Probiotics biển - Cân bằng hệ vi sinh vật của tôm

Một giải pháp thay thế cho sự mất cân bằng hệ vi sinh vật của tôm nuôi là đưa vi khuẩn có lợi vào để khôi phục sự đa dạng của vi khuẩn. Không phải tất cả các vi khuẩn đều có thể được đưa vào hệ vi sinh vật của tôm hoặc môi trường nước một cách thành công. Probiotics được sử dụng trong sản xuất tôm phải hoạt động trong phạm vi độ mặn từ 2 – 35‰. Do đó, probiotics có nguồn gốc từ biển có thể hoàn toàn thích nghi với môi trường sống dưới nước hoặc bản thân tôm nuôi.

Hình 1. Thiết kế thử nghiệm từ ương đến nuôi

Probiotics biển bọc trong tảo

Probiotics phải chống lại môi trường nước mặn và có thể xâm nhập vào chất nhầy của tôm hoặc cá và cạnh tranh không gian và chất dinh dưỡng trong ruột của động vật. Do đó, việc sử dụng “probiotics liên quan đến vật chủ” từ tôm cá đã được chú ý (Văn Đoàn và cộng sự, 2020).

Chiến lược của nhóm nghiên cứu là tập trung vào các sinh vật không cuống, không có holobiont, không có chi mầm bệnh NTTS (cụ thể hơn là Vibrio). Khi đối mặt với kẻ thù hoặc mầm bệnh, các sinh vật không cuống không thể chạy và đã phát triển một kho các phân tử hoạt tính sinh học để chiến đấu. Nhiều sinh vật đã được tạo ra nhờ vào các vi khuẩn cộng sinh mà chúng nuôi dưỡng.

Từ việc sàng lọc và xác định đặc điểm của các nghiên cứu vi khuẩn biển, nhóm nghiên cứu đã phát triển hai công thức dành riêng cho cá và tôm, được đặt tên là AKWABIOTIC, bao gồm nhóm chế phẩm sinh học Bacillus biển được bọc trong tảo mang lại hiệu quả tổng hợp, có lợi cho sức khỏe và sự tăng trưởng của tôm, cá.

Tổ hợp probiotics biển bọc trong tảo được đánh giá 3 lần trên tôm từ lúc ương (3.500 PLs/bể) đến trước khi nuôi (350 PLs/bể) tại 2 trạm thí nghiệm ở Trung Quốc và Peru (Hình 1).

Hiệu suất tăng trưởng và thách thức mầm bệnh

Probiotics biển được bọc trong tảo làm tăng đáng kể trọng lượng thân cuối lên 11%, tỷ lệ tăng trọng 27%, tốc độ tăng trưởng cụ thể 6% và giảm tỷ lệ hệ số thức ăn 15% sau 80 ngày bổ sung probiotics (Bảng 1). Trong điều kiện được kiểm soát bình thường, các giải pháp probiotics biển làm tăng tỷ lệ sống lên 6% (Hình 2). Trong thời kỳ stress mặn, khi độ mặn giảm xuống 1‰, dung dịch probiotics cũng cải thiện sức đề kháng của tôm, giúp tôm sống sót nhiều hơn 15%.

Hình 2. Tỷ lệ sống của tôm trong quá trình thử thách chống lại Vibrio parahaemolyticus ở PL30 (A) và sau thử nghiệm 80 ngày (B) và kết quả các lạc khuẩn Vibrio có trong gan tụy tôm (125 con/bể) (C)

Trong những thách thức chống lại một số mầm bệnh NTTS, probiotics biển ít nhất đã tăng gấp đôi số lượng cá thể sống sót và thay đổi chu kỳ bán rã lên 30%.

Thử thách với Vibrio parahaemolyticus (mang thể thực khuẩn gây bệnh hoại tử gan tụy cấp tính) đã làm tăng tỷ lệ sống thêm 120% ở PL30 (cuối ương) và 125% vào cuối thí nghiệm sau 80 ngày bổ sung probiotics, với tỷ lệ tử vong ở nhóm đối chứng, lần lượt là 83% và 72%. Tỷ lệ sống sót cao này có liên quan đến mức độ thấp của Vibrio trong ruột khi sử dụng probiotics biển.

Cấu hình hệ vi sinh vật

Sau 80 ngày thử nghiệm, cả gan tụy và ruột được phân lập và phân tích để xây dựng cấu hình hệ vi sinh vật (chỉ trình bày kết quả từ gan tụy). Ở cấp độ phylum, hầu hết quần thể vi khuẩn trong nhóm đối chứng là Proteobacteria phylum, lên đến 95%. Sự thống trị của loài này là tiêu chuẩn đối với hệ vi sinh vật biển (Yukgehnaish et al., 2020).

Việc sử dụng probiotics biển làm tăng sự phong phú và đa dạng của hệ vi khuẩn. Chỉ số Shannon đối với tôm được xử lý bằng probiotics cao hơn nhóm đối chứng 2.913 điểm. Quan sát thấy sự phong phú của phyla có chứa vi khuẩn có lợi với các hoạt động của probiotics như Firmicutes và Actinobacteria (sản xuất kháng khuẩn) và Bacterioides (tiêu hóa carbohydrate thực vật) trong hệ vi sinh vật gan tụy của tôm được xử lý bằng probiotics biển.

Ở cấp độ chi, Vibrio spp. chiếm ưu thế tới 65% trong nhóm đối chứng. Việc sử dụng các probiotics biển làm giảm 63% hàm lượng Vibrio.

Nhìn vào các loài mầm bệnh cụ thể, dung dịch probiotics làm giảm 3 yếu tố tương đối về sự phong phú của Vibrio harveyi và V. parahaemolyticus. Sự sụt giảm này có liên quan đến sự gia tăng sự phong phú của chi probiotics, ở đây là Bacillus, và minh họa hoàn hảo cơ chế cạnh tranh độc quyền giữa lợi khuẩn và mầm bệnh trong ruột động vật (Knipe et al., 2021).

Trong nghiên cứu này, hệ vi sinh vật khuẩn lạc Bacillus probiotics ở mức tương đối dồi dào là 4%. Điều quan trọng là cả probiotics và vi khuẩn kết hợp có lợi không cần phải dồi dào để đóng một chức năng quan trọng và hoạt động tích cực đối với sinh lý động vật (Wang và cộng sự, 2020). Mục đích của probiotics không phải để thay thế hệ vi sinh vật. Probiotics điều chỉnh thành phần hệ vi sinh vật có lợi.

Ở cấp độ chi, các nhà nghiên cứu cũng quan sát thấy sự xuất hiện của vi khuẩn có lợi trong tôm được xử lý bằng probiotics biển được bọc trong tảo. Vi khuẩn được biết đến là nhà sản xuất chính của Vitamin B12 và chất tiêu hóa chất xơ thực vật mạnh mẽ (Nathan & Eduardo, 2017). Chúng cũng có liên quan đến khả năng chống lại độ mặn thấp trong hệ vi sinh vật của tôm (Landsman và cộng sự, 2019). Các chi Dietzia và Bacillus tạo ra các chất kháng khuẩn, kháng nấm, chống ký sinh trùng và kháng vi rút (Elshaghabee et al., 2017; Modolon et al., 2020).

Mặt khác, Nautella, một chỉ báo về sức khỏe xấu, đã biến mất khỏi hệ vi sinh khi tôm được xử lý bằng probiotics biển (Zheng et al., 2017).

Kết luận

Công thức tôm AKWABIOTIC đã được đánh giá và được nghiên cứu từ một tổ hợp probiotics Bacillus biển được bọc trong tảo, cho phép việc giải phóng có kiểm soát các loại vi khuẩn phù hợp vào đúng nơi mà sự xâm nhập và hoạt động của Bacillus biển có thể thích nghi trong ruột tôm. Probiotics biển và tảo cho thấy tác dụng đối kháng với quần thể Vibrio.

Ngoài ra, probiotics biển và tảo điều chỉnh tích cực hệ vi sinh vật của tôm để cung cấp tỷ lệ vi khuẩn tốt/xấu cân bằng. Các điều chế hệ vi sinh vật cảm ứng cải thiện sức khỏe và tăng trưởng của tôm và probiotics biển cũng cải thiện tỷ lệ sống trong điều kiện bình thường và cả sinh học và phi sinh học.

Việc sử dụng phòng ngừa các giải pháp probiotics biển tăng cường lá chắn vi khuẩn là hệ vi sinh vật và giảm nhu cầu sử dụng kháng sinh hoặc các đầu vào hóa học khác trong quá trình sản xuất tôm. Khi được sử dụng sau một vấn đề như căng thẳng môi trường, sự xuất hiện của mầm bệnh, sử dụng kháng sinh hoặc chất khử trùng, dung dịch probiotics biển cho phép điều chỉnh chứng loạn khuẩn gây ra.

Cuối cùng, sức mạnh tổng hợp giữa tảo và probiotics biển cải thiện đáng kể tốc độ tăng trưởng và hiệu quả sử dụng thức ăn để có năng suất tốt hơn.