English
中文 (中国)
Kết quả thử nghiệm cho ăn cho thấy tiềm năng cải thiện tốc độ tăng trưởng và sức khỏe của tôm
Nghiên cứu này điều tra việc bổ sung đất sét montmorillonite vào thức ăn chức năng để giảm thiểu dịch bệnh AHPND ở tôm nuôi.
Với sự gia tăng của các hệ thống nuôi thâm canh, dịch bệnh bùng phát ở tôm đã trở nên phổ biến. Trong những năm gần đây, nghề nuôi tôm đã chịu thiệt hại kinh tế đáng kể do sự xuất hiện của một loại bệnh do vi khuẩn gọi là bệnh hoại tử gan tụy cấp tính (AHPND), đã và đang gây ra tỷ lệ chết tôm từ 40 đến 100% trong 35–45 ngày đầu tiên sau khi thả tôm giống vào ao nuôi thương phẩm. Là bệnh truyền nhiễm lan rộng khắp các quốc gia và châu lục, AHPND được xem là đại dịch vi khuẩn trong ngành nuôi tôm.
Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng vi khuẩn Vibrio gây ra AHPND hiện đã kháng nhiều loại kháng sinh. Với việc thay đổi xu hướng quy định toàn cầu về việc sử dụng kháng sinh trong chăn nuôi, bắt buộc phải tìm ra giải pháp thay thế cho việc sử dụng kháng sinh phòng ngừa và điều trị trong thức ăn nuôi tôm. Nhiều chất phụ gia thức ăn với các cơ chế hoạt động khác nhau đã được đề xuất nhắm trực tiếp hoặc gián tiếp nhắm vào vi khuẩn Vibrio và/hoặc vật chủ của tôm. Một ý tưởng sáng tạo trong việc giảm thiểu lây nhiễm AHPND là liên kết trực tiếp các độc tố AHPND, để loại bỏ các độc tố được khỏi cơ thể thông qua quá trình bài tiết phân trước khi chúng có thể di chuyển đến gan tụy để gây tổn thương.
Khoáng sét (ví dụ montmorillonite) thường được sử dụng làm chất hấp phụ để giảm ảnh hưởng của độc tố nấm mốc trong thức ăn chăn nuôi. Một công ty Hoa Kỳ (Amlan International Inc.), thông qua các cộng tác viên nghiên cứu, đã phát hiện ra rằng sản phẩm canxi montmorillonite thương mại hiện có (Calibrin®-Z, có sẵn ở một số thị trường quốc tế chọn lọc) có thể liên kết các độc tố AHPND PirAB in vitro. Do đó, chúng tôi đã quyết định tiến hành thử nghiệm cho ăn để đánh giá hiệu quả và tác dụng của Calibrin-Z (CL) trong việc giảm thiểu AHPND.
Montmorillonite thuộc nhóm khoáng sét smectite và về cơ bản là canxi và/hoặc natri aluminosilicate ngậm nước. Một nguồn montmorillonite quan trọng trong tự nhiên là đá bentonite của đất sét. Các thành phần chính của montmorillonite được sử dụng trong nghiên cứu này được báo cáo là có ít nhất 70% montmorillonite và 15% silicon dioxide ngậm nước vô định hình. Nó đã được lựa chọn đặc biệt nhờ khả năng liên kết độc tố và được xử lý bằng phương pháp xử lý nhiệt độc quyền để kích hoạt liên kết độc tố phổ rộng. Nó đã được chứng minh là liên kết độc tố nấm và vi khuẩn in vitro và giảm thiểu ảnh hưởng đối với gia cầm và gia súc.
Gần đây, chúng tôi đã tiến hành một nghiên cứu để đánh giá xem liệu bổ sung CL vào khẩu phần ăn có thể mang lại lợi ích cho hiệu suất tăng trưởng, sử dụng thức ăn và khả năng kháng bệnh của tôm thẻ chân trắng (Penaeus vannamei) đối với AHPND và ở mức độ nào. Theo hiểu biết tốt nhất của chúng tôi, đây là báo cáo đầu tiên về tác động của montmorillonite trong khẩu phần ăn đối với hệ vi sinh vật dạ dày tôm trong quá trình nhiễm AHPND. Xem xét mức độ nghiêm trọng của đại dịch AHPND và mối quan tâm lớn của người nuôi tôm trong việc tìm ra giải pháp hiệu quả về chi phí, điều cấp thiết và quan trọng là nghiên cứu các giải pháp thay thế tiềm năng cho thuốc kháng sinh.
Thử nghiệm cho ăn và cảm nhiễm bệnh
4 khẩu phần ăn thực tế đã được sản xuất bằng cách sử dụng thức ăn tôm post thương mại (Post Larva II vụn #902, Gold Coin Specialties Ltd., Malaysia) làm công thức cơ bản. Thức ăn nuôi tôm thương phẩm được nghiền thành bột mịn trước khi ép viên lại. Khẩu phần ăn đối chứng dương tính (posCON) và âm tính (negCON) bao gồm thức ăn cho tôm thương phẩm dạng viên nén có bổ sung chất kết dính dạng viên (Pegabind®, Bentoli AgriNutrition Co., Ltd., Thái Lan). Chỉ những con tôm được cho ăn khẩu phần ăn posCON sau đó mới được cảm nhiễm với Vibrio parahaemolyticus (VPAHPND). 2 khẩu phần ăn khác bao gồm 0,25% (0,25% CL) hoặc 0,5% (0,5% CL) đất sét montmorillonite (Calibrin ®-Z) với chi phí là α-cellulose cũng được tạo thành viên. Các khẩu phần ăn đối chứng không có thêm đất sét.
Hình 1: Hình ảnh hiển vi của kính hiển vi điện tử quét Calibrin®-Z cho thấy vô số lỗ xốp xếp chồng lên nhau, dạng lưới và liên kết với nhau của đất sét được kích hoạt bằng nhiệt có thể liên kết các chất độc. Có thể nhìn thấy các hạt cầu opal (OL), là các tập hợp silic dioxit hình cầu siêu nhỏ, nằm xen kẽ giữa các mạng đất sét (độ phóng đại: 20.000x).
Khi bắt đầu thử nghiệm cho ăn, tất cả tôm SPF (PL 30) bị bỏ đói qua đêm và các nhóm gồm 20 con tôm khỏe mạnh được cân, chuyển đến từng bể 15 lít và được chỉ định ngẫu nhiên vào một trong các nghiệm thức khẩu phần ăn. Trong 3 nhóm tôm được cho ăn bằng tay với khẩu phần ăn tương ứng 3 lần/ngày vào lúc 9 giờ sáng, 2 giờ chiều và 6 giờ chiều cho đến khi no trong 2 tuần. Tất cả tôm được đếm và cân hàng loạt khi kết thúc thử nghiệm cho ăn. Trong suốt quá trình thử nghiệm cho ăn, độ mặn, oxy hòa tan, pH và nhiệt độ của nước nuôi lần lượt trong khoảng 23 ± 1‰, 5,5 ± 0,1 mg/L, 8,1 ± 0,2, 28 ± 0,4ºC.
Sau khi hoàn thành thử nghiệm tăng trưởng, một mẫu con gồm số lượng tôm cần thiết từ mỗi khẩu phần ăn được lấy ngẫu nhiên khỏi mỗi bể nuôi, gộp lại và sau đó thả lại 16 con tôm mỗi bể để thử nghiệm cảm nhiễm dịch bệnh. Cảm nhiễm được thực hiện bằng phương pháp ngâm. Tôm từ mỗi bể nuôi trong posCON, nhóm 2,5% CL hoặc 5% CL được đặt trong 15 phút (có sục khí) trong bình Erlenmeyer 1 lít chứa 150 mL dịch nuôi cấy VPAHPND (108 CFU/ mL). Sau đó, huyền phù vi khuẩn bao gồm cả tôm được đổ trực tiếp trở lại bể tương ứng có chứa nước biển nhân tạo sạch để thu được mật độ vi khuẩn khoảng 106 CFU/mL. Nghiệm thức đối chứng âm tính (negCON) được đưa vào để phục vụ như một biện pháp kiểm soát môi trường và tôm không bị cảm nhiễm với VPAHPND mà được ngâm trong tryptic soy broth vô trùng cộng với 1,5% NaCl. Trong 7 ngày cảm nhiễm, tôm được cho ăn 2 lần mỗi ngày theo khẩu phần ăn tương ứng và thay 50% nước vào buổi sáng. Tất cả tôm được quan sát 3 giờ/lần để theo dõi các dấu hiệu lâm sàng tổng thể và tỷ lệ chết. Tôm chết được ghi nhận và vớt ra khỏi bể thí nghiệm.
Sau cảm nhiễm AHPND, gan tụy được cắt bỏ vô trùng để phân tích vi sinh và mô bệnh học. Dạ dày tôm cũng được lấy ra để phân tích hệ vi sinh vật. Tất cả các dữ liệu được thu thập sau đó đã được phân tích thống kê. Chi tiết toàn diện về các phương pháp được sử dụng có thể được tìm thấy trong ấn phẩm gốc của Ng và cộng sự (2023), Đất sét montmorillonite trong khẩu phần ăn đã cải thiện khả năng sống sót của tôm thẻ chân trắng từ bệnh hoại tử gan tụy cấp tính và điều chỉnh hệ vi sinh vật dạ dày . Khoa học và Công nghệ Thức ăn chăn nuôi 297, 115581.
Hiệu quả của đất sét montmorillonite (Calibrin®-Z)
Tất cả các khẩu phần ăn thử nghiệm đều được tôm hấp thụ tốt, và khi kết thúc thử nghiệm cho ăn, tôm tăng gấp đôi trọng lượng cơ thể ban đầu. Việc bổ sung CL vào khẩu phần ăn không ảnh hưởng tiêu cực đến tăng trưởng, hiệu quả sử dụng thức ăn, lượng thức ăn ăn vào và tỷ lệ sống của tôm và tất cả các thông số đều không khác biệt đáng kể (P > 0,05). Tỷ lệ chuyển đổi thức ăn (FCR) là tuyệt vời với các giá trị gần bằng 1 và tỷ lệ sống của tôm là 95% hoặc cao hơn trong tất cả các nghiệm thức.
Tôm trong nhóm negCON (không được cảm nhiễm với VPAHPND) cho thấy tỷ lệ sống trung bình là 95,8 ± 2,1% trong 7 ngày thử nghiệm cảm nhiễm. Chỉ có 2 con tôm chết trong tổng số 48 con tôm trong nhóm negCON. Tôm trong nhóm posCON được cảm nhiễm VPAHPND có tỷ lệ sống trung bình thấp nhất là 39,6 ± 10,4%, thấp hơn đáng kể (P <0,05) so với nhóm đối chứng âm tính. Tôm bị nhiễm bệnh có dấu hiệu lâm sàng điển hình của bệnh AHPND. Tỷ lệ sống của tôm được cho ăn khẩu phần ăn bổ sung CL, không phân biệt mức độ ăn, không khác biệt đáng kể so với nhóm negCON không bị cảm nhiễm. Không có sự khác biệt đáng kể về tỷ lệ sống của tôm được cho ăn 0,25% hoặc 0,5% CL trong quá trình thử nghiệm cảm nhiễm.
Hình 2: Tỷ lệ sống tích lũy (n=3) của tôm thẻ chân trắng L. vannamei được cho ăn khẩu phần ăn đối chứng (đối chứng tích cực) hoặc khẩu phần ăn bổ sung đất sét montmorillonite (Calibrin®-Z) khi cảm nhiễm với V. parahaemolyticus (chủng 3HP). Tôm trong nhóm đối chứng âm tính không bị cảm nhiễm. Các chữ cái khác nhau cho thấy sự khác biệt đáng kể (P <0,05).
Hình 3: Các mặt cắt ngang đại diện của gan tụy từ L. vannamei được cho ăn khẩu phần ăn đối chứng (đối chứng dương tính) hoặc khẩu phần ăn bổ sung Calibrin®-Z sau khi cảm nhiễm với V. parahaemolyticus. (A) Gan tụy từ nhóm đối chứng dương tính cho thấy sự bong tróc lớn của các tế bào biểu mô ống gan tụy và không có tế bào B và R. (B) Gan tụy của tôm được cho ăn khẩu phần ăn có 0,25% hoặc 0,5% đất sét, được quan sát là ít bị tổn thương hơn và có cấu trúc gần như bình thường. Thanh tỷ lệ = 50 μm.
Hệ vi sinh vật dạ dày
Hình 4: Biểu đồ đa dạng alpha (Chỉ số Simpson) của từng mẫu từ đối chứng âm tính (negCON), đối chứng dương tính (posCON), 0,25% Calibrin®-Z (0,25% CL) và 0,50% Calibrin®-Z (0,50% CL) các nhóm thực nghiệm.
Chỉ số Simpson của biểu đồ đa dạng alpha đo lường mức độ phong phú (số lượng biến thể trình tự bộ khuếch đại, ASV) và mức độ đồng đều của ASV tạo nên mức độ phong phú của mẫu. Chỉ số Simpson cao cho thấy số lượng ASV cao và tỷ lệ ASV tương tự hơn. Khi được cảm nhiễm với VPAHPND, người ta quan sát thấy rằng sự đa dạng của vi khuẩn trong nhóm posCON bị suy giảm so với tôm khỏe mạnh không bị cảm nhiễm trong nhóm negCON. Bổ sung khẩu phần ăn của tôm với 0,25% CL có xu hướng phục hồi chỉ số đa dạng và phong phú của vi khuẩn dạ dày nhiều hơn so với nhóm bổ sung 0,5% CL.
Ở cấp độ ngành, cấu trúc cộng đồng vi khuẩn trong dạ dày tôm bao gồm chủ yếu là Proteobacteria và Bacteroidetes với Verrucomicrobia chiếm một phần ba so về mức độ phong phú tương đối. Sự phong phú tích lũy của 3 loại ngành này cao hơn 90% trong các nghiệm thức. Nhóm posCON đã tăng sự phong phú tương đối của Proteobacteria và giảm sự phong phú tương đối của Tenericutes so với nhóm negCON. Sự phong phú tương đối của Verrucomicrobia và Actinobacteria đã được quan sát thấy trong dạ dày của tôm được cho ăn khẩu phần ăn bổ sung CL. Ở nghiệm thức 0,5% CL, lượng Firmicutes dồi dào hơn một chút đã được quan sát thấy.
Tiềm năng của đất sét montmorillonit
Nhìn chung, các kết quả tích cực đã được báo cáo khi sử dụng montmorillonite như một thành phần trong thức ăn chăn nuôi. Hiện có rất ít thông tin về tác động của montmorillonite trong khẩu phần ăn đối với hiệu suất tăng trưởng của động vật thủy sinh. Ngoài sự khác biệt về loài cụ thể, sự khác biệt giữa các nghiên cứu đã công bố khác nhau về tác động của montmorillonite đối với hiệu suất tăng trưởng của động vật thủy sinh rất có thể là do nguồn và loại montmorillonite được sử dụng. Độ tinh khiết, thành phần hóa học và tính chất chức năng của montmorillonit tự nhiên phụ thuộc rất nhiều vào nơi khoáng sét được khai thác. Calibrin®-Z độc đáo ở vị trí khai thác và quá trình xử lý mà có thể không ngoại suy được các tác động tích cực như đã quan sát thấy trong nghiên cứu này đối với tất cả các montmorillonite.
Hình 5: Mức độ tương đối trung bình của hệ vi khuẩn trong các nhóm điều trị khác nhau [đối chứng âm tính (negCON), đối chứng dương tính (posCON), 0,25% Calibrin®-Z (0,25% CL) và 0,50% Calibrin®-Z (0,50% CL) ]. Mỗi loại vi khuẩn được thể hiện dưới dạng một màu khác nhau trong biểu đồ thanh. Tỷ lệ kết hợp tổng cộng là 1 cho mỗi nghiệm thức.
Kết quả của thử nghiệm tăng trưởng cho thấy việc bổ sung CL trong thức ăn của tôm thẻ chân trắng không ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất tăng trưởng. Việc bổ sung montmorillonite dưới dạng sản phẩm thương mại CL lên đến 0,5% trong khẩu phần ăn không gây ra bất kỳ vấn đề nào về độc tính hoặc tính ngon miệng của thức ăn, thể hiện rõ qua tỷ lệ sống cao của tôm và lượng thức ăn hấp thụ tuyệt vời cũng như FCR được quan sát thấy.
Khi được cảm nhiễm với VPAHPND, tôm được cho ăn 0,25% hoặc 0,5% CL có tỷ lệ sống cao (83 đến 94%) và không khác biệt đáng kể so với nhóm đối chứng âm tính không bị cảm nhiễm. Kết quả này cho thấy rằng montmorillonite trong khẩu phần ăn có thể ngăn ngừa tôm chết do độc tố vi khuẩn do VPAHPND tiết ra.
Chúng tôi tin rằng cơ chế hoạt động chính của montmorillonite trong việc giảm thiểu AHPND là thông qua việc hấp thụ các độc tố PirAB nhị phân của AHPND trên bề mặt và các lớp xen kẽ. Độc tố của vi khuẩn có thể di chuyển tới các vị trí liên kết bên trong thông qua các lỗ và các kênh mao dẫn liên kết với nhau. Các vị trí tích điện dương khác nhau trong cấu trúc montmorillonite chẳng hạn như các cation xen kẽ và các cạnh của các đơn vị bát diện cung cấp các vị trí hấp phụ. Các hạt lepispheres opal xuất hiện tự nhiên giúp duy trì cấu trúc tấm nhiều lớp của CL và đóng góp vào khả năng liên kết cao.
Các lực liên kết hấp phụ trên bề mặt đất sét bao gồm tương tác kỵ nước, thải sắt, liên kết hydro, lực hút tĩnh điện và lực van der Waals. Nghiên cứu này cho thấy các độc tố vi khuẩn bị hấp phụ bởi montmorillonite không được hấp thụ trong ruột tôm và cuối cùng bị thải ra khỏi cơ thể thông qua bài tiết phân. Hơn nữa, kiểm tra mô bệnh học của gan tụy, mục tiêu chính của độc tố PirAB, đã xác nhận rằng tôm được cho ăn khẩu phần ăn có bổ sung montmorillonite cho thấy rất ít thiệt hại so với tôm bị nhiễm AHPND được cho ăn khẩu phần ăn đối chứng không bổ sung bất kỳ loại montmorillonite nào.
Nghiên cứu này là báo cáo đầu tiên về sự điều chỉnh của hệ vi sinh vật dạ dày tôm bằng montmorillonite trong khẩu phần ăn trong quá trình nhiễm bệnh. Việc bổ sung montmorillonite trong khẩu phần ăn của tôm thẻ chân trắng được quan sát thấy là làm tăng sự đa dạng của hệ vi sinh vật, đặc biệt là ở nhóm 0,25% CL. Sự đa dạng vi khuẩn đường ruột của tôm bị nhiễm AHPND giảm rõ rệt so với tôm khỏe mạnh. Hiện không có nhiều thông tin về sự thay đổi của hệ vi sinh vật dạ dày để đáp ứng với AHPND, nhưng nói chung, người ta biết rằng sự đa dạng vi khuẩn đường ruột cao hơn phản ánh sức khỏe đường ruột và sức khỏe động vật sau này tốt hơn.
Ở cấp độ ngành, chúng tôi đã xác định Proteobacteria và Bacteroidetes là các nhóm chính. Chúng tôi quan sát thấy rằng khi bị nhiễm AHPND, sự phong phú tương đối của Proteobacteria đã tăng lên so với tôm không bị nhiễm bệnh. Chúng tôi đã xác định vi khuẩn thuộc chi Pseudoalteromonas, Tenacibaculum và Marinimicrobium là thành viên của hệ vi sinh vật khỏe mạnh và Lysobacter tương đối phong phú trong dạ dày của tôm bị nhiễm AHPND. Vai trò thực sự của những thay đổi cộng đồng vi khuẩn này vẫn chưa được làm sáng tỏ.
Tôm được cho ăn 0,25% CL cho thấy sự phong phú tương đối của Verrucomicrobia và Actinobacteria, tiếp theo là nhóm 0,5% CL. Sự phong phú tương đối của Firmicutes phổ biến hơn ở nhóm 0,5% CL so với các nghiệm thức khác. Bạn có thể xem mô tả đầy đủ về kết quả hệ vi sinh vật dạ dày từ ấn phẩm gốc. Ngoài khả năng của montmorillonite liên kết với độc tố PirAB và giảm thiểu chứng rối loạn vi khuẩn dạ dày do AHPND gây ra, khả năng của montmorillonite trong khẩu phần ăn trong việc điều chỉnh hệ vi sinh vật dạ dày cũng có thể là do khả năng của montmorillonite hấp thụ và cố định vi khuẩn một cách chọn lọc trên bề mặt và các lớp xen kẽ của chúng, tạo ra các cấu hình vi khuẩn khác nhau được quan sát trong nghiên cứu này.
Thảo luận
Tóm lại, montmorillonite trong khẩu phần ăn có thể được sử dụng như một giải pháp thay thế cho thuốc kháng sinh để giảm thiểu và ngăn ngừa đại dịch AHPND trong nuôi tôm. Nó cung cấp một giải pháp tự nhiên cho một vấn đề cấp thiết hiện nay trong tính bền vững của nghề nuôi tôm. Trong nghiên cứu này, chúng tôi cố ý sử dụng các kích cỡ tôm được biết là dễ bị nhiễm AHPND trong quá trình sản xuất. Dựa trên các kết quả trong phòng thí nghiệm, chúng tôi đề xuất rằng CL ở mức ít nhất 0,25% trong khẩu phần ăn nên được thêm vào thức ăn nuôi tôm thương mại như một “chính sách bảo hiểm” và biện pháp phòng ngừa đối với thiệt hại về sản xuất và kinh tế do sự bùng phát AHPND tiềm ẩn ở các trang trại nuôi tôm. Các nghiên cứu dài hạn hơn và dựa trên thực địa được đảm bảo để làm sáng tỏ đầy đủ tác động có lợi của montmorillonite trong thức ăn của động vật thủy sinh nuôi.
Theo Wing-Keong Ng, Ph.D., FASc
Biên dịch: Nguyễn Thị Quyên – Tôm Giống Gia Hóa Bình Minh
TÔM GIỐNG GIA HÓA – CHÌA KHÓA THÀNH CÔNG
Xem thêm:
- Kết Hợp Công Nghệ Và Kiến Thức Để Cải Thiện Nuôi Trồng Thủy Sản Ở Đông Nam Á
- Chia Sẻ Dữ Liệu Để Quản Lý Dịch Bệnh Trong Nuôi Tôm
- Các Nhà Khoa Học Cho Rằng Bột Krill Là Chìa Khóa Để Có Được Công Thức Thức Ăn Cho Tôm Giàu Dinh Dưỡng Và Tiết Kiệm Chi Phí