Tác Dụng Của Probiotic Dạng Vi Nang Đến Hệ Vi Sinh Vật Đường Ruột Của Tôm Thẻ Chân Trắng

Bacillus subtilis E20 dạng vi nang cho thấy hiệu quả trong việc giải quyết các vấn đề liên quan đến probiotic trong quá trình sản xuất thức ăn chăn nuôi

Kết quả của nghiên cứu này cho thấy rằng công nghệ vi bao có hiệu quả trong việc giải quyết các vấn đề liên quan đến probiotic trong quá trình sản xuất thức ăn, việc bao bọc probiotic B. subtilis E20 làm tăng các chủng vi khuẩn có lợi như Bacillus và làm giảm các vi khuẩn có hại thuộc loài Vibrio, ngoài ra, nó còn có khả năng điều chỉnh hệ vi sinh vật đường ruột và kiểm soát các loài Vibrio ở tôm. Nguồn Darryl Jory.

Một số nghiên cứu đã báo cáo lợi ích của việc bổ sung lợi khuẩn probiotic trong chế độ ăn của tôm và thay đổi hệ thống vi khuẩn trong ruột tôm. Mặc dù nhiều lợi ích đã được báo cáo, nhưng vẫn có nhiều người cho rằng việc sử dụng trực tiếp probiotic sống sẽ làm giảm khả năng sống của chúng và làm giảm hoàn toàn tiềm năng của các vi sinh vật có lợi. Đặc biệt, sự nhạy cảm của probiotic đối với nhiệt độ đã làm hạn chế ứng dụng của nó trong quy trình sản xuất thức ăn cho tôm, vì hầu hết những quy trình này đều sử dụng nhiệt độ cao trong quá trình sản xuất.

Các kỹ thuật bao bọc như sấy phun, sấy lạnh và điện động lực học được coi là những chiến lược hiệu quả cho phép vi sinh vật có lợi có khả năng sống cao hơn và bảo vệ chúng khi tiếp xúc với các điều kiện chế biến, bảo quản và tiêu hóa. Những kỹ thuật này kiểm soát việc giải phóng probiotic trong ruột để phát huy tác dụng điều chỉnh hệ vi sinh vật đường ruột.

Việc ứng dụng công nghệ giải trình tự thế hệ mới (NGS; công nghệ xác định trình tự DNA hoặc RNA để nghiên cứu các biến thể di truyền liên quan đến các hiện tượng sinh học khác nhau; nó cho phép giải trình tự nhiều chuỗi DNA cùng lúc, thay vì từng chuỗi một như kỹ thuật giải trình tự thông thường) đối với tôm có thể giúp làm sáng tỏ sự tương tác giữa tôm và vi khuẩn. Cho đến nay, chưa có nghiên cứu nào đề cập cụ thể đến tác động của probiotic dạng viên nang đến thành phần, tính đa dạng và chức năng của hệ vi sinh vật trong tôm.

Bài viết này – được tóm tắt từ bài báo gốc (Cheng, A-C. và cộng sự 2023. Viên nang Probiotic Bacillus subtilis E20, một phương pháp đầy hứa hẹn trong việc làm tăng sự phong phú của hệ vi sinh vật đường ruột ở tôm thẻ chân trắng, Penaeus vannamei. Fishes 2023, 8(5), 264) – báo cáo về một nghiên cứu phân tích hệ vi sinh vật đường ruột của tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) được bổ sung và không được bổ sung probiotic dạng vi nang thông qua công nghệ giải trình tự thế hệ mới (NGS) RNA ribosome 16S (16S rRNA; gen được sử dụng rộng rãi nhất trong hệ sinh thái vi sinh vật).

Thiết lập nghiên cứu

Tôm thẻ L. vannamei được thu thập từ Khoa Nuôi trồng Thủy sản tại Đại học Khoa học và Công nghệ Quốc gia Pingtung, Pingtung, Đài Loan. Trước khi bắt đầu nghiên cứu, tôm ở giai đoạn lột xác được nuôi trong 7 ngày trong bể xi măng dung tích 10m³ chứa 5 tấn nước biển ở độ mặn 20 ppt và có sục khí. Sau đó, 200 con tôm con (1,89 ± 0,06, giá trị trung bình ± sai số chuẩn), với tất cả các phần phụ bộ ở tình trạng tốt, được chia vào hai bể xi măng (6×2×1m).

Tôm được áp dụng hai chế độ ăn (n = 100 mỗi khẩu phần), bao gồm chế độ ăn đối chứng và chế độ ăn thử nghiệm có bổ sung probiotic B. subtilis E20 (EP) dạng vi nang. Probiotic B. subtilis E20 được bao bọc trong các vi hạt hai lớp alginate-chitosan theo quy trình đã được công bố. Chế độ ăn thử nghiệm sử dụng probiotic dạng viên nang ở mức 10⁷ CFU/kg (EP) và chế độ ăn đối chứng cơ bản đã được chuẩn bị, tôm được cho ăn trong 60 ngày. Các khẩu phần thử nghiệm được chuẩn bị dựa trên khẩu phần nghiên cứu trước đây của chúng tôi với hiệu suất tăng trưởng cao nhất và tình trạng sức khỏe được cải thiện.

Để biết thông tin chi tiết về thiết kế thí nghiệm, cách nuôi dưỡng, thu thập dữ liệu, phân tích hệ vi sinh vật đường ruột bằng cách sử dụng Trình tự thế hệ tiếp theo, tính đa dạng sinh học và sự phong phú của các phương pháp xác định hệ vi sinh vật đường ruột, vui lòng tham khảo bài báo gốc.

Kết quả và thảo luận

Hệ vi sinh vật đường ruột của tôm bao gồm một số vi khuẩn và gen quan trọng đối với sức khỏe, quá trình trao đổi chất và cơ chế phát sinh bệnh. Vì tôm có mối liên hệ mật thiết với môi trường nước nên phần lớn vi khuẩn đường ruột của tôm bị ảnh hưởng bởi các vi khuẩn có trong môi trường xung quanh. Do đó, các hệ thống nuôi thâm canh hoặc hệ thống có điều kiện nuôi không thuận lợi sẽ ảnh hưởng xấu đến sự tương tác vi sinh vật giữa tôm và môi trường, dẫn đến sự phát triển của các mầm bệnh cơ hội gây bùng phát dịch bệnh.

Vi khuẩn probiotic sống – thường được xem là an toàn do tác dụng có lợi đối với điều hòa miễn dịch, kháng khuẩn và chống oxy hóa – thường được thêm vào thức ăn dưới dạng bổ sung để duy trì sự cân bằng vi khuẩn trong ruột tôm. Tuy nhiên, khả năng tồn tại của probiotic bị ảnh hưởng đáng kể bởi nhiều yếu tố, đặc biệt là trong quá trình sản xuất, bảo quản, cho ăn và di chuyển qua hệ tiêu hóa. Một số kỹ thuật vi bao đã được báo cáo để bảo quản và bảo vệ khả năng tồn tại của tế bào vi khuẩn.

Trong khi hầu hết các nghiên cứu đều tập trung vào phản ứng miễn dịch, hiệu suất tăng trưởng và hệ vi sinh vật đường ruột khi sử dụng probiotic sống mà không bao bọc, thì các nghiên cứu về hệ vi sinh vật đường ruột khi sử dụng probiotic được bao bọc vẫn còn hạn chế.

Trong nghiên cứu này, chủng B. subtilis E20 được bao bọc bằng alginate-chitosan để bảo vệ khả năng tồn tại của tế bào và xác định quần thể vi khuẩn được tạo ra. Dữ liệu từ phân tích NGS cho thấy sự hiện diện chủ yếu của Proteobacteria trong tất cả các hệ vi sinh vật tôm. Các nhà nghiên cứu khác đã báo cáo kết quả tương tự khi cung cấp bột đậu nành lên men B. subtilis E20 (FSBM) cho tôm.

Những kết quả này cho thấy rằng việc vi bao B. subtilis E20 (EP) có thể tạo ra sự tăng sinh và đa dạng hóa vi khuẩn trong hệ vi sinh vật tôm.

Phân tích phân loại cho thấy phần lớn các giống vi khuẩn được phân bố giữa các họ khác nhau (193), trong đó tôm được cho ăn chế độ ăn đối chứng cho thấy số lượng giống (275) cao hơn so với tôm được cho ăn chế độ ăn EP (236) (Hình 1). Trong số các mẫu ruột của nhóm đối chứng và nhóm EP, các giống vi khuẩn chung lần lượt là 89 và 67.

Hình 1: Phân loại hệ vi sinh đường ruột của tôm thẻ chân trắng được nuôi bằng chế độ ăn đối chứng (C) và chế độ ăn chứa probiotic B. subtilis E20 (EP) dạng viên nang.

Ở cấp độ ngành, sự phong phú tương đối của các nhóm vi khuẩn trong hệ vi sinh vật đường ruột của tôm được cho ăn chế độ ăn đối chứng và chế độ ăn EP chủ yếu là Proteobacteria với tỷ lệ lần lượt là 85,24% và 63,13%. Chế độ ăn EP bị ảnh hưởng nhiều hơn bởi ngành Tenericutes (12,96%), Bacteroidetes (10,80%) và Firmicutes (10,68%), tất cả các ngành này đều có tỷ lệ thấp ở nhóm đối chứng. Ở tôm được cho ăn chế độ ăn đối chứng, vi khuẩn phong phú nhất ở cấp độ chung là Vibrio (70,74%), cao hơn nhiều so với hàm lượng Vibro trong nhóm EP (30,25%).

Nhìn chung, tình trạng sức khỏe của tôm và cá có thể được phản ánh qua sự phong phú tương đối của Proteobacteria, đây là vi khuẩn cho thấy dấu hiệu của tình trạng rối loạn sinh học (sự mất cân bằng giữa các loài vi sinh vật và giảm sự đa dạng vi sinh vật của một số hệ vi sinh vật trong cơ thể) và bệnh ở hệ vi sinh vật đường ruột. Tenericutes là những sinh vật sống tự do và thể hiện tính linh hoạt trong trao đổi chất và thích ứng với vật chủ. Firmicutes giúp lên men các nguồn carbon và kiểm soát sự cân bằng năng lượng trong vật chủ.

Tương tự, Bacteroidetes lên men các chất có nguồn gốc từ thực vật trong ruột bằng cách sản xuất ra các axit béo chuỗi ngắn (SCFA) cho phép vật chủ thu được năng lượng dư thừa; SCFA cũng đóng vai trò chính trong cân bằng nội môi của tế bào miễn dịch ở một số sinh vật. Do đó, sự tương tác giữa Firmicutes và Bacteroidetes có thể thúc đẩy quá trình lên men carbohydrate trong khẩu phần hiệu quả hơn và tăng khả năng hấp thụ năng lượng trong ruột tôm được nuôi bằng chế độ ăn chứa probiotic B. subtilis E20 dạng viên nang.

Ngoài ra, các loài Vibrio là một trong những vi khuẩn chiếm ưu thế trong hệ vi sinh vật tôm thẻ L. vannamei và được xem là tác nhân gây bệnh quan trọng nhất, gây ra một số bệnh và gây chết hàng loạt. Một số nghiên cứu đã báo cáo tầm quan trọng của Vibrio trong các giai đoạn phát triển khác nhau của tôm. Quần thể Vibrio trong hệ vi sinh vật đường ruột tôm ở giai đoạn ương gièo thường cao hơn so với giai đoạn trưởng thành.

Các loài Vibrio được coi là mầm bệnh cơ hội có tác động bất lợi đến sự phát triển, hoạt động trao đổi chất, cân bằng vi sinh vật và phản ứng miễn dịch của tôm. Biểu hiện rõ nhất là dấu hiệu bệnh ở ruột tôm. Ví dụ, ở tôm bị nhiễm bệnh, V. parahaemolyticus làm tăng tính thấm của ruột và làm suy giảm khả năng hấp thu các axit amin và glucose cần thiết cho việc duy trì các hoạt động sinh lý.

Việc bổ sung probiotic là một tác nhân kiểm soát sinh học có lợi để giảm số lượng Vibrio và ngăn ngừa bệnh các bệnh liên quan đến Vibrio. Trong nghiên cứu này, bằng cách phân tích quần thể vi sinh vật, chúng tôi xác định rằng số lượng Vibrio và mức độ phong phú của các loài Vibrio đã bị ức chế trong ruột của tôm được cho ăn probiotic B. subtilis E20 dạng viên nang so với tôm được cho ăn chế độ ăn đối chứng.

Probiotic dạng vi nang trong nghiên cứu của chúng tôi cũng làm tăng sự phong phú của Candidatus Bacilloplasma trong tôm. Candidatus Bacilloplasma là vi khuẩn chiếm ưu thế trong ruột của tôm khỏe mạnh và sự thay đổi về số lượng của nó có thể góp phần làm thay đổi quần thể vi khuẩn đường ruột ở tôm nhiễm bệnh. Candidatus Bacilloplasma được công nhận là sinh vật cộng sinh (hai sinh vật thuộc các loài khác nhau có mối tương tác sinh học chặt chẽ và lâu dài) và có thể được sử dụng làm chỉ số phân loại tiềm năng để đánh giá tình trạng sức khỏe của tôm.

Trong các nghiên cứu trước đây, việc phát hiện Candidatus Bacilloplasma cho thấy hoạt động hội sinh ức chế sự phát triển và lây nhiễm của các chủng vi khuẩn Vibrio. Sự phong phú của Candidatus Bacilloplasma trong nghiên cứu này cho thấy rằng việc bao bọc probiotic có thể bảo vệ khả năng tồn tại của chúng đến mức chúng có thể kích thích sự phát triển của các vi khuẩn có lợi khác nhau, những loài vi khuẩn mà có thể bị mất khi probiotic không được bao bọc.

Quan điểm

Nghiên cứu này kết luận rằng việc vi bao probiotic B. subtilis E20 có thể hữu ích trong việc giải quyết các vấn đề liên quan đến độ nhạy cảm của probiotic trong quá trình chế biến và ứng dụng. Kết quả của chúng tôi chỉ ra rằng việc sử dụng B. subtilis E20 dạng viên nang đã làm tăng các chủng vi khuẩn có lợi như Bacillus và làm giảm các vi khuẩn có hại thuộc loài Vibrio. Do đó, việc bao bọc probiotic B. subtilis E20 có khả năng điều chỉnh hệ vi sinh vật đường ruột và kiểm soát các loài Vibrio ở tôm.

Theo Chung-Hung Liu

Nguồn: https://www.globalseafood.org/advocate/effect-of-a-microencapsulated-probiotic-on-the-intestinal-microbiome-of-pacific-white-shrimp/

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

TÔM GIỐNG GIA HÓA – CHÌA KHÓA THÀNH CÔNG

Xem thêm:

• Ảnh Hưởng Của 3 Loại Phân Hữu Cơ Lỏng Kết Hợp Với Lá Mắm Ổi Avicennia marina Đến Sinh Trưởng Và Tỷ Lệ Sống Của Tôm Sú (Penaeus monodon)
• Bổ Sung Chiết Xuất Cà Tím Lông (Solanum ferox) Và Gừng Đắng (Zingiber zerumbet) Làm Tác Nhân Sinh Học Thực Vật Trên Tôm Thẻ Chân Trắng (Litopenaeus vannamei)
• Liệu EHP Có Phải Là Nỗi Lo Chính Liên Quan Đến Sức Khỏe Tôm Đối Với Các Nhà Sản Xuất Ở Châu Á?