Khám phá vai trò của phospholipid trong thức ăn thủy sản

Lipid đóng vai trò dinh dưỡng quan trọng trong giai đoạn đầu đời của cá nuôi và động vật có vỏ

Đậu nành (bên trái). Ảnh: Lynn Betts, Dịch vụ Bảo tồn Tài Nguyên Thiên Nhiên USDA.

Phospholipid là một thuật ngữ chung bao gồm tất cả lipid có chứa phốt pho. Tuy nhiên, thuật ngữ này thường nhầm lẫn với phosphoglycerides, một loại phổ biến nhất của phospholipid. Các phospholipid đầu tiên trong mô sinh học là lecithin, hoặc phosphatidylcholine, trong lòng đỏ trứng, được phát hiện bởi Theodore Nicolas Gobley, một nhà hóa học và dược sĩ người Pháp, vào năm 1847.

Phospholipid này là thành phần chủ yếu của màng tế bào và có chức năng rất quan trọng đến mọi tế bào và cơ quan. Chúng duy trì cấu trúc và chức năng của tế bào cũng như các hoạt động trong màng và ngoài tế bào.

Ví dụ, phospholipid là nơi thu nhận và truyền đạt tín hiệu liên lạc giữa các tế bào, một quá trình then chốt trong việc điều chỉnh tăng trưởng tế bào, tăng sinh, biệt hóa, chuyển hóa, hấp thu chất dinh dưỡng, vận chuyển ion và thậm chí quyết định tế bào chết.

Phospholipid đóng vai trò như chất nhũ hoá và thúc đẩy tiêu hóa cũng như hấp thu các axit béo, cholesterol và các chất dinh dưỡng lipophilic khác. Chúng cũng góp phần vận chuyển lipid, không những vận chuyển lipid đã hấp thu từ ruột vào huyết tương, mà còn vận chuyển lipid giữa các mô và cơ quan.

Phospholipid là tiền chất quan trọng đối với một loạt các chất môi giới hoạt tính sinh học cao của sự trao đổi chất và sinh lý, bao gồm eicosanoids, diacylglycerol (DAG), phốt inositol và tiểu cầu kích hoạt các yếu tố (PAFs).

Phospholipid có thể đóng vai trò như một nguồn choline, inositol, LC-PUFA hoặc thậm chí là năng lượng. Đối với giai đoạn đầu đời của động vật giáp xác, phospholipid được cho là nguồn cung cấp các chất dinh dưỡng trực tiếp. Trong thức ăn của cá, phospholipid có thể chiếm từ 5 đến 25 phần trăm tổng số lipid, tùy thuộc vào hàm lượng lipid và công thức thức ăn chăn nuôi.

Nguồn

Tất cả các sản phẩm có nguồn gốc từ động thực vật đều chứa phospholipid, nhưng không phải tất cả đều chứa hàm lượng phospholipid đặc trưng cao. Đặc biệt, phospholipid từ rau bị thiếu axit béo chuỗi dài không bão hòa đa (LC-PUFA) như EPA và DHA. Phospholipid từ đậu nành chứa nguồn phospholipid cao nhất được sử dụng rộng rãi cho dinh dưỡng động vật, nhưng hàm lượng phosphatidylcholine (một lớp phospholipid) và axit béo omega-3 tương đối thấp.

Phân loại

Phospholipid được phân loại thành bốn nhóm chính: glycerophospholipids, sphingolipids, phospholipid ether và phonophospholipids, tùy thuộc vào xương sống và các loại liên kết của chúng. Trái với loại phospholipid khác, glycerophospholipids đã được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm, dược phẩm và các lĩnh vực công nghiệp khác.

Tiêu hóa

Quá trình tiêu hóa của phospholipid không được nghiên cứu trong các loại cá, nhưng cơ chế được coi là tương tự như ở động vật có vú, trong đó phospholipid được tiêu hóa bởi phospholipase ruột A2, được tiết ra từ tuyến tụy, dẫn đến sự hình thành lyso 1-acyl -phospholipids và axit béo tự do được hấp thụ bởi các tế bào niêm mạc ruột.

Thiếu một tuyến tụy trong hầu hết các loài cá xương đã cản trở nghiên cứu về sự phân giải li-pít ở ruột cá. Hoạt động phospholipase A2 chỉ phát hiện vài ngày sau khi phẫu thuật ấu trùng cá biển.

Hấp thụ

Cơ chế hấp thụ của các sản phẩm tiêu hóa phospholipid chưa được nghiên cứu rộng rãi trong các loại cá, nhưng được giả định là tương tự như ở động vật có vú. Do đó, các sản phẩm thủy phân - 1-acyl lyso-phospholipid và acid béo tự do - sẽ liên kết với tất cả các sản phẩm khác của tiêu hóa chất béo được trộn mixen với muối mật để khuếch tán đến niêm mạc ruột nơi xảy ra quá trình hấp thu vào ruột, có lẽ chủ yếu là do khuếch tán thụ động.

Vận chuyển

Phospholipid được vận chuyển vào trong máu của hầu hết các loài cá như lipoprotein trong động vật có vú. Lipoprotein bao gồm chylomicrons, lipoprotein hàm lượng rất thấp (VLDL), lipoprotein hàm lượng thấp (LDL) và lipoprotein hàm lượng cao (HDL) có chứa 8, 21, 25 và 29 phần trăm tổng trọng lượng tương ứng như phospholipid. Tuy nhiên, theo phần trăm của tổng số lipid, tỷ lệ phospholipid trong các loại cá khác nhau sẽ khác nhau.

Mặc dù chưa được nghiên cứu rộng rãi ở cá, nhưng bằng phép loại suy với hệ thống đặc trưng trong động vật có vú, vận chuyển phospholipid trong gan và một số các mô khác  xảy ra thông qua quá trình nội nhập bào thụ quan trung gian hoặc trao đổi qua sự tương tác trực tiếp với màng tế bào nội mô trong các mô.

Vai trò của phospholipid trong dinh dưỡng cá và động vật có vỏ

Phospholipid được yêu cầu cho sự phát triển, sự sống tối ưu, ngăn ngừa các dị tật xương và có thể kháng stress ở cá chưa trưởng thành, cả cá nước biển và nước ngọt. Ở ấu trùng có chế độ ăn giàu triacylglycerol, cung cấp thiếu lượng phospholipid gây hạn chế lipoprotein trong ruột, dẫn đến khó vận chuyển lipid đến các mô.

Quá trình phát triển phôi thai và giai đoạn phát triển tiếp theo của ấu trùng cá trong môi trường cho ăn tự nhiên luôn có các loại phospholipid khác nhau tùy theo nhu cầu của chúng. Các phospholipid có nguồn gốc từ dự trữ trứng và thức ăn tươi sống. Trong điều kiện nhân tạo, các vấn đề phát sinh khi ấu trùng không được cung cấp đủ lượng phospholipid trong chế độ dinh dưỡng. Phospholipid đóng vai trò như chất nhũ hoá ở lumen ruột. Chúng hỗ trợ hấp thu lipit trung hòa như cholesterol và triglyceride, được tìm thấy trong ấu trùng giáp xác.

Vai trò của lecithin trong chế độ ăn như chất nhũ cũng được thiết lập ở ấu trùng cá tráp. Giai đoạn ấu trùng rất nhạy cảm với sự thiếu hụt phospholipid. Nếu bổ sung thiếu lượng phospholipid thì tỷ lệ chết trong giai đoạn Zoea I / II của tôm he là 100 phần trăm trước khi đến giai đoạn mysis. Đối với lần đầu cho ấu trùng cá chép ăn, việc bổ sung 2 phần trăm phospholipid sẽ cải thiện cả sự sống và trọng lượng so với những con không được bổ sung phospholipid. Tương tự, âú trùng cá tráp đỏ cũng chậm phát triển khi không được cho ăn phospholipid.

Màng tế bào, còn gọi là màng sinh chất, là một lipid kép bán thẩm thấu cho tất cả các tế bào sống. Nó bao gồm một loạt các phân tử sinh học, chủ yếu là protein và lipid, tham gia vào các quá trình tế bào. Nó cũng là điểm kết nối cả khung tế bào trong tế bào và thành tế bào, nếu có. 

Ngoài ra, tỷ lệ mắc dị tật cột sống của ấu trùng cá chép khi không bổ sung đủ phospholipid sẽ cao hơn những con ăn giàu phospholipid. Ấu trùng cá hồi biển có thể cần phospholipid trong chế độ ăn uống của chúng nhằm ngăn chặn tỷ lệ mắc dị tật, đặc biệt là chứng vẹo cột sống và dị dạng hàm.

Âú trùng tôm he được cho ăn chế độ bổ sung PC có khả năng kháng stress độ mặn cao hơn những con bổ sung thiếu phospholipid. Tác động PC đối với độ nhạy cảm stress không thể khẳng định ở ấu trùng tôm thẻ chân trắng, vì vậy tiêu chí này có thể không thích hợp cho việc đánh giá tình trạng dinh dưỡng của loài sinh vật biển.

Yêu cầu phospholipid thường giảm theo độ tuổi hoặc giai đoạn phát triển, chẳng hạn như cá tráp giảm hàm lượng lecithin đậu nành từ 5 phần trăm xuống 3 phần trăm trong giai đoạn ấu trùng đến giai đoạn phát triển. Các nghiên cứu khẳng định rằng tăng phospholipid vượt quá mức cần thiết không ảnh hưởng đến sự sống hay tăng trưởng.

Tuy nhiên, sự tồn tại của ấu trùng tôm he giảm khi bổ sung hơn 3 phần trăm lecithin đậu nành. Tốc độ tăng trưởng của ấu trùng tôm thẻ chân trắng thấp hơn khi cho ăn 3 phần trăm PC tinh khiết so với tôm sử dụng 1,5 phần trăm PC.

Một số tác giả đã gợi ý rằng giai đoạn ấu trùng không có khả năng tổng hợp đủ lượng phospholipid để đáp ứng các yêu cầu cho sự hình thành của các thành phần tế bào mới trong giai đoạn tăng trưởng nhanh chóng. Phospholipid tăng cường vận chuyển chất béo trong động vật giáp xác, ví dụ, vận chuyển lipid hấp thu từ biểu mô ruột đến huyết tương cũng như chất béo giữa các mô và các cơ quan khác nhau. Thiếu lecithin casein trong khẩu phần ăn cho tôm hùm chưa trưởng thành có liên quan đến mức huyết tương thấp của phospholipid và cholesterol.

Sự kết hợp của phospholipid cải thiện quá trình vận chuyển cholesterol và triglycerides từ ruột đến gan tụy cũng như huyết tương và cơ bắp ở tôm he. Bổ sung phospholipid trong chế độ ăn ảnh hưởng đến lắng đọng lipid, dẫn đến tăng cường sử dụng lipid trong động vật. Gần đây, phospholipid được phát hiện là những nguồn cung cấp EPA và DHA hiệu quả hơn cho ấu trùng cá chẽm biển.

Sự kết hợp 3 phần trăm lecithin đậu nành đặc biệt là PC và cholesterol trong khẩu phần ăn của tôm he giúp tăng kích thước cơ thể. Phospholipid cung cấp choline, phốt pho và acid béo cần thiết cho sự phát triển của cá. Phospholipid cũng có tác dụng tốt trên hiệu suất tăng trưởng gián tiếp thông qua tăng lượng bài tiết kích thích trung gian tuyến tụy CCK nhờ tăng lượng chylomicron.

Hàm lượng phospholipid dinh dưỡng cao (57,2-85,1 g / kg) có lợi cho sự tồn tại và hiệu suất tăng trưởng của ấu trùng cá đù vàng (Larmichthys crocea). Ngoài ra, nó còn thúc đẩy phát triển đường tiêu hóa và giảm căng thẳng cho ấu trùng cá đù vàng (Larmichthys crocea).

Triển vọng

Phospholipid là các thành phần cấu tạo chủ yếu của màng tế bào và có vai trò trao đổi chất tự nhiên cũng như tế bào, có chức năng rất quan trọng cho hoạt động bình thường của các tế bào và cơ quan. Bởi vì cá và động vật có vỏ không thể tổng hợp phospholipid theo mức cần thiết để đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng, do đó, cần bổ sung đủ lượng phospholipid trong khẩu phần ăn để đảm bảo tăng trưởng hợp lý (bao gồm cả ngăn ngừa dị tật xương), sự sống và kháng căng thẳng của ấu trùng cá và tôm cua.