Probiotics mới trong nuôi tôm

Thay thế kháng sinh

Trong nuôi tôm, việc lạm dụng hóa chất, kháng sinh điều trị bệnh đã dẫn đến tình trạng kháng bệnh, không chỉ gây ra mối đe dọa môi trường nghiêm trọng mà còn làm suy yếu tính bền vững của nghề nuôi tôm. Để đối phó với những vấn đề này, các nghiên cứu gần đây đã bắt đầu tập trung vào việc tăng cường tăng trưởng và khả năng miễn dịch của tôm bằng cách kết hợp các sản phẩm bổ sung có nguồn gốc tự nhiên vào thức ăn (ví dụ: chiết xuất thực vật, chiết xuất rong biển và vi sinh vật).

Hình ảnh Arthrobacter bussei trên thạch đậu nành trypticase

Ngoài các hợp chất hóa học được tách chiết từ thực vật, các vi sinh vật có chứa carotenoids đang nổi lên như những chất bổ sung tiềm năng mới vì nguồn gốc sản xuất của chúng không bị ảnh hưởng bởi sự suy giảm chất lượng đất và biến đổi khí hậu (Wade et al., 2017). Các chất bổ sung thức ăn vi sinh công nghiệp thường chứa các carotenoid có nguồn gốc chủ yếu từ vi tảo và nấm men (Ayiku et al., 2020, Yu et al., 2020). Các vi sinh vật có chứa carotenoid đỏ ngày càng được khai thác vì những lợi ích tiềm năng của chúng trong NTTS (Del Campo và cộng sự, 2007). Đặc biệt, các vi sinh vật màu đỏ (Haematococcus pluvialis, Phaffia rhodozyma, Paracoccus carotinifaciens, v.v.) có chứa carotenoid đỏ, như astaxanthin, được sử dụng trong NTTS làm chất bổ sung thức ăn chức năng do có nhiều ưu điểm như khả năng chống ôxy hóa, tác dụng tạo màu và tăng cường miễn dịch (Johnson và cộng sự, 1980, Ju và cộng sự, 2012, Hayashi và cộng sự, 2021). Động vật thủy sản không thể sinh tổng hợp carotenoid và do đó phải dựa vào thức ăn để có được những chất dinh dưỡng quan trọng này (Fawzy và cộng sự, 2022). Các sắc tố đỏ do vi khuẩn thuộc giống Arthrobacter tạo ra được cho là có đặc tính chống ôxy hóa và kháng sinh, ngoài việc dùng làm chất tạo màu thực phẩm và cung cấp các lợi ích dinh dưỡng (Flegler và cộng sự, 2020). Trong số các thành viên của chi Arthrobacter, A. bussei lần đầu tiên được phân lập từ pho mát ở vùng Allgäu của Đức vào năm 2020 và được phát hiện có chứa C50 carotenoid bacterioruberin (Flegler và cộng sự, 2020). Đây là một vi khuẩn Gram dương với tế bào có hình cầu xương với đường kính 1,1 – 1,5 μm. Loài này không có roi và do đó không di động. A. bussei sử dụng các hợp chất hữu cơ làm nguồn năng lượng và cho quá trình sinh tổng hợp một số hoạt chất. Sự tăng trưởng xảy ra ở 1 – 45^oC và pH 7 – 8. Dung nạp tối đa 7,5% NaCl. Nhiệt độ tối ưu cho sự phát triển của vi khuẩn là 27 – 30^oC.

Thực hiện thí nghiệm

Thí nghiệm được thực hiện trong một cơ sở nuôi tôm trong nhà tại Đại học Quốc gia Kunsan (Gunsan, Hàn Quốc). Các mẫu vi khuẩn được thu thập từ Hồ chứa ở tỉnh Jeonbuk, Hàn Quốc. Các loài vi khuẩn được xác định bằng cách sử dụng giải trình tự rDNA 16S. Hệ gen vi sinh vật được giải trình tự bằng bộ giải trình tự chu trình BigDye Terminator v3.1. Sau khi phân tích BLASTn, A. bussei được tìm thấy giống đến 99% với chủng A. bussei KR32. Sau đó, A. bussei được nuôi giữ bằng phương pháp nuôi cấy tổng hợp. Vi khuẩn (2,76 × 108 CFU/mL) được thêm vào dung dịch nuôi có chứa 10 g trypton, 5 g dịch chiết nấm men, 10 g NaCl, và 10 g dextrin được trộn trong 1 lit nước biển và sau đó được ủ trong 50 giờ ở 26^oC. Dung dịch nuôi cấy được ly tâm (3.000 g, 10 phút) và rửa sạch để thu được vi khuẩn sạch, sau đó được làm đông khô để chuẩn bị bột. Một công thức thức ăn cơ bản (Bảng 1) có bổ sung 40% bột cá được sử dụng làm đối chứng (CON), và hàm lượng bột cá trong khẩu phần thí nghiệm được thay thế một phần bằng bột vi khuẩn A. bussei (0,2%, 0,4%, 0,6%, 0,8%, và 1%; lần lượt là AB-1, AB-2, AB-3, AB-4 và AB-5; mỗi nghiệm thức có 3 lần lặp).

Bảng 1. Công thức khẩu phần và thành phần gần đúng của khẩu phần ăn cơ bản cho TTCT (% chất khô)

Để chuẩn bị khẩu phần ăn thử nghiệm, các thành phần thức ăn được trộn trong một máy trộn thương mại, sau đó dầu cá được thêm vào, tiếp theo là nước cất tương ứng với 12% tổng trọng lượng của thức ăn. Tất cả các nguyên liệu được trộn liên tục và sau đó được đưa qua máy để ép đùn. Thức ăn thí nghiệm với đường kính 2 mm sau đó được làm khô trong 24 giờ và bảo quản ở -20^oC. Tôm giống được thích nghi với các điều kiện và cơ sở thí nghiệm trong 14 ngày với thức ăn công nghiệp. Sau thời gian thích nghi, tôm khỏe mạnh với kích thước tương đồng (0,40 ± 0,01 g) được lựa chọn thả ngẫu nhiên vào các bể thí nghiệm 50 l (18 bể với 25 con mỗi bể). Tôm được cho ăn 4 lần/ngày (9:00, 13:00, 17:00 và 21:00), và khẩu phần thức ăn điều chỉnh khoảng 6 – 14% trọng lượng cơ thể của tôm trong 6 tuần. Thí nghiệm được thực hiện bằng hệ thống tĩnh và 90% lượng nước trong bể được thay 4 ngày/lần. Nhiệt độ trung bình của nước ở mức 29 – 30^oC và duy trì sục khí liên tục.

Kết quả

Sau 6 tuần thí nghiệm, tôm ở các nghiệm thức được nuôi bằng bột A. bussei (AB-2, AB-3, AB-4 và AB-5) cho thấy trọng lượng cơ thể cuối cùng trung bình (FBW), tăng trọng (WG), hiệu quả sử dụng thức ăn (FE) và tốc độ tăng trưởng đặc trưng (SGR) cao hơn đáng kể so với nhóm CON (P <0,05). Việc bổ sung A. bussei không ảnh hưởng đáng kể đến tỷ lệ sống. Bên cạnh đó, không ghi nhận có sự khác biệt có ý nghĩa về thành phần protein và lipid thô trong cơ thịt tôm giữa các nhóm thí nghiệm (P> 0,05). Hàm lượng protein và lipid thô của tôm lần lượt là 78,04 – 79,99% và 2,57 – 3,49%, phù hợp với các nghiên cứu trước đây về việc bổ sung probiotics trong thức ăn của TTCT (Kim và cộng sự, 2021). Đối với các thông số huyết học, mức GOT và GPT trung bình của nhóm thí nghiệm được bổ sung bột A. bussei thấp hơn đáng kể so với nhóm đối chứng (P <0,05). Trong khi đó, tôm ở các nghiệm thức AB-2, AB-3, AB-4 và AB-5 cho thấy hoạt tính SOD cao hơn đáng kể so với nhóm đối chứng. Hơn nữa, tôm ở tất cả các nhóm thí nghiệm được bổ sung bột A. bussei có hoạt tính lysozyme cao hơn đáng kể so với nhóm đối chứng (P <0,05). Ngoài ra, hoạt động GSH-Px ở nhóm AB-5 cao hơn đáng kể so với đối chứng và AB-2 (P <0,05).

Trong nghiên cứu này, hoạt động của enzyme miễn dịch là lysozyme tăng đáng kể và tỷ lệ thuận với hàm lượng A. bussei trong thức ăn. Tương tự, nghiên cứu khác trước đó cũng cho ra kết quả biểu hiện gen lysozyme gan tụy ở tôm được cho ăn bột H. pluvialis cao hơn đáng kể so với tôm không được ăn bổ sung (Yu et al., 2021).

Bổ sung bột A. bussei với 0,2% trong thức ăn có thể cải thiện tốc độ tăng trưởng, hiệu quả sử dụng thức ăn, sức khỏe, khả năng chống ôxy hóa và khả năng miễn dịch không đặc hiệu của TTCT.

Xuân Lê