Vai trò của prebiotic trong sản xuất cá da trơn

Nuôi trồng thủy sản được coi là ngành sản xuất thức ăn có tốc độ phát triển nhanh nhất trên thế giới, đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp phần lớn protein động vật cho con người. Mức tiêu thụ thủy sản theo đầu người trên toàn cầu tăng mạnh từ 9,9 kg trong những năm 1960 lên đến 11,5 kg trong những năm 1970 và từ 12,6 kg trong những năm 1980 lên đến 14,4 kg trong những năm 1990 và đạt 18,9 kg trong năm 2010 và 19,2 kg trong năm 2012.

Trong các mặt hàng thủy sản cung cấp cho nhu cầu tiêu dùng của con người thì cá da trơn được coi là sản phẩm thay thế cá thịt trắng có nguồn gốc từ biển nhờ giá cả tương đối thấp, chất lượng cá thơm ngon, nguồn cung dồi dào và ổn định, do đó nhu cầu nhập khẩu cá da trơn ở các thị trường như Mỹ, EU,... ngày càng tăng.

Xuất phát từ nhu cầu tiêu dùng trên, một số quốc gia đã chọn cá da trơn làm đối tượng nuôi quan trọng trong chiến lược phát triển nuôi trồng thủy sản của mình, phục vụ nhu cầu tiêu dùng nội địa và xuất khẩu. Tại Ấn Độ, ngành nuôi cá da trơn là ngành phát triển nhanh nhất trong các ngành nuôi trồng thủy sản của Ấn Độ, góp phần vào sự tăng trưởng ổn định trong nuôi trồng thủy sản nước ngọt. Andhra Pradesh, bang lớn thứ năm của đất nước này, giờ đây đã được biết đến với tên gọi là "vựa cá" của Ấn Độ nhờ sản lượng cá tra da trơn dồi dào.

Tuy nhiên, dường như sản lượng càng tăng cao thì nguy cơ bùng nổ bệnh dịch giữa các loài lại càng cao. Do các phương pháp sản xuất thâm canh và quản lý kém, cá phải chịu tình trạng căng thẳng dẫn đến tăng trưởng giảm và nguy cơ dễ mắc bệnh tăng. Bệnh đỏ thân thường xảy ra trong giai đoạn thay đổi từ mùa khô sang mùa mưa và trong mùa lũ. Các dấu hiệu của bệnh đỏ thân là tróc hoặc đỏ vây, nhiều vùng  bị mất sắc tố bất thường với nhiều kích cỡ khác nhau, và sắc tố màu đỏ có thể xuất hiện bất cứ nơi nào trên bề mặt cơ thể, gây ra các vết thương hở và lở loét. Nhiễm trùng có thể xảy ra ở mọi độ tuổi, nhưng cá bột và cá giống nhỏ thường là đối tượng chịu thiệt hại nghiêm trọng nhất.

Pseudomonas fluorescens được cho là tác nhân gây bệnh đỏ thân, hoặc bệnh nhiễm trùng xuất huyết do vi khuẩn cho cá được nuôi trong ao, cũng là tác nhân chính  làm nhiễm khuẩn nước ngọt và  là mầm bệnh cho các loài cá khác nhau được nuôi ở biểnvà các vùng nước lợ trên toàn thế giới. Triệu chứng lâm sàng của vi khuẩn gồm: da ngả màu tối và xuất hiện xuất huyết dưới da và vây.

Theo một nghiên cứu được tiến hành bởi Cục Nuôi trồng Thủy sản, Đại học Nông nghiệp Bangladesh (Faruk, Md AR 2008), các triệu chứng phổ biến nhất của bệnh đỏ ở loài cá tra là xuất hiện đốm đỏ, tiếp theo là lồi hậu môn,  thối đuôi và vây, lồi mắt, cổ chướng và thối mang.

100 nông dân nuôi cá được phỏng vấn cho biết các biểu hiện khác gồm bệnh nấm len bông, lở loét và đốm trắng, nhưng ở mức độ thấp hơn. Thiệt hại kinh tế do bệnh tật gây nên ước tính chiếm 3,6% tổng số thu nhập từ sản xuất cá hàng năm của nông dân.

Kiểm soát bệnh dịch thành công trong nuôi trồng thủy sản đòi hỏi một cách tiếp cận đa diện, theo đó công tác quản lý hiệu quả hơn được kết hợp với việc áp dụng biện pháp thả nuôi cá chọn lọc riêng biệt, và cung cấp đầy đủ dinh dưỡng để cải thiện sức khỏe tổng thể cá.

Trong hệ thông nuôi thâm canh, việc cải thiện sức khỏe tự nhiên và khả năng miễn dịch của cá  phụ thuộc vào chế độ dinh dưỡng phù hợp.

Từ góc độ thương mại, những hợp chất có hoạt tính sinh học như Mannan-oligosaccharides (MOS) đã được sử dụng vào chế độ ăn thủy sảngần 20 năm ngay. Tỷ lệ hoàn vốn đầu tư dựa trên hiệu suất tăng và hiệu quả được cải thiệnđã được chứng minh trong vô số các thử nghiệm khoa học và thương mại. Các carbohydrate chức năng này có nguồn gốc chính là phần vách tế bào của men bánh mì và men bia, nấm men Saccharomyces cerevisiae. 

Gần đây, những dữ liệu mới đã xuất hiện trên thế hệ thứ hai vốn là thành phần tinh khiết và gồm nhiều hoạt tính sinh học hơn, có nguồn gốc từ một chủng chọn lọc của nấm men Saccharomyces cerevisiae. Nấm tự nhiên Mannan giàu phân tử carbohydrate (MRF) được chứng minh có thể ngăn chặn những vi sinh vật không có lợi cho ruột.

Carbohydrate này hỗ trợ việc hấp thụ các chất dinh dưỡng, duy trì chức năng tiêu hóa và hoạt động của en-zim; kiểm soát tình trạng viêm loét và rút ngắn khoảng cách giữa kết quả mong muốn và kết quả thực tế. Những cơ chế này đã được công nhậnlà đã sử dụng dữ liệu gen dinh dưỡng. (Lưu ý: Trên thị trường, hợp chất  này có sẵn dưới dạng chất kháng nguyên Actigen TM (Alltech Inc), là một phân tử  hoạt tính sinh học có nguồn gốc từ tế bào nấm men và cho kết quả tốt về cải thiện mức độ tăng trưởng và tình trạng sức khỏe của cá tra).

Nghiên cứu gần đây đã gián tiếp chứng minh khả năng làm giảm chi phí thuốc kháng sinh đầu vào trong nuôi trồng thủy sản nhờ cải thiện sức khỏe đường ruột, hấp thụ dinh dưỡng và trên hết là tình trạng miễn dịch tốt của cá.

Sức khỏe đường ruột và khả năng miễn dịch của ruột

Hệ tiêu hóa là một phần quan trọng của hệ thống miễn dịch.Vi sinh vật được cách ly bởi một hệ thống miễn dịch bao mô lympho ở ruột (GALT).

Ở động vật trên cạn, bao gồm cả con người, vi khuẩn chí trong hệ  tiêu hóa có ảnh hưởng lớn đến chế độ dinh dưỡng và  sức khỏe của cá thể; và giữ vai trò quan trọng trong việc cân bằng các vi khuẩn có hại và có lợi. Tỷ lệ được coi là bình thường là 80% vi khuẩn có lợi trên 20% vi khuẩn có hại.

Các vi khuẩn trong nước nuôi cá được tiêu hóa liên tục bằng thức ăn hoặc khi vật nuôi uống nước, tạo ra sự tương tác tự nhiên giữa các vi sinh vật của môi trường xung quanh và môi trường ruột. Nếu tỷ lệ giữa các vi khuẩn vượt quá một mức nhất định, thì sức khỏe của con vật sẽ bị đe dọa, vì con vật không thể tự bảo vệ bản thân được nữa.

Việc sử dụng các chất dinh dưỡng thay thế và nguyên liệu thực phẩm chức năng nhằm làm giảm căng thẳng, tăng cường khả năng miễn dịch và khả năng kháng bệnh ở động vật máu nóng đã được chứng minh.

Tuy nhiên, lĩnh vực này cho thấy rất ít hiệu quả trong nuôi trồng thủy sản. Do đó, cần phải phân tích những ảnh hưởng của chiến lược dinh dưỡng và chế độ cho ăn để phát triển chế độ thức  ăn và cho ăn thiết  thực và tiết kiệm, nhằm tối ưu hóa tốc độ tăng trưởng, nâng cao khả năng chống chọi căng thẳng, sự phản ứng miễn dịch và sức đề kháng bệnh tật và nâng cao chất lượng sản phẩm của các loài nuôi trồng thủy sản.

Tuy nhiên, liệu điều này thực sự có thể?Câu trả lời là có. Thông qua việc thúc đẩy  đường ruột phát triển sớm bằng cách sử dụng axit nucleic, các chất khoáng vi lượng hữu cơ cũng như "nuôi dưỡng ruột' để duy trì sức khỏe đường ruột.

Nghiên cứu gần đây

Một nghiên cứu gần đây ở Việt Nam đã kiểm tra các cách làm thế nào để cải thiện tỷ lệ sống của cá tra bằng cách bổ sung luân trùng và kháng nguyên Actigen.

Thử nghiệm được tiến hành từ ngày 10/06 đến 20/09/2012, đã tập trung đánh giá vào ba chế độ ăn bao gồm 0.04% Actigen (điều trị lần 2), 0,08% Actigen (điều trị lần 3); và 0,12% Actigen (điều trị lần 4); và một chế độ ăn không chứa Actigen (điều trị lần 1).  Việc bổ sung các luân trùng và kháng nguyên Actigen đã cho kết quả tích cực về cải thiện tỷ lệ sống cũng như tốc độ kích thích tăng trưởng của cá da trơn giống. Tỷ lệ sống của cá trong lần điều trị thứ 4 được cải thiện khoảng 34% so với lần điều trị đầu tiên. Nồng độ kháng nguyên Actigen được bổ sung càng cao, thì tỷ lệ sống sót của cá càng cao. Do đó, tỷ lệ sống trung bình của cá da trơn giống đã tăng từ 8,31% trong lần điều trị đầu tiên lên 9,36% trong lần điều trị thứ 2, và lên 10,13% trong lần điều trị thứ 3 và 11,16% trong lần điều trị thứ 4.

Tốc độ tăng trưởng của cá cũng tăng lên khi nồng độ kháng nguyên Actigen đưa vào tăng thêm. Độ dài trung bình và trọng lượng của cá ở ngày thứ 30 trong lần điều trị thứ 1  là 4,24cm và 0,77g, đã tăng lên 4,39cm và 0,82g trong lần điều trị thứ 2, và lên 4,99cm và 0,93g  trong lần điều trị thứ 3 và 5,63cm và 1,08g trong lần điều trị thứ 4.

Trong một nghiên cứu khác ở Ấn Độ, các nhà nghiên cứu đã xem xét các khả năng miễn dịch của cá tra khi được bổ sung các chất tiền trợ sinh (prebiotics) khi nuôi thương phẩm trong ao.

Nghiên cứu này được thực hiện trong một trang trại ở Losari, Quận Tây Godavari, Andhra Pradesh, Ấn Độ. Trang trại có 30 ao trong đó 20 ao bị nhiễm bệnh cao hơn mức bình thường.

Trang trại đã sử dụng dụng thuốc kháng sinh (15g Enrofloxacin/ tấn cá) để điều trị bệnh. Khi dịch bệnh bùng phát thường xuyên hơn, người nông dân phải đối mặt với thiệt hại từ việc cá chết nhiều và chi phí điều trị ngày một tăng. Các nhà nghiên cứu chọn 3 ao làm các ao xử lý (T1, T2, T3) và 3 ao để đối chứng (C1, C2, C3), các ao này vẫn tiếp tục sử dụng thuốc kháng sinh theo quy trình tiêu chuẩn.

Trong cuộc thử nghiệm kéo dài ba tháng này, việc lấy mẫu hàng tuần được thực hiện bằng cách cân 100 con cá. Các dữ liệu được ghi chép lại bao gồm: tốc độ tăng trưởng và tỷ lệ cá chết. Chế độ ăn được áp dụng là thức ăn dạng viên nổi theo tiêu chuẩn cân bằng. Chế độ ăn để điều trị gồm 1kg prebiotics /1 tấn thức ăn.

Cá trong ao đối chứng được cho ăn thức ăn dạng viên nổi theo tiêu chuẩn cân bằng, kèm thêm phương pháp điều trị bổ sung 5g kháng sinh/1 tấn cá trong năm ngày mỗi lần điều trị.

Các nhà nghiên cứu kết luận rằng việc bổ sung các Prebiotics giúp giảm tỷ lệ cá chết và sự phụ thuộc vào thuốc kháng sinh, mặt khác cũng đảm bảo lợi nhuận tốt hơn cho người nông dân. Dựa trên các quan sát thực địa trên có thể kết luận rằng, việc bổ sung các chất tiền trợ sinh(Prebiotics) vào thức ăn dạng ép đùn hay viên ép sẽ tăng cường khả năng tiêu hóa thức ăn hoàn toàn, từ đó dẫn đến giảm bài tiết (giảm ô nhiễm), và mang lạị  lợi nhuận cao hơn cho người nông dân.

Kết luận

Có nhiều giả thuyết cho rằng cá sử dụng nhiều năng lượng vào chức năng miễn dịch hơn là vào các chức năng sinh lý khác. Hơn nữa, tính mùa vụ được cho là một yếu tố quan trọng trong việc xác định mức độ sinh lý và hoạt động miễn dịch của cá. Tuy nhiên, việc bổ sung các chất tăng cường miễn dịch nhất định có thể giúp cá cải thiện khả năng miễn dịch và sử dụng ít năng lượng hơn vào những cơ chế bảo vệ khác, từ đó ít phải sử dụng các biện pháp điều trị cho cá hơn.