Lợi Ích Của Carotenoid Tự Nhiên Từ Paracoccus Carotinifaciens Đối Với Màu Sắc Và Hệ Miễn Dịch Của Tôm Thẻ Chân Trắng

Lợi ích của việc bổ sung carotenoid là giúp tôm có màu đỏ đậm hơn, giảm hoặc làm chậm tỷ lệ chết hơn so với tôm được cho ăn chế độ ăn đối chứng và tôm trong thử nghiệm cảm nhiễm

Nghề nuôi tôm đang đối mặt với những thách thức lớn liên quan đến dịch bệnh và chất lượng sản phẩm. Màu sắc cơ thể tôm nhợt nhạt là một trong những lo ngại có thể làm giảm giá trị tôm trên thị trường. Các nghiên cứu khác nhau đã xác nhận rằng có thể cải thiện cường độ sắc tố bằng các nguồn carotenoid tự nhiên hoặc tổng hợp. Trong khi đó, người tiêu dùng có nhu cầu ngày càng tăng đối với các phương thức canh tác tự nhiên hơn bao gồm sắc tố tự nhiên cho cả cá và tôm (Lerfall và cộng sự, 2016). Mặt khác, vai trò tích cực của carotenoid đối với tôm đã được chứng minh ở một số khía cạnh, bao gồm tăng trưởng, sử dụng chất dinh dưỡng, sinh sản và miễn dịch.

Paracoccus carotinifaciens là một vi sinh vật giàu carotenoid độc đáo, chứa khoảng 40g/kg tổng số carotenoid, bao gồm các carotenoid đỏ như astaxanthin, adonirubin, canthaxanthin, adonixanthin và một số dạng khác (Hình 1). Các carotenoid này đã được phê duyệt từ năm 2008 tại Liên minh Châu Âu như một chất phụ gia thức ăn trong thức ăn thủy sản cho cá hồi. Hiệu quả và giá trị gia tăng của nó đã được đánh giá tốt trong các phân khúc cao cấp và nuôi trồng thủy sản hữu cơ. Một nghiên cứu mới (Nuntapong và cộng sự, 2022) đã xác nhận lợi ích của nó đối với việc cải thiện màu sắc và phản ứng miễn dịch sau cảm nhiễm trên tôm thẻ chân trắng Litopenaeus vannamei.

Hình 1. Carotenoidoid của Paracoccus caronitaciens

Thiết kế thử nghiệm

Tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) giai đoạn juveniles với trọng lượng ban đầu là 1,50 ± 0,01g được lấy từ một trang trại nuôi tôm thương phẩm ở Thái Lan. Tôm được cho ăn với chế độ ăn đối chứng trong 3 tuần ở giai đoạn thuần. Khi bắt đầu thử nghiệm cho ăn (tuần 0), tôm có trọng lượng cơ thể trung bình là 4,00 ± 0,01g (40 con) được thả vào bể sợi thủy tinh. Ba bể được phân bố ngẫu nhiên vào một nhóm chế độ ăn thử nghiệm. Tôm được cho ăn theo chế độ ăn thử nghiệm 4 lần/ngày trong 30 ngày. Mức tiêu thụ thức ăn được ghi nhận và điều chỉnh hàng ngày theo nhu cầu. Chất lượng nước trong bể nuôi được theo dõi đảm bảo phù hợp cho nuôi tôm bao gồm độ mặn, nhiệt độ, pH, oxy hòa tan, độ kiềm và nitơ amoniac.

4 chế độ ăn thử nghiệm isoproteinic và isolipidic (T1 đến T4) được xây dựng như mô tả trong Bảng 1. Nghiệm thức 1 (T1: C), chế độ ăn đối chứng không bổ sung carotenoid; Nghiệm thức 2-4, chế độ ăn có bổ sung sản phẩm A ở mức 250 (T2: P250), 500 (T3: P500) và 1.250 (T4: P1250) mg/kg khẩu phần. Bột carotenoid của P. carotinifaciens được thêm vào một số thành phần khác và sau đó được tạo thành viên. Kết quả về hàm lượng carotenoid cuối cùng và hiệu suất nuôi được thể hiện trong Bảng 2 và 3.

Bảng 1. Thành phần (g/kg khẩu phần) trong công thức của các khẩu phần thí nghiệm

Bảng 2. Các carotenoid và nồng độ của sản phẩm A (mq/kg) trong chế độ ăn thử nghiệm

Haemolymph và gan tụy đã được thu thập để tiến hành nhiều phân tích khác nhau bao gồm tổng số lượng haematocytes (THC), hoạt tính phenoloxidase (PO), thử nghiệm khử nitroblue tetrazolium (NBT), hoạt động thực bào và hoạt tính lysozyme. Các enzym chống oxy hóa và các chất phản ứng với axit thiobarbituric (TBARS) trong gan tụy được đánh giá bao gồm hoạt tính catalase (CAT), hoạt tính glutathione peroxidase (GPX), hoạt tính superoxide dismutase (SOD) và TBARS được xác định là malondialdehyde (MDA) có trong các mẫu. Phép đo màu được xác định trên tôm luộc theo các tham số không gian màu (L* = độ sáng, a* = độ đỏ, b* = độ vàng).

Thử nghiệm cảm nhiễm

Khi kết thúc thử nghiệm cho ăn, 60 con tôm từ các nghiệm thức 1-4 được sử dụng vào thử nghiệm cảm nhiễm: 30 con tôm cảm nhiễm với vi khuẩn Vibrio parahaemolyticus, và 30 con cảm nhiễm với virus gây hội chứng đốm trắng (WSSV). Mỗi thử nghiệm cảm nhiễm được thực hiện được lặp lại 3 lần, mỗi lần 10 con. Các thử nghiệm sơ bộ đã được thực hiện trước khi bắt đầu thử nghiệm cảm nhiễm để tìm ra liều lượng tối ưu (LD50) của huyền phù vi khuẩn và WSSV. Nguyên nhân gây tỷ lệ chết đã được xác định bằng phân tích PCR. Sau khi phơi nhiễm, tỷ lệ chết được ghi lại trong 17 ngày.

Hiệu suất tăng trưởng

Trong nghiên cứu này, không có bằng chứng nào cho thấy mối liên hệ giữa các carotenoid từ sản phẩm A với hiệu suất tăng trưởng như trong Bảng 3. Tất cả các nhóm đều có tỷ lệ sống tương tự nhau, khoảng 85%, không có sự khác biệt đáng kể giữa các nhóm thử nghiệm. Trọng lượng cơ thể cuối cùng (FBW), tốc độ tăng trưởng trung bình hàng ngày (ADG), tốc độ tăng trưởng cụ thể (SGR) và hệ số chuyển đổi thức ăn (FCR) cũng cho thấy không có sự khác biệt đáng kể (P>0,05) giữa các nhóm nghiệm thức và nhóm đối chứng.

Bảng 3. Các thông số tăng trưởng và tỷ lệ sống của tôm thẻ chân trắng được nuôi bằng các chế độ ăn thử nghiệm khác nhau trong 30 ngày.

Các giá trị được đưa ra dưới dạng giá trị trung bình (n = 3) ± độ lệch chuẩn. Các giá trị trung bình trong cùng một hàng có các chữ cái khác nhau thể hiện sự khác biệt đáng kể (P<0,05)

IBW: Trọng lượng cơ thể ban đầu (g/tôm)

FBW: Trọng lượng cơ thể cuối cùng (g/tôm) ở ngày thứ 30

ADG: Tăng trọng trung bình ngày (g/tôm/ngày)

SGR: Tỷ lệ tăng trưởng cụ thể (%/ngày)

FCR: Tỷ lệ chuyển đổi thức ăn

SR: Tỷ lệ sống (%)

Trong khi đó, một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng carotenoid có thể có vai trò tích cực trong quá trình chuyển hóa trung gian, có khả năng tăng cường sử dụng chất dinh dưỡng, và do đó cải thiện hiệu suất tăng trưởng (Amar và cộng sự, 2001; Kalinowski và cộng sự, 2005; Wang và cộng sự, 2018; Niu và cộng sự, 2019). Trong một số trường hợp, carotenoid thực sự có thể góp phần vào sự tăng trưởng bằng cách tăng cường chức năng sinh học của gan tụy, một cơ quan quan trọng cho một số chức năng trao đổi chất, bao gồm tiêu hóa, hấp thụ và lưu trữ chất dinh dưỡng.

Đánh giá màu sắc

Như thể hiện trong Hình 2, khi quan sát bằng mắt, toàn bộ cơ thể tôm đã nấu chín cho thấy rõ ràng rằng tôm được cho ăn chế độ ăn bổ sung bột carotenoid từ P. carotinifaciens có màu đỏ đậm hơn so với tôm ăn chế độ ăn đối chứng. Cụ thể, mức bổ sung carotenoid ở mức 500 mg/kg (Chế độ ăn T3) và 1.250 mg/kg (Chế độ ăn T4) cho giá trị độ đỏ cao nhất, cao hơn giá trị của nhóm đối chứng và nhóm bổ sung 250 mg/kg (Chế độ ăn T2). Theo các nghiên cứu trước đây, các carotenoid trong khẩu phần ăn chủ yếu được chuyển đổi thành astaxanthin và lắng đọng ở dạng tự do trong cơ thể tôm thông qua liên kết protein.

Hình 2. Màu sắc tôm chín sau 30 ngày nuôi bằng các khẩu phần thí nghiệm khác nhau

Các thông số về haemolymph và phản ứng miễn dịch

Thông số haemolymph là chỉ số đáng tin cậy về tình trạng sức khỏe và hệ thống phòng thủ bẩm sinh của tôm. Ở động vật giáp xác, hệ thống THC và PO đóng vai trò quan trọng trong hệ thống miễn dịch của tôm. Trong nghiên cứu này, như được trình bày trong Bảng 4, chế độ ăn có bột P. carotinifaciens lên đến 250mg/kg (Chế độ ăn T2) đã nâng cao các thông số miễn dịch bẩm sinh, bao gồm các hoạt động THC, PO và giảm NBT. Ngoài ra, lysozyme và hoạt động thực bào của tôm được tăng cường bằng cách bổ sung carotenoid với liều lượng cao hơn. Điều này có thể là do bột P. carotinifaciens có khả năng làm tăng phản ứng miễn dịch tế bào và dịch thể. Các chức năng miễn dịch liên quan trực tiếp đến tình trạng sức khỏe của tôm.

Bảng 4. Thông số haemolymph của tôm thẻ chân trắng được nuôi bằng các chế độ ăn thử nghiệm khác nhau trong 30 ngày

Các giá trị được đưa ra dưới dạng giá trị trung bình (n = 12 con tôm) ± độ lệch chuẩn. Các giá trị trung bình trong cùng một hàng có các chữ cái khác nhau thể hiện sự khác biệt đáng kể (P<0,05)

THC: Tổng số haemocyte (x 10⁸ tế bào/mL)

Giảm NBT; giảm Nitroblue tetrazolium (NBT) (OD 630)

Hoạt tính PO: Hoạt tính phenoloxidase (U/mg protein)

Hoạt động thực bào trung bình (n = 3)

Stress oxy hóa, sự mất cân bằng giữa việc sản xuất các loại oxy phản ứng (ROS) và khả năng chống oxy hóa, có liên quan trực tiếp đến các vấn đề sức khỏe, chẳng hạn như tổn thương tế bào dưới dạng peroxy hóa lipid, tổn thương oxy hóa protein và ức chế hoạt động của enzyme chống oxy hóa (Niu và cộng sự, 2014). Nhiều nghiên cứu khác nhau đã đánh giá vai trò của các carotenoid trong chế độ ăn, cho thấy việc thúc đẩy đáng kể hệ thống phòng thủ chống oxy hóa bằng enzyme và các hoạt động nhặt gốc tự do ở động vật giáp xác (Zhang và cộng sự, 2013; Wang và cộng sự, 2018).

Catalase là một enzyme chống oxy hóa chính, chịu trách nhiệm loại bỏ ROS và bảo vệ các mô khỏi tác hại của các gốc tự do và quá trình thực bào (Chien và cộng sự, 2003). Trong nghiên cứu này, khẩu phần bổ sung carotenoid có biểu hiện catalase cao hơn so với khẩu phần đối chứng. Ngoài hệ thống bảo vệ chống oxy hóa bằng enzyme, malondealdehyde (MDA) là một chất có độc tính cao được tạo ra thông qua việc sản xuất peroxit lipid, gây ra stress oxy hóa. Trong nghiên cứu này, kết quả của chúng tôi đã chứng minh rằng hàm lượng MDA trong gan tụy của tôm được cho ăn chế độ ăn bổ sung carotenoid ở mức 250 mg/kg đã giảm đáng kể so với chế độ ăn đối chứng.

Astaxanthin đã được sử dụng rộng rãi để thúc đẩy hệ thống phòng thủ chống oxy hóa ở động vật nuôi. Adonirubin và adonixanthin, các chất trung gian sinh tổng hợp từ B-carotenoide thành astaxanthin, tham gia để giảm bớt phản ứng ROS và giảm tổn thương tế bào do stress oxy hóa (Maoka và cộng sự, 2013). Một quan sát tương tự đã được báo cáo ở gà thịt bởi Inoue và cộng sự (2019), người đã chỉ ra rằng việc bổ sung P. carotinifaciens vào chế độ ăn làm giảm nồng độ MDA ở cơ ngực trong cả điều kiện nhiệt độ môi trường bình thường và nhiệt độ cao.

Thử thách cảm nhiễm

Tỷ lệ sống của tôm sau khi cảm nhiễm với V. parahaemolyticus hoặc WSSV được thể hiện tương ứng trong Hình 3 và Hình 4. Sau khi tôm bị cảm nhiễm với V. parahaemolyticus, kết quả chỉ ra rằng tôm được cho ăn chế độ ăn có bổ sung carotenoid có tỷ lệ sống cao hơn so với nhóm đối chứng khi thử nghiệm kết thúc (17 ngày). Tỷ lệ sống của nhóm đối chứng là 15% (T1: C) trong khi tỷ lệ này dao động trong khoảng 30-40% ở nhóm thử nghiệm (T2: P250-T4: P1250). Đối với tôm bị nhiễm WSSV, tỷ lệ chết bắt đầu từ ngày thứ 4 trở đi (nhóm đối chứng, T1: C) và tôm trong tất cả các lần lặp lại đã chết vào ngày thứ 5, trong khi tôm được bổ sung carotenoid có tỷ lệ chết chậm đáng kể.

Hình 3. Tỷ lệ sống (%) của tôm từ mỗi chế độ ăn sau khi cảm nhiễm với Vibrio parahaemolyticus trong 17 ngày.

Hình 4. Tỷ lệ sống (%) của tôm từ mỗi chế độ ăn sau khi cảm nhiễm với virus gây hội chứng đốm trắng (WSSV) trong 9 ngày

Khả năng kháng bệnh cao hơn ở tôm được cho ăn chế độ ăn có bổ sung carotenoid có liên quan trực tiếp đến tình trạng sức khỏe và phản ứng miễn dịch của nó (Lin và cộng sự, 2013). Trong nghiên cứu hiện tại, khả năng kháng của tôm ở thử nghiệm cảm nhiễm với V. parahaemolyticus có thể một phần là do kích thích khả năng miễn dịch không đặc hiệu bằng cách thúc đẩy hoạt động THC, PO, quá trình thực bào và hệ thống phòng thủ chống oxy hóa của tôm. Trong quá trình cảm nhiễm chống lại WSSV, tôm được cho ăn chế độ ăn bổ sung thể hiện khả năng chống nhiễm WSSV cao hơn so với nhóm đối chứng, phù hợp với kết quả được báo cáo bởi Wang và cộng sự, (2015).

Kết luận

Nghiên cứu mới này đã xác nhận rằng việc bổ sung carotenoid từ P. carotinifaciens trong thức ăn cho tôm đã tăng cường sắc tố của tôm thẻ chân trắng, một thông số chất lượng quan trọng của người tiêu dùng ở hầu hết các thị trường. Những carotenoid này cũng kích thích hệ thống miễn dịch, khả năng kháng bệnh và stress. Việc bổ sung ở mức thấp 250mg/kg trong chế độ ăn đã đạt được kết quả tốt đối với một số thông số miễn dịch (THC, NBT và PO) và phản ứng với stress (CAT và TBARS). Trong những cảm nhiễm về mầm bệnh cấp tính, carotenoid tự nhiên cũng đã chứng minh rằng nó có thể duy trì hệ thống miễn dịch của tôm bằng cách giảm hoặc làm chậm tỷ lệ chết. Với đặc tính độc đáo của carotenoid, các carotenoid tự nhiên từ P. carotinifaciens đại diện cho một công cụ dinh dưỡng tự nhiên hiệu quả trong hầu hết các hệ thống sản xuất tôm.

Theo Aqua Culture Asia Pacific

Nguồn: https://aquaasiapac.com/issue/jan-feb-2023/

Biên dịch: Huyền Thoại – Tôm Giống Gia Hóa Bình Minh

TÔM GIỐNG GIA HÓA – CHÌA KHÓA THÀNH CÔNG

Xem thêm:

Kỹ Thuật Nuôi, Tin Tức