Kỹ Thuật Nuôi, Tin tức

Thay thế bột cá bằng bột côn trùng đã khử chất béo (giun vàng Tenebrio molitor) cải thiện sự tăng trưởng và khả năng miễn dịch của tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei)

Tóm tắt đơn giản

Tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) là một trong những loài thủy sản được nuôi trồng phổ biến nhất trên thế giới. Tuy nhiên, ngành nuôi trồng tôm này đang gặp nhiều khó khăn do nguồn cung bột cá – nguyên liệu chính trong thức ăn tôm – ngày càng khan hiếm và giá thành cao. Bên cạnh đó, dịch bệnh tôm chết sớm (EMS) cũng thường xuyên bùng phát, gây thiệt hại nặng nề cho người nuôi. Nghiên cứu này khảo sát tiềm năng sử dụng bột giun vàng đã khử chất béo (Tenebrio molitor) làm nguyên liệu thay thế cho bột cá trong sản xuất tôm thương mại. Kết quả cho thấy bột giun vàng có thể thay thế hoàn toàn hoặc một phần bột cá trong khẩu phần ăn của tôm, với hiệu quả tối ưu đạt được khi thay thế 50% bột cá. Tôm được cho ăn bột giun vàng có hiệu suất tăng trưởng và chuyển hóa thức ăn tốt hơn so với tôm được cho ăn thức ăn truyền thống. Bột giun vàng giúp tăng cường khả năng chống chịu của tôm đối với vi khuẩn gây bệnh EMS, cải thiện tỷ lệ sống sót và giảm tình trạng ức chế miễn dịch. Chúng tôi kết luận rằng bột côn trùng bao gồm giun Tenebrio molitor là một lựa chọn thay thế phù hợp cho bột cá trong sản xuất tôm thương mại vì bột có giá trị protein cao và sự hiện diện của chitin/các hoạt chất sinh học khác giúp chống lại sự lây nhiễm mầm bệnh.

Tóm tắt

Nguồn cung cấp bột cá (FM) – nguồn protein chính cho tôm – đang bị ảnh hưởng bởi các vấn đề sinh thái và kinh tế. Nghiên cứu này đánh giá tác động của việc thay thế FM bằng ŸnMealTM (YM) – bột côn trùng đã khử chất béo, bao gồm giun vàng (Tenebrio molitor) – đối với tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannanmei) chưa trưởng thành. Các thông số tăng trưởng và miễn dịch của tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannanmei) chưa trưởng thành được so sánh sau thử nghiệm cho ăn kéo dài 8 tuần. Tôm được nuôi trong bể với mật độ 60 và 40 con/m2 và cho ăn 1 trong 5 khẩu phần trong đó một phần FM được thay thế bằng YM. Tất cả các khẩu phần đều là isoproteic, isoenergetic và cân bằng lysine và methionine. Sau thử nghiệm cho ăn, tôm được cảm nhiễm với vi khuẩn gây bệnh (Vibrio parahaemolyticus). Các thông số tăng trưởng và chuyển hóa thức ăn được cải thiện khi YM được đưa vào khẩu phần ăn của tôm; với mức tăng trọng cao nhất và hệ số chuyển hóa thức ăn (FCR) tốt nhất đạt được khi 50% FM được thay thế bằng YM so với khẩu phần đối chứng không chứa YM (khối lượng ban đầu: 1,60 g/tôm; tăng trưởng: 5,27 so với 3,94 g/tôm; FCR 1,20 so với 1,59). Ở tôm bị cảm nhiễm, tỷ lệ chết thấp hơn đáng kể ở các nhóm nhận được YM, với tỷ lệ chết thấp hơn 76,9% ở nhóm thay thế 50% FM so với nhóm đối chứng.

Giới thiệu

Tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) là một trong những loài thủy sản nuôi phổ biến nhất thế giới, với sản lượng đạt hơn 3,67 triệu tấn vào năm 2014. Bột cá (FM) đóng vai trò thiết yếu trong ngành nuôi trồng thủy sản, cung cấp nguồn protein dồi dào cho nhiều loài. Tuy nhiên, do ảnh hưởng của các vấn đề sinh thái và kinh tế, nguồn cung cấp FM đang dần cạn kiệt, dẫn đến nhu cầu cấp bách tìm kiếm các nguồn protein thay thế. FM chứa các axit amin, khoáng chất và nucleotide thiết yếu cho sự phát triển của các loài thủy sản nuôi thương mại. Do đó, FM là thành phần không thể thiếu trong khẩu phần ăn của cá và tôm, giúp duy trì năng suất, tăng trưởng và sức khỏe tổng thể.

Theo Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc (FAO), bột côn trùng là một giải pháp tiềm năng cho vấn đề thiếu hụt FM. Bột côn trùng cung cấp nguồn axit amin, lipid, khoáng chất, vitamin và năng lượng dồi dào, có thể thay thế FM trong thức ăn cho các loài thủy sản. Giai đoạn ấu trùng của giun vàng (Tenebrio molitor) là một ứng cử viên sáng giá cho việc thay thế bột cá. Giun vàng có hàm lượng protein cao, dễ nuôi và phù hợp để sản xuất thức ăn cho tôm thẻ chân trắng. Ngành công nghiệp côn trùng đang phát triển nhanh chóng trên toàn cầu. Nền tảng Quốc tế về Côn trùng làm Thực phẩm và Thức ăn chăn nuôi ước tính sản lượng côn trùng hiện tại đạt 6.000 tấn, tương ứng với khoản đầu tư toàn cầu hàng năm là 355 triệu euro.

Nhiều nghiên cứu đã đánh giá tiềm năng sử dụng bột côn trùng thay thế bột cá (FM) trong thức ăn cho tôm và cá thương mại. Tuy nhiên, kết quả về hiệu quả tăng trưởng lại không đồng nhất, thậm chí trong cùng một loài. Nguyên nhân có thể xuất phát từ sự khác biệt trong quy trình chế biến thức ăn và/hoặc xây dựng khẩu phần ăn. Chất lượng dinh dưỡng của bột protein động vật phụ thuộc trực tiếp vào quá trình chế biến và độ tươi của nguyên liệu thô. Ví dụ, một nghiên cứu trên cá hồi vân cho thấy thức ăn có chứa ấu trùng ruồi lính đen có thể thay thế 50% FM mà không ảnh hưởng đến tốc độ tăng trưởng. Tuy nhiên, hiệu quả sử dụng protein lại giảm so với thức ăn sử dụng FM truyền thống. Ngược lại, nghiên cứu khác cho thấy bột ruồi lính đen (Hermetia illucens) đầy đủ chất béo có thể thay thế tới 25% FM mà không ảnh hưởng đến sự phát triển của tôm. Tương tự, bổ sung methionine vào khẩu phần ăn giàu chất béo T. molitor dành cho tôm thẻ chân trắng cho thấy giá trị dinh dưỡng và hiệu suất tăng trưởng tương đương hoặc vượt trội so với khẩu phần ăn dựa trên FM.

Ngoài những yếu tố được đề cập trước đây, dịch bệnh bùng phát cũng là một mối đe dọa lớn ảnh hưởng đến sản xuất tôm. Tốc độ tăng trưởng chậm và tỷ lệ chết cao thường gắn liền với sự xuất hiện của vi khuẩn Vibrio spp. trong môi trường nước ao nuôi. Bệnh hoại tử gan tụy cấp tính (AHPND) do Vibrio parahaemolyticus gây ra đã và đang tạo ra thiệt hại nặng nề cho ngành nuôi tôm trong nhiều thập kỷ qua. Do tôm thiếu hệ thống miễn dịch thích nghi để chống lại bệnh tật, việc tăng cường hệ thống miễn dịch bẩm sinh đóng vai trò vô cùng quan trọng, đặc biệt trong môi trường nuôi thâm canh. Sức khỏe của tôm và việc nâng cao hệ miễn dịch bẩm sinh của chúng luôn là mối quan tâm hàng đầu của người nuôi. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng khẩu phần ăn có chứa chitin và nhuyễn thể (giàu chitin) có khả năng điều chỉnh hệ miễn dịch ở cá và tôm. Bột côn trùng, so với bột cá truyền thống (FM), là nguồn cung cấp chitin dồi dào dưới dạng chitin – một polyme liên kết β-1,4 của N-acetyl-d-glucosamine. Chitin là một trong những polysaccharide phổ biến nhất trong tự nhiên và là thành phần chính của bộ xương côn trùng, vỏ giáp xác và thành tế bào nấm.

Ngành nuôi tôm đang đối mặt với thách thức trong việc tìm kiếm nguồn protein thay thế cho bột cá truyền thống. Mục tiêu là tìm kiếm nguồn protein tối ưu để đảm bảo tăng trưởng mạnh mẽ, nâng cao sức đề kháng và khả năng chống bệnh cho tôm. Trong bối cảnh này, bột côn trùng nổi lên như một giải pháp tiềm năng, mang lại lợi ích kinh tế và môi trường vượt trội so với bột cá và bột thực vật. Ưu điểm của bột côn trùng nằm ở hiệu quả sản xuất cao. Quá trình sản xuất bột côn trùng đòi hỏi ít đất, nước và năng lượng hơn so với sản xuất protein thực vật, góp phần giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.

Mục tiêu của nghiên cứu này là đánh giá tác động của bột giun vàng (T. molitor) đã qua chế biến và khử chất béo trong khẩu phần ăn đối với tôm con. Nghiên cứu cũng đánh giá phản ứng miễn dịch và khả năng miễn dịch với vi khuẩn gây bệnh phổ biến V. parahaemolyticus.

Chuẩn bị nghiên cứu

Tôm và điều kiện thí nghiệm

Thí nghiệm được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Dinh dưỡng và Thức ăn Thủy sản, Khoa Nuôi trồng Thủy sản, Khoa Thủy sản, Đại học Kasetsart, Thái Lan. Ấu trùng tôm thẻ chân trắng (L. vannamei) có trọng lượng 0,5 g (PL-25) được lấy từ một dòng tôm sạch bệnh tại tỉnh Samutsakhon, Thái Lan. Sau 21 ngày thích nghi, tôm con nặng 1,5–1,6 g được phân ngẫu nhiên vào các bể 100 L với mật độ 60 con/m2 (15 con/bể). Mỗi bể chứa 80 L nước muối 15 ppt với độ pH dao động từ 7,0–7,5 và tổng nitơ amoniac dưới 0,02 mg/L NH3-N. Oxy được cung cấp liên tục trong mỗi bể và duy trì ở nồng độ cao hơn 5 mg/L. Tôm được cho ăn 3 lần mỗi ngày với lượng thức ăn bằng 3-5% trọng lượng cơ thể trong 8 tuần. Thức ăn và phân chưa sử dụng được hút hàng ngày và 20% lượng nước được thay mới 3 ngày/lần. Nhiệt độ dao động trong khoảng 26 đến 30℃. Mỗi nghiệm thức được lặp lại 6 lần.

Thiết kế thí nghiệm và chuẩn bị khẩu phần ăn

Thành phần khẩu phần ăn giun vàng

Bột giun vàng được cung cấp bởi Ÿnsect (Damparis, Pháp). Nó là một sản phẩm thương mại có tên ŸnMealTM (YM), là một loại bột khô thu được bằng cách chế biến ấu trùng T. molitor được nuôi trên nguyên liệu thức ăn thực vật. YM đã được khử chất béo và thành phần gần đúng của loại bột côn trùng này được trình bày chi tiết trong Bảng 1.

Bảng 1. Thành phần gần đúng của bột giun vàng (ŸnMealTM) (% trọng lượng khô).

Chuẩn bị khẩu phần ăn

5 khẩu phần ăn thử nghiệm được thiết kế để giảm dần tỷ lệ FM, đồng thời tăng hàm lượng YM. FM được thay thế ở các mức sau: 0% (đối chứng), 25%, 50%, 75% và 100% (thay thế hoàn toàn) bằng YM trong khi hàm lượng dầu đậu nành và bột mì được điều chỉnh. Tất cả các khẩu phần ăn được xây dựng theo công thức isoproteic và isolipidic, tuân theo các khuyến nghị của lysine và methionine của NRC 2011. Công thức thức ăn và thành phần gần đúng của khẩu phần được trình bày chi tiết trong Bảng 2.

Nguyên liệu thức ăn được nghiền đến 150–250 micron, trộn với nhau và sau đó được làm ẩm nhẹ để đạt độ ẩm 25%. Hỗn hợp ướt thu được được đưa qua máy xay Hobart để tạo thành các viên 2 × 2 mm (đường kính và chiều dài). Sấy khô viên thức ăn trong không khí ở nhiệt độ 65℃ trong 12 giờ để đạt độ ẩm khoảng 10%. Bảo quản viên thức ăn khô ở −20℃ trong túi nhựa đóng gói chân không và kín.

Bảng 2. Công thức khẩu phần thí nghiệm và thành phần gần đúng (% trọng lượng khô).

Đánh giá tăng trưởng và chuyển đổi thức ăn

Trong thời gian thử nghiệm, lượng thức ăn được cung cấp đã được ghi lại và thức ăn thừa được cân sau khi hút, lọc và sấy khô. Những dữ liệu này được sử dụng để tính toán lượng thức ăn tiêu thụ. Tôm được lấy mẫu hai tuần một lần cho đến hết 8 tuần để đánh giá tăng trưởng. Tỷ lệ chết được theo dõi hàng ngày. Hiệu suất tăng trưởng được ước tính thông qua việc đánh giá mức tăng cân, mức tăng cân trung bình hàng ngày, tốc độ tăng trưởng cụ thể (SGR) và tỷ lệ chết. Hiệu suất sử dụng thức ăn được ước tính bằng tỷ lệ chuyển đổi thức ăn (FCR) và hiệu quả sử dụng protein (PER).

Thử nghiệm cảm nhiễm sử dụng Vibrio Parahaemolyticus

Khả năng kháng vi khuẩn V. parahaemolyticus của tôm thẻ chân trắng được đánh giá sau 8 tuần thử nghiệm cho ăn với các khẩu phần ăn khác nhau. Chủng gây bệnh được cung cấp bởi Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Nuôi trồng Thủy sản Ven biển 2 (Samutsakhorn), Cục Thủy sản, Bộ Nông nghiệp và Hợp tác xã, Thái Lan. Ba lần lặp lại 10 con tôm trong mỗi nghiệm thức được lấy mẫu ngẫu nhiên từ thử nghiệm cho ăn và sử dụng cho thử nghiệm cảm nhiễm. Thử nghiệm cảm nhiễm được thực hiện bằng cách tiêm vào cơ 4,3 × 105 CFU/mL V. parahaemolyticus vào từng con tôm. Số lượng tôm tương tự trong mỗi nghiệm thức cũng được lấy mẫu ngẫu nhiên sau đó tiêm nước muối (0,85%) để làm đối chứng. Tôm thí nghiệm được nuôi trong cùng bể và điều kiện nuôi như mô tả trước đây. Mỗi nghiệm thức được lặp lại 3 lần. Tỷ lệ chết được theo dõi trong 10 ngày.

Thông số miễn dịch

Tình trạng miễn dịch của tôm được đánh giá vào cuối thử nghiệm cho ăn và 16 giờ sau cảm nhiễm với V. parahaemolyticus bằng cách đo tổng số lượng tế bào máu (THC), mức protein hemolymp (HPL), hoạt tính phenoloxidase (PO) và khả năng thanh thải. Chín con tôm được thu hoạch từ mỗi nghiệm thức, 3 cá thể từ mỗi lần lặp lại, để lấy mẫu hemolymp. Các mẫu hemolymp này được lấy riêng lẻ từ gốc của chân bơi thứ ba bằng cách sử dụng ống tiêm có chứa chất chống đông máu (môi trường KC-199 cộng với HEPES 2,38 g/L, bổ sung 5% L-cysteine, Itami và cộng sự, 1994). Hỗn hợp thu được gồm hemolymp và chất chống đông máu được sử dụng để đo các thông số miễn dịch (THC, HPL và PO) như được mô tả dưới đây.

Tổng số lượng tế bào máu

0,1 mL hemolymp từ ba con tôm được chọn ngẫu nhiên trong mỗi nghiệm thức được trộn với 0,5 mL môi trường KC-199 cải tiến (Itami và cộng sự, 1994) trước khi thêm dung dịch trypan blue và sau đó trộn nhẹ nhàng. Các tế bào máu sống được đếm và tính toán dưới dạng tế bào/mL bằng cách sử dụng máy đo huyết sắc tố dưới kính hiển vi ánh sáng ở độ phóng đại 400 ×.

Xét nghiệm hoạt tính phenoloxidase

Hoạt tính PO đã được thử nghiệm bằng phương pháp đo quang phổ bằng cách sử dụng L-3, 4-dihydroxyphenylalanine (L-DOPA; Sigma, Saint Louis, MO, USA) làm cơ chất và trypsin (Sigma, cat. No. T0646) làm chất kích thích theo phương pháp được mô tả bởi Smith và Soderhall (1991). Trộn 0,1 mL hemolymp tôm với 0,4 mL chất chống đông trung bình KC-199 cải tiến, sau đó ly tâm ở 2500 vòng/phút trong 10 phút ở 4℃. Rửa tế bào máu và thu thập trong dung dịch đệm cacodylate (CAC) lạnh ở pH 7,0. Chất siêu âm lysate hemocyte (HLS) đã được điều chế bằng cách sử dụng máy siêu âm ở đầu ra microtip 5, chu kỳ 50% trong 3 giây, trước khi ly tâm ở tốc độ 15.000 vòng / phút trong 20 phút ở 4℃. Chất nổi phía trên (HLS) được sử dụng làm nguồn enzyme cho xét nghiệm. Thử nghiệm hoạt tính PO được tiến hành trên tổng số 200 µL HLS được ủ với 200 µL trypsin 0,1% trong đệm CAC ở nhiệt độ phòng trong 30 phút và trộn với 200 µL L-DOPA 0,3% trong đệm CAC. Mỗi hỗn hợp phản ứng được pha loãng thêm với 600 µL dung dịch đệm CAC sau đó trộn đều và đo mật độ quang ở bước sóng 490 nm. Các phép đo độ hấp thụ được thực hiện dựa trên mẫu trắng bao gồm đệm CAC, L-DOPA, và chất kích thích để kiểm soát quá trình oxy hóa tự phát của riêng chất nền. Một đơn vị hoạt động của enzyme được định nghĩa là sự gia tăng độ hấp thụ 0,001/phút/mg protein.

Protein hemolymp

Hàm lượng protein hemolymp trong HLS được đo bằng phương pháp Lowry sử dụng albumin huyết thanh bò làm protein tiêu chuẩn (Lowry và cộng sự, 1951).

Khả năng thanh thải

Khi kết thúc thử nghiệm cho ăn, khả năng loại bỏ tế bào vi khuẩn khỏi hệ thống tuần hoàn máu của mỗi con tôm được đo bằng phương pháp sửa đổi của Martin và cộng sự (1993). Tiêm 0,1 mL huyền phù vi khuẩn V. parahaemolyticus (4,3 × 105 cfu/mL; 4,6 log cfu/mL) vào cơ đuôi của mỗi con tôm và sau đó giữ trong bể bằng nước biển trong 3 giờ. Hemolymp được thu thập từ mỗi con tôm và sau đó nhỏ 30 µL máu toàn phần vào môi trường thạch TCBS và pha loãng máu toàn phần gấp hai lần bằng dung dịch NaCl 2,6% vô trùng. Số lượng vi khuẩn được đếm trên TCBS ở trên và báo cáo bằng log cfu/mL.

Kết quả

Hiệu suất tăng trưởng và chuyển đổi thức ăn của tôm thẻ chân trắng được cho ăn giun vàng thay thế bột cá

Các phân tích cho thấy phản ứng bậc hai đáng kể đối với việc thay thế FM ở cả sinh khối cuối cùng và trọng lượng cơ thể (lần lượt là p = 0,005 và p = 0,004, Bảng 3). Sinh khối cuối cùng và trọng lượng cơ thể lớn nhất đạt được nhờ khẩu phần trong đó 50% FM được thay thế bằng YM; trọng lượng cơ thể tăng 24% khi so sánh với nhóm đối chứng (thay thế FM 0%, Bảng 3) Tương tự, phản ứng bậc hai đáng kể đối với việc thay thế FM đã được quan sát thấy khi tăng cân (p = 0,005). Sự khác biệt tăng cân lớn nhất (34%) được quan sát thấy ở nhóm ăn kiêng thay thế 50% FM so với nhóm đối chứng. SGR cho thấy phản ứng bậc ba (p = 0,0272); có xu hướng tăng SGR ở nhóm nhận khẩu phần ăn thay thế 25% FM so với nhóm đối chứng. SGR của các nhóm nhận được khẩu phần ăn thay thế 50% và 100% FM tương ứng cao hơn đáng kể so với nhóm đối chứng mặc dù SGR ở các nhóm này không khác biệt đáng kể với nhau. Chúng tôi quan sát thấy không có sự khác biệt đáng kể về tỷ lệ tôm chết giữa các nhóm khẩu phần ăn.

Bảng 3. Tăng trưởng, lượng thức ăn ăn vào và sử dụng cũng như tỷ lệ chết trong số các khẩu phần ăn thay thế bột cá khác nhau (n = 6).

Các giá trị trung bình của dữ liệu có cùng các chữ cái trong các hàng không khác biệt đáng kể (p > 0,05.) Sai số chuẩn của giá trị trung bình (SEM) của dữ liệu được trình bày trong ngoặc đơn. L, Q và C tương ứng là độ tương phản tuyến tính, bậc hai và bậc ba. ADG: mức tăng trung bình ngày; SGR: tốc độ tăng trưởng cụ thể; FCR: hệ số chuyển đổi thức ăn; PER: tỷ lệ hiệu quả protein.

Sử dụng nguồn thức ăn

Khi kết thúc thử nghiệm cho ăn kéo dài 8 tuần, không có sự khác biệt đáng kể về lượng thức ăn tích lũy trung bình giữa các nhóm khẩu phần ăn. Tổng lượng thức ăn trung bình cho tất cả các nhóm khẩu phần ăn lên tới 6,31 gram/con tôm. Xu hướng bậc hai FCR (p = 0,02) đã được phát hiện trong các nhóm. Khẩu phần ăn thay thế 50% FM có FCR thấp hơn 24% so với nhóm đối chứng. Tương tự, phản ứng bậc hai đáng kể đã được quan sát thấy ở tỷ lệ hiệu quả protein với giá trị cao nhất ở mức thay thế 50% FM.

Tỷ lệ chết và khả năng miễn dịch sau các thử nghiệm cảm nhiễm với Vibrio Parahaemolyticus

Tỷ lệ chết

Mô hình hồi quy tuyến tính tổng quát với phân bố sai số nhị thức được sử dụng để phân tích tỷ lệ chết. Tỷ lệ chết giảm dần khi thay thế bột cá (FM) bằng men bia (YM). Độ dốc của đường giảm dần này trở nên ổn định sau khi thay thế 50% FM. Nhóm thay thế 50% FM có tỷ lệ chết thấp nhất, chỉ bằng 1/4 so với nhóm đối chứng (không thay thế FM). Ngoại trừ nhóm thay thế 25% FM, tất cả các nhóm thay thế FM khác đều có tỷ lệ chết thấp hơn đáng kể so với nhóm đối chứng.

Hình 1. Tỷ lệ chết tích lũy theo hàm lượng khẩu phần ŸnMealTM (YM) vào Ngày thứ 10 sau khi thử nghiệm miễn dịch với Vibrio parahaemolyticus (n = 30).

Bảng 4. Tỷ lệ chết theo hàm lượng bột côn trùng trong khẩu phần ăn (YM).

Tình trạng miễn dịch

Việc thay thế FM và cảm nhiễm vi khuẩn đều có tác động độc lập và tương tác lên hệ thống miễn dịch của tôm (Hình 2, Tài liệu bổ sung Hình S2 và Bảng 5). Tất cả ba thông số miễn dịch (PO, THC và TP) được thử nghiệm trên tôm trước khi cảm nhiễm đều có mối tương quan tích cực với mức YM trong khẩu phần ăn. Trên tôm bị cảm nhiễm, cả THC và cả hai đều có mối tương quan thuận với mức YM trong khi mức độ hemolymp của protein và sự tồn tại của vi khuẩn trong hemolymp giảm khi tăng mức độ YM trong khẩu phần ăn.

Hình 2. Tình trạng miễn dịch của tôm trước và sau khi cảm nhiễm vi khuẩn. (A) Phenoloxidase (B) Tổng số lượng tế bào máu (C) protein hemolymp (D) số lượng vi khuẩn tồn tại trong hemolymp 3 giờ sau cảm nhiễm vi khuẩn. Dải tin cậy cho mỗi dòng được trang bị tương ứng với một SEM (n = 3).

Hoạt động PO (phenol oxidase) giảm đáng kể (60%) ở tất cả các nhóm tôm sau khi cấy vi khuẩn so với trước khi cấy (Hình 2A, Bảng 5). Nồng độ PO cao hơn 2,5 lần ở nhóm tôm cấy vi khuẩn được cho ăn 100% YM so với nhóm đối chứng 100% FM (p < 0,0001). Sự tương tác giữa tình trạng cấy vi khuẩn và mức YM trong khẩu phần ăn không đáng kể (p = 0,735) (Bảng 5).

Mô hình THC cho thấy sự tương tác đáng kể (p = 0,0084) giữa tình trạng tôm được cảm nhiễm và mức YM trong khẩu phần ăn, cho thấy mức độ chặn thấp hơn và tỷ lệ tăng THC thấp hơn ở tôm cấy vi khuẩn so với tôm trước khi cấy. Dòng phù hợp cho tôm cấy vi khuẩn thấp hơn so với tôm trước khi cấy, cho thấy THC bị ức chế đáng kể do nhiễm vi khuẩn (Hình 2B và Bảng 5).

Tương tự, mô hình phù hợp cho protein hemolymp cho thấy sự tương tác (p = 2,2 × 10−5), cho thấy hai xu hướng tuyến tính khác nhau trong dữ liệu; xu hướng tích cực và tiêu cực giữa protein hemolymp và mức YM trong khẩu phần ăn đối với tôm trước khi cảm nhiễm và sau cảm nhiễm (Hình 2C và Bảng 5).

Cuối cùng, hồi quy tuyến tính cho thấy xu hướng giảm mạnh giữa log CFU/ml và mức YM trong khẩu phần ăn (Hình 2D và Bảng 5).

Bảng 5. Các phản ứng miễn dịch khác nhau phụ thuộc vào trạng thái cảm nhiễm của vi khuẩn và mức YM trong khẩu phần ăn.

Mô hình bình phương tối thiểu tổng quát: Phản ứng miễn dịch = α + β1DYML + β2 trạng thái + β3DYML × Trạng thái; Trạng thái: cảm nhiễm (1) và cảm nhiễm trước (0). Mức YM trong khẩu phần ăn (DYML) = Phần trăm FM được thay thế bằng Bữa ăn Ynsect; χ 2 Thống kê kiểm định cho kiểm định Chi bình phương Wald Loại II.

Thảo luận

Mục tiêu chính của nghiên cứu này là đánh giá khả năng thay thế bột cá (FM) bằng men bia (YM) trong khẩu phần ăn của tôm nuôi thương mại. Chúng tôi đã đánh giá sự tăng trưởng và hiệu suất sử dụng thức ăn cũng như các thông số miễn dịch của tôm được cho ăn khẩu phần ăn có các tỷ lệ YM và FM khác nhau. Do tốc độ tăng trưởng của tôm có liên quan đến sự bùng phát dịch bệnh ở tôm nuôi thương mại nên điều quan trọng là phải đánh giá tác động của việc thay thế FM bằng YM đối với hệ thống miễn dịch của tôm. Chúng tôi đã cảm nhiễm tôm sau cuộc thử nghiệm cho tôm ăn kéo dài 8 tuần bằng cách tiêm V. parahaemolyticus—một loại vi khuẩn gây bệnh được biết là dẫn đến tỷ lệ chết cao ở tôm. YM có thể thay thế FM trong khẩu phần ăn đẳng năng lượng và đẳng năng lượng, có tác động tích cực đến hiệu suất tăng trưởng và khả năng miễn dịch của tôm.

Hiệu suất tăng trưởng

Thay thế bột cá (FM) bằng men bia (YM) trong khẩu phần ăn cho tôm mang lại kết quả khả quan về hiệu suất tăng trưởng (Bảng 3). Tốc độ tăng trưởng cụ thể (SGR) cao hơn đáng kể ở nhóm tôm được cho ăn khẩu phần có YM thay thế 25%, 50% và 100% FM so với nhóm đối chứng chỉ sử dụng FM. Tăng trọng (WG) tăng đáng kể (lên tới 34%) khi thay thế 25% đến 75% FM bằng YM. Nghiên cứu khác của Choi và cộng sự (2018) cũng cho thấy kết quả tương tự khi thay thế FM bằng thức ăn từ ấu trùng ruồi lính đen (T.molitor) giàu chất béo cho tôm thẻ chân trắng. Các tác giả lý giải rằng hiệu quả tăng trưởng cao là do thức ăn từ côn trùng chứa đầy đủ các axit amin thiết yếu cho tôm.

Ido và cộng sự (2019) cho thấy việc thay thế dần dần bột cá bằng bột côn trùng đã khử chất béo (T.molitor) có thể tăng tốc độ tăng trưởng của cá tráp đỏ lên đến 77,8%.

Cho đến nay, nhiều nghiên cứu khác khẳng định hàm lượng protein thô cao và axit amin thiết yếu trong bột côn trùng, tuy nhiên cần bổ sung methionine và lysine để đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng của tôm. Nghiên cứu này cho thấy việc bổ sung men bia (YM) vào thức ăn không ảnh hưởng đến lượng thức ăn mà tôm tiêu thụ. Tỷ lệ chuyển đổi thức ăn (FCR) đạt mức tối thiểu khi thay thế 50% bột cá bằng men bia (FCR = 1,203), giảm 0,385 điểm so với nhóm chỉ sử dụng bột cá (FCR = 1,588).

Kết quả nghiên cứu cho thấy men bia (YM) là một ứng cử viên sáng giá cho việc thay thế bột cá (FM) trong khẩu phần ăn của tôm thẻ chân trắng. Hầu hết các nguồn protein thay thế FM khác cho đến nay đều không thể thay thế hoàn toàn FM. Một ngoại lệ là hỗn hợp protein thực vật do Amaya và cộng sự (2007) đề xuất, bao gồm bột đậu nành, bột gluten ngô kết hợp với bột phụ phẩm gia cầm. Tuy nhiên, các nguồn protein thay thế từ thực vật khác thường dẫn đến giảm khả năng tăng trưởng hoặc sử dụng thức ăn khi thay thế FM hoàn toàn. Tương tự, việc sử dụng protein đơn bào từ nuôi cấy Corynebacter ammonigenes hoặc sinh khối vi tảo từ Spirulina (Arthrospira platensis) và Nannochloropsis oculata cũng dẫn đến tốc độ tăng trưởng chậm hơn ở tôm. Đối với protein động vật, các sản phẩm phụ từ máu cá cũng đã được thử nghiệm, nhưng kết quả không được khuyến khích do hiệu suất tăng trưởng thấp. Tỷ lệ thay thế tối đa cho sản phẩm phụ từ máu cá chỉ là 4%.

Ruồi lính đen (H. illucens) và ấu trùng ruồi lính đen (T. molitor) là hai ứng cử viên tiềm năng cho sản xuất thức ăn nuôi trồng thủy sản quy mô lớn. Tuy nhiên, trong một nghiên cứu sử dụng ấu trùng ruồi lính đen (H. illucens), khả năng thay thế FM trong khẩu phần ăn của cá hồi vân giới hạn dưới 25%. Ngược lại, tất cả các nghiên cứu (bao gồm cả nghiên cứu này) sử dụng T. molitor làm thành phần dinh dưỡng có thể thay thế hoàn toàn FM trong khẩu phần ăn của tôm thẻ chân trắng, và một số mức độ thay thế FM thậm chí có thể làm tăng hiệu suất tăng trưởng và chuyển hóa thức ăn. Trong nghiên cứu của Panini và cộng sự (2017), đã không chế biến bữa ăn T. molitor, không bổ sung axit amin (methionine và lysine) dẫn đến khả năng tiêu hóa chất dinh dưỡng kém. Chất lượng quy trình (khử chất béo và làm khô) của bột T. molitor và việc bổ sung đầy đủ axit amin cải thiện hiệu suất tăng trưởng của tôm. YM có hàm lượng protein thô cao hơn bột ăn từ ruồi lính đen (tương ứng là 70–74,8% so với 55% trong protein thô). Bột protein côn trùng chứa nucleotide, protein hòa tan trong nước và không hòa tan, peptide hoạt tính sinh học, vitamin, chitin, axit béo và các chất dinh dưỡng khác. YM từ Ÿnsect có hàm lượng protein hòa tan trong nước là 20% so với tổng hàm lượng protein với tỷ lệ peptide cao (Bảng S1 của Tài liệu bổ sung). Thành phần nucleotide đạt 2,9 g/kg (chất khô) (Bảng S2 của Tài liệu bổ sung). Hơn nữa, thành phần dinh dưỡng, quá trình sấy khô, độ tươi của protein động vật có trong chế phẩm và chất lượng của quá trình có thể dẫn đến khả năng tiêu hóa và giá trị dinh dưỡng khác nhau đối với các nguồn protein động vật tương tự. Điều này cho thấy cần nghiên cứu về khả năng tiêu hóa chất dinh dưỡng vào nghiên cứu về hiệu suất tăng trưởng trong tương lai.

Thông số miễn dịch

Mục tiêu của nghiên cứu này là xác định nguồn thức ăn có thể cải thiện khả năng miễn dịch của tôm nhằm hạn chế tổn thất do nhiễm trùng gây bệnh.

Trong nghiên cứu này, tổng nồng độ protein hemolymp của tôm trước khi cảm nhiễm có xu hướng tăng khi tăng hàm lượng YM trong khẩu phần ăn. Sau cảm nhiễm miễn dịch với V. parahaemolyticus, protein hemolymp giảm khi tăng hàm lượng YM trong khẩu phần ăn. Loại protein nào bị ảnh hưởng trong nghiên cứu này chưa được xác định. Zhu và cộng sự (2018) xác định 5 loại protein tuần hoàn trong máu tôm: protein liên kết, protein liên quan đến hoạt động xúc tác, enzyme, điều hòa, cấu trúc và điều hòa dịch mã. Tuy nhiên, các nghiên cứu về protein đã chỉ ra rằng Chỉ ra rằng protein liên quan đến miễn dịch thay đổi trong tôm bị nhiễm vi khuẩn. Việc giảm nồng độ protein ở tôm bị nhiễm vi khuẩn không hẳn là có hại; giảm protein liên quan đến dị ứng có thể có lợi. Tuy nhiên, cần có những nghiên cứu sâu hơn để đánh giá loại protein nào bị ảnh hưởng trong quá trình cảm nhiễm vi khuẩn của tôm được cho ăn bột côn trùng.

Choi và cộng sự (2018) đã báo cáo THC tăng khi tôm ăn 50% bột côn trùng thay thế FM bị nhiễm mầm bệnh WSSV. Tương tự, trong nghiên cứu này, THC tăng khi hàm lượng YM trong khẩu phần ăn tăng (trước khi nhiễm vi khuẩn). Sau khi cảm nhiễm vi khuẩn, THC giảm ở tất cả các nhóm tôm. Tuy nhiên THC cao hơn ở tôm ăn YM so với tôm ăn FM.

Hệ thống PO là hệ thống miễn dịch quan trọng nhất ở động vật giáp xác. Trong nghiên cứu này, Hoạt động PO tăng khi hàm lượng YM trong khẩu phần ăn tăng (trước khi nhiễm vi khuẩn). Sự ức chế miễn dịch mạnh mẽ đã được quan sát thấy sau cảm nhiễm vi khuẩn ở tất cả các nhóm tôm được thử nghiệm. Phản ứng PO giảm trung bình 60% ở tôm được cảm nhiễm vi khuẩn so với tôm trước cảm nhiễm. Sau cảm nhiễm vi khuẩn, hoạt động PO của tôm được cho ăn YM cao hơn tới 2,5 lần so với tôm được cho ăn FM.

Việc giảm hoạt động PO do nhiễm trùng có thể là do việc sử dụng enzyme để chống lại nhiễm trùng. Tuy nhiên, mức PO vẫn cao hơn ở tôm được cho ăn YM. Hơn nữa, khả năng loại bỏ mầm bệnh của tôm, được thử nghiệm 3 giờ sau cảm nhiễm tiêm, tăng lên khi hàm lượng YM trong khẩu phần ăn tăng.; có ít vi khuẩn tồn tại hơn đáng kể trong hemolymp của tôm được cho ăn ở mức YM cao hơn.

Kết quả cho thấy rằng kích thích miễn dịch bằng YM có thể cải thiện khả năng loại bỏ mầm bệnh của tôm. V. parahaemolyticus xuất hiện trong bạch huyết từ 30 phút đến 6 giờ sau khi bắt đầu nhiễm vi khuẩn.

Thay thế >50% bột cá (FM) bằng YM trong khẩu phần ăn của tôm giúp giảm tỷ lệ chết hơn 60%g, tăng khả năng loại bỏ mầm bệnh, kích thích hệ thống miễn dịch. Ngược lại, trong các thử nghiệm trước đây với tôm, tỷ lệ chết tích lũy không giảm đáng kể. Lợi ích miễn dịch của YM có thể do một hoặc sự kết hợp của các thành phần như chitin, polysaccharides, nucleotide, peptide kháng khuẩn và/hoặc sắc tố melanin – tất cả đều có ở động vật không xương sống. Chitin đã được chứng minh là có tác dụng kích thích miễn dịch cho cả tôm và cá. Một nghiên cứu về khả năng tiêu hóa in vitro cho thấy chitin chiếm 5,75% YM. Do đó, khẩu phần chứa YM được sử dụng trong nghiên cứu này chứa từ 0,3% đến 1,17% chitin. Có bằng chứng cho thấy chitin hoạt động như một chất điều hòa miễn dịch và do đó, nó có thể cải thiện tỷ lệ sống sót của động vật giáp xác tiếp xúc với bệnh tật và áp lực oxy hòa tan thấp. Mặc dù chưa được chứng minh ở giun bột, nhưng sự hiện diện trong YM của các polysacarit như vậy hoặc của các hoạt chất sinh học khác được đề cập trước đó (nucleotide, peptide kháng khuẩn, sắc tố melanin) có thể giải thích một số khả năng bảo vệ miễn dịch chống lại nhiễm trùng vi khuẩn được quan sát trong nghiên cứu này. Cần nghiên cứu sâu hơn để xác định thành phần điều hòa miễn dịch nào của YM chịu trách nhiệm về các tác dụng có lợi được quan sát thấy trong nghiên cứu này.

Ở cá, khẩu phần ăn dựa trên bột giun đã được chứng minh là làm giảm căng thẳng oxy hóa và phản ứng viêm (ceruloplasmin, myeloperoxidase và oxit nitric). Ở cá chẽm châu Âu, bột giun tăng cường cả hoạt động kháng khuẩn lysozyme và ức chế trypsin huyết thanh, có liên quan đến hoạt động kháng khuẩn và chống ký sinh trùng. Khẩu phần ăn dựa trên bột nhuyễn thể đã được chứng minh là cải thiện sự đa dạng của hệ vi sinh vật đường ruột và khả năng miễn dịch của cá. Tương tự, khẩu phần ăn bột giun đầy đủ chất béo làm thay đổi hệ vi sinh vật ở cá hồi, cá tráp và cá chẽm. Hệ vi sinh vật ở mỗi loài cá bị ảnh hưởng khác nhau khi đưa vào bột côn trùng và/hoặc bởi thành phần chất béo. Các nhà nghiên cứu đã đưa ra giả thuyết rằng tác động của khẩu phần ăn dựa trên bột côn trùng đã khử chất béo lên hệ vi sinh vật đường ruột của tôm và biểu hiện gen của hệ thống miễn dịch bẩm sinh, cải thiện khả năng miễn dịch và hiệu suất tăng trưởng ở tôm.

Kết luận

Nghiên cứu này cho thấy ŸnMealTM có thể thay thế hoàn toàn bột cá (FM) trong khẩu phần ăn của tôm mà không ảnh hưởng đến tỷ lệ sống hoặc khả năng ăn vào. Hơn nữa, ŸnMealTM cải thiện khả năng miễn dịch và khả năng kháng bệnh, giúp cải thiện tỷ lệ sống của tôm. Cải thiện khả năng miễn dịch rất quan trọng vì mật độ nuôi tôm tăng lên cùng với căng thẳng và tăng độ nhạy cảm với bệnh tật. Kết quả đã xác nhận ŸnMealTM (YM) là một nguồn thức ăn tiềm năng cho tôm nuôi.

Theo Constant Motte, Alfredo Rios, Thomas Lefebvre, Hong Do, Morgane Henry, Orapint Jintasataporn

Nguồn: https://www.academia.edu/77606475/Replacing_Fish_Meal_with_Defatted_Insect_Meal_Yellow_Mealworm_Tenebrio_molitor_Improves_the_Growth_and_Immunity_of_Pacific_White_Shrimp_Litopenaeus_vannamei_

Biên dịch: Nguyễn Thị Quyên – Bình Minh Capital

Xem thêm:

You cannot copy content of this page