Nuôi Tôm Trong Hệ Thống Biofloc Với Các Nguồn Carbon Khác Nhau

Nghiên cứu cho thấy tác động tích cực liên quan đến phản ứng miễn dịch và khả năng kháng bệnh

Kết quả của nghiên cứu cho thấy ứng dụng tiềm năng của BFT trong việc kiểm soát và quản lý dịch bệnh trong ngành nuôi tôm.

Công nghệ Biofloc (BFT) đã được nghiên cứu và có đóng góp vào việc duy trì chất lượng nước trong các hệ thống nuôi trồng thủy sản và dinh dưỡng của động vật thủy sản. Hệ thống BFT không chỉ giữ nồng độ amoniac dưới mức độc hại và cải thiện hiệu quả việc sử dụng chất dinh dưỡng của động vật nuôi mà còn cung cấp các chất dinh dưỡng bổ sung và các enzym tiêu hóa ngoại sinh. Ứng dụng của BFT cũng có thể hỗ trợ tăng trưởng, khả năng sống sót và sinh sản của động vật nuôi.

Mặc dù người ta đã biết rằng vi sinh vật, các thành phần tế bào và chất chuyển hóa của hệ thống BFT có thể hoạt động như chất kích thích miễn dịch giúp cải thiện hệ thống miễn dịch bẩm sinh của tôm cũng như bảo vệ tôm chống lại mầm bệnh, nhưng lại có rất ít nghiên cứu được thực hiện để điều tra tiềm năng miễn dịch của hệ thống BFT. Do đó, kích thích miễn dịch có thể được xem là một đặc tính rất quan trọng trong việc tôm nuôi bằng công nghệ Biofloc, đồng thời góp phần vào việc kiểm soát dịch bệnh. Ví dụ, nó có thể giải thích một phần nào đó về sự phổ biến của bệnh hoại tử gan tụy cấp tính (AHPND) được quan sát thấy ở các trang trại nuôi tôm áp dụng hệ thống BFT. Căn bệnh này đã gây ra những thiệt hại lớn cho ngành tôm nuôi ở nhiều nước.

Bài báo này – được điều chỉnh và tóm tắt từ Aquacultura (Ecuador) Số 128, tháng 4 năm 2019 – báo cáo về một nghiên cứu ở tôm được nuôi trong hệ thống Biofloc được cung cấp với các nguồn cacbon hữu cơ khác nhau (mật đường, bột sắn, phụ phẩm từ bột sắn và cám gạo) để xác định khả năng kích thích hệ thống miễn dịch và khả năng kháng bệnh.

Thiết lập nghiên cứu

Thiết kế thử nghiệm bao gồm 20 bể kính (90 x 40 x 35 cm) chứa đầy 100 lít nước biển và được sử dụng làm đơn vị nuôi cấy thử nghiệm. Nước được sục khí liên tục, nhiệt độ duy trì từ 27,3 – 28,3 độ C, ánh sáng từ 12 giờ sáng – 12 giờ tối. Tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) với trọng lượng cơ thể trung bình ban đầu là 2,02 ± 0,05 gam được thả ngẫu nhiên 30 con vào mỗi bể (83 con/m²). Tôm được cho ăn 4 lần/ngày trong 49 ngày với thức ăn thương mại dạng viên chứa 30% protein thô, mức cho ăn là 7% trọng lượng cơ thể ướt mỗi ngày, và lượng thức ăn được điều chỉnh theo sinh khối của bể.

Thử nghiệm được tiến hành với 5 nghiệm thức (mỗi nghiệm thức được lặp lại 4 lần), bao gồm nghiệm thức đối chứng không bổ sung carbon hữu cơ và thay nước 50% hàng tuần; và 4 nghiệm thức còn lại với các nguồn cacbon hữu cơ khác nhau được bổ sung để phát triển hệ thống Biofloc bao gồm mật đường, bột sắn, phụ phẩm từ bột sắn và cám gạo. Nước ngọt được bổ sung thường xuyên để bù lại lượng nước mất đi do bay hơi. Tất cả các nguồn cacbon hữu cơ đều được mua tại địa phương. Carbon hữu cơ được bổ sung hàng ngày, 2 giờ sau khi cho ăn với tỷ lệ C: N ước tính là 15. Chất lượng nước được theo dõi trong suốt 49 ngày thử nghiệm. Hiệu suất tăng trưởng của tôm, các phản ứng miễn dịch và khả năng chống lại virus gây bệnh hoại tử cơ (IMNV) cũng đã được xác minh.

Để biết thêm thông tin chi tiết về thiết lập thử nghiệm; chất lượng nước; sản lượng và lợi nhuận của tôm; đồng hóa protein và lipid; thử nghiệm IMNV; các thông số miễn dịch; số lượng vi khuẩn; và các phân tích thống kê, vui lòng tham khảo bài báo gốc.

Kết quả và thảo luận

Trong nghiên cứu hiện tại, các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng công nghệ Biofloc để nuôi tôm thẻ chân trắng ảnh hưởng đáng kể đến phản ứng miễn dịch, đồng thời làm tăng khả năng chống lại các bệnh truyền nhiễm ở tôm. Những tác động này dường như không phụ thuộc vào các nguồn carbon được sử dụng để phát triển hệ thống Biofloc.

Mỗi hệ thống Biofloc được phát triển với các nguồn cacbon khác nhau (rỉ đường, bột sắn, phụ phẩm từ bột sắn, cám gạo) là đủ để duy trì các thông số chung của chất lượng nước ở mức ổn định cho sự phát triển của tôm. Hàm lượng nitơ vô cơ hòa tan trong các bể biofloc thường thấp hơn so với bể đối chứng (áp dụng việc thay nước thường xuyên), điều này đã được xác nhận ở các báo cáo trước đây về ảnh hưởng của việc áp dụng công nghệ Biofloc đối với chất lượng nước trong nuôi tôm. Các nghiên cứu khác đã đánh giá các tác động khác nhau của carbohydrate đơn giản so với carbohydrate phức tạp được sử dụng như một nguồn carbon trong hệ thống Biofloc. Đường đơn như sucrose hỗ trợ cho việc loại bỏ amoniac nhanh hơn, trong khi các carbohydrate phức tạp hơn cần nhiều thời gian hơn để phân hủy thành đường đơn, làm cho việc loại bỏ amoniac trở nên chậm hơn.

Điều này có thể giải thích lý do tại sao mức TAN ở một vài thời điểm trong nghiệm thức sử dụng cám gạo – nguồn carbon chứa mức chất xơ cao nhất, thường cao hơn so với các nghiệm thức sử dụng các nguồn carbon khác. Có thể nói, quá trình lên men của các nguồn carbon phức tạp trước khi ứng dụng chúng trong hệ thống Biofloc là một giải pháp thay thế và là một chủ đề thú vị để nghiên cứu sâu hơn về việc sử dụng các nguồn carbon dạng sợi hoặc phức tạp. Các nghiên cứu trước đây đã được báo cáo rằng việc áp dụng BFT nói chung dẫn đến hiệu suất tăng trưởng, FCR và tỷ lệ sống của tôm nuôi cao hơn. Trong khi ở báo cáo của nghiên cứu hiện tại, tỷ lệ sống và mức độ tăng trưởng được quan sát thấy là cao hơn một chút đối với tôm trong hệ thống Biofloc, mặc dù không có sự khác biệt đáng kể nào được quan sát thấy so với tôm trong nghiệm thức đối chứng. Ngoài ra, giữa các nghiệm thức sử dụng các nguồn carbon khác nhau cũng không quan sát thấy có sự khác biệt nào. Tuy nhiên, các nguồn cacbon hữu cơ khác nhau dường như có ảnh hưởng đến quá trình đồng hóa protein và lipid của tôm.

Sự đồng hóa protein của tôm trong nghiệm thức biofloc cao hơn so với tôm trong nghiệm thức đối chứng, nhưng chỉ cao hơn đáng kể ở nghiệm thức sử dụng bột sắn và cám gạo. Một kết quả tương tự cũng được quan sát thấy đối với sự đồng hóa lipid, rằng sự đồng hóa lipid ở nghiệm thức sử dụng mật đường và bột sắn cao hơn đáng kể so với nghiệm thức sử dụng nguồn carbon khác. Vì tôm ở tất cả các nghiệm thức đều được bổ sung lượng protein và lipid trong khẩu phần ăn là như nhau, và vì chỉ quan sát thấy mối tương quan nhỏ giữa sự đồng hóa protein, đồng hóa lipid và hàm lượng protein và lipid trong các nguồn carbon, nên các giá trị đồng hóa khác nhau là kết quả của việc hấp thụ protein và lipid dưới dạng sinh khối biofloc.

Một trong những nghiên cứu gần đây cho thấy rằng, tùy thuộc vào thành phần của các axit amin thiết yếu, biofloc có thể được coi là một nguồn protein chất lượng tốt. Các tác giả khác cho rằng sự cải thiện quá trình đồng hóa protein của động vật được nuôi trong hệ thống BFT có liên quan đến sự gia tăng hoạt động của enzym proteinase trong đường ruột, do sự đóng góp của cả các enzym tiêu hóa ngoại sinh của vi khuẩn trong biofloc và sản xuất men tiêu hóa nội sinh được kích thích bởi biofloc.

Sự đồng hóa protein và lipid được cải thiện trong các nghiệm thức biofloc cho thấy có sự đóng góp tích cực của sinh khối biofloc được tạo ra từ lượng dinh dưỡng dư thừa làm nguồn thức ăn cho vật nuôi. Do đó, điều này có thể làm cho hệ số chuyển đổi thức ăn trong hệ thống BFT thấp. Ngoài ra, mối quan hệ đầu vào – đầu ra đại diện cho mức tăng sinh khối tôm so với đầu vào của nguồn thức ăn và nguồn carbon cho thấy hiệu quả của nguồn carbon hữu cơ có liên quan với mức tăng sinh khối. Theo nghĩa này, có thể thấy rằng việc sử dụng cám gạo làm nguồn cacbon hữu cơ là kém hiệu quả nhất so với các nguồn cacbon còn lại  trong nghiên cứu.

Hình 1: Các giá trị trung bình về tỷ lệ sống (%) của tôm thẻ chân trắng được nuôi trong hệ thống Biofloc được cung cấp các nguồn carbon khác nhau sau khi cảm nhiễm với virus gây bệnh hoại tử cơ (IMNV). Các giá trị được đánh dấu bằng một chữ cái khác là có ý nghĩa khác nhau (P <0,05).

Biofloc ảnh hưởng rõ ràng đến phản ứng miễn dịch bẩm sinh của tôm. Đối với tôm được nuôi trong hệ thống BFT, tổng số lượng huyết cầu và hoạt tính của phenoloxidase trước khi thử nghiệm cho thấy giá trị cao hơn so với nghiệm thức đối chứng. Ảnh hưởng kích thích này dường như là một đặc tính chung của biofloc, mặc dù mức độ kích thích dường như phụ thuộc vào nguồn carbon. Các tế bào huyết cầu tuần hoàn của động vật giáp xác và các động vật không xương sống khác rất cần thiết cho khả năng miễn dịch, vì chúng thực hiện các chức năng như thực bào, đóng gói, lưu trữ và giải phóng propnoloxidase.

Phenoloxidase (PO) là một loại enzyme trong cơ chế bảo vệ của động vật giáp xác, dẫn đến việc tăng melanin các tế bào lạ để bất hoạt chúng và ngăn chặn sự lây lan của chúng khắp cơ thể. Enzyme này được kích thích mạnh bởi các thành phần của thành tế bào vi sinh vật, như lipopolysaccharides (LPS) và b-1,3-glucans. Với tôm được nuôi trong các hệ thống BFT, chúng tiêu thụ biofloc vi sinh tại chỗ, làm tăng tổng số tế bào huyết cầu và hoạt động PO. Điều này cho thấy tác dụng kích thích của việc sử dụng biofloc đối với khả năng miễn dịch của tôm. Khi xem xét sự kích thích hoạt động PO trong hệ thống biofloc, các tác giả đã chứng minh rằng mức độ biểu hiện của các gen khác nhau điều chỉnh hệ thống kích hoạt PO cao hơn đáng kể ở tôm trong hệ thống biofloc so với tôm ở nghiệm thức đối chứng.

Sự vắng mặt của các tác động đáng kể về sự bùng nổ hô hấp (RB) – một biện pháp để xác định việc tạo ra các loại oxy phản ứng liên quan đến quá trình thực bào bởi các tế bào máu của tôm – cho thấy rằng quá trình thực bào này có thể ít xảy ra hơn so với nghiệm thức đối chứng. Do đó, hệ thống miễn dịch có thể được kích thích bởi một loại vật liệu thành tế bào vi sinh vật kích thích miễn dịch chưa được chứng minh, dẫn đến khả năng phản ứng miễn dịch lớn hơn. Các tác giả khác cũng đã báo cáo những quan sát tương tự về tác dụng của biofloc kích thích giải phóng các tế bào huyết cầu trong hệ tuần hoàn, nhưng các phản ứng kháng khuẩn và tiêu diệt vi khuẩn không bị ảnh hưởng đáng kể.

Sau khi xét nghiệm IMNV, mức độ hoạt động của tổng số lượng huyết cầu, PO và RB được quan sát thấy là giảm ở nghiệm thức đối chứng tích cực, đây là một phản ứng sinh lý bình thường trong trường hợp nhiễm trùng. Việc phục hồi hệ thống miễn dịch của tôm khỏi nhiễm virus, nếu không gây chết, có thể mất rất nhiều thời gian. Mặc dù tổng số lượng huyết cầu trong tất cả các nghiệm thức là tương tự nhau sau sáu ngày cảm nhiễm với virus, nhưng mức hoạt động PO và RB ở nghiệm thức biofloc cao hơn so với nghiệm thức đối chứng tích cực. Điều này cho thấy hệ thống miễn dịch phục hồi nhanh hơn hoặc hoạt động liên tục hơn trong các nghiệm thức biofloc. Sự gia tăng hoạt động hoặc hoạt động hiệu quả của hệ thống miễn dịch của tôm từ các nghiệm thức biofloc cũng cho thấy tỷ lệ sống của tôm sau khi cảm nhiễm cao hơn đáng kể so với nghiệm thức đối chứng tích cực.

Hình 2: Giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn của (A) tổng số vi khuẩn sống được (TBC) và (B) số lượng Vibrio giả định (TCBS) trong nước và trong ruột của tôm thẻ chân trắng được nuôi trong hệ thống Biofloc với các nguồn carbon khác nhau. Các cột của cùng một chuỗi (lần lượt là nước và ruột) với các chữ cái trên khác nhau là khác nhau.
Cũng rất thú vị khi quan sát thấy rằng việc sử dụng BFT trong nuôi tôm tạo ra các tác động về tăng trưởng, hiệu quả sử dụng thức ăn, ức chế vi khuẩn gây bệnh và phản ứng miễn dịch tương tự như việc sử dụng probiotic. Nhiều tác giả khác nhau đã báo cáo rằng việc bổ sung Bacillus subtilisto vào nước hoặc thức ăn của tôm thẻ chân trắng giúp tôm tăng trưởng và sống sót tốt hơn, ức chế sự phát triển của Vibrio trong ruột tôm, tăng hoạt động của protease và amylase, cũng như điều hòa tích cực các gen liên quan đến hệ thống miễn dịch. Bên cạnh đó, các cơ chế mà vi khuẩn probiotic ảnh hưởng đến năng suất của tôm cũng đã được một số tác giả xem xét.

Các cơ chế này bao gồm điều hòa miễn dịch, loại trừ cạnh tranh, xử lý sinh học, cung cấp nguồn dinh dưỡng và sự đóng góp của enzym vào quá trình tiêu hóa, và ngăn chặn sự giao tiếp của các vi khuẩn. Những tác động mà biofloc có thể có đối với nuôi tôm được thể hiện trong nghiên cứu này, cũng như trong các nghiên cứu khác được báo cáo gần đây, cho thấy rõ ràng rằng biofloc có tác dụng có ích và những tác dụng này tương tự với những tác dụng quan sát được khi bổ sung probiotics.

Quan điểm

Kết quả của nghiên cứ đã cung cấp thông tin về bản chất kích thích miễn dịch của biofloc đối với tôm, và việc kích thích miễn dịch này thay đổi như thế nào còn tùy thuộc vào nguồn cacbon được cung cấp. Điều này cho thấy rằng biofloc có tác động tích cực đến phản ứng miễn dịch của tôm thẻ chân trắng và giúp tôm tăng khả năng đề kháng để chống lại virus IMNV. Chỉ có sự khác biệt nhỏ được quan sát thấy giữa các nghiệm thức carbon hữu cơ khác nhau. Nhìn chung, nghiên cứu này cho thấy ứng dụng tiềm năng BFT để kiểm soát và quản lý dịch bệnh trong ngành nuôi tôm.

Theo Tiến sĩ Julie Ekasari, Tiến sĩ Muhammad Hanif Azhar, Tiến sĩ Enang H. Surawidjaja, Tiến sĩ Sri Nuryati, Tiến sĩ Peter De Schryver, và Tiến sĩ Peter Bossier.

Nguồn: https://www.globalseafood.org/advocate/shrimp-grown-in-biofloc-systems-with-different-carbon-sources/

Biên dịch: Huyền Thoại – Công ty TNHH PTTS Bình Minh

Xem thêm:

• Môi Trường, Hoạt Động Của Quần Thể Vi Khuẩn Và Sự Bùng Phát Bệnh Phân Trắng Trong Ao Nuôi Tôm
• Nuôi Tôm Và Loại Trừ Mầm Bệnh Qua Hình Thức Cạnh Tranh
• Ảnh Hưởng Của Việc Bổ Sung Khoáng Chất Trong Nước Đối Với Sự Tăng Trưởng Và Tỷ Lệ Sống Của Tôm Thẻ Chân Trắng Litopenaeus Vannamei Trong Nước Có Độ Mặn Thấp