Sử dụng vỏ chanh lên men bổ sung trong thức ăn của tôm thẻ chân trắng

Việc xử lý một lượng lớn vỏ chanh có thể gây gánh nặng cho môi trường và việc xử lý những chất thải này rất tốn kém. Việc tái sử dụng chất thải vỏ chanh phù hợp với mục tiêu đạt được nền kinh tế tuần hoàn trong nông nghiệp và phù hợp với mục tiêu phát triển bền vững (SDGs) của Liên hợp quốc. Các thành phần sinh học trong thực vật đã được nghiên cứu rộng rãi để duy trì tình trạng sức khỏe của động vật thủy sản. Các chất phytochemical chính trong vỏ chanh như axit xitric, axit ascorbic, chất xơ, khoáng chất, flavonoid, carotenoid, limonoid và tinh dầu có thể mang lại nhiều tác dụng có lợi cho sức khỏe của cá và tôm.

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng hiệu suất tăng trưởng của cá này bị giảm sau khi chúng được cho ăn vỏ chanh khô ở mức độ bổ sung cao. Vỏ chanh, bao gồm khoảng 15% chất xơ thô có thể khiến cá tăng trưởng kém sau khi thử nghiệm. Hassaana và cộng sự. (2018) báo cáo rằng hàm lượng chất xơ trong bột hướng dương có thể giảm từ 21,5% xuống dưới 8% sau khi lên men bằng men vi sinh. Hơn nữa, thuốc thảo dược lên men lợi khuẩn hoặc sự kết hợp giữa các thành phần thảo dược và probiotic đã được chứng minh là cải thiện khả năng miễn dịch và điều chỉnh hệ vi sinh vật đường ruột ở cá nhưng các nghiên cứu còn hạn chế ở tôm. Nghiên cứu mới đây của Đại học Khoa học và Công nghệ Quốc gia Bình Đông đã được thực hiện nhằm đánh giá ảnh hưởng của việc bổ sung khẩu phần có chứa vỏ chanh lên men đến hiệu suất tăng trưởng, các chỉ số miễn dịch không đặc hiệu, hình thái gan tụy và khả năng kháng bệnh của tôm. 

Vỏ chanh lên men (FLP) đã được chuẩn bị trong phòng thí nghiệm với thành phần hóa học được kiểm tra là: độ ẩm 7,66%; đạm thô 7,31%; lipid 1,39%; và xơ thô lần lượt là 13,55%. Các khẩu phần ăn được thiết kế theo dạng iso-nitrogen và isolipid để đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng cho tôm thẻ chân trắng. Bốn mức FLP ở mức 0%, 1%, 2% và 3% được đưa vào khẩu phần đối chứng. Các nghiên cứu trước đây của tác giả cho thấy mức độ bao gồm 5% có thể gây ra phản ứng miễn dịch và tăng trưởng kém ở cá do đó mức cao nhất là 3% đã được sử dụng trong nghiên cứu này. Các thành phần gần đúng, bao gồm độ ẩm, protein thô, chiết xuất ete (lipid) và tro, đã được phân tích và cũng được thể hiện trong Bảng 1. 

Bảng 1. Công thức thức ăn và thành phần gần đúng (%). 

Ấu trùng tôm thẻ chân trắng PL 15 sạch mầm bệnh được cung cấp bởi Apex Aquaculture Co., Ltd. (Cao Hùng, Đài Loan). Tôm được thích nghi với điều kiện phòng thí nghiệm trong bể nhựa (FRP) 3500 L trong một tháng và được cho ăn thức ăn tôm thương mại (Grobest Group Limited, Đài Loan). Tôm giai đoạn C (lột xác) được chọn làm thí nghiệm. Một phần sự co rút của lớp biểu bì có thể được xác định trong giai đoạn lột xác C (Robertson và cộng sự, 1987). Hai thử nghiệm cho ăn đã được tiến hành. Trong thử nghiệm cho ăn đầu tiên, tổng số 240 ấu trùng tôm (trọng lượng cơ thể 2,37 ± 0,01 g) được phân bổ vào 16 bể (70 L) trong hệ thống tuần hoàn.

Tất cả các nghiệm thức được thiết lập thành 4 lần lặp lại (4 chế độ ăn × 4 bể). Mỗi bể là một phần của hệ thống tuần hoàn được trang bị miếng bọt biển, bộ lọc sinh học, đèn UV và bộ điều khiển nhiệt độ (29 ± 1°C), oxy hòa tan ( ≥ 6 mg/L), độ mặn 28–30 g/L. Nồng độ amoniac và nitrit trong nước nuôi được theo dõi hàng tuần, giá trị lần lượt là < 0,02 mg/L và 0,05–0,12 mg/L. Tôm được cho ăn thức ăn thí nghiệm 4 lần/ngày vào lúc 08:00, 12:00, 16:00 và 20:00. Tỷ lệ cho ăn được đặt ở mức 6% trọng lượng cơ thể, gần với mức no rõ ràng. Thời gian cho ăn được ấn định là 56 ngày.

Thử nghiệm cho ăn thứ hai được tiến hành để thử nghiệm cảm nhiễm Vibrio alginolyticus cùng lúc với thử nghiệm đầu tiên. Thể trọng tôm và quy trình nuôi tương tự như thử nghiệm cho ăn đầu tiên. Tôm được cho ăn bốn chế độ ăn thử nghiệm trong các nhóm ba lần (15 con mỗi bể). Đối với nhóm trống, thêm 3 bể được sử dụng và tôm được thả vào bể và cho ăn với chế độ ăn đối chứng FLP 0%. Thời gian cho ăn cũng kéo dài trong 56 ngày. 

Trọng lượng cơ thể cuối cùng, tỷ lệ tăng trọng, tỷ lệ chuyển đổi thức ăn, hiệu quả sử dụng protein và tỷ lệ sống không khác biệt đáng kể (p > 0,05) ở tất cả các nghiệm thức (Bảng 2). Nghiên cứu hiện tại nhấn mạnh rằng hiệu suất tăng trưởng của tôm không bị ảnh hưởng bởi chế độ ăn có vỏ chanh lên men lên đến 3%. Điều này cho thấy rằng vỏ chanh lên men bằng Lactobacillus plantarum có thể được sử dụng làm phụ gia thức ăn mà không cần bất kỳ tác động tiêu cực nào đến hiệu suất tăng trưởng lên tới 3% được đưa vào thức ăn. Nó chỉ ra rằng FLP phù hợp để áp dụng để nghiên cứu sâu hơn về các chức năng có lợi của nó đối với tôm. 

Bảng 2. Kết quả về hiệu quả tăng trưởng của tôm được cho ăn thức ăn có chứa vỏ chanh lên men khác nhau trong 56 ngày. 

Tôm tiêu thụ thức ăn 1% FLP có độ ẩm toàn cơ thể cao hơn tôm được nuôi bằng thức ăn 2% FLP (Bảng 3). Tôm được cho ăn thức ăn có 2% và 3% FLP cho thấy hàm lượng tro cao hơn tôm được nuôi bằng thức ăn có 1% FLP. Hàm lượng protein thô trong toàn bộ cơ thể cao hơn ở nhóm đối chứng so với tôm được nuôi bằng thức ăn FLP 1% và 3%. Kết quả cho thấy hàm lượng protein thô, độ ẩm và tro trong toàn bộ cơ thể có giá trị tương tự nhau: ví dụ, độ ẩm là 74,47%−76,88%, hàm lượng tro là 2,31%−3,17% và hàm lượng protein thô là 18,21%− 19,18%. Ngoài ra, không thu được xu hướng nhất quán hoặc tác dụng phụ thuộc vào liều lượng. Do đó, điều này cho thấy việc bổ sung FLP trong thức ăn có thể không ảnh hưởng đến thành phần cơ thể tôm.  

Bảng 3. Hàm lượng protein thô, lipid tổng, độ ẩm và tro trong toàn bộ cơ thể tôm thẻ chân trắng được cho ăn thức ăn chứa các tỷ lệ vỏ chanh lên men khác nhau trong 56 ngày. 

Tổng số lượng tế bào máu (THC) cao hơn ở tôm được nuôi với 1% và 2% FLP trong khi hoạt động của phenoloxidase (PO) cao hơn ở tôm được nuôi với 2% FLP so với nhóm đối chứng (Hình 1). Là động vật tương đối nguyên thủy, tế bào máu trong hệ tuần hoàn đóng vai trò cốt lõi trong các phản ứng miễn dịch không đặc hiệu ở động vật giáp xác. Trong quá trình lây nhiễm sớm, các mầm bệnh xâm nhập có thể phá hủy các tế bào máu tròn và dẫn đến mất tế bào máu nghiêm trọng trong bệnh tan máu. Các tế bào máu mới sinh của tôm có thể thực hiện các phản ứng miễn dịch bao gồm hệ thống PO, quá trình thực bào, đóng gói và đông máu để ngăn ngừa tổn thương thêm (Kuo và cộng sự, 2020).

Hệ thống PO là hệ thống không tự nhận biết và là một trong những cơ chế miễn dịch quan trọng nhất ở giáp xác để ngăn chặn mầm bệnh xâm nhập. Số lượng tế bào máu và hoạt động PO thường được áp dụng trong đánh giá khả năng miễn dịch của tôm thẻ (Liu và cộng sự, 2004, Chang và cộng sự, 2013, Lin và Mui, 2017). Kết quả cho thấy rằng tôm được cho ăn thức ăn có chứa FLP cho thấy tổng số lượng tế bào máu và hoạt động PO được cải thiện so với nhóm đối chứng, cho thấy rằng FLP mang lại tác dụng có lợi giúp cải thiện các thông số miễn dịch không đặc hiệu ở tôm. 

Hình 2. Kết quả về tỷ lệ sống của tôm sau bị cảm nhiễm với Vibrio alginolyticus trong 72 h.  

Sau 72 giờ, tất cả tôm được tiêm nước muối (trống) đều sống. Tỷ lệ sống cao hơn ở tôm được cho ăn 2% và 3% FLP so với nhóm đối chứng sau khi tiêm V. alginolyticus (Hình 2). Các nghiệm thức với 2% và 3% FLP mang lại tỷ lệ sống tốt hơn so với tôm được cho ăn thức ăn đối chứng FLP 0%. Điều này chỉ ra rõ ràng rằng việc tăng cường các phản ứng miễn dịch không đặc hiệu ở tôm phản ứng với khả năng đề kháng cao chống lại mầm bệnh. Dựa trên phản ứng miễn dịch và khả năng kháng V. alginolyticus, nghiên cứu hiện tại có thể kết luận rằng FLP, một chất phụ gia thức ăn chức năng nhằm cải thiện khả năng miễn dịch chống lại bệnh tật, được khuyến nghị bổ sung vào khẩu phần ăn của tôm thẻ chân trắng ở mức 2% . 

Những thay đổi về hình thái ở gan tụy của tôm được thể hiện trong Hình 3. Tất cả các mẫu gan tụy đều không có thay đổi về hình thái trong số tất cả các nghiệm thức ăn. Những tổn thương ở gan tụy có thể liên quan đến các yếu tố kháng dưỡng, chẳng hạn như glycinin và β-conglycinin, trong SBM (Zhang và cộng sự, 2013). Vì khi nhóm tác giả thiết kế thí nghiệm, để tránh những thay đổi hình thái không mong muốn này ở gan tụy, nguồn protein chính được sử dụng trong nghiên cứu này là protein đậu nành cô đặc (SPC) chứ không phải SBM. SPC được sản xuất bằng quá trình xử lý hóa học và vật lý, dẫn đến biến tính protein đối với glycinin và β-conglycinin (Gyan và cộng sự, 2019). Điều này có thể giải thích tại sao không có triệu chứng tổn thương gan tụy nào được quan sát thấy ở tôm được cho ăn thức ăn thử nghiệm, và do đó, không thể đánh giá được tác dụng của vỏ chanh lên men đối với sức khỏe gan tụy trong nghiên cứu này. 

Hình 3. Các phần gan tụy của tôm thẻ chân trắng được cho ăn với tỷ lệ vỏ chanh lên men khác nhau trong 56 ngày. Độ phóng đại ×200. L: lòng ống gan tụy; R: tế bào phục hồi; B: Tế bào tiết tế bào B; F: tế bào sợi. 

Nghiên cứu hiện tại nhấn mạnh rằng vỏ chanh lên men bằng L. plantarum có tiềm năng làm phụ gia thức ăn chức năng cho tôm thẻ chân trắng. Kết quả này rất hữu ích cho việc tái chế việc sử dụng phụ phẩm nông nghiệp để đáp ứng mục tiêu SDG. Mức độ bao gồm FLP lên tới 3% không cho thấy bất kỳ tác động tiêu cực nào đến sự tăng trưởng và hình thái ở gan tụy của tôm. Mức FLP 2% được khuyến nghị đưa vào thức ăn cho tôm để tăng cường phản ứng miễn dịch không đặc hiệu và khả năng kháng V. alginolyticus trong môi trường phòng thí nghiệm được kiểm soát. ​