Một số phương pháp mới ngăn ngừa dịch bệnh trong nuôi tôm

Hơn ba thập kỷ qua, ngành nuôi tôm toàn cầu đã có bước phát triển nhanh chóng và hiện là một ngành mang lại hàng tỷ đô la Mỹ mỗi năm. Hơn một nửa nguồn cung tôm trên toàn cầu đến từ nuôi trồng thủy sản. Theo Tạp chí Nuôi trồng thủy sản châu Á Thái Bình Dương (Aquaculture Culture Asia Pacific), sản lượng tôm nuôi toàn cầu tăng từ 3,4 triệu tấn năm 2013 lên 3,6 triệu tấn năm 2014. Các nước sản xuất tôm khu vực châu Á đứng đầu với đóng góp 3 triệu tấn, trong khi sản lượng khu vực châu Mỹ ước đạt 671 nghìn tấn.

Tuy nhiên, ngành nuôi tôm toàn cầu đang phải đối mặt với thách thức lớn là dịch bệnh, ảnh hưởng đến nguồn cung tôm trên thế giới và gây thiệt hại nặng nề về kinh tế. Nguyên nhân gây ra dịch bệnh trên tôm chủ yếu là vi rút. Ở châu Á, bệnh virus đốm trắng (WSSV), đầu vàng (YHV) và bệnh virus Taura (TSV) dẫn đến thiệt hại về kinh tế và hiện đang lan rộng khắp khu vực này. Ở Tây bán cầu, hai bệnh WSSV và TSV đã gây thiệt hại nghiêm trọng cho trang trại nuôi tôm. Ở Ecuador, bệnh đốm trắng làm giảm 53% sản lượng tôm từ 1998-2000, dẫn đến thiệt hại 516 tỷ đô la Mỹ (2010).

Vấn đề dịch bệnh trong nuôi tôm rất phức tạp và thường vẫn chưa được hiểu rõ. Nhu cầu tiêu dùng và chiến lược quản lý bền vững ngành nuôi tôm đã hạn chế số lượng các loại thuốc kháng sinh trong điều trị bệnh trên tôm. Vắc-xin có thể sẽ không hiệu quả trên động vật giáp xác vì chúng không có hệ thống miễn dịch đặc hiệu tương tự như của động vật có xương sống. Do đó, các nhà sản xuất tôm đang xem xét một số biện pháp thay thếnhư là ứng dụng chế phẩm sinh học, chất lượng tôm bố mẹ, quy trình nuôi và chế độ dinh dưỡng an toàn như là công cụ chính để kiểm soát bệnh.

Bài viết này báo cáo về những tiến bộ gần đây trong sự phát triển của ngành phụ gia thức ăn có khả năng làm giảm tác động của dịch bệnh dựa trên năng suất và lợi nhuận trong nuôi tôm, theo Tiến sĩ Peter Coutteau và Tiến sĩ Tim Goossens, Nutriad.

Dịch bệnh là mối đe dọa số 1

Hội chứng virut gây bệnh đốm trắng (WSSV), một trong những nguyên nhân chính gây trì truệ cho ngành nuôi tôm trong những năm 90, đã ảnh hưởng đáng kể đến sản lượng tôm trong những năm gần đây ở Mexico và Brazil. Hội chứng chết sớm hay hoại tử gan tụy cấp tính (EMS/AHPND), hiện đang làm gián đoạn sản xuất tại 3 nước sản xuất tôm lớn là Trung Quốc, Thái Lan và Việt Nam. EMS đã được báo cáo đầu tiên ở Trung Quốc vào năm 2009, nó đã lan đến Việt Nam, Malaysia và Thái Lan, và hiện tại đã làm thất thoát mỗi năm hàng tỷ đô.

Dịch bệnh EMS thường xảy ra trong vòng 30 ngày đầu tiên sau khi thả, tỷ lệ chết có thể hơn 70%. EMS được gây ra bởi một tác nhân là vi khuẩn, lây qua đường miệng, đường tiêu hóa và tạo ra một chất độc gây ra sự phá hủy mô và làm rối loạn chức năng của các cơ quan tiêu hóa tôm gọi là gan tụy. Mầm bệnh EMS/AHPND bao gồm một số chủng của một loại vi khuẩn tương đối phổ biến là Vibrio parahaemolyticus, chúng có khả năng giải phóng độc tố mạnh.

Phương pháp truyền thống: tăng cường sức khỏe tôm thông qua dinh dưỡng

Một cách tiếp cận truyền thống nhằm giảm thiểu sự ảnh hưởng của dịch bệnh trên tôm bao gồm gia tăng mức độ của các chất dinh dưỡng quan trọng ảnh hưởng đến sức khỏe và sự miễn dịch của tôm, bao gồm vitamin C và E, phospholipid, acid béo thiết yếu, khoáng chất và carotenoids.

Việc tăng cường thức ăn thường được bổ sung với chất kích thích miễn dịch, chẳng hạn như polysaccharides, lipoprotein và lipopolysaccharides. Sử dụng chất kích thích miễn dịch thường xuyên thường không được khuyến khích do những rủi ro đối với sự kích thích của các hệ thống miễn dịch đặc hiệu.

Đan xen hoặc cắt giảm phụ gia thức ăn thường không thực tế trong hoạt động nông nghiệp. Kết quả đáng khích lệ là cải thiện khả năng kháng bệnh bằng việc sử dụng liên tục để tăng cường sức khỏe, tăng cường thức ăn dựa trên sự lựa chọn chất kích thích miễn dịch thích hợp kết hợp với một nguồn cung cấp dinh dưỡng nhằm cân bằng các chất dinh dưỡng quan trọng để hỗ trợ việc tăng cường hệ thống miễn dịch (Bảng 1).

Tuy nhiên, hiệu quả của nhiều chất kích thích miễn dịch thương mại sẵn có nhằm cải thiện stress hoặc khả năng kháng bệnh của tôm cá phụ thuộc phần lớn vào loại sản phẩm và việc cung cấp chất dinh dưỡng là điều cần thiết để hỗ trợ sự tích lũy của hệ thống miễn dịch.

Bảng 1: Ảnh hưởng từ việc tăng cường thức ăn dựa trên các thông số sản xuất ở một trang trại NE, Brazil

	Thức ăn thông thường	Thức ăn bổ sung dinh dưỡng	Thay đổi
Tổng diện tích ao nuôi (ha)	25	25
Thời gian nuôi (ngày)	107	111
Tỷ lệ sống (%)	77.1	80.7	+5%
Trọng lượng cuối cùng (g)	12.77	14.01	+10%
Sản lượng thu hoạch (kg/ha)	1771	20.34	+15%
Hệ số chuyển hóa thức ăn	1.86	1.85	-1%
Tăng trưởng bình quân hàng tuần (g)	0.84	0.88	+6%
Chi phí sản xuất	100%	100%
Giá trị thu hoạch	100%	119%	+19%

 

Phương pháp mới

Thúc đẩy và dự trữ dinh dưỡng lipid trong gan tụy

Tôm sẽ không thích ứng với hàm lượng chất béo cao trong thức ăn. Một số nghiên cứu cho thấy tốc độ tăng trưởng giảm ở mức trên 10% từ việc bổ sung lipid vào khẩu phần ăn. Tuy nhiên, chất lượng và số lượng của các chất béo trong chế độ ăn đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển và sức khỏe tôm. Tôm không có hay có khả năng rất hạn chế để điện giải một số phân tử lipid cần thiết cho sự phát triển bình thường bao gồm cholesterol, axit béo không bão hòa cao và phospholipid. Bột cá và dầu cá thường là những nguồn cholesterol và HUFA quan trọng trong khẩu phần ăn.

Mặc dù các mức dinh dưỡng khác nhau có thể không thấy sự khác biệt đáng kể về hiệu suất tăng trưởng trong nuôi thử nghiệm ở điều kiện được kiểm soát chặt chẽ, song chúng có thể trở nên quan trọng trong việc duy trì sức khỏe và hệ miễn dịch trước thách thức dịch bệnh và biến động trong điều kiện môi trường xung quanh gặp phải trong sản xuất. Hơn nữa, tình trạng sức khỏe của tôm chủ yếu được xác định bằng lượng dự trữ lipid trong gan tụy, với chức năng vừa là một tuyến tiêu hóa cũng như một kho lưu trữ năng lượng. Vì vậy, người nuôi thường quan sát để đánh giá tình trạng dinh dưỡng của gan tụy, khi trữ lượng lipid cân đối thì đây sẽ là một chỉ số để đánh giá về sức đề kháng tốt hơn trước stress và dịch bệnh.

Sự tiêu hóa lipid trên tôm xảy ra khi một tỷ lệ lớn nội bào biểu mô trong gan từ nơi được vận chuyển đến các cơ quan thông qua các haemolymphe dưới dạng lipoprotein. Sự hình thành và hấp thụ các mixen lipid từ lumen của gan tụy và do đó tubuli là một bước hạn chế trong quá trình tiêu hóa lipid.

Chất tăng cường khả năng tiêu hóa dựa trên tác nhân nhũ hóa tự nhiên, chúng được lựa chọn để tương thích với hệ thống tiêu hóa của tôm, thể hiện qua khả năng bổ sung cho quá trình nhũ tương hóa và hấp thu chất béo trong gan tụy qua chế độ ăn (Coutteau et al, 2012.). Điều này sẽ cải thiện hiệu quả trên khi tôm sử dụng chất béo như các thành phần thiết yếu và là nguồn năng lượng cho sự tăng trưởng và khả năng sống còn trước dịch bệnh hay áp lực stress.

Tăng cường dự trữ lipid trong gan tụy của tôm thẻ chân trắng Penaeus indicus như là kết quả của việc bổ sung tỷ lệ tiêu hóa tăng cường chất phụ gia được chứng minh gần đây (Van de Braak và ctv, 2012). Phân tích mô học cho thấy có sự gia tăng gấp 3 % trên tôm với một mức độ cao lipid vacuolization trong gan tụy sau khi bổ sung chất phụ gia thức ăn chăn nuôi trong thời gian một tháng.

Nghiên cứu một ao tương tự, kết quả cho thấy ở ao thí nghiệm, cân nặng trung bình của tôm cao hơn 2%, tỉ lệ sống cao hơn 4%, lượng sinh khối cao hơn 6%. Tuy nhiên, khi loại bỏ các yếu tố khác đối với tỉ lệ sống từ nhóm đối chứng và thí nghiệm đã cho thấy trọng lượng trung bình cao hơn 8%, tỉ lệ sống cao hơn 12%, lượng sinh khối cao hơn 23%.

Công nghệ Quorum Sensing

Quorum Sensing (QS) là một hình thức giao tiếp của vi khuẩn. Trong thập kỷ qua, nhiều loài vi khuẩn đã được ghi nhận có thể sản xuất và tiết ra phân tử tín hiệu nhỏ, chẳng hạn như lactones acyl homoserine hoặc cố định oligopeptit, có thể được phát hiện bởi các vi khuẩn tiếp giáp với cùng hay loài khác biệt. Khi mật độ quần thể gia tăng, các phân tử này sẽ tích lũy trong môi trường ngoại bào, do vậy chúng cung cấp một phương tiện để vi khuẩn theo dõi sự hiện diện của các vi khuẩn khác. Những tín hiệu phân tử khi đạt đến một nồng độ nhất định sẽ bắt đầu phát tín hiệu, đặc biệt là việc kích hoạt các gen đặc biệt. Do đó,sự giao tiếp QS được sử dụng bởi các vi khuẩn để đồng bộ hóa các thay đổi gen và phối hợp phản ứng sinh hóa trong toàn bộ quần thể.

Hệ thống QS đã nghiên cứu hầu hết các vi khuẩn gây bệnh phổ biến nhất. QS đã gắn liền với khả năng gây bệnh, chẳng hạn như hình thành màng sinh học và sản xuất của protease, các yếu tố xâm lược hoặc các yếu tố độc lực khác (Defoirdt và ctv, 2011). Trong những năm gần đây, nghiên cứu tập trung vào những cách để làm giảm hiệu suất QS (còn gọi là dập tắt quorum) được đặc biệt quan tâm. Đặc biệt, nghiên cứu này đã được áp dụng thành công trong y học con người, các chất ức chế QS như là chất thay thế tiềm năng cho kháng sinh trong việc chống lại sự lây nhiễm của vi khuẩn gây bệnh (Sintim và cộng sự, 2010). Một điều thú vị là khả năng kháng lại các chất phá vỡ hệ thống QS của vi khuẩn khá thấp; điều này trái ngược việc kháng thuốc của vi khuẩn khi dùng kháng sinh (Defoirdt và ctv, 2010).

Tại Trung tâm công nghệ Nutriad, công nghệ QS đã được áp dụng trong thế hệ chất phụ gia tự nhiên mới, có khả năng điều chỉnh hệ vi sinh đường ruột. Các hợp chất được tiến hành kiểm tra khả năng ức chế QS bằng việc sử dụng một loạt cảm biến sinh học vi khuẩn biến đổi gen để xác định cường độ tín hiệu. Qua những xét nghiệm đó, các nhà khoa học xác định các bộ điều biến QS mạnh có khả năng khiến QS ngừng hoạt động ở mức dưới nồng độ ức chế tối thiểu. Các hoạt động QS khác nhau được lựa chọn cho các đối tượng nuôi khác nhau, nhà khoa học lựa chọn phương pháp ức chế hoạt động của QS khác nhau, thông qua sàng lọc, sử dụng thiết bị cảm biến sinh học vi khuẩn chuyên biệt và hệ vi sinh. Hỗn hợp các hợp chất tự nhiên khác nhau được chứng minh là đặc biệt hiệu quả đối với hoạt động can thiệp vào QS nhằm đối phó việc phát tín hiệu của vi khuẩn Vibrio harveyi, một tác nhân gây bệnh Vibrio trên tôm he.

Đưa cơ chế ức chế QS vào thực tiễn: Tối ưu hóa sức khỏe đường ruột trong nuôi tôm bán thâm canh

Môi trường sống của tôm là nước và đáy ao, nên quá trình trao đổi hệ vi sinh giữa môi trường với hệ thống tiêu hóa rất dễ xảy ra. Điều này có thể làm tăng nguy cơ phát triển các vi sinh đường ruột không có lợi hoặc làm biến đổi hệ vi sinh có thể ảnh hưởng đến hoạt động tối ưu của hệ thống tiêu hóa. Do vậy, hệ thống tiêu hóa của tôm là cửa ngõ chính cho sự cảm nhiễm virus cũng như vi khuẩn, vốn là mối đe dọa lớn nhất đối với lợi nhuận của nghề nuôi tôm.

Cách kiểm soát bền vững hệ vi sinh đường ruột trong vật nuôi bao gồm việc sử dụng các vi khuẩn đã được tuyển chọn để đưa vào ruột (chế phẩm sinh học-probiotic), các dưỡng chất đặc biệt thúc đẩy sự phát triển các dòng vi khuẩn đã được chọn (prebiotic) và các hợp chất tự nhiên (chủ yếu có nguồn gốc men và chiết xuất thảo mộc, được gọi là "phytobiotic") tạo thuận lợi cho sự phát triển vi khuẩn có lợi, ngăn ngừa và ức chế vi sinh vật gây bệnh. Những nghiên cứu gần đây có thể dễ dàng ứng dụng cho các cơ sở sản xuất thức ăn, để sản xuất đại trà.

Hợp chất chiết xuất thực vật Sanacore® GM, Nutriad ban đầu được lựa chọn nhờ đặc tính kháng khuẩn và diệt khuẩn, chống vi khuẩn gây bệnh trong môi trường thí nghiệm. Ngoài ra, hợp chất này cũng được chứng minh có khả năng ức chế vi khuẩn phát tín hiệu QS ở nồng độ thấp hơn nồng độ ức chế, cho phép kiểm soát hiệu quả hệ vi sinh vật đường ruột theo hướng có lợi hơn. Việc bổ sung Sanacore GM thúc đẩy tôm tăng trưởng ở điều kiện phòng thí nghiệm, trọng lượng hằng tuần tăng 20% và tỉ lệ chuyển đổi thức ăn cải thiện 4% (Coutteau và cộng sự năm 2010). Tác động của sản phẩm chiết xuất từ thực vật này đã được thử nghiệm ở một trang trại nuôi tôm bán thâm canh tại Panama. Vụ 2 tại Panama thường thả giống vào tháng 8 và 9; thời điểm này điều kiện khí hậu không ổn định, do vậy có sự dao động lớn về nhiệt độ, gây ảnh hưởng đến sự tăng trưởng và bùng nổ bệnh đốm trắng.

Vụ 1, thả giống từ tháng 1 đến tháng 4, điều kiện tự nhiên ổn định hơn, nên tỉ lệ sống và năng suất cao hơn. Hai nghiệm thức được so sánh với khác biệt duy nhất là có và không bổ sung chất hoạt hóa tăng trưởng phytobiotic (Sanacore® GM) vào thức ăn tại trại nuôi. Theo đó, ở ao tôm có bổ sung phụ gia tỉ lệ sống cao, tăng lần lượt 18% và 24% so nhóm đối chứng ở vụ 1 và 2

Dịch bệnh đốm trắng được theo dõi trong suốt thời gian nuôi, ở cả hai nghiệm thức, với cùng tần suất kiểm soát nghiêm ngặt; virus gây bệnh đốm trắng được xác định bằng phương pháp sắc ký miễn dịch (immuno-chromatography) và PCR. Sự xuất hiện hợp chất phytobiotics tạo ra hoạt động kháng khuẩn trong hệ thống tiêu hóa của tôm. Điều này tăng cường khả năng đề kháng với việc bội nhiễm với các vi khuẩn cơ hội như Vibriosis, thường là nguyên nhân chính gây tử vong ở tôm nhiễm đốm trắng (theo Phuoc và cộng sự, 2009).

Ở vụ 2, việc bố trí 8 lần lặp lại trong mỗi nghiệm thức cho phép việc đánh giá chính xác hơn về sự biến đổi thông số giữa các ao. Việc bổ sung phytobiotic làm giảm đáng kể sự thay đổi kết quả sản xuất ở các ao sử dụng cùng loại thức ăn (với 6 chỉ tiêu theo dõi khác nhau, hệ số thay đổi trung bình giữa các ao: nhóm đối chứng 18% so với nhóm sử dụng Sanacore 10%). Kết quả còn cho thấy tầm quan trọng của việc tăng cường kiểm soát vi sinh đường ruột đối với khả năng sản xuất trong môi trường ao bán thâm canh.