Bảo toàn astaxanthin trong thức ăn thủy sản bằng hoạt chất ô liu

Ôxy hóa – kẻ thù tiềm ẩn trong thức ăn thủy sản

Ôxy hóa lipid trong thức ăn không chỉ làm suy giảm giá trị dinh dưỡng mà còn ảnh hưởng đến mọi giai đoạn nuôi cá. Khi cá ăn phải thức ăn bị ôxy hóa, chúng đối mặt với stress ôxy hóa, giảm sức đề kháng và tăng rủi ro dịch bệnh. Đồng thời, quá trình này phá hủy astaxanthin, khiến phi lê cá kém bắt mắt, giảm sức cạnh tranh trên thị trường.

Quá trình ôxy hóa lipid thường trải qua ba giai đoạn: khởi phát, lan truyền và kết thúc. Ở giai đoạn đầu, gốc tự do tấn công acid béo đa bất bão hòa (PUFAs), tạo ra các gốc lipid hoạt động mạnh. Tiếp đó, phản ứng dây chuyền tạo thành hydroperoxide – chỉ số thường đo bằng PV (peroxide value). Các hydroperoxide này nhanh chóng phân hủy thành sản phẩm thứ cấp như malondialdehyde (MDA), hexanal, pentanal đều có hại cho chất lượng thức ăn.

Astaxanthin, do cấu trúc chứa nhiều nối đôi liên hợp và nhóm hydrôxyl (-OH), đặc biệt dễ bị ôxy hóa khi tiếp xúc với ôxy, nhiệt hoặc tác động cơ học trong chế biến và bảo quản. Điều này dẫn đến thất thoát nghiêm trọng về dinh dưỡng và chi phí.

Trong toàn bộ chu trình sản xuất, nhiều yếu tố góp phần làm mất astaxanthin: Cơ học: tác động khi nghiền, ép đùn, sấy khô; Nhiệt: dao động trong chế biến, bảo quản và vận chuyển; Ôxy: tiếp xúc với không khí trong lưu trữ và đóng gói. Mỗi yếu tố riêng lẻ đã nguy hiểm, nhưng cộng hưởng với nhau, chúng có thể làm thất thoát tới gần một nửa hàm lượng astaxanthin, khiến chi phí tăng đáng kể cho mỗi kg thức ăn hoàn chỉnh.

Để giảm thiệt hại, chất chống ôxy hóa được bổ sung vào công thức ở nhiều công đoạn. Các hợp chất tổng hợp phổ biến gồm ethôxyquin, BHT, BHA và propyl gallate. Tuy nhiên, xu hướng thị trường và quy định ngày càng siết chặt việc sử dụng chúng. Chẳng hạn, từ tháng 2/2025, Liên minh châu Âu đã giảm mức cho phép propyl gallate từ 100 xuống 40 ppm trong thức ăn cho cá hồi.
Điều này thúc đẩy ngành thủy sản tìm kiếm nguồn thay thế tự nhiên. Sự kết hợp giữa chất chống ôxy hóa tự nhiên và tổng hợp hiện được xem là giải pháp cân bằng: vừa duy trì chất lượng thức ăn, vừa giảm phụ thuộc phụ gia tổng hợp.

Ô liu – nguồn chống ôxy hóa tuần hoàn và bền vững

Ngành công nghiệp dầu ô liu không chỉ sản xuất dầu giá trị cao mà còn tạo ra lượng lớn phụ phẩm giàu hợp chất sinh học. Tùy công nghệ chế biến, phụ phẩm thậm chí chứa nồng độ chất chống ôxy hóa cao hơn cả dầu.

Một ví dụ tiêu biểu là Novinox® Nat Olea (Innovad Group), chiết xuất từ giống ô liu Koroneiki. Thành phần chứa hơn 40 hợp chất sinh học, gồm polyphenol (hydrôxytyrosol, tyrosol) và triterpenoid (maslinic acid, squalene). Đặc biệt, sản phẩm được sản xuất bằng công nghệ thân thiện môi trường, không dùng dung môi hóa học, đảm bảo tính bền vững và khả năng truy xuất nguồn gốc.

Những hợp chất này không chỉ bảo vệ thức ăn khỏi ôxy hóa mà còn có tác dụng sinh lý: cải thiện cân bằng ôxy hóa – khử, tăng cường miễn dịch và khả năng chống chịu stress của cá nuôi.

Để kiểm chứng hiệu quả, các thí nghiệm ép đùn quy mô pilot được tiến hành tại Viện Công nghệ Đan Mạch. Quy trình gồm nghiền, phối trộn nguyên liệu, ép đùn và phủ chân không với dầu cá, trong đó astaxanthin tổng hợp được bổ sung 100 mg/kg.

Thí nghiệm được chia làm 3 giai đoạn: Sàng lọc: so sánh chiết xuất hương thảo, tocopherol, bã ô liu; Đối chứng: so sánh bã ô liu với hỗn hợp chất chống ôxy hóa tổng hợp; Tối ưu hóa: kết hợp bã ô liu với một số hợp chất tổng hợp (BHT, BHA) để đánh giá hiệu quả bảo quản ngắn và dài hạn (tới 26 tuần). Astaxanthin được phân tích bằng HPLC, trong khi ôxy hóa lipid được theo dõi qua chỉ số peroxide (PV) và TBARS (MDA).

Kết quả cho thấy, ở giai đoạn 1, mẫu đối chứng chỉ giữ lại 51% astaxanthin sau ép đùn, tức gần một nửa bị mất. Việc bổ sung bã ô liu hoặc tocopherol giúp nâng tỷ lệ giữ lên khoảng 60%, trong khi chiết xuất hương thảo đạt 70% nhưng chi phí cao.

Trong giai đoạn 2, bã ô liu (500 ppm) cho hiệu quả bảo vệ astaxanthin tương đương hỗn hợp chất chống ôxy hóa tổng hợp, và không có khác biệt đáng kể về chỉ số PV hay TBARS.

Đến giai đoạn 3, sự kết hợp bã ô liu (500 ppm) với BHT dạng lỏng (100 ppm) mang lại khả năng bảo toàn astaxanthin tốt nhất. Sau 3 tuần, lượng astaxanthin gần như không giảm thêm, trong khi mẫu đối chứng tiếp tục suy hao. Tại tuần 26, khẩu phần bổ sung bã ô liu vẫn giữ được 37% astaxanthin, so với chỉ 29% ở đối chứng. Các công thức khác với liều thấp hơn hoặc phối hợp nhiều chất không mang lại hiệu quả vượt trội so với chương trình “dựa trên bã ô liu”.

Tối ưu hóa độ ổn định và hướng đi cho ngành

Kết quả cho thấy một chương trình chống ôxy hóa dựa trên chiết xuất ô liu, bổ sung liều hợp lý và kết hợp có chọn lọc với hợp chất tổng hợp, có thể mang lại sự bảo vệ bền vững cho astaxanthin. Đây là chiến lược thực tiễn, đáp ứng cả yêu cầu kỹ thuật lẫn quy định pháp lý ngày càng khắt khe.

Bên cạnh tác dụng bảo quản, chiết xuất ô liu còn có lợi ích sinh lý lâu dài cho cá nuôi. Điều này mở ra hướng tiếp cận hai trong một: vừa giữ ổn định chất lượng thức ăn, vừa cải thiện sức khỏe và năng suất vật nuôi.

Trong bối cảnh ngành thủy sản toàn cầu hướng đến bền vững, việc tận dụng phụ phẩm nông nghiệp như ô liu để sản xuất phụ gia tự nhiên mang lại giá trị kép: bảo vệ môi trường và nâng cao hiệu quả kinh tế.

Chiết xuất từ phụ phẩm ô liu chứng minh hiệu quả rõ rệt trong việc bảo toàn astaxanthin – sắc tố then chốt của cá hồi và các loài thủy sản giá trị cao. Sự kết hợp thông minh giữa chất chống ôxy hóa tự nhiên và tổng hợp sẽ là xu hướng tất yếu, giúp ngành thức ăn thủy sản tiến gần hơn đến mục tiêu bền vững và hiệu quả toàn diện.

Dũng Nguyên
Theo Aquafeed