English
中文 (中国)
Việc giảm hàm lượng protein trong khẩu phần ăn trong 14 ngày đầu sau khi cá hấp thụ hết túi noãn hoàng đã giúp cải thiện đáng kể chiều dài, trọng lượng và hiệu quả sử dụng thức ăn của cá sau 56 ngày nuôi.
Chu trình dinh dưỡng, còn được gọi là điều hòa dinh dưỡng hoặc ghi dấu dinh dưỡng, là khái niệm cho rằng các chất dinh dưỡng trong khẩu phần ăn hoặc các yếu tố môi trường khác gặp phải trong giai đoạn đầu phát triển sẽ ảnh hưởng đến cấu trúc hoặc chức năng của cơ thể và do đó có thể dẫn đến những thay đổi suốt đời về các yếu tố chính của sinh lý động vật, bao gồm tăng trưởng, trao đổi chất, chức năng tim mạch và tuổi thọ.
Dinh dưỡng trong giai đoạn sớm có vai trò quan trọng trong việc định hình chức năng của đường tiêu hóa, thông qua tác động đến sự phát triển của lớp niêm mạc bảo vệ – hàng rào tự nhiên chống lại mầm bệnh và hỗ trợ hấp thu dinh dưỡng. Vì vậy, bất kỳ sự thay đổi nào về mức độ dinh dưỡng ở giai đoạn đầu của quá trình phát triển đều có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ miễn dịch, khả năng hấp thụ và hiệu quả sử dụng dinh dưỡng của cơ thể. Bên cạnh đó, việc “lập trình dinh dưỡng” còn có thể làm thay đổi thành phần hệ vi sinh vật đường ruột được xem là chìa khóa cho sức khỏe tổng thể và phòng ngừa bệnh tật, nhờ vai trò của chúng trong tổng hợp vitamin, phân giải độc tố và tạo ra các chất kháng khuẩn tự nhiên giúp ức chế vi khuẩn gây hại.
Chương trình dinh dưỡng từ lâu đã nhận được sự quan tâm sâu rộng trong lĩnh vực sức khỏe con người, đặc biệt là vai trò của chế độ dinh dưỡng của mẹ trước và sau khi sinh đối với sự phát triển của con trẻ cũng như nguy cơ mắc các bệnh mạn tính như béo phì hay tiểu đường về sau. Tuy nhiên, các nghiên cứu gần đây cho thấy hiện tượng này không chỉ giới hạn ở con người mà còn phổ biến ở nhiều loài động vật có xương sống, mở ra tiềm năng ứng dụng to lớn trong nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản. Việc áp dụng dinh dưỡng hợp lý có thể thúc đẩy tăng trưởng, cải thiện sức khỏe vật nuôi và giảm thiểu tác động môi trường.
Đối với cá rô phi sông Nile (Oreochromis niloticus) – loài cá đang được nuôi phổ biến toàn cầu – hiệu quả của chương trình dinh dưỡng chuyên biệt vẫn chưa được hiểu rõ. Một số bằng chứng cho thấy trong giai đoạn nhịn ăn ngắn hạn, khả năng hấp thụ dưỡng chất trong ruột cá được kích hoạt tự nhiên mạnh mẽ hơn. Vì vậy, việc điều chỉnh và giảm chọn lọc một số chất dinh dưỡng trong giai đoạn đầu đời có thể giúp tăng cường khả năng hấp thụ và sử dụng dinh dưỡng hiệu quả hơn ở giai đoạn nuôi thương phẩm, từ đó nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm thủy sản.
Bài viết này – tóm tắt từ bài báo gốc (Deck, CA et al. 2023. Lập trình dinh dưỡng ở cá rô phi (Oreochromis niloticus): Ảnh hưởng của lượng protein trong khẩu phần ăn thấp đến sự tăng trưởng và hệ vi sinh vật đường ruột và bản sao mã. PLoS ONE 18(10): e0292431) – trình bày kết quả của một nghiên cứu nhằm tìm hiểu xem liệu lập trình dinh dưỡng có thể được áp dụng cho cá rô phi hay không bằng cách hạn chế mức protein trong khẩu phần ăn uống ở giai đoạn đầu phát triển.
Thiết lập nghiên cứu
Chúng tôi tiến hành nghiên cứu nhằm đánh giá tác động của việc cho cá rô phi sông Nile ăn khẩu phần có hàm lượng protein hạn chế trong 7–21 ngày đầu tiên lên tốc độ tăng trưởng, hệ vi sinh vật đường ruột và biểu hiện gene ở ruột. Trong giai đoạn khởi động, cá được cho ăn khẩu phần chứa 25% protein thô (ST) hoặc khẩu phần đối chứng chứa 48% protein thô trong tối đa 21 ngày, sau đó chuyển sang khẩu phần ăn đối chứng có hàm lượng 25% hoặc 38% protein thô trong giai đoạn tăng trưởng (GO).
Cá rô phi sông Nile con sau giai đoạn tiêu hao noãn hoàng được thu từ Louisiana Specialty Aquafarm (Harvey, LA, Hoa Kỳ) và chuyển đến Phòng thí nghiệm Cá Grinnell thuộc Đại học Bang North Carolina (NCSU; Raleigh, NC, Hoa Kỳ). Tại đây, cá được nuôi trong bể AHAB dung tích 10 lít (Pentair Aquatic Eco-Systems; Cary, NC, Hoa Kỳ) với mật độ 38 con/lít (tương đương 0,46 g/lít), duy trì ở nhiệt độ 26°C cùng chu kỳ chiếu sáng 12 giờ sáng – 12 giờ tối.
Để biết thông tin chi tiết về thiết kế thí nghiệm, nuôi cá, thu thập và phân tích mẫu, hãy tham khảo ấn phẩm gốc.
Kết quả và thảo luận
Chương trình dinh dưỡng được xem là yếu tố then chốt giúp nâng cao khả năng hấp thu dưỡng chất và tối ưu hiệu quả sử dụng thức ăn trong nuôi trồng thủy sản. Do protein là thành phần có chi phí cao nhất trong thức ăn công thức, việc giảm hàm lượng protein có thể mang lại lợi ích đáng kể cho hiệu quả sản xuất cá rô phi. Trong nghiên cứu của chúng tôi, tác động của việc hạn chế protein trong khẩu phần ăn được đánh giá dựa trên khả năng hấp thu protein sau giai đoạn tách noãn hoàng ở cá rô phi sông Nile trong 7, 14 và 21 ngày. Kết quả cho thấy, khi cá được cho ăn khẩu phần khởi đầu (ST) chứa 25% protein thô (CP) trong 7 hoặc 14 ngày, sau đó chuyển sang khẩu phần đối chứng 38% CP ở giai đoạn tăng trưởng (GO), không có ảnh hưởng tiêu cực nào đến tăng trưởng hay tỷ lệ sống so với nhóm cá bột được cho ăn khẩu phần 48% CP trong suốt 56 ngày thử nghiệm (Hình 2 và 3).
Đáng chú ý, nhóm cá được nuôi bằng khẩu phần ít protein trong 14 ngày đầu có kích thước lớn hơn đáng kể so với nhóm đối chứng sau 56 ngày nuôi. Điều này chứng tỏ giai đoạn xử lý dinh dưỡng ban đầu giúp cá chuyển hóa thức ăn hiệu quả hơn, đồng thời thúc đẩy sự phát triển toàn diện về xương và cơ thể (Hình 4).
Tuy nhiên, việc giảm hàm lượng protein trong khẩu phần ăn suốt 21 ngày đã khiến tốc độ tăng trưởng chậm lại và tỷ lệ sống của cá giảm đáng kể. Điều này cho thấy rằng giai đoạn hạn chế protein không nên kéo dài quá 14 ngày sau khi cá hấp thụ hết túi noãn hoàng. Đáng chú ý, nhóm cá bột được cho ăn khẩu phần ST 25% CP trong 14 ngày đầu, sau đó chuyển sang khẩu phần GO 25% CP, đạt được chiều dài và trọng lượng cuối cùng tương đương với nhóm cá ăn khẩu phần ST 48% CP trong 21 ngày, đồng thời có hệ số chuyển đổi thức ăn (FCR) tốt hơn rõ rệt so với nhóm ST 25% trong 7 ngày và nhóm ST 48% trong 21 ngày. Các nghiên cứu trước đây cũng chỉ ra rằng cá rô phi có thể tăng trưởng tương đương khi ăn khẩu phần có hàm lượng protein thấp hơn (25–27%) so với khẩu phần giàu protein, tuy nhiên hiệu quả tăng trưởng sẽ giảm nếu giai đoạn cho ăn khẩu phần protein thấp diễn ra muộn hơn, tức là khi cá đã vượt qua giai đoạn cá bột (khoảng 0,5 gram).
Kết quả nghiên cứu cho thấy, việc lập trình dinh dưỡng cho cá rô phi hoàn toàn khả thi nếu quá trình giảm protein trong khẩu phần được bắt đầu ngay sau giai đoạn hấp thụ noãn hoàng và giới hạn trong khoảng dưới 14 ngày. Việc giảm hàm lượng protein sớm có thể mang lại hiệu quả tích cực, giúp tăng trưởng tốt hơn và nâng cao hiệu suất sản xuất ở cá rô phi bột trong điều kiện nuôi bể. Tuy nhiên, ngay cả khi sử dụng khẩu phần có hàm lượng protein thấp hơn trong giai đoạn nuôi vỗ, tốc độ tăng trưởng của cá vẫn không bị ảnh hưởng đáng kể sau khi đã trải qua giai đoạn lập trình dinh dưỡng. Tuy nhiên, do thí nghiệm chỉ kéo dài đến ngày thứ 56, nên vẫn chưa thể khẳng định liệu xu hướng tăng trưởng tích cực này có duy trì cho đến khi cá đạt kích thước thương phẩm hay không.
Việc hình thành hệ vi khuẩn đường ruột có lợi, giúp tăng cường khả năng hấp thụ dinh dưỡng, đang trở thành một hướng nghiên cứu tiềm năng trong cả sinh học người và nuôi trồng thủy sản. Cách tiếp cận này có thể bổ trợ hiệu quả cho các phương pháp nuôi bền vững, đồng thời giảm thiểu tác động môi trường. Ở cá rô phi, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng đa dạng vi sinh đường ruột cao có mối liên hệ chặt chẽ với hiệu quả chuyển đổi thức ăn tốt hơn. Trong nghiên cứu hiện tại, sự khác biệt về tính đa dạng vi sinh giữa nhóm cá được cho ăn khẩu phần 25% protein thô (CP) và nhóm 48% CP là không đáng kể. Mặc dù thành phần các nhóm vi khuẩn có sự thay đổi theo thời gian từ Proteobacteria chiếm ưu thế ban đầu sang sự gia tăng của Chloroflexi và Fusobacteria nhưng không xuất hiện xu hướng rõ ràng nào gắn liền với hàm lượng protein trong khẩu phần ăn. Điều này cho thấy rằng, nhìn chung, việc giảm tỷ lệ protein trong thức ăn không gây ảnh hưởng tiêu cực đến cấu trúc hệ vi khuẩn đường ruột của cá rô phi, một phát hiện có ý nghĩa quan trọng trong việc tối ưu hóa khẩu phần ăn bền vững cho nuôi trồng thủy sản.
Tuy nhiên, sự đa dạng của quần thể vi khuẩn có sự thay đổi rõ rệt khi cá bột được chuyển từ khẩu phần ăn khởi động sang khẩu phần ăn nuôi thương phẩm, bất kể hàm lượng protein trong thức ăn. Nguyên nhân có thể xuất phát từ sự khác biệt trong thành phần dinh dưỡng giữa hai loại khẩu phần. Cụ thể, khẩu phần ăn khởi động có bổ sung bột máu và gluten lúa mì – hai thành phần không có trong công thức của khẩu phần ăn nuôi thương phẩm.
Chúng tôi đã tiến hành đánh giá tác động của khẩu phần ăn hạn chế đến tốc độ tăng trưởng và tỷ lệ sống của cá, đồng thời ứng dụng phương pháp phân tích phiên mã để xác định các bộ gen đường ruột chịu ảnh hưởng bởi việc hạn chế protein sớm. Song song đó, hệ vi sinh vật đường ruột cũng được khảo sát thông qua gen đánh dấu, nhằm phân tích ảnh hưởng của lập trình dinh dưỡng đến quá trình định cư của vi khuẩn có lợi trong ruột. Việc hình thành một hệ vi sinh vật đường ruột ổn định và có lợi đóng vai trò quan trọng trong khả năng hấp thụ dinh dưỡng và duy trì sức khỏe đường ruột. Trong bối cảnh đó, nghiên cứu lĩnh vực metagenomics mới nổi mang lại ý nghĩa sâu sắc đối với sự phát triển bền vững của nuôi trồng thủy sản, bởi khẩu phần ăn, chiến lược cho ăn và điều kiện môi trường đều có ảnh hưởng lớn đến sự đa dạng và phong phú của hệ vi sinh đường ruột ở cả người và cá.
Tuy nhiên, các cơ chế nền tảng của quá trình lập trình dinh dưỡng hiện vẫn chưa được hiểu rõ. Những cơ chế này, đặc biệt là các yếu tố biểu sinh có thể ảnh hưởng đến tăng trưởng, cần được tiếp tục nghiên cứu sâu hơn để làm sáng tỏ vai trò của chúng trong việc tối ưu hóa dinh dưỡng và hiệu quả nuôi trồng.
Kết luận
Nhìn chung, việc giảm hàm lượng protein trong khẩu phần ăn (25% ST) trong 14 ngày đầu sau khi cá rô phi hấp thụ hết túi noãn hoàng đã mang lại hiệu quả rõ rệt: cá tăng trưởng vượt trội về chiều dài và trọng lượng, đồng thời đạt hiệu quả sử dụng thức ăn cao hơn sau 56 ngày nuôi so với nhóm cá được cho ăn khẩu phần protein tiêu chuẩn (48% ST trong 21 ngày/38% GO). Kết quả này cho thấy hiện tượng tăng trưởng bù trừ, tức là giai đoạn thiếu hụt protein ban đầu có thể kích thích khả năng hấp thụ và sử dụng dinh dưỡng hiệu quả hơn ở giai đoạn sau. Đáng chú ý, khẩu phần ăn có hàm lượng protein thấp không gây ảnh hưởng tiêu cực đến hệ vi sinh vật đường ruột và chỉ tác động rất hạn chế đến hệ gen biểu hiện ở ruột.
Từ đó, nghiên cứu chỉ ra rằng cá rô phi có khả năng thích ứng linh hoạt với chương trình dinh dưỡng, mở ra hướng tối ưu hiệu quả sản xuất bằng cách giảm hàm lượng protein trong giai đoạn khởi đầu sau khi hấp thụ túi noãn hoàng, vừa tiết kiệm chi phí thức ăn, vừa đảm bảo tăng trưởng bền vững.
Theo Russell J. Borski
Biên dịch: Nguyễn Thị Quyên – Tôm Giống Gia Hoá Bình Minh
Xem thêm:
- Vi Khuẩn Kháng Kháng Sinh, Phần 1
- Vi Khuẩn Kháng Kháng Sinh, Phần 2
- Ảnh Hưởng Của Việc Khẩu Phần Thủy Phân Copepod Đến Sức Hấp Dẫn Thức Ăn Của Tôm Thẻ Chân Trắng