English
Kết quả cho thấy tác động của avagin đối với thành phần hệ vi sinh vật và hiệu suất tổng thể của tôm thẻ L. vannamei phụ thuộc vào liều lượng
Các tác giả đã nghiên cứu tác động của agavin (một loại đường tự nhiên không tiêu hóa được, được sản xuất từ cây thùa) đối với các vi sinh vật có lợi trong hệ vi sinh vật của tôm thẻ chân trắng và chứng minh tác dụng của agavin đối với thành phần vi sinh vật và hiệu suất tổng thể của tôm thẻ L. vannamei là phụ thuộc vào liều lượng của nó.
Bức ảnh trồng cây thùa ở Zacatecas, Mexico của Amante Darmanin, Wikimedia Commons.
Sự đa dạng của vi sinh vật sống trong đường tiêu hóa của bất kỳ sinh vật nào, còn được gọi là hệ vi sinh vật, có ảnh hưởng sâu sắc đến sinh lý của vật chủ, từ chuyển hóa chất dinh dưỡng và phát triển hệ thống miễn dịch đến khả năng chống nhiễm trùng và tăng cường hiệu suất tăng trưởng. Một số nghiên cứu đã chỉ ra tầm quan trọng của hệ vi sinh vật trong vật chủ của nó, ngay cả loài không phải sinh vật mẫu như tôm.
Thành phần hệ vi sinh vật trong tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) phụ thuộc vào các yếu tố môi trường như độ mặn nước, chế độ ăn, và các yếu tố sinh học như cơ quan và giai đoạn phát triển. Môi trường nuôi ảnh hưởng mạnh đến quá trình trao đổi vi sinh vật giữa nước, trầm tích và tôm. Sự trao đổi này là cần thiết để duy trì sự cân bằng đầy đủ giữa các vi khuẩn có lợi, không có hại và gây bệnh.
Có nhiều cách khác nhau để điều chỉnh hệ vi sinh vật của tôm thông qua chế độ ăn để cải thiện tốc độ tăng trưởng, khả năng kháng bệnh và năng suất. Chiến lược đầu tiên là bổ sung probiotics vào chế độ ăn, giúp thúc đẩy hoạt động của hệ vi sinh vật trong đường tiêu hóa của tôm bằng cách ức chế sự gia tăng của mầm bệnh, kích thích phản ứng miễn dịch, thúc đẩy tôm tăng trưởng, tăng tỷ lệ sống và hấp thụ chất dinh dưỡng. Chiến lược thứ hai là thông qua việc bổ sung prebiotics vào chế độ ăn với mục đích thúc đẩy tăng trưởng, khả năng sống và hoạt động miễn dịch tích cực, đồng thời làm giảm sự phong phú tương đối của các mầm bệnh tiềm ẩn.
Agavin là một loại đường tự nhiên không tiêu hóa được, được sản xuất từ cây thùa, nó được trồng để sử dụng với nhiều mục đích, bao gồm sản xuất chất xơ và thực phẩm, đồ uống và rượu tequila, v.v.
Tiềm năng của agavin như một prebiotic đối với các loài sinh vật biển hầu như chưa được khám phá, và không có báo cáo nào trước đây về tác động của nó đối với gan tụy và hệ vi sinh vật đường ruột ở tôm thẻ L. vannamei.
Bài báo này – được chỉnh sửa và tóm tắt từ bài báo gốc (Ochoa-Romo, J.P và cộng sự, 2022. Agavin tạo ra các vi sinh vật có lợi trong hệ vi sinh vật của tôm. Sci Rep 12, 6392 (2022)) – đã đánh giá ảnh hưởng của agavin đối với cấu trúc hệ vi sinh vật trong ruột và gan tụy của tôm thẻ L. vannamei, điều tra sự phong phú của các vi sinh vật có lợi và xác nhận xem sự thay đổi hệ vi sinh vật có phụ thuộc vào cơ quan hay không.
Thiết lập nghiên cứu
Nghiên cứu được thực hiện như một thử nghiệm sinh học bên trong một ao đất (5 ha) của trang trại nuôi tôm Camarones el Renacimiento S.P.R. de R.I. Tây Bắc Thái Bình Dương ở Sinaloa, Mexico. Thử nghiệm áp dụng theo các điều kiện của mô hình nuôi bán thâm canh của trang trại truyền thống với thay nước 20% mỗi ngày, cho ăn thủ công 2 lần/ngày và theo dõi mức tiêu thụ thức ăn bằng khay cho ăn. Tất cả các yếu tố sinh học và phi sinh học đều giống nhau đối với tất cả tôm trong quá trình xét nghiệm sinh học vì tất cả các lồng đều chìm trong cùng một ao.
Ba chế độ ăn isoproteic và isolipidic được xây dựng theo yêu cầu dinh dưỡng cho tôm. Khẩu phần chứa khoảng 375 g/kg protein thô và 95 g/kg lipid thô với 3 mức agavin khác nhau có nguồn gốc thương mại; chế độ ăn cơ bản (BD) không có agavin; chế độ ăn AG2 chứa 2% khối lượng agavin; và chế độ AG10 chứa 10% khối lượng agavin.
Tôm khỏe mạnh (N = 180; không có dấu hiệu căng thẳng và các tổn thương thể chất liên quan đến các yếu tố sinh học hoặc phi sinh học) có trọng lượng tương tự được phân ngẫu nhiên thành 3 nhóm: BD, AG2 và AG10 với 3 lần lặp lại trong 9 lồng (110 × 110 × 120 cm), ngập trong ao với 90 cm nước biển, 20 con tôm được thả cho mỗi lồng và được nuôi trong 28 ngày. Tôm được cho ăn 2 lần/ngày bằng khay cho ăn.
Để biết thông tin chi tiết về thiết kế thí nghiệm, chuẩn bị khẩu phần, cách chăn nuôi, thu thập và phân tích dữ liệu, vui lòng tham khảo bài báo gốc.
Kết quả và thảo luận
Cần phải hiểu vai trò của hệ vi sinh vật đối với sức khỏe và bệnh ở tôm để quản lý thành phần của nó trong các điều kiện căng thẳng có thể ảnh hưởng đến quá trình sản xuất ở các trang trại. Trong bối cảnh này, một số nghiên cứu đã chỉ ra tác dụng có lợi của prebiotics trong các cơ sở sản xuất tôm.
Trong nghiên cứu của chúng tôi, việc áp dụng chế độ ăn có bổ sung 2% agavin cho thấy tác động có lợi đến các thông số tăng trưởng của tôm, như hệ số chuyển đổi thức ăn (FCR) và lượng thức ăn thấp hơn đáng kể. Kết quả này phù hợp với kết quả của các nghiên cứu khác, trong đó chất xơ được đưa vào chế độ ăn là prebiotics. Sự cải thiện này trong việc chuyển đổi thức ăn có thể liên quan đến hiệu quả sử dụng protein, rằng hiệu quả sử dụng protein trong khẩu phần ăn chứa 2% agavin cao hơn đáng kể so với chế độ ăn cơ bản. Điều này cho thấy rằng những thay đổi trong hệ vi sinh vật có thể liên quan đến việc tăng hiệu quả thu nhận protein. Hiệu ứng tương tự đã được quan sát thấy ở các loài khác.
Chúng tôi nhận thấy rằng việc cải thiện các thông số hiệu suất tăng trưởng khi sử dụng 2% agavin có thể là do hiệu ứng no được quan sát thấy khi lượng thức ăn ăn vào thấp hơn. Điều này trái ngược với kết quả quan sát khi sử dụng 10% agavin. Tác dụng xấu hay tốt phụ thuộc vào liều lượng của inulin – một nhóm polysaccharid có trong tự nhiên được tạo ra bởi nhiều loại thực vật, nó cũng được sử dụng như prebiotics – đã được quan sát thấy ở người, trong đó liều lượng cao hơn không đồng nghĩa có tác dụng tốt hơn, nhưng liều lượng thấp có thể mang lại tác dụng xấu.
Việc bổ sung agavin ở mức thấp (2%) vào khẩu phần ăn cho thấy có xu hướng làm giảm sự đa dạng và phong phú của hệ vi sinh vật trong gan tụy và ruột tôm (Hình 1) khi so với chế độ ăn cơ bản. Sự suy giảm tính đa dạng và phong phú của hệ vi sinh vật đường ruột ở tôm cũng đã được quan sát thấy khi thay thế prebiotics trong khẩu phần ăn. Dữ liệu của chúng tôi đã gây kết quả bất ngờ cho thấy rằng liều lượng agavin cao hơn (10%) trong chế độ ăn dẫn đến sự phong phú và đa dạng hơn ở cả hai cơ quan gan tụy và ruột. Tuy nhiên, sự khác biệt này là không đáng kể khi so sánh với chế độ ăn cơ bản. Mặc dù sự gia tăng độ phong phú và đa dạng được quan sát thấy trong ruột tôm sử dụng prebiotics, nhưng tính đa dạng và phong phú của loài lại giảm khi bổ sung prebiotic với nồng độ cao.
Hình 1: Sự đa dạng và phong phú về phân loại của 35 mẫu được giải trình tự ở cấp độ gia đình. Biểu đồ thanh xếp chồng lên nhau thể hiện mức độ phong phú tương đối đối với (A) gan tụy và (B) ruột.
Nói chung, đối với các sinh vật khác nhau, sự đa dạng của hệ vi sinh vật cao hơn có liên quan đến tình trạng sức khỏe tốt hơn của vật chủ, vì sự đa dạng số lượng loài thường liên quan đến sự tình trạng ổn định của sức khỏe, sức đề kháng và khả năng chống chịu với áp lực môi trường. Tuy nhiên, ở người và chuột, sự gia tăng tính đa dạng và phong phú của hệ vi sinh vật đường ruột có liên quan đến các trạng thái bệnh lý như sự phát triển của bệnh Alzheimer và các biến chứng chuyển hóa liên quan đến béo phì hoặc lão hóa.
Tương tự, sự mâu thuẫn về mối liên hệ giữa sự phong phú và đa dạng của loài với sức khỏe vật chủ cũng đã được báo cáo ở tôm, trong đó sự đa dạng vi sinh vật lớn hơn không có nghĩa là tình trạng sức khỏe tốt hơn. Ví dụ, ruột của tôm nuôi khỏe mạnh có độ đa dạng và phong phú thấp hơn so với tôm bị ảnh hưởng bởi bệnh hoại tử gan tụy cấp tính (AHPND). Tuy nhiên, các nghiên cứu khác đã báo cáo rằng AHPND có liên quan đến việc giảm đáng kể sự đa dạng của vi khuẩn trong dạ dày của tôm so với những con khỏe mạnh. Ngược lại, sự đa dạng vi sinh vật đường ruột của tôm bị Hội chứng phân trắng (WFS) giảm đáng kể so với những cá thể không có triệu chứng. Điều thú vị là không có sự thay đổi về đa dạng vi sinh vật trong ruột của tôm bị nhiễm virus Hội chứng đốm trắng (WSSV) và bệnh tôm bông.
Nghiên cứu của chúng tôi chứng minh rằng những thay đổi trong hệ vi sinh vật của tôm phụ thuộc vào nồng độ agavin trong khẩu phần ăn. Sự phong phú và đa dạng tổng thể của vi sinh vật và sự phong phú của vi khuẩn probiotic tăng lên khi sử dụng agavin ở liều lượng cao (10%). Ngược lại, sự phong phú và đa dạng của vi khuẩn probiotic giảm khi sử dụng agavin với liều lượng thấp (2%). Những thay đổi trong hệ vi sinh vật đường ruột của tôm được quan sát thấy là phụ thuộc vào liều lượng của prebiotic. Và tác động của prebiotic làm giảm sự phong phú và đa dạng của hệ vi sinh vật có thể là kết quả của việc tổng hợp các axit béo chuỗi ngắn, đã cho thấy tác động tương tự đối với chỉ số đa dạng ở tôm thẻ L. vannamei.
Nhìn chung, kết quả của chúng tôi cho thấy agavin có thể là một FODMAP (oligosaccharide lên men, disaccharides, monosaccharide và polyols) tuyệt vời cho các bệnh liên quan đến gan tụy do tác động trong cấu trúc hệ vi sinh vật của cơ quan này. Điều này cũng chỉ ra rằng cấu trúc hệ vi sinh vật của gan tụy có thể bị ảnh hưởng bởi prebiotics nhiều hơn cấu trúc hệ vi sinh vật của ruột. Điều thú vị là một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng hệ vi sinh vật của gan tụy có tính ổn định lớn hơn so với hệ vi sinh vật của ruột vì nó đóng một vai trò quan trọng trong quá trình đồng hóa năng lượng và chất dinh dưỡng của vật chủ.
Việc bổ sung 2% agavin đã cải thiện hiệu suất tăng trưởng của tôm, mặc dù lượng vi sinh vật có lợi cao hơn đáng kể ở mức 10% so với chế độ ăn cơ bản. Tuy nhiên, hiệu suất tăng trưởng khi bổ sung 10% agavin cho kết quả tương tự như chế độ ăn cơ bản. Điều này cho thấy rằng thức ăn được bổ sung 10% agavin sẽ bảo vệ tốt hơn 2% trong việc chống lại các mầm bệnh có thể xảy ra mà không làm giảm hiệu suất tăng trưởng của tôm. Những phát hiện này chỉ ra rằng nồng độ prebiotic là rất quan trọng khi thực hiện chiến lược prebiotic trong nuôi tôm.
Tiềm năng probiotic của vi khuẩn Bacillus, một loại vi khuẩn probiotic đa chức năng có khả năng tăng lợi nhuận nuôi trồng thủy sản, đã được nhiều người biết đến. Có rất nhiều bài báo đề cập đến lợi thế của Bacillus như một chế phẩm sinh học trong nuôi tôm. Gần đây, tác dụng probiotic của các chủng Bacillus được phân lập trực tiếp từ các trang trại nuôi tôm đã được chứng minh là đem lại thành công. Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng sự kết hợp của các loài Bacillus với 10% agavin có thể là symbiotic thành công cho nuôi tôm.
Quan điểm
Nghiên cứu của chúng tôi đã chứng minh sự ảnh hưởng của agavin đến thành phần hệ vi sinh vật và hiệu suất tổng thể của tôm thẻ L. vannamei là phụ thuộc vào liều lượng của nó. Mặc dù mục tiêu của nghiên cứu này không phải là làm sáng tỏ các cơ chế mà agavin tham gia vào quá trình trao đổi chất của tôm thẻ L. vannamei, nhưng việc bổ sung agavin vào chế độ ăn sẽ thúc đẩy hệ vi sinh vật của tôm khỏe mạnh thông qua việc gia tăng sự phong phú của các vi khuẩn có lợi.
Cần có các nghiên cứu sâu hơn để làm sáng tỏ vai trò của agavin trong việc cải thiện tốc độ tăng trưởng của tôm và sự phong phú của các vi khuẩn có lợi thông qua các cuộc thử nghiệm về sự biểu hiện của các gen liên quan đến hệ thống miễn dịch, bị ảnh hưởng bởi agavin.
Theo chúng tôi, đây là báo cáo đầu tiên đề cập đến việc đánh giá chế độ ăn đối với thành phần hệ vi sinh vật của gan tụy, cho thấy rằng cơ quan này nhạy cảm với chế độ ăn hơn hệ vi sinh vật của đường ruột trong các điều kiện được sử dụng trong thí nghiệm của nghiên cứu.
Theo Tiến sĩ Adrian Ochoa-Leyva
Biên dịch: Huyền Thoại – Tôm Giống Gia Hóa Bình Minh