English
中文 (中国)
Tích lỹ carotenoid có mục tiêu thông qua các loài tảo cụ thể hoặc các hợp chất carotenoid có thể cải thiện hiệu quả sự tăng trưởng, sắc tố của tôm.
Carotenoid là các sắc tố hữu cơ có màu cam, vàng và đỏ, được tổng hợp bởi thực vật, tảo, cũng như một số vi khuẩn, nấm và sinh vật khác. Những sắc tố này chính là yếu tố tạo nên màu sắc đặc trưng cho nhiều loài và thực vật như bí ngô, cà rốt, ngô, cà chua, chim hồng hạc, chim hoàng yến, cá hồi, tôm hùm, tôm và nhiều loài thủy sinh khác. Trong lĩnh vực thủy sản, carotenoid đóng vai trò quan trọng nhờ các chức năng như chống oxy hóa, điều hòa miễn dịch và tăng cường sắc tố cơ thể.
Tuy nhiên, động vật thủy sinh không thể tự tổng hợp carotenoid một cách tự nhiên, mà phải hấp thu chúng thông qua khẩu phần ăn. Sau khi hấp thu, các dạng carotene và xanthophyll trong thức ăn sẽ được chuyển hóa thành các carotenoid đặc hiệu trong mô. Việc bổ sung carotenoid vào khẩu phần không chỉ giúp cải thiện giá trị dinh dưỡng cho vật nuôi, mà còn nâng cao tính thẩm mỹ – yếu tố quan trọng quyết định sức hấp dẫn của sản phẩm thủy sản trên thị trường nhờ màu sắc tươi sáng, bắt mắt. Trong đó, tảo vi sinh và tảo biển là nguồn cung cấp carotenoid tự nhiên quan trọng. Các sắc tố như lutein, zeaxanthin và astaxanthin đã và đang thu hút nhiều sự quan tâm trong nuôi trồng thủy sản, đặc biệt khi được sử dụng như chất bổ sung dinh dưỡng trong thức ăn qua nhiều nghiên cứu và ứng dụng thực tế trong những năm gần đây.
Sự phát triển nhanh chóng của ngành nuôi tôm đang kéo theo những thách thức lớn, đặc biệt là chi phí thức ăn ngày càng tăng và biên lợi nhuận giảm dần. Điều này đã thúc đẩy các nghiên cứu tập trung vào việc cải tiến công thức thức ăn, trong đó có xu hướng phát triển và ứng dụng chất phụ gia nhằm nâng cao hiệu suất nuôi và chất lượng tăng trưởng của tôm. Dù việc sử dụng tảo làm phụ gia thức ăn trong nuôi tôm ngày càng phổ biến, nhưng các nghiên cứu vẫn còn hạn chế về mối liên hệ giữa các loài tảo khác nhau, loại carotenoid chúng chứa, và tác động đến quá trình tích lũy carotenoid trong cơ thể tôm thẻ chân trắng (Penaeus vannamei).
Bài viết này – tóm tắt từ ấn phẩm gốc (Liu, P. et al. 2025. Bổ sung khẩu phần ăn bằng bột tảo và carotenoid giúp tăng cường hiệu suất tăng trưởng và tích lũy carotenoid đặc hiệu mô ở tôm thẻ chân trắng Penaeus Vannamei. Animals 2025, 15(11), 1550;) – báo cáo về một nghiên cứu nhằm làm sáng tỏ quá trình hấp thụ và phân bố đặc hiệu mô của carotenoid có nguồn gốc từ tảo ở tôm thẻ chân trắng P. vannamei thông qua phân tích hàm lượng carotenoid trong cả thức ăn và các mô khác nhau, sau đó là đánh giá mối tương quan giữa lượng hấp thụ trong khẩu phần ăn và mô hình tích luỹ.
Thiết lập nghiên cứu
Tôm thẻ chân trắng P. vannamei có nguồn gốc từ Công ty Chia-Tai Ningbo (Trung Quốc), được thuần trong 14 ngày trong hệ thống nuôi liên tục có sục khí tại cơ sở thử nghiệm của Đại học Ningbo. Sau đó, một thử nghiệm cho ăn kéo dài 8 tuần đã được tiến hành bằng cách sử dụng thức ăn thử nghiệm trong hệ thống nước biển trong nhà. Tổng cộng 540 con tôm con, trung bình nặng 2,60 ± 0,20 g, được phân bổ ngẫu nhiên vào 18 bể sợi thủy tinh hình trụ 400 lít với 250 lít nước biển và mật độ thả là 30 con tôm mỗi bể.
Năm khẩu phần ăn thử nghiệm được xây dựng với 3% tảo nâu (Saccharina japonica, nhóm SJ; Sargassum fusiforme, nhóm SF), tảo đỏ (Neoporphyra haitanensis, nhóm NH) hoặc 0,1% carotenoid tinh khiết (zeaxanthin, nhóm ZT; fucoxanthin, nhóm FX). Mỗi loại thức ăn được phân bổ ngẫu nhiên vào ba bể lặp lại. Tôm giống được cho ăn mỗi loại thức ăn ba lần mỗi ngày với tỷ lệ 6-8 % trọng lượng cơ thể.
Vào cuối thử nghiệm, ba con tôm từ mỗi bể được chọn ngẫu nhiên và mổ trên đá để thu thập các mô, bao gồm đoạn cơ thứ hai, vỏ ngoài và gan tụy. Các mô từ cùng một phần cơ thể trong cùng một bể được gom lại với nhau và lưu trữ để phân tích carotenoid và axit béo thêm. Mỗi nhóm thức ăn được đại diện bởi ba bể, do đó bao gồm ba bản sao cho mỗi nhóm.
Để biết thông tin chi tiết về thiết kế thí nghiệm và khẩu phần ăn, chăn nuôi, cũng như việc thu thập và phân tích mẫu mô, hãy tham khảo ấn phẩm gốc.
Kết quả và thảo luận
Kết quả nghiên cứu cho thấy, ba loại bột tảo bổ sung đều có tác động tích cực đến hiệu suất tăng trưởng của tôm thẻ chân trắng (P. vannamei). Cụ thể, trọng lượng cuối cùng, tăng trọng (WG) và tỷ lệ tăng trọng (WGR) của tôm ở các nhóm bổ sung tảo (SJ, SF và NH) cao hơn khoảng 1,2 – 1,3 lần so với nhóm đối chứng. Đồng thời, tỷ lệ tăng trưởng riêng (SGR) ở các nhóm này cũng cao hơn khoảng 1,2 lần so với nhóm không bổ sung. Việc bổ sung zeaxanthin và fucoxanthin mang lại những cải thiện tăng trưởng rõ rệt, với các giá trị WGR và SGR cao hơn lần lượt khoảng 1,65 và 1,3 lần so với nhóm đối chứng. Không có sự khác biệt đáng kể nào được quan sát thấy giữa các nhóm bổ sung carotenoid về các thông số tăng trưởng này.
Không có sự khác biệt đáng kể nào về tỷ lệ sống giữa các nhóm: đối chứng, bổ sung tảo và bổ sung carotenoid. Tuy nhiên, nhóm NH ghi nhận tỷ lệ sống thấp hơn đáng kể về mặt thống kê so với nhóm đối chứng. Để đánh giá sự thay đổi màu sắc, các thông số màu bề mặt của tôm được đo sau khi sử dụng các khẩu phần ăn khác nhau. Cả khẩu phần bổ sung bột tảo và carotenoid đều góp phần làm tăng sự thay đổi màu sắc tổng thể của tôm.
Carotenoid là hợp chất sinh học đa chức năng, đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ tăng trưởng và hình thành sắc tố ở động vật thủy sinh. Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng việc bổ sung carotenoid vào khẩu phần ăn, đặc biệt ở mức trên 100 mg/kg, có tác động tích cực đến hiệu suất tăng trưởng của tôm, trong đó astaxanthin là chất có hiệu quả nổi bật nhất. Ngược lại, khi bổ sung ở nồng độ thấp hơn, hiệu quả sinh học không rõ rệt. Tuy nhiên, phần lớn các nghiên cứu chỉ đề cập đến hàm lượng carotenoid được thêm vào trong công thức thức ăn, mà ít khi xét đến mức độ tồn tại thực tế sau chế biến. Trong quá trình sản xuất, carotenoid rất dễ bị phân hủy bởi các yếu tố như nhiệt độ cao và ánh sáng, dẫn đến suy giảm hàm lượng thực tế trong sản phẩm cuối cùng. Một số nhà nghiên cứu đã ghi nhận rằng nồng độ astaxanthin thực tế trong thức ăn cho tôm thẻ chân trắng (P. vannamei) có thể giảm gần 50% so với mức bổ sung ban đầu theo lý thuyết. Vì vậy, cần cân nhắc kỹ giữa lượng bổ sung lý thuyết và lượng tồn tại thực tế, nhằm đảm bảo hiệu quả dinh dưỡng và tối ưu hóa chi phí trong sản xuất thức ăn thủy sản.
Màu sắc cơ thể là một trong những yếu tố quan trọng quyết định chất lượng và giá trị thương mại của tôm, chủ yếu do sự hiện diện của các nhóm sắc tố tự nhiên carotenoid. Tuy nhiên, giáp xác không thể tự tổng hợp carotenoid de novo do thiếu hệ enzym cần thiết. Thay vào đó, chúng phải hấp thụ carotenoid từ khẩu phần ăn và có khả năng chuyển hóa các dạng carotenoid khác nhau trong cơ thể. Bên cạnh vai trò tạo màu sắc, carotenoid còn mang lại nhiều lợi ích sinh lý cho tôm. Các nghiên cứu đã chứng minh rằng carotenoid có thể rút ngắn chu kỳ lột xác, tăng cường hiệu quả tiêu hóa, và nâng cao khả năng chống chịu với căng thẳng môi trường. Những tác động này giúp tôm tích lũy dinh dưỡng tốt hơn, tăng trưởng nhanh hơn, từ đó cải thiện hiệu suất nuôi tổng thể.
Phát hiện của chúng tôi nhất quán với các nghiên cứu trước đó, cho thấy rằng bổ sung carotenoid trong khẩu phần ăn giúp tôm có màu sẫm hơn khi còn sống và đỏ hơn sau khi nấu chín. Sắc tố của tôm sống có liên quan đến sự hình thành crustacyanin – một phức hợp giữa protein và astaxanthin, trong đó nồng độ astaxanthin càng cao thì màu sắc càng đậm. Khi nấu chín, crustacyanin bị phân tách, giải phóng astaxanthin tự do, từ đó tạo nên màu đỏ cam rực rỡ đặc trưng của tôm nấu chín. Trong nghiên cứu này, màu sắc sẫm hơn của tôm thẻ chân trắng (P. vannamei) được ghi nhận có liên quan đến hàm lượng carotenoid cao hơn, đặc biệt là astaxanthin, nhờ vào khẩu phần có bổ sung bột tảo và zeaxanthin.
Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng việc tăng hàm lượng carotenoid trong khẩu phần ăn có liên quan đến sự tích lũy carotenoid trong cơ thể giáp xác. Trong nghiên cứu này, kết quả thu được tiếp tục xác nhận mối tương quan dương rõ rệt giữa lượng carotenoid bổ sung và hàm lượng carotenoid tích tụ trong tôm. Cụ thể, mỗi đơn vị carotenoid tăng thêm trong khẩu phần dẫn đến mức carotenoid trong tôm tăng trung bình khoảng 9,51 đơn vị. Sự tích lũy này được ghi nhận rõ rệt ở lớp vỏ ngoài và gan tụy, trong khi không có mối liên hệ đáng kể nào được phát hiện ở mô cơ. Điều này có thể được lý giải bởi vai trò sinh lý của gan tụy, vốn là cơ quan chính chịu trách nhiệm tiêu hóa và chuyển hóa carotenoid thành astaxanthin – sắc tố quan trọng ảnh hưởng đến màu sắc và sức khỏe của giáp xác.
Phân tích cho thấy astaxanthin tự do có sự phân bố mô đặc hiệu rõ rệt, với nồng độ cao nhất tập trung ở lớp vỏ ngoài. Trong khi đó, gan tụy và mô cơ chỉ ghi nhận hàm lượng ở mức dấu vết. Kiểu phân bố này có thể phản ánh vai trò quan trọng của lớp vỏ ngoài như một hàng rào phòng vệ chính, nơi astaxanthin được huy động một cách chiến lược để chống lại các tác nhân gây stress từ môi trường, nhờ khả năng chống oxy hóa mạnh mẽ của hợp chất này. Ngoài ra, sự hiện diện của astaxanthin tự do trong lớp vỏ còn có ý nghĩa trong quá trình hình thành sắc tố, hỗ trợ khả năng thích nghi màu nền – một đặc điểm sinh học quan trọng đối với nhiều loài thủy sinh.
Kết luận
Nghiên cứu này đại diện cho ứng dụng đầu tiên của công nghệ UPLC-MS – một kỹ thuật phân tích có độ chính xác cao, nổi bật trong nhiều lĩnh vực bao gồm phân tích thực phẩm, độc chất học và xét nghiệm sinh học để nghiên cứu tác động của nhiều loại bột tảo và carotenoid như chất bổ sung khẩu phần ăn uống đối với hiệu suất tăng trưởng và tích luỹ sắc tố ở tôm thẻ chân trắng P. vannamei. Kết quả chứng minh rằng cả 5 chất bổ sung khẩu phần ăn uống đều tăng cường hiệu suất tăng trưởng của tôm. Một mối tương quan tích cực đáng kể đã được quan sát thấy giữa hàm lượng carotenoid trong khẩu phần ăn uống và sự tích luỹ của chúng trong mô tôm, với lớp vỏ ngoài đóng vai trò là vị trí tích luỹ chính. Đáng chú ý, bột N. haitanensis và zeaxanthin thể hiện sự tăng cường rõ rệt nhất về sự tích tụ carotenoid, được xác định là bột tảo và chất phụ gia carotenoid hiệu quả nhất.
Ngoài ra, quá trình tích lũy carotenoid tại các mô đặc hiệu ở tôm đã được xác định diễn ra thông qua carotenoid tự do và dạng este của astaxanthin. Những kết quả này gợi ý rằng việc bổ sung có chọn lọc các loài tảo giàu carotenoid hoặc các hợp chất carotenoid đặc hiệu có thể góp phần cải thiện hiệu quả lên màu sắc tố ở tôm. Trong tương lai, các nghiên cứu sẽ tập trung vào làm rõ các con đường sinh tổng hợp và cơ chế chuyển hóa carotenoid ở tôm, từ đó hướng đến tối ưu hóa công thức thức ăn và tăng cường hiệu quả sắc tố thông qua việc điều chỉnh sinh học một cách có hệ thống.
Theo Pujiang Liu, Chengwei Huang, Qian Shen, Qijun Luo, Rui Yang, Haimin Chen, Wei Wu, Juanjuan Chen
Biên dịch: Nguyễn Thị Quyên – Tôm Giống Gia Hoá Bình Minh
Xem thêm:
- Hỗn hợp vi khuẩn từ tảo sống cho thấy triển vọng thay thế kháng sinh trong nuôi trồng thủy sản
- Đa nhiệm: Một công ty Singapore đang sử dụng một công nghệ từng được sử dụng để nghiên cứu ung thư để tăng cường phát hiện mầm bệnh trong nuôi trồng thủy sản
- Tác dụng của taurine trong khẩu phần ăn đối với sự trưởng thành và tình trạng sức khỏe của tôm thẻ chân trắng bố mẹ