Nấm men đỏ Rhodotorula mucilaginosa JM-01 – Loại nguyên liệu tiềm năng

Nghiên cứu mới đây của nhóm nghiên cứu đến từ Đại học Hải dương Trung Quốc đã tiến hành thử nghiệm cách áp dụng ở các dạng khác nhau của nấm men đỏ biển Rhodotorula mucilaginosa JM-01 (tế bào sống, chất nổi lên men, hợp chất của tế bào sống với chất nổi trên bề mặt lên men, chiết xuất không chứa tế bào – xử lý bằng siêu âm điện hóa hoặc nhiệt độ) để công thức thức ăn của tôm thẻ chân trắng có ảnh hưởng đến hiệu suất tăng trưởng, sắc tố vỏ, phản ứng miễn dịch và khả năng kháng bệnh của chúng. Năm nghiệm thức khác nhau và một nghiệm thức đối chứng đã được xây dựng cho một thí nghiệm cho ăn kéo dài trong vòng 42 ngày. Các nghiệm thức thí nghiệm lần lượt là:

(1) Nhóm tế bào sống (LC), khẩu phần cơ bản có bổ sung tế bào sống của R. mucilaginosa JM-01 với liều lượng 1 × 1010 cfu/kg (thử nghiệm bằng men vi sinh);  

(2) Nhóm chất nổi lên men (FS), khẩu phần cơ bản có bổ sung chất nổi được lọc từ môi trường lên men của R. mucilaginosa JM-01 (xử lý chất nổi không chứa tế bào);  

(3) Hỗn hợp tế bào sống với nhóm nổi trên bề mặt (CLS), khẩu phần cơ bản bổ sung tế bào sống với lớp nổi trên bề mặt của R. mucilaginosa JM-01 ở mức 1 × 1010 cfu/kg (điều trị bằng men vi sinh);  

(4) Nhóm chiết xuất không chứa tế bào với PP diệt tế bào bằng siêu âm (SKE), bổ sung ở mức 1 × 1010 cfu / kg;  

(5) Nhóm tế bào diệt nhiệt (HK), khẩu phần cơ bản có bổ sung tế bào diệt nhiệt của R. mucilaginosa JM-01 với liều lượng 1×1010 cfu/kg ; 

(6) Chế độ ăn cơ bản, (ĐC) mà không bổ sung R. mucilaginosa JM-01. 

Kết quả về hiệu suất tăng trưởng 

Hiệu suất tăng trưởng của tôm được cho ăn các chế độ ăn khác nhau được trình bày trong Bảng 1. Tôm ở nhóm CLS và HK có trọng lượng cuối (FW) cao hơn đối chứng (P < 0,05), trong khi không có sự khác biệt đáng kể giữa các nhóm thử nghiệm khác (LC, FS, và SKE) và đối chứng (P > 0,05). Tỷ lệ sống của tôm ở tất cả các nhóm thí nghiệm đều cao hơn đáng kể so với đối chứng (P < 0,05). SGR và WG ở nhóm CLS và HK cao hơn đáng kể so với nhóm đối chứng (P < 0,05), trong khi không có sự khác biệt đáng kể giữa các nhóm thử nghiệm khác (LC, FS và SKE) và nhóm đối chứng (P > 0,05). FCR ở nhóm CLS và HK thấp hơn đáng kể so với nhóm đối chứng (P < 0,05), trong khi không tìm thấy sự khác biệt đáng kể giữa các nhóm thử nghiệm khác (LC, FS và SKE) và nhóm đối chứng (P > 0,05). 

Bảng 1. Hiệu suất tăng trưởng của tôm thẻ trong thí nghiệm 

Kết quả về màu sắc cơ thể tôm 

Vỏ của tôm được cho ăn khẩu phần bổ sung LC, CLS, HK và SKE có vỏ màu đỏ cam nhiều hơn so với vỏ của tôm ở nhóm đối chứng và RS (Hình bổ sung S1). Các thông số màu sắc cơ thể của tôm được cho ăn các chế độ ăn khác nhau được thể hiện trong Hình 1. So với đối chứng, giá trị độ sáng (L*) của thân bụng tôm được cho ăn các chế độ ăn thử nghiệm có xu hướng thấp hơn. Giá trị độ sáng (L*) của thân bụng tôm được cho ăn chế độ ăn bổ sung LC, CLS, SKE và HK thấp hơn đáng kể so với đối chứng (P < 0,05), giá trị độ sáng của tôm được cho ăn chế độ ăn HK thấp hơn đáng kể. so với tất cả các nhóm khác (P < 0,05) và tôm được cho ăn khẩu phần có bổ sung RS không khác biệt đáng kể so với nhóm đối chứng (P > 0,05).

So với đối chứng, giá trị màu đỏ (a*) ở bụng tôm được cho ăn khẩu phần thí nghiệm có xu hướng tăng lên. Giá trị màu đỏ (a*) của thân bụng tôm được cho ăn chế độ ăn bổ sung LC, CLS, SKE và KH cao hơn đáng kể so với đối chứng (P < 0,05), nhưng giá trị của tôm được cho ăn chế độ ăn FS thì không đáng kể. Khác với đối chứng (P > 0,05). Màu đỏ (a*) ở nhóm CLS và HK cao hơn đáng kể so với nhóm đối chứng (P < 0,05), nhưng không thấy sự khác biệt giữa nhóm CLS và HK. So với đối chứng, độ vàng (b*) của thân bụng tôm được cho ăn khẩu phần thí nghiệm có xu hướng cao hơn. Giá trị độ vàng (b*) ở bụng của tôm được cho ăn khẩu phần bổ sung LC, CLS, SKE và HK cao hơn đáng kể so với đối chứng (P < 0,05), nhưng của nhóm RS không khác biệt đáng kể với nhóm đối chứng (P > 0,05). 

Hình 1. Màu sắc bụng ở tôm được bổ sung các chế độ ăn khác nhau trong 42 ngày. Độ nhạt (L*), độ đỏ (a*), độ vàng (b*) thể hiện sắc độ của tôm sống. Các giá trị là giá trị trung bình ± SE. Các chữ cái chỉ số trên khác nhau thể hiện sự khác biệt đáng kể ở mỗi cột (P < 0,05)

Kết quả về hàm lượng astaxanthin 

Việc bổ sung R. mucilaginosa JM-01 vào khẩu phần ăn đã ảnh hưởng đến sự tích lũy astaxanthin trong vỏ tôm. Nồng độ astaxanthin trong vỏ tôm ở các phương pháp điều trị khác nhau được trình bày trong Bảng 2. Nồng độ astaxanthin trong tôm được cho ăn khẩu phần bổ sung LC, CLS, SKE và HK cao hơn đáng kể so với đối chứng (P < 0,05) và nồng độ astaxanthin trong nhóm CLS và HK cao hơn đáng kể so với các nhóm khác (P <0,05). Không có sự khác biệt đáng kể về nồng độ astaxanthin giữa nhóm FS và nhóm đối chứng (P > 0,05). 

Bảng 2. Nồng độ Astaxanthin trong vỏ tôm được bổ sung vào khẩu phần thí nghiệm trong 42 ngày

Kết quả về hoạt động của enzyme miễn dịch và khả năng chống oxy hóa 

Hoạt tính của enzyme miễn dịch và khả năng chống oxy hóa trong huyết thanh tôm ở các nghiệm thức khác nhau được trình bày trong Hình 2. Mức độ hoạt động của AKP, ACP, T-SOD, LZM, CAT và T-NOS cũng như hàm lượng T-AOC và PO trong huyết thanh của tôm cao hơn đáng kể so với đối chứng ở tất cả các nhóm thử nghiệm ngoại trừ nhóm RS (P < 0,05; Hình 2). Mức độ hoạt động AKP trong huyết thanh tôm của các nhóm LC, CLS và SKE cao hơn đáng kể so với các nhóm khác (P < 0,05), nhưng không có sự khác biệt đáng kể giữa ba nhóm (P > 0,05; Hình 2a) . Mức độ hoạt động ACP trong huyết thanh tôm của các nhóm CLS, SKE và HK cao hơn đáng kể so với các nhóm khác (P < 0,05), nhưng không có sự khác biệt đáng kể giữa ba nhóm (P > 0,05; Hình 2b). ). Mức độ hoạt động T-SOD và CAT cũng như hàm lượng T-AOC trong huyết thanh của tôm thuộc nhóm CLS cao hơn đáng kể so với các nhóm khác (P < 0,05; Hình 2c, h, d).

Nhóm SKE có mức độ hoạt động LZM và hàm lượng PO cao hơn các nhóm khác (P <0,05; Hình 2e, f.). So với đối chứng, mức độ hoạt động ACP, T-SOD và T-NOS cũng như hàm lượng T-AOC và PO trong huyết thanh tôm cao nhất ở nhóm FS (P < 0,05; Hình 2b, c, d, f, g.). Tuy nhiên, không có sự khác biệt đáng kể về mức độ hoạt động AKP, LZM và CAT trong huyết thanh tôm được quan sát giữa nhóm RS và nhóm đối chứng (P > 0,05; Hình 2a, e, h.). Nhìn chung, mức độ hoạt động của enzyme ở nhóm SKE cao hơn nhóm HK, nhưng mức độ hoạt động của enzyme cao nhất là ở nhóm CLS. 

Hình 2. Hoạt độ của AKP, ACP, T-SOD, LZM, T-NOS, CAT và hàm lượng PO, T-AOC trong huyết thanh tôm. Giá trị là giá trị trung bình ± SE. Các chữ cái chỉ số trên khác nhau thể hiện sự khác biệt đáng kể ở mỗi cột (P < 0,05). 

Kết quả về mức độ biểu hiện của các gen proPO, SOD, CAT và LZM 

Ảnh hưởng của chế độ ăn bổ sung R. mucilaginosa JM-01 lên các gen proPO, SOD, CAT và LZM trong ruột tôm được thể hiện trong Hình 3. Mức độ biểu hiện tương đối của proPO, SOD, CAT và LZM các gen ở nhóm thử nghiệm cao hơn đáng kể so với nhóm đối chứng (P < 0,05), ngoại trừ gen LZM ở nhóm RS. Mức độ biểu hiện tương đối của gen proPO trong nhóm RCS cao hơn đáng kể so với các nhóm khác (P <0,05), ngoại trừ nhóm SKE. Mức độ biểu hiện tương đối của gen CAT trong nhóm CLS cao hơn đáng kể so với tất cả các nhóm khác (P <0,05). Mức độ biểu hiện tương đối của gen SOD ở nhóm SKE và HK cao hơn đáng kể so với các nhóm khác (P < 0,05), nhưng không có sự khác biệt đáng kể giữa chúng (P > 0,05). Mức độ biểu hiện tương đối của gen LZM ở các nhóm LC, CLS, SKE và HK cao hơn đáng kể so với nhóm đối chứng (P < 0,05), nhưng không có sự khác biệt giữa chúng (P > 0,05). 

Kết quả về mức độ biểu hiện của các gen Imd, toll và relish 

Ảnh hưởng của việc bổ sung R. mucilaginosa JM-01 vào khẩu phần ăn đối với các gen Imd, Toll và Relish trong ruột tôm được thể hiện trong Hình 4. Mức độ biểu hiện tương đối của gen Imd ở các nhóm thử nghiệm cao hơn đáng kể so với nhóm đối chứng (P <0,05) và nó có biểu hiện tương đối cao hơn ở nhóm CLS và SKE so với các nhóm khác (P <0,05), nhưng không có sự khác biệt giữa hai nhóm đó (P > 0,05). Mức độ biểu hiện tương đối của gen Toll ở các nhóm LC, CLS, SKE và HK cao hơn đáng kể so với nhóm đối chứng (P < 0,05), nhưng không có sự khác biệt đáng kể giữa chúng (P > 0,05). Mức độ biểu hiện tương đối của gen Relish ở các nhóm LC, CLS, SKE và HK cao hơn đáng kể so với nhóm đối chứng (P <0,05) và biểu hiện tương đối của nó trong nhóm CLS cao hơn đáng kể so với các nhóm khác (P <0,05). 0,05). 

Kết quả về mức độ biểu hiện của các gen dẫn truyền tín hiệu mTOR 

Ảnh hưởng của chế độ ăn bổ sung R. mucilaginosa JM-01 lên các gen của con đường truyền tín hiệu mTOR trong ruột tôm được thể hiện trong Hình 5. Mức độ biểu hiện tương đối của gen TOR trong các nhóm CLS, SKE và HK là cao hơn đáng kể so với các nhóm khác (P <0,05), nhưng không có sự khác biệt giữa ba nhóm (P > 0,05). Mức độ biểu hiện tương đối của gen 4E-BP và elF4E2 trong các nhóm LC, CLS, SKE và HK cao hơn đáng kể so với nhóm đối chứng (P < 0,05) và mức độ biểu hiện tương đối của chúng cao nhất trong các nhóm CLS và HK. Mức độ biểu hiện tương đối của gen elF4E1α ở các nhóm thử nghiệm cao hơn đáng kể so với nhóm đối chứng (P < 0,05), nhưng không có sự khác biệt đáng kể giữa các nhóm thử nghiệm (P > 0,05). (Xem Hình 6.) 

Kết quả cảm nhiễm 

Việc bổ sung chế độ ăn bằng R. mucilaginosa JM-01 đã làm tăng khả năng đề kháng của tôm đối với V. parahaemolyticus (Hình 4). Sau thử nghiệm cảm nhiễm kéo dài 14 ngày với V. parahaemolyticus, tỷ lệ chết tích lũy của tôm ở các nhóm thử nghiệm thấp hơn đáng kể so với nhóm đối chứng (P < 0,05). 

Hình 3 và 4. Kết quả về mức độ biểu hiện tương đối của các gen proPO, SOD, CAT và LZM trong ruột của tôm. β-actin là gen tham chiếu. Giá trị là giá trị trung bình ± SE. Các chữ cái chỉ số trên khác nhau thể hiện sự khác biệt đáng kể ở mỗi cột (P < 0,05) + Kết quả về mức độ biểu hiện tương đối của các gen Imd, Toll và Relish trong ruột của tôm. β-actin là gen tham chiếu. Giá trị là giá trị trung bình ± SE. Các chữ cái chỉ số trên khác nhau thể hiện sự khác biệt đáng kể ở mỗi cột (P < 0,05).

Hình 5 và 6. Kết quả về mức độ biểu hiện gen liên quan đến tín hiệu mTOR trong ruột của P. vannamei. β-actin là gen tham chiếu. Giá trị là giá trị trung bình ± SE. Các chữ cái chỉ số trên khác nhau thể hiện sự khác biệt đáng kể ở mỗi cột (P < 0,05) + Kết quả về tỷ lệ chết tích lũy của tôm sau khi cảm nhiễm V. parahaemolyticus trong 14 ngày. Giá trị là giá trị trung bình ± SE. Các chữ cái chỉ số trên khác nhau thể hiện sự khác biệt đáng kể ở mỗi cột (P < 0,05).

Nhìn chung, kết quả của nghiên cứu này đã chứng minh rằng bổ sung R. mucilaginosa JM-01 trong khẩu phần dưới mọi hình thức đã cải thiện đáng kể khả năng kháng bệnh của tôm kháng lại V. parahaemolyticus. Là chế phẩm sinh học, các tế bào bị tiêu diệt bởi nhiệt của R. mucilaginosa có tác dụng có lợi lớn nhất đối với hiệu suất tăng trưởng và sắc tố vỏ của tôm, trong khi các chất chiết xuất không chứa tế bào bị tiêu diệt bằng siêu âm có tác dụng có lợi lớn nhất đối với khả năng chống oxy hóa và phản ứng miễn dịch. Xét về lợi ích tổng thể, hợp chất của tế bào sống với chất nổi lên men hoạt động tốt nhất trong số các dạng R. mucilaginosa khác nhau. Tuy nhiên, xem xét thời hạn sử dụng để bảo quản và thuận tiện cho việc vận chuyển, các dạng postbiotic, tức là tế bào bị tiêu diệt bằng nhiệt hoặc chiết xuất không có tế bào bị tiêu diệt bằng siêu âm, của R. mucilaginosa sẽ thích hợp hơn cho các ứng dụng thực tế.