Vật Chủ Liên Quan Đến Hỗn Hợp Vi Khuẩn Probiotic Gây Ra Các Enzyme Tiêu Hóa Trong Ruột Tôm Sú Penaeus monodon

Tóm tắt

Tôm Penaeus monodon được sử dụng để phân lập enzyme tiêu hóa sản xuất vi khuẩn probiotic liên quan đến vật chủ. Ruột được lấy từ tôm hoàn toàn khỏe mạnh và các chủng vi khuẩn khác nhau về mặt hình thái đã được phân lập để sản xuất các enzyme thủy phân, chẳng hạn như protease, amylase, lipase và cellulase. Dựa trên khả năng sản xuất enzyme, vi khuẩn probiotics mạnh được xác định là Bacillus subtilis và B. licheniformis và hai loại này được sử dụng để chuẩn bị khẩu phần ăn probiotic cho các thử nghiệm cảm nhiễm. Khẩu phần ăn probiotic được chuẩn bị bằng cách trộn thức ăn cho tôm với 2 g khẩu phần ăn probiotic/100 g khẩu phần ăn nhân tạo (F1), 4 g/100 g (F2), 6 g/100 g (F3), 8 g/100 g (F4) và 10 g/100 g (F5). Tôm con được cho ăn bằng khẩu phần ăn có chứa probiotic và nhóm đối chứng trong khoảng thời gian 7 tuần với trọng lượng cơ thể lần lượt là 5 và 8% trong 3 và 7 tuần đầu tiên. Sau 7 tuần, toàn bộ ruột được mổ xẻ và hoạt tính protease được ước tính là 145 ± 12,3 U/ g ở nhóm tôm đối chứng và tăng lên 710 ± 15,2 U/ g trong các nhóm thức ăn F5. Hoạt tính của amylase là 139 ± 10,4 U/ g trong tầm kiểm soát và tăng lên 209 ± 13. 3 U/ g trong nhóm F5. Các hoạt động cellulase là 171 ± 9,3 trong các nhóm F5 và nhóm đối chứng chỉ cho thấy 102 ± 12,4 U/ g. Hoạt tính lipase là 78 ± 3 U/ g ở các nhóm F1 và nó tăng lên 85 ± 5 U/ g ở nhóm F3. Những phát hiện này cho thấy tiềm năng của vi khuẩn liên quan đến vật chủ để tăng cường sản xuất enzyme trong ruột của  tôm con P. monodon.

1. Giới thiệu

Nuôi trồng thủy sản là một trong những ngành phát triển nhanh nhất trên toàn thế giới và các nước châu Á đóng góp hơn 90% tổng sản lượng thủy sản toàn cầu (FAO, 2012). Trong số này sản lượng tôm đóng góp đáng kể trong thời gian gần đây. Việc mở rộng nhanh chóng và sản lượng tôm thâm canh đã bị ảnh hưởng bởi nhiều bệnh như virus đầu vàng, hội chứng đốm trắng, hội chứng tôm chết sớm và hội chứng phân trắng và các vấn đề liên quan đến chất lượng nước (Padmavathi và cộng sự, 2012). Trong các loại tôm, Penaeus monodon rất mẫn cảm với các bệnh này (Tran và cộng sự, 2013). Trong nuôi tôm, nhiều loại thuốc khử trùng, kháng sinh và chất bổ sung dinh dưỡng được sử dụng để kiểm soát hoặc ngăn ngừa bệnh tôm cũng như duy trì chất lượng nước của trang trại. Theo báo cáo, khoảng 19% trang trại nuôi tôm ở Việt Nam sử dụng enrofloxacin, ciprofloxacin và oxytetracycline để điều trị hội chứng hoại tử gan tụy và hội chứng tôm chết sớm. Việc sử dụng vi khuẩn probiotic tăng nhanh và ức chế hiệu quả sự phát triển của mầm bệnh bằng cách xâm chiếm ruột tôm và sản xuất các hợp chất hoạt tính sinh học khác nhau cho thấy tác dụng tích cực đối với mầm bệnh ở tôm (D’Arienzo và cộng sự, 2006). Ngoài ra, vi khuẩn sinh học được kết hợp vào thức ăn giúp tăng cường đáng kể sự hấp thu chất dinh dưỡng và thúc đẩy sự tăng trưởng của tôm (Irianto và Austin, 2002 ,Văn Đoàn và cộng sự, 2020). Khoảng 84% nông dân trộn vi khuẩn sinh học với nước để giảm stress môi trường, trong khi khoảng 16% nông dân nuôi tôm thích trộn sinh vật có lợi với khẩu phần ăn viên nhân tạo. Các vi khuẩn probiotic như Lactobacillus acidophilius , Bacillus licheniformis , B. thuringiensis , B. subtilis thường được sử dụng trong các trang trại nuôi tôm. Trong những năm gần đây, người nuôi tôm sử dụng các loại thức ăn có lợi này để có năng suất cao hơn và hơn 90% người nuôi tôm sử dụng men vi sinh (Rico và cộng sự, 2013).

Điều chỉnh hệ sinh vật đường ruột thông qua các chất bổ sung khẩu phần ăn là một cách tiếp cận sáng tạo để cải thiện hiệu suất tăng trưởng và sức khỏe đường ruột của các sinh vật dưới nước (Han và cộng sự, 2015). Trong hai thập kỷ qua, việc sử dụng men vi sinh trong nuôi tôm ngày càng tăng do nhu cầu mạnh mẽ và thay thế cho hóa trị liệu (Dawood và Koshio, 2016). Tuy nhiên, việc lựa chọn men vi sinh phù hợp là rất quan trọng vì vi khuẩn không phù hợp có thể gây mất cân bằng trong đường ruột vật nuôi và ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình điều hòa miễn dịch, hoạt động đối kháng với mầm bệnh, góp phần kháng khuẩn và khả năng tiêu hóa thức ăn (Lazado và cộng sự, 2015). Các vi sinh vật probiotic điển hình có thể nhân lên và xâm chiếm trong ruột vật chủ. Trong sản xuất nuôi trồng thủy sản, các chế phẩm sinh học thương mại được sử dụng cho động vật trên cạn không hiệu quả và không thể xâm nhập vào ruột của sinh vật chủ (Mohammadian và cộng sự, 2017). Nhiều vi khuẩn từ các nhóm như pseudomonads, trực khuẩn, vi khuẩn axit lactic và Saccharomyces cerevisiae đã được báo cáo là men vi sinh và các hệ vi sinh vật này đã tăng cường hoạt động của các enzyme tiêu hóa và điều khiển hệ vi sinh vật trong ruột của các loài cá khác nhau (Lobo và cộng sự, 2014 , Suzer và cộng sự, 2008). Tuy nhiên, việc tìm kiếm sinh vật sinh học mới vẫn tiếp tục. Điều này chủ yếu là do một số vi khuẩn sinh học có thể xâm chiếm ruột của một số loài cá chứ không phải các loài cá khác và một loại vi khuẩn không thể được sử dụng cho tất cả các loài cá do sự biến đổi trong ruột (Lazado và cộng sự, 2015).

Các vi sinh vật probiotic được coi là một giải pháp thay thế cho kháng sinh trong thực hành nuôi trồng thủy sản để tăng cường khả năng miễn dịch cho tôm trong nuôi trồng thủy sản chống lại các loại vi khuẩn gây bệnh khác nhau (Ajitha và cộng sự, 2004). Vi khuẩn probiotic có khả năng chống lại các bệnh khác nhau do Vibrio harveyi , V. alginolyticus , V. vulnificus và V. anguillarum gây ra (Kongnum và Hongpattarakere, 2012). Ngoài ra, vi khuẩn axit lactic đã tăng cường đáng kể sự tăng trưởng của tôm bị cảm nhiễm với V. alginolyticus trong cơ (Ajitha và cộng sự, 2004) và L. vannamei đã được cảm nhiễm với V. harveyi (Vieira và cộng sự, 2007). Hơn nữa, đặc tính kháng khuẩn của vi khuẩn axit lactic chống lại Vibrio spp. chủ yếu phụ thuộc vào hiệu suất tăng trưởng của vi khuẩn probiotic trong ruột tôm (Kongnum và Hongpattarakere, 2012). Nói chung, vi khuẩn sinh học không tổng hợp dư lượng hoặc kháng thuốc trong sinh vật thủy sinh, chế phẩm sinh học thay thế cho kháng sinh tốn kém hóa chất đã trở thành một chủ đề nghiên cứu gần đây trong công nghệ sinh học nuôi trồng thủy sản (Akhter và cộng sự, 2015). Nhiều phát hiện cho thấy việc bổ sung men vi sinh vào nước hoặc bằng khẩu phần ăn nhân tạo không chỉ giúp tăng cường sự tăng trưởng và tỷ lệ sống của cá mà còn làm giảm đáng kể sự bùng phát của các bệnh khác nhau do vi khuẩn, nấm và vi rút gây ra bằng cách cải thiện hệ thống miễn dịch của tôm (Kongnum và Hongpattarakere, 2012). Những chế phẩm sinh học này đã được sử dụng trong nuôi trồng thủy sản để cung cấp dinh dưỡng, kiểm soát chất lượng nước, thúc đẩy tiêu hóa và kiểm soát các bệnh khác nhau (Vieira và cộng sự, 2007; Hoseinifar và cộng sự, 2018). Việc  lựa chọn vi khuẩn probiotic là cực kỳ quan trọng. Trước đây đã có báo cáo rằng chủng vi khuẩn probiotic nên được sử dụng cho cơ thể tôm, giúp thúc đẩy sự tăng trưởng của tôm, tăng cường khả năng miễn dịch và cũng làm giảm sự bùng phát của các bệnh khác nhau (Ajitha và cộng sự, 2004; Hoseinifar và cộng sự, 2018). Xem xét thực tế này, vi khuẩn probiotic liên quan đến vật chủ đã được phân lập từ ruột cá và nghiên cứu khả năng tạo ra các enzyme tiêu hóa ở tôm con.

2. Vật liệu và phương pháp

2.1. Tôm thí nghiệm

Tôm sú Penaeus monodon được thu thập để phân lập vi khuẩn probiotic. Các mẫu đường ruột được lấy từ năm con (n = 5), gộp lại và được sử dụng để phân lập vi khuẩn.

2.2. Định lượng và đặc tính của vi khuẩn đường ruột

Ruột được loại bỏ hoàn toàn khỏi tôm bằng kẹp vô trùng, được đồng nhất bằng dung dịch muối đệm phốt phát (pH 7,0 ± 0,2) bằng thiết bị đồng nhất thủy tinh. Nó được pha loãng thêm bằng cách sử dụng PBS lên đến độ pha loãng 10⁷. Chọn 0,1 ml mẫu từ 3 độ pha loãng và trải trên đĩa thạch dinh dưỡng (Himedia, Mumbai, Ấn Độ) để phân lập vi khuẩn hiếu khí. Các đĩa được ủ trong 24 giờ ở 30 ± 2°C và đếm các khuẩn lạc. Kết quả được biểu thị bằng đơn vị hình thành khuẩn lạc (cfu)/g ruột tôm. Các khuẩn lạc khác nhau về hình thái đã được tinh chế và ước tính quần thể vi sinh vật. Xác định vi khuẩn phân lập được bằng phương pháp nhuộm Gram, kiểm tra khả năng di động, thử nghiệm Kovac’s oxidase, thử nghiệm catalase và lên men với các loại đường khác nhau.

2.3. Xác định hoạt tính men tiêu hóa của probiotic

Các chủng vi khuẩn probiotic được sàng lọc để sản xuất protease ngoại bào, amylase, lipase và cellulase bằng phương pháp sàng lọc đĩa. Việc sản xuất protease của các chủng vi khuẩn đã chọn được thực hiện bằng cách cấy vi khuẩn trên các đĩa thạch dinh dưỡng với 1% (w/v) casein với bromocresol green (Vijayaraghavan và Vincent, 2013). Một vùng rõ ràng khác biệt đã được quan sát sau 24 giờ. Hoạt tính amylase được sàng lọc bằng cách sử dụng tinh bột hòa tan (1%, w/v) làm chất nền (Gopinath và cộng sự, 2017). Hoạt tính của enzyme được quan sát thấy sau khi đĩa ngập trong dung dịch Gram’s Iodine 1%. Để sàng lọc cellulase, các chủng phân lập được nuôi cấy trên các đĩa thạch dinh dưỡng chứa 1% (w/v) carboxy methyl cellulose. Sau 24 giờ ủ, đĩa ngập màu đỏ Congo (1%) được chuẩn bị trong nước cất 2 lần (Vijayaraghavan và Vincent, 2012). Để sàng lọc hoạt tính của lipase, vi khuẩn probiotic được chọn đã được nuôi cấy trên môi trường thạch dinh dưỡng có chứa 1% tributyrin. Sau 48 giờ ủ, quan sát thấy một vùng trống xung quanh các khuẩn lạc. Sản xuất enzyme được biểu thị bằng vùng đường kính trung bình (mm) (Samad và cộng sự, 1989).

2.4. Vi khuẩn probiotic tiềm năng

Enzyme tiêu hóa được sản xuất từ vi khuẩn sạch bệnh để tăng cường khả năng tiêu hóa của tôm con. Các chủng vi khuẩn được nuôi cấy riêng lẻ trong dung dịch dinh dưỡng (pH 7.0) và ủ trong 48 giờ. Sau 48 giờ, các tế bào vi khuẩn được ly tâm ở tốc độ 5000 vòng/ phút trong 10 phút và viên được rửa 2 lần bằng dung dịch muối đệm phốt phát (PBS, pH 7,2). Các viên đã rửa sạch được đông khô và được sử dụng để chuẩn bị khẩu phần ăn có probiotic.

2.5. Xác định các chủng vi khuẩn probiotic

Vi khuẩn probiotic được chọn để phân tích hình thái, sinh hóa và phân tích 16S rDNA. Bộ gen DNA được chiết xuất bằng phương pháp metanol chloroform. Quá trình khuếch đại PCR được thực hiện bằng cách sử dụng đoạn mồi chuyển tiếp (5′-GGTTACCTTGTTACGACTT-3′) và đoạn mồi đảo ngược (5′-AGAG TTTGATCCTGGCTCAG-3′). Sản phẩm PCR khuếch đại được tinh chế bằng điện di trên gel agarose và giải trình tự.

2.6. Chuẩn bị khẩu phần ăn thử nghiệm

Khẩu phần thí nghiệm được chuẩn bị trong điều kiện vô trùng. Khẩu phần cơ sở chứa protein thô (51,2%), lipid thô (10,34%), tro (11,02%), độ ẩm (10,1%) và năng lượng (5,74 kcal/ g). Thức ăn cho tôm được chuẩn bị bằng cách trộn tôm (120 g), bột mực (20 g), lúa mì (50 g), gan mực (40 g), gạo (100 g), bột mì (200 g), bột đậu nành (100 g), hỗn hợp vitamin (10 g), hỗn hợp khoáng chất (40 g), dầu cá (15 g) và gelatine (10 g). Thức ăn nhân tạo được rải trong khay và vi khuẩn probiotic (Bacillus subtilis và B. licheniformis) được trộn với thức ăn thí nghiệm ở các nồng độ khác nhau (2, 4, 6, 8 và 10 g probiotic/ 100 g thức ăn). Sáu khẩu phần thí nghiệm khác nhau có bổ sung probiotic được chuẩn bị với nồng độ 1 × 10⁴ (F1), 1 × 10⁵ (F2), 1 × 10⁶ (F3), 1 × 10⁷ (F4), 1 × 10⁸ (F5) CFU/ g của nguồn thức ăn. Khẩu phần ăn nhân tạo đã chuẩn bị được rải trong các khay vô trùng và sự hấp thụ lợi khuẩn đạt được bằng cách phun vi khuẩn sinh học lơ lửng với các loại thức ăn thí nghiệm khác nhau. Sau khi phun, thức ăn được sấy khô trong tủ hút thông hơi ở nhiệt độ phòng (30 ± 2°C) trong một đêm để duy trì độ ẩm duy nhất cũng như nồng độ vi khuẩn trong thức ăn. Cuối cùng, thức ăn bổ sung men vi sinh được bảo quản trong các hộp nhựa nặng hút chân không ở 4°C. Đối với khẩu phần ăn đối chứng, vi khuẩn probiotic không được kết hợp (Wouters và cộng sự, 2001).

2.7. Bố trí thí nghiệm

Tôm trong thí nghiệm được chia thành 6 nhóm. Mỗi lô thí nghiệm gồm 10 con tôm (n=10). Chúng được cho ăn bằng khẩu phần ăn thử nghiệm và đối chứng 2 lần/ ngày (sáng và tối) trong khoảng thời gian 7 tuần ở mức 5 và 8% trọng lượng cơ thể lần lượt trong 3 tuần đầu tiên và 7 tuần. Sau thời gian thí nghiệm, tốc độ tăng trưởng và hoạt tính enzyme đã được tính toán. Để xác định tốc độ tăng trưởng, 3 con tôm được chọn ngẫu nhiên từ mỗi nhóm và hiệu suất tăng trưởng đã được phân tích.

2.8. Phân tích enzyme tiêu hóa từ ruột tôm

Ruột tôm con được mổ xẻ cẩn thận và nghiền bằng dung dịch muối đệm phốt phát (pH 7.0). Mẫu được ly tâm và phần nổi phía trên được sử dụng để phân tích enzyme. Hoạt tính amylase của mẫu được phân tích bằng phương pháp 3,5-dinitrosalicylic acid (DNS). 0,1 ml mẫu được trộn với 1% tinh bột hòa tan được chuẩn bị trong dung dịch đệm natri photphat. Phản ứng được thực hiện trong 10 phút ở 30 ± 2°C và thuốc thử DNS (1 ml) được thêm vào và đun sôi trên nồi cách thủy trong khoảng 10 phút. Nó được làm lạnh và thêm 10 ml máy chưng cất kép. Độ hấp thụ của mẫu được đọc ở bước sóng 540 nm so với thuốc thử trắng (Wworthington, 1993). Maltose được dùng để dựng đường chuẩn xác định amylase. Để xác định hoạt tính của cellulase, carboxy methyl cellulose được sử dụng làm cơ chất. Các bước còn lại giống như xác định hoạt tính amylase (Ghose, 1987). Hoạt tính protease được xác định từ mẫu ruột sử dụng casein (1%, w/v) làm chất nền. Ủ mẫu (0,2 ml) với chất nền (2,5 ml) trong 30 phút và phản ứng kết thúc bằng cách sử dụng axit triclo axetic (10%, khối lượng/thể tích). Nó được ly tâm và phần nổi phía trên rõ ràng được sử dụng để phân tích. L-tyrosine được sử dụng làm chất chuẩn (Lowry và cộng sự, 1951). Hoạt tính lipase của mẫu cũng được xác định theo đề xuất của Snell và Snell (1971) .

2.9. Phân tích thống kê

Phân tích thống kê được thực hiện bằng cách sử dụng phân tích phương sai một chiều (ANOVA) để tìm ra tầm quan trọng của sự khác biệt giữa các biến (nghiệm thức và đối chứng) và giá trị p <0,05 được coi là có ý nghĩa.

3. Kết quả và thảo luận

Tôm sú được sử dụng để phân tích sự đa dạng của hệ vi sinh vật trong ruột. Tổng số lượng khả thi (TVC) của mẫu dao động trong khoảng 0,93 × 10⁸ và 1,58 × 10⁸ cfu/g trong ruột tôm sú. Chúng được nuôi cấy thuần túy và tổng số 35 vi khuẩn đã được chọn để nghiên cứu đặc tính dựa trên sự khác biệt về hình thái. Bacillus sp., Micrococcus sp., Corynebacterium và Staphylococcus là những loài chiếm ưu thế trong ruột của P. monodon. Mật độ vi khuẩn gram dương cao hơn vi khuẩn gram âm. Trong nghiên cứu này, 4 nhóm chính đã được xác định, bao gồm, Proteobacteria, Bacteroides, Fusobacteria và Firmicutes. Từ các ngành chính này, Protobacteria bao gồm hơn 80% vi khuẩn và Firmicutes bao gồm 17% tổng số vi khuẩn. Fusobacteria và Bacteroides chỉ chiếm lần lượt là 2% và 1% (Hình 1). Tuy nhiên, Lactobacillus sp. không được phát hiện từ mẫu ruột của P. monodon, mà đã được báo cáo trước đó trong ruột của P. monodon. Các vi khuẩn được phân lập đã được sàng lọc enzyme (protease, amylase, lipase và cellulase) và tiếp tục chọn lọc các loại enzyme mạnh. Phân phối enzyme thủy phân sản xuất vi khuẩn phân lập từ ruột của P. monodon được trình bày trong Hình 2. Ở đây hơn 90% vi khuẩn phân lập được có khả năng sinh protease trong khi khả năng sinh cellulase rất ít.

Hình 1. Phân bố các giống vi sinh vật phân lập từ ruột tôm sú P. monodon .

Hình 2. Phân phối enzyme thủy phân phân lập vi khuẩn từ đường ruột tôm sú P. monodon .

Nghiên cứu này cho thấy rằng việc bổ sung hỗn hợp men vi sinh được kết hợp ở các nồng độ khác nhau trong thức ăn nhân tạo giúp cải thiện hiệu suất tăng trưởng và enzyme tiêu hóa trong ruột tôm. Hơn nữa, hoạt động của enzyme tăng lên đáng kể khi tăng nồng độ men vi sinh. Hoạt tính của protease cao ở nhóm thử nghiệm F4, cao hơn so với các nhóm khác. Những phát hiện này cho thấy tác dụng kích thích của men vi sinh lên tới 8% thức ăn và liều lượng này được khuyến nghị mạnh mẽ để tạo ra khả năng tổng hợp enzyme (Hình 3-6). Tác dụng kích thích của hỗn hợp men vi sinh đã được báo cáo trước đây trên tôm sú Penaeus monodon (Rengpipat và cộng sự, 1998), L.Homarus gammarus (Daniels và cộng sự, 2010), và Penaeus vannamei do Bacillus sp. và hỗn hợp vi khuẩn quang hợp (Wang, 2007). Trước đây, Wang và Xu (2006) đã sử dụng hỗn hợp các vi sinh vật có lợi và báo cáo về tác dụng cảm ứng so với các vi sinh vật có lợi riêng lẻ ở cá chép thông thường. Ở tôm, hiệu suất tăng trưởng chủ yếu là do hoạt tính của các enzyme tiêu hóa (Hong và cộng sự, 2005). Ở Fenneropenaeus indicus, việc bổ sung men vi sinh đã tăng cường hoạt động của amylase và lipase trong đường tiêu hóa sau khi được cho ăn bằng Bacillus sp. (Ziaei-Nejad và cộng sự, 2006). Liu và cộng sự (2009) phát hiện ra rằng vi khuẩn Bacillus sp. tăng cường hoạt động phân giải protein ở tôm thẻ chân trắng Litopenaeus vannamei (Moriarty, 1996).

Hình 3. Hoạt tính protease (U/ g) của nhóm tôm con đối chứng và thử nghiệm được cho ăn bằng 5 khẩu phần ăn thử nghiệm (F1-F5). Ruột được cắt bỏ hoàn toàn và hoạt tính enzyme được biểu thị bằng U/ g sau 7 tuần nuôi cấy. Thanh lỗi ± độ lệch chuẩn.

Hình 4. Hoạt độ amylase (U/g) của nhóm tôm đối chứng và thử nghiệm được cho ăn bằng 5 khẩu phần ăn thử nghiệm (F1-F5). Ruột được cắt bỏ hoàn toàn và hoạt tính enzyme được biểu thị bằng U/ g sau 7 tuần nuôi cấy. Thanh lỗi ± độ lệch chuẩn.

Hình 5. Hoạt tính cellulase (U/ g) của nhóm tôm đối chứng và tôm thử nghiệm được cho ăn bằng 5 khẩu phần ăn thử nghiệm (F1-F5). Ruột được cắt bỏ hoàn toàn và hoạt tính enzyme được biểu thị bằng U/ g sau 7 tuần nuôi cấy. Thanh lỗi ± độ lệch chuẩn.

Hình 6. Hoạt tính lipase (U/ g) của tôm đối chứng và tôm thử nghiệm được cho ăn bằng 5 khẩu phần ăn thử nghiệm (F1-F5). Ruột được cắt bỏ hoàn toàn và hoạt tính enzyme được biểu thị bằng U/g sau 7 tuần nuôi cấy. Thanh lỗi ± độ lệch chuẩn.

Tốc độ tôm tăng trưởng trong nghiên cứu này có thể là do hoạt động của enzyme tăng lên do việc kết hợp men vi sinh với thức ăn. Nói chung, hệ thống tiêu hóa của tôm được kích hoạt trong giai đoạn đầu tôm post (PL) và giai đoạn ấu trùng, nơi các vi khuẩn có lợi tạo ra hoạt động của các enzyme tiêu hóa. Ngoài ra, các loài vi khuẩn, chủ yếu là vi khuẩn từ chi Bacillus tạo ra nhiều loại exoenzyme khác nhau trong ruột (Moriarty, 1997). Tuy nhiên, thường rất khó để phân biệt giữa hoạt động do các enzyme được tổng hợp bởi vi khuẩn có lợi và do các enzyme do tôm tổng hợp. Hơn nữa, các enzyme ngoại bào được tổng hợp bởi vi khuẩn có lợi sẽ chiếm tỷ lệ tốt hơn so với hoạt động của enzyme trong ruột (Ziaei-Nejad và cộng sự, 2006), và sự hiện diện của vi khuẩn sinh học trong ruột có thể kích thích nghiêm trọng việc sản xuất các loại enzyme nội sinh khác nhau. Việc bổ sung men vi sinh trong hệ thống nuôi trồng thủy sản thay vì sử dụng kháng sinh trong nuôi trồng thủy sản gần đây đã thu hút được nhiều sự quan tâm của nhiều nông dân (Mohammadian và cộng sự, 2017). Kết quả của thí nghiệm này cho thấy rõ ràng rằng hoạt động của amylase, lipase và protease trong ruột của nhóm thử nghiệm (T4 và T5) đã tăng lên đáng kể (p <0,05) và có thể là do sự kích thích của men vi sinh hoặc enzyme tiêu hóa của các nhóm này của men vi sinh. Ở cá, ruột có hệ vi sinh vật phức tạp và có nhiều loại cộng đồng vi khuẩn có cấu trúc phức tạp trong ruột (Villasenor và cộng sự, 2013). Nhìn chung, sự sinh trưởng của thủy sinh vật, trong đó có cá phụ thuộc vào quá trình hấp thụ nguyên liệu thức ăn, chuyển hóa đa chất dinh dưỡng trong hệ tiêu hóa sau khi tiêu hóa thức ăn (Nejad và cộng sự, 2006). Ngoài ra, hoạt động của enzyme trong hệ thống tiêu hóa có thể được sử dụng chủ yếu để đo mức độ tiêu hóa của cá và được sử dụng để đánh giá sự tăng trưởng của động vật thủy sinh (Wang và cộng sự, 2018).

Ở tôm, có nhiều nghiên cứu cho thấy tác động tích cực của men vi sinh đối với sự tăng trưởng; tuy nhiên cơ chế hoạt động của men vi sinh vẫn chưa khám phá rõ ràng. Trước đây người ta đã đưa ra giả thuyết về việc tạo ra các enzyme tiêu hóa như protease, lipase và amylase, kích thích sản xuất các hoạt động của enzyme ở các loài cá chủ (Wang, 2007). Trong nuôi trồng thủy sản, Lactobacillus spp. cũng thường được sử dụng để mang lại lợi ích cho tôm và đã báo cáo về nhiều loại enzyme tiêu hóa được tăng cường, bao gồm cả amylase và protease (Suzer và cộng sự, 2008). Ngoài ra, Zokaeifar và cộng sự (2012) đã quan sát thấy hoạt động của enzyme tiêu hóa được tăng cường ở L. vannamei được xử lý bằng vi khuẩn probiotic, Bacillus subtilis. Một cơ chế khả thi khác cũng được đề xuất. Các vi nhung mao tế bào biểu mô của ruột cung cấp diện tích bề mặt lớn để hấp thụ, đồng thời tăng mật độ tế bào ruột và tăng kích cở của tế bào ruột có thể nâng cao khả năng hấp thụ chất dinh dưỡng (Zhang và cộng sự, 2012).

Probiotic được bổ sung ở tất cả các nồng độ đã giúp cải thiện sự tăng trưởng và tăng cường hoạt động của enzyme do hoạt động của các probiotic hỗn hợp. Loại kết quả này đã được báo cáo trước đây bởi Swain và cộng sự (1996) ở cá chép Ấn Độ, Labeo rohita, và báo cáo của Ghosh và cộng sự (2003) trong cá giống rohu. No và cộng sự (1994) đã sử dụng nuôi cấy nấm men và vi sinh vật probiotic để nghiên cứu hiệu suất tăng trưởng của cá chép Israel và đạt được sự tăng trưởng vượt trội. Bogut và cộng sự (1998) đã sử dụng một loại men vi sinh thương mại, Streptococcus faecium để tăng cường sự phát triển và sự đa dạng của hệ vi sinh vật đường ruột ở cá chép Cyprinus carpio . Ảnh hưởng tích cực của men vi sinh trong Fenneropenaeus indicus cũng được báo cáo bởi Ziaei-Nejad và cộng sự (2006). Hoạt động của enzyme tiêu hóa tăng lên nhờ khẩu phần ăn công thức có chứa men vi sinh hỗn hợp đã cải thiện quá trình tiêu hóa tinh bột, xenlulozơ, chất béo và protein, giúp cải thiện tốc độ tăng trưởng tốt hơn với thức ăn bổ sung men vi sinh. Những phát hiện tương tự đã được báo cáo trước đây bởi các nhà nghiên cứu khác nhau. Lara-Flores và cộng sự (2003) đã sử dụng hỗn hợp men vi sinh (Streptococcus faecium và Lactobacillus acidophilus, và nấm men Saccharomyces cerevisiae) để tăng cường sự tăng trưởng của cá rô phi sông Nile (Oreochromis niloticus). Tovar-Ramírez và cộng sự (2004) sử dụng men sống để tăng cường sự phát triển của ấu trùng cá vược châu Âu (Dicentrarchus labrax). Ziaei-Nejad và cộng sự (2006) đã sử dụng Bacillus spp. làm lợi khuẩn probiotic giúp tăng cường khả năng hoạt động của các enzyme tiêu hóa trong tôm thẻ chân trắng Ấn Độ Fenneropenaeus indicus .

Probiotic có sẵn trên thị trường chủ yếu là từ chi Bacillus, Lactobacillus, Nitrosomonas và nấm men. Vi khuẩn từ các chi này thường được sử dụng trong nuôi trồng thủy sản (Wang 2007). Trong nghiên cứu này, nhiều loại vi khuẩn khác nhau được phân lập từ chi Bacillus cho thấy tăng cường hoạt động của enzyme. Theo báo cáo, các loài vi khuẩn như B. thuringiensis, B. pumilus, B. cereus, B. licheniformis và B. clausii thường được sử dụng để tạo ra thức ăn chăn nuôi có lợi khuẩn (Hong và cộng sự, 2005). Những loài vi khuẩn này tạo ra các chất chuyển hóa kháng khuẩn khác nhau và những chất này kích thích hệ thống miễn dịch và cũng cho thấy tác dụng ức chế các mầm bệnh khác nhau (D’Arienzo và cộng sự, 2006). Trong số các vi khuẩn probiotic, các loài Bacillus có nhiều lợi thế hơn vì khả năng tạo bào tử và các bào tử này ổn định ở nhiệt độ phòng và có thể bảo quản ở nhiệt độ phòng trong thời gian dài (Hong và cộng sự, 2005).

4. Kết luận

Tóm lại, nghiên cứu chỉ ra rằng việc bổ sung vi khuẩn probiotic được phân lập đã thúc đẩy quá trình sản xuất các enzyme tiêu hóa ở tôm sú P. monodon. Các hỗn hợp vi khuẩn probiotic kích thích hoạt động của enzyme trong ruột phụ thuộc vào liều lượng. Những probiotic này thúc đẩy hệ vi khuẩn đường ruột và tăng khả năng tiêu hóa thức ăn Bacillus subtilis và B. licheniformis tăng cường hoạt động của protease, amylase, lipase và cellulase trong ruột tôm. Các loài vi khuẩn liên quan có thể tăng cường hoạt động của enzyme tiêu hóa ở tôm so với các nguồn khác.

Theo Yin WangDunia A. Al Farraj, Ponnuswamy Vijayaraghavan, Ashraf A. Hatamleh, Gurupatham Devadhasan Biji, Ahmed Mostafa Rady.

Biên dịch: Nguyễn Thị Quyên – Tôm Giống Gia Hóa Bình Minh

Nguồn: https://reader.elsevier.com/reader/sd/pii/S1319562X20302965?token=18868D468CBFDD1B16807645B5771C6BB433D862DD81F773BBF0A52249B7975E3F89F87DA17F58AD4B8169437089D040&originRegion=us-east-1&originCreation=20230210015427

TÔM GIỐNG GIA HÓA – CHÌA KHÓA THÀNH CÔNG

Xem thêm:

• Probiotic Mang Lại Lợi Ích Cho Tôm Thẻ Chân Trắng Bị Cảm Nhiễm Với AHPND
• Xác Định Tác Nhân Truyền Nhiễm Gây Bệnh Mờ Đục (TPD) Trên Hậu Ấu Trùng Tôm Thẻ Chân Trắng
• Quan Tâm Đến Hệ Vi Sinh Vật: Giải Trình Tự Hệ Vi Sinh Vật Như Một Bước Chuẩn Bị Ban Đầu Của Việc Quản Lý Sản Xuất Thích Ứng