Chống stress sốc nhiệt cho tôm bằng pectin từ vỏ quả cacao

Tôm thẻ chân trắng, một trong những loài nuôi thương phẩm quan trọng nhất trên thế giới, phải đối mặt với những tác động nghiêm trọng do môi trường ao nuôi xấu đi, dịch bệnh do virus và vi khuẩn. Vì vậy, vấn đề duy trì tình trạng sức khỏe và nâng cao khả năng chống stress được quan tâm hàng đầu. Hiện nay, chất kích thích miễn dịch từ thực vật được biết đến là một cách tiếp cận thân thiện để quản lý dịch bệnh trên tôm.

Theobroma Cacao là một cây trồng kinh tế quan trọng ở các nước đang phát triển trong đó có Việt Nam. Trong quá trình chế biến hạt cacao, các sản phẩm phụ như vỏ quả cacao (CPH) và lớp cơm màu trắng chiếm 2/3 trọng lượng quả bị bỏ đi, có thể gây ra những tác động xấu đến môi trường, do đó cần phát triển các ứng dụng có lợi của nguồn tài nguyên này. 

Vỏ quả cacao có carbohydrate (29,04 - 32,3%), protein (4,21 - 10,74%), tổng số chất xơ (36,6 - 56,10%), lipid thô (1,5 - 2,24%) và khoáng chất được sử dụng làm thức ăn cho lợn, gia cầm hoặc cá thay thế cho các nguyên liệu như ngô và cám. Ngoài ra, vỏ quả cacao còn chứa hàm lượng phenolics (TPC) - chất chống oxy hóa hiệu quả cho động vật thủy sản. Trong nghiên cứu này, vỏ quả cacao khô được chiết xuất bằng etanol để thu được 10,6% pectin (pCPH) và sau đó được sử dụng để đánh giá ảnh hưởng của nó đối với khả năng miễn dịch của tôm thẻ chân trắng.

Khả năng chống lại nhiễm V. Alginolyticus cũng như stress sốc nhiệt (hạ nhiệt và tăng nhiệt) của tôm thẻ sau khi bổ sung pCPH bằng phương pháp tiêm

Các hợp chất hoạt tính sinh học trong phẩm phụ của vỏ cacao chủ yếu là polyphenol do đó vỏ quả cacao có tiềm năng chống oxy hóa, kháng virus, kháng khuẩn.Vì vậy, trong nghiên cứu này tôm thẻ được bổ sung pCPH ở 6 μg/con cho thấy tỷ lệ sống cao hơn đáng kể so với các nghiệm thức ở 0-3 μg/con sau 2 ngày thử thách V.alginolyticus, và tăng 20% so với đối chứng. Kết quả này cho thấy pCPH có thể thúc đẩy khả năng kháng bệnh trên tôm.

Nhiệt độ là một yếu tố môi trường quan trọng cho sự tăng trưởng, tỷ lệ sống và khả năng chống lại bệnh tật của tôm. Sau 96 giờ căng thẳng nhiệt độ cao, không thấy sự khác biệt đáng kể nào ở tôm bổ sung pCPH 1,5; 3 và 6 μg/con chuyển từ 28⁰C sang 35⁰C so với nhóm không bổ sung pCPH. Đối với stress hạ nhiệt độ từ 28⁰C đến 14⁰C thì tỷ lệ sống tăng lên đáng kể đạt 73,3%, xảy ra ở mức bổ sung pCPH 6 μg/con vào thời điểm 96 giờ. Điều này cho thấy việc sử dụng  pCPH đã kích thích sự gia tăng và giải phóng các tế bào máu trong mô tạo máu dẫn đến sự gia tăng THC và tăng tỷ lệ sống sót sau khi stress hạ nhiệt.

Trong nghiên cứu này, hàm lượng phenolic (TPC) trong pCPH được phát hiện ở 36,831 μg GAE/mg cao hơn so với chiết xuất từ vỏ cacao tươi. Điều này cho thấy các hợp chất có hoạt tính sinh học như TPC của pCPH có thể thúc đẩy đáng kể khả năng đề kháng của tôm thẻ chống lại V. alginolyticus và stress hạ nhiệt cao hơn so với khi sử dụng vỏ cacao tươi. 

Đánh giá các thông số đáp ứng miễn dịch của tôm khi được bổ sung pCPH

Khi tác nhân gây bệnh vượt qua hàng rào vật lý bên ngoài cơ thể thì tế bào máu đóng vai trò quan trọng trong quá trình đáp ứng miễn dịch ở giáp xác. Tế bào máu ở tôm chia làm 3 loại: tế bào không hạt (HCs), tế bào bán hạt (SGCs) và tế bào hạt (GCs). 

Trong nghiên cứu này, tôm thẻ được bổ sung pCPH làm tăng đáng kể THC (tổng tế bào máu), HCs, SGCs và GCs, và mức độ tăng cao vẫn duy trì trong 7 ngày sau khi tiêm, cao nhất là ở nghiệm thức bổ sung 6 μg/tôm pCPH. Điều này cho thấy các hợp chất tiềm năng trong pCPH kích hoạt sự tổng hợp hoặc giải phóng tế bào máu hiệu quả hơn. Polysaccharid của chiết xuất vỏ quả cacao tươi được xác định là 59,0%, trong nghiên cứu này pCPH là 72,13%. Mức độ polysaccharide trong pCPH cao hơn mức trong chiết xuất vỏ quả cacao tươi có thể là nguyên nhân kéo dài thời gian tăng THC và DHC.

Khi vi sinh vật lạ xâm nhập vào cơ thể bị nhận ra, tế bào máu đóng vai trò hoạt hóa và kéo theo hàng loạt các cơ chế nhằm kiểm soát và loại bỏ tác nhân xâm nhập một cách nhanh chóng. Lúc này tế bào máu sẽ được kích hoạt và phóng thích ra các hợp chất kháng khuẩn như phenoloxidase (PO), superoxide dismutase và reactive oxygen intermediates (ROIs).

Sự gia tăng đáng kể hoạt động PO của tế bào máu đã được phát hiện ở các nhóm nghiệm thức pCPH trong vòng 3 ngày sau khi tiêm so với đối chứng. Không có sự khác biệt đáng kể về RBs (ROS) ở các nghiệm thức bổ sung pCPH ở 1,5; 3 và 6 μg/tôm trong vòng 3-7 ngày kể từ ngày tiêm nhưng chúng cao hơn đáng kể so với đối chứng. 

Các polysaccharid có nguồn gốc thực vật, bao gồm pectin có thể trực tiếp kích hoạt chức năng miễn dịch của đại thực bào và thúc đẩy sản xuất cytokine, do đó điều chỉnh hệ thống miễn dịch ở nhiều cấp độ. Sản phẩm phụ từ vỏ cacao là một nguồn dồi dào, rẻ tiền và có thể tái tạo các hợp chất hoạt tính sinh học như pectin, các hợp chất chống oxy hóa và khoáng chất có lợi cho vật nuôi và sức khỏe con người.

Trong nghiên cứu này, pCPH cũng thúc đẩy các con đường truyền tín hiệu miễn dịch bẩm sinh, kèm theo tăng cường sức đề kháng chống lại stress nhiệt đồng thời tăng cường phản ứng miễn dịch bẩm sinh và khả năng đề kháng của tôm thẻ đối với V. alginolyticus thông qua đường tiêm, có thể thấy rằng pCPH không chỉ là chất kích thích miễn dịch mà còn là chất điều hòa sinh lý. 

Kết quả của nghiên cứu này thấy rằng việc bổ sung pectin từ vỏ quả cacao (pCPH) với liều 6 μg/con giúp tăng tỷ lệ sống của tôm thẻ chân trắng khi bị stress hạ nhiệt hoặc nhiễm khuẩn V. Alginolyticus. Do đó, người ta thấy rằng pCPH đã kích hoạt các phản ứng miễn dịch để tăng cường sức đề kháng chống lại V. Alginolyticus và stress hạ nhiệt.