Đặc tính sinh học của bột ấu trùng ruồi lính đen

Ngành dinh dưỡng thế giới vẫn đang nghiên cứu bột côn trùng, chủ yếu từ ấu trùng ruồi lính đen (BSF, Hermetia illucens) để làm thành phần thức ăn thủy sản. Loại thức ăn này cũng dần được ngành thủy sản đón nhận rộng rãi hơn. Hầu hết nghiên cứu đều tập trung vào tiềm năng của bột côn trùng với vai trò nguồn protein thay thế trong khi rất ít nghiên cứu về những lợi ích miễn dịch của chúng. Dưới đây là những kết quả nghiên cứu về tính sinh miễn dịch (hay tiền viêm) và khả năng kháng viêm của BSF hữu cơ khi so sánh với các thành phần thức ăn thương mại khác.

Thử nghiệm tế bào

Các thành phần thức ăn được thử nghiệm gồm bột ruồi lính đen hữu cơ (BSF Pre 20 mg/mL); bột ruồi lính đen hữu cơ tinh luyện, ít béo (BST Post 20 mg/mL); bột cá 20 mg/mL; bột dế 20 mg/mL; quercetin 100 µM. Tất cả các mẫu đều tan trong nước, trộn đều thành hỗn hợp ở nhiệt độ phòng trong vòng 1 giờ và tách các chất hòa tan (kết tủa) ra khỏi chất không hòa tan (pellet). Phần kết tủa, gồm các thành phần hòa tan được lọc qua máy có kích thước lỗ 0,22 µm và bảo quản ở -20^oC đến khi cần sử dụng cho các thử nghiệm tế bào.

Dòng tế bào đại thực bào RAW264.7 của chuột được nuôi cấy trong ống nghiệm để tạo oxit nitric (NO), một phân tử tín hiệu đóng vai trò quan trọng trong cơ chế phát sinh viêm. K

ích thích sản sinh NO là dấu hiệu của các phản ứng miễn dịch hoặc tiền viêm trong khi giảm NO là dấu hiệu của hoạt tính kháng viêm. Đại thực bào RAW264.7 được nuôi cấy để tạo ra hai thử nghiệm tế bào khác nhau.

Để kích thích sản sinh NO và quan sát phản ứng sinh miễn dịch (hoặc tiền viêm), các tế bào được xử lý bằng lipopolysaccharide vi khuẩn (PLS) hoặc các thành phần thử nghiệm. Để đảm bảo các phương pháp xử lý không liên quan đến độc tính (dẫn đến kết quả dương tính giả), đánh giá tỷ lệ sống của tế bào ở tất cả các mẫu và phải nằm trong khoảng 106 – 124%. Phương pháp xử lý theo thứ tự sau:

– 7 tế bào được nuôi cấy trong môi trường tăng trưởng bản bổ sung 10% FBS, 37oC, 5% CO₂;

– Nuôi cấy tăng sinh đạt mật độ xấp xỉ 90% diện tích bề mặt đĩa nuôi cấy trước khi tiến hành thu gom và đếm tế bào;

– 6×1057 tế bào/mL được nuôi cấy rong các đĩa 96 giếng trong hai ngày cùng với dịch chiết nước từ các mẫu thử nghiệm (Hình 1) pha loãng trong môi trường tăng trưởng;

Hình 1

– Sau hai ngày, môi trường nuôi cấy tế bào được chuyển sang đĩa 96 giếng màu đen để sản xuất nitrite bằng DAN (2,3-Diaminonaphtaline);

– Sau 10 phút, đo huỳnh quang (Ex 360 nm; Em 430 nm) và vẽ đồ thị theo đường cong nitrite;

– Rửa sạch tế bào còn lại trong đĩa trong suốt trước khi đo tỷ lệ sống của tế bào ở bước sóng 490 nm bằng máy CellTiter96.

Sử dụng phương pháp phân tích phương sai (ANOVA). Sự khác biệt đáng kể khi P<0,05. Tất cả các phân tích thống kê được thực hiện bằng phần mềm GraphPad Prism 9.

Tất cả các thành phần thức ăn thủy sản thử nghiệm, trừ bột dế thương mại, đã được nhân viên CSIRO phân tích bằng các phương pháp tốt nhất do Phòng thí nghiệm Phân tích sinh học Queensland lập ra. Các phân tích dựa trên cơ sở tham khảo AOAC 2016.

Xác định hàm lượng vật chất khô bằng phân tích khối lượng sau khi sấy ở 105oC trong 16 giờ. Lượng tro được xác định dựa trên sự thay đổi khối lượng sau khi đốt trong thiết bị 1521CAF (Ashing Furnace, S.E.M Equipment, Australia) 550oC trong 16 giờ. Tách toàn bộ lipid bằng phương pháp Folch et al. (1957) để xác định lượng lipid thô. Đo nitơ tổng (N) bằng máy phân tích nguyên tố hữu cơ CHNS/O (Thermo Fisher Scientific, Waltham, Mass., USA) để tính lượng protein thô (Hình 2).

Hình 2

Khả năng sinh miễn dịch

Kết quả nghiên cứu cho thấy, ấu trùng ruồi lính đen chứa các phân tử sinh miễn dịch có thể điều chỉnh khả năng miễn dịch và các phân tử chống viêm làm giảm phản ứng viêm trong cơ thể. Điều này chứng tỏ BSF hữu cơ có thể trở thành phụ gia thức ăn thủy sản và tinh chế thành phần hóa học của BSF hữu cơ, sẽ góp phần tăng giá trị của nó như một nguồn protein thay thế, tùy thuộc và các đối tượng NTTS.

Khả năng sinh miễn dịch (hoặc tiền viêm) (Hình 1) cao hơn đáng kể trong các mẫu thử nghiệm BSF Pre và PSF Post so với các thành phần khác. Ngoài ra, BSF Post thể hiện khả năng sinh miễn dịch cao hơn hẳn BSF Pre.

Các nghiên cứu in vivo gần đây cũng phát hiện khả năng tạo miễn dịch của ấu trùng ruồi lính đen khi bổ sung vào thức ăn chăn nuôi. Theo quan sát, ruồi lính đen đã tác động tích cực đến tăng trưởng, sức khỏe đường ruột và phản ứng miễn dịch. Các nghiên cứu in vitro cũng đã ghi nhận khả năng sinh miễn dịch của ấu trùng ruồi lính đen thông qua một loại polysaccharide hoạt tính sinh học mới có tên gọi dipterose-BSF. Dipterose-BSF còn kích thích sản xuất NO tương tự LPS. Từ đó, các nhà nghiên cứu có thêm cơ sở để khẳng định ấu trùng ruồi lính đen cải thiện sức khỏe vật nuôi qua cơ chế điều hòa miễn dịch.

Trong nghiên cứu này, BSF Pre và BSF Post thể hiện hoạt tính sinh miễn dịch kém quercetin nhưng cao hơn hẳn so với bột dế và bột cá. Ngoài ra, BSF Post đã tăng đáng kể lượng NO so với BSF Pre, chứng tỏ ép đùn thức ăn có thể cải thiện khả năng sinh miễn dịch của BSF.

Khả năng kháng viêm

Khả năng kháng viêm (biểu thị bằng tỷ lệ ức chế sản sinh NO). So với xử lý tế bào bằng quercetin (một phân tử chống viêm có nguồn gốc thực vật), khả năng chống viêm của BSF Pre, BSF Post, bột cá và bột dế thấp hơn đáng kể. Tuy nhiên, các mẫu BSF Pre và BSF Post có hoạt tính chống viêm cao hơn hẳn so với bột dế.

Theo một nghiên cứu in vivo gần đây, BSF bổ sung vào thức ăn của các hồi vân đã làm giảm đáng kể chứng viêm ruột, đặc biệt khi chế độ ăn có chứa thành phần khô đậu. Trong nghiên cứu này, khả năng chống viêm của BSF Pre và Post tương tự bột cá và cao hơn đáng kể so với bột dế.

Thành phần hóa học của bột BSF hữu cơ được xem là lý tưởng để trở thành nguyên liệu thức ăn thủy sản. Chúng giàu protein và tương đối ít tro, carbohydrates so với các nguồn protein thay thế khác. Do vậy, nên cân nhắc giảm hàm lượng lipid của BSF để tăng giá trị dinh dưỡng cho thức ăn thủy sản (ví dụ, lipid trong khoảng 5 – 12% tùy thuộc vào đối tượng thủy sản nuôi). Lipid của BSF thấp sẽ làm tăng lượng protein và carbohydrate, tăng khả năng sinh miễn dịch và kháng viêm.

Vũ Đức

Theo GAA