(Aquaculture.vn) – Tinh bột là chất dinh dưỡng đa lượng trong thức ăn nuôi thủy sản, đóng vai trò như chất kết dính và cung cấp năng lượng, dễ tiêu hóa với chi phí thấp cho động vật thủy sản.
Tinh bột được ứng dụng rộng rãi và đưa vào công thức thức ăn nuôi thủy sản. Hàm lượng tinh bột trong chế độ ăn khác nhau giữa các loài do thói quen ăn uống, khả năng tiêu hóa và hiệu quả sử dụng tinh bột khác nhau. Chức năng chính của tinh bột là cung cấp năng lượng cho vật chủ bằng cách tiết kiệm protein và lipid khỏi quá trình dị hóa và đóng vai trò như chất kết dính để cải thiện chất lượng viên thức ăn.
Các nguồn tinh bột trong thức ăn thủy sản
Tinh bột là một nguồn carbohydrate phổ biến trong thức ăn nuôi thủy sản và có thể được chiết xuất từ nhiều nguyên liệu khác nhau. Các nguyên liệu tinh bột thường được sử dụng bao gồm ngô, lúa mì, gạo, lúa mạch, và cao lương. Ngoài ra, các loại cây củ chứa nhiều tinh bột như khoai tây, khoai lang, và sắn cũng được chế biến thành các nguyên liệu giàu tinh bột để sử dụng trong thức ăn nuôi thủy sản. Một số cây họ đậu chứa cả protein và carbohydrate như đậu nành và đậu Hà Lan cũng được sử dụng. Củ và thân rễ cũng có thể được kết hợp vào thức ăn thủy sản. Các sản phẩm phụ giàu tinh bột từ ngành công nghiệp chế biến thực phẩm, chẳng hạn như bã rượu bia và bã ngũ cốc khô, thường được thêm vào thức ăn nuôi thủy sản. Trong thức ăn nuôi thủy sản chuyên biệt, tảo và rong biển được sử dụng như các nguồn tinh bột thay thế.
Hồ hóa tinh bột
Hạt tinh bột bao gồm cấu trúc amylopectin tan trong nước và cấu trúc amylose không tan trong nước. Quá trình hồ hóa bắt đầu khi đun nóng tinh bột ở nhiệt độ 60 – 80°C trong nước, dẫn đến việc hấp thụ nước và trương nở. Điều này làm hình thành gel từ amylose thoát ra và làm tan các vùng kết tinh, mất hiện tượng khúc xạ kép. Các hạt trương nở phân tách thành các hạt nhỏ hơn. Mức độ hồ hóa khác nhau tùy thuộc vào tỷ lệ amyloseamylopectin, vị trí và chủng loại của tinh bột. Mặt khác, tinh bột không sáp tạo gel mạnh khi làm lạnh do mạng lưới amylose cao với các thành phần khác, trong khi tinh bột sáp với hàm lượng amylose thấp cần nhiệt độ thấp nhưng không tạo gel mạnh sau khi làm lạnh.
Sự biến đổi sinh hóa của tinh bột trong quá trình xử lý
Các nghiên cứu đã báo cáo ảnh hưởng của quá trình hồ hóa tinh bột đến những thay đổi sinh hóa. Ngoài ra, nấu chín làm giảm hàm lượng amylose trong gạo, trong khi hàm lượng amylose không bị ảnh hưởng giữa bột ngô đùn gelatin hóa 83% và bột ngô tự nhiên gelatin hóa 20%. Nghiên cứu đã báo cáo rằng, hàm lượng protein thô và chất xơ thô tăng lên với hàm lượng lipid thô giảm trong bột ngô đùn so với bột ngô tự nhiên. Sự giảm hàm lượng lipid là do quá trình oxy hóa trong quá trình đùn. Ngoài ra, sự gia tăng hàm lượng chất xơ thô có thể là do β-glucan tăng cao mà không có sự thay đổi về mức độ arabinoxylan.
Ảnh hưởng của hồ hóa tinh bột đến các đặc tính vật lý của thức ăn thủy sản
Thức ăn thủy sản thương mại thường được sản xuất bằng công nghệ ép đùn, công nghệ này rất linh hoạt đối với loại viên (nổi hoặc chìm) có thể được sản xuất. Đối với viên nổi, cần nhiệt độ và áp suất cao để tăng quá trình hồ hóa tinh bột. Ngoài ra, loại tinh bột cũng ảnh hưởng đến loại viên. Ví dụ, tinh bột sáp tạo ra các sản phẩm đùn ít đặc hơn và mở rộng hơn vì các liên kết phân nhánh của chúng yếu hơn. Do đó, cần tối ưu hóa nhiệt độ và áp suất ép đùn tùy theo thành phần nguyên liệu.
Các chất dinh dưỡng khác trong nguyên liệu cũng đóng vai trò quan trọng trong mức độ hồ hóa. Hàm lượng lipid cao trong khẩu phần ăn hoạt động như một chất bôi trơn và giảm thời gian hồ hóa. Xử lý ở nhiệt độ cao hơn có thể giải quyết vấn đề này, nhưng nó cũng dẫn đến khả năng tăng quá trình oxy hóa lipid như PUFA chuỗi dài và phá hủy vitamin C trong khẩu phần ăn. Do đó, quá trình hồ hóa ở nhiệt độ cao có thể làm giảm chất lượng dinh dưỡng của thức ăn thủy sản có hàm lượng lipid cao.
Việc bổ sung tinh bột PG ảnh hưởng tích cực đến chất lượng thức ăn tổng thể Việc bổ sung 10% tinh bột sắn PG đã cải thiện chất lượng thức ăn so với tinh bột sắn tự nhiên.
Ảnh hưởng của hồ hóa tinh bột đến tăng trưởng và tiêu hóa
Hồ hóa tinh bột nói chung làm tăng khả năng tiêu hóa nhưng ảnh hưởng đến tăng trưởng của động vật thủy sản rất biến động. Ngoài ra, việc tăng trưởng cũng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như sự khác biệt giữa các loài, loại tinh bột, tỷ lệ tinh bột hồ hóa so với tinh bột tự nhiên,…
Tỷ lệ tinh bột hồ hóa trước so với tinh bột tự nhiên được coi là một yếu tố quan trọng. Ví dụ, tăng trưởng tốt hơn đã được báo cáo khi tỷ lệ tinh bột khoai tây PG so với khoai tây tự nhiên là 1:1 hoặc 1:2 so với từng thành phần riêng lẻ trong cá hồi vân (Oncorhynchus mykiss). Hiệu ứng tương tự cũng được quan sát ở cá tráp biển và cá vược châu Âu ở tỷ lệ 1:1.
Tương tự, khi nói đến loại tinh bột, nhiều nghiên cứu đã báo cáo các hiệu ứng mâu thuẫn về tăng trưởng. Ví dụ, tinh bột lúa mì hồ hóa ức chế tăng trưởng so với các nguồn tinh bột hồ hóa khác, do ảnh hưởng hạn chế lên quá trình hồ hóa ở cá hồi vân và cá chép. Sau đó, một số tác giả báo cáo về hiệu quả của nó trong việc tăng cường khả năng tiêu hóa mặc dù có những tác động bất lợi trên. Nhưng trong trường hợp cá tráp biển được cho ăn tinh bột tự nhiên cho thấy tăng trưởng kém so với tinh bột ngô PG.
Ảnh hưởng của hồ hóa tinh bột lên hoạt động của enzyme
Các nghiên cứu về ảnh hưởng của hồ hóa tinh bột trong việc điều chỉnh enzyme còn hạn chế. Nghiên cứu đã báo cáo rằng, hoạt động của amylase xảy ra khi sử dụng nguồn tinh bột phức tạp làm thành phần và cần phải chuyển hóa tinh bột hồ hóa dễ tiêu hóa. Ví dụ, tinh bột ngô PG đã tăng hoạt động của amylase so với tinh bột lúa mì PG hoặc tinh bột lúa mì tự nhiên. Nguyên nhân có thể là do sự hiện diện của hàm lượng amylose thấp hoặc dễ tiêu hóa trong thành phần. Tương tự, hoạt động của trypsin tăng ở cá trê phi khi được cho ăn tinh bột sắn PG. Ngoài ra, tiết kiệm protein được quan sát thấy với hoạt động của enzyme protease giảm và hoạt động của amylase tăng khi cho ăn bột ngô PG ở cá trôi.
Tác động của quá trình hồ hóa tinh bột lên chất lượng nước
Sản xuất chất thải cá dưới dạng amoniac hoặc phân có tương quan với lượng thức ăn được cung cấp và việc sử dụng thức ăn đó. Có những dấu hiệu cho thấy tinh bột tiền hồ hóa (PG) trong khẩu phần ăn có thể giảm sự suy giảm chất lượng nước do tinh bột hồ hóa dễ tiêu hóa hơn và trong một số trường hợp làm giảm lượng thức ăn tiêu thụ. Việc sản xuất phân đã giảm khi sử dụng tinh bột ngô PG nhờ vào khả năng tiêu hóa tốt hơn của lipit, protein và tinh bột, độ nhớt cao hơn và giảm các axit béo chuỗi ngắn (SCFA) trong bể lắng kiểm soát cá rô phi.
Hạn chế
Quá trình hồ hóa tinh bột dẫn đến sự hình thành các phức hợp không tiêu hóa được với khoáng chất và làm tăng độ nhớt của dịch tiêu hóa, làm giảm sự hấp thu khoáng chất. Tinh bột được tiêu hóa tốt hơn thường dẫn đến giảm các axit béo chuỗi ngắn trong ruột, có thể làm suy giảm khả năng miễn dịch và kháng bệnh. Ngoài ra, tiêu hóa tinh bột quá mức dẫn đến tích tụ lớn glycogen và lipid trong cơ thể vật chủ, gây suy giảm tăng trưởng và chức năng gan.
Hạn chế trong việc sử dụng tinh bột tiền hồ hóa trong thức ăn thủy sản là khả năng gây hồ hóa trong quá trình chế biến thức ăn, có thể dẫn đến giảm độ nguyên vẹn của viên thức ăn, tăng bụi thức ăn và giảm độ ổn định trong nước do đặc tính hydrat hóa và hòa tan nhanh chóng. Ngoài ra, nó có thể ảnh hưởng đến tổng thể độ ngon miệng và khả năng tiêu hóa của động vật thủy sản do sự thay đổi về kết cấu và khả năng giữ nước.
Tinh bột hồ hóa và tinh bột tiền hồ hóa (PG) cải thiện chất lượng viên thức ăn, nâng cao độ bền, độ ổn định trong nước và độ hòa tan của protein ở nhiệt độ thấp hơn. Tóm lại, mặc dù tinh bột hồ hóa thường dễ tiêu hóa hơn đối với động vật thủy sản, tác động của nó đến tăng trưởng, hiệu quả cho ăn, sinh lý và sức khỏe rất đa dạng, và nghiên cứu trong lĩnh vực này vẫn đang ở giai đoạn đầu.
Ngọc Khánh (Lược dịch)
