English
Kết quả cho thấy ozon có thể được khuyến nghị để xử lý nước trong hệ thống RAS nước lợ nuôi tôm
Nghiên cứu này đã so sánh việc khử trùng nước bằng ozon hóa và chiếu tia UV trong hệ thống RAS nước lợ nuôi tôm thẻ chân trắng, và kết quả cho thấy rằng việc sử dụng thành phần vi sinh vật trong nước ổn định bằng ozon, nitrit được kiểm soát và tăng tốc độ phân hủy nitrat.
Các hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn (RAS) để nuôi tôm thường được thả giống tôm post (PL) sạch bệnh (SPF) để giảm nguy cơ nhiễm trùng cho tôm, đặc biệt là mầm bệnh do virus và ký sinh trùng. Mặt khác, vi khuẩn luôn hiện diện trong hệ thống RAS của tôm và cũng cần thiết để duy trì các điều kiện nước tối ưu, bao gồm vi khuẩn nitrat hóa và vi khuẩn dị dưỡng. Do mật độ thả nuôi cao thường được sử dụng, dẫn đến một lượng lớn chất hữu cơ trong phân, thức ăn không được tiêu thụ và tỷ lệ thay nước thấp, do đó, lượng vi khuẩn dị dưỡng có thể tăng đáng kể trong RAS của tôm nếu không thực hiện các chiến lược quản lý để giảm số lượng vi khuẩn.
Kiểm soát mầm bệnh, chủ yếu là vi khuẩn dị dưỡng, là điều cần thiết trong sản xuất tôm RAS và các phương pháp khác nhau được sử dụng để giảm nguy cơ nhiễm vi khuẩn và giảm tổng lượng vi khuẩn. Mục tiêu là giảm tổng số lượng vi khuẩn cao trong nước và ổn định hệ vi sinh vật trưởng thành về mặt sinh lý để ngăn chặn sự hình thành của vi khuẩn có khả năng gây bệnh trong hệ vi sinh trưởng thành. Để khử vi khuẩn, các phương pháp vật lý như ozon hóa và chiếu tia cực tím (UV) được sử dụng riêng rẽ hoặc kết hợp.
Các phương pháp khử trùng không chỉ có thể làm giảm mầm bệnh mà còn có thể tiêu diệt quần thể vi sinh vật có lợi và tạo điều kiện cho mầm bệnh có cơ hội phát triển. Do đó, không chỉ giảm vi khuẩn mà còn được xem xét để tăng cường ổn định hệ vi sinh vật lý. Hầu hết các nghiên cứu về khử trùng nước bằng RAS là để sản xuất cá có vây và hiện có rất ít thông tin về RAS với tôm.
Khử trùng nước bằng ozon hóa vượt trội hơn so với chiếu tia UV trong hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn nước lợ đối với tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei). J. Fish Diseases 43(1): 1259-1285, tháng 10 năm 2020.] – báo cáo về một nghiên cứu điều tra tác động của các liều lượng tia UV khác nhau cũng như tác động của việc sử dụng ozon đối với hệ vi sinh vật trong môi trường RAS nuôi tôm thẻ chân trắng L. vannamei .
Thiết lập nghiên cứu
Nghiên cứu này được thực hiện tại Đơn vị Nghiên cứu Bệnh Cá tại Đại học Thú y, Hannover, Đức, sử dụng 6 hệ thống RAS độc lập ở quy mô phòng thí nghiệm. Mỗi RAS có ba bể chứa, một bể lọc sinh học và một bể lắng. Tất cả RAS được duy trì bằng khẩu phần ăn bổ sung trong 3 tháng trước khi đưa tôm vào bể nuôi. Nhiệt độ nước được điều chỉnh ở mức 30ºC và độ mặn 15 ppt.
Trong cả hai thí nghiệm, tôm thẻ chân trắng sạch bệnh được mua dưới dạng PL 12 từ một trại sản xuất giống thương mại (Hệ thống cải tiến tôm, Florida, Hoa Kỳ) và được thuần hóa trong các bể riêng biệt trong 3 tuần. Sau thời gian thuần hóa, tôm được chuyển sang các bể chứa RAS khác nhau cho mỗi thí nghiệm. Máy cho ăn tự động được sử dụng trong mỗi bể, trọng lượng và chiều dài cơ thể của 6 con tôm trong mỗi bể đã được ghi lại trước và sau khi chiếu tia UV và ozon.
Khi bắt đầu thí nghiệm chiếu tia UV, tôm được khoảng 39 ngày tuổi với trọng lượng cơ thể trung bình là 0,79 ± 0,46g và chiều dài cơ thể trung bình là 2,94 ± 0,07 cm. Tôm sử dụng trong thí nghiệm ozon được khoảng 107 ngày tuổi với trọng lượng cơ thể trung bình là 5,56 ± 0,20g và chiều dài cơ thể trung bình là 9,65 ± 0,09 cm. Trong cả hai thí nghiệm, mỗi bể RAS được thả 20 con tôm.
Để đánh giá tác động của chiếu tia UV và ozon hóa đối với hệ vi sinh vật trong RAS tại mỗi thời điểm lấy mẫu, các mẫu nước, mẫu gạc từ màng sinh học của bề mặt bể và mẫu gạc từ quá trình chuyển đổi từ vỏ sang các đốt bụng của ba con tôm được thu thập từ mỗi bể chứa. Gạc từ khoang bụng của ba con tôm trong mỗi bể nuôi cũng được lấy tại thời điểm lấy mẫu đầu tiên và cuối cùng.
Kết quả và thảo luận
Chúng tôi đã đánh giá tác động của chiếu tia UV và ứng dụng ozon trong thiết lập thử nghiệm RAS nước lợ trên L. vannamei để kiểm tra thành phần vi khuẩn trong nước, trên màng sinh học bề mặt bể và trên vỏ tôm và trong khoang bụng của động vật. Ngoài ra, năng suất của tôm và chất lượng nước hóa học trong RAS đã được phân tích.
Ứng dụng của chiếu tia UV và ozon được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống nuôi trồng thủy sản để sản xuất cá có vây, chủ yếu là để khử trùng nước nói chung nhằm giảm số lượng vi khuẩn dị dưỡng trong hệ thống và do đó làm giảm tác nhân gây bệnh. Cả hai phương pháp này đã được biết đến trong nhiều năm từ việc nuôi trồng thủy sản có vây và nghiên cứu về hiệu quả của chiếu tia UV đã được tiến hành trong các hệ thống nuôi động vật có vỏ.
Nhìn chung, ưu điểm của việc sử dụng chiếu tia UV so với sử dụng ozon là chi phí thấp hơn và bảo trì lò phản ứng dễ dàng hơn. Ứng dụng ozone tốn nhiều chi phí hơn và cũng rất phức tạp. Tuy nhiên, trong trường hợp của RAS, chi phí có thể giảm xuống khi các loại khí khác như oxy được đưa vào một bể chuyên dụng tách biệt với các bể chứa, vì chỉ cần lắp đặt một lò phản ứng ozon và do nước trong các thiết lập RAS được tái sử dụng nên lượng ozon cần thiết cũng giảm
Trong nghiên cứu của chúng tôi, có rất ít sự khác biệt về năng suất của tôm giữa cả hai phương pháp. Trong thí nghiệm chiếu tia UV, tôm từ hệ thống RAS được xử lý bằng tia UV ở công suất 9 watt tăng trọng lượng cơ thể ít hơn một chút so với tôm từ các nhóm xử lý khác. Tuy nhiên, những con tôm này nặng hơn đáng kể khi bắt đầu thí nghiệm so với tôm từ các nhóm xử lý khác, vì vậy điều này phải được xem xét. Trong thí nghiệm ozon, tôm nhỏ hơn mọt chút so với nhóm đối chứng sau 31 ngày.
Hình 1: Chiều dài cơ thể (cm) và trọng lượng cơ thể (gam) của tôm thẻ chân trắng L. vannamei trước và 42 ngày sau khi xử lý nước giữ với 0W (đối chứng), 7W và 9W đèn UV. Hình này cho thấy các giá trị trung bình của hai RAS với mỗi hai bể chứa cho mỗi lần điều trị. Sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa các nghiệm thức được đánh dấu bằng các chữ cái khác nhau.
Về chất lượng nước hóa học, chiếu tia UV dẫn đến giảm lượng amoniac trong nước của RAS chỉ khi sử dụng lò phản ứng UV có công suất 9 Watt và không thấy tác dụng giảm đối với nồng độ nitrit và nitrat. Mặt khác, ứng dụng ozon đã ngăn chặn sự gia tăng nitrit và dẫn đến giảm nitrat nhanh hơn so với RAS đối chứng. Lợi ích này của ozon được biết đến rộng rãi và làm cho ozon thậm chí còn hiệu quả hơn trong RAS so với chiếu tia UV.
Hình 2: Nồng độ amoniac (NH4), nitrit (NO2), nitrat (NO3), cacbon hữu cơ hòa tan (DOC), tổng cacbon hữu cơ (TOC) và các chất có thể lọc được trong 6 hệ thống RAS thả tôm thẻ chân trắng L. vannamei và được xử lý bằng 0- watt (điều khiển), đèn UV 7 watt và 9 watt. Hiển thị là các giá trị trung bình và độ lệch chuẩn của các phép đo trước và sau 7, 28 và 42 ngày sau khi bắt đầu chiếu tia UV liên tục và của DOC, TOC và các chất có thể lọc được trước và 28 và 42 ngày sau khi bắt đầu chiếu tia UV liên tục. Sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa các nghiệm thức được đánh dấu bằng các chữ cái khác nhau.
Nghiên cứu của chúng tôi tập trung vào tác động của hai phương pháp khử trùng đối với thành phần của cộng đồng vi khuẩn trong nước, đối với màng sinh học của bể và vỏ tôm và đối với vi khuẩn có trong khoang bụng của tôm. Cộng đồng vi khuẩn được phân tích bằng các kỹ thuật nuôi cấy, sau đó là xác định sinh học phân tử. Không phải tất cả các loài vi khuẩn có trong các mẫu đều có thể được phát hiện bằng phương pháp canh tác vì không phải tất cả vi khuẩn đều phát triển trên các đĩa thạch và điều này phải được xem xét khi diễn giải dữ liệu. Tuy nhiên, các loài vi khuẩn chính trong các hệ thống nuôi trồng thủy sản thuộc về γ‐Proteobacteria và có thể nuôi cấy được.
Dữ liệu của chúng tôi cho thấy rằng tổng lượng vi khuẩn trong nước không thể giảm đáng kể theo thời gian kể cả khi chiếu tia UV hay sử dụng ozon. Sau khi sử dụng ozon, số lượng vi khuẩn trong nước vẫn ở mức tương tự trong toàn bộ thí nghiệm, nhưng trong RAS được xử lý bằng đèn UV 7 watt, tổng số lượng vi khuẩn tăng lên cho đến khi kết thúc thử nghiệm. Dựa trên các điều kiện thực tế đã được thử nghiệm trong nghiên cứu này, nên sử dụng chiếu tia UV với công suất do nhà sản xuất khuyến nghị cho lượng nước nhất định. Sử dụng cường độ chiếu tia cực tím cao hơn có thể giúp giảm đáng kể tổng số lượng vi khuẩn.
Trong nghiên cứu của chúng tôi, việc giảm Vibrio spp. không thể đạt được bằng chiếu tia UV hoặc ứng dụng ozon. Nhìn chung, thành phần chủng vi khuẩn rất ổn định và có thể so sánh với RAS đối chứng trong thí nghiệm ozon và biến đổi lớn hơn trong thí nghiệm chiếu tia UV. Nhưng sau khi áp dụng ozon, chúng tôi đã quan sát thấy sự thay đổi trong các loài Vibrio được phát hiện: số lượng V. alginolyticus – một loại vi khuẩn gây bệnh tiềm ẩn ở tôm được phát hiện với số lượng lớn trước khi bắt đầu cả hai thí nghiệm – đã giảm đáng kể theo thời gian sau khi xử lý bằng ozon và không còn được phát hiện trên vỏ tôm khi kết thúc thí nghiệm. Đồng thời, số lượng V. parahaemolyticus có khả năng gây bệnh tăng lên.
Trong thí nghiệm chiếu tia UV của chúng tôi, số lượng V. alginolyticus giảm ít hơn nhiều và vẫn còn rất nhiều vào ngày thứ 42 trong màng sinh học của bề mặt bể và trên mai tôm, đặc biệt là trong RAS được xử lý bằng đèn UV 9 watt. Và số lượng V. parahaemolyticus đồng thời tăng lên trong RAS này. V. alginolyticus được biết đến với việc hình thành các màng sinh học có thể tồn tại khi điều trị bằng tia cực tím. Kết quả của chúng tôi cho thấy rằng V. alginolyticus có thể được loại bỏ khỏi RAS bằng ozone chứ không phải bằng cách chiếu tia UV liều cao. Nguyên nhân của sự khác biệt này ở V. alginolyticus có lẽ là do một số lượng vi khuẩn này được tổ chức trong màng sinh học và chiếu tia UV chỉ có thể làm giảm vi khuẩn trong nước tuần hoàn. Điều này nhấn mạnh các tuyên bố từ các nghiên cứu trước đây nhấn mạnh rằng phải cẩn thận khi xác định liều lượng ozon hoặc tia cực tím hiệu quả để khử trùng, bởi vì mầm bệnh cụ thể có thể cần liều lượng cao hơn nhiều để khử hoạt tính hiệu quả.
Trong các thử nghiệm của chúng tôi, việc sử dụng ozon vượt trội hơn so với khử trùng bằng tia cực tím do chất lượng nước hóa học được cải thiện và hệ vi sinh vật trong toàn bộ hệ thống ổn định hơn. Các nghiên cứu trước đây của chúng tôi về cộng đồng vi sinh vật trong RAS nước ngọt đã chỉ ra rằng một hệ vi sinh vật ổn định dường như rất quan trọng để tránh sự phát triển nhanh chóng của vi khuẩn có khả năng gây bệnh (cho cá). Màng sinh học đặc biệt có thể đóng vai trò là ổ chứa vi khuẩn có khả năng gây bệnh và do đó, màng sinh học ổn định được hình thành bởi các loài vi khuẩn vô hại, như chúng tôi đã quan sát thấy trong thử nghiệm ozon, có thể làm giảm nguy cơ nhiễm trùng do mầm bệnh cơ hội gây ra.
Hình 3: Các đơn vị hình thành khuẩn lạc (CFU) trong nước của sáu RAS thả L. vannamei được xử lý bằng đèn UV 0-watt (đối chứng), 7-watt và 9-watt trước và 7, 28 và 42 ngày sau khi bắt đầu chiếu tia UV liên tục. Hiển thị là các giá trị trung bình và độ lệch chuẩn của CFU từ hai RAS với hai bể chứa mỗi bể cho mỗi lần xử lý. Sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa các nghiệm thức được đánh dấu bằng các chữ cái khác nhau.
Nhìn chung, thành phần vi khuẩn trong RAS đã thay đổi thành một phạm vi lớn hơn sau khi chiếu tia UV nhưng vẫn tương đối ổn định và có thể so sánh với thành phần của RAS đối chứng không được xử lý sau khi sử dụng ozon. Sự khác biệt trong cộng đồng vi sinh vật trong RAS có thể là do khử trùng mà còn do thay đổi nước và giảm đầu vào thức ăn. Do đó, các chiến lược quản lý chung trong RAS ít nhất cũng quan trọng như các biện pháp khử trùng. Trước đây chúng tôi đã chỉ ra rằng sự kết hợp của ứng dụng ozon sau chiếu tia UV có hiệu quả hơn so với việc chỉ sử dụng một phương pháp duy nhất trong việc giảm số lượng vi khuẩn trong các hệ thống nuôi trồng thủy sản nước ngọt. Chúng tôi đã không kiểm tra tác động kết hợp của chiếu tia UV và ứng dụng ozon và đề xuất các nghiên cứu sâu hơn về RAS nước lợ trên tôm để đánh giá các tác động kết hợp này.
Kết luận
Dựa trên kết quả nghiên cứu của chúng tôi, việc sử dụng ozon trong RAS nước lợ cho tôm thẻ chân trắng có tác dụng có lợi đối với các thông số hóa học và tác dụng ổn định chất lượng vi sinh vật trong nước. Ngược lại, chiếu tia UV kém hiệu quả hơn trong việc tối ưu hóa chất lượng nước về mặt hóa học và dẫn đến những thay đổi đáng kể hơn trong thành phần vi sinh vật. Điều này có thể ảnh hưởng đến sự ổn định của hệ vi sinh vật lý theo thời gian. Do những kết quả này và không có tác động tiêu cực nào ở động vật được nhìn thấy sau khi sử dụng ozon, nên việc sử dụng nó trong RAS nuôi tôm có vẻ phù hợp.
Theo Felix Teitge, Christina Peppler, Dieter Steinhagen, Verena Jung‐Schroers
Biên dịch: Nguyễn Thị Quyên – Tôm Giống Gia Hóa Bình Minh
“Tôm Giống Gia Hóa – Chìa Khóa Thành Công”
Xem thêm:
Phần 1 – Gây Nhiễu Tín Hiệu QUORUM-SENSING (QS) Của Vibrios
Phần 2 – Gây Nhiễu Tín Hiệu QUORUM-SENSING (QS) Của Vibrios
Chiết Xuất Cây Mojave Yucca Là Một Chất Phụ Gia Thức Ăn Thủy Sản Phytogenic (PFAs) Có Lợi