Luận văn Nghiên cứu đặc điểm dinh dưỡng và hoàn thiện công nghệ sản xuất thức ăn nuôi tôm sú (penaeus monodon)

ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN TIẾN LỰC NGHIEÂN CÖÙU ÑAËC ÑIEÅM DINH DÖÔÕNG VAØ HOAØN THIEÄN COÂNG NGHEÄ SAÛN XUAÁT THÖÙC AÊN NUOÂI TOÂM SUÙ (PENAEUS MONODON) Chuyeân ngaønh: Coâng ngheä thöïc phaåm ñaïi cöông Maõ soá: 2.11.01 LUAÄN AÙN TIEÁN SÓ KỸ THUAÄT Người hướng dẫn khoa học: 1. GS.TSKH. NGUYỄN VĂN THOA 2. PGS.TSKH. LÊ XUÂN HẢI TP. Hồ Chí Minh – 2011 LÔØI CAM ÑOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Ngƣời cam đoan NGUYỄN TIẾN LỰC i LÔØI CAÛM ÔN Baùo caùo luaän aùn ñöôïc hoaøn thieän laø nhôø söï giuùp ñôõ taän tình vaø phoái hôïp cuûa nhieàu cô quan, ñôn vò, caùc cô sôû saûn xuaát, caùc ñoàng nghieäp vaø baïn beø. Taùc giaû luaän aùn baøy toû lôøi caûm ôn chaân thaønh tôùi taát caû caùc toå chöùc vaø caù nhaân ñaõ giuùp ñôõ vaø taïo ñieàu kieän cho taùc giaû hoaøn thaønh coâng trình nghieân cöùu cuûa mình. Tröôùc heát toâi xin göûi ñeán Ban laõnh ñaïo trƣờng Ñaïi hoïc Quoác gia Tp.Hoà Chí Minh, Ban giaùm hieäu tröôøng Ñaïi hoïc Baùch khoa, phoøng Quaûn lyù sau Ñaïi hoïc vaø boä moân Coâng ngheä thöïc phaåm söï kính troïng vaø loøng töï haøo ñöôïc hoïc taäp nghieân cöùu trong nhöõng naêm qua. Söï bieát ôn saâu saéc nhaát xin ñöôïc daønh cho: GS.TSKH. Nguyeãn Vaên Thoa, PGS.TSKH. Leâ Xuaân Haûi laø hai ngöôøi thầy höôùng daãn taän tình vaø ñoäng vieân toâi trong suoát quaù trình thöïc hieän luaän aùn. Xin caûm ôn caùc thaày coâ Boä moân Thöïc phaåm, Khoa Kỹ thuật Hóa học ñaõ heát loøng giuùp ñôõ vaø taïo ñieàu kieän cho taùc giaû thöïc hieän thaønh coâng luaän aùn Xin caûm ôn laõnh ñaïo Vieän Nghieân cöùu nuôi troàng Thuyû saûn II, Trung taâm coâng ngheä sau thu hoaïch, Vieän coâng ngheä sinh hoïc ñaõ taïo ñieàu kieän cho toâi thöïc hieän toát luaän aùn. Cuoái cuøng xin ñöôïc ghi nhôù tình caûm vaø söï giuùp ñôõ aám aùp cuûa caùc caùc anh chò em ñoàng nghieäp Vieän nghieân cöùu, caùc baïn nghieân cöùu sinh, cao hoïc nhöõng ngöôøi luoân hoã trôï, chia seû, ñoäng vieân vaø taïo ñieàu kieän giuùp ñôõ ñeå hoaøn thieän coâng trình nghieân cöùu naøy. ------ ii MUÏC LUÏC Lôøi caûm ôn Mục lục Bảng caùc chữ viết tắt trong luận aùn Danh muïc caùc baûng Danh muïc caùc hình MÔÛ ÑAÀU CHÖÔNG 1. TOÅNG QUAN 1.1. Giôùi thieäu veà toâm suù (Penaeus monodon) 1.1.1. Toâm suù (Penaeus monodon) 1.1.2. Caáu taïo vaø hoaït ñoäng cô quan tieâu hoaù 1.1.3. Vai troø cuûa các chaát dinh döôõng đối với tôm sú 1.2. Nhöõng keát quaû nghieân cöùu veà dinh döôõng 1.2.1. Tình hình nghieân cöùu veà dinh döôõng treân theá giôùi 1.2.2. Nghieân cöùu nhu caàu dinh döôõng toâm 1.2.3. Nhöõng nghieân cöùu trong nöôùc 1.3. Baøi toaùn toái öu hoaù trong nghieân cöùu taïo vieân 1.3.1. Moät soá khaùi nieäm cô sôû phöông phaùp tieáp caän heä thoáng 1.3.2. Tối öu - muïc tieâu thöôøng tröïc cuûa tieáp cận heä thoáng 1.3.3. Caùc thaønh phaàn cô baûn cuûa baøi toaùn toái öu 1.3.4. Baøi toaùn toái öu 1.3.5. Baøi toaùn toái öu ña muïc tieâu 1.4. Thöùc aên nuoâi toâm vaø ñaëc tính thöùc aên nuoâi toâm 1.4.1. Thöùc aên nuoâi thuyû saûn 1.4.2. Thaønh phaàn vaø chaát löôïng thöùc aên nuoâi toâm 1.5. Coâng ngheä vaø thieát bò cheá bieán thöùc aên nuoâi toâm suù 1.5.1. Tình hình nghieân cöùu treân theá giôùi 1.5.2. Tình hình nghieân cöùu vaø thöïc traïng thöùc aên trong nöôùc 1.5.3. Aûnh höôûng cuûa quaù trình cheá bieán tôùi chaát löôïng thöùc aên vieân 15.4. Ñònh höôùng phaùt trieån CHÖÔNG 2. ÑOÁI TÖÔÏNG VAØ PHÖÔNG PHAÙP NGHIEÂN CÖÙU 2.1. Ñoái töôïng vaø nguyeân lieäu nghieân cöùu 2.1.1. Ñoái töôïng nghieân cöùu 2.1.2. Nguyeân vaät lieäu Trang i ii v vi vii 1 5 5 5 7 9 11 11 14 23 26 27 28 28 31 32 35 35 36 37 37 38 39 40 42 42 42 42 iii 2.2. Phöông phaùp nghieân cöùu 2.2.1 Phöông phaùp thu taùch chiết dịch enzyme nghieân cứu 2.2.2 Phƣơng phaùp xaùc ñònh thaønh phaàn khối lƣợng vaø xaùc định thaønh phần hoùa học cơ bản 2.2.3. Phöông phaùp xaùc ñònh hoïat tính enzyme tieâu hoùa cuûa toâm suù 2.2.4. Phöông phaùp xaùc ñònh hoïat tính enzyme protease 2.2.5. Phöông phaùp xaùc ñònh hoïat tính trypsin 2.2.6. Phöông phaùp xaùc ñònh hoïat tính chymotrypsin 2.2.7. Phöông phaùp xaùc ñònh hoïat tính amilase 2.2.8. Phöông phaùp xaùc ñònh hoïat tính lipase 2.2.9. Phöông phaùp nghieân cöùu aûnh höôûng cuûa pH vaø thôøi gian ñeán hoïat tính protease cuûa toâm suù 2.2.10 Phöông phaùp nghieân cöùu in vitro ñaùnh giaù khaû naêng tieâu hoùa 2.2.11. Phöông phaùp ñaùnh giaù hoaït ñoä urease, protein tan cuûa ñaäu naønh 2.2.12. Phöông phaùp ñaùnh giaù hieäu quaû vieäc thuûy phaân caù taïp 2.2.13. Phöông phaùp toái öu hoùa thaønh phaàn dinh döôõng thöùc aên 2.2.14. Phöông phaùp nghiên cứu tối ƣu hóa quaù trình taïo vieân 2.2.15. Phöông phaùp phaân tích thaønh phaàn hoùa hoïc vaø giaù trò dinh döôõng 2.2.16. Phöông phaùp ñaùnh giaù chaát löôïng thöùc aên 2.3. Phöông phaùp xöû lyù soá lieäu CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Nghiên cứu đặc điểm dinh dƣỡng tôm sú 3.1.1. Cấu tạo và thành phần hóa học hệ tiêu hóa của tôm sú 3.1.2. Thành phần và họat tính enzyme tiêu hóa của tôm sú 3.1.3. Các yếu tố ảnh hƣởng đến họat tính enzyme tiêu hóa 3.1.4. Protein và axit amin của tôm sú 3.1.5. Lipid và năng lƣợng 3.1.6. Thảo luận 3.2. Thành phần và giá trị dinh dƣỡng của nguyên liệu sản xuất thức ăn 3.2.1. Giá trị dinh dƣỡng của nguyên liệu động vật 3.2.2. Giá trị dinh dƣỡng của nguyên liệu thực vật 3.2.3. Nguồn nguyên liệu cung cấp lipid 3.2.4. Đánh giá nguồn nguyên liệu 3.3. Nghiên cứu khả năng tiêu hoá thức ăn của tôm sú 3.3.1. Xác định mức độ thủy phân protein của nguyên liệu 3.3.2. Ảnh hƣởng của axit amin đến tiêu hóa tôm sú 3.3.3. Ảnh hƣởng của tinh bột tới khả năng tiêu hóa tôm sú 3.4. Một số giải pháp nâng cao chất lƣợng thức ăn 3.4.1. Xử lý đậu nành nâng cao hệ số tiêu hóa 3.4.2. Thủy phân cá tạp nâng cao chất lƣợng thức ăn 42 42 43 44 45 45 45 45 46 46 47 50 51 52 53 56 57 59 60 60 60 61 64 66 68 70 73 73 77 79 80 81 81 84 87 89 89 93 iv 3.5. Tối ƣu hóa thành phần dinh dƣỡng với giá thành thức ăn thấp 3.5.1. Đặt vấn đề bài toán tối ƣu 3.5.2. Thiết lập và giải bài toán 3.5.3. Xác định công thức thức ăn nuôi tôm sú các giai đoạn khác nhau 3.6. Tối ƣu hóa đa mục tiêu quá trình tạo viên 3.6.1. Công nghệ tạo viên thức ăn với bài toán tối ƣu 3.6.2. Thiết lập bài toán quá trình tạo viên 3.6.3. Giải bài toán tối ƣu từng mục tiêu 3.6.4. Bài toán tối ƣu đa mục tiêu theo phƣơng pháp vùng cấm 3.7. Công nghệ sản xuất thức ăn nuôi tôm 3.7.1. Quy trình công nghệ sản xuất thức ăn viên 3.7.2. Đánh giá chất lƣợng thức ăn tôm 3.7.3. Đánh giá khả năng tiêu hóa thức ăn tôm 3.8. Ứng dụng kết quả nghiên cứu vào nuôi tôm sú 3.8.1. Nuôi tôm sú quy mô công nghiệp 3.8.2. Đánh giá kết quả nuôi 3.9. Mô hình thiết bị sản xuất thức ăn công nghiệp 3.9.1. Sơ đồ mô hình thiết bị công nghệ sản xuất thức ăn nuôi tôm 3.9.2. Một số thiết bị trong dây chuyền sản xuất thức ăn 3.9.3. Đánh giá và thảo luận KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC -----------  ----------- 98 98 102 105 108 108 110 116 121 124 124 128 130 133 133 134 137 137 139 143 145 148 149 161 v BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN Chữ viết tắt Giải nghĩa BTTƢ Bài toán tối ƣu QHTN Quy hoạch thực nghiệm PTHQ Phƣơng trình hồi quy TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TCN Tiêu chuẩn ngành PL Post larvae XTH Xoang tiêu hóa TNBS Trinitrobenzen sulfonic axit DH Dgree of protein Hydrolysis FCR Feed conversion ratio BOD Biochemical oxygen Demand COD Chemical Oxygen Demand Ca Calcium P Phosphorus Bột cá CM Bột cá Cà Mau Bột cá KG Bột cá Kiên Giang Bột cá VT Bột cá Vũng Tàu TYT Thực nghiệm yếu tố toàn phần DGR Toác ñoä taêng tröôûng ngaøy vi DANH MỤC CAÙC BAÛNG Bảng 1.1. Độ tiêu hóa protein và axit amin ở tôm biển và cá da trơn Bảng 1.2. Nhu cầu vitamin trong thức ăn tôm Bảng 2.1. Hệ số cho pH stat, ở điều kiện nhiệt độ khác nhau Bảng 2.2. Các mức của thông số đầu vào Bảng 3.1. Hoạt tính enzyme trong xoang tiêu hóa tôm sú Bảng 3.2. So sánh giá trị dinh dƣỡng của một số loài tôm Bảng 3.3. Thành phần axít amin của tôm sú (% so khối lƣợng) Bảng 3.4. Nhu cầu dinh dƣỡng của tôm sú các giai đoạn phát triển Bảng 3.5. Thành phần axit amin có trong nguyên liệu động vật Bảng 3.6. Thành phần axit amin có trong nguyên liệu thực vật Bảng 3.7. Chỉ tiêu chất lƣợng các loại dầu dùng trong sản xuất thức ăn Bảng 3.8. So sánh mức độ thủy phân protein của một số loài thủy sản Bảng 3.9. Ảnh hƣởng lysine và arginine đến độ thủy phân tiêu hóa protein Bảng 3.10. Tỷ lệ lysine và arginine ảnh hƣởng đến độ thủy phân protein Bảng 3.11. Kích thƣớc vòng phân giải tinh bột (cm) theo thời gian Bảng 3.12. Họat độ urease và hàm lƣợng protein hòa tan Bảng 3.13. So sánh khả năng tiêu hóa của tôm sú với các loại đậu nành Bảng 3.14. Thành phần dinh dƣỡng của cá tạp tƣơi Bảng 3.15. Chất khô hòa tan và khối lƣợng riêng của dịch đạm thủy phân Bảng 3.16. Kết quả thủy phân cá bằng protease Bảng 3.17. Tỷ lệ sống và hệ số chuyển đổi thức ăn của tôm sú Bảng 3.18. Nhu cầu dinh dƣỡng của tôm sú giống Bảng 3.19. Thành phần dinh dƣỡng các nguyên liệu làm thức ăn Bảng 3.20. Thành phần dinh dƣỡng thức ăn số 1 Bảng 3. 21. Các axit amin thiết yếu trong thành phần thức ăn số 1 Bảng 3.22. Thành phần dinh dƣỡng các loại thức ăn từ số 1-6 Bảng 3.23. Mã hóa các biến số của hàm mục tiêu Bảng 3.24. Các mức cơ sở theo phƣơng án quy hoạch thực nghiệm Bảng 3.25. Ma trận QHTN phƣơng án quay bậc 2, ba yếu tố (Box-Hunter) Bảng 3.26. Thành phần hóa học thức ăn của tôm sú Bảng 3.27. Thành phần axit amin của thức ăn tôm sú Bảng 3.28. Khả năng tiêu hóa thức ăn hỗn hợp của tôm sú Bảng 3.29. Kết quả nuôi tôm sú trong ao Trang 15 22 47 54 64 66 67 72 76 78 79 83 85 86 88 91 92 93 94 95 97 99 100 104 104 107 113 114 115 129 130 131 134 vii DANH MỤC CAÙC HÌNH Hình 1.1. Tôm sú (Penaeus monodon) Hình 2.1. Quy trình thu dịch enzyme tôm sú Hình 2.2. Sơ đồ nguyên lý điện di SDS - PAGE phát hiện họat tính enzyme Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý phƣơng pháp xác định độ thủy phân bằng TNBS Hình 2.4. Đánh giá vòng phân giải tinh bột Hình 3.1. Tuyến tiêu hóa tôm sú Hình 3.2. Tỷ lệ thành phần xoang tiêu hóa tôm sú Hình 3.3. Zymogram protease tôm sú Hình 3.4. Zymogram amilase tôm sú Hình 3.5. Ảnh hƣởng của pH tới độ thủy phân protein trong XTH tôm sú Hình 3.6. Ảnh hƣởng của thời gian tới quá trình thủy phân protein trong XTH tôm sú Hình 3.7. Đồ thị thành phần dinh dƣỡng nguyên liệu động vật Hình 3.8. Đồ thị thành phần dinh dƣỡng nguyên liệu thực vật Hình 3.9. Mức độ thủy phân protein nguyên liệu ở tôm sú Hình 3.10. Vòng phân giải tinh bột của amilase tôm sú Hình 3.11. Thành phần dịch đạm thủy phân Hình 3.12. Thiết bị tạo viên kiểu trục vít Hình 3.13. Bề mặt đáp ứng tỷ lệ lƣợng vitamin C Hình 3.14. Bề mặt đáp ứng tỷ lệ lƣợng vitamin C Hình 3.15. Bề mặt đáp ứng hàm lƣợng protein tan của viên thức ăn Hình 3.16. Bề mặt đáp ứng hàm lƣợng protein tan của viên thức ăn Hình 3.17. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất thức ăn viên Hình 3.18. Quy trình sản xuất thức ăn có sử dụng dịch đạm thủy phân cá Hình 3.19. Các loại thức ăn viên nuôi tôm sú Hình 3.20. Khả năng tiêu hóa thức ăn của tôm sú Hình 3.21 Đồ thị tăng tƣởng của tôm sú Hình 3.22. Sơ đồ dây chuyền thiết bị sản xuất thức ăn công nghiệp Hình 3.23. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo máy nghiền mịn Hình 3.24. Thiết bị trộn khô và tải liệu Hình 3.25. Thiết bị trộn ẩm và hồ hóa Hình 3.26. Thiết bị tạo viên kiểu ép vít Hình 3.27. Thiết bị ép viên kiểu con lăn Hình 3.28. Thiết bị tạo viên thức ăn Hình 3.29. Thiết bị làm nguội đối lƣu Trang 5 43 44 48 49 60 61 62 63 65 65 75 77 82 87 95 109 119 119 120 120 125 125 128 132 135 138 139 140 140 141 142 142 143 1 MÔÛ ÑAÀU Thuûy saûn laø ngaønh haøng coù vò trí quan troïng trong neàn kinh teá theá giôùi noùi chung vaø ôû Vieät Nam noùi rieâng. Ñoái vôùi nöôùc ta thuûy saûn ñaõ coù nhöõng böôùc phaùt trieån khaù nhanh vaø toaøn dieän veà khai thaùc, nuoâi troàng, cheá bieán vaø xuaát khaåu. Nhöõng böôùc tieán ñaùng keå laø naêng suaát, chaát löôïng vaø saûn löôïng thuûy saûn ngaøy moät taêng, ñöa thuûy saûn trôû thaønh ngaønh kinh teá muõi nhoïn vôùi toác ñoä phaùt trieån cao, quy moâ ngaøy caøng lôùn vaø giaù trò ngaøy caøng taêng. Töø naêm 1990 ñeán nay toác ñoä taêng tröôûng bình quaân cuûa ngaønh thuûy saûn laø 5%/naêm veà saûn löôïng, 17-18% veà giaù trò xuaát khaåu, chieám tyû troïng 10-11% kim ngaïch xuaát khaåu caû nöôùc. Ñaëc bieät nuoâi troàng thuûy saûn nöôùc ta ñaõ phaùt trieån nhanh veà dieän tích laãn saûn löôïng, ñaõ chuyeån töø thu hoaïch thuï ñoäng sang thöïc söï ñaàu tö ñeå khai thaùc, từ nuoâi troàng đến cheá bieán xuaát khaåu. Neáu nhö naêm 1980 nuôi trồng thủy sản chæ ñaït 160 ngaøn taán, naêm 1990 ñaït 307 ngaøn taán, thì naêm 2000 nuoâi troàng ñaït 723 ngaøn taán, naêm 2005 ñaït saûn löôïng laø 1.437 ngaøn taán kinh ngaïch xuaát khaåu ñaït 2.650 trieäu USD vaø naêm 2008 saûn löôïng nuoâi ñaït trên hai triệu taán kinh ngaïch xuaát khaåu ñaït 3.850 trieäu USD. Trong đó có thể nói tôm sú Việt Nam là đối tƣợng chủ lực trong nuôi, chế biến và xuất khẩu, chiếm trên 60% kinh ngạch xuất khẩu. Vì vậy phát triển nghề nuôi tôm là nhiệm vụ chiến lƣợc hiện nay Để phaùt trieån nghề nuôi tôm beàn vöõng thì phaûi ñoåi môùi phöông thöùc nuoâi, theo höôùng thaâm canh, taêng naêng suaát, khoâng ngöøng naâng cao chaát löôïng thöùc aên, haï giaù thaønh saûn phaåm, ñaûm baûo veä sinh vaø an toaøn thöïc phaåm. Nuoâi theo phöông phaùp thaâm canh naêng suaát cao laø con ñöôøng phaùt trieån ngheà nuoâi cuûa haàu heát caùc nöôùc. Muốn ñaït naêng suaát cao trong nuoâi troàng thuûy saûn caàn phaûi giaûi quyeát caùc vaán ñeà cuøng moät luùc laø: con gioáng, kyõ thuaät nuoâi, moâi tröôøng vaø thöùc aên coâng nghieäp. Thöùc aên laø moät yeáu toá quan troïng trong söï phaùt trieån ñoàng boä ngheà nuoâi tôm, ñaûm baûo tính beàn vöõng vaø hieäu quaû nuoâi. Bôûi vì tyû troïng thöùc aên trong giaù thaønh saûn 2 phaåm nuoâi tôm chieám khoaûng 50 - 60%. Neáu chaát löôïng thöùc aên keùm seõ daãn ñeán laõng phí lôùn, toâm chaäm phaùt trieån gaây oâ nhieãm moâi tröôøng nöôùc nuoâi vaø laø moät trong nhöõng nguyeân nhaân gaây beänh cho toâm. Thöùc aên nuoâi toâm phaûi laø thöùc aên hoãn hôïp daïng vieân saûn xuaát theo phöông phaùp coâng nghieäp coù ñuû vaø caân ñoái caùc thaønh phaàn dinh döôõng giuùp tôm phát triển tốt, ngoài ra thức ăn công nghiệp còn giúp ngöôøi nuôi toàn tröõ vaø chuû ñoäng trong nuoâi toâm. Thực trạng nuôi tôm trong những năm qua cho thaáy ngƣời nuôi luôn đối mặt với tình trạng tôm chết, dịch bệnh và chậm lớn. Trong đó có thức ăn nuôi tôm chaát löôïng chöa cao, hệ số tiêu hóa thấp, thức ăn tan nhanh trong nƣớc, gaây laõng phí vaø oâ nhieãm moâi tröôøng nuoâi. Ñeå cheá bieán ñöôïc thöùc aên ñaùp öùng nhu caàu sinh tröôûng cuûa toâm suù caàn nghieân cöùu nhu cầu dinh dƣỡng nhaát laø nghieân cöùu heä enzyme tieâu hoaù cuûa toâm laøm cô sôû khoa học xaây döïng khẩu phần thöùc aên vaø caùc giaûi phaùp naâng cao chaát löôïng thöùc aên nuoâi toâm laø heát söùc caàn thiết. Töø nhöõng vaán ñeà neâu treân chuùng toâi tieán haønh ñeà taøi: “Nghieân cöùu ñaëc ñieåm dinh döôõng vaø hoaøn thieän coâng ngheä saûn xuaát thöùc aên nuoâi toâm suù.” nhaèm naâng cao chaát löôïng, giảm tổn thất trong chế biến, tăng ñộ bền trong nƣớc, giaûm heä soá thöùc aên. Ñaùp öùng yeâu cầu chất lƣợng thức ăn coâng nghiệp nuoâi toâm, nhằm phaùt trieån ngheà nuoâi beàn vöõng vaø hieäu quaû. Vì vậy nghieân cứu dinh döôõng vaø hoaøn thiện coâng ngheä saûn xuaát thöùc aên cho toâm suù laø caàn thieát vaø caáp baùch. Muïc tieâu cuûa luaän aùn. Nghieân cöùu ñặc ñiểm tieâu hoùa toâm suù vaø caùc ñieàu kieän tối thích cho enzyme hoạt ñoäng nhaèm xaùc ñònh khả năng tieâu hoùa cuûa toâm suù. Ñoàng thôøi tìm caùc giaûi phaùp toái öu trong cheá bieán ñeå naâng cao hieäu quaû vieäc söû duïng thöùc aên, hoaøn thieän coâng ngheä saûn xuaát thöùc aên nuoâi toâm trong ñieàu kieän Vieät Nam, ñaùp öùng yeâu caàu thöùc aên nuoâi thuûy saûn. 3 Noäi dung nghieân cöùu 1. Nghiên cứu ñaëc ñieåm dinh dƣỡng, tiêu hóa cuûa toâm suù vaø caùc ñieàu kieän aûnh höôûng tới khaû naêng tieâu hoùa cuûa toâm suù (Penaeus monodon) 2. Khảo sát nguồn nguyên liệu dùng sản xuất thức ăn. Đánh giá thành phần hóa học và giaù trò dinh döôõng cuûa nguyeân lieäu, laøm cô sôû cho vieäc xaây döïng khẩu phần thöùc aên nuôi tôm. 3. Nghieân cöùu các yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng thức ăn vaø caùc giaûi phaùp naâng cao chaát löôïng thức aên nuoâi toâm 4. Nghiên cứu công nghệ tạo viên và tối ƣu hoùa quaù trình taïo vieân 5. Đánh giá chất lƣợng thức ăn và ứng duïng keát quaû vaøo saûn xuaát. Phương pháp nghiên cứu Sử dụng phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm, kết hợp nghiên cứu hóa sinh có sự hỗ trợ của công cụ toán học và thuật toán tối ƣu để phát hiện các tính chất mới và mối quan hệ giữa các đại lƣợng, xử lý thống kê với sự hỗ trợ của phần mềm Microsoft Excel, lập trình Matlab V.7.01 và đƣợc kiểm chứng bằng thực tế. Đóng góp mới về mặt khoa học cuûa luaän aùn 1. Lần đầu tại Việt Nam đã tiến hành nghieân cöùu enzyme trong xoang tieâu hoùa nhằm ñaùnh giaù khaû naêng tieâu hoùa của tôm sú. Những kết quả này là tiền đề về cơ sở khoa học cho phép xây dựng một phƣơng pháp nghiên cứu mới để xác định nhu cầu dinh dƣỡng vật nuôi thủy sản. 2. Đã phát hiện thấy trong xoang tiêu hóa ở tôm sú Việt Nam các enzyme amilase và enzyme thuộc nhóm protease là trypsin, chymotrypsin. Xaùc ñònh ñöôïc ảnh hƣởng của tyû leä lysine và arginine tôùi khaû naêng tieâu hoùa laøm cô sôû khoa học cho việc hoàn thiện chế độ dinh dƣỡng tôm sú. 3. Sử dụng phöông phaùp in vitro ñeå ñaùnh giaù khaû naêng tieâu hoùa cuûa nguyên liệu, thöùc aên giuùp choïn ñöôïc caùc loaïi nguyeân lieäu, thöùc aên thích hôïp. Phöông phaùp naøy cho 4 pheùp ruùt ngaén quaù trình thöû nghieäm thöùc aên, khoâng phaûi boá trí quaù nhieàu thí nghieäm treân ñoäng vaät nuoâi. 4. Đã nghiên cứu ứng dụng một số biện pháp công nghệ để nâng cao chất lƣợng nguyên liệu sử dụng trong sản xuất thức ăn tôm nhƣ xử lý đậu nành bằng nhiệt để chống chất kháng dinh dƣỡng trypsin nâng cao độ thủy phân protein từ 13,68% lên 27,85%. Sử dụng protease để thủy phân cá tạp vào thức ăn, làm tăng khả năng tiêu hóa và độ bắt mồi của tôm sú 5. Tối ƣu hoùa thaønh phần dinh dƣỡng ñeå xaây döïng khaåu phaàn thức ăn nuôi tôm, đảm bảo cân đối nhu cầu dinh dƣỡng với giá thành thấp. Ñoàng thôøi söû duïng toái öu hoùa ña muïc tieâu (phƣơng pháp vùng cấm) đối với coâng ngheä taïo vieân nhằm löïa choïn phöông aùn coâng ngheä giaûm toån thaát trong cheá bieán, naâng cao chaát löôïng thöùc aên. Ý nghĩa thực tiễn - Đã xác định đƣợc các thành phần hóa học cơ bản của tôm, các axit amin của tôm sú và khả năng tiêu hóa thức ăn của tôm. Keát quaû nghieân cöùu laø cô sôû khoa hoïc cho vieäc hoaøn thieän cheá ñoä dinh döôõng toâm suù. - Xác định chế độ công nghệ, keát hôïp moâ hình toaùn hoïc vaø caùc nghieân cöùu thöïc nghieäm để giảm tổn thất trong chế biến, nâng cao chất lƣợng thức ăn. - Hoaøn thieän coâng ngheä, saûn xuaát các loại thöùc aên nuoâi toâm và nuôi thực nghiệm cho kết quả tốt. Goùp phaàn chuû ñoäng nguoàn thöùc aên coù chaát löôïng cao phục vụ nghề nuôi tôm sú công nghiệp. - Xaây döïng ñöôïc moâ hình thieát bò saûn xuaát thöùc aên nuoâi toâm suù quy moâ 1.000kg/h phuø hôïp vôùi ñieàu kieän saûn xuaát cuûa Vieät Nam Boá cuïc cuûa luaän aùn: Luaän aùn ñöôïc trình baøy 147 trang noäi dung chính cuûa luaän aùn ñöôïc theå hieän caùc chöông: Chöông 1. Toåâng quan tài liệu; Chöông 2. Đối tƣợng và phöông phaùp nghieân cöùu; Chöông 3. Keát quaû nghieân cöùu vaø thaûo luaän; Phần cuối là Keát luaän vaø đề xuất. Ngoài ra luận án có phụ lục 63 trang và 156 tài liệu tham khảo. 5 CHÖÔNG 1. TOÅNG QUAN TAØI LIEÄU 1.1. GIÔÙI THIEÄU VEÀ TOÂM SUÙ (Penaeus monodon) Toâm suù coù giaù trò kinh teá, ñang ñöôïc phaùt trieån ôû nhieàu ñòa phöông trong caû nöôùc. Nhu caàu thöùc aên coâng nghieäp chaát löôïng cao ñeå phaùt trieån nuoâi toâm suù laø raát quan troïng vaø caàn thieát. Thöùc aên laø yeáu toá quan troïng quyeát ñònh söï thaønh coâng ngheà nuoâi, neáu thöùc aên chaát löôïng thaáp, heä soá thöùc aên cao, khaû naêng tieâu hoaù thöùc aên cuûa toâm thaáp, seõ gaây laõng phí vaø oâ nhieãm moâi tröôøng nuoâi. Vì vaäy ñeå cheá bieán ñöôïc thöùc aên ñaùp öùng nhu caàu tăng tröôûng cuûa toâm suù caàn nghieân cöùu khaû naêng tieâu hoùa nhaát laø nghieân cöùu heä enzyme tieâu hoaù cuûa toâm suù vôùi caùc giai ñoaïn phaùt trieån laøm cô sôû khoa học xaây döïng coâng thöùc thöùc aên vaø caùc giaûi phaùp naâng cao chaát löôïng thöùc aên nuoâi toâm. 1.1.1 Toâm suù (Penaeus monodon) laø loaøi aên taïp thuoäc nhoùm ñoäng vaät giaùp xaùc ñöôïc xeáp theo heä thoáng phaân loaïi cuûa Holthuis (1980) vaø Barnes (1987). Ngaønh: Arthropoda. Lôùp: Crustacea Boä: Decapoda Hoï: Penaeidae Gioáng: Penaeus Loaøi: Penaeus monodon Hình 1.1. Toâm suù (Penaeus monodon) Toâm suù phaân boá töø biển Aán Ñoä ñeán Taây Thaùi Bình Döông; Ñoâng vaø Ñoâng Baéc Chaâu Phi, Pakistan ñeán Nhaät baûn; Nam Indonesia vaø Baéc UÙc. Tại Việt Nam tôm sú có mặt ven biển, từ Vịnh Bắc Bộ đến Vịnh Thái Lan, đặc biệt vùng ven biển Nam Bộ nơi có độ mặn từ 7- 32 0 /00 nhiệt độ 25- 33 oC là điều kiện thuận lợi để phát triển tôm sú. Ñaëc ñieåm sinh tröôûng. Chu kyø tăng trƣởng cuûa toâm suù (Penaeus monodon) thöôøng ñöôïc chia thaønh caùc giai ñoaïn, töø tröùng ñeán khi toâm tröôûng thaønh, toâm traûi qua nhieàu 6 thôøi kyø bieán thaùi khaùc nhau (Nauplius, Zoea, Mysis, Post larvae vaø toâm tröôûng thaønh) [2],[10] - Giai ñoaïn tröùng vaø aáu truøng nauplius ÔÛ nhieät ñoä 28 – 30oC, sau 13 – 14 giôø tröùng nôû ra aáu truøng Nauplius. Quaù trình bieán thaùi cuûa aáu truøng Nauplius traûi qua 6 giai ñoaïn töø Nauplius N1 ñeán Nauplius N6 vôùi thôøi gian trung bình 2 - 3 ngaøy, trong thôøi kyø naøy do coøn noaõn hoaøn neân aáu truøng Nauplius khoâng coù nhu caàu veà thöùc aên. - Giai ñoaïn aáu truøng Zoea Ngaøy thöù 4 töø khi tröùng nôû, aáu truøng Nauplius chuyeån sang giai ñoaïn Zoea. Aáu truøng Zoea ñaõ hình thaønh voû giaùp ñaàu ngöïc, kích thöôùc aáu truøng daøi töø 0,9 -1,48 mm. Aáu truøng ñaõ baét ñaàu bieát aên nhöng chöa chuû ñoäng, thöùc aên chuû yeáu laø caùc loaïi taûo ñôn baøo coù kích thöôùc nhoû khoaûng 10 m, goàm caùc gioáng: Skeletonema costatum, Chaetoceros sp, Perdium sp, navicula sp - Giai ñoaïn aáu truøng Mysis Sau 3 laàn loät xaùc aáu truøng Zoea chuyeån sang giai ñoaïn aáu truøng Mysis. Cô theå ñaõ phaùt trieån thaønh daïng toâm con, coù voû giaùp ñaàu ngöïc, chuyø, caùc chaân ngöïc daïng hai nhaùnh, chaân buïng ñaõ nhuù moïc, chaân ñuoâi hình thaønh. Kích thöôùc trung bình laø 2,46mm, thôøi kyø aáu truøng Mysis daøi khoaûng 3 - 4 ngaøy. Aáu truøng giai ñoaïn naøy aên caùc loaïi taûo ñôn baøo vaø thöùc aên ñoäng vaät nhö: luaân truøng Brachionus plicatilis, Copepode, giun nhieàu tô, Artemia. - Giai ñoaïn aáu truøng Post larvae Giai ñoaïn Post larvae keùo daøi 15 – 20 ngaøy, giai ñoaïn naøy aáu truøng Post larvae ñaõ hoaøn chænh toâm con, bao goàm phaàn ñaàu ngöïc (Cephalothorax) gaén lieàn thaønh moät khoái coù giaùp cöùng, phía löng coù mai thaám chaát chitine che chôû goïi laø mai ñaàu ngöïc, phía mai keùo daøi goïi laø chuøy, hai beân chuøy laø hai maét keùp vaø coù hai mang thaát ôû hai beân mai ñaàu ngöïc, caùc ñoâi chaân phuï phaùt trieån daøi ra goïi laø raâu, phaàn ñaàu ngöïc goàm 7 5 ñoát ñaàu vaø 8 ñoát ngöïc. Phaàn buïng (Abdomen) goàm baûy ñoát khôùp vôùi nhau, coù baûy ñoâi chaân buïng vaø phaàn cuoái laø ñuoâi duøng laøm nhieäm vuï laùi. Luùc naøy aáu truøng Post larvae coù ñoä daøi töø 5 – 10 mm [82]. Thöùc aên chính laø aáu truøng cuûa Artemia, luaân truøng Brachionus plicatilis, aáu truøng toâm, caùc loaøi giaùp xaùc nhoû, thöïc vaät phuø du: Chaetoceros sp, Spirulina, skeletonema. - Giai ñoaïn toâm tröôûng thaønh Sau giai ñoaïn Post larvae laø giai ñoaïn toâm tröôûng thaønh, keùo daøi 3 – 4 thaùng. Khi tôm đã trƣởng thành khoaûng 6 - 8 thaùng toâm seõ thaønh thuïc vaø coù khaû naêng tham gia sinh saûn. Trong giai ñoaïn nuoâi toâm suù töø PL15 (Post larvae15) ñeán giai ñoaïn tröôûng thaønh, thöùc aên laø khaâu quan troïng, quyeát ñònh söï taêng töôûng vaø phaùt trieån cuûa toâm vì vaäy toâm ñoøi hoûi söï caân ñoái caùc thaønh phaàn dinh döôõng ñeå coù khaû naêng tieâu hoùa cao. Trong luaän aùn naøy chuùng toâi taäp trung nghieân cöùu caùc giai ñoaïn phaùt trieån cuûa toâm suù PL15 ñeán toâm tröôûng thaønh, nhaèm toái öu hoùa caùc thaønh phaàn dinh döôõng, xaây döïng caùc coâng thöùc cheá bieán thöùc aên cho caùc giai ñoaïn phaùt trieån cuûa toâm suù PL15 ñeán toâm tröôûng thaønh. Đồng thời tìm các giải pháp để nâng cao chất lƣợng, hoaøn thieän quy trình coâng ngheä saûn xuaát thöùc aên nuoâi toâm. 1.1.2. Caáu taïo vaø hoaït ñoäng cuûa cô quan tieâu hoaù toâm suù [10][128] Toâm suù (P. monodon) laø loaøi aên taïp, giải phẫu hệ thống tiêu hóa cho thấy ruột tôm thẳng với 3 phần chính: ruột trƣớc, ruột giữa, ruột sau. Ruột trƣớc và ruột sau có phủ một lớp chitin. Thöïc quaûn ngaén theo sau laø daï daøy maø bao goàm 2 phaàn: phaàn gần tim vaø phaàn gần moân vò. Phaàn daï daøy gần tim coù chöùc naêng laø moät maùy xay tieát dòch vò, trong khi phaàn gần moân vò coù chöùc naêng co boùp vaø loïc. Ruoät giöõa ngắn và có những ống tiêu hóa tiết dịch tiêu hóa, đổ vào ruột giữa còn có một tuyến tiêu hóa đặc biệt (tuyến ruột giữa) có chức năng nhƣ gan và tuïy của động vật bậc cao, dịch tiết của 8 tuyến tiêu hóa này còn có khả năng tiêu hóa protein, lipid, gluxit… ngoài ra còn có khả năng thực bào các mảnh vụn thức ăn khác. Söï tieâu hoùa cuûa các loài tôm biển laø söï keát hôïp cuûa quaù trình cô hoïc vaø hóa hoïc. Quaù trình cô hoïc bao goàm nhu ñoäng, caùc chaát trong ruoät ñöôïc ñaåy tôùi nhôø söï nhu ñoäng, hoạt động của nhu ñoäng xaûy ra trong thöïc quaûn, ruoät giöõa vaø ruoät cuoái. Hoạt động chính của quá trình tiêu hóa xảy ra tại ruột giữa, thöùc aên sau khi đƣợc cắt sơ bộ bằng đôi chân hàm, một lần nữa đƣợc nghieàn lại thaønh töøng maûnh ñöôïc ñöa vaøo thöïc quaûn. Vieäc nghieàn thöùc aên laø một phần chöùc naêng cuûa boä phaän xay tieát dòch vò, boä phaän naøy bao goàm raêng laãn nhöõng phieán xöông nhoû coù theå chuyeån ñoäng. Khi quaù trình naøy keát thuùc, thöùc aên seõ baêng qua moät heä thoáng loïc phöùc taïp. Nhöõng maûnh nghieàn nhỏ seõ ñi tröïc tieáp qua moät oáng pheãu vaøo ruoät giöõa theo höôùng tieâu hoùa haït mòn, sau ñoù ñöôïc thuûy phaân döôùi taùc ñoäng cuûa caùc enzyme tieâu hoùa. Ñieåm khaùc nhau chính yeáu veà tieâu hoùa giöõa giaùp xaùc vôùi ñoäng vaät coù xöông soáng laø enzyme ñöôïc tieát ra moät phaàn trong dòch tieâu hoùa, moät phaàn trong noäi taïng laø heä gan tuïy, trong khi ôû ñoäng vaät coù xöông soáng enzyme ñöôïc tieát ra moät phaàn coøn laïi laø ôû caùc tuyeán khaùc. Heä gan tuïy toâm ñoùng vai troø trung taâm trong quaù trình trao ñoåi chaát. Nó laø nôi chöùa glycogen, lipid, calcium vaø chöùa enzyme cho caùc phaûn öùng trao ñoåi chaát khaùc nhau. Nhö vaäy, heä gan tuïy cuûa giaùp xaùc coù vai troø gioáng nhö gan cuûa ñoäng vaät coù xöông soáng. Chöùc naêng tieát enzyme cuûa noù thì ngang vôùi chöùc naêng tieát enzyme ôû tuyeán tuïy ñoäng vaät coù xöông soáng. Nó đóng một vai trò quan trọng trong việc thẩm thấu chất dinh dƣỡng thiết yếu mà ở động vật có xƣơng sống xảy ra ở ruột. Ñeå thöïc hieän taát caû caùc chöùc naêng naøy, khoái löôïng cuûa heä gan tuïy ở toâm thöôøng lôùn hôn nhieàu so vôùi caùc phaàn khaùc cuûa boä maùy tieâu hoùa, bao goàm ruoät, daï daøy [128]. Hoaït ñoäng cuûa heä enzyme tieâu hoùa phaûn aûnh thoùi quen aên uoáng cuûa thuûy sinh vaät vaø töông quan vôùi khaû naêng chuùng söû duïng nhöõng thaønh phaàn thöùc aên. Trong 9 xoang tiêu hóa của tôm đã phát hiện thấy một số enzyme tiêu hóa chủ yếu: proteolytic enzyme, cacboxypeptidase A và B, enzyme không đặc hiệu esterase, không tìm thấy họat tính pepsine và lipase (Jeckel 1990) [92]. Theo Kanazawa [95] khi so saùnh hoaït ñoäng cuûa enzyme thủy phân casein vaø -amilase cuûa các loại tôm: M. rosenbergii, P. monodon và P. japonicus cho thấy nhu cầu các loài khác nhau sử dụng thành phần thức ăn khác nhau và nhu caàu protein trong thöùc aên là: 35, 40 - 60, 52 - 55%. Khi nghiên cứu ở loài tôm P. penicillatus coù heä enzyme thủy phân casein vaø -amylase cuøng hoaït ñoäng maïnh, cho thaáy loaøi giaùp xaùc naøy söû duïng caû protein laãn tinh boät ñeàu hieäu quaû. Tuy nhiên hoaït ñoäng cuûa enzyme thủy phân casein ôû tôm M. rosenbergii thaáp hơn so với tôm biển. Mặt khác nghieân cứu của Akiyama [53], Dimes [71], Ezquerra [76], Lazo [102], cho thấy caùc protease nhö trypsin, carboxypeptidases vaø aminopeptidase đều ñöôïc tìm thaáy ôû boä maùy tieâu hoùa vaøi loaøi giaùp xaùc. Cũng giống nhƣ caùc loaøi ñoäng vaät khoâng xöông soáng, giaùp xaùc cuõng khoâng coù pepsine. Theo nghiên cứu của Lemos [103] cho thấy hoạt tính protease họat động mạnh ở trong vùng pH từ 7 – 8,5 nhiệt độ thích hợp cho hoạt động của enzyme protease trong vùng 250C. Việc nghiên cứu họat tính enzyme và các điều kiện hoạt động của các enzyme trong bộ máy tiêu hóa tôm nhằm giúp các nhà sản xuất chế tạo đƣợc những loại thức ăn tổng hợp có đủ các thành phần dinh dƣỡng, phù hợp kích thƣớc và đặc tính bắt mồi của tôm. 1.1.3. Vai troø cuûa caùc chaát dinh döôõng ñoái vôùi toâm suù a) Vai troø cuûa protein vaø axit amin. Protein laø thaønh phaàn chính ñoùng vai troø trung taâm trong caáu truùc cuûa cô theå soáng, protein tạo thành từ các chuỗi peptit. Peptit là hợp chất chứa từ 2-50 gốc axit amin liên kết với nhau bởi các liên kết peptit. Axit amin là hợp chất hữu cơ, phân tử chứa đồng thời nhóm amino (NH3) và nhóm carboxyl (COOH). Nhu caàu protein trong thöùc aên nuoâi toâm nhìn chung cao hôn nhieàu so vôùi caùc loaïi gia suùc, gia cầm vaø thuûy 10 saûn nöôùc ngoït khaùc. Tuy nhiên nhu cầu sử dụng protein coøn phuï thuoäc gioáng, loaøi vaø các giai đoạn phát triển. Toác ñoä tăng tröôûng cuûa toâm khoâng chæ phuï thuoäc vaøo haøm löôïng protein maø coøn phuï thuoäc vaøo tính chaát vaø tyû leä caùc axit amin coù trong loaïi protein ñoù. Nhu caàu protein cuûa toâm bieån khoaûng 35 - 50% trong khi ñoù toâm nöôùc ngoït chæ khoaûng 20 - 35% [128]. Ñoái vôùi nhöõng loaïi protein coù nguoàn goác khaùc nhau vaø phöông phaùp cheá bieán khaùc nhau cuõng cho tyû leä tieâu hoùa khaùc nhau. b) Vai troø cuûa lipid. Lipid laø nguoàn naêng löôïng quan troïng cung cấp hoạt động sống của tôm vaø axit beùo caàn thieát cho söï tăng trƣởng thöôøng ngaøy cuûa toâm. Lipid cuõng laø phöông tieän cho söï thaåm thaáu caùc vitamin tan trong chaát beùo vaø sterol. Cholesterol theâm vaøo thöùc aên chöùa lipid töï do ñöôïc haáp thu khoâng ñaùng keå [70], söï coù maët cuûa lipid ñaùnh daáu söï caûi thieän ñoä thaåm thaáu cholesterol và đồng thời tăng sự ñoàng hoùa hieäu quaû. Lipid ñaëc bieät laø photpholipids vaø ester sterol ñoùng moät vai troø raát quan troïng trong caáu truùc cuûa caùc hôïp chaát sinh hoïc ôû caû möùc ñoä teá baøo laãn döôùi teá baøo. Toâm sú cuõng nhö caùc loaøi giaùp xaùc, khoâng chòu ñöïng ñöôïc haøm löôïng lipid cao quaù trong khaåu phaàn, haøm löôïng lipid cao gaây caûn trôû vieäc söû duïng thöùc aên vaø giaûm tính haáp daãn baét moài cuûa toâm. Trong lipid thì thaønh phaàn caùc axit beùo khoâng no trong thöùc aên môùi laø nhaân toá quyeát ñònh giaù trò söû duïng cuûa thöùc aên toâm [138]. c) Vai troø cuûa vitamin. Ở toâm vitamin tham gia quaù trình ñoàng hoùa caùc chaát dinh döôõng, quaù trình loät xaùc vaø lôùn leân. Khaû naêng sinh toång hôïp vitamin ôû toâm raát haïn cheá khoâng ñuû cung caáp nhu caàu cho sinh vaät chuû. Phaàn lôùn caùc vitamin khoâng ñöôïc toång hôïp trong cô theå maø phaûi laáy töø thöùc aên. Nhìn chung nhoùm vitamin B, C, E raát caàn thieát trong khaåu phaàn thöùc aên toâm vaø caùc loaøi giaùp xaùc khaùc, vitamin B tham gia quaù trình trao ñoåi ñieän töû trong ty theå vaø moät soá quaù trình oxy hoùa trong maïng löôùi noäi chaát, vitamin E coù aûnh höôûng lôùn tôùi caùc hoaït ñoäng sinh saûn vaø tham gia vaøo quaù trình 11 oxy hyoùa khöû, giaûm bôùt nhu caàu oxy cuûa cô baép, nhu caàu vitamine E trong thöùc aên toâm khoaûng 200mg/kg. Axit ascorbic (vitamin C) laø yeáu toá keùp trong chu trình hydroxyl chuyeån proline thaønh hydroxylproline, tieàn thaân cuûa collagen. Nhö vaäy, söï thieáu huït axit ascorbic gaây ra söï suy yeáu quaù trình trao ñoåi collagen. Vitamin C raát caàn thieát cho nhieàu loaøi tôm, caù [53] [118]. e) Vai troø cuûa chaát khoaùng. Cho ñeán nay nhu caàu veà chaát khoaùng trong thöùc aên nuoâi toâm vaãn chƣa đƣợc nghiên cứu sâu. Hieän taïi ngöôøi ta xaùc ñònh coù baûy nguyeân toá khoaùng ña löôïng vaø möôøi naêm nguyeân toá vi löôïng giöõ moät vai troø sinh lyù caàn thieát cho söï dinh döôõng treân haàu heát ñoäng vaät. Rieâng ñoái vôùi caù vaø toâm chæ xaùc ñònh nhu caàu khoaùng cuûa boán nguyeân toá ña löôïng (Ca, P, K, Mg) vaø baûy nguyeân toá vi löôïng (Fe, Zn, Cu, Mn, I, Co, Se) [21]. Vieäc boå sung khoaùng trong thaønh phaàn thöùc aên nuoâi toâm phaûi tính ñeán haøm löôïng caùc chaát khoaùng coù trong moâi tröôøng nuoâi vì toâm coù khaû naêng haáp thu tröïc tieáp caùc chaát khoaùng vaøo cô theå baèng con ñöôøng thaåm thaáu qua màng. 1.2. NHÖÕNG KEÁT QUAÛ NGHIEÂN CÖÙU VEÀ DINH DÖÔÕNG 1.2.1. Tình hình nghieân cöùu veà dinh döôõng treân theá giôùi Vieäc nghieân cöùu vaø söû duïng thöùc aên cheá taïo saün ñeå nuoâi caùc loaøi thuûy saûn ñaõ coù töø ñaàu nhöõng naêm 1950, khi vaán ñeà chaên nuoâi gia suùc gia caàm theá giôùi ñaõ ôû vaøo thôøi kyø phaùt trieån coâng nghieäp maïnh. Song vieäc nghieân cöùu baét ñaàu ñi vaøo chieàu saâu töø thaäp nieân 70 khi moät soá nöôùc Baéc Aâu, Taây Ñaïi Taây Döông vaø Nam Thaùi Bình Döông coù ngheà nuoâi caù noäi ñòa ôû ñaây phaùt trieån maïnh vaø mang laïi keát quaû baát ngôø. Veà nhu caàu dinh döôõng caùc ñoái töôïng nuoâi ñeå saûn xuaát thöùc aên, nhieàu nöôùc ñaõ nghieân cöùu nhu caàu dinh döôõng cuûa caùc ñoái töôïng nuoâi theo töøng löùa tuoåi, nghieân cöùu söû duïng caùc nguoàn nguyeân lieäu reû tieàn vaø caùc bieän phaùp xöû lyù nguyeân lieäu (thuûy phaân, leân men, tinh cheá) ñeå naâng cao chaát löôïng vaø khaû naêng haáp thu tieâu hoùa nguyeân lieäu, taän 12 duïng nguoàn pheá phuï phaåm töø nhaø maùy cheá bieán löông thöïc thöïc phaåm. Ngoaøi ra coøn coù nhieàu coâng trình nghieân cöùu veà söû duïng caùc chaát boå sung giuùp chuyeån hoùa thöùc aên. Khi nghieân cöùu heä enzyme tieâu hoùa cuûa caùc loaøi toâm khaùc nhau (toâm thẻ, tôm he, toâm caøng xanh) ngöôøi ta nhaän thaáy noù lieân quan chaët cheõ vôùi nhu caàu caùc thaønh phaàn dinh döôõng trong thöùc aên [53], [101] cuõng treân cô sôû nghieân cöùu hoaït tính tieâu hoùa (-amilase, lipase, chitinase, protease vaø caùc caseinnolytics) coù keát luaän laø hoaït tính enzyme phaûn aùnh taäp tính aên cuûa ñoäng vaät döôùi nöôùc lieân quan ñeán khaû naêng söû duïng caùc nguoàn thöùc aên, cuï theå laø hoaït tính cuûa enzyme naøo taêng thì nhu caàu veà ñoái chaát ñoù trong thöùc aên cuõng taêng. Vì vaäy nghieân cöùu nhu caàu dinh döôõng cuûa moät loaøi ñoäng vaät laø raát phöùc taïp, nhaát laø nghieân cöùu ñaëc ñieåm sinh hoïc, nhu caàu dinh döôõng vaø thöùc aên ñoäng vaät thuûy saûn laïi caøng phöùc taïp hôn, ñoøi hoûi nhieàu khoa hoïc cuøng thöïc hieän moät luùc. Nghieân cöùu thaønh phaàn dinh döôõng cuûa nguyeân lieäu, hoaït tính enzyme tieâu hoaù, nhu caàu dinh döôõng cuûa caùc ñoái töôïng nuoâi, xaùc ñònh heä soá tieâu hoaù thöùc aên, caùc yeáu toá aûnh höôûng tôùi khaû naêng tieâu hoaù vaø caùc giaûi phaùp naâng cao chaát löôïng thöùc aên nuoâi thuûy saûn luoân laø vaán ñeà böùc thieát, ñöôïc nhieàu taùc giaû quan taâm nghieân cöùu. Haøng loaït coâng trình nghieân cöùu veà ñaëc ñieåm, thaønh phaàn hoaït tính enzyme tieâu hoaù ñöôïc tieán haønh treân nhieàu ñoái töôïng thuûy saûn khaùc nhau: caù hoài của Dimes L.E [71], Torrissen K.R [148], Toâm P. vannamei của LeMoullac G [106]; Ezquerra J.M [76]; Garcia Carreno [84] Lazo J. P [102]; Toâm P. japonicus của Galgani F. [80], Muramoto, K, [118]; caù roâ phi, caù da trôn của Elsaidy D [74], Hara S [88], Stewart Anderson [141]; nghiên cứu về tôm sú có Akiyama [53], Millamena [116], Phillip [128], Williams [156].v.v... Nhƣ vậy nghiên cứu dinh dƣỡng trên thế giới tập trung vào đối tƣợng cá hồi, cá da trơn, cá rô phi, đối với giáp xác các nghiên cứu tập trung về tôm he, tôm thẻ, toâm caøng xanh, tôm sú và thẻ chân trắng. Haàu heát coâng thöùc thöùc aên nuôi toâm Ñaøi Loan ñöôïc döïa treân nhu caàu dinh döôõng cuûa toâm P. japonicus, noù ñöôïc nghieân cöùu bôûi nhöõng 13 nhaø nghieân cöùu Nhaät Baûn. Nhöõng nghieân cöùu nhu caàu dinh döôõng cuûa toâm suù tại Việt nam chƣa có công trình nào đƣợc công bố. Nhieàu phöông phaùp phaân tích môùi döïa treân caùc kyõ thuaät tieân tieán ñöôïc phaùt trieån: phöông phaùp ñieän di cô chaát SDS-PAGE phaùt hieän caùc thaønh phaàn coù hoaït tính enzyme cuûa Garcia Carreno [84]; Lemos D [105]; Torrissen [149]. Phöông phaùp xaùc ñònh ñoä thuûy phaân baèng TNBS ñöôïc öùng duïng nhieàu trong nghieân cöùu tieâu hoaù in vitro ñoái vôùi nhieàu loaïi thöùc aên cho ñoäng vaät treân caïn [52]. Phöông phaùp pH-stat xaùc ñònh tieâu hoaù nguyeân lieäu in vitro ôû toâm thẻ chân trắng [84]. Phöông phaùp in vitro söû duïng enzyme heä tieâu hoaù để xaùc ñònh nhanh khả năng tiêu hóa thủy phân protein của nguyên liệu, thức ăn là phƣơng pháp giúp lựa chọn nguyên liệu, đánh giá đƣợc chất lƣợng thức ăn ở phòng thí nghiệm giúp cải tiến nhanh chất lƣợng thức ăn. Tuøy theo gioáng loaøi, löùa tuoåi khaùc nhau maø soá löôïng thaønh phaàn hoaït tính cuûa caùc loaïi enzyme thay ñoåi khaùc nhau. Caùc nghieân cöùu veà heä enzyme tieâu hoaù ôû caù cho thaáy ôû nhoùm caù coù daï daøy thì quaù trình tieâu hoaù protein baét ñaàu töø khi thöùc aên vaøo daï daøy, tuyeán daï daøy tieát enzyme pepsin coù pH töø 2,2 - 4, caùc protein ñöôïc caét thaønh caùc peptit nhoû hôn, tieáp theo laø quaù trình tieâu hoaù ôû ruoät, caùc enzyme protease kieàm pH töø 7-10 do caùc tuyeán tuïy, manh traøng tieát ra. Ñoái vôùi caùc loaøi caù aên thòt vaø caùc protease do manh traøng tieát ra laø caùc enzyme trypsin vaø chymotrypsin coù vai troø quan troïng trong tieâu hoaù. Hoaït tính protease ôû manh traøng caù hoài, caù vöôïc coù theå chieám tôùi 50% toång hoaït tính enzyme protease, tieáp theo daï daøy 30%, ruoät 20% [147]. ÔÛ moät soá loaøi caù aên taïp (roâ phi, caù da trôn) protease kieàm ôû tuyeán tuïy hoaëc tuyeán ruoät tieát ra vaø hoaït tính phuï thuoäc vaøo thôøi gian sau khi cho aên. Caùc keát quaû nghieân cöùu ñieàu kieän toái öu cho hoaït ñoäng cuûa caùc enzyme tieâu hoaù nhö pH, nhiệt độ, thời gian seõ giuùp cho vieäc xaùc ñònh điều kiện môi trƣờng nuôi, thời gian sử dụng thức ăn. 14 Caùc axit amin khoâng thay theá trong khaåu phaàn thöùc aên coù aûnh höôûng ñeán quaù trình tieâu hoaù vaø haáp thu thöùc aên. Moãi ñoái töôïng khaùc nhau chòu aûnh höôûng cuûa moät soá loaïi axit amin khaùc nhau theo Kanazawa [95] vaø Lemos [105]: vôùi toâm quan troïng laø tyû leä lysine/arginine, vôùi caù isoleucine/luecine, ñaây laø caùc axit amin coù tính chaát caïnh tranh ñoái khaùng, neáu maát caân ñoái trong khaåu phaàn seõ aûnh höôûng ñeán toác ñoä sinh tröôûng cuûa vaät nuoâi. Theo Millamena, 1988 [116] khi tyû leä lysine/arginine coù tyû leä 1/1 seõ cho toác ñoä taêng tröôûng cuûa toâm cao. 1.2.2. Nghieân cöùu nhu caàu dinh döôõng Toâm - Nhu caàu protein vaø axit amin: Protein caàn thieát cho taêng tröôûng khi khoâng ñuû naêng löôïng ñöôïc cung caáp töø lipid vaø carbohydrate, thì cô theå söû duïng protein ñeå cung cấp nhu caàu naêng löôïng caàn thieát cho söï phaùt trieån cô theå. Ấu truøng tôm ñoøi hoûi khaåu phaàn chứa protein cao nhö taûo vaø artemia ñeå cung cấp năng lƣợng vaø taêng tröôûng. Akiyama [53], Millamena [116] phaùt hieän raèng khaåu phaàn thöùc aên tôm gioáng caàn khoaûng 40% protein. Ñoái vôùi toâm boá meï thì nhu caàu thaønh phaàn protein trong khaåu phaàn chöùa 50% protein döôøng nhö laø caàn thieát. Trong moät nghieân cöùu cuûa Bautista cho thaáy, haøm löôïng protein 40 – 50% mang toác ñoä taêng tröôûng nhanh vaø tyû leä soáng cao vôùi söï hieän dieän 20% carbohydrate vaø 5 – 10% lipid thì toác ñoä taêng nhanh vaø tæ leä soáng cao. Shi-Yen Shiau [137] tìm ra raèng 55% protein vôùi 15% carbohydrate trong thöùc aên nuoâi tôm thòt thì toác ñoä taêng tröôûng nhanh nhaát. Tuy nhieân, khi haøm löôïng carbohydrate taêng tôùi 25%, khaåu phaàn 45% protein coù theå mang laïi keát quaû coù theå so saùnh ñöôïc vôùi khaåu phaàn chöùa 55% protein. Ezquerra J,M [76] thí nghieäm khaû naêng tieâu hoùa protein baèng phöông phaùp in vitro ñaùnh giaù söï taêng tröôûng cuûa toâm theû chaân traéng vôùi 6 coâng thöùc thöùc aên coù haøm löôïng protein khaùc nhau (30-41%), keát quaû cho thaáy trong khaåu phaàn thức ăn có hàm lƣợng protein 35% cho khaû naêng tieâu hoùa của tôm thẻ chân trắng tốt nhất. 15 Caùc keát quaû phaân tích axit amin cuûa Kanazawa[95] và Teshima[145] treân toâm Penaeid vaø toâm he Nhaät P. japonicus cho thaáy haøm löôïng 10 loaïi axit amin thieát yeáu cuûa 2 loại toâm naøy gaàn töông ñöông nhau. Coloso vaø Cruz, 1980 baèng phöông phaùp ñaùnh daáu ñoàng vò (C 14 ) nhaän thaáy Penaeus monodon khoâng theå toång hôïp arginine, histidine, isoleucine, leucine, methionine, phenylalanine, valine, threonine vaø tryptophan. Caùc axit amin thieát yeáu naøy ñöôïc phoái cheá trong thöùc aên ñaõ cho keát quaû taêng tröôûng vaø tæ leä soáng toát treân toâm suù thí nghieäm caùc nguoàn goác protein khaùc nhau (casein, gelatin vaø thòt toâm ñöôïc khöû beùo) trong khaåu phaàn 55% protein, cho thaáy nghieäm thöùc coù thaønh phaàn axit amin gioáng nhö axit amin trong toâm löùa cho phaàn traêm taêng tröôûng vaø hieäu quaû söû duïng thöùc aên cao nhaát. Akiyama 1992 söû duïng caùc axit amin tinh khieát ñaõ xaùc ñònh nhu caàu ñoái vôùi protein trong khaåu phaàn thöùc aên toâm bieån vôùi tyû leä laø: histidine (2,2%), isoleucine (2,7%), leucine (4,3%), phenylalamine (3,7%) vaø tryptophan (0,5%) vaø valine (3,4%). Coøn ñoái vôùi toâm thòt nhu caàu cuûa caùc axit amin thieát yeáu laø: agrinine (5,3%), histidine (2,1%), isoleucine (3,5%), leucine (4,2%), lysine (5,2%), methionine (2,4%) hay methionine+cystine (3,5%), threonine (3,5%), valine (3,4%). Maët khaùc Galgani [80] laïi ñeà nghò nhu caàu L-methionine toái thieåu laø 1,64% trong khaåu phaàn thöùc aên chung cho toâm. Theo Akiyama [53] tieâu hoaù protein vaø axit amin cuûa moät soá nguyeân lieäu treân toâm bieån vaø caù da trôn đƣợc nêu trong baûng 1.1 Baûng 1.1. Ñoä tieâu hoaù protein vaø axit amin ôû toâm bieån và cá da trơn (%) ( Akiyama et al, 1991) Thành phần Prot. Arg Lys Leu Ile Thr. Val. His Phe. Tôm biển Ñaäu naønh 89,9 91,4 91,5 88,4 90,2 89,3 87,9 86,3 89,6 Boät caù 80,7 81,0 83,1 80,7 80,4 80,6 79,4 79,0 71,1 Boät möïc 79,7 79,4 78,6 79,4 77,2 79,7 79,3 73,6 74,1 Boät toâm 74,6 81,8 85,7 82,1 81,6 83,7 79,0 75,4 75,6 Cá da trơn Bột cá 87,0 90,9 86,4 89,1 87,2 87,6 87,0 84,8 87,4 Đậu nành 77,0 96,7 94,0 83,5 79,8 81,9 78,7 87,9 84,4 Bột đậu phộng 74,0 97,8 94,4 95,2 93,2 93,1 93,1 89,5 96,1 16 Alava vaø Pascual [56] söû duïng boät möïc, boät caù, boät toâm, casein vaø boät ñaäu naønh laø nguoàn protein quan trọng trong caùc thí nghieäm vôùi haøm löôïng protein töø 25 – 60% sẽ cho toác ñoä taêng tröôûng nhanh. Khi so saùnh vôùi caùc khaåu phaàn 30%, 35%, 40% vaø 45% Pascual (1987) nhaän thaáy taêng tröôûng toâm suù ñaït keát quaû toát vôùi khaåu phaàn 40% protein ñöôïc phoái cheá töø caùc nguoàn nguyeân lieäu reû tieàn nhƣ: boät ñaàu toâm, boät caù, boät ñaäu naønh, boät truøn ñaát vaø boät möïc. Một số nghiên cứu khác cho thấy trong thức ăn sử dụng caùc nguoàn protein khác nhau sẽ aûnh höôûng ñeán söï taêng tröôûng cuûa toâm nuoâi cuõng nhö tính hieäu quaû cuûa thöùc aên coâng nghieäp. Theo Gerard Cuzon (1997) do toâm soáng trong moâi tröôøng nöôùc neân naêng löôïng caàn ít hôn so vôùi ñoäng vaät treân caïn, naêng löôïng caàn thieát cho toâm Penaeus monodon thöôøng laø 2.850 – 3.700kcal/kg, naêng löôïng ñöôïc laáy töø thöùc aên döïa treân protein, carbonhydrate vaø chaát beùo trong thöùc aên [82]. Theo Alava vaø Pasual (1987) taêng tröôûng, tæ leä soáng cao khi trong khaåu phaàn có: 40 - 50% protein, 5 - 10% lipid vaø treân 20% carbohydrate [56]. - Nhu caàu lipid vaø axit beùo Lipid hoaëc axit beùo caàn thieát ngoaøi giaù trò naêng löôïng, chuùng coøn coù vai troø quan troïng trong dinh döôõng vì noù tham gia caáu truùc maøng teá baøo, ñoàng thôøi vaän chuyeån nhöõng chaát hoøa tan trong lipid nhö caùc vitamin A, D, E, K,.... Theo Sargent [134] vôùi aáu truøng toâm thì PUFA coù vai troø quan troïng cho ñoä lôùn vaø thuùc ñaåy quaù trình bieán hình. Do khaû naêng sinh toång hôïp PUFA cuûa toâm haïn cheá, nhöõng axit beùo caàn thieát phaûi ñöôïc cung caáp trong thöùc aên ñeå ñaûm baûo söï soáng vaø phaùt trieån. Theo Teshima [144] thaønh phaàn axit beùo cuûa aáu truøng toâm noùi chung lieân quan ñeán haøm löôïng axit beùo cuûa thöùc aên, axit beùo caàn thieát cho söï taêng tröôûng cuûa toâm, söï coù maët cuûa lipid ñaùnh daáu söï caûi thieän ñoä thaåm thaáu cholesterol vaø laøm cho söï ñoàng hoùa hieäu quaû hôn. Lipid ñaëc bieät laø phospholipids vaø ester sterol ñoùng vai troø raát quan troïng trong caáu truùc cuûa caùc hôïp chaát sinh hoïc ôû caû möùc ñoä teá baøo laãn döôùi teá baøo. Bassompierre 17 [58] cuõng chæ ra laø haøm löôïng 10% lipid trong thöùc aên thì vieäc baûo ñaûm söï soáng vaø toác ñoä taêng tröôûng nhanh. Chim P, Delaporte M vaø caùc ñoàng söï [66] cho toâm söû duïng caùc loaïi axit beùo vôùi caùc haøm löôïng khaùc nhau treân toâm có troïng löôïng (0,2 – 0,5 g) trong 35 ngaøy, tæ leä caùc axit beùo trung tính vaø axit beùo khoâng no ñöôïc phaân tích vaø cho keát quaû polyenoic axit (20:4 n-6; 20:5 n-3; 22:6 n-3) cao seõ laøm toâm taêng tröôûng toát. Sargent vaø ctv [134] cho thaáy khoâng coù söï khaùc bieät trong taêng tröôûng toâm suù Penaeus monodon vôùi khaåu phaàn söû duïng töø 4 -11% daàu gan caù trích keát hôïp vôùi daàu baép. Theo Teshima vaø Kamazawa (1984) taêng tröôûng tôm sú nhanh trong 26 nghieäm thöùc thí nghieäm khi trong thaønh phaàn axit beùo coù 14% linoleic vaø 21% linolenic vaø ñaëc bieät söï caàn thieát cuûa n-3 PUFA cho söï taêng tröôûng vaø soáng cuûa giai ñoạn aáu truøng toâm P. Japonicus. Haøm löôïng cholesterol toång coäng khoaûng 1% seõ kích thích taêng tröôûng nhanh nhaát, heä soá chuyeån ñoåi thöùc aên, hieäu quaû söû duïng protein vaø tæ leä soáng cao, ñoàng thôøi duy trì haøm löôïng cholesterol oån ñònh trong cô theå toâm ôû caùc giai ñoaïn nuoâi khaùc nhau vaø giuùp toâm Postlarvae chòu ñöôïc söï thay ñoåi ñoä maën ñoät ngoät. Tuy nhieân, thöùc aên ñoái chöùng cuõng chöùa ñöïng moät haøm löôïng cholesterol nhaát ñònh neân khaåu phaàn boå sung 1% cholesterol caàn ñöôïc xaùc ñònh haøm löôïng chính xaùc[145]. Theo Uzogara [153] thì haøm löôïng cholesterol 0,6-1% trong khaåu phaàn thöùc aên chöùa 6% daàu gan caù vaø ñaäu naønh tyû leä 3:1 laø caàn thieát cho toâm taêng tröôûng vaø hieäu quaû söû duïng thöùc aên. Sargent vaø ctv [134] keát luaän khoâng coù söï khaùc bieät trong taêng tröôûng khi cho toâm suù aên thöùc aên coù chöùa cholesterol 0,2% - 0,8% vaø haøm löôïng naøy caøng cao thì khaû naêng taêng tröôûng cuûa toâm caøng giaûm. Nhu caàu cholesterol treân toâm suù boá meï laø 75mg/kg cô theå/ngaøy vaø nhu caàu trong khaåu phaàn thöùc aên laø 1,7g/kg thöùc aên. Söï keát hôïp giöõa cholesterol (0,41 – 0,47%) vaø phospholipid (0,75 – 1,46%) trong khaåu phaàn thí nghieäm cuûa Jeckel vaø ctv [92] cho thaáy: tæ leä haáp thu, tốc độ taêng tröôûng vaø tæ leä soáng toát nhaát ñoái vôùi toâm suù gioáng. 18 Lecithin vôùi haøm löôïng 3% trong khaåu phaàn chöùa 62% phospholipid, phosphatidyl choline, phosphatidyl inositol vaø phosphatidyl ethanolamine ñöôïc chöùng minh laø caàn thieát cho nuoâi toâm. Haøm löôïng lecithin töø daàu ñaäu naønh vôùi haøm löôïng 4% cho toâm taêng tröôûng vaø tæ leä soáng cao hơn so vôùi 4,6% [95]. Tyû leä taêng troïng vaø hieäu quaû söû duïng thöùc aên giaûm, khi taêng haøm löôïng naøy vöôït quaù 4% trong khaåu phaàn thöùc aên. Teshima vaø ctv (1984) cuõng cho bieát haøm löôïng 4% lecithin trong khaåu phaàn thức ăn toâm boá meï laø caàn thieát cho sinh saûn vaø tæ leä nôû cuûa tröùng. Khi nghieân cöùu aûnh höôûng phospholipid ñoái vôùi khaû naêng tieâu hoùa lipid trung tính treân toâm suù, keát quaû cho thaáy phospholipid caûi thieän khaû naêng tieâu hoùa lipid trung tính taêng ñaùng keå vôùi haøm löôïng 27g/kg thöùc aên [145]. Thaønh phaàn caùc axit beùo trong cô theå toâm lieân quan ñeán khaåu phaàn thöùc aên cuûa chuùng trong töï nhieân cuõng nhö trong nuoâi thí nghieäm, toâm taêng tröôûng toát khi haøm löôïng C20:5n-3 vaø C22:6n-3 cao hôn C18:2n-6 hay C18:2n-3 vaø toâm suù coù theå chuyeån ñoåi C18:2n-6 sang C20:4n-6. Kanazawa (1991) keát luaän C22:6n-3 giuùp toâm taêng tröôûng toát hôn C20:5n-3 vaø trong cuøng moät nhoùm carbons thì C20:5n-3 cho keát quaû toát hôn C20:4n-6. Söï töông taùc giöõa n-3 vaø n-6 laø yeáu toá quan troïng cho dinh döôõng axit beùo cuûa toâm. Nghieân cöùu khaû naêng tieâu hoùa cuûa lipid vaø caùc axit beùo cho thaáy raèng toâm tieâu hoùa caùc axit beùo baõo hoøa, chuoãi caøng daøi thì caøng keùm, ngöôïc laïi vôùi caùc axit beùo khoâng no thì khaû naêng tieâu hoùa cao nhaát là C20:5n-3 vaø C22:6n-3. Vieäc boå sung axit arachidonic vaøo khaåu phaàn khi axit beùo ñaõ thích hôïp thì khoâng caûi thieän taêng tröôûng cuûa toâm, ñieàu naøy coù theå do söï caân baèng n-3 vaø n-6 trong thöùc aên ñaõ baûo hoøa. Nghieân cöùu nhu caàu axit eicosapetaenoic (C20:5n-3) vaø axít docosahexaenoid (C22:6n-3) trong khaåu phaàn thöùc aên toâm suù chöùa 7,5% lipid, keát quaû cho thaáy toâm taêng tröôûng toát khi coù söï keát hôïp giöõa hai khaåu phaàn noùi treân vaø söï taêng töôûng toát nhaát ôû tæ leä moãi thaønh phaàn laø 4% toång soá axit beùo [95],[145]. 19 Các axit beùo trong tröùng, trong heä tuïy taïng vaø cô ñuoâi cuûa toâm suù boá meï chuû yeáu chöùa axit beùo khoâng baõo hòa maïch daøi: axit arachidonic (20:4n6), axit eicosapentaenoic (20:5n-3) vaø axit docosahexaenoic (22:6n-3) [106]. Nhieàu loaïi lipid caàn thieát cho toâm nhö cholesterol vôùi haøm löôïng khoaûng 1% laø giúp tôm taêng tröôûng nhanh, khi ñoù ñoä chuyeån hoùa thöùc aên nhanh vaø hieäu quaû söû duïng protein cao. - Nhu caàu Carbohydrate Carbohydrate trong thöùc aên toâm khoâng chæ höõu duïng vì giaù trò naêng löôïng vaø chöùc naêng tieát kieäm protein maø coøn do tính chaát keát dính cuûa chuùng [54]. Giöõa nhöõng loaïi carbohydrate ñöôïc nghieân cöùu laø sucrose, dextrin, maltose, maät ræ ñöôøng, boät saén, tinh boät baép, boät coï, trehalose, glucose thì sucrose vaø boät coï ôû tyû leä 10% trong thöùc aên cho keát quaû tyû leä soáng cuûa toâm cao hôn nhöõng loaïi carbohydrate khaùc ñöôïc thöû nghieäm ôû cuøng haøm löôïng. Trong moät nghieân cöùu khaùc cuûa Alava vaø Pascual cho thaáy sucrose vaø trehalose tieâu hoùa toát hôn glucose. Ôû tyû leä 20% trong thöùc aên, glucose ñöôøng ñôn giaûn, seõ deã daøng ñöôïc ñoàng hoùa vaø duy trì trong hemolymph trong thôøi gian 24h vaø nhö vaäy coù haïi cho toâm P. Japonicus[137]. Cahu vaø Infante [64] cho raèng caùc ñöôøng ñôn ñöôïc heä tieâu hoùa haáp thu nhanh choùng vaøo maùu vaø taêng haøm löôïng ñöôøng glucose trong maùu vaø gia taêng tæ leä töû vong cuûa toâm trong ñieàu kieän thí nghieäm. Shi-Yen Shiau [137] nghieân cöùu khaû naêng söû duïng caùc nguoàn carbohydrate (glucose, dextrin vaø starch) vaø khaû naêng keát hôïp vôùi protein trong khaåu phaàn thöùc aên seõ laøm aûnh höôûng ñeán söï taêng tröôûng, vieäc baét moài vaø söû duïng thöùc aên, cuõng nhö tyû leä soáng toâm suù gioáng. Nhu caàu protein seõ thaáp hôn neáu nhö coù söï hieän dieän cuûa tinh boät. Nhu caàu carbohydarate trong toâm phaûi thaáp hôn 35% khaåu phaàn neáu nguoàn carbohydrate söû duïng laø boät mì. Marc Cousin 1996 [113] phaùt hieän carbohydrate thöïc vaät hieän dieän vôùi haøm löôïng thaáp trong toâm P.vannamei vaø P.stylrotris vaø glycogen trong toâm coù theå ñöôïc 20 laáy töø thöùc aên. Maët khaùc khi nghieân cöùu aûnh höôûng cuûa haøm löôïng protein vaø tinh boät ñoái vôùi toác ñoä taêng tröôûng vaø tyû leä soáng cuûa toâm gioáng P. monodon ñöôïc nuoâi baèng thöùc aên chöùa 10% lipid, haøm löôïng protein ôû möùc 25, 35, 45, 55%; haøm löôïng tinh boät ôû möùc 10, 20, 30, 40% keát quaû cho thaáy toác ñoä taêng tröôûng cuûa toâm khoâng bò aûnh höôûng bôûi haøm löôïng tinh boät trong thöùc aên nhöng laïi lieân quan vôùi haøm löôïng protein. Tyû leä soáng cuûa toâm cuõng lieân quan ñeán tyû leä protein/tinh boät trong thöùc aên. - Nhu caàu Vitamin Vitamin caàn thieát cho caùc quaù trình hoaït ñoäng sinh lyù bình thöôøng cuûa cô theå. Vitamin B caàn thieát cho söï tieâu thuï hieäu quaû protein, carbohydrate, chaát beùo trong khi vitamin A vaø C quan troïng trong vieäc xaây döïng heä mieãn dòch. Vitamin D cuøng vôùi khoaùng laø calcium, phosphorus caàn thieát cho söï hình thaønh cuûa exoskeleton hoaëc teá baøo. Taát caû nhöõng chaát naøy maëc duø raát caàn thieát nhöng vôùi haøm löôïng nhoû laø ñuû cho vieäc tieâu hoaù hieäu quaû thöùc aên cuûa toâm. Nhö vaäy, vitamin ñoøi hoûi phaûi coù trong thöùc aên vôùi ñaày ñuû caùc haøm löôïng thích hôïp. Tuy nhieân cho ñeán nay, nhöõng nghieân cöùu veà taùc duïng cuûa vitamin ñoái vôùi söï phaùt trieån toâm suù chæ môùi ôû böôùc ñaàu. Choline chloride hoã trôï quaù trình phaân giaûi vaø haáp thu lipid cuûa toâm suù, laøm taêng hieäu quaû söû duïng thöùc aên vaø chuùng coù moái töông quan vôùi haøm löôïng lipid trong thöùc aên. Tuy nhieân theo Shiau Shi Yen [137] thì chöa xaùc ñònh caùc thaønh phaàn naøo trong lipid chòu söï hoã trôï cuûa choline chloride. Keát quaû nghieân cöùu cho thaáy laø ôû khaåu phaàn thöùc aên 5% lipid thì söï keát hôïp hieäu quaû nhaát cuûa choline laø 0,64 g/kg thöùc aên; töông töï ñoái vôùi khaåu phaàn 10% lipid laø 0,78g/kg thöùc aên. Theo Shiau vaø Yuhung (2001) choline giuùp gia taêng hieäu quaû söû duïng protein ôû khaåu phaàn thích hôïp laø 0,62g/kg thöùc aên. Maët khaùc theo Shiau thì Biotin kích thích söï taêng tröôûng vaø haøm löôïng toái thieåu ñoái vôùi nhu caàu cuûa toâm suù laø 2,0-2,4 mg/kg thöùc aên [137] 21 Vitamin C (axit L-ascorbic) vôùi haøm löôïng caân baèng hoaëc cao hôn cho thaáy toâm suù taêng tröôûng nhanh, hieäu quaû söï duïng thöùc aên vaø tæ leä soáng cao hôn so vôùi caùc hôïp chaát cuûa chuùng. Trong caùc hôïp chaát cuûa ascorbic thì C2PP, C2MP-Na trong thöùc aên thöû nghieäm cho thaáy toâm taêng tröôûng, hieäu quaû söû duïng thöùc aên vaø heä mieãn dòch cao hôn caùc hôïp chaát khaùc [53]. Tuy nhieân trong thí nghieäm cuûa Shiau [137] cho thaáy söû duïng 1000mg ascorbic-2-polyphosphate/kg thöùc aên giuùp toâm suù taêng tröôûng toát hôn so vôùi 500mg/kg thöùc aên, nhöng haøm löôïng ascorbic trong gan vaø huyeát thanh (haemolymphatic) luoân thaáp hôn so vôùi möùc baõo hoøa. Nhƣ vaäy coù theå nhu caàu axit ascorbic trong tôm có thể còn cao hơn. Trong khi ñoù thí nghieäm cuûa Deshimaru [70] cho raèng 16,2mg C2MP-Na/kg hay 144,2mg C2MP-Mg/kg cho vào thöùc aên sẽ thoaû maõn söï tích luõy trong gan tuïy toâm suù. Vitamin C giuùp giaûm ñöôïc haøm löôïng ñoàng vaø saét trong gan tuïy vaø cô, khi toâm ñöôïc boå sung vitamin C vôùi haøm löôïng thích hôïp thì gia taêng tỷ lệ sự sống và tăng tƣởng [137]. Shiau vaø Huang (2001) xaùc ñònh nhu caàu axit folic treân toâm suù và chæ ra raèng noàng ñoä hôïp lyù trong khaåu phaàn ñeå kích thích taêng tröôûng laø 1,9 – 2,1 mg/kg thöùc aên. Vitamin E ((DL-alpha-tocopheryl acetate) chæ toàn taïi trong caùc toå chöùc cô vaø gan toâm suù khi khaåu phaàn thöùc aên coù chöùa chuùng. Vitamin K caàn cho nhu caàu cuûa toâm suù laø 30-40mg/kg thöùc aên [128]. Tổng hợp nghiên cứu [53],[70],[143] nhu cầu vitamin trong thức ăn nuoâi toâm ñöôïc theå hieän trong baûng 1.2 22 Bảng 1.2. Nhu cầu vitamin trong thức ăn tôm Thành phần Akiyama 1992 Conklin 1997 Lemo 2000 Tacon và Conklin1999 Roche 2000 Vitamin A (IU/g) 10 5 4 6 10 Vitamin D (IU/g) 5 1 2 2 2 Vitamin E (IU/g) 300 100 100 250 100 Vitamin K (IU/g) 5 5 20 40 40 Axit Ascorbic (ppm) 100 200 200 250 250 Thiamin (ppm) 50 60 50 40 50 Riboflavin (ppm) 40 25 30 60 40 Niacin (ppm) 200 40 80 80 100 Axit Pantothenic (ppm) 75 75 80 180 100 Pyridoxin (ppm) 50 50 60 60 50 Vitamin B12 (ppm) 10 20 5 10 20 Axit Folic (ppm) 10 10 5 6 10 Biotin (ppm) 1 1 2 0,6 1 Choline (ppm) 400 600 500 600 400 Inositol (ppm) 300 400 200 400 - - Nhu caàu chaát khoaùng. Veà maët dinh döôõng caùc nguyeân toá kim loaïi chæ chieám moät löôïng raát nhoû nhöng vai troø cuûa chuùng trong cô theå raát quan troïng. Caùc khoaùng chaát coù vai troø quan trong trong quaù trình taïo hình, trong vieäc hình thaønh vaø kieán taïo neân caùc toå chöùc cô theå, chaúng haïn nhö Ca laø hôïp phaàn caáu truùc chính coù yù nghóa raát lôùn taïo neân voû giaùp xaùc, caùc kim loaïi cuõng coù aûnh höôûng lôùn ñeán caáu truùc khoâng gian vaø hoaït tính sinh hoïc cuûa protein, axit nucleic, hoocmon vaø ñaëc bieät laø enzyme, chaúng haïn vai troø cuûa keõm coù vai troø quan troïng trong vieäc hình thaønh hoaït ñoäng cuûa hoùc moân isulin, ñoàng tham gia caáu truùc cuûa ascorbioxydaza ..... Ngoaøi ra caùc khoaùng chaát coøn duy trì caân baèng axit kieàm ôû trong moâ cô vaø teá baøo, trong dòch gian baøo, taïo neân aùp suaát thaåm thaáu caàn thieát ñeå tieán haønh caùc quaù trình chuyeån hoùa [70]. Các chất khoàng còn coù moái quan heä höõu cô veà caáu truùc vaø ñieàu hoøa caùc hoaït ñoäng soáng, khi nghieân cöùu moái töông quan giöõa haøm löôïng calcium vaø phosphorus ñoái vôùi söï taêng tröôûng toâm suù (P.monodon) ôû 10 nghieäm thöùc vôùi 5 möùc ñoä boå sung phosphorus (0,0; 0,5; 1,0; 1,5 vaø 23 2,0%) keát hôïp vôùi ba möùc ñoä calcium (0,0; 1,0 vaø 1,5%), ñaõ coù keát quaû cho thaáy nhu cầu chất khoáng trong tôm thƣờng chiếm tỷ lệ 10 - 12% trong đó lƣợng calcium có tỷ lệ 1,0 - 2,3% và phosphorus chiếm tỷ lệ 1,0 - 1,5% so với khẩu phần thức ăn, tỷ lệ Ca/P = 1 - 1,5 sẽ cho taêng troïng toát [70]. Và theo Deshimaru nhu caàu trong khaåu phaàn thức ăn ñoái vôùi toâm biển cần haøm löôïng calcium tối thiểu là 0,53% cho toâm taêng tröôûng vaø sẽ giaûm heä soá chuyển đổi thöùc aên. 1.2.3. Nhöõng nghieân cöùu trong nöôùc Nghieân cöùu cô baûn veà thaønh phaàn, hoaït tính enzyme tieâu hoùa vaø caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán heä soá tieâu hoùa cuûa caùc ñoái töôïng thuûy saûn nuoâi ôû trong nöôùc ít ñöôïc quan taâm nhaát laø caùc nghiên cöùu saâu veà dinh döôõng vaø tieâu hoùa cuûa tôm sú coøn raát ít. Caùc nghieân cöùu chuû yeáu laø ñieàu tra khai thaùc nguoàn lôïi, ñaëc tính sinh hoïc cuûa caùc loaøi thuûy saûn kinh teá, kyõ thuaät nuoâi, coâng ngheä saûn xuaát gioáng, coâng ngheä saûn xuaát taûo, luaân truøng, artemia, ngoaøi ra coù moät soá nghieân cöùu cheá bieán vaø saûn xuaát thöùc aên hoãn hôïp nuoâi toâm, thöùc aên aáu truøng [31], [32]. Phaàn lôùn nhöõng nghieân cöùu veà chaát löôïng thöùc aên, heä soá tieâu hoùa thöôøng ñöôïc tieán haønh treân ñoäng vaät thöïc nghieäm, thôøi gian cho keát quaû daøi vaø phuï thuoäc vaøo nhieàu yeáu toá khaùch quan. Ñeå saûn xuaát ñöôïc thöùc aên nuoâi thuûy saûn ñaït chaát löôïng cao caàn phải xác định đƣợc nhu cầu dinh dƣỡng, khả năng tiêu hóa nguyên liệu, thöùc aên vaø caùc yeáu toá aûnh höôûng tôùi khaû naêng tieâu hoùa cuûa caùc ñoái töôïng thuûy saûn nuoâi taïi Vieät Nam. Thöùc aên coâng nghieäp ñöôïc nghieân cöùu ôû Vieät Nam thöïc teá raát muoän so vôùi caùc quoác gia phaùt trieån cuûa theá giôùi vaø khu vöïc. Công trình nghiên cứu về thức ăn nuôi tôm đầu tiên đƣợc triển khai vào những năm 1988 khi nhà nƣớc có chƣơng trình xuất khẩu các mặt hàng chế biến thủy sản với đề tài nghiên cứu trọng điểm cấp Nhà nƣớc mã số 08A – 0405 “Nghieân cöùu coâng ngheä saûn xuaát thöùc aên hoãn hôïp daïng vieân nuoâi toâm” do GS.TSKH Nguyeãn Vaên Thoa – Viện Nghiên cứu nuôi trồng Thủy sản II làm chuû nhieäm, kết thúc đề tài năm 1990 laø ñaõ xaây döïng ñöôïc quy trình coâng ngheä saûn 24 xuaát thöùc aên nuoâi toâm ôû quy moâ 500 kg/ngaøy [31]; kế tiếp là ñeà taøi cấp bộ “Nghieân cöùu saûn xuaát thöùc aên coâng nghieäp cho aáu truøng toâm” với đề tài này bƣớc đầu đã sản xuất thức ăn cho ấu trùng tôm [32] vaø naêm 1997 Vieän Nghieân cöùu nuoâi troàng Thuûy saûn II tieáp tuïc trieån khai ñeà taøi “Nghieân cöùu coâng ngheä caûi tieán thöùc aên toâm caù caùc giai ñoaïn”; naêm 2002 ñeà taøi “Nghieân cöùu quy trình coâng ngheä vaø thieát bò saûn xuaát thức aên nuoâi toâm suù quy moâ noâng hoä” của Leâ Ñöùc Trung. Đặc biệt trong chöông trình troïng ñieåm caáp nhaø nöôùc giai ñoaïn 2001 - 2005 veà chöông trình saûn xuaát caùc saûn phaåm chuû löïc phuïc vuï cho xuaát khaåu, ñeà taøi “Nghieân cöùu, hoaøn thieän coâng ngheä saûn xuaát thöùc aên coâng nghieäp chaát löôïng cao cho moät soá ñoái töôïng nuoâi xuaát khaåu (toâm, caù)” Maõ soá KC.06.12.NN do Nguyeãn Tieán Löïc - Vieän Nghieân cöùu nuoâi troàng Thuûy saûn II chủ nhiệm [27] ñeà taøi ñaõ ñi saâu nghieân cöùu coâng ngheä vaø saûn xuaát thöùc aên nuoâi toâm caù ôû quy moâ coâng nghieäp, thành công của đề tài bƣớc đầu xác định đƣợc nhu cầu dinh dƣỡng tôm sú, tôm càng xanh, cá mú, cá giò, cá basa, cá rô phi và đề tài đã triển khai đƣợc dây chuyền sản xuất thức ăn chìm cho tôm và thức ăn viên nổi cho cá vào sản xuất. Song song đó Viện Nghiên cứu nuôi trồng Thủy sản II còn có các đề tài “Nghiên cứu sinh sản nhân tạo tôm sú”; “Nghiên cứu một số bệnh virus thƣờng gặp trên tôm sú ở các giai đoạn khác nhau và biện pháp phòng bệnh”; “Nghiên cứu mô hình nuôi tôm sú công nghiệp” của Nguyễn Văn Hảo [19] v.v… Caùc taùc giaû vaø ñôn vò khaùc cuõng coù nhöõng nghieân cöùu lieân quan nhƣ Đặng Đình Kim (1994) ứng dụng sinh khối vi tảo trong sản xuất thức ăn tổng hợp nuôi ấu trùng tôm [22]. Nguyeãn Hoaøng Uyeân, Nguyễn Chí Thuận, Nguyễn Tài Lƣơng [40] “Sử dụng enzyme trong công nghệ saûn xuaát thöùc aên nuoâi toâm” đề tài đã ứng dụng enzyme protease vào trong công nghệ sản xuất thức ăn naêm 1995. Năm 1998 Lại Văn Hùng đã có công trình nghiên cứu ảnh hƣởng của hàm lƣợng protein và lipid khác nhau lên tốc độ tăng trƣởng và tỷ lệ sống của tôm sú giống với kết quả nghiên cứu này tác giả đã xác định đƣợc vai trò của protein và lipid trong các nghiệm thức thức ăn nuôi tôm giống tại trƣờng đại học Nha Trang [20]. Ngoài ra một số công trình nghiên cứu của 25 Khoa thuûy saûn - Trƣờng Đại học Nông lâm TP HCM, Khoa thủy sản - Trƣờng Đại học Cần Thơ v.v…. Nhiều công trình nghiên cứu trên đã đƣợc ứng dụng vào sản xuất đóng góp cho sự phát triển phong trào nuôi tôm sú trong những năm qua tại Việt Nam. Những nghiên cứu trong nƣớc bƣớc đầu đã xây dựng đƣợc các quy trình công nghệ, xác định đƣợc các nghiệm thức nuôi tôm cá, xác định đƣợc nhu cầu dinh dƣỡng cho các đối tƣợng nuôi. Tuy nhiên thöïc teá phong phuù cuûa ngheà nuoâi thuûy saûn cuõng nhö sự caïnh tranh gay gaét treân thò tröôøng xuaát khaåu vaø yeâu caàu nuoâi thuûy saûn beàn vöõng, cho thaáy nhöõng toàn taïi trong sản xuất thöùc aên nuoâi thuûy saûn giai ñoaïn vöøa qua nhƣ thức ăn vẫn nhanh tan trong nƣớc, giá thành thức ăn công nghiệp cao, ngƣời nuôi lãi suất thấp và vẫn luôn ñoái maët vôùi toâm bị beänh, thöùc aên chaát löôïng keùm vaø oâ nhieãm moâi tröôøng nuoâi. Ñeå thöùc aên coâng nghieäp ñaït chaát löôïng cao, caùc nghieân cöùu caàn ñi saâu vaøo baûn chaát töøng ñoái töôïng nuoâi cuï theå, xác định nhu cầu dinh dƣỡng, cải tiến công nghệ, tối ƣu hóa các giải pháp để giảm giá thành, ñaùnh giaù hieäu quaû nuoâi vaø taùc ñoäng moâi tröôøng cuõng nhö an toaøn veä sinh thuù y trong nuoâi, ñaûm baûo chaát löôïng saûn phaåm. Lieân quan ñeán saûn xuaát thöùc aên coâng nghieäp laø boät caù, caùc phuï pheá phaåm, caùc chế phẩm sinh hoïc, caùc nguoàn nguyeân lieäu khaùc nhö boät möïc, boät ruoác, ñaäu naønh khaù phong phuù vaø caàn ñöôïc xöû lyù taêng khaû naêng tieâu hóa, nâng cao hiệu quả sử dụng thức ăn trong nöôùc. Về bản thân nghiên cứu sinh đƣợc tham gia nghiên cứu công nghệ sản xuất thức ăn nuôi tôm từ đề tài trọng điểm cấp nhà nƣớc “Nghieân cöùu coâng ngheä saûn xuaát thöùc aên hoãn hôïp daïng vieân nuoâi toâm” mã số 08A – 0405 do giáo sƣ TSKH Nguyễn Văn Thoa chủ nhiệm, đã cùng nhóm đề tài nghiên cứu và triển khai quy trình công nghệ sản xuất thức ăn hỗn hợp nuôi tôm 500kg/ca vào sản xuất, nhóm đề tài đƣợc cấp bằng độc quyền giải pháp hữu ích số HI – 0078 ngày 02/5/1991. Ngoài ra nghiên cứu sinh đã cùng nhóm đề tài tiếp tục các nghiên cứu để nâng cao chất lƣợng nhƣ: cải tiến nâng cao chất lƣợng thức ăn, xác định nhu cầu dinh dƣỡng của tôm sú, lựa chọn các chất kết dính, cải tiến các công đoạn trong thiết bị sản xuất thức ăn. Đặc biệt năm 2002 bản thân 26 nghiên cứu sinh đƣợc làm chủ nhiệm đề tài “Nghieân cöùu hoaøn thieän coâng ngheä saûn xuaát thöùc aên coâng nghieäp chaát löôïng cao cho moät soá ñoái töôïng nuoâi thuûy saûn xuaát khaåu (toâm, caù)” Maõ soá: KC.06.12.NN đây là đeà taøi chủ lực, troïng ñieåm caáp nhaø nöôùc giai ñoaïn 2001-2005; thành công của đề tài đã xây dựng đƣợc quy trình công nghệ sản xuất viên thức ăn công nghiệp cho tôm sú, tôm càng xanh và quy trình công nghệ sản xuất thức ăn viên nổi nuôi cá; đồng thời xây dựng các nghiệm thức thức ăn, xác định đƣợc nhu cầu dinh dƣỡng của tôm sú, tôm càng xanh, cá rô phi, cá basa, cá mú, cá giò. Với đề tài luận án “Nghiên cứu đặc điểm dinh dƣỡng và hoàn thiện công nghệ sản xuất thức ăn nuôi tôm sú” là sự kế thừa các công trình nghiên cứu trên về sản xuất thức ăn nuôi tôm. Đồng thời nghiên cứu sinh đi sâu nghiên cứu hệ enzyme tiêu hóa, tối ƣu hóa các giải pháp nhằm tiếp tục hoàn thiện công nghệ, nâng cao chất lƣợng, hạ giá thành sản phẩm. Kết luận. Thông qua các nghiên cứu trên về tiêu hóa và nhu cầu dinh dƣỡng của tôm đã đƣợc các nhà khoa học nghiên cứu từ nhiều năm nay trên nhiều loại tôm khác nhau và trong những điều kiện thí nghiệm cũng hết sức phong phú. Kết quả thu đƣợc từ các nghiên cứu cũng thật đa dạng, tuy vậy có thể nhận ra rằng những nghiên cứu về hệ enzyme tiêu hóa, nhu cầu dinh dƣỡng của tôm sú (Penaeus monodon) mà đặc biệt là tôm sú Việt Nam còn rất ít. Điều này cho thấy cần phải có nhiều nghiên cứu hơn trên đối tƣợng này để hoàn thiện những kiến thức về tôm sú, một đối tƣợng rất quan trọng trong ngành thủy sản ở nƣớc ta cũng nhƣ trên thế giới. 1.3. BAØI TOAÙN TOÁI ÖU HÓA TRONG NGHIEÂN CÖÙU TAÏO VIEÂN Muïc ñích baøi toaùn toái öu trong luận án này laø xác định hàm lƣợng dinh dƣỡng thích hợp có giá thành thấp, đồng thời tìm đƣợc chế độ coâng ngheä thích hôïp cho coâng ngheä taïo vieân nhaèm choïn phöông aùn coâng ngheä toái öu naâng cao chaát löôïng thöùc aên vieân, giảm tổn thaát trong quaù trình cheá bieán, tạo vieân thöùc aên beàn trong nöôùc, khoâng bò oâ nhieãm moâi tröôøng nuoâi, giaûm heä soá thöùc aên, taêng hieäu suaát söû duïng thöùc aên vaø giaûm chi phí. 27 1.3.1. Moät soá khaùi nieäm cô sôû phöông phaùp tieáp caän heä thoáng [15] Tieáp caïân heä thoáng laø moät phöông phaùp luaän mang tính chieán löôïc ñeå nghieân cöùu vaø taùc ñoäng leân caùc ñoái töôïng coâng ngheä. Caùc quaù trình hoùa hoïc vaø coâng ngheä hoùa hoïc hieåu theo nghóa roäng bao goàm caùc heä thoáng thöïc hieän bieán ñoåi vaät chaát treân cô sôû caùc töông taùc phaân töû. Khoâng chæ rieâng caùc quaù trình bieán ñoåi hoùa hoïc cuûa coâng ngheä saûn xuaát hoùa chaát maø caû caùc quaù trình saûn xuaát vaät lieäu (ceramic, polymer, kim loaïi vaø hôïp kim … ), caùc quaù trình cheá bieán thöïc phaåm, caùc quaù trình saûn xuaát döôïc phaåm, caùc quaù trình saûn xuaát trong coâng ngheä sinh hoïc, caùc quaù trình xöû lyù chaát thaûi baûo veä moâi tröôøng … ñeàu coù theå ñöôïc xem xeùt nhö caùc ñoái töôïng coù chung moät thuaät ngöõ bieåu ñaït: heä thoáng caùc quaù trình vaø thieát bò coâng ngheä [15] Khaùi nieäm heä thoáng, coù theå hieåu heä thoáng baèng meänh ñeà sau: Heä thoáng S naèm trong moâi tröôøng E laø taäp hôïp caùc phaàn töû si töông taùc vôùi nhau taïo thaønh caáu truùc noäi taïi cuûa S vaø töông taùc vôùi E taïo thaønh quan heä vôùi moâi tröôøng beân ngoaøi. Ngaén goïn hôn coù theå phaùt bieåu: Heä thoáng laø taäp hôïp caùc phaàn töû taïo thaønh caáu truùc beân trong vaø töông taùc vôùi moâi tröôøng beân ngoaøi [15] Caáu truùc beân trong cuûa heä thoáng ñöôïc hình thaønh töø söï töông taùc giöõa caùc phaàn töû thuoäc heä thoáng. Caùc töông taùc naøy laøm cho caùc phaàn töû coù quan heä vôùi nhau vaø vì vaäy moät heä thoáng ñöôïc ñaëc tröng bôûi caùc phaàn töû cuûa heä thoáng, caùc quan heä giöõa caùc phaàn töû trong heä thoáng vaø caùc quan heä vôùi moâi tröôøng beân ngoaøi. Vôùi khaùi nieäm heä thoáng, tieáp caän heä thoáng đóng vai trò phöông phaùp luận nghieân cöùu, phöông phaùp luận giaûi quyeát caùc vaán ñeà ñaët ra treân heä thoáng coâng ngheä. Trên cơ sở đó caùc chuyeân gia coâng ngheä töï tin hôn, nghieân cứu coâng ngheä moät caùch deã daøng hôn, khai thaùc các ứng dụng toaùn hoïc hieäu quaû hơn, vì muïc ñích nghieân cöùu, phaùt trieån coâng ngheä [15]. 28 1.3.2. Toái öu - Muïc tieâu thöôøng tröïc cuûa tieáp caän heä thoáng Khi tieán haønh saûn xuaát, ñieàu khieån caùc heä thoáng vaø thieát keá kyõ thuaät maø bieát döïa treân nguyeân taéc cöïc trò ta seõ tieát kieäm ñöôïc vaät tö tieàn voán, taøi nguyeân, söùc lao ñoäng, thôøi gian vaø taêng ñöôïc hieäu quaû giaûi quyeát caùc vaán ñeà ñaët ra.v.v… Khuynh höôùng thöôøng tröïc trong moïi hoaït ñoäng treân heä thoáng coâng ngheä luoân luoân nhaèm tìm kieám söï toát hôn, ñeå cuoái cuøng ñaït ñeán keát quaû toát. Do vaäy coù theå khaúng ñònh raèng baøi toaùn tìm kieám toái öu laø baøi toaùn phoå bieán, lieân quan ñeán taát caû caùc noäi dung cuûa tieáp caän heä thoáng. Trieån khai pheùp tieáp caän heä thoáng treân moät ñoái töôïng coâng ngheä bao goàm nhieàu tác vụ cuï theå khaùc nhau nhaèm ñaït ñöôïc caùc muïc ñích ñaõ ñöôïc ñaët ra. Vaän duïng lyù thuyeát toái öu vaøo quaù trình taïo vieân thöùc aên nhö moät coâng cuï ñeå giaûi quyeát caùc vaán ñeà ñaët ra laø một tác vụ nhằm giaûm toån thaát trong cheá bieán, naâng cao chaát löôïng thöùc aên. 1.3.3. Caùc thaønh phaàn cô baûn cuûa baøi toaùn toái öu - Ñoái töôïng coâng ngheä Trong coâng ngheä, ñieàu khieån vaän haønh caùc thieát bò nhaèm taïo ra nhöõng saûn phaåm coù chaát löôïng toát vaø oån ñònh laø voâ cuøng quan troïng trong saûn xuaát thöïc tieãn, ñoù laø ñieàu caùc nhaø quaûn lyù coâng ngheä luoân höôùng ñeán. Do ñoái töôïng ñang nghieân cöùu laø toâm nuoâi trong moâi tröôøng nöôùc, toâm baét moài vaø aên chaäm neân yeâu caàu thöùc aên phaûi beàn trong nöôùc vì vaäy coâng ngheä saûn xuaát thöùc aên phaûi ñaùp öùng vieân thöùc aên coù ñoä chaéc, chaäm tan vaø caùc chaát dinh döôõng ít tan trong moâi tröôøng nöôùc. Chaát löôïng thöùc aên vieân luoân phuï thuoäc vaøo quaù trình hình thaønh vieân, neáu vieân thöùc aên khoâng ñaït yeâu caàu coâng ngheä seõ laøm chaát löôïng vieân thöùc aên giaûm, laøm taêng chi phí giaù thaønh, laõng phí thieát bò vaø coâng lao ñoäng. Ngoaøi ra neáu vieân thöùc aên taïo ra khoâng ñaûm baûo quy caùch, kích thöôùc theo ñaëc tính baét moài cuûa toâm, vieân thöùc aên deã tan, seõ gaây laõng phí vaø oâ nhieãm moâi tröôøng nuoâi, daãn tôùi toâm bò 29 beänh. Coù nhieàu caùch taïo vieân thöùc aên nhö phöông phaùp eùp vít, phöông phaùp taïo vieân theo kieåu loàng soùc.v.v…Quaù trình taïo vieân vôùi muïc ñích taïo ra saûn phaåm coù keát caáu, ñònh hình vieân, trong baøi toaùn toái öu nghieân cöùu ôû ñaây laø coâng ñoaïn taïo vieân baèng thieát bò eùp vít. Phaân tích ảnh hƣởng của caùc yếu tố coâng nghệ aûnh höôûng ñeán naêng suaát vaø chaát löôïng vieân laø: yeáu toá cuûa nhieät ñoä nguyeân lieäu, ñoä aåm nguyeân lieäu, tính chaát cuûa nguyeân lieäu nhö tyû leä thaønh phaàn, ñoä mòn, caùc thoâng soá thieát bò aûnh höôûng nhö: ñöôøng kính ngoaøi truïc vít, ñöôøng kính beân trong truïc vít, ñoä daøy caùnh vít, böôùc vít vaø toác ñoä tieáp lieäu ñeàu aûnh höôûng ñeán chaát löôïng vaø ñoä beàn của thöùc aên. Caùc thoâng soá cho kyõ thuaät treân maùy eùp truïc vít bao goàm haøm löôïng aåm cuûa nguyeân lieäu, vaän toác truïc vít, böôùc vít, vaän toác nhaäp lieäu. Nhöõng thay ñoåi cuûa caùc thoâng soá naøy seõ laøm thay ñoåi moment quay, söï ma saùt, aùp suaát leân loã khuoân taïo vieân vaø nhieät ñoä saûn phaåm. Nhöõng tính chaát cuûa saûn phaåm nhìn thaáy nhö tyû leä giaõn nôû, ñoä daøi vieân, tyû troïng khi thay ñoåi, ñeàu laøm aûnh höôûng ñeán chaát löôïng vieân thöùc aên. - Caùc ñaïi löôïng vaø quan heä toaùn hoïc bieåu ñaït trong baøi toaùn toái öu Khi noùi ñeán toái öu caàn nhaán maïnh raèng toái öu tröôùc heát laø toaùn hoïc, laø khoa hoïc thao taùc treân caùc ñaïi löôïng neân noùi toái öu laø noùi tôùi caùc ñaïi löôïng [1],[9],[51] Trong coâng ngheä thöïc phaåm ñeå naâng cao hieäu quaû, chuùng ta phaûi xaùc ñònh cheá ñoä coâng ngheä, kieåm soaùt, ñieàu khieån moät caùch chuaån xaùc ñeå ñaûm baûo ñaït ñöôïc giaù trò toái öu cuûa ñaïi löôïng ñaõ ñöôïc choïn laøm tieâu chí ñaùnh giaù hieäu quaû cuûa coâng ngheä. Ñoù chính laø ñaïi löôïng ñoùng vai troø haøm cuûa haøm muïc tieâu. Sau khi ñaõ thöïc söï phaân bieät caùc khaùi nieäm “ñaïi löôïng haøm” , “ñaïi löôïng bieán soá cuûa haøm” vaø “quan heä haøm soá” chuùng ta seõ goïi taét “ñaïi löôïng ñoùng vai troø haøm cuûa haøm muïc tieâu” laø “haøm muïc tieâu” (löu yù raèng baûn thaân quan heä haøm taïo thaønh haøm muïc tieâu cuõng ñöôïc goïi laø haøm muïc tieâu). Vaäy ñaïi löôïng ñaàu tieân vaø laø ñaïi löôïng ñaëc tröng nhaát cuûa moïi baøi toaùn toái öu laø haøm muïc tieâu [47]. 30 a) Haøm muïc tieâu Haøm muïc tieâu laø moät ñaïi löôïng phaûi coù giaù trò baèng soá (ñaïi löôïng thuoäc taäp soá thöïc) vaø giaù trò soá ñoù phaûi phaûn aùnh ñöôïc chaát löôïng (möùc ñoä “toát” hoaëc “xaáu”) cuûa ñoái töôïng ñang xeùt öùng vôùi noäi dung maø ñaïi löôïng ñoù bieåu ñaït. Xaùc ñònh haøm muïc tieâu laø vieäc quan troïng haøng ñaàu trong baøi toaùn toái öu, hay noùi caùch khaùc khoâng coù haøm muïc tieâu khoâng coù baøi toaùn toái öu. b) Caùc bieán cuûa haøm muïc tieâu Caùc ñaïi löôïng bieán soá cuûa haøm muïc tieâu laø caùc ñaïi löôïng coù quan heä aûnh höôûng tôùi haøm muïc tieâu. Ví dụ với hàm mục tiêu biểu diễn thông qua phöông trình hoài quy y = b0 + b1 x1 + b2x2 +…+ bkxk, y laø haøm muïc tieâu, caùc ñaïi löôïng x1 , x2 …. xk goïi laø ñaïi löôïng bieán soá cuûa haøm muïc tieâu. Trong coâng ñoạn tạo vieân, neáu haøm muïc tieâu laø chaát löôïng vieân thì ñaïi löôïng bieán ôû ñaây laø ñoä aåm nguyeân lieäu, toác ñoä truïc vít, böôùc vít laø ñaïi löôïng bieán soá cuûa haøm muïc tieâu, vì khi nhöõng ñaïi löôïng bieán soá naøy thay ñoåi seõ laøm haøm muïc tieâu thay ñoåi theo. c) Quan heä haøm muïc tieâu Haøm muïc tieâu baûn thaân noù laø moät haøm phuï thuoäc vaøo nhieàu ñaïi löôïng khaùc (caùc bieán). Quan heä haøm bieåu dieãn söï phuï thuoäc vaøo haøm muïc tieâu ví duï trong baøi toaùn toái öu taïo vieân thöùc aên laø quan heä giöõa chaát löôïng vôùi ñoä aåm, toác ñoä truïc vít quay vaø khoaûng caùch böôùc vít. Caùc ñaïi löôïng quan heä vôùi haøm muïc tieâu laø caùc ñaïi löôïng coù aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán haøm muïc tieâu, moãi bieán ñoåi cuûa ñaïi löôïng bieán soá ñeàu thay ñoåi keát quaû haøm muïc tieâu. Ví duï trong coâng ñoạn taïo vieân khi thay ñoåi toác ñoä chuyeån ñoäng truïc vít seõ laøm khaû naêng ñöa nguyeân lieäu thay ñoåi, vì vaäy chaát löôïng taïo vieân thay ñoåi. Haøm muïc tieâu ñaõ bieán ñoåi phuï thuoäc vaøo toác ñoä quay cuûa truïc vít, neáu truïc vít quay nhanh laøm khaû naêng tieáp lieäu cao hoaëc khi truïc vít quay chaäm khaû naêng tieáp lieäu chaäm ñeàu aûnh höôûng ñeán chaát löôïng taïo vieân. 31 d) Caùc quan heä giöõa caùc ñaïi löôïng khaùc. Caùc ñaïi löôïng khác aûnh höôûng giaùn tieáp tôùi haøm muïc tieâu. Caùc ñaïi löôïng naøy ngoaøi aûnh höôûng taùc ñoäng tôùi haøm muïc tieâu chuùng coøn taùc ñoäng lẫn nhau. Ví duï trong coâng ñoạn taïo vieân thì ñaïi löôïng: ñöôøng kính truïc vít, soá loã khuoân taïo vieân hoaëc thaønh phaàn nguyeân lieäu, tyû leä thaønh phaàn nguyeân lieäu ñeàu aûnh höôûng ñeán naêng suaát vaø chaát löôïng vieân thöùc aên. Toång hôïp taát caû caùc quan heä giöõa caùc ñaïi löôïng ñöôïc xeùt ñeán ñoái vôùi ñoái töôïng coâng ngheä ñang nghieân cöùu seõ taïo thaønh moâ taû toaùn hoïc cuûa ñoái töôïng coâng ngheä e) Caùc quan heä taïo ra giôùi haïn cuûa baøi toaùn toái öu Caùc quan heä taïo ra giôùi haïn cuûa baøi toaùn toái öu ñang xeùt laø quan heä cho pheùp xaùc ñònh giôùi haïn mieàn ñang xeùt cuûa baøi toán toái öu ñoái vôùi caùc ñaïi löôïng lieân quan. Vôùi phöông trình hoài quy y1 = b0 + b1 x1 + b2x2 + ,…, + bkxk trong ñoù: y (x1 , x2 , …., xk ) laø haøm muïc tieâu x1 , x2 …. xk caùc bieán soá cuûa haøm muïc tieâu Neáu baøi toaùn toái öu chæ ñöôïc ñaët ra vaø giaûi quyeát vôùi caùc xi naèm trong moät mieàn X thì X seõ laø mieàn giôùi haïn cuûa caùc bieán x1 , x2 ,…., xk ñöôïc taïo ra bôûi caùc quan heä raøng buoäc x j min ≤ xj ≤ xj max , j = 1÷ n Xaùc ñònh haøm muïc tieâu, caùc bieán cuûa haøm muïc tieâu, caùc quan heä haøm, cuõng nhö xaùc ñònh roõ mieàn vaø giôùi haïn laø cô sôû ñeå thieát laäp baøi toaùn toái öu. Ñoù laø phaàn trình baøy phaùt bieåu baøi toaùn toái öu. 1.3.4. Baøi toaùn toái öu Trong khuoân khoå cuûa baøi toaùn coâng ngheä laø caùc baøi toaùn toái öu hoùa toång quaùt thöôøng ñöôïc phaùt bieåu döôùi daïng baøi toaùn cöïc ñaïi hoaëc baøi toaùn cöïc tieåu. a) Vôùi baøi toaùn cöïc ñaïi y max = max y (x1, x2, … , xn) (1.1)  Xjx , j = 1÷ n (1.2) 32 X = {xj ; xjmin ≤ xj ≤ xjmax , j = 1÷ n } (1.3) trong ñoù : y (x1, x2, … , xn) laø haøm muïc tieâu xj caùc bieán soá cuûa haøm muïc tieâu , j = n,1 X laø mieàn giôùi haïn cuûa caùc bieán soá xj Nhö vaäy baøi toaùn toái öu ñöôïc phaùt bieåu veà maët ngöõ vaên nhö sau : Vôùi ñoái töôïng coâng ngheä ñang xeùt vaø vôùi caùc giôùi haïn ñaõ ñöôïc xaùc ñònh haõy tìm caùc giaù trò [ x1 * , x2 *, … , xn * ] naèm trong mieàn giôùi haïn X sao cho haøm muïc tieâu y(x1 * , x2 *, … , xn * ) ñaït giaù trò cöïc ñaïi ymax a) Vôùi baøi toaùn cöïc tieåu Hoaøn toaøn töông töï ta seõ coù baøi toaùn toái öu cöïc tieåu nhö sau: y min = min y (x1, x2, … , xn) (1.4)  Xjx , j = 1÷ n (1.5) X = {xj : xjmin ≤ xj ≤ xjmax , j = 1÷ n } (1.6) Khi ñoù giaù trò y(x1 * , x2 *, … , xn * ) ñöôïc goïi laø giaù trò toái öu cuûa baøi toaùn, coøn X* = (x1 * , x2 *, … , xn * ) ñöôïc goïi laø phöông aùn toái öu, lôøi giaûi toái öu hoaëc nghieäm toái öu. 1.3.5. Baøi toaùn toái öu ña muïc tieâu [1],[17],[30],[47] Nhieàu baøi toaùn trong thực teá ñoøi hoûi phaûi toái öu hoùa nhieàu muïc tieâu cuøng moät luùc vaø ñoái töôïng toái öu hoùa ñaït ñöôïc giaù trò toát nhaát ôû vaøi muïc tieâu. Xét một đối tƣợng công nghệ với m hàm mục tiêu I1, I2 , … , Im tạo thành vectơ hàm mục tiêu I = { Ij }, trong đó mỗi hàm mục tiêu thành phần Ij phụ thuộc vào n biến tác động Z1, Z2 ,…, Zn (tạo thành vectơ các yếu tố ảnh hưởng hay còn gọi là vectơ biến Z). Các biến này biến thiên trong miền giới hạn ΩZ và các giá trị của các hàm mục tiêu sẽ tạo thành miền giá trị của hàm mục tiêu ΩI . Để đơn giản nhƣng không hề làm mất tính chất tổng quát, bài toán tối ƣu ña mục tiêu sẽ đƣợc trình bày cho trƣờng hợp toàn bộ m bài toán tối ưu một mục tiêu đều là các bài toán tìm cực tiểu có dạng : 33 Ij min = Ij (Z1,j opt , Z2,j opt , … , Zn,j opt ) = min Ij (Z1, Z2 , … , Zn ) (1.7) Z = { Zi } = (Z1, Z2 , … , Zn ) Є ΩZ (1.8) j = 1÷m (1.9) Phương án không tưởng và hiệu quả không tưởng [17],[47] Nếu tồn tại phƣơng án ZUT = { Zi UT } = (Z1 UT , Z2 UT , … , Zn UT ) Є ΩZ sao cho Zi UT = Zi,j opt ( i = 1÷n) của tất cả m bài toán tối ƣu một mục tiêu thì ZUT đƣợc gọi là phương án không tưởng hoặc nghiệm không tưởng của bài toán tối ƣu m mục tiêu. Trong thực tế thƣờng không tìm đƣợc ZUT nhƣng hiệu quả không tưởng (hay còn gọi là điểm không tưởng ) IUT = (I1 min , I2 min , … , Im min) vẫn luôn tồn tại Phương án trội và phương án bị trội Với hai véctơ biến ZQ = { Zi Q } và Z V = { Zi V }, i = 1÷n , sẽ có hai véctơ hàm mục tiêu tƣơng ứng I(ZQ) = { Ij(Z Q ) } , I(Z V ) = { Ij(Z V ) }, j = 1÷m . Nếu với mọi j đều có : Ij(Z Q) ≤ Ij(Z V ) thì Z Q đƣợc gọi là phương án trội ( hay nghiệm trội ) so với ZV ( ký hiệu ZQ „‟ ZV), còn Z V đƣợc gọi là phương án bị trội ( hay nghiệm bị trội ) bởi ZQ ( ký hiệu ZV „<‟ Z Q ). Một cách tƣơng ứng cũng có I(ZQ) „‟ I(ZV ) và I(ZV ) „<‟ I(ZQ). Phương án paréto-tối ưu Phƣơng án ZP đƣợc gọi là phƣơng án paréto-tối ƣu nếu ZP không thể bị trội bởi bất kỳ phƣơng án nào khác thuộc miền giới hạn ΩZ. Khi đó I(Z P ) đƣợc gọi là một hiệu quả paréto-tối ưu nằm trong tập hiệu quả paréto-tối ưu ΩUT Nếu bài toán tối ƣu đa mục tiêu có nghiệm tối ƣu thì nghiệm tối ƣu đó phải là một phƣơng án paréto-tối ƣu. Nếu nghiệm tối ƣu Z của bài toán tối ƣu đa mục tiêu không phải là một phƣơng án paréto-tối ƣu thì chắc chắn có thể tìm đƣợc ít nhất một phƣơng án trội hơn Z. Điều đó chứng tỏ rằng Z không thể đƣợc công nhận là nghiệm tối ƣu và dẫn đến mâu thuẫn với giả thiết rằng Z đã là nghiệm tối ƣu. Vậy Z phải là một phƣơng án không thể bị trội, tức là một phƣơng án paréto-tối ƣu. 34 Phương pháp vùng cấm [17],[47] Trong thực tế nhiều bài toán tối ƣu đa mục tiêu đƣợc đặt ra có các điều kiện ràng buộc đối với chính các giá trị của các hàm mục tiêu thành phần Ij(Z): Ij(Z) < Cj ; j = 1÷ m (1.10) Các ràng buộc (1.10) tạo thành vùng cấm C đối với hàm mục tiêu I(Z) Phƣơng pháp vùng cấm đề xuất cách giải bài toán tối ƣu m mục tiêu với chuẩn tối ƣu tổ hợp R(Z): R(Z) = r1(Z).r2(Z)...rm(Z) = )( 1 Zr j m j   (1.11) trong đó : rj(Z) = [ Cj – Ij(Z)] / ( Cj – Ij min ) khi Ij(Z) < Cj (1.12) và rj(Z) = 0 khi Ij(Z)  Cj (1.13) Với chuẩn tối ƣu tổ hợp R(Z) bài toán tối ƣu m mục tiêu đƣợc phát biểu nhƣ sau : Hãy tìm nghiệm ZR= (Z1 R , Z2 R , … , Zn R) nằm trong miền giới hạn ΩZ sao cho hàm mục tiêu R(Z) đạt giá trị cực đại. Rmax = R(Z R ) = max R(Z) = max [ )( 1 Zr j m j   ] (1.14) Z = { Zi } = (Z1, Z2 , … , Zn ) Є ΩZ (1.15) Dễ dàng thấy rằng 1 ≥ R(ZR) ≥ 0 , trong đó R(ZR) = 1 khi nghiệm tối ƣu chính là nghiệm không tƣởng ZUT và R(ZR) = 0 khi chỉ cần một trong các giá trị yj(Z) vi phạm bất đẳng thức (1.10) , nghĩa là khi điểm y(Z) rơi vào vùng cấm C. Nghiệm tối ƣu ZR cũng đã đƣợc chứng minh là một nghiệm paréto-tối ƣu. Với nghiệm tối ƣu ZR, hiệu quả paréto-tối ƣu YP,R = (y1 P,R , y2 P,R , .. , ym P,R ) đứng cách xa vùng cấm nhất. Một cách hoàn toàn tƣơng đƣơng có thể thay chuẩn tối ƣu R(Z) bằng chuẩn tối ƣu R*(Z) = [R(Z)]1/m Toùm laïi bài toán tối ƣu trong luận án này đƣợc đặt ra với mục tiêu xác định đƣợc điều kiện công nghệ sao cho chất lƣợng viên thức ăn tốt, tức là viên thức ăn có hàm lƣợng dinh dƣỡng cân đối, thất thoaùt trong quaù trình cheá bieán thaáp nhaát. 35 1.4. THÖÙC AÊN NUOÂI TOÂM VAØ ÑAËC TÍNH THÖÙC AÊN NUOÂI TOÂM 1.4.1. Thöùc aên nuoâi thuûy saûn. Thöùc aên nuoâi thuûy saûn hieän nay coù nhieàu loaïi, ñöôïc duøng nuoâi thuûy saûn theo caùc loaøi vaø caùc giai ñoaïn phaùt trieån khaùc nhau trong ñoù ñöôïc chia caùc loaïi thöùc aên cho giaùp xaùc, thöùc aên cho caù nöôùc ngoït, thöùc aên cho caù bieån. Trong thöùc aên caùc loaøi giaùp xaùc hieän nay coù thöùc aên toâm suù, thöùc aên toâm caøng xanh, thöùc aên tôm thẻ chân trắng .v.v.... Hieän nay thöùc aên nuoâi thuûy saûn ñöôïc phaân chia nhö sau [33]: - Thöùc aên töï nhieân. Laø caùc loaïi thöùc aên sinh ra trong moâi tröôøng nuoâi töï nhieân nhö caùc loaøi ñoäng vaät phuø du, caùc loaïi taûo lam, taûo luïc vaø rong. Caùc loaïi thöùc aên naøy coù chaát löôïng cao vaø giaøu dinh döôõng nhö zooplankton, artemia, rotifer. Tuy nhieân loaïi thöùc aên töï nhieân phuï thuoäc vaøo moâi tröôøng, ñieàu kieän phaùt trieån, maät ñoä sinh khoái trong moâi tröôøng nöôùc nuoâi. - Thöùc aên töôi. Laø nguoàn thöùc aên ñöôïc duøng cho toâm caù aên lieàn khoâng qua cheá bieán nhö caù taïp, möïc, ruoác bieån, rau coû, lôïi ñieåm cuûa thöùc aên töôi laø cheá bieán ñôn giaûn, thöùc aên giöõ ñöôïc höông vò töï nhieân, söû duïng thöùc aên taïi choã, nguyeân lieäu ñòa phöông giaù thaønh reû. Nhöôïc ñieåm thöùc aên töôi laø khoâng baûo quaûn vaø toàn tröõ laâu, thaønh phaàn dinh döôõng khoâng caân ñoái, tan nhanh trong moâi tröôøng nöôùc, neân aûnh höôûng raát lôùn ñeán moâi tröôøng nuoâi, nguoàn cung caáp thöùc aên töôi khoâng chuû ñoäng do theo muøa vuï. Ngoaøi ra duøng thöùc aên töôi khoù nuoâi toâm caù ôû maät ñoä cao nhö nuoâi coâng nghieäp vì oâ nhieãm vaø khoâng chuû ñoäng nguoàn thöùc aên. - Thöùc aên coâng nghieäp [31]. Laø thöùc aên ñöôïc cheá bieán töø caùc nhaø maùy theo phöông phaùp coâng nghieäp, töø caùc nguoàn nguyeân lieäu khaùc nhau coù thaønh phaàn dinh döôõng caân ñoái phuø hôïp caùc giai ñoaïn phaùt trieån cuûa toâm caù. Thöùc aên coâng nghieäp ñöôïc taïo thaønh vieân hoaëc daïng maûnh, saáy khoâ vaø ñoùng trong caùc bao goùi thuaän tieän cho quaù trình nuoâi chuû ñoäng muøa vuï, deã baûo quaûn vaø vaän chuyeån. Hieän nay thöùc aên coâng nghieäp coù caùc loaïi vieân noåi, thöùc aên vieân chìm töø töø vaø thöùc aên vieân chìm. Öu 36 ñieåm cuûa thöùc aên coâng nghieäp laø coù theå chuû ñoäng cung caáp caùc thaønh phaàn dinh döôõng cho vaät nuoâi nhö haøm löôïng protein, lipid, khoaùng vaø caùc vitamin, deã ñieàu chænh kích thöôùc vieân thöùc aên theo caùc giai ñoaïn vaø taäp tính baét moài cuûa vaät nuoâi [2],[5],[19],[128]. Maët khaùc thöùc aên coâng nghieäp deã chuû ñoäng khi nuoâi toâm caù thaâm canh naêng xuaát cao vaø thuaän tieän trong chaêm soùc, baûo quaûn vaø vaän chuyeån. Nhöôïc ñieåm thöùc aên coâng nghieäp laø giaù thaønh cao, một số nhaø maùy saûn xuaát theo kinh nghieäm, dinh döôõng chöa cân đối, chaát löôïng thöùc aên khoâng ñoàng ñeàu, ngoài ra một số nguyên liệu phải nhập từ nƣớc ngoài nên giá thành cao. Vì vaäy trong thöïc teá saûn xuaát thöùc aên coâng nghieäp ngoaøi chaát löôïng thì haï giaù thaønh saûn phaåm laø nhieäm vuï cuûa nhaø nghieân cöùu 1.4.2. Thaønh phaàn vaø chaát löôïng thöùc aên nuoâi toâm Thöùc aên là yếu tố quan trọng quyết định sự thành công nghề nuoâi, ñaëc bieät laø toâm nuoâi vì thöùc aên nuoâi toâm chieám tyû troïng cao trong giá thành sản phẩm thủy sản, neáu thöùc aên keùm, chaát löôïng thaáp laøm toâm chaäm lôùn, thöùc aên tan nhanh seõ gaây oâ nhieãm moâi tröôøng nuoâi, laø moät trong nguyeân nhaân gaây beänh cho toâm. Vì vaäy xaùc ñònh nhu caàu dinh döôõng vaø saûn xuaát thöùc aên vieân nuoâi toâm caân ñoái thaønh phaàn, thöùc aên beàn trong moâi tröôøng nöôùc laø raát quan troïng, khaúng ñònh hieäu quaû vaø moâ hình nuoâi. Thaønh phaàn và giá trị dinh dƣỡng vieân thöùc aên nuoâi toâm ñöôïc ñaùnh giaù qua caùc chæ tieâu sau [5],[27],[ 53],[128]: *Ñaùnh giaù veà caûm quan: - Maøu saéc vaø muøi vò vieân thöùc aên nuoâi toâm là vàng đến nâu, mùi thơm đặc trƣng. - Hình daïng vieân thöùc aên: dạng mảnh hoặc hình trụ kích cỡ từ 0,4 – 3mm - Ñoä beàn vieân thöùc aên trong nöôùc. Yêu cầu viên thức ăn phải bền trong nƣớc không nhỏ hơn hai giờ. * Đánh giá về thành phần hóa học: - Haøm löôïng Protein thô ≥ 35% 37 - Haøm löôïng lipid ≥ 4% - Haøm löôïng xơ thô ≤ 5 - Haøm löôïng tro ≤ 16% - Ñoä aåm ≤ 11% * Ñaùnh giaù veà caùc chæ tieâu vi sinh và an toaøn thuù y: Khoâng coù caùc vi sinh vaät gaây beänh (Salmonella), nấm mốc độc (Aspergillus flavus), chất độc hại (Aflatoxin). 1.5. COÂNG NGHEÄ VAØ THIEÁT BÒ CHEÁ BIEÁN THÖÙC AÊN NUOÂI TOÂM SUÙ 1.5.1. Tình hình nghieân cöùu treân theá giôùi ÔÛ nhöõng nöôùc coù ngheà nuoâi thuûy saûn phaùt trieån: Trung Quoác, Ñaøi Loan, Baéc Âu (Nauy, Ñan Maïch), Ñoâng Nam AÙ (Indonesia, Thaùi Lan, Malaysia) ñeàu luoân giaûi quyeát ñoàng boä chaët cheõ cho ngheà nuoâi töø con gioáng, kyõ thuaät nuoâi ñeán coâng ngheä saûn xuaát thöùc aên. ÔÛ caùc nöôùc naøy thöùc aên coâng nghieäp coù chaát löôïng cao phuø hôïp vôùi nhu caàu dinh döôõng vaø ñaëc tính baét moài cuûa töøng ñoái töôïng nuoâi. Heä soá thöùc aên khaù thaáp thöôøng laø 1,5 - 1,7 ñoái vôùi toâm, thức ăn cho cá là 1,7 - 2,0 [27], [33], [53], [105] Veà coâng ngheä saûn xuaát thöùc aên, nhieàu nöôùc ñaõ ñi saâu nghieân cöùu nhu caàu dinh döôõng cuûa caùc ñoái töôïng nuoâi, nhu caàu dinh döôõng theo töøng löùa tuoåi, töøng gioáng loaøi rieâng. Nghieân cöùu caùch baét moài töï nhieân cuûa toâm, caù, nhöõng ñaëc ñieåm veà hình daïng, kích thƣớc, tyû troïng chaát löôïng thöùc aên. Hình thöùc vaø kích thöôùc thöùc aên thích hôïp vôùi ñaëc ñieåm sinh hoïc vaø ñoä tuoåi cuûa vaät nuoâi, ñaëc ñieåm vaät lyù cuûa thöùc aên ñaõ ñöôïc nghieân cöùu ñaõ laøm taêng khaû naêng baét moài vaø tieâu hoùa thöùc aên, taêng hieäu quaû söû duïng thöùc aên, giaûm thieåu vieäc thaát thoaùt chaát löôïng thöùc aên. Caùc nghieân cöùu chuù troïng coâng ngheä saûn xuaát thöùc aên vieân noåi, thöùc aên vieân chìm cho caùc loaøi caù nhö caù chình, caù cheùp, caù hoài, caù bôn v.v…. Nhieàu nghieân cöùu öùng duïng caùc nguoàn nguyeân lieäu reû tieàn vaø caùc bieän phaùp xöû lyù nguyeân lieäu (thuûy phaân, leân men, tinh cheá) ñeå naâng cao chaát löôïng vaø khaû naêng haáp thu tieâu hoùa nguyeân lieäu, taän duïng nguoàn pheá phuï phaåm 38 töø nhaø maùy cheá bieán löông thöïc thöïc phaåm [94],104],[. Tuy nhieân ñaây chæ laø caùc vaán ñeà nghieân cöùu coøn noäi dung, keát quaû nghieân cöùu vaø caùc bí quyeát rieâng veà coâng ngheä ñeàu ñöôïc giöõ bí maät. Moät soá taäp ñoaøn lôùn nhö Proconco (Phaùp), CP Group (Thaùi lan), Rangen (Myõ) ñaõ thaønh coâng trong coâng nghieäp hieän ñaïi hoùa ngheà saûn xuaát nuoâi toâm, caù xuaát khaåu nhôø giaûi quyeát vaán ñeà coù tính heä thoáng chaët cheõ baét ñaàu töø vieäc nghieân cöùu coâng ngheä vaø thieát bò saûn xuaát thöùc aên. Veà thieát bò saûn xuaát thöùc aên hieän nay raát ña daïng, ñeå taïo vieân thöùc aên coù theå duøng thieát bò theo nguyeân lyù con laên eùp (CP, Proconco, CPM, Kahl…), coù haõng duøng nguyeân lyù eùp vít (EAC, Wenger…)[63]. Tuøy theo coâng suaát caùc daây chuyeàn ñeå choïn thieát bò. Giaù chaøo baùn coâng ngheä vaø thieát bò khaù cao dao ñoäng töø 300 ngaøn ñeán một trieäu USD tuøy theo naêng suaát vaø chaát löôïng töøng haõng saûn xuaát. 1.5.2. Tình hình nghieân cöùu vaø thöïc traïng thöùc aên trong nöôùc ÔÛ nöôùc ta hieän nay coù khoaûng 60 nhaø maùy saûn xuaát thöùc aên coâng nghieäp phuïc vuï nuoâi thuûy saûn [4], [27], haàu heát caùc nhaø maùy treân laø saûn xuaát thöùc aên nuoâi toâm và cáù. Trong ñoù coù khoaûng 10 nhaø maùy coù 100% voán cuûa nöôùc ngoaøi nhƣ: CP Group, Tômboy, Uni-presidend, Cargill, Thiên Bang,v.v... Các nhà máy trong nƣớc nhƣ: An Phú, CP90, Việt Bỉ, Sông Tiền, Thái Mỹ, Vĩnh Thịnh, CATACO, Trà Vinh.v.v… haàu heát caùc daây chuyeàn thieát bò ñöôïc cheá taïo ôû nöôùc ngoaøi nhö: Haø Lan, Ñöùc, Ñaøi Loan, Thaùi Lan, Trung Quốc… Veà coâng suaát thöôøng töø 500 kg/giôø ñeán 2 taán/giôø [27]. Daây chuyeàn thieát bò saûn xuaát trong nöôùc quy mô nhỏ hơn giaù thaønh thöôøng giảm moät phaàn ba so vôùi thieát bò ngoaïi nhaäp, dây chuyền thiết bị cheá tạo trong nöôùc vôùi năng suất từ 0,5 - 1 taán/giôø sẽ phuø hôïp vôùi khaû naêng ñaàu tö và phù hôïp nhöõng vuøng nuoâi troàng thuûy saûn coù quy moâ vöøa, nhôø taän duïng ñöôïc nguyeân lieäu, nhaân coâng reû, maø chaát löôïng thöùc aên vaãn ñaûm baûo [38]. 39 Tình hình sản xuất thức ăn công nghiệp hiện nay hầu hết các nhà máy phải nhập nguyên liệu đầu vào nhƣ: bột cá Peru, bột cá Chile, bột cá Malaysia, đậu nành Ấn Độ, đậu nành Mỹ, cám mì, khoáng và vi lƣợng v.v…. nên giá thành sản phẩm thức ăn rất cao, ngƣời nuôi không hiệu quả. Vì vậy nhiệm vụ của nghiên cứu là sử dụng các nguồn nguyên liệu trong nƣớc, tìm các giải pháp xử lý nguyên liệu tăng khả năng hấp thu của tôm. Đồng thời tối ƣu trong công nghệ giảm tổn thất trong quá trình chế biến nâng cao hiệu quả chất lƣợng thức ăn, tạo sự chủ động cho ngành sản xuất thức ăn nuôi tôm Việt Nam sản xuất thức ăn công nghiệp chất lƣợng đảm bảo, giá thành hợp lý, góp phần tăng kim ngạch xuất khẩu cho nền kinh tế nƣớc ta. 1.5.3. Ảnh hưởng của quá trình chế biến tới chất lượng thức ăn viên Để đảm bảo thành phần dinh dƣỡng của thức ăn trong quá trình chế biến, giaûm thieåu toån thaát trong quaù trình cheá bieán nhất là các haøm löôïng vi löôïng, vitamin. Vì vậy trong công nghệ sản xuất thức ăn, quá trình chế biến, sấy luôn ở nhiệt độ thấp hơn 90 0C, với nhiệt độ thấp hơn 900C không có ảnh hƣởng đáng kể tới protein, lipid, đƣờng bột vaø chaát khoáng, tuy nhiên một số vitamin nhƣ A,B, D, K cũng bị ảnh hƣởng ở nhiệt độ này [8],[87]. Đặc biệt vitamin C có trong thức ăn rất nhạy cảm với môi trƣờng nhiệt độ và độ ẩm. Mức độ tổn thất vitamin C đƣợc xem là chỉ số đánh giá sự biến đổi chất lƣợng thực phẩm xảy ra trong quá trình chế biến [69]. Hàm lƣợng vitamin C giảm tỷ lệ thuận với nhiệt độ, thời gian chế biến và bảo quản. Tùy dạng vitamin C mà mức độ ảnh hƣởng của nhiệt độ khác nhau. Để giảm sự tổn thất trong chế biến có thể sử dụng vitamin C bền nhiệt (L-ascorbul - 2 - polyphosphate) thì chỉ khoảng 10 - 20% bị phân hủy trong quá trình chế biến [55],[69]. Nhìn chung để ñảm bảo ít hao tổn vitamin các nhà nghiên cứu khuyến cáo nhiệt độ chế biến thấp hơn 700C. Nếu quá trình chế biến ở nhiệt độ cao thì thời gian tác dụng nhiệt phải hạn chế tới mức thấp nhất [33], [61] Maùy taïo vieân thức ăn. Hiện nay có nhiều loại nhƣng thƣờng tạo viên theo nguyeân lyù öùng suaát tröôït với phƣơng pháp eùp ñuøn taïo vieân bao goàm: Maùy eùp nhieät ñoä thaáp, maùy eùp aùp suaát cao, maùy eùp ñuøn laøm chín öùng suaát thaáp, maùy eùp ñuøn laøm 40 chín öùng suaát cao, maùy eùp ñuøn ñoaïn nhieät, maùy eùp ñuøn phaân boá nhieät, maùy eùp taïo vieân loàng soùc, maùy eùp vieân theo nguyeân lyù con laên eùp .v.v… Trong nguyeân lyù eùp vít taïo vieân thöùc aên coù maùy eùp truïc vít ñôn vaø maùy eùp vít truïc vít ñoâi (trong ñoù coù loaïi maùy eùp ñuøn truïc vít ñoâi quay cuøng chieàu vaø maùy eùp ñuøn truïc vít ñoâi quay ngöôïc chieàu). Trong luaän án naøy chuùng toâi löïa choïn thieát bò taïo vieân laø maùy eùp vít truïc vít ñôn, laø thieát bò ñang thöïc hieän taïo vieân daïng piloát taïi xöôûng thöïc nghieäm thuûy saûn Goø vaáp thuoäc Vieän nghieân cöùu nuoâi troàng thuûy saûn II. Ñaây laø thieát bò duøng trong caùc nghieân cöùu taïo vieân nuoâi toâm cuûa Vieän. Öu ñieåm thieát bò naøy laø vieân thöùc aên coù ñònh hình vieân toát, vieân boùng ñeïp, nhöng coù nhöôïc ñieåm laø naêng suaát khoâng cao so vôùi caùc thieát bò taïo vieân khaùc. Để quá trình tạo viên thức ăn đạt yêu cầu chất lƣợng về thành phần dinh dƣỡng, độ ẩm, độ chắc, độ bền trong nƣớc, cần nghiên cứu những tổn thất trong quá trình chế biến. 1.5.4. Ñònh höôùng phaùt trieån Nöôùc ta vôùi 3260 km bôø bieån, 12 ñaàm phaù vaø eo vònh, 112 cöûûa soâng laïch, haøng ngaøn ñaûo lôùn nhoû ven bieån. Trong noäi ñòa heä thoáng keânh ngoøi chaèng chòt vaø caùc hoà thủy lôïi, thủy ñieän, ñaõ taïo cho nöôùc ta tieàm naêng lôùn veà nuoâi troàng thủy saûn vôùi khoaûng 1.700.000 ha maët nöôùc nuoâi. Chöông trình phaùt trieån nuoâi troàng thủy saûn thôøi kyø 1999-2010 ñaõ ñöôïc chính phuû pheâ duyeät “Phaán ñaáu ñeán naêm 2010 toång saûn löôïng nuoâi troàng thủy saûn ñaït treân 2 trieäu taán, giaù trò kim ngaïch xuaát khaåu ñaït treân 4.500 trieäu USD, taïo vieäc laøm vaø thu nhaäp cho khoaûng 2 trieäu ngöôøi, goùp phaàn tích cöïc vaøo phaùt trieån kinh teá xaõ hoäi ñaát nöôùc vaø an ninh ven bieån”[4]. Xuaát khaåu thuûy saûn Vieät Nam khoaûng 20 naêm gaàn ñaây lieân tuïc phaùt trieån, naêm sau cao hôn naêm tröôùc. Naêm 1998 toång giaù trò kim ngaïch xuaát khaåu ñaït 850,6 trieäu USD thì naêm 2000 ñaõ vöôït qua ngöôõng 1tyû USD vaø ñeán naêm 2002 ngaønh thuûy saûn ñaõ coù giaù trò xuaát khaåu ñaït 2,023 tyû USD và năm 2008 kim ngaïch xuất khẩu đạt 3,85 tỷ USD. Trong xuaát khaåu thuûy saûn thì maët haøng toâm suù chieám tyû troïng ñaùng keå, nhaát laø toâm suù nuoâi ñang thay theá toâm 41 ñaùnh baét töï nhieân ngaøy caøng caïn kieät veà nguoàn lôïi. Saûn löôïng toâm suù naêm 2002 ñaït möùc 180 ngaøn taán, naêm 2004 laø 290 ngaøn taán, naêm 2008 saûn löôïng toâm ñaït laø 360 ngaøn taán. Nhöõng keát quaû treân nhôø nhöõng nghieân cöùu vaø caûi tieán trong kyõ thuaät nuoâi hieän nay cuõng nhö chaát löôïng thöùc aên luôn ñöôïc caûi tieán. Ñeå taïo ra moät ngaønh coâng nghieäp saûn xuaát thöùc aên toâm caù coù chaát löôïng cao ñaùp öùng 100% löôïng thöùc aên ñöôïc saûn xuaát trong nöôùc phuïc vuï cho phaùt trieån nuoâi troàng thuûy saûn, ñaûm baûo an ninh thöïc phaåm vaø taïo nguoàn nguyeân lieäu cho xuaát khaåu, vaán ñeà caáp baùch laø phaûi tieáp tuïc nghieân cöùu caûi tieán chaát löôïng thöùc aên vaø hoaøn thieän coâng ngheä thieát bò saûn xuaát thöùc aên nuoâi thuûy saûn. Hieän nay nghieân cöùu veà dinh döôõng cuûa ñoái töôïng nuoâi thuûy saûn ôû Vieät Nam coøn môùi, nhất là đối tƣợng tôm sú Việt Nam còn rất ít. Điều này cho thấy cần phảỉ nghiên cứu nhiều hơn trên đối tƣợng này, nhaèm ñaùp öùng yeâu caàu phaùt trieån ngaønh coâng nghieäp saûn xuaát thöùc aên nuoâi thuûy saûn, vì vaäy trong luaän án “Nghieân cöùu ñaëc ñieåm dinh döôõng vaø hoaøn thieän coâng ngheä saûn xuaát thöùc aên nuoâi toâm suù (Penaeus monodon)” nhaèm taïo cô sôû khoa hoïc veà dinh döôõng vaø coâng ngheä saûn xuaát thöùc aên nuoâi toâm suù phuïc vuï chöông trình phaùt trieån ngheà nuoâi thuûy saûn Việt Nam beàn vöõng. 42 CHÖÔNG 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHÖÔNG PHAÙP NGHIEÂN CÖÙU 2.1. Ñoái töôïng vaø nguyeân lieäu nghieân cöùu. 2.1.1. Ñoái töôïng nghieân cöùu Toâm suù (Penaeus monodon) giai ñoaïn töø PL15 ñeán toâm nuoâi thöông phaåm. Toâm suù duøng thí nghieäm laø toâm coøn soáng ñöôïc baét taïi huyeän Caàn Giôø, thành phố Hoà Chí Minh treân caùc ñaàm nuoâi: toâm gioáng loaïi 0,01-0,2gram/con, toâm tröôûng thaønh loaïi 25- 30 gram/con. Thieát bò taïo