Thành phần axit hữu cơ trong thức ăn được sử dụng như chất kích thích tăng trưởng, chống vi trùng

Dịch bệnh là một yếu tố hạn chế lớn trong việc mở rộng nuôi trồng thủy sản và tăng năng suất. Mối quan tâm đặc biệt của ngành nuôi cá rô phi là bệnh do vi khuẩn gây ra bởi các nhóm Streptococcus như Streptococcus agalactiae, có thể làm cá chết trên diện rộng, đặc biệt là trong nước ấm và hệ thống nuôi thâm canh cao ở các nước khác nhau. Thuốc kháng sinh như oxytetracycline (OTC) vẫn đang được sử dụng phổ biến nhất trong việc điều trị hoặc phòng chống lại các bệnh do vi khuẩn, bao gồm Streptococcus, trong nhiều lĩnh vực của ngành công nghiệp nuôi trồng thủy sản. Tuy nhiên, khi xu hướng toàn cầu trong việc sử dụng kháng sinh trở nên hạn chế hơn và không phổ biến trong ngành nuôi trồng thủy sản, việc xác định lựa chọn thay thế dự phòng phù hợp và thúc đẩy tăng trưởng đóng vai trò ngày càng quan trọng. Trong số này, mối quan tâm đến các axit hữu cơ đang ngày càng gia tăng.

Axít hữu cơ là hợp chất hữu cơ được đánh giá “nhìn chung là an toàn”. Nhiều yếu tố có thể ảnh hưởng đến hiệu quả của axit hữu cơ, bao gồm loài, độ tuổi của loài, thành phần dinh dưỡng, loại và nồng độ của các axit hữu cơ cũng như các điều kiện nuôi cấy. Một số nghiên cứu đã báo cáo các tác dụng có lợi của axit hữu cơ trong cải thiện việc sử dụng chất dinh dưỡng, trong đó phần lớn là do những tác động axit hóa của chế độ ăn uống, do đó làm cho các chất dinh dưỡng, đặc biệt là khoáng chất, có nhiều hơn.

Trong các nghiên cứu trước đó, cá rô phi lai đỏ, Oreochromis sp., được cho ăn khẩu phần ăn có chứa axit hữu cơ hỗn hợp (OAB) cho thấy hiệu suất tăng trưởng và lượng phốt pho (P) sử dụng được cải thiện một chút, nhưng không đáng kể, cũng như cải thiện đáng kể khả năng đề kháng với vi khuẩn S. agalactiae. Tuy nhiên, không rõ liệu hiệu suất tăng trưởng của cá rô phi có thể được cải thiện hơn nữa không khi tăng liều axit hữu cơ trong khẩu phần ăn của chúng. Hiện tại, người ta cũng không biết liệu sự tăng trưởng, hiệu quả thức ăn, và các hiệu ứng kháng khuẩn quan sát thấy ở cá rô phi nuôi với khẩu phần ăn được bổ sung axit hữu cơ có mang lại hiệu quả như thuốc kháng sinh thường được sử dụng trong ngành công nghiệp nuôi trồng thủy sản với cùng mục đích hay không.

Nghiên cứu này so sánh hiệu quả của chế độ ăn bổ sung OAB và bổ sung OTC về hiệu suất tăng trưởng, hiệu quả của việc cho ăn, sự tiêu hóa chất dinh dưỡng, mức độ sẵn có của khoáng chất, pH dạ dày ruột, tổng số lượng vi khuẩn hữu hiệu trong ruột và phân của cá rô phi lai đỏ, Oreochromis sp., cũng như khả năng đề kháng với vi khuẩn S. agalactiae.

Thiết lập nghiên cứu

Các khẩu phần ăn thí nghiệm được sử dụng trong nghiên cứu này bao gồm 4 chế độ ăn tương đồng nhau về ni-tơ và li-pít. Bột đậu nành là nguồn protein lớn, đóng góp 800 g/kg tổng lượng protein thô trong khẩu phần thí nghiệm, với 200 g/kg từ bột cá Đan Mạch. Ngoài các OAB độc quyền (Universiti Sains Malaysia) và phụ gia OTC, các thành phần nguyên liệu của tất cả các chế độ ăn là tương tự như nhau. Các khẩu phần thí nghiệm đã được chỉ định là 0,5% OTC, 0,5% OAB, 1,0% OAB và một chế độ ăn kiểm soát (không có thuốc kháng sinh hoặc các axit hữu cơ). Khẩu phần ăn có chứa 0,5% OTC hoặc 0,5% OAB đã được kết hợp tương ứng với 5 g/kg OTC hoặc OAB, trong khi khẩu phần ăn OAB 1,0% có 10 g/kg OAB. Khẩu phần ăn có 5 g/kg OTC đã được lựa chọn như một điều khiển tích cực để nghiên cứu việc sử dụng dự phòng OTC như là một kháng sinh kích thích tăng trưởng và chất kháng khuẩn cho cá rô phi. Các khẩu phần ăn đã được chuẩn bị theo Ng et al. (2009) và thức ăn khô được làm vụn thành viên với kích thước phù hợp và được lưu trữ trong túi polyethylene kín ở -20 °C cho đến khi sử dụng.

Cá trong thử nghiệm này là cá giống rô phi lai đỏ (Oreochromis sp.) từ một trang trại cá địa phương ở Penang, Malaysia. Khi đến trường đại học, các con cá này được thả trong bể thủy tinh hình tròn dung tích 1.000 lít đặt trong một trại giống. Cá được thích nghi trong 2 tuần, sau đó bỏ đói trong 24h, và 20 con cá giống (ban đầu có trọng lượng = 9,45 ± 0,01 g) được phân bố ngẫu nhiên vào mỗi bể thủy tinh hình tròn dung tích 500 L, mỗi bể được kết nối với một dòng nước chảy qua hệ thống. Cá được cho ăn bằng tay 2 lần mỗi ngày và mỗi chế độ ăn uống thực nghiệm được thực hiện đối với 3 nhóm cá. Mỗi tuần, tất cả cá đều được tiến hành cân để theo dõi hiệu suất tăng trưởng và thí nghiệm được tiến hành trong 20 tuần.

Mẫu phân được thu thập sau 6 tuần thử nghiệm và 2 tuần trước khi lấy mẫu cuối cùng. Những mẫu này được gộp chung và được xử lý để tiến hành phân tích. Khi thí nghiệm kết thúc sau 20 tuần, tất cả cá được cân riêng và đo tổng chiều dài. Tổng cộng có 12 con sau mỗi lần thử nghiệm được bắt một cách ngẫu nhiên từ mỗi bể, được giết chết, chia cắt và đo tỷ lệ thể tích huyết cầu, chỉ số hepatosomatic (HSI), chỉ số nội tạng (VSI), chỉ số chất béo trong màng bụng (IPF) và độ pH của dạ dày và trạng thái ruột như mô tả trước đó trong Ng et al. (2009). Thêm 9-12 con khác sau mỗi lần thử nghiệm được giết chết và được sử dụng để đo tổng số lượng vi khuẩn có trong ruột như mô tả trong Ng et al. (2009).

Các kết quả

Cá rô phi được ăn khẩu phần ăn có 0,5% OTC có trọng lượng cuối cùng cao hơn đáng kể (P = 0,026) và tăng cân (P = 0,027) hơn so với những con cá ăn chế độ ăn uống kiểm soát, nhưng các con cá này không có sự khác biệt đáng kể so với cá rô phi ăn khẩu phần ăn OAB (P> 0,05). Không có sự khác biệt đáng kể nào được phát hiện đối với tỷ lệ chuyển đổi thức ăn và tỷ lệ sử dụng protein hay các chỉ số sinh học của HSI, VSI, IPF, hematocrit hoặc yếu tố điều kiện trong số tất cả các chế độ ăn (P> 0,05). Sự sinh tồn của cá rô phi là cao (95-100%) và cao hơn đáng kể (P = 0,003) đối với cá ăn khẩu phần ăn 0,5% OTC hoặc 1,0% OAB so với chế độ ăn uống kiểm soát.

Bổ sung khẩu phần ăn thí nghiệm với 0,5% hoặc 1,0% OAB giảm pH của khẩu phần ăn từ 5,88 xuống tương ứng 5,64 và 5,40. Việc bổ sung OTC không ảnh hưởng đến pH của khẩu phần ăn. Trong khi độ pH của dạ dày không bị ảnh hưởng đáng kể bởi các khẩu phần ăn (P> 0,05), độ pH của ruột của cá rô phi với khẩu phần ăn hoặc là 0,5% hoặc 1,0% OAB thấp hơn đáng kể so với những con cá có khẩu phần ăn OTC 0,5% hoặc khẩu phần ăn kiểm soát (P = 0,006). Việc tăng OAB từ 0,5% đến 1,0% tiếp tục hạ thấp độ pH của ruột nhưng không đáng kể.

Khả năng tiêu hóa chất khô cao hơn đáng kể (P = 0,044) đối với chế độ ăn bổ sung 0,5% OTC hoặc 1,0% OAB so với chế độ ăn uống kiểm soát, trong khi không có sự khác biệt đáng kể nào được ghi nhận giữa các chế độ ăn OAB 0,5% và chế độ ăn khác. Hệ số tiêu hóa cao nhất khoảng 0,29 đã được ghi nhận đối với chế độ ăn 0,5% OTC và 1.0% OAB, cao hơn đáng kể so với chế độ ăn kiểm soát (P = 0,034). Rõ ràng hệ số protein tiêu hóa thay đổi từ 0,86 đến 0,88, không có sự khác biệt đáng kể giữa các chế độ ăn, mặc dù các phương pháp OTC và OAB có xu hướng có giá trị protein tiêu hóa cao hơn so với phương pháp chế độ ăn kiểm soát.

Các xương sống của cá rô phi chứa OTC cao hơn đáng kể (33,17 mg/kg) so với tất cả các mô khác. Lượng OTC thấp nhất được ghi nhận trong cơ bắp (0,38 mg/kg) và thấp hơn ở gan và da với các vảy.

Kiểm tra trực quan cho thấy rằng cá rô phi ăn khẩu phần có OTC đã có một sắc tố huỳnh quang màu vàng rõ ràng ở các vảy, tia vây và nắp mang, và sắc tố này tăng lên theo thời gian, và vệt tối xung quanh nắp mang cũng như vậy. Dư lượng OTC không được phát hiện trong bất kỳ các mô nào của cá được ăn chế độ ăn kiểm soát hoặc chế độ ăn có OAB.

Hình 1: Dư lượng Oxytetracycline trong các mô của cá rô phi lai đỏ sau 20 tuần uống thuốc.

Việc thực hiện chế độ ăn có bổ sung OAB giảm đáng kể (P = 0,020) tổng số vi khuẩn hữu hiệu trong phân của cá rô phi so với chế độ ăn kiểm soát. Tổng CFU/g cao nhất trong phân đã được ghi nhận ở các con cá cho ăn chế độ ăn kiểm soát, cao hơn đáng kể so với số lượng vi khuẩn thu được trong phân ở các con cá cho ăn chế độ ăn chứa 0,5% hoặc 1,0% OAB. Số vi khuẩn tồn tại trong phân của cá rô phi ăn chế độ ăn 0,5% OTC không khác biệt đáng kể so với tất cả các phương pháp khác (P> 0,05). Sau 20 tuần, cá cho ăn chế độ ăn 0,5% hoặc 1,0% OAB có tổng số vi khuẩn tồn tại trong ruột thấp hơn đáng kể (P = 0,014) so với cá được cho ăn chế độ ăn 0,5% OTC hoặc chế độ ăn kiểm soát. Cá được cho ăn chế độ ăn 1% OAB có quần thể vi khuẩn thấp nhất (1,03 x 10⁴ CFU/g), thấp hơn 68,5% so với cá phần cho ăn khẩu phần ăn kiểm soát (3,27 x 10⁴ CFU/g). Việc tăng lượng OAB trong khẩu phần ăn dẫn đến giảm số lượng vi khuẩn hữu hiệu trong ruột nhưng không có sự khác biệt đáng kể rõ ràng nào (P> 0,05). Sau 22 ngày tiếp xúc với vi khuẩn S. agalactiae, cá rô phi được ăn chế độ ăn có 0,5% hoặc 1,0% OAB có số lượng vi khuẩn ruột ít hơn đáng kể (P = 0,027) so với những con cá ăn chế độ ăn kiểm soát. Trong khi đó, cá rô phi ăn chế độ ăn 1,0% OAB có quần thể vi khuẩn ruột thấp hơn đáng kể so với những con cá ăn chế độ ăn có 0,5% OTC.

Hiện tượng cá chết do nhiễm vi khuẩn S. agalactiae bắt đầu xảy ra 2 ngày sau khi tiếp xúc với vi khuẩn này. Trong suốt 22 ngày thời gian thử thách, cá nhiễm vi khuẩn phát triển các dấu hiệu lâm sàng chứng tỏ bị nhiễm S. agalactiae như bơi lội thất thường, mắt lồi một bên hoặc hai bên, mờ đục giác mạc, lờ đờ, mất cảm giác ngon miệng, và xuất huyết đặc biệt là xung quanh mắt, nắp mang, gốc vây và cạnh của vây đuôi. Các mẫu phẩm lấy từ não, mắt và các mô thận của cá chết được nuôi cấy dương tính với vi khuẩn Streptococcus gây tan máu, qua đó làm cá chết. Không có vi khuẩn liên cầu nào được phân lập từ các mô của cá còn sống sót khỏe mạnh vào cuối giai đoạn thử nghiệm cho cá tiếp xúc với vi khuẩn.

Tổng số cá rô phi nuôi bằng chế độ ăn đối chứng còn sống sót là thấp hơn đáng kể (P = 0,015) so với nhóm ăn chế độ ăn có 0,5% OAB hoặc 0,5% OTC, trong đó số lượng cá sống sót sau 22 ngày kể từ ngày tiếp xúc với vi khuẩn S. agalactiae là như nhau. Đối với cá rô phi ăn khẩu phần ăn có 1,0% OAB thì không có sự khác biệt đáng kể nào được phát hiện khi so sánh giữa tất cả các chế độ ăn.

Triển vọng

Những lợi ích tích cực của các axit hữu cơ trong khẩu phần ăn quan sát trong nghiên cứu này có thể là nhờ sự kết hợp của các axit hữu cơ khác nhau. Mỗi axit hữu cơ có hoạt tính kháng khuẩn phổ riêng, và chúng ta vẫn thường biết là một loại axit hữu cơ không hoàn toàn hiệu quả đối với tất cả các bệnh do các vi sinh vật gây ra.

Sự kết hợp hữu cơ

Các axit thường được coi là có hiệu quả trong việc chống lại vi khuẩn gây bệnh so với các axit đơn lẻ, và có thể có các tác dụng hiệp đồng. Chúng tôi đã có thể tối đa hóa hiệu quả kháng khuẩn của OAB được sử dụng trong nghiên cứu này bằng cách kết hợp các axit hữu cơ khác nhau dựa trên dữ liệu từ các nghiên cứu ban đầu trong ống nghiệm về hiệu quả kháng khuẩn của các axit này trong việc chống lại các mầm bệnh khác nhau trên cá (dữ liệu chưa công bố).

Trong nghiên cứu này, các tác động có lợi của axit hữu cơ trong khẩu phần ăn bằng hoặc cao hơn khẩu phần ăn có OTC, cả hai đóng vai trò như một kháng sinh và trong khả năng của mình cải thiện việc sử dụng chất dinh dưỡng và năng suất sinh trưởng của cá rô phi. Điều này đặc biệt hứa hẹn trong việc xem xét các xu hướng hiện tại ngày càng nhấn mạnh về an toàn thực phẩm và truy xuất nguồn gốc sản xuất nuôi trồng thủy sản dẫn đến giảm hoặc cấm sử dụng kháng sinh. Việc giảm đáng kể số lượng vi khuẩn trong phân cũng như cải thiện việc sử dụng P (phốt pho) cho cá rô phi ăn chế độ ăn có chứa OAB có thể mang lại những lợi ích bổ sung bằng cách giảm thiểu lượng chất thải quá mức của cá ra môi trường. Axit hữu cơ có tiềm năng trở thành một phụ gia thức ăn rất có lợi cho cá rô phi nhằm cải thiện sức khỏe của cá và tăng năng suất theo hướng thân thiện với môi trường.

Hồ Như Nguyệt (theo Global Aquaculture Advocate) – Fistenet