Acid hữu cơ trong thức ăn nuôi trồng thủy sản - Tiềm năng thay thế các chất kháng sinh (08-02-2018)

Sử dụng đúng loại acid hữu cơ có thể cải thiện các chỉ tiêu về tăng trưởng, sử dụng chất dinh dưỡng, đáp ứng miễn dịch và sức đề kháng bệnh của các loài thủy sản nuôi.
Acid hữu cơ trong thức ăn nuôi trồng thủy sản - Tiềm năng thay thế các chất kháng sinh
Cơ chế tác động của acid hữu cơ tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh (Nguồn: Internet).

Việc gia tăng các hoạt động nuôi trồng thủy sản đã làm dịch bệnh xảy ra thường xuyên và gây thiệt hại lớn về kinh tế cho người nuôi. Sau khi phát hiện ra khả năng kích thích tăng trưởng và phòng chống bệnh, một lượng đáng kể các chất kháng sinh đã được sử dụng trong ngành nuôi trồng thủy sản, đặc biệt là ở Châu Á, nhằm ngăn ngừa và/hoặc kiểm soát các bệnh truyền nhiễm do vi khuẩn gây ra.

          Việc sử dụng rộng rãi nhiều loại kháng sinh trong ngành nuôi trồng thủy sản, cả khi dùng trị bệnh và thúc đẩy tăng trưởng, đã làm tăng các tác động có hại tiềm tàng đến sức khỏe con người, động vật cũng như môi trường thủy sinh. Sự xuất hiện kháng kháng sinh trong các mầm bệnh vi khuẩn khác nhau liên quan đến bệnh thủy sản đã được chứng minh rõ.

          Việc sử dụng kháng sinh trong nuôi trồng thủy sản có nguy cơ đe dọa sức khỏe cộng đồng do tích tụ sinh học dư lượng các chất kháng sinh, và các nhà nghiên cứu đã cảnh báo việc sử dụng kháng sinh quá mức ở các trang trại nuôi trồng thủy sản vì lợi ích kinh tế ngắn hạn. Nhận thức của cộng đồng về việc sử dụng thuốc kháng sinh để phòng bệnh trong thức ăn chăn nuôi đã dẫn đến việc cấm sử dụng chúng trong thức ăn chăn nuôi.

Một nỗ lực trên toàn thế giới để giảm thiểu và cuối cùng là loại bỏ việc sử dụng kháng sinh cho mục đích kích thích tăng trưởng trong ngành nuôi trồng thủy sản và chăn nuôi đã bắt đầu bằng việc cấm sử dụng các kháng sinh liều thấp ở Liên minh Châu Âu vào tháng 01/2006. Phát triển các chất không kháng sinh (non-antibiotic) hiệu quả như một sự thay thế cho việc sử dụng thuốc kháng sinh trong phòng bệnh để kiểm soát các bệnh truyền nhiễm và cải thiện hiệu suất tăng trưởng là điều rất quan trọng để tiếp tục phát triển ngành nuôi trồng thủy sản trên thế giới.

Acid hữu cơ là gì?

Acid hữu cơ là các hợp chất hữu cơ có một hoặc nhiều nhóm carboxyl. Chúng bao gồm acid carboxylic đơn chức, mạch thẳng, bão hòa (C1 - C18) và các chất dẫn xuất tương ứng của chúng, như các acid không bão hòa (cinnamic, sorbic), hydroxylic (citric, lactic), phenolic (benzoic, cinnamic, salicylic) và các acid carboxylic đa chức (azelaic, citric, succinic ) với cấu trúc phân tử chung là R-COOH, trong đó R đại diện cho nhóm chức năng có hóa trị 1. Các acid này thường được gọi là acid béo chuỗi ngắn, acid béo dễ bay hơi hoặc các acid cacboxylic yếu.

Acid hữu cơ được sản xuất thông qua quá trình lên men của carbohydrate bởi các loài vi khuẩn khác nhau thông qua các quá trình trao đổi chất và các điều kiện khác nhau. Một số acid hữu cơ có trọng lượng phân tử thấp, ví dụ acid acetic, propionic và butyric cũng được hình thành ở nồng độ cao trong ruột già của người và động vật nhờ các cộng đồng vi sinh vật kỵ khí. Nhiều loại acid hữu cơ chuỗi ngắn (C1 - C7) tự nhiên có mặt như các thành phần thông thường của thực vật hoặc các mô động vật. Tuy nhiên, hầu hết các acid hữu cơ được sử dụng thương mại trong ngành công nghiệp thực phẩm và thức ăn chăn nuôi được sản xuất tổng hợp. Các acid hữu cơ cũng có thể chuyển thành các muối đơn hoặc đôi thông qua việc kết hợp với K, Na, Ca, ...

Các acid hữu cơ ít ưa béo và muối của chúng được xem là chất “thường được coi là an toàn” (GRAS) và đã được sử dụng trong nhiều thế kỷ như là chất bảo quản trong thực phẩm và đồ uống. Chúng được liệt kê trong các quy định của EU như là các phụ gia thức ăn cho phép trong sản xuất thức ăn cho động vật. Từ đó, các acid hữu cơ, muối của chúng hoặc sự phối hợp chúng, đã được sử dụng thành công trong thức ăn chăn nuôi như là các chất thay thế cho kháng sinh. Mặc dù việc sử dụng các acid hữu cơ và muối của chúng trong thức ăn đã được nghiên cứu rộng rãi trên nhiều loài động vật trên cạn, nhưng ở động vật dưới nước chỉ được chú ý nhiều trong vòng 10 năm qua.

Acid hữu cơ trong thức ăn của cá và tôm

Như chúng ta đã biết, chỉ có một số nghiên cứu đã được công bố về việc sử dụng acid hữu cơ trong thức ăn thủy sản trước khi có lệnh cấm sử dụng các chất kháng sinh dùng làm chất kích thích tăng trưởng trong chăn nuôi. Kể từ năm 2006, nhiều nghiên cứu đã được tiến hành để xác định ảnh hưởng của acid hữu cơ và muối của chúng trong chế độ ăn đến hiệu suất tăng trưởng, sử dụng chất dinh dưỡng và khả năng kháng bệnh ở một số loài thủy sản nuôi có tầm quan trọng thương mại như cá hồi vân, cá hồi salmon, cá chép và cá rô phi. Trong năm năm qua, các nghiên cứu này đã được mở rộng sang các loài thủy sản có vỏ. Để có cái nhìn toàn diện về các acid hữu cơ chủ yếu và muối của chúng đã được thử nghiệm trong nuôi trồng thủy sản cho đến nay và những tác động chính của chúng đối với cá và tôm, hãy tham khảo bài viết của Ng và Koh (2017), Tạp chí Reviews in Aquaculture 9: 342-368.

 

 

Acid citric hoặc muối của nó được nghiên cứu nhiều nhất trong nuôi trồng thủy sản. Nhiều nghiên cứu cho thấy acid citric có thể cải thiện tăng trưởng, sử dụng thức ăn và sự có lợi của muối khoáng, đặc biệt là phospho ở các loài cá khác nhau như cá hồi vân, cá tráp đỏ, cá rohu, cá tầm beluga và cá cam (yellowtail), trong khi một số nghiên cứu khác thì cho kết quả ngược lại. Nhìn chung, bổ sung acid citric vào thức ăn có protein thực vật thì rất có hiệu quả trong việc cải thiện hiệu suất tăng trưởng và sự tích lũy/có ích của các loại khoáng, đặc biệt là phospho. Thức ăn có bổ sung acid citric sẽ đóng góp vào việc hình thành các loại thực ăn dùng trong nuôi trồng thủy sản thân thiện với môi trường hơn. Một nghiên cứu gần đây về tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) cho thấy, ngoài việc cải thiện giá trị dinh dưỡng của thức ăn, acid citric cũng có thể có vai trò chức năng trong việc cải thiện tỷ lệ sống của tôm, đáp ứng miễn dịch và đề kháng với các bệnh do vi khuẩn Vibrio gây ra.

Trước đây chúng tôi đã chứng minh rằng khẩu phần ăn có muối của acid formic (potassium diformate) có thể tác động tích cực đến tăng trưởng, hiệu quả sử dụng thức ăn và khả năng tiêu hóa dưỡng chất của cá rô phi đỏ. Các nhà nghiên cứu khác với các loài cá khác nhau đã có những kết quả tương tự nhau, trong khi số khác báo cáo rằng không có tác động tích cực của việc sử dụng acid formic và/hoặc muối của acid này. Những kết quả mâu thuẫn này có thể là do sự khác nhau về hàm lượng acid hữu cơ, các loài động vật, thành phần thức ăn cũng như các điều kiện nuôi trong các thí nghiệm. Tôm thẻ chân trắng nuôi ở các chế độ có bổ sung acid formic vào thức ăn đã cho thấy sức đề kháng tăng lên khi chúng được gây cảm nhiễm với vi khuẩn Vibrio parahaemolyticus.

Tương tự như các nghiên cứu về acid citric và acid formic hoặc muối của chúng, các nghiên cứu với acid lactic/muối cũng cho thấy tầm quan trọng của việc sử dụng đúng loại và hàm lượng acid hữu cơ được bổ sung vào thức ăn ở các loài cá khác nhau. Không có tác động có lợi hoặc thậm chí là có hại đến sự tăng trưởng và/hoặc sinh lý cá có thể xảy ra nếu dùng sai loại và/hoặc liều lượng acid hữu cơ được sử dụng. Trong một nghiên cứu gần đây, khi bổ sung acid lactic vào thức ăn từ 0 - 16 g/kg, chúng tôi không thấy bất kỳ sự cải thiện nào về hiệu suất tăng trưởng đối với các liều trên 2 g/kg trong thức ăn của tôm càng xanh (Macrobrachium rosenbergii). Nếu xét về số đông các loài thủy sản được nuôi, cần có thêm nhiều nghiên cứu để làm rõ thêm nguyên lý cơ bản của việc bổ sung acid hữu cơ vào thức ăn dùng trong nuôi trồng thủy sản.

Các nghiên cứu về muối butyrate natri đã phát hiện ra rằng: muối này đã làm thay đổi khu hệ vi sinh vật đường ruột của cá da trơn và tôm, cũng như dẫn đến một số thay đổi có thể có lợi đối với các chất chuyển hoá đường ruột ở cá tráp biển. Thức ăn có chứa muối butyrate cũng cho thấy tiết kiệm oxy hóa một số acid amin và tăng tính sinh khả dụng (bioavailability) của chúng vào tuần hoàn động mạch, dẫn đến việc hấp thụ một số acid amin thiết yếu nào đó trong ruột cá được cải thiện. Chế độ ăn có muối butyrate cũng làm tăng đáng kể hàm lượng của một số dẫn xuất nucleotide trong ruột cá.

Có ít thông tin hơn về việc sử dụng các acid hữu cơ khác và/hoặc muối của chúng như acid malic, acid succinic, acid acetic, acid propionic và acid fumaric và cần có nghiên cứu thêm về tác động của chúng đối với các loài thủy sản nuôi.

Mỗi loại acid hữu cơ có phổ kháng khuẩn riêng vì có đặc tính vật lý và hóa học riêng. Do đó, lợi thế của sử dụng hỗn hợp các acid hữu cơ (Organic Acids Blend - OAB) trong thức ăn cho vật nuôi là OAB có thể có phổ kháng khuẩn rộng hơn để chống lại nhiều loại vi khuẩn gây bệnh hơn và có tiềm năng tác dụng hiệp đồng đến hiệu suất tăng trưởng cũng như việc sử dụng dưỡng chất. Hơn nữa, OAB có thể cho phép giảm liều dùng trong thức ăn, do đó làm giảm chi phí. OAB tạo thành một chiến lược tiềm năng để vượt qua sự không giống nhau của các phát hiện về việc sử dụng các acid hữu cơ đơn trong thức ăn của các loài thủy sản khác nhau. Thông thường, OAB nguyên mẫu (bản gốc) là các công thức độc quyền của các nhà nghiên cứu và bản thương mại thường là độc quyền của các nhà cung cấp.

Gần đây chúng tôi đánh giá một OAB nguyên mẫu và thấy rằng nó cải thiện việc sử dụng thức ăn, khả năng tiêu hóa dưỡng chất và làm giảm tổng số vi khuẩn trong phân và ruột cá rô phi theo cách phụ thuộc vào liều sử dụng. Hơn nữa, tỷ lệ chết tích lũy trong vòng 16 ngày sau khi gây cảm nhiễm với vi khuẩn  Streptococcus agalactiae là thấp hơn ở nhóm cá ăn thức ăn có bổ sung OAB. Khi nuôi từ cá giống cho đến khi gần đạt kích cỡ thương phẩm, chúng tôi thấy cá rô phi lai ăn thức ăn có bổ sung OAB nguyên mẫu ở liều 5 g/kg hoặc 10 g/kg có xu hướng cải thiện tăng trưởng và hiệu quả thức ăn; nhóm cá ăn 10 g OAB/kg thức ăn có các chỉ tiêu như phospho, vật chất khô, sử dụng tro tăng có ý nghĩa so với nhóm cá ăn thức ăn đối chứng.

Không có khác biệt đáng kể về tăng trưởng giữa nhóm cá ăn oxytetracycline (OTC) và nhóm cá ăn OAB được bổ sung vào thức ăn. Hơn nữa, những tác dụng phòng bệnh của những cá ăn 5 g/kg OAB hoặc 5 g/kg OTC rồi sau đó được gây cảm nhiễm với S. agalactiae là tương tự nhau và làm cải thiện có ý nghĩa việc phòng bệnh hơn so với nhóm cá ăn thức ăn đối chứng.

Báo cáo về một thử nghiệm thực địa OAB nguyên mẫu ở một trang trại nuôi cá rô phi vằn thương mại cho thấy người nuôi đã giảm đáng kể lượng kháng sinh được sử dụng. Các nhà nghiên cứu khác cũng cho các kết quả khích lệ tương tự khi sử dụng nhiều loại OAB nguyên mẫu và thương mại khác nhau trong thức ăn đối với nhiều loài cá và tôm khác nhau.

 

Description: organic acids

Hình 2. Thức ăn cá rô phi thương mại kết hợp với một nguyên mẫu OAB đã làm giảm đáng kể việc sử dụng các kháng sinh độc hại để điều trị nhiễm Streptococcus trong điều kiện nuôi lồng thương mại (Nguồn: GAA).

Kết luận và triển vọng

          Có rất nhiều lợi ích trong việc sử dụng acid hữu cơ trong nuôi trồng thủy sản, cải thiện hiệu suất tăng trưởng và kiểm soát bệnh. Rõ ràng, các nghiên cứu đã cho thấy nhiều acid hữu cơ, muối hoặc hỗn hợp của chúng có thể cải thiện tăng trưởng, sử dụng thức ăn, sức khỏe đường ruột và sức đề kháng bệnh ở động vật thủy sản.

Tuy nhiên, mặc dù có sự cải thiện đáng kể về chế độ dinh dưỡng có bổ sung acid hữu cơ ở hầu hết các nghiên cứu, nhưng có những kết quả ngược lại về tác dụng kích thích tăng trưởng cũng đã được báo cáo, điều này dường như phụ thuộc vào từng loài thủy sản và/hoặc phụ thuộc vào loại acid hữu cơ và liều lượng được thử nghiệm.

Việc giảm bài tiết phospho và nitơ do cải thiện sử dụng chất khoáng dẫn đến acid hóa thức ăn sẽ thúc đẩy việc hình thành các loại thức ăn nuôi thủy sản thân thiện hơn với môi trường. Giảm tải lượng vi sinh vật trong phân thải ra từ cá nuôi được cho ăn thức ăn có bổ sung acid hữu cơ sẽ mang lại lợi ích cho việc nuôi cá trong các hồ chứa và ở các hệ thống nuôi tuần hoàn khép kín.

Ngày càng có nhiều bằng chứng khoa học về những tác động tích cực của acid hữu cơ trong thức ăn đối với sức khoẻ của cá và tôm nuôi, tăng khả năng đề kháng với các bệnh truyền nhiễm thường gặp trong nuôi trồng thủy sản hiện đại ngày nay. Tuy nhiên, không giống như vật nuôi trên cạn (có một số lượng có hạn các giống cải tiến đang được nuôi), nuôi trồng thủy sản là sự kết hợp của nhiều loài nuôi, hoạt động cho ăn và nhiều hệ thống nuôi.

Điều này có nghĩa là thành công hay thất bại trong việc sử dụng acid hữu cơ của một nghiên cứu nào đó có thể không đúng cho các loài thủy sản khác, được nuôi trong các điều kiện khác nhau. Dựa trên nghiên cứu được tiến hành cho đến nay, acid hữu cơ dường như là một ứng cử viên đầy hứa hẹn để thay thế AGP (Antibiotic Growth Promoter - kháng sinh kích thích tăng trưởng) trong nuôi trồng thủy sản. Phải cần nhiều nghiên cứu hơn để hiểu rõ đầy đủ về cơ chế hoạt động của acid hữu cơ trong thức ăn đối với lợi ích thúc đẩy tăng trưởng và sức khỏe các loài thủy sản nuôi, để ngành nuôi trồng thủy sản trên thế giới phát triển liên tục và bền vững.

Người ta dự đoán rằng việc sử dụng các acid hữu cơ như là các chất phụ gia thức ăn trong nuôi trồng thủy sản sẽ tăng đáng kể trong tương lai gần. Sự mở rộng liên tục của ngành nuôi trồng thủy sản toàn cầu tạo ra tiềm năng thị trường khá lớn. Việc thâm canh hóa ở các hệ thống nuôi trồng thủy sản cùng với sự nóng lên toàn cầu có thể làm tăng khả năng bùng phát dịch bệnh. Ví dụ, sự bùng nổ gần đây của AHPND/EMS bắt nguồn từ vi khuẩn Vibrio là tác nhân gây bệnh đã làm mất đi nhiều trang trại nuôi tôm trên toàn thế giới kèm theo những thiệt hại kinh tế to lớn cho người nuôi.

Bằng chứng ngày càng mạnh mẽ liên quan đến sự phát triển của các gen kháng kháng sinh trong các vi khuẩn có nguồn gốc thủy sinh vật gây bệnh ở động vật và con người đã khiến nhiều tổ chức chính phủ và phi chính phủ ban hành các lệnh cấm và/hoặc hạn chế sử dụng các loại kháng sinh như là các chất kích thích tăng trưởng ở nhiều quốc gia. Đặc biệt là ở các quốc gia đang phát triển, nơi mà một sản lượng nuôi trồng thủy sản đáng kể vẫn đến từ những người nông dân sản xuất quy mô nhỏ, những người có thể không hay biết đến những nguy hiểm do sử dụng quá mức và lạm dụng kháng sinh.

Đối với các nhà sản xuất có quy mô lớn, bên cạnh mặt hiệu quả, việc sử dụng các chất thay thế kháng sinh như acid hữu cơ cũng sẽ bớt đi để giảm chi phí sản xuất. Chi phí của acid hữu cơ trong khẩu phần ăn phụ thuộc vào loại sản phẩm và quốc gia nơi chúng được bán, do giá vận chuyển và thuế. Hiện tại, các công ty sản xuất phụ gia thức ăn khuyến cáo nên bổ sung các acid hữu cơ từ 1,5 - 5,0 kg/tấn thức ăn thủy sản. Thuyết phục người nuôi và các nhà sản xuất thủy sản về những lợi ích thực tế của việc bổ sung acid hữu cơ là rất quan trọng, và điều này chỉ có thể được thực hiện thông qua các dữ liệu nghiên cứu (quy mô phòng thí nghiệm và thực địa) đã được chứng minh một cách khoa học.

Qua nhiều thập kỷ nghiên cứu và phát triển, việc sử dụng acid hữu cơ trong thức ăn và nước uống của vật nuôi trên cạn như lợn và gia cầm hiện nay được xem là thực hành quản lý chăn nuôi tiêu chuẩn. Hiệu quả và hiệu quả chi phí của acid hữu cơ đối với người chăn nuôi đã được xác định rõ. Vì có một lượng lớn các loài thủy sản đang được nuôi và chúng được nuôi trong nhiều điều kiện khác nhau, nên con đường để thiết lập khẩu phần thức ăn có chứa acid hữu cơ như là một phần của chương trình quản lý bệnh tiêu chuẩn ở các trang trại nuôi trồng thủy sản được tiên đoán là một nhiệm vụ lâu dài nhưng hết sức cần thiết.

Anh Chi (Theo GAA)

Ý kiến bạn đọc

Tin khác