I. Tổng quan về các chức năng cốt lõi
Trimethylamine N-oxide dihydrat (TMAO·2H₂O) Đây là một chất phụ gia thức ăn đa chức năng rất quan trọng trong nuôi trồng thủy sản. Ban đầu, nó được phát hiện như một chất dẫn dụ thức ăn chính trong bột cá. Tuy nhiên, với các nghiên cứu chuyên sâu, nhiều chức năng sinh lý quan trọng hơn đã được hé lộ, biến nó thành một công cụ thiết yếu để cải thiện sức khỏe và hiệu suất tăng trưởng của động vật thủy sinh.

II. Các ứng dụng chính và cơ chế tác dụng

1. Chất dẫn dụ thức ăn mạnh
Đây là vai trò kinh điển và nổi tiếng nhất của TMAO.

• Cơ chế: Nhiều sản phẩm thủy sản, đặc biệt làcá biển,Cá biển tự nhiên chứa nồng độ TMAO cao, đây là nguồn chính tạo nên vị "umami" đặc trưng của cá biển. Hệ thống khứu giác và vị giác của động vật thủy sinh rất nhạy cảm với TMAO, nhận biết nó như một "tín hiệu thức ăn".
• Các hiệu ứng:
  • Tăng cường lượng thức ăn tiêu thụ: Việc bổ sung TMAO vào thức ăn có thể kích thích đáng kể sự thèm ăn của cá và tôm, đặc biệt là trong giai đoạn cho ăn ban đầu hoặc đối với các loài kén ăn, giúp chúng nhanh chóng ăn hơn.
  • Rút ngắn thời gian cho ăn: Rút ngắn thời gian thức ăn ở trong nước, giảm thất thoát thức ăn và ô nhiễm nguồn nước.
  • Khả năng ứng dụng trong thức ăn thay thế: Khi sử dụng các nguồn protein thực vật (ví dụ: bột đậu nành) để thay thế bột cá, việc bổ sung TMAO có thể bù đắp cho sự thiếu hụt hương vị và cải thiện tính ngon miệng của thức ăn.

2. Chất điều hòa áp suất thẩm thấu (Osmolyte)
Đây là một chức năng sinh lý quan trọng của TMAO đối với cá biển và cá di cư giữa biển và nước ngọt.

• Cơ chế: Nước biển là môi trường có tính thẩm thấu cao, khiến nước trong cơ thể cá liên tục bị mất ra biển. Để duy trì cân bằng nước bên trong, cá biển uống nước biển và tích lũy nồng độ cao các ion vô cơ (ví dụ: Na⁺, Cl⁻). TMAO hoạt động như một "chất hòa tan tương thích" có thể chống lại tác động gây rối loạn của nồng độ ion cao lên cấu trúc protein, giúp ổn định chức năng protein nội bào.
• Các hiệu ứng:
  • Giảm tiêu hao năng lượng điều hòa thẩm thấu: Bổ sung bằngTMAOGiúp cá biển điều chỉnh áp suất thẩm thấu hiệu quả hơn, nhờ đó chuyển hướng nhiều năng lượng hơn từ "duy trì sự sống" sang "tăng trưởng và sinh sản".
  • Khả năng chịu đựng căng thẳng được cải thiện: Trong điều kiện biến động độ mặn hoặc căng thẳng môi trường, việc bổ sung TMAO giúp duy trì sự cân bằng nội môi của sinh vật và cải thiện tỷ lệ sống sót.

3. Chất ổn định protein
TMAO có khả năng độc đáo là bảo vệ cấu trúc ba chiều của protein.

• Cơ chế: Trong điều kiện căng thẳng (ví dụ: nhiệt độ cao, mất nước, áp suất cao), protein dễ bị biến tính và bất hoạt. TMAO có thể tương tác gián tiếp với các phân tử protein, được ưu tiên loại trừ khỏi lớp vỏ hydrat hóa của protein, do đó ổn định trạng thái gấp nếp tự nhiên của protein về mặt nhiệt động học và ngăn ngừa sự biến tính.
• Các hiệu ứng:
  • Bảo vệ sức khỏe đường ruột: Trong quá trình tiêu hóa, các enzyme đường ruột cần phải hoạt động liên tục. TMAO có thể ổn định các enzyme tiêu hóa này, cải thiện khả năng tiêu hóa và hấp thụ thức ăn.
  • Tăng cường khả năng chống chịu stress: Trong mùa nhiệt độ cao hoặc khi vận chuyển, khi động vật thủy sinh phải đối mặt với stress nhiệt, TMAO giúp bảo vệ sự ổn định của nhiều protein chức năng (ví dụ: enzyme, protein cấu trúc) trong cơ thể, giảm thiểu tổn thương do stress gây ra.

4. Cải thiện sức khỏe và cấu trúc đường ruột

• Cơ chế: Tác dụng điều hòa thẩm thấu và ổn định protein của TMAO kết hợp với nhau tạo ra một môi trường vi mô ổn định hơn cho các tế bào ruột. Điều này có thể thúc đẩy sự phát triển của nhung mao ruột, làm tăng diện tích bề mặt hấp thụ.
• Các hiệu ứng:
  • Thúc đẩy hấp thu chất dinh dưỡng: Cấu trúc ruột khỏe mạnh hơn đồng nghĩa với khả năng hấp thu chất dinh dưỡng tốt hơn, đây là yếu tố then chốt để cải thiện tỷ lệ chuyển hóa thức ăn.
  • Tăng cường chức năng hàng rào ruột: Có thể giúp duy trì tính toàn vẹn của niêm mạc ruột, giảm sự xâm nhập của mầm bệnh và độc tố.

5. Chất cho nhóm metyl
TMAO có thể tham gia vào quá trình trao đổi chất trong cơ thể, hoạt động như một chất cho nhóm methyl.

• Cơ chế: Trong quá trình trao đổi chất,TMAO có thể cung cấp các nhóm metyl hoạt tính, tham gia vào nhiều phản ứng sinh hóa quan trọng, chẳng hạn như tổng hợp phospholipid, creatin và chất dẫn truyền thần kinh.
• Tác dụng: Thúc đẩy tăng trưởng, đặc biệt trong các giai đoạn tăng trưởng nhanh khi nhu cầu về nhóm metyl tăng cao; việc bổ sung TMAO có thể giúp đáp ứng nhu cầu này.

III. Mục tiêu và những điểm cần xem xét khi ứng dụng

• Các mục tiêu ứng dụng chính:
  • Các loài cá biển: Ví dụ như cá bơn, cá mú, cá lù đù vàng lớn, cá vược, v.v. Nhu cầu về TMAO của chúng rất quan trọng vì chức năng điều hòa thẩm thấu của nó là không thể thiếu.
  • Cá di cư giữa nước ngọt và nước mặn: Ví dụ như cá hồi, cũng cần nước trong giai đoạn nuôi trồng thủy sản.
  • Động vật giáp xác: Ví dụ như tôm sú và cua. Các nghiên cứu cũng cho thấy TMAO có tác dụng thu hút và thúc đẩy tăng trưởng tốt.
  • Cá nước ngọt: Mặc dù cá nước ngọt không tự tổng hợp TMAO, nhưng hệ thống khứu giác của chúng vẫn có thể phát hiện ra chất này, khiến nó trở nên hiệu quả như một chất thu hút thức ăn. Tuy nhiên, chức năng điều hòa thẩm thấu không hoạt động ở cá nước ngọt.
• Liều lượng và lưu ý:
  • Liều lượng: Mức bổ sung điển hình trong thức ăn thường là 0,1% đến 0,3% (tức là 1-3 kg trên mỗi tấn thức ăn). Liều lượng cụ thể cần được xác định dựa trên các thử nghiệm có xét đến loài vật nuôi, giai đoạn sinh trưởng, công thức thức ăn và điều kiện môi trường nước.
  • Mối liên hệ với Choline và Betaine: Choline và betaine là tiền chất của TMAO và có thể được chuyển hóa thành TMAO trong cơ thể. Tuy nhiên, chúng không thể thay thế hoàn toàn TMAO do hiệu quả chuyển hóa hạn chế và chức năng thu hút và ổn định protein độc đáo của TMAO. Trên thực tế, chúng thường được sử dụng kết hợp với nhau.
  • Vấn đề quá liều: Việc bổ sung quá mức (vượt xa liều lượng khuyến cáo) có thể dẫn đến lãng phí chi phí và tiềm ẩn những tác động tiêu cực đến một số loài, nhưng hiện tại, ở mức bổ sung thông thường, nó được coi là an toàn.

IV. Tóm tắt
Trimethylamine N-oxide dihydrate (TMAO·2H₂O) là một chất phụ gia thức ăn đa chức năng, hiệu quả cao trong nuôi trồng thủy sản, tích hợp các chức năng thu hút cá ăn, điều chỉnh áp suất thẩm thấu, ổn định protein và cải thiện sức khỏe đường ruột.

Ứng dụng của nó không chỉ trực tiếp làm tăng tỷ lệ tiêu thụ thức ăn và tốc độ tăng trưởng của động vật thủy sinh mà còn gián tiếp nâng cao hiệu quả sử dụng thức ăn và sức khỏe của sinh vật bằng cách giảm tiêu hao năng lượng sinh lý và tăng cường khả năng chống chịu stress. Cuối cùng, nó cung cấp hỗ trợ kỹ thuật mạnh mẽ cho việc tăng sản lượng, hiệu quả và sự phát triển bền vững của nuôi trồng thủy sản. Trong thức ăn thủy sản hiện đại, đặc biệt là thức ăn cho cá biển cao cấp, nó đã trở thành một thành phần quan trọng không thể thiếu.