Carotenoid - sắc tố đóng vai trò quan trọng trong dinh dưỡng tôm, cá

Các sắc tố hữu cơ được gọi là carotenoid (còn được gọi là tetraterpenoit) là các phân tử kỵ nước thường nằm trong màng tế bào. Có hơn 600 loại carotenoid được xác định trong thực vật, vi khuẩn không quang hợp, nấm men, nấm mốc, một số động vật như cá hồi, tôm hùm, và trong lòng đỏ trứng. Chúng là chất màu phổ biến và quan trọng trong nhiều sinh vật, đóng góp các tiêu chí chất lượng đặc trưng cho giá trị thương mại của sản phẩm cũng như đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng đối với các sản phẩm nuôi trồng thủy sản.

Vẻ ngoài của một sản phẩm động vật, đặc biệt là màu sắc, đóng một vai trò quan trọng đối với thương mại. Màu sắc, giá trị dinh dưỡng, vẻ ngoài khỏe mạnh, độ tươi và các thành phần cảm quan là những yếu tố liên quan đến việc lựa chọn một sản phẩm.

Trong khẩu phần ăn của động vậy thủy sản, các nguồn carotenoid tổng hợp và tự nhiên đã được sử dụng để giải quyết vấn đề này. Carotenoid góp phần tạo ra các màu vàng, cam và đỏ được tìm thấy trong da, vỏ hoặc bộ xương ngoài của một số loài cá và động vật có vỏ quan trọng khác nhau.

Nguồn cung cấp carotenoid

Có nhiều loại thực vật là nguồn cung cấp carotenoid. Các carotenoid có nguồn gốc từ thực vật chủ yếu có nguồn gốc từ vi sắc tố; ví dụ vi tảo nước ngọt Haematococcus pluvialis đã được nuôi và khai thác thương mại chủ yếu do tốc độ tăng trưởng nhanh và hàm lượng astaxanthin cao. Loại tảo Dunaliella salina, là nguồn cung cấp β-carotene và được sử dụng làm chất tạo màu thực phẩm tự nhiên trong ngành sản xuất thức ăn nuôi trồng thủy sản. Trong số các vi sinh vật, nấm men Phaffia rhodozyma có lẽ là quan trọng nhất vì nó chứa astaxanthin - là carotenoid chính - và chiếm khoảng 85% tổng số các loại sắc tố mà nó có.

Phế phẩm chế biến từ giáp xác (tôm, nhuyễn thể và cua) cũng là nguồn cung cấp carotenoid tiềm năng. Những phần bị loại bỏ này cung cấp nguồn nguyên liệu hấp dẫn cho quá trình công nghiệp hóa, vì khoảng 70% trọng lượng thô của sản phẩm đánh bắtbị loại bỏ trong quá trình chế biến có hàm lượng carotenoid cao, bên cạnh đó việc sử dụng nó góp phần làm giảm các vấn đề ô nhiễm môi trường. Các sản phẩm phụ của giáp xác đã được sử dụng thành công để tạo màu sắc và thịt trong thức ăn của cá có tầm quan trọng kinh tế cao. Tuy nhiên, nguồn carotenoid này có một số nhược điểm, chẳng hạn như sự thay đổi về hàm lượng sắc tố, hàm lượng tro và chitin cao làm giảm khả năng tiêu hóa của của động vật thủy sản và gây ra sự hạn chế nghiêm trọng về việc tính toán tỷ lệ đưa vào chế độ ăn.

Các thành phần thức ăn khác có nguồn gốc từ đất liền như ngô vàng (yellow corn), bột gluten ngô (corn gluten meal) và cỏ linh lăng (alfalfa) cũng được sử dụng làm nguồn cung cấp carotenoid trong công thức thức ăn nuôi trồng thủy sản. Các thành phần giàu carotenoid khác được sử dụng là bột cúc vạn thọ (marigold) và chiết xuất ớt đỏ (red pepper).

Vai trò của carotenoid

Carotenoid tham gia vào các hoạt động khác nhau của tế bào. Các chức năng chính của chúng bao gồm hoạt động như chất chống oxy hóa và cung cấp vitamin A, bảo vệ các sinh vật sống chống lại các bệnh khác nhau. Carotenoid cũng có các chức năng quan trọng khác như là tiền vitamin A, chất chống oxy hóa, chất điều hòa miễn dịch và chúng được huy động từ cơ bắp đến buồng trứng để tạo ra chức năng trong sinh sản. Chúng cũng có vai trò quan trọng trong quá trình quang hợp và chúng thực hiện chức năng bảo vệ chống lại sự phá hủy của ánh sáng và oxy.

Carotenoid trong chế độ ăn được coi là có lợi trong việc ngăn ngừa các bệnh bao gồm một số bệnh ung thư và rối loạn mắt. Chúng đóng vai trò là tiền chất của vitamin A, có vai trò bảo vệ hệ thống miễn dịch và sức khỏe tế bào trong cơ thể. Các sắc tố zeaxanthin và lutein là những thành phần thiết yếu của sắc tố điểm vàng trong mắt. Hai xanthophylls này cho thấy mối liên hệ chặt chẽ nhất giữa chế độ ăn uống và giảm nguy cơ thoái hóa điểm vàng.

Phân loại các carotenoid

Katayama và cộng sự. (1973) đề xuất rằng động vật thủy sinh có thể được chia thành ba nhóm dựa trên khả năng sinh tổng hợp carotenoid của chúng.

Nhóm I là loại cá chép đỏ, những động vật có thể chuyển hóa lutein, zeaxanthin hoặc các chất trung gian thành astaxanthin, nhưng β-caroten không phải là tiền chất chính của astaxanthin. Chúng có thể lưu trữ astaxanthin trong thức ăn trực tiếp vào cơ thể. Cá vàng, cá chép đỏ và cá chép đỏ fancy thuộc nhóm này.

Nhóm II là loại tôm và động vật có thể chuyển đổi β-carotene và zeaxanthin thành astaxanthin. Động vật giáp xác thường thuộc nhóm này.

Nhóm III là loại cá tráp biển, những động vật không thể chuyển đổi β-caroten, lutein hoặc zeaxanthin thành astaxanthin nhưng có thể chuyển sắc tố từ chế độ ăn sang sắc tố mô cơ thể của chúng, ở dạng tự do hoặc ester hóa. Cá tráp biển và cá tráp biển đỏ là những ví dụ của nhóm này.

Carotenoid cũng được phân loại theo cấu trúc. Về mặt cấu trúc, carotenoid được phân loại thành caroten và xanthophyll. Caroten là hydrocacbon không chứa oxy; α caroten, β caroten, Ƴ caroten và lycopen là những ví dụ về carotenes. Xanthophyll là những hidrocacbon có chứa oxi. Astaxanthin, canthaxanthin, cryptoxanthin và zeaxanthin là ví dụ của Xanthophyll.

Có rất nhiều carotenoid lên men nhưng chỉ có một số ít trong số đó, astaxanthin và canthaxanthin, có tầm quan trọng đáng kể đối với thức ăn nuôi trồng thủy sản.

Hấp thụ và sinh khả dụng của Carotenoid

Carotenoid là những hợp chất kỵ nước không dễ hòa tan trong môi trường nước của đường tiêu hóa của tôm cá; do đó quá trình tiêu hóa, hấp thụ và vận chuyển đều phải gắn liền với lipid.

Quá trình hấp thụ carotenoid ở ruột trải qua một số bước, bao gồm phá vỡ chất nền, phân tán trong nhũ tương lipid và hòa tan thành các mixen muối mật hỗn hợp, trước khi được đưa đến biên giới của tế bào ruột và quá trình hấp thụ diễn ra.

Ở cá hồi, khoảng 35% astaxanthin trong khẩu phần được hấp thụ chủ yếu dọc theo phần ruột đầu (proximal intestine). So với các chất dinh dưỡng khác, sự hấp thụ của carotenoid khá chậm. Carotenoid được hấp thu mà không cần chuyển hóa trước - ngoại trừ các este xanthophylls bị thủy phân trước khi hấp thu, bởi một lipase phụ thuộc muối mật không đặc hiệu - vì không có este nào được tìm thấy trong huyết tương hoặc cơ trắng của cá hồi. Cá hồi ưu tiên hấp thụ nhiều carotenoid phân cực, đặc biệt là astaxanthin hơn là canthaxanthin, zeaxanthin hoặc carotenes.

Sự hấp thụ Carotenoid không chỉ phụ thuộc vào sự giải phóng hợp chất trong thức ăn mà còn phụ thuộc vào sự hòa tan sau đó bởi các axit mật và các enzym tiêu hóa, đỉnh điểm là sự kết hợp của chúng thành các mixen. Vì lý do này, chất béo trong chế độ ăn đã được coi là đồng yếu tố quan trọng đối với sự khả dụng sinh học của carotenoid. Khả dụng sinh học của carotenoid thay đổi theo tuổi và tình trạng sinh lý, thí dụ ở cá cá hồi, cá nhỏ ưu tiên lắng đọng carotenoid trong da, trong khi sự lắng đọng trong cơ tăng lên khi cá lớn lên.

Carotenoid trong chế độ ăn phải được bao gồm như một phần của công thức chế độ ăn, đặc biệt là trong chế độ ăn cho cá cảnh. Việc bổ sung carotenoid vào thức ăn cho cá rất tốn kém, và trước đây chiếm tới 15–20% tổng chi phí thức ăn. Gần đây, việc sử dụng ít carotenoid đáng kể hơn trong thức ăn đã trở thành thông lệ. Chỉ khoảng 5 – 15 % carotenoid trong chế độ ăn được sử dụng cho sắc tố cơ. Mức độ sử dụng thấp một phần là do tỷ lệ hấp thụ thấp trong đường tiêu hóa, lắng đọng ở các cơ quan khác và chuyển hóa thành các hợp chất không màu, cuối cùng có thể được đào thải ra ngoài.

Chuyển hóa và lắng đọng các carotenoid

Quá trình chuyển hóa Carotenoid diễn ra trong các cơ quan nơi mà các chất chuyển hóa của chúng được tìm thấy, chẳng hạn như gan hoặc trong ruột. Biểu mô đường tiêu hóa và gan có lẽ là những cơ quan quan trọng nhất về mặt định lượng đối với quá trình biến đổi dị hóa của carotenoid, mặc dù các chất chuyển hóa cũng được phát hiện ở thận, lá lách, tuyến sinh dục, da và võng mạc. Ở cá hồi, khoảng 50% astaxanthin được hấp thụ trong chế độ ăn uống có thể được chuyển hóa.

Vai trò quan trọng đối với động vật thủy sản

Carotenoid rất cần thiết cho sự sinh sản ở động vật thủy sản. Bổ sung astaxanthin trong cá hồi nuôi và cá tráp biển đỏ làm tăng sự phát triển của buồng trứng, tăng khả năng thụ tinh, tăng khả năng nở và tăng sự phát triển của ấu trùng.

Việc bổ sung carotenoid trong chế độ ăn có thể cải thiện màu thịt của các loài khác nhau, màu da, sắc tố vỏ của động vật giáp xác và giá trị thị trường của cá cảnh.

Nhiều loài động vật tích lũy carotenoids trong cơ thể của chúng góp phần giúp chúng tự bảo bảo vệ thông quá quá trình biến đổi màu sắc để ngụy trang... Đối với cá hồi Đại Tây Dương con, astaxanthin tổng hợp và canthaxanthin không chỉ giúp tăng cường sự tăng trưởng mà còn giúp hỗ trợ cả tỷ lệ sống.

Carotenoid, đặc biệt là astaxanthin, là chất chống oxy hóa mạnh có thể đóng vai trò là nguồn dự trữ dinh dưỡng của tôm bố mẹ và giúp cho sự phát triển phôi. Chúng cũng hoạt động như một chất dự trữ sắc tố trong phôi và ấu trùng để phát triển tế bào sắc tố và mắt, chúng có tác dụng như một tiền chất vitamin A. Trong quá trình thành thục sinh dục, carotenoid tích tụ trong gan tụy.

Carotenoid nâng cao chất lượng trứng của tôm, có lẽ bằng cách bảo vệ chống lại tác hại của bức xạ UV hoặc các chất oxy hóa khác.

Theo https://www.globalseafood.org