YUCCA SCHIDIGERA: THÚC ĐẨY TĂNG TRƯỞNG VÀ NÂNG CAO SỨC ĐỀ KHÁNG CHO THỦY SẢN

Bài báo cáo giúp tổng hợp và đánh giá các nghiên cứu hiện có về tác động của yucca đối với nuôi trồng thủy sản. Kết quả nghiên cứu cho thấy nhiều triển vọng ứng dụng yucca trong thực tế, đồng thời đặt ra những câu hỏi mới về cơ chế tác động của nó. Các nghiên cứu sâu hơn ở cấp độ phân tử sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về vai trò của yucca và mở ra những ứng dụng tiềm năng hơn nữa.

Để tăng năng suất, nuôi trồng thủy sản hiện đại thường sử dụng mật độ nuôi cao. Tuy nhiên, điều này gây ra vấn đề ô nhiễm amoniac, ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe và tăng trưởng của các loài thủy sinh. Việc bổ sung chiết xuất yucca được công nhận là một giải pháp hiệu quả để hấp phụ amoniac trong nước. Yucca chứa nhiều polyphenol, saponin steroid và resveratrol, có thể được sử dụng dưới dạng dung dịch hoặc bột. Đồng thời, việc sử dụng thức ăn, hiệu suất tăng trưởng và trạng thái sinh lý của các loài này cũng được cải thiện. Ngoài ra, yucca còn có tác dụng giúp tăng cường khả năng chống oxy hóa, cải thiện hệ miễn dịch và chống viêm ở nhiều loài thủy sinh. Bài viết này đánh giá vai trò quan trọng của yucca trong việc giải quyết vấn đề ô nhiễm amoniac và nâng cao hiệu quả nuôi trồng.

1. Giới thiệu

Biến đổi khí hậu và đại dịch toàn cầu đang đặt ra những thách thức lớn cho ngành sản xuất thực phẩm. Nhu cầu về thực phẩm hữu cơ, lành mạnh và bền vững ngày càng tăng, đòi hỏi các nhà sản xuất protein động vật phải tìm kiếm những giải pháp mới. Việc hạn chế sử dụng kháng sinh và hóa chất trong chăn nuôi đã trở thành một yêu cầu cấp thiết. Trong bối cảnh đó, các loại thảo dược và chiết xuất tự nhiên đang nổi lên như một giải pháp tiềm năng để thúc đẩy tăng trưởng, tăng cường sức khỏe và bảo vệ môi trường trong sản xuất chăn nuôi.

Yucca và chiết xuất của nó là một trong những cây thuốc có nhiều lợi ích khi được áp dụng trong nuôi trồng thủy sản. Nhiều nghiên cứu cho thấy hiệu suất của các động vật thủy sinh được cải thiện là kết quả của việc sử dụng yucca như một chất phụ gia trong thức ăn hoặc môi trường nước. Yucca trong khẩu phần ăn làm tăng quá trình trao đổi chất protein trong cơ thể cá, đồng thời có thể giảm bài tiết amoniac. Sự cải thiện trong quá trình trao đổi chất protein giúp tối ưu hóa khả năng sử dụng thức ăn, tăng lượng thức ăn tiêu thụ và tốc độ tăng trưởng. Do đó, việc sử dụng yucca trong khẩu phần ăn góp phần cải thiện tình trạng sức khỏe, hệ miễn dịch, và khả năng chống oxy hóa của các loài thủy sinh. Cây yucca có nguồn gốc từ các sa mạc ở miền Tây Nam Hoa Kỳ và Mexico, những khu vực nổi tiếng với nhiệt độ cao, thiếu nước và điều kiện khắc nghiệt. Đồng thời, yucca được biết đến với tiềm năng chống căng thẳng và những tác dụng có lợi, khiến nó trở thành một phụ gia thực vật tiềm năng cho ngành nuôi trồng thủy sản. Yucca chứa nhiều saponin và resveratrol, có khả năng loại bỏ amoniac trong nước và giảm thiểu tác động của nó đối với hiệu suất và sức khỏe của các loài thủy sản. Vì vậy, nhiều sản phẩm thương mại dành cho thủy sản đã bao gồm yucca và saponin trong thành phần, để áp dụng trong các ao nuôi và hệ thống thâm canh. Những chất này giúp cải thiện chất lượng nước, lượng thức ăn tiêu thụ, tốc độ tăng trưởng, khả năng chống oxy hóa, và phản ứng miễn dịch ở các loài thủy sinh. Hơn nữa, yucca còn tăng cường đề kháng lại chống lại vi khuẩn gây bệnh và các tác nhân xâm nhập.

Gần đây, hoạt động nuôi trồng thủy sản đã phát triển mạnh mẽ và trở thành một lựa chọn an toàn, độc đáo để sản xuất các sản phẩm hải sản rẻ và giàu dinh dưỡng, đóng vai trò là nguồn cung cấp protein động vật. Trong bối cảnh này, các hệ thống nuôi thâm canh được áp dụng nhằm tối đa hóa lượng sinh khối thủy sản có thể sản xuất được trên mỗi đơn vị tài nguyên nước. Tuy nhiên, việc thâm canh sản xuất cũng gây ra các tác động tiêu cực đến hiệu suất của động vật thủy sản do mật độ nuôi cao, phát thải amoniac, thức ăn thừa, thiếu oxy hòa tan, phân và các chất hữu cơ. Những điều kiện căng thẳng này làm giảm lượng thức ăn tiêu thụ, tốc độ tăng trưởng, khả năng miễn dịch, và phản ứng chống oxy hóa, đồng thời làm gia tăng nguy cơ nhiễm khuẩn. Nhiều biện pháp quản lý để cải thiện chất lượng nước đã được áp dụng, bao gồm thay nước thường xuyên, bơm oxy, sử dụng mái chèo, lọc nước bằng các bộ lọc cơ học và sinh học, cũng như bổ sung một số vi sinh vật nitrat hóa. Ngoài ra, việc sử dụng các chất thảo dược chức năng, phụ gia thức ăn hoặc nước, được khuyến nghị mạnh mẽ như những giải pháp thân thiện với môi trường.

Bài tổng quan này nhằm khảo sát các kết quả nghiên cứu đã công bố về ứng dụng yucca trong các loài thủy sinh như một giải pháp thay thế để hướng tới sự bền vững trong nuôi trồng thủy sản. Kết quả của các nghiên cứu này được thảo luận và đưa ra các khuyến nghị nhằm cung cấp hướng dẫn rõ ràng cho việc sử dụng yucca, dù là dưới dạng phụ gia thức ăn hay bổ sung trong nước.

2. Bản chất, nguồn gốc và thành phần của cây Yucca

Chi Yucca bao gồm các loài cây bụi và cây thân gỗ lâu năm có hoa, với nhiều loại lá hình thanh kiếm, thuộc họ Asparagaceae và phân họ Agavoideae, bao gồm khoảng 49 loài phân bố chủ yếu ở các vùng khô cằn của Tây Nam Hoa Kỳ và Mexico. Các loài này mang lại nhiều lợi ích kinh tế, bao gồm ứng dụng trong lĩnh vực trang trí, công nghiệp, dinh dưỡng và y học.

Các sản phẩm từ cây yucca bột và yucca nước hiện có sẵn trên thị trường và đã được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) phê duyệt vào năm 1965 (21 CFR 172.510). Chúng có thể được sử dụng như chất phụ gia hoặc bổ sung trong khẩu phần ăn uống nhờ vào các tác động có lợi đối với sức khỏe, hiệu suất tăng trưởng, hiệu quả sử dụng dinh dưỡng, khả năng khử mùi hôi của phân và amoniac, hydro sulfide, cùng một số hợp chất dễ bay hơi độc hại khác trong chất bài tiết của con người và động vật. Thành phần chính của bột hoặc chiết xuất yucca (YE) bao gồm saponin steroid, polysaccharide, và polyphenol, với các hoạt tính chống oxy hóa, chống viêm, kháng virus, kháng nguyên sinh động vật, chống tiểu cầu, chống đột biến gen, chống ung thư, giảm cholesterol và ức chế biểu hiện iNOS.

Saponin (triterpenoid saponin) có nguồn gốc từ Quillaja saponaria (Molina: phân bố rộng rãi tại Peru, Chile, và Bolivia) khác biệt so với saponin có nguồn gốc từ yucca (saponin steroid) và chủ yếu được sử dụng như chất bổ trợ trong vắc-xin thú y. Saponin là một trong những hợp chất thực vật (phytochemical) có trong yucca và Quillaja, bao gồm hai phần: một phần kỵ nước (nhân ưa lipid, còn gọi là sapogenin) và một phần ưa nước là các chuỗi carbohydrate hoặc oligosaccharide, điều này giải thích khả năng hoạt động bề mặt của các hợp chất này. Saponin liên kết với cholesterol tạo thành một hợp chất không tan nhờ liên kết lipophilic giữa phần kỵ nước của saponin (sapogenin) và cholesterol (nhân steroid hoặc triterpenoid kỵ nước) trong một sự tập hợp micellar xếp chồng, từ đó ức chế quá trình tái chế cholesterol trong hệ tuần hoàn gan-ruột. Saponin ảnh hưởng trực tiếp đến độ thẩm thấu của các tế bào ruột, cũng như hệ vi sinh đường ruột (hoạt tính kháng nguyên sinh động vật) thông qua việc hình thành phức hợp với sterol (cholesterol) trong màng tế bào. Các thành phần phenolic trong yucca bao gồm hai nhóm stilbene có tiềm năng chống oxy hóa và chống viêm, trong đó nhóm đầu tiên là yuccaol A, B, C, D, và E (trans-3,3’,5,5’-tetrahydroxy-4’-methoxystilbene) và nhóm thứ hai là resveratrol (trans-3,4’,5-tetrahydroxystilbene).

3. Yucca như một chất thúc đẩy tăng trưởng

Việc bổ sung các sản phẩm từ yucca vào thức ăn cho thủy sản đang ngày càng phổ biến và được chứng minh là một giải pháp hiệu quả để nâng cao hiệu suất nuôi trồng. Yucca không chỉ giúp cải thiện chất lượng nước mà còn tăng cường khả năng hấp thụ thức ăn và thúc đẩy tăng trưởng ở các loài thủy sản. Cơ chế tác động của yucca có thể liên quan đến việc điều chỉnh hệ vi sinh đường ruột, từ đó tối ưu hóa quá trình tiêu hóa và hấp thu dinh dưỡng

Bảng 1. Tác dụng của Yucca đến hiệu suất tăng trưởng và sử dụng thức ăn của các loài thủy sản.

(+) biểu tượng thể hiện sự tăng, (-) biểu tượng thể hiện sự giảm, BW0-trọng lượng ban đầu, FBW-trọng lượng cuối cùng, WG-tăng trọng lượng, SGR-tỷ lệ tăng trưởng đặc hiệu, FI-lượng thức ăn tiêu thụ, FER-hệ số hiệu quả thức ăn, PER-hệ số hiệu quả protein, ADC-hệ số tiêu hóa biểu kiến, YSE-chiết xuất Yucca schidigera, YSM-bột Yucca schidigera, QS-Quillaja saponin, NS-không có ý nghĩa thống kê, FCR-hệ số chuyển đổi thức ăn.

Trong bối cảnh này, Wang và cộng sự đã đánh giá tác động của việc bổ sung chiết xuất Yucca (YSE) vào khẩu phần ăn với các mức 0, 200, hoặc 400 mg/kg trong 8 tuần đối với hiệu quả tăng trưởng của cá chép kính (Cyprinus carpio) với trọng lượng ban đầu 45,21 ± 0,43 g. Kết quả tăng trưởng từ nghiên cứu này cho thấy sự cải thiện đáng kể về trọng lượng cuối cùng và tỷ lệ tăng trọng khi sử dụng YSE ở khẩu phần ăn với mức 400 mg/kg so với nhóm đối chứng. Hiệu suất tăng trưởng được thúc đẩy này liên quan đến sự thay đổi trong quần thể vi sinh vật, từ đó tăng cường khả năng tiêu hóa và sử dụng thức ăn, mặc dù không có sự thay đổi đáng kể trong hoạt động của các enzym tiêu hóa ruột. Hơn nữa, Peterman và cộng sự đã ghi nhận hiệu suất tăng trưởng nổi bật (tăng trọng và tỷ lệ tăng trưởng đặc hiệu (SGR) cao hơn) và hiệu quả sử dụng thức ăn (hệ số chuyển đổi thức ăn (FCR) thấp hơn) sau 3 tháng nuôi cá nheo Mỹ (Ictalurus punctatus, trọng lượng ban đầu 11 g) bằng khẩu phần có bổ sung Commercial blend (One Current™), bao gồm chất xơ prebiotic, oregano, cỏ xạ hương, quế, tinh dầu và Y. schidigera, so với nhóm đối chứng.

Ngoài ra, El-Keredy và Naena đã nghiên cứu sự tăng trưởng của cá rô phi sông Nin (Oreochromis niloticus, trọng lượng ban đầu 20 g) bị nhiễm vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa khi bổ sung YSE vào khẩu phần với các mức 0,1%, 0,14% và 0,2% trong 8 tuần. Nhóm cá được cho ăn YSE ở mức 0,1% cho thấy hiệu quả tăng trưởng cao hơn, lượng thức ăn tiêu thụ (FI), hệ số hiệu quả thức ăn (FER) và hệ số hiệu quả protein (PER) tốt hơn; trong khi đó, các nhóm được bổ sung YSE ở mức cao hơn (0,14% và 0,2%) không có sự thay đổi đáng kể so với nhóm đối chứng. Các tác giả cho rằng việc bổ sung YSE ở mức cao làm tăng nồng độ saponin, ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng hấp thụ dinh dưỡng. Điều này phù hợp với kết quả nghiên cứu của Chen và cộng sự trên cá bơn Nhật (Paralichthys olivaceus) giai đoạn cá giống, khi sử dụng khẩu phần có hàm lượng saponin thấp (nguồn gốc từ đậu nành), đã ghi nhận sự tăng trưởng do tỷ lệ hấp thụ cao từ ruột được kích thích nhờ sự thẩm thấu nhẹ do saponin. Điều này giải thích lý do tại sao chiết xuất thực vật giàu saponin ở nồng độ thấp (<1000 ppm) có thể có tác động tích cực đến tăng trưởng của cá, trong khi ở mức cao lại góp phần gây viêm ruột. Trong bối cảnh này, Bae và cộng sự không tìm thấy sự khác biệt đáng kể về tăng trưởng và hiệu quả sử dụng thức ăn giữa cá bơn Nhật (P. olivaceus, 5,26 ± 0,17 g) được cho ăn bột Yucca trong 8 tuần ở mức 1,5 g/kg khẩu phần và nhóm đối chứng. Tương tự, Tidwell và cộng sự ghi nhận sự giảm trọng lượng cơ thể và tăng hệ số chuyển đổi thức ăn (FCR) ở cá nheo Mỹ (I. punctatus) giai đoạn cá giống được nuôi bằng khẩu phần bổ sung YSE ở mức 1,1 g/kg.

Trong một cách tiếp cận khác, Abdel-Tawwab và cộng sự đã nghiên cứu phản ứng của cá rô phi sông Nin (28–32 g) đối với việc bổ sung YSE và nấm men Saccharomyces cerevisiae vào nước ở mức 1 g/m³ trong 8 tuần. Kết quả cho thấy sự tăng trưởng của cá rô phi sông Nin được cải thiện rõ rệt (p < 0,05) nhờ vào các chất bổ sung vào nước, và tăng trưởng cao nhất được ghi nhận ở nhóm cá xử lý với YSE + nấm men. Tương tự, Fayed và cộng sự đã nghiên cứu ảnh hưởng của ba mức YSE (0,25; 0,50 và 0,75 mg/L) trong nước lên cá vược châu Âu giai đoạn cá giống (Dicentrarchus labrax, 5,0 ± 0,5 g) trong 45 ngày. Hiệu quả tăng trưởng tăng đáng kể (p < 0,05) khi tăng mức YSE trong nước, kết hợp với sự cải thiện các chỉ số huyết học và chất lượng nước.

Hơn nữa, Elkhayat và cộng sự đã nghiên cứu phản ứng của cá vược châu Âu (D. labrax) với trọng lượng ban đầu 5,00 ± 0,5 g khi bổ sung YSE vào khẩu phần ở các mức 0, 0,25, 0,50 hoặc 1,00 g/kg thức ăn. Kết quả của thử nghiệm cho ăn trong 45 ngày cho thấy sự cải thiện về trọng lượng và hệ số chuyển đổi thức ăn (FCR), đặc biệt ở mức 1,00 g/kg thức ăn. Tương tự, Njagi và cộng sự đã nghiên cứu ảnh hưởng của Yucca bột (YMS) trong khẩu phần với các mức 0, 0,1, 0,3, 0,5, 1,0 và 2,0% lên tăng trưởng của cá rô phi sông Nin (O. niloticus, 3,8 ± 0,05 g) trong 10 tuần. Kết quả thử nghiệm cho thấy hiệu suất tăng trưởng và hàm lượng protein toàn thân được cải thiện rõ rệt ở mức 0,1% YMS so với nhóm đối chứng. Ngoài ra, Angeles Jr. và cộng sự đã nghiên cứu tác động của thử nghiệm cho ăn trong 6 tuần với Quillaja saponaria và chiết xuất ở mức 150 mg/kg thức ăn lên sự tăng trưởng và tỷ lệ sống của cá rô phi vằn (O. niloticus, trọng lượng ban đầu 1,9 ± 0,08 g). Kết quả tăng trưởng ở nhóm cá được cho ăn hỗn hợp chiết xuất 150 mg/kg Q. saponaria + 150 mg/kg Yucca cao hơn đáng kể so với nhóm đối chứng. Tuy nhiên, không có sự khác biệt (p > 0,05) về tỷ lệ sống giữa các nhóm. Đồng nhất với những kết quả này, Güroy và cộng sự đã thực hiện thử nghiệm cho ăn trong 12 tuần để xác định ảnh hưởng của YSE (0, 0,075, 0,1 hoặc 0,15%) trong khẩu phần thực tế lên tăng trưởng của cá tra (Pangasianodon hypophthalmus, trọng lượng trung bình ban đầu 1,78 ± 0,05 g). Việc bổ sung YSE vào khẩu phần ở mức cao 0,15% đã cải thiện tỷ lệ tăng trưởng đặc hiệu (SGR) và giảm hệ số chuyển đổi thức ăn (FCR).

Hơn nữa, Gaber đã nghiên cứu việc thay thế hoàn toàn protein từ bột cá trong nhóm đối chứng (FMC) bằng bột đậu nành, bột hạt bông, bột hướng dương hoặc bột hạt lanh được bổ sung YSE đối với sự tăng trưởng của cá rô phi sông Nin (O. niloticus) với trọng lượng ban đầu 14,2 ± 2,9 g trong 6 tháng. Kết quả cho thấy việc bổ sung YSE bằng khẩu phần ăn dựa trên protein thực vật không có sự khác biệt đáng kể (p > 0,05) so với nhóm cá ăn FMC + YSE, nhưng khác biệt đáng kể (p < 0,05) so với nhóm đối chứng và nhóm ăn khẩu phần bột hạt lanh (LSM). Tất cả các nhóm được cho ăn khẩu phần có YSE đều có hệ số tiêu hóa protein biểu kiến cao hơn, hàm lượng protein cơ thể cao hơn và hàm lượng lipid cơ thể thấp hơn so với nhóm đối chứng. Ngoài ra, El-Saidy và Gaber đã kiểm tra việc bổ sung Yucca dạng bột ở các mức (0, 250, 500, 750, 1000, 1250 hoặc 1500 mg/kg khẩu phần ăn) lên cá rô phi sông Nin (O. niloticus) ở khoảng 16,82 g (trọng lượng ban đầu). Kết quả từ thử nghiệm nuôi kéo dài 30 tuần cho thấy việc bổ sung Yucca ở mức 750 hoặc 1000 mg/kg khẩu phần đã cải thiện đáng kể trọng lượng cuối (FBW), tăng trọng (WG), tỷ lệ tăng trưởng đặc hiệu (SGR), hệ số hiệu quả thức ăn (FER) và hệ số hiệu quả protein (PER) so với nhóm đối chứng. Các nhóm cá được cho ăn theo khẩu phần có bổ sung yucca có hệ số tiêu hóa biểu kiến (ADC) của protein và lipid cao hơn.

Thêm vào đó, Kelly và Kohler đã nghiên cứu tác động của chế độ ăn bổ sung YSE (0, 0,01 hoặc 0,1 g/kg khẩu phần) lên hiệu quả tăng trưởng của cá nheo Mỹ (I. punctatus) giai đoạn hậu noãn hoàng và cá giống. Sau 12 tuần nuôi, nhóm cá nheo hậu noãn hoàng được bổ sung YSE đạt tăng trọng cao nhất so với nhóm đối chứng.

Francis và cộng sự đã thử nghiệm bổ sung hỗn hợp saponin vào khẩu phần ở các mức (0, 150 hoặc 300 mg/kg khẩu phần) lên cá chép thường (C. carpio L.) với trọng lượng ban đầu 19 g trong 8 tuần. Kết quả cho thấy nhóm bổ sung 150 mg/kg đạt tăng trọng và hiệu quả sử dụng protein cao nhất so với các nhóm khác. Kết quả tốt nhất về hệ số chuyển đổi thức ăn (FCR) và tỷ lệ tăng trưởng trao đổi chất cũng đạt được ở mức bổ sung 150 mg/kg. Ngoài ra, Francis và cộng sự đã nghiên cứu việc bổ sung hỗn hợp Quillaja saponin (QS) vào khẩu phần ở các mức 0, 150 hoặc 300 mg/kg lên cá rô phi sông Nin (O. niloticus) trong 14 tuần. Kết quả cho thấy nhóm cá được bổ sung 300 mg/kg đạt tăng trọng cao nhất, giá trị trung bình về tích lũy năng lượng và chuyển hóa lipid biểu kiến cũng cao nhất.

Về nuôi tôm, Hernández-Acosta và cộng sự đã nghiên cứu trên tôm thẻ chân trắng Thái Bình Dương (Litopenaeus vannamei, trọng lượng ban đầu 2,6 g) nuôi trong nước độ mặn thấp và cho ăn khẩu phần bổ sung chiết xuất Y. schidigera và Q. saponaria (NTF) ở các mức 0, 0,25, 0,50, 1,00 và 2,00 g/kg khẩu phần ăn trong 40 ngày. Kết quả cho thấy các mức 1,00 và 2,00 g/kg NTF cho thấy cải thiện đáng kể trọng lượng và hệ số chuyển đổi thức ăn (FCR) so với các nhóm khác. Sự gia tăng trọng lượng và giảm FCR khi bổ sung Yucca và Q. saponaria được cho là nhờ vào việc tăng cường tổng hợp protein, hoạt động enzyme tiêu hóa và hấp thu dinh dưỡng.

Ngoài ra, Yang và cộng sự đã nghiên cứu tôm thẻ chân trắng Thái Bình Dương (L. vannamei, trọng lượng ban đầu 0,82 ± 0,02 g) được cho ăn khẩu phần bổ sung YSE ở các mức 0, 0,1, 0,2 hoặc 0,3% trong 100 ngày. Kết quả cho thấy việc bổ sung 0,2% YSE vào khẩu phần ăn giúp cải thiện sự tăng trưởng và chất lượng nước nhờ vào saponin steroid và các chất hoạt động bề mặt trong YSE, góp phần thúc đẩy hấp thu dinh dưỡng.

4. Yucca như một chất kích thích miễn dịch

Việc lạm dụng kháng sinh trong nuôi trồng thủy sản đã dẫn đến tình trạng kháng thuốc ngày càng nghiêm trọng. Để tìm kiếm các giải pháp thay thế an toàn và hiệu quả, nhiều nghiên cứu đã tập trung vào các chất kích thích miễn dịch tự nhiên như yucca. Yucca, với hàm lượng các hợp chất sinh học cao, giúp tăng cường hệ miễn dịch của thủy sản, giúp chúng chống lại bệnh tật mà không gây ra tác dụng phụ, kích thích hệ miễn dịch, đặc biệt là miễn dịch niêm mạc đường ruột. Nhờ đó, yucca giúp tăng cường khả năng phòng vệ của thủy sản trước các mầm bệnh, giảm thiểu việc sử dụng kháng sinh.

Theo đó, yucca giúp giảm viêm đường tiêu hóa gây ra bởi các mầm bệnh và độc tố, đồng thời giảm căng thẳng do các điều kiện nuôi trồng không thuận lợi. Do đó, việc bổ sung yucca giúp tăng cường khả năng kháng bệnh của động vật thủy sản trước sự xâm nhập của các vi sinh vật gây bệnh có thể tấn công chúng trong ao nuôi. Một cách gián tiếp, Yucca xử lý nước bằng cách làm giảm sự tích tụ amoniac, làm giảm tác động căng thẳng lên cá. Điều này giúp ngăn ngừa tình trạng ức chế miễn dịch và sự xâm nhập của các mầm bệnh nếu điều kiện này kéo dài trong thời gian dài.

Bảng 2.

Yucca schidigera/saponin tác động đến khả năng miễn dịch của sinh vật thủy sinh.

(+) biểu thị sự tăng, (-) biểu thị sự giảm, YSE-Chiết xuất Yucca schidigera, YSM-Bột Yucca schidigera, LYZ-Hoạt động của lysozyme, SR%-Tỷ lệ sống sót (%), NBT-Nitroblue Tetrazolium, CSR-Tỷ lệ sống tích lũy, TP-Tổng protein trong máu, AST-Aspartate Aminotransferase, WBCs-Số lượng bạch cầu, RBCs-Số lượng hồng cầu, PCV%- Thể tích hồng cầu đóng gói (%).

Trong bối cảnh này, Wang và cộng sự chỉ ra rằng việc bổ sung YSE vào khẩu phần ăn có thể tăng cường miễn dịch cho cá chép (C. carpio) bằng cách tăng hoạt động lysozyme (LYZ) khi sử dụng YSE ở mức 200 và 400 mg/kg khẩu phần ăn, đồng thời tăng hàm lượng C3 và C4 khi sử dụng YSE ở mức 400 mg/kg khẩu phần. Ngoài ra, việc bổ sung YSE giúp tăng mức biểu hiện mRNA của TGF-β2 trong ruột và giảm mức biểu hiện mRNA của TNF-α, IL-1β và IL- Các tác giả đã giải thích sự cải thiện này nhờ vào hàm lượng saponin trong YSE và khả năng hình thành phức hợp kích thích miễn dịch của nó. Tương tự, Bae và cộng sự nhận thấy bột yucca ở mức 1.5 mg/kg khẩu phần ăn như một phụ gia chức năng trong khẩu phần ăn của cá bơn Nhật (P. olivaceus) đã cải thiện kết quả nitroblue tetrazolium (NBT) và tăng tỷ lệ sống tích lũy so với nhóm đối chứng. Đồng thời, El-Keredy và Naena báo cáo tỷ lệ tử vong và mắc bệnh thấp hơn ở cá rô phi sông Nin (O. niloticus) nhiễm P. aeruginosa ở tất cả các nhóm YSE so với nhóm đối chứng, trong đó tỷ lệ sống cao nhất được ghi nhận ở nhóm ăn YSE 0.1%. Sự cải thiện miễn dịch được liên kết với tác động của các thành phần hoạt tính trong YSE. Tương tự, Peterman và cộng sự cho thấy cá được nuôi bằng thức ăn One Current™ có tỷ lệ sống cao hơn so với nhóm đối chứng.

Đối với cá rô phi sông Nin, Abdel-Tawwab và cộng sự ghi nhận sự cải thiện trong hồ sơ máu (tăng tổng lipid huyết thanh, tổng protein, albumin và globulin huyết thanh, đồng thời giảm aspartate aminotransferase, acid uric và creatinine) khi sử dụng YSE và/hoặc men S. cerevisiae như một phương pháp xử lý nước. Hơn nữa, Njagi và cộng sự nhận thấy sự cải thiện miễn dịch của cá rô phi sông Nin (O. niloticus) thông qua hoạt động LYZ trong huyết tương, hoạt động bùng nổ hô hấp (NBT) và khả năng kháng Aeromonas hydrophila khi bổ sung bột YMS ở mức 0.1%, và liên kết kết quả này với khả năng của saponin trong việc hình thành các phức hợp kích thích miễn dịch. Ngoài ra, Amoah và cộng sự đã đánh giá tác động của các phụ gia thức ăn gồm 0.4% Song-gang® stone (SG), 0.05% bột Yucca (YM), và 0.05% β-glucan (BG) lên miễn dịch tự nhiên của cá nheo sông Amur (Silurus asotus) giống, với trọng lượng ban đầu là 4.95 ± 0.05 g trong 8 tuần. Kết quả cho thấy hoạt động lysozyme cao hơn ở cá được ăn các khẩu phần SG, YM, và SG + BG so với nhóm đối chứng. Tất cả các nhóm thí nghiệm đều không cho thấy tác động bất lợi nào đối với sức khỏe máu. Tương tự, Güroy và cộng sự kết luận rằng việc bổ sung YSE vào khẩu phần ở mức cao 0.15% đã cải thiện một số chỉ số huyết học của cá tra (P. hypophthalmus). Ngoài ra, Fayed và cộng sự nhận thấy rằng sự hiện diện của YSE trong nước cải thiện hồ sơ máu và miễn dịch của cá vược châu Âu giống (European seabass) thông qua số lượng bạch cầu (WBCs), hồng cầu (RBCs), hematocrit (Hct), hemoglobin (Hb), lymphocytes, và neutrophils, cũng như hoạt động LYZ huyết tương, đặc biệt ở mức cao của chiết xuất yucca (0.75 mg/L). Kết quả tương tự cũng được Reham và cộng sự ghi nhận trên các chỉ số huyết học của cá rô phi sông Nin (O. niloticus, trọng lượng ban đầu 51 g) sau 93 ngày thực hiện bổ sung YSE vào nước.

Đối với tôm, Yang và cộng sự nhận thấy rằng liều dùng yucca 0,2% (YSE) vào khẩu phần ăn giúp cải thiện khả năng miễn dịch của tôm, điều này được liên kết với sự gia tăng tổng protein huyết thanh và sự giảm các hóa chất độc hại cũng như bay hơi. Tương tự, Yeh và cộng sự [64] đã nghiên cứu tôm càng xanh (Macrobrachium rosenbergii) có trọng lượng 17,9 ± 2,7 g được tiếp xúc với saponin trong nước ở các nồng độ khác nhau (0, 0,3, 0,6, 0,9 và 1,2 mg/L) trong 168 giờ. Kết quả cho thấy khả năng miễn dịch tăng lên về tổng số lượng tế bào máu (THC) và giảm hoạt tính enzyme phenoloxidase cùng với mức protein hô hấp, đặc biệt ở nồng độ 0,9 mg/L.

Từ một góc nhìn khác, saponin có nguồn gốc từ Quillaja và Yucca ở nồng độ cao trong nước hoặc khẩu phần ăn có thể gây tử vong. Việc bổ sung saponin Quillaja vào nước ở nồng độ 4000 ppm không gây tử vong cho cá chép trong vòng 18 giờ; trong khi đó, bổ sung  liều dùng yucca ở nồng độ 1000 ppm dẫn đến cái chết của toàn bộ cá trong vòng 18 giờ. Hơn nữa, saponin Quillaja ở mức 2000 mg/kg trong khẩu phần ăn tiêu chuẩn ở giai đoạn đầu tiên đã gây tỷ lệ tử vong cao ở ấu trùng cá rô phi. Tương tự, saponin từ Quillaja và Yucca ở nồng độ rất thấp trong nước (20 ppm) đã gây chết lần lượt 40% và 20% số lượng ốc Biamphalaria glabrata.

5.   Yucca như là một tác nhân chống oxy hóa

Căng thẳng oxy hóa là một vấn đề nghiêm trọng trong nuôi trồng thủy sản, xảy ra khi lượng chất oxy hóa trong cơ thể cá vượt quá khả năng kiểm soát. Điều này gây ra nhiều hậu quả nghiêm trọng như suy giảm hệ miễn dịch, làm giảm khả năng chống lại bệnh tật và ảnh hưởng đến sự tăng trưởng của cá.

Có rất ít nghiên cứu về việc sử dụng yucca trong thủy sản và các sản phẩm của nó như một chất chống oxy hóa trong nuôi trồng thủy sản (Bảng 3). Trong bối cảnh này, Wang và cộng sự đã ghi nhận sự cải thiện về khả năng chống oxy hóa toàn phần (TAC) của cá chép kính (C. carpio) khi bổ sung YSE vào khẩu phần ăn, đặc biệt ở mức 400 mg/kg thức ăn. Hơn nữa, tất cả các nhóm cá nhận được YSE đều có mức malondialdehyde (MDA) thấp hơn so với nhóm đối chứng; trong khi đó, không có sự thay đổi đáng kể nào trong SOD khi bổ sung YSE. Ngoài ra, biểu hiện tương đối của mRNA của CuZn-SOD, CAT, GPx1a, và Nrf2 đã tăng lên khi bổ sung YSE, trái ngược với biểu hiện tương đối của mRNA Keap1 so với nhóm đối chứng. Với cá rô phi, Abdel-Tawwab và cộng sự đã báo cáo các hoạt động của SOD, CAT và GPx cao hơn, cùng với giá trị MDA thấp hơn khi sử dụng phụ gia nước YSE + men (S. cerevisiae) ở mức 1,0 g/L (p < 0,05). Tương tự, Bae và cộng sự nhận thấy rằng việc cho cá bơn Nhật (P. olivaceus) ăn khẩu phần có bột Yucca ở mức 1,5 mg/kg đã cải thiện các hoạt động của SOD và myeloperoxidase (MPO) so với nhóm đối chứng. Hơn nữa, Amoah và cộng sự đã báo cáo sự cải thiện về SOD của cá nheo sông Amur giống (S. asotus) khi được cho ăn các khẩu phần chứa 0,4% Song-gang® (SG), 0,05% Yucca meal (YM), 0,05% β-glucan (BG), và 0,05% SG + BG so với nhóm cá được cho ăn khẩu phần đối chứng. Ngoài ra, Angeles Jr. và cộng sự ghi nhận tỷ lệ sống cao hơn sau thử nghiệm thách thức thiếu oxy ở cá rô phi sông Nin được cho ăn khẩu phần có chiết xuất Y. schidigera (tăng 11%) và hỗn hợp chiết xuất 150 mg/kg Q. saponaria + 150 mg/kg Y. schidigera (tăng 22%) so với nhóm đối chứng.

Bảng 3. Tác động của cây Yucca schidigera đến chất chống oxy hóa của sinh vật thủy sinh.

(+) biểu thị sự tăng, (-) biểu thị sự giảm, YSE-chiết xuất Yucca schidigera, YSM-bột Yucca schidigera, TAC-khả năng  chống  oxy  hóa  tổng,  MDA-malondialdehyde,  SOD-superoxide  dismutase, MPO- myeloperoxidase, CAT-catalase, GPx-glutathione peroxidase, SR-tỷ lệ sống sót, QS-saponin từ Quillaja.

6. Yucca như một chất làm sạch tự nhiên cải thiện chất lượng nước trong nuôi trồng thủy sản

Sự tích tụ các hợp chất nitơ vô cơ (𝑁𝐻 + , 𝑁𝐻4 , 𝑁𝑂3 , 𝐻𝑁𝑂2 và 𝑁O2) từ phân của các sinh vật thủy sinh, chất hữu cơ, và thức ăn dư thừa ảnh hưởng đến khả năng sinh sản, tăng trưởng và sức đề kháng của cá trước các điều kiện căng thẳng. Romano và Zen kết luận rằng không chỉ các khí thải amoniac từ các ao nuôi có thể gây hại đến hiệu suất của động vật thủy sản, mà ngay cả trong hệ sinh thái và ngoài trời, sự tích tụ khí thải amoniac làm suy giảm khả năng sống sót của các loài giáp xác mười chân. Đặc biệt, việc tiếp xúc với ô nhiễm 𝑁𝐻4 và 𝑁O3, (TAN) có thể gây tổn thương mang, thiếu oxy, phá vỡ mạch máu và hoạt động điều hòa áp suất thẩm thấu (gây tổn thương gan, thận), và làm giảm hiệu quả của hệ thống miễn dịch. Ngoài ra, các ion 𝑁O3 góp phần vào sự giảm nội bộ của 𝑁a+, từ đó tăng độc tính của 𝑁H3. Những tác động này làm giảm hoạt động ăn của cá, khả năng sinh sản, hiệu suất và tỷ lệ sống sót, dẫn đến tổn thất sản lượng và thiệt hại kinh tế lớn. Đồng thời, sự dao động giữa độ pH của nước và nhiệt độ ảnh hưởng đến tỷ lệ hình thành amoniac không ion hóa (𝑁H3), gây ra độc tính và những tác động có hại đến hệ sinh thái và các sinh vật thủy sinh. Amoniac là một chất độc hại đối với thủy sản, gây ra nhiều vấn đề như giảm khả năng ăn, suy giảm sức khỏe và làm tăng nguy cơ mắc bệnh. Để giảm thiểu tác hại của amoniac, nhiều phương pháp đã được áp dụng, trong đó việc sử dụng yucca đang được đánh giá cao. Yucca, nhờ thành phần saponin, có khả năng hấp thụ amoniac, cải thiện chất lượng nước và tăng cường sức khỏe cho tôm cá. Theo nghĩa này, cây yucca là một phương pháp tiếp cận thay thế thân thiện với môi trường để khắc phục tình trạng sử dụng quá nhiều kháng sinh cho nuôi trồng thủy sản. Đặc biệt, điều kiện nuôi thâm canh tạo ra lượng lớn khí thải amoniac, gây căng thẳng oxy hóa, suy giảm miễn dịch và viêm trong cơ thể cá. Việc bổ sung chiết xuất yucca cải thiện chất lượng nước nuôi và giảm lượng amoniac tích tụ trong trường hợp cá chép gương (mirror carp), cá rô phi sông Nin (O. niloticus), cá tra (P. hypophthalmus) và cá vượt châu Âu giống (D. labrax). Chiết xuất Yucca chứa saponin steroid và glyco có bề mặt hoạt động, có khả năng hấp phụ amoniac. Việc giảm mức amoniac được giải thích là nhờ sự liên kết của amoniac với saponin steroid và glyco hoặc do quá trình chuyển đổi amoniac thành nitrit và nitrat. Hơn nữa, nồng độ NH3 giảm có liên quan đến việc giảm nồng độ pH và nhiệt độ nước. Trong bối cảnh này, Fayed và cộng sự đã giải thích rằng chiết xuất yucca làm giảm mức pH trong nước. Đồng thời, nồng độ của 𝑁𝐻3có thể đã giảm nhờ mức giảm tương ứng của pH trong nước nuôi. Do đó, có thể kết luận rằng việc sử dụng chiết xuất yucca là một phương pháp được khuyến nghị để bảo vệ các sinh vật thủy sản khỏi độc tính của amoniac trong nước.

Kết quả tổng quan cho thấy những lợi ích vượt trội của việc sử dụng Yucca trong các ao nuôi nước chảy mở và hệ thống nuôi khép kín. Đồng thời, Yucca có thể bổ trợ cho công nghệ biofloc, giúp cải thiện chất lượng nước, tăng trưởng và trạng thái miễn dịch của cá nuôi.

7. Kết luận

Bài viết này tập trung vào những lợi ích nổi bật của yucca trong nuôi trồng thủy sản, bao gồm khả năng cải thiện chất lượng nước và thúc đẩy tăng trưởng ở các loài thủy sản. Bằng cách giảm lượng amoniac và cải thiện chất lượng nước, yucca góp phần tạo ra một môi trường nuôi trồng thủy sản sạch và bền vững, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng về các sản phẩm thủy sản an toàn. Ngoài ra, yucca còn giúp tăng cường hệ miễn dịch của tôm cá, giúp chúng chống lại các bệnh thường gặp. Bài tổng quan này đã tổng hợp và phân tích các nghiên cứu hiện có về yucca, khẳng định vai trò quan trọng của loại thảo dược này trong nuôi trồng thủy sản. Mặc dù nuôi trồng thủy sản đã đạt được nhiều tiến bộ, nhưng ngành này vẫn phải đối mặt với nhiều thách thức như biến đổi khí hậu và ô nhiễm môi trường. Yucca, với khả năng cải thiện chất lượng nước và tăng cường sức khỏe cho tôm cá, có thể đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng một ngành nuôi trồng thủy sản bền vững. Tuy nhiên, cần có thêm nhiều nghiên cứu sâu hơn để làm rõ cơ chế hoạt động của yucca và mở rộng ứng dụng của nó trong thực tế.

Nguồn: BQQ tổng hợp và dịch từ Tạp chí Nuôi trồng thủy sản bài đánh giá có tiêu đề “Ứng dụng của Yucca trong hoạt động nuôi trồng thuỷ sản: Tiềm năng góp phần vào sự phát triển bền vững” do: Bilal Ahamad Paray, Mohamed F. El- Basuini, Mahmoud Alagawany, Mohammed Fahad Albeshr, Mohammad Abul Farah và Mahmoud A. O. Dawood biên soạn