Tin công nghệ
Nghiên cứu khoa học: So sánh phương pháp khử trùng bằng ozone và UV với nước lợ nuôi tôm thẻ chân trắng Thái Bình Dương
Hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn (RAS) để nuôi tôm thường được thả với tôm post (PL) sạch bệnh (SPF) cụ thể để giảm nguy cơ nhiễm bệnh cho tôm, đặc biệt là đối với các mầm bệnh do vi rút và ký sinh trùng. Mặt khác, vi khuẩn luôn hiện diện trong RAS của tôm và thậm chí cần thiết để duy trì các điều kiện nước tối ưu, bao gồm vi khuẩn nitrat hóa và vi khuẩn dị dưỡng. Mật độ thả nuôi cao thường được sử dụng dẫn đến lượng lớn vật chất hữu cơ từ phân, thức ăn không được tiêu thụ và tỷ lệ trao đổi nước thấp, do đó lượng vi khuẩn dị dưỡng có thể tăng đáng kể trong RAS của tôm khi không có chiến lược quản lý nào được thực hiện để giảm số lượng vi khuẩn.
Việc kiểm soát các vi khuẩn dị dưỡng có khả năng gây bệnh, chủ yếu là vi khuẩn là điều cần thiết trong sản xuất tôm RAS và các phương pháp tiếp cận khác nhau được sử dụng để giảm nguy cơ nhiễm vi khuẩn và giảm tổng số lượng vi khuẩn. Mục đích chung là giảm số lượng vi khuẩn cao trong nước và ổn định hệ vi sinh sinh lý trưởng thành để ngăn ngừa sự hình thành của vi khuẩn gây bệnh tiềm ẩn trong hệ vi sinh trưởng thành. Để khử vi khuẩn, các phương pháp vật lý như ozon hóa và chiếu tia cực tím (UV) được sử dụng, riêng lẻ hoặc kết hợp
Bất kỳ phương pháp khử trùng nào có thể không chỉ làm giảm mầm bệnh mà còn có thể tiêu diệt các quần thể vi sinh vật có lợi và tạo điều kiện cho sự sinh sôi của các mầm bệnh cơ hội. Vì vậy, không chỉ giảm vi khuẩn mà còn phải quan tâm đến sự ổn định của hệ vi sinh sinh lý. Hầu hết các nghiên cứu được thực hiện về khử trùng nước RAS đều dành cho sản xuất cá vây tay, và thông tin hạn chế về RAS tôm
Bài báo này – được điều chỉnh và tóm tắt từ bản gốc [Teitge, F. 2020. Khử trùng nước bằng cách ozon hóa có lợi thế hơn so với chiếu tia UV trong hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn nước lợ cho tôm thẻ chân trắng Thái Bình Dương ( Litopenaeus vannamei ). J. Bệnh Cá 43 (1): 1259-1285, tháng 10 năm 2020.] – báo cáo về một nghiên cứu điều tra ảnh hưởng của các liều lượng ánh sáng UV khác nhau cũng như ảnh hưởng của việc sử dụng ozone lên hệ vi sinh trong nuôi tôm thẻ L. vannamei RAS .
Đối tượng nghiên cứu
Nghiên cứu này được thực hiện tại Đơn vị Nghiên cứu Bệnh Cá, Đại học Thú y, Hannover, Đức, sử dụng sáu RAS quy mô phòng thí nghiệm riêng biệt. Mỗi RAS có ba bể chứa, một bể lọc sinh học và một bể lắng. Tất cả RAS được duy trì với việc bổ sung thức ăn trong ba tháng trước khi tôm được đưa vào bể nuôi. Nhiệt độ nước được điều chỉnh thành 30 độ C và độ mặn của nước là 15 ppt.
Đối với cả hai thí nghiệm, L. vannamei không có mầm bệnh cụ thể từ trại giống thương mại (Hệ thống Cải tiến Tôm, Florida Hoa Kỳ) được mua giống PL 12 và thích nghi trong ba tuần trong một bể chứa riêng biệt. Sau thời gian thích nghi, tôm được chuyển sang các bể chứa RAS khác nhau cho mỗi thí nghiệm. Máy cho ăn tự động được sử dụng trong mỗi bể và trước và sau khi bắt đầu chiếu tia UV và ứng dụng ozone, trọng lượng và chiều dài cơ thể của sáu con tôm trong mỗi bể đã được ghi lại.
Khi bắt đầu thí nghiệm chiếu tia UV, tôm được khoảng 39 ngày tuổi với trọng lượng cơ thể trung bình là 0,79 ± 0,46 gam và chiều dài cơ thể trung bình là 2,94 ± 0,07 cm. Tôm được sử dụng trong thí nghiệm ozone xấp xỉ 107 ngày tuổi với trọng lượng cơ thể trung bình là 5,56 ± 0,20 gam và chiều dài cơ thể trung bình là 9,65 ± 0,09 cm. Đối với cả hai thí nghiệm, các bể chứa của mỗi RAS được thả 20 con tôm.
Để đánh giá ảnh hưởng của việc chiếu tia UV và quá trình ozon hóa hệ vi sinh vật trong RAS tại mỗi thời điểm lấy mẫu, các mẫu nước, gạc từ màng sinh học của bề mặt bể và các miếng gạc từ quá trình chuyển từ mai sang các đoạn bụng của ba con tôm được thu thập từ mỗi bể chứa. Bệnh phẩm từ khoang bụng của ba con tôm trong mỗi bể chứa cũng được lấy ở thời điểm lấy mẫu đầu tiên và cuối cùng.
Kết quả nghiên cứu
Nhóm tác giả đã đánh giá tác động của việc chiếu xạ tia cực tím và ứng dụng ozone trong thiết lập thí nghiệm RAS nước lợ cho L. vannamei và điều tra các thành phần vi khuẩn trong nước, trên màng sinh học của bề mặt bể, trên vỏ tôm và trong khoang bụng của động vật. Ngoài ra, hiệu suất của tôm và chất lượng nước hóa học trong RAS đã được phân tích.
Ứng dụng tia cực tím và ozone được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống nuôi trồng thủy sản để sản xuất cá vây tay chủ yếu là dự phòng cho việc khử trùng nước nói chung với mục đích giảm số lượng vi khuẩn dị dưỡng trong hệ thống và do đó ngăn ngừa động vật bùng phát dịch bệnh do nhiễm các mầm bệnh dễ nuôi. Cả hai phương pháp đều được biết đến trong nhiều năm để sử dụng trong nuôi trồng thủy sản có vây và ngay cả trong các cơ sở nuôi động vật có vỏ, các nghiên cứu về hiệu quả của chiếu xạ tia cực tím đã được thực hiện.
Nhìn chung, ưu điểm của việc sử dụng chiếu xạ UV so với ứng dụng ozone là chi phí thấp hơn và bảo trì lò phản ứng dễ dàng hơn. Ứng dụng ozone tốn nhiều chi phí hơn và cũng rất phức tạp. Tuy nhiên, trong RAS, chi phí có thể được giảm xuống khi các khí khác như ôxy được áp dụng cho một bể chứa cụ thể tách biệt với các bể chứa, vì chỉ phải lắp đặt một lò phản ứng ôzôn và vì nước trong các thiết lập RAS được tái sử dụng, lượng ôzôn cần thiết. cũng giảm
Trong nghiên cứu của tác giả, chỉ có sự khác biệt nhỏ về hiệu suất của tôm được quan sát thấy giữa cả hai phương pháp. Trong thí nghiệm chiếu tia UV, tôm từ RAS được xử lý bằng chiếu tia UV ở công suất 9 watt tăng trọng lượng cơ thể ít hơn một chút so với tôm từ các nhóm xử lý khác. Tuy nhiên, những con tôm này nặng hơn đáng kể vào thời điểm bắt đầu thử nghiệm so với những con tôm từ các nhóm xử lý khác, vì vậy điều này phải được xem xét. Trong thí nghiệm ozone, tôm ngắn hơn một chút so với tôm của nhóm đối chứng sau 31 ngày.
Về chất lượng nước hóa học, chiếu xạ tia cực tím chỉ làm giảm lượng amoniac trong nước của RAS khi sử dụng các lò phản ứng UV có công suất 9 Watt, và không có tác dụng giảm nồng độ nitrit và nitrat. Mặt khác, ứng dụng ozone đã ngăn chặn sự gia tăng nitrit và dẫn đến giảm nitrat nhanh hơn so với RAS đối chứng. Lợi ích này của ozone đã được biết đến rộng rãi và làm cho ozone thậm chí còn hiệu quả hơn trong RAS so với chiếu xạ tia cực tím
Trọng tâm chính của nghiên cứu là ảnh hưởng của hai phương pháp khử trùng đến thành phần cộng đồng vi khuẩn trong nước, lên màng sinh học của bể và vỏ tôm và đối với vi khuẩn hiện diện trong khoang bụng của tôm. Cộng đồng vi khuẩn được phân tích bằng các kỹ thuật nuôi cấy sau đó là nhận dạng sinh học phân tử. Không phải tất cả các loài vi khuẩn có trong mẫu đều có thể được phát hiện bằng phương pháp nuôi cấy vì không phải tất cả vi khuẩn đều phát triển trên đĩa thạch, và điều này phải được xem xét khi giải thích dữ liệu. Tuy nhiên, các loài vi khuẩn chính trong hệ thống nuôi trồng thủy sản thuộc về vi khuẩn γ ‐ Proteobacteria và có thể nuôi cấy được.
Dữ liệu cho thấy rằng tổng lượng vi khuẩn trong nước không thể giảm đáng kể theo thời gian cả bằng cách chiếu tia UV hay bằng cách sử dụng ozone. Sau khi áp dụng ozone, số lượng vi khuẩn trong nước vẫn ở mức tương tự trong suốt quá trình thử nghiệm hoàn chỉnh, nhưng trong RAS được xử lý bằng đèn UV 7 watt, tổng số lượng vi khuẩn tăng lên cho đến khi kết thúc thử nghiệm. Vì các điều kiện thực tế đã được thử nghiệm trong nghiên cứu này nên việc chiếu tia UV với công suất do nhà sản xuất khuyến nghị cho lượng nước nhất định đã được sử dụng. Sử dụng công suất chiếu xạ UV cao hơn có thể làm giảm tổng số vi khuẩn nhiều hơn.
Trong nghiên cứu, việc giảm Vibrio spp. không thể đạt được bằng cách chiếu tia UV hoặc ứng dụng ozone. Nhìn chung, thành phần của các chi vi khuẩn vẫn rất ổn định và có thể so sánh với RAS đối chứng trong thí nghiệm ozone và thay đổi ở mức độ lớn hơn trong thí nghiệm chiếu xạ UV. Nhưng sau khi áp dụng ozone, tác giả đã quan sát thấy sự thay đổi trong các loài Vibrio được phát hiện : số lượng V. alginolyticus – một loại vi khuẩn gây bệnh tiềm ẩn cho tôm được phát hiện với số lượng cao trước khi bắt đầu cả hai thí nghiệm – giảm đáng kể theo thời gian sau khi xử lý bằng ozone và không còn được phát hiện trên lớp vỏ của tôm khi kết thúc thử nghiệm. Đồng thời, số lượng V. parahaemolyticus có khả năng gây bệnhtăng.
Trong thí nghiệm chiếu tia UV, số lượng V. alginolyticus giảm ít hơn nhiều và vẫn còn rất nhiều vào ngày thứ 42 trong màng sinh học của bề mặt bể và trên vỏ của tôm, đặc biệt là trong RAS được xử lý bằng đèn UV 9 watt. Và số lượng V. parahaemolyticus đồng thời tăng lên trong RAS này. V. alginolyticus được biết đến với việc hình thành các màng sinh học có khả năng tồn tại sau các biện pháp xử lý tia cực tím. Kết quả của chúng tôi cho thấy V. alginolyticus có thể bị loại bỏ khỏi RAS bằng ozone nhưng không phải bằng cách chiếu tia UV liều lượng cao. Lý do cho tác động khác nhau này lên V. alginolyticuscó lẽ là một số lượng nhất định vi khuẩn này đã được tổ chức trong màng sinh học và việc chiếu tia UV chỉ có thể làm giảm vi khuẩn trong nước tuần hoàn. Điều này nhấn mạnh các tuyên bố từ các nghiên cứu trước đây nhấn mạnh rằng phải cẩn thận khi xác định liều lượng ôzôn hoặc UV hiệu quả để khử trùng, vì các mầm bệnh cụ thể có thể cần liều lượng cao hơn nhiều để khử hoạt hiệu quả.
Trong các thử nghiệm, việc áp dụng ozone cho thấy ưu điểm hơn so với khử trùng bằng chiếu tia UV vì chất lượng nước hóa học được cải thiện và hệ vi sinh trong toàn bộ hệ thống ổn định hơn. Các nghiên cứu trước đây của chúng tôi về cộng đồng vi sinh vật trong nước ngọt RAS đã chỉ ra rằng một hệ vi sinh ổn định dường như rất quan trọng để tránh sự phát triển nhanh chóng của vi khuẩn có khả năng gây bệnh (cho cá). Màng sinh học đặc biệt có thể hoạt động như một ổ chứa các vi khuẩn có khả năng gây bệnh, và do đó, các màng sinh học ổn định được hình thành bởi các loài vi khuẩn vô hại, như chúng ta đã quan sát trong thử nghiệm ôzôn, có thể làm giảm nguy cơ nhiễm trùng do các mầm bệnh cơ hội gây ra.
Nói chung, thành phần vi khuẩn trong RAS đã thay đổi thành phần lớn hơn sau khi chiếu tia UV nhưng vẫn tương đối ổn định và có thể so sánh với thành phần vi khuẩn trong RAS đối chứng không được xử lý sau khi áp dụng ozone. Sự khác biệt trong cộng đồng vi sinh vật trong RAS có thể là do khử trùng mà còn do thay đổi nước khác nhau và giảm lượng thức ăn đầu vào. Do đó, các chiến lược quản lý chung trong RAS ít nhất cũng quan trọng như các biện pháp khử trùng. Trước đây, chúng tôi đã chỉ ra rằng sự kết hợp giữa ứng dụng ozone sau đó chiếu tia UV có hiệu quả hơn so với việc chỉ sử dụng một phương pháp đơn lẻ trong việc giảm số lượng vi khuẩn trong các hệ thống nuôi trồng thủy sản nước ngọt. Chúng tôi đã không kiểm tra tác động kết hợp của việc chiếu tia UV và ứng dụng ozone và đề xuất các nghiên cứu sâu hơn trong RAS nước lợ đối với tôm để đánh giá những tác động kết hợp này.
Kết luận
Dựa trên kết quả nghiên cứu trên, việc sử dụng ozone trong RAS nước lợ cho tôm thẻ chân trắng Thái Bình Dương có tác dụng có lợi đối với các thông số hóa học và tác dụng ổn định chất lượng nước của vi sinh vật. Ngược lại, chiếu xạ tia cực tím kém hiệu quả hơn trong việc tối ưu hóa chất lượng nước và dẫn đến những thay đổi đáng kể hơn trong thành phần vi sinh vật. Điều này có thể ảnh hưởng đến sự ổn định của hệ vi sinh sinh lý theo thời gian. Do những kết quả này và do không có tác động tiêu cực nào đối với động vật sau khi ứng dụng ozone, việc sử dụng nó trong RAS tôm có vẻ đầy đủ.