Sử dụng Chlorine trong xử lý nước

Chlorine thường được dùng với mục đích chính là khử trùng nhằm diệt hay bất hoạt các vi sinh vật trong nước. Chlorine được thử nghiệm ở Bỉ (Begium) năm 1903 và được sử dụng đầu tiên tại Chicago (Mỹ) năm 1908. Ngoài ra, chlorine còn được dùng như một chất oxy hóa mạnh để oxy hóa các chất khử trong nước (Fe2+, Mn2+, H2S, NO2-, ...). Ở Việt Nam, chlorine cũng được sử dụng phổ biến để xử lý nước nuôi thủy sản, đặc biệt là nuôi tôm sú và cá tra thâm canh. Sử dụng chlorine hợp lý sẽ mang lại lợi ích thiết thực cho người sử dụng, nhưng nếu sử dụng không hợp lý sẽ gây tác hại cho môi trường và con người.

Tác dụng và hiệu quả khử trùng của các dạng chlorine

Các nguồn chlorine thương mại phổ biến là chlorine (Cl2), hypochlorite canxi [Ca(OCl)2] và hypochlorite natri (NaOCl). Chlorine có thể tan 7160mg/L trong nước 20oC và nó phản ứng để tạo ra HOCl và HCl, HOCl tiếp tục ion hóa tạo ra ion OCl:

Cl₂ + H₂O = HOCl + HCl

HOCl  = OCl^- + H⁺

Hypochlorite canxi và hypochlorite natri hòa tan trong nước cũng tạo ra OCl^-. Sự hiện diện của các dạng chlorine phụ thuộc vào pH của nước (xem hình trên), dạng Cl₂ không hiện diện khi pH lớn hơn 2, HOCl là dạng phổ biến nhất khi pH nằm trong khoảng 1-7,48, HOCl=OCl^- khi pH = 7,48 và OCl^- thì cao hơn HOCl khi pH trên 7,48. Mức độ nhạy cảm của vi sinh vật đối với các dạng chlorine phụ thuộc rất lớn vào tốc độ khuếch tán vào trong tế bào, HOCl có hiệu quả khử trùng mạnh hơn OCl^-khoảng 100 lần do HOCl có kích thước phân tử nhỏ và trung hòa điện tích nên dễ dàng khuếch tán vào tế bào hơn so với OCl^-. Do đó, chlorine chỉ có hiệu quả khử trùng cao khi pH nhỏ hơn 6. Không nên dùng chlorine khi pH lớn hơn 7,48 và không được bón vôi trước khi khử trùng nước. Các bào tử của vi sinh vật có khả năng chịu đựng chlorine ở nồng độ cao so với tế bào sinh dưỡng bởi vì chlorine khó khuếch tán qua vỏ của bào tử.

Cơ chế tác dụng của chlorine trong khử trùng là HOCl phản ứng với hệ enzyme oxy hóa glucose và các hoạt động trao đổi chất, kết quả gây chết tế bào. Phản ứng này có liên quan đến sự oxy hóa của HOCl đối với enzyme có chứa gốc HS^-. Đa số virus đều không có enzyme chứa gố HS^- nên chlorine hầu như khôngcó tác dụng diệt hay bất hoạt virus (trừ một số trường hợp cụ thể được chỉ định).

Để diệt vi sinh vật nước ngọt có thể dùng 1,5 mg/L của Cl (tương đương 6 mg/L của Ca(OCl)₂ 70%). Trong môi trường mặn lợ do độ pH thường khá cao nên khử trùng với nồng độ 5-7 mg/L của Cl (tương đương 20-30 mg/L của Ca(OCl)₂70%).

Tác dụng oxy hóa của chlorine

Chlorine (Cl₂, NaOCl, Ca(OCl)₂) còn có tác dụng oxy hóa các ion khử vô cơ (Fe₂⁺, Mn₂⁺, NO₂^- và H₂S) và hợp chất hữu cơ. Các phản ứng oxy hóa này thường chuyển hóa các chất độc thành các chất không độc. Cl₂, HOCl, và OCl^- cũng bị khử thành dạng Cl^-, ít độc. Để oxy hóa 1mg/L H₂S, Fe₂⁺, Mn₂⁺ và NO₂^- cần dùng lần lượt là 8,5 mg/L, 0,6 mg/L, 1,3 mg/L và 1,5 mg/L của Cl. Do đó, sự hiện diện của hợp chất hữu cơ và khử vô cơ trong nước làm tăng liều lượng chlorine khi khử trùng.

Những tác hại khi khử trùng nước bằng chlorine

Chlorine tự do (Cl₂, HOCl và OCl^-) tồn lưu trong nước sẽ gây độc đối với tôm cá và các loài thủy sinh vật. Nồng độ chlorine tự do tối đa cho phép đối với thủy sinh vật là 0,01 mg/L. Ở nồng độ 0,1 mg/L, chlorine tự do có thể gây chết hầu hết phiêu sinh vật biển và nồng độ chlorine tự do 0,37 mg/L có thể gây chết cá. Do đó, sau khi khử trùng nên khử chlorine hoặc sục khí mạnh trong 3-5 ngày trước khi thả cá. Có thể khử chlorine sau khi khử trùng bằng Na₂S₂O₃, để loại bỏ 1 mg/L Cl cần dùng 6,99 mg/L Na₂S₂O₃.

C1₂ + 2Na₂S₂O₃·5H₂O → Na₂S₄O₆ + 2NaCl + 10H₂O

Trong môi trường giàu muối dinh dưỡng, ROCL phản ứng với NH₃ hình thành các hợp chất chloramine (NH₂Cl, NHCl₂ hoặc NCl₃), các hợp chất này bền, có thời gian lưu tồn lâu và cũng độc đối với sinh vật. Các hợp chất chloramine có tác dụng giống như NO₂^-, chúng phản ứng với Hemoglobine tạo thành Methemoglobine gây ra chứng bệnh máu màu nâu và làm giảm khả năng vận chuyển oxy của máu (cá bị nổi đầu). Do đó, không nên dùng chlorine để diệt tảo và diệt khuẩn cho ao nuôi, chlorine sẽ làm giảm sinh trưởng và tỉ lệ sống của cá.

Trong môi trường giàu xác hữu cơ, HOCl sẽ phản ứng với CH₄ và các nguyên tố khác có trong nước để hình thành các hợp chất Trihalomethan (CHCl₃, CHCl₂Br, CHClBr₂, ...). Trihalomethan (THMs) là các hợp chất độc với thủy sinh vật và con người, chúng được xem là tác nhân gây bệnh ung thư ở người và động vật. Trihalomethan rất bền, chúng có thể tích tụ trong cơ thể động vật và truyền từ sinh vật này sang sinh vật khác trong chuỗi dinh dưỡng. Giới hạn của EPA (Hoa Kỳ) về hàn lượng THMs trong nguồn nước sau xử lý chlorine phải nhỏ hơn 80 µg/L. 

Như vậy, chlorine có hiệu quả tốt để diệt khuẩn các nhóm sinh vật kích thước nhỏ, đối với bào tử của vi sinh vật và virus thì hiệu quả xử lý không cao. Chỉ nên dùng chlorine để khử trùng nguồn nước cấp vào đầu vụ nuôi. Không nên xử lý chlorine khi trong nước ao giàu muối dinh dưỡng và chất hữu cơ vào giữa và cuối vụ nuôi.

Phó Giáo Sư - Tiến Sỹ Trương Quốc Phú, Phó Khoa Thủy Sản, Đại Học Cần Thơ

Sử dụng chất chiết từ cây Yucca trong nuôi trồng thủy sản

Cây Yucca có tên khoa học Yucca schidigera, là loại cây thuộc họ Agavaceae. Cây Yucca còn được gọi là cây Mojave Yucca, vì nó là cây bản địa ở sa mạc Mojave và sa mạc Sonoran thuộc đông nam California, ở nam Nevada, tây Arizona. Nó cũng là loài bản địa ở Mexico, Yucca thường mọc ở những dốc sa mạc đá và miền sa mạc Creosote. Chúng chịu đựng được sự nung nóng của mặt trời và không cần nước. Cây Yucca là loài cây có hoa và có thể cao đến 5m.

Lợi ích của cây Yucca

Người dân châu Mỹ bản địa dùng sợi lấy từ lá cây Yucca là dây thừng, giày và quần áo. Hoa và quả cây Yucca có thể ăn được và hạt đen của cây Yucca có thể nghiền để lấy tinh bột. Người ta còn dùng rễ của cây Yucca để làm xà phòng gội đầu trị gàu và rụng tóc. Trong chăn nuôi gia súc, chất chiết từ cây Yucca được dùng khử mùi và giảm ammonia trong không khí cũng như trong chất thải của động vật. Một số nghiên cứu cho thấy chất chiết từ cây Yucca được bổ sung trong thức ăn có thể làm giảm hàm lượng ammonia và urê trong máu của động vật. Chất chiết từ cây Yucca còn được dùng làm thuốc trị bệnh cho một số động vật, đặc biệt là các bệnh do protozoa (nguyên sinh động vật) gây ra. Hoạt chất saponin trong chiết xuất Yucca có thể diệt một cách hiệu quả loài protozoa Giardia lamblia gây bệnh tiêu chảy ở người và động vật. Hoạt chất saponin còn được dùng để trị một số bệnh trên ngựa như bệnh viêm khớp do nhiễm Naegleria (một giống thuộc nhóm trùng biến hình), bệnh viêm não và tủy sống do nhiễm Sarcosystis neurona. Hiện nay hoạt chất saponin chiết từ cây Yucca schidigera đã được sản xuất đại trà và thương mại hóa.

Cơ chế tác động

Phân tử saponin có hai thành phần chính, steroid trung tâm tan trong dầu và một hoặc nhiều carbohydrate mạch nhánh tan trong nước. Hai thành phần này tạo nên đặc tính của một chất tẩy thiên nhiên, hoạt chất bề mặt (surfactant) chiết xuất từ thân cây Yucca có tác dụng kết hợp với ammonia, làm giảm ammonia tự do. Khi thức ăn đi qua dạ dày, ammonia sẽ bị giữ lại bởi chất chiết xuất Yucca có trong thức ăn. Chúng cũng có thể kết hợp với ammonia khi ở ngoài cơ thể động vật. Chất chiết xuất Yucca ở dạng nước có khả năng kết hợp với các phân tử ammonia và chuyển đổi chúng sang dạng hợp chất nitrogen không độc khác. Cơ chế làm giảm ammonia của chất chiết xuất Yucca thì chưa được hiểu rõ nhưng có nhiều nghiên cứu cho rằng có liên quan đến thành phần carbohydrate có trong mạch nhánh của phân tử saponin. Ngoài ra, các hợp chất stilben (C14H12) có nhiều trong vỏ cây Yucca cũng có liên quan đến khả năng hấp thụ ammonia.

Saponin còn có khả năng diệt protozoa trong ống tiêu hóa của động vật. Cơ chế tác động đến protozoa là saponin kết hợp với cholesterol hoặc sterol của màng tế bào làm cho màng tế bào của protozoa bị phá hủy. Một số nghiên cứu cũng cho thấy saponin có khả năng ức chế có chọn lọc một số vi khuẩn gram dương.

Những ứng dụng của chất chiết xuất Yucca trong nuôi trồng thủy sản

- Sử dụng làm chất bổ sung trong thức ăn cho tôm, cá:
Chất chiết xuất từ Yucca schidigera ở dạng bột là một trong những nguyên liệu bổ sung trong thức ăn tôm nhằm quản lý và làm giảm nồng độ ammonia và các hợp chất khác. Kết quả nghiên cứu cho thấy, khi bổ sung chất chiết xuất Yucca vào thức ăn, tôm tăng trưởng tốt hơn, giảm tỷ lệ chết. Liều lượng sử dụng trong thức ăn thủy sản là bột chiết xuất Yucca (30% hoạt chất), 60-130g/1 tấn thức ăn.

- Sử dụng làm chất xử lý nước:
Ở trong nước biển, chất chiết xuất Yucca chứng tỏ là chất tự nhiên, an toàn và hiệu quả trong việc làm giảm hàm lượng ammonia trong hệ thống nuôi thủy hải sản. Nghiên cứu cho thấy ammonia tổng cộng giảm nhiều nhất trong vòng 12 giờ khi xử lý bằng chiết xuất Yucca ở liều lượng 72-108 mg/L trong hệ thống ương nuôi tôm sú. Một số nghiên cứu cũng đã chứng minh hiệu quả xử lý ammonia của chất chiết xuất Yucca trong nước ngọt. Hiệu quả giảm ammonia đạt cao nhất trong ao nuôi cá rô phi trong 12-24 giờ sau khi bổ sung chiết xuất Yucca. Liều lượng sử dụng được khuyến cáo như sau:

Yucca 90%:
Phòng ngừa khí độc: 1,5kg/1.000m3, 2 tuần xử lý một lần.
Xử lý độc tố: 2-2,5kg/1.000m3, 3 ngày xử lý một lần.

Yucca 95%:
Xử lý nguồn nước bể tôm giống: 7g/m3 nước, mỗi tuần xử lý một lần.
Ao nuôi tôm thịt: 400g/1.000m3 nước trong 2 tháng đầu, hai tuần xử lý một lần. Giai đoạn cuối vụ nuôi sử dụng liều gấp đôi so với 2 tháng đầu và định kỳ mỗi tuần một lần.

Hòa chất chiết xuất Yucca vào trong nước theo tỷ lệ 1/100 (100g chế phẩm trong 10 lít nước), để yên trong 30 phút, khuấy đều rồi tạt khắp mặt ao, đồng thời mở máy quạt nước hoặc hệ thống sục khí đáy để chế phẩm phân tán đều vào nguồn nước ao (cách sử dụng này có thể khác nhau tùy theo mỗi loại sản phẩm). Không sử dụng đồng thời Yucca với các loại hóa chất khử trùng.


TS. Nguyễn Phú Hòa, Khoa Thủy SẢn, Đại Học Nông Lâm TP.HCM

Vai trò của các chất tăng cường chức năng gan trong nuôi trồng thủy sản

Gan là một cơ quan rất quan trọng, đảm trách nhiều chức năng trong cơ thể như tổng hợp protein huyết tương, chuyển hóa các chất dinh dưỡng được hấp thu từ ruột, sản sinh ra các enzyme để điều hòa các hoạt động sinh lý và loại thải các chất độc ra khỏi cơ thể. Ngoài ra, gan còn sản xuất dịch mật để hỗ trợ cho quá trình tiêu hóa thức ăn. Nhiều phản ứng sinh hóa quan trọng được thực hiện tại gan nhằm điều hòa hoạt động trao đổi chất của cơ thể, giúp động vật nuôi sinh trưởng và phát triển một cách bình thường.

Hiện nay, hầu hết các loài thủy sản được nuôi theo mô hình thâm canh với mật độ và năng suất cao. Trong mô hình này, nếu việc quản lý chất lượng nước, thức ăn và sức khỏe kém sẽ gây stress cho động vật thủy sản nuôi. Trong điều kiện như vậy, hoạt động của các tế bào gan sẽ bị ảnh hưởng và chức năng của gan sẽ bị suy yếu. Điều này dẫn đến tốc độ tăng trưởng chậm, chất độc không được loại thải hoàn toàn ra khỏi cơ thể nên sức khỏe giảm sút và dễ mẫn cảm với mầm bệnh.

Trong mô hình nuôi thủy sản thâm canh, người nuôi thường cho động vật thủy sản ăn thức ăn công nghiệp hoặc tự chế biến. Việt Nam là nước nhiệt đới gió mùa với nhiệt độ trung bình hàng năm khá cao, đặc biệt Đồng Bằng Sông Cửu Long là vùng có nhiệt độ và độ ẩm cao quanh năm. Đây là điều kiện rất thuận lợi để các loài nấm mốc phát triển và sản sinh độc tố nếu việc bảo quản thức ăn và nguyên liệu dùng để chế biến thức ăn không phù hợp (độ ẩm cao, nhà kho không thông thoáng, nhiệt độ cao, thời gian bảo quản dài, ...). Sự hiện diện của độc tố nấm mốc trong thức ăn gây tác động xấu đến cơ thể động vật thủy sản nuôi, đặc biệt là gan vì gan là cơ quan phải hoạt động với cường độ cao để loại thải các độc tố này khỏi cơ thể. Tùy theo nồng độ của độc tố nấm mốc mà mức độ ảnh hưởng đến chức năng của gan sẽ khác nhau. Ở mức độ nặng, gan bị xơ nên không thực hiện được chức năng bình thường của nó. Hậu quả là cá chậm hoặc không lớn, sức khỏe yếu, dễ bị bệnh và tỷ lệ chết khá cao. Vì vậy, việc sử dụng các chất tăng cường chức năng gan trong điều kiện nuôi thâm canh với mật độ cao và thức ăn có nguy cơ nhiễm độc tố nấm mốc là điều cần thiết nhằm giảm thiếu những tác hại của các yếu tố này đến hoạt động bình thường của gan.

Các chất thường được sử dụng trong chế phẩm tăng cường chức năng gan trên động vật thủy sản là sorbitol, inositol, choline và methionine. Sorbitol có vai trò kích thích sự tiết mật và các enzyme tiêu hóa, giúp quá trình tiêu hóa thức ăn đạt hiệu quả cao hơn. Ngoài ra, sorbitol còn kích thích việc tiết ra một số hormone nhằm duy trì hoạt động bình thường của gan và cơ thể. Inositol và choline giúp cơ thể tăng cường việc sử dụng chất béo, làm giảm việc tích lũy chất béo trong gan và cơ thể do thức ăn có nhiều chất béo hoặc tỷ lệ năng lượng/protein cao hơn mức thích hợp (thức ăn chứa nhiều chất bột đường và hàm lượng protein thấp). Hơn nữa, chúng còn giúp tăng cường việc chuyển hóa chất béo tích lũy trong gan thành phospholipid, vừa có tác dụng giảm hàm lượng chất béo trong gan vừa cung cấp phospholipid cho nhu cầu của cơ thể. Một vai trò rất quan trọng của gan là việc loại thải các chất độc sinh ra trong quá trình trao đổi chất, độc tố nấm mốc và kháng sinh sử dụng khi điều trị bệnh nhiễm khuẩn trên động vật thủy sản. Tại gan, những chất độc này được chuyển hóa thành những chất không độc trước khi loại thải ra khỏi cơ thể bằng một loạt các phản ứng sinh hóa phức tạp. Một số phản ứng sinh hóa trong quá trình chuyển hóa chất độc này cần sự hiện diện của nhóm methyl (CH3). Nếu không có nhóm methyl thì các phản ứng sinh hóa này sẽ không thực hiện được. Vì vậy, việc sử dụng methionine và choline trong chế phẩm tăng cường chức năng gan là nhằm cung cấp nhóm methyl cho các phản ứng sinh hóa này. Sự hiện diện của sorbitol, inositol, choline và methionine trong chế phẩm tăng cường chức năng gan hỗ trợ gan loại thải hiệu quả các chất độc ra khỏi cơ thể và duy trì các hoạt động chức năng ở mức bình thường, giúp động vật thủy sản nuôi sinh trưởng và phát triển nhanh, duy trì tình trạng sức khỏe tốt và ít bệnh.

Tóm lại, trong điều kiện nuôi thâm canh động vật thủy sản nuôi dễ bị stress do mật độ dày, chất lượng nước thay đổi theo chiều hướng xấu, thức ăn bị nhiễm độc tố nấm do điều kiện bảo quản không phù hợp. Chính những yếu tố này sẽ làm suy giảm chức năng gan, làm giảm tốc độ tăng trưởng của động vật thủy sản nuôi và dẫn đến việc giảm lợi nhuận của nghề nuôi thủy sản. Vì vậy, việc sử dụng các chế phẩm giúp tăng cường chức năng gan là cần thiết. Các chế phẩm này nên được sử dụng một cách định kỳ theo hướng dẫn của nhà sản xuất. Bên cạnh đó, việc bảo quản thức ăn một cách phù hợp, quản lý tốt thức ăn trong ao nuôi, nuôi với mật độ phù hợp và duy trì chất lượng nước tốt trong suốt quá trình nuôi cũng là những yếu tố rất quan trọng, không những giúp giảm chi phí thuốc và hóa chất sử dụng trong vụ nuôi mà còn giúp động vật thủy sản khỏe mạnh, ít bệnh, mau lơn, đạt năng suất và lợi nhuận cao.

TS. Nguyễn Như Trí, Khoa Thủy Sản, ĐHNL, TP.HCM

Vai trò của vitamin C đối với tôm cá nuôi

Trong nghiên cứu về thức ăn cho nuôi trồng thủy sản, Vitamin C đã được nghiện cứu và đánh giá là cần thiết cho tôm cá. Cá và giáp xác không có khả năng tự tổng hợp Vitamin C do thiếu enzyme gluconolactone oxidase cho bước cuối cùng của quá trình tổng hợp. Chính vì thế Vitamin C được động vật thủy sản hấp thu chủ yếu từ thức ăn.

Vitamin C được ghi nhận là có vai trò quan trọng trong trao đổi chất, tham gia vào quá trình sinh trưởng và phát triển của sinh vật bởi việc tạo thành collagen, tăng cường các phản ứng miễn dịch và sức đề kháng bệnh của tôm cá, tổng hợp corticosteroids là chất có liên quan đến khả năng chịu đựng của tôm cá với sự thay đổi của môi trường. Ở giai đoạn ấu trùng, tôm cá cần nhiều Vitamin C hơn giai đoạn trưởng thành, nó không những làm gia tăng tốc độ sinh trưởng mà còn làm tăng sức đề kháng của ấu trùng.

Thức ăn thiếu Vitamin C là nguyên nhân dẫn đến các triệu chứng bệnh lý như các dạng dị tật xương sống, tật ưỡn lưng và hiện tượng xuất huyết ở gốc vây, ở xung quanh miệng và mắt của cá, ... . ở tôm, khi thiếu Vitamin C màu sắc cơ thể chuyển sang màu đen tối, do đó người nuôi gọi là bệnh chết đen ở tôm.

Bảng 1: Một số dấu hiệu bệnh do thiếu Vitamin C trên cá
Loài	Dấu hiệu bệnh lý	Tác giả
Cá Trê Phi	Có sự rạn nứt và xuất huyết ở đầu. Ăn mòn vây,mõm và mang.	Eya (1996)
Cá Nheo Mỹ	Vẹo cột sống,  ưỡn lưng, xuất huyết	Lim và  Lovell (1979)
Cá Chép	Tật cong thân, ăn mòn vây đuôi, biến dạng mang và miệng.	Dabrowksi và ctv (1988)
Cá Trắm cỏ	Vây và mắt bị xuất huyết	Lin và ctv (1991)
Cá Rô phi	Giảm hàm lượng khoáng, mất sắc tố ở da, tổn thương da, mất vẩy, xuất huyết da và vây.	Shiau và Jan (1992)

Ở cá nheo Mỹ tỉ lệ chết của cá giảm dần khi tăng tỉ lệ Vitamin C từ 0 lên 3000 mg/kg thức ăn khi gây cảm nhiễm bệnh với vi khuẩn Edwarsiella ictaluri, khả năng chống lại vi khuẩn Edwarsiella tarda sẽ tăng khi ăn thức ăn có hàm lượng Vitamin C là 150 mg/kg so với thức ăn chứa 60 mg Vitamin C/kg. Đối với tôm càng xanh, khi bổ sung 1500 mg Vitamin C/kg thức ăn, ấu trùng tôm có khả năng chống lại virus Vibrio harveyi. Đối với tôm cá bố mẹ, khi bổ sung Vitamin C vào thức ăn có khả năng làm tăng tỉ lệ nở, khả năng chịu đựng của cá bột và ấu trùng.

Lượng Vitamin C cần bổ sung cho động vật thủy sản rất khác nhau tùy theo từng đối tượng nuôi và từng loại Vitamin C. Theo Viện nghiên cứu thủy sản quốc gia Mỹ (1993) hàm lượng Vitamin C cần thiết cho cá giống dao động trong khoảng từ 25-50 mg/kg thức ăn. Đối với các loài tôm cá nuôi, nhu cầu Vitamin C cũng khác nhau tùy theo loài (Bảng 2).

Bảng 2: Nhu cầu Vitamin C của một số loại tôm cá.
Loài	Nhu cầu (mg/kg)	Kích cỡ (g)	Tác giả
Cá Trê Phi	45	19,9	Eya (1996)
Cá Nheo Mỹ	60	15	Lim và Lovell (1979)
Cá Trê trắng	69	1,5	Misfra và ctv (1996)
Cá Chép	45	Cá bột	Gouillou-Coustans (1998)
Cá Chẽm	20	Cá bột	Merchie và ctv 1996)
Cá Rô phi	79	1,1	Shiau và Jan ( 1992)
Tôm he Nhật Bản	99	Giống	Shigueno và Itoh (1988)
Tôm Sú	209 200	Giống Ấu trùng	Chen và Chang, (1994) Merchie và ctv (1997)
Tôm Càng Xanh	100 200	Giống Ấu trùng	D' Abramo và ctv (1994) Hien và ctv (2004)
Tôm thẻ chân trắng	120	Giống	He và Lawrence (1993)
Nguồn: D' Abramo et al., 1997, Halver et al. (2002); Hien, 2004)

Để làm giảm sự hòa tan nhanh của Vitamin C trong nước, người ta dùng ethylcellulose hoặc dầu để bao lấy các hạt Vitamin C thành thể Vitamin C vi bọc (Vitamin C coated), hàm lượng Vitamin C ở dạng này khoảng 80-90% và có thể lưu trữ trong vài tháng mà không bị oxy hóa. Sản phẩm thành công nhất của việc gia tăng độ bền của Vitamin C là nhóm Vitamin C dạng muối phosphate như ascorbate-2-mono phosphate (AMP), ascorbate-2-poly phosphate (APP), ... Sự hiện diện của các nhóm này sẽ làm tăng khả năng chịu nhiệt, giảm khả năng tan trong nước và oxy hóa của Vitamin C. Quá trình chế biến thức ăn cũng ảnh hưởng lớn đến hoạt tính và sự mất đi của Vitamin C. Qua quá trình gia nhiệt (ép đùn) Vitamin C tinh thể mất đi hơn 90%, vi bọc mất đi 40-50%, trong khi Vitamin C dạng muối photphat chỉ mất đi khoảng 5-10%. Vì vậy trong sản xuất thức ăn công nghiệp nên sử dụng loại Vitamin C kháng nhiệt, còn người nuôi thủy sản có thể bổ sung Vitamin C vào thức ăn loại vi bọc. Trong nuôi thủy sản, định kỳ mỗi tháng bổ sung Vitamin C khoảng 3-5 ngày liên tục. Khi thời tiết thay đổi hoặc cả khi xung quanh vùng nuôi có dịch bệnh thì cũng nên bổ sung Vitamin C vào thức ăn. Liều lượng sử dụng tùy thuộc vào loại Vitamin C, khoảng từ 500-1000 mg/kg thức ăn.

PGS. TS. Trần Thị Thanh Hiền, Khoa Thủy Sản, Đại Học Cần Thơ.

β-glucan tăng cường sức đề kháng trên động vật thủy sản

β-glucan là gì?

β-glucan là một polysaccharide được cấu thành từ các monosaccharide. Tùy theo liên kết của các monosaccharide trong chuỗi mà hình thành nên những hợp chất với tên gọi khác nhau như là: agar (β-1.3-1.4-glucan), fucoidan (β-1,3-glucan), laminarin (β-1,3-1,6-glucan), alginate (β-1,4-glucan), zymosan (β-1,3-glucan), chrysolaminarin (β-1,3-1,6-glucan), carrageenan (β-1,3-1,4-glucan), ... Agar, carrageenan được ly trích chủ yếu từ các loài rong biển thuộc ngành tảo đỏ (Rhodophyta), trong khi fucoidan, laminarin, alginate lại dồi dào trong các loài thuộc ngành tảo nâu (Phaeophyta).

Chrysolaminarin được ly trích từ vi tảo và zymosan hiện nay được ly trích chủ yếu từ nấm men Saccharomyces cerevisiae. Trong tự nhiên các dạng β-glucan cũng được tìm thấy trong vách tế bào của nấm, vi khuẩn, yến mạch và ngũ cốc, ... Giữa các dạng β-glucan khác nhau, bản chất cũng khác nhau. Fucoidan chứa các phân tử đường fucose, thường được gọi là sufate fucan, Laminarin, chrysolaminarin được hợp thành chủ yếu là glucose. Alginate chứa các đường mannose và glucose. Trong khi đó carrageenan lại chứa đường dạng galactose và cũng được chia thành nhiều dạng như là Kappa (k), lambda (λ), Iota(i). β-glucan là một khái niệm rất rộng tùy theo vị trí liên kết giữa các monosaccharide cũng như là tỉ lệ mà hình thành những hợp chất khác nhau. Vì vậy, về mặt cấu trúc cũng như là đặc tính sinh hóa học hiện nay vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ.

Hoạt tính sinh học?

Chrysolaminarin

Các hợp chất β-glucan được sử dụng rộng rãi trong y học để điều trị các bệnh do vi khuẩn, nấm, protozoa, virus gây ra và kể cả ung thư, đã có hơn 6.000 công trình nghiên cứu về nó. Vách tế bào của một số loài tảo biển chứa các hợp chất fucoidan có chức năng đặc biệt trong điều hòa ion, chất này không thể tìm thấy trong các loài thực vật trên cạn. Hơn nữa, các hợp chất này được sử dụng như là chất chống oxy hóa, chất chống đông máu, chống ung thư, chống viêm, kích thích hệ miễn dịch, ...

Hiện nay, các hợp chất β-glucan được sử dụng trong nuôi trồng thủy sản như là một chất kích thích miễn dịch (immunostimulant) đối với tôm cá nuôi. β-glucan có tác dụng tăng cường sức đề kháng, chống lại dịch bệnh gây ra bởi các nhóm vi khuẩn gây bệnh, thậm chí ngăn chặn tác động của virus đốm trắng (WSSV) trên tôm. Vậy β-glucan kích thích hệ miễn dịch theo cơ chế nào?

Cơ chế kích thích miễn dịch

Fucoidan

Trên cá: β-glucan chỉ có tác dụng kích thích hệ miễn dịch không đặc hiệu (nonspecific immunity) của cá. Miễn dịch dịch thể và miễn dịch tế bào là hai quá trình quan trọng của miễn dịch không đặc hiệu của cá. Đối với miễn dịch dịch thể, β-glucan có tác dụng giúp tăng cường bổ thể (complement), interferon (IFN) và hoạt tính men lysozyme. Bổ thể là hệ thống protein trong huyết tương có vai trò tiêu diệt mầm bệnh khi xâm nhập vào cơ thể cá, Interferon là các glycoprotein do bạch cầu (T-lymphocyte) sản xuất ra nhằm chống virus nhân bản và lâynhiễm sang tế bào của vi khuẩn, đặc biệt là một số vi khuẩn gram (+). Đối với miễn dịch tế bào, β-glucan có vai trò kích thích quá trình thực bào (phagocytosis) của tiểu thực bào (microphage) và đại thực bào (macrophage). Trong quá trình này, oxy được sử dụng để chuyển thành các anion oxy hóa mạnh như superoxide (O2-) và nitrogen oxide (NO) có thể tiêu diệt vi khuẩn và virus. Quá trình này cũng làm tăng hoạt tính men superoxide dismutase (SOD) và glutathione peroxidase (GPx) nhằm làm giảm ảnh hưởng xấu của các anion oxy hóa mạnh lên tế bào của cá.

Laminarin

Trên tôm: Tôm không có hệ miễn dịch đặc hiệu (specific immunity), quá trình miễn dịch chủ yếu dựa trên miễn dịch không đặc hiệu. Giống như hệ miễn dịch không đặc hiệu của cá, miễn dịch của tôm được chia thành 2 loại miễn dịch: miễn dịch tế bào và miễn dịch dịch thể. Đối với miễn dịch dịch thể, β-glucan kích thích quá trình sản sinh các peptid kháng khuẩn AMPs (antimicrobial peptides) như là crustin, ALF (antilipopolysaccharide factors), penaeidin, lectin và lysozyme. Đối với miễn dịch tế bào, β-glucan kích thích quá trình melanin hóa (melanization) và quá trình thực bào (phagocytosis). Các bạch cầu có hạt (granular leucocyte) sản xuất ra melanin sẽ bao phủ và tiêu diệt tế bào vi khuẩn, sau đó phóng thích ra ngoài lớp vỏ cutin. Trong quá trình thực bào, các gốc oxy nguyên tử (O2-), gốc hydroxyl (OH), và hydrogen peroxide (H2O2) cũng được sinh ra, đây là những chất oxy hóa mạnh có vai trò tiêu diệt vi khuẩn. β-glucan cũng giúp tăng cường hoạt tính men SOD và GPx tương tự như ở cá.

Zymosan

Cách sử dụng
Hiện nay, β-glucan được sử dụng rộng rãi trên cá. Trên tôm, các chiết xuất β-glucan đang được tiếp tục nghiên cứu.

Cá:
- Tiêm: ở liều lượng tiêm 20-30 mg/kg cá, có tác dụng tăng cường đề kháng sau 24 giờ tiêm.
- Cho ăn: đây là phương pháp thường dùng trong nuôi cá thương mại do tính khả thi cao. β-glucan được trộn với liều lượng 1,0-2,0 g/kg thức ăn có tác dụng làm tăng sức đề kháng sau 6 ngày cho ăn. Cá giống có thể bổ sung liều gấp 2-3 lần cá thịt.

Tôm:
- Ngâm: tôm được ngâm trong môi trường có liều lượng β-glucan 300-500 mg/L có tác dụng tăng cường sức đề kháng sau 2-5 giờ ngâm.
- Tiêm: với liều lượng 10-20 g/g tôm có tác dụng kích thích hệ miễn dịch sau 48 giờ.
- Cho ăn: liều lượng 0,5-2,0 µg/kg thức ăn có tác dụng làm tăng sức đề kháng sau 7 ngày cho ăn.

Th.S Huỳnh Trường Giang, Khoa Thủy Sản, Đại Học Cần Thơ

BKC - Chất khử trùng hiệu quả trong nuôi trồng thủy sản

Quản lý chất lượng nước là khâu cực kỳ quan trọng trong nghề nuôi thủy sản. Khi môi trường nước bị suy giảm tạo điều kiện cho sự phát triển của mầm bệnh như là virút, vi khuẩn, nấm, nguyên sinh động vật ... Để khống chế sự bùng phát cũng như lan truyền dịch bệnh gây ra bởi các nhóm trên thì việc sử dụng các chất khử trùng là cần thiết.

BKC (Benzalkonium Chloride - C6H5CH2N(CH3)2RCl) với tên hóa học đầy đủ là alkyl dimethyl benzyl ammonium chloride, một hợp chất hữu cơ bắt đầu được đưa vào sử dụng vào năm 1935. Tiêu thụ toàn cầu vào năm 2005 vào khoảng gần 2 triệu tấn vào nhiều mục đích khác nhau như xử lý vải sợi, giấy, xử lý nước, vệ sinh dụng cụ y tế, chăn nuôi, nuôi trồng thủy sản, ... BKC là một hỗn hợp alkylbenzyl dimethylammonium với sự thay đổi khác nhau của nhóm alkyl, thường là C12, C14, C16, C18. BKC là một chất tác động bề mặt chứa nguyên tử nitơ tích điện dương có thể liên kết với 4 gốc hữu cơ và một nhóm axít. Nhóm hữu cơ có thể là alkyl, aryl, aralkyl. Chúng được tổng hợp từ một amin và một tác nhân alkyl.

Hợp chất BKC có hoạt tính tác động rất nhanh và thời gian hoạt động của hoạt chất mang tính vừa phải. Benzalkonium Chloride có thể được gọi với các tên gọi khác nhau: BKC, BAC ... nhưng ở Việt Nam, BKC là tên gọi phổ biến.

Cơ chế gây độc

Cơ chế chính xác của BKC lên sinh vật hiện nay vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ. Tuy nhiên, cơ chế được biết đến là sự ngăn chặn hoạt tính của một số enzyme trong tế bào. Cơ chế gây độc của BKC là sự xâm nhập của nhóm lipophilic alkyl vào trong màng tế bào, làm thay đổi tầng kép của phân tử phospholipid, dẫn đến sự suy yếu của màng tế bào và phá hủy màng tế bào. Kết quả của quá trình này là làm ngưng trệ quá trình điều khiển của các enzyme điều tiết quá trình hô hấp và trao đổi chất của tế bào.

Hoạt tính của BKC ít bị ảnh hưởng bởi pH của môi trường ao nuôi, nhưng về cơ bản hoạt tính sẽ gia tăng khi nhiệt độ và pH tăng, cũng như thời gian tiếp xúc của BKC lên sinh vật. Hoạt tính hóa học của BKC sẽ bị giảm hoặc không có tác dụng khi sử dụng chung với các hợp chất hữu cơ như xà phòng, các hợp chất tẩy rửa bề mặt tích điện âm như sodium laurilsulfate hay sodium dodecyl sulfate (SDS), sodium lauryl ether sulfate (SLES) ... Hơn nữa, nước có độ cứng và độ đục cao cũng sẽ làm giảm tác dụng của BKC.

Công dụng

BKC được sử dụng rộng rãi trong trại giống, ao nuôi nhằm khử trùng ấu trùng, bể, ao và các vật dụng khác. Hiện nay chưa có bằng chứng chứng minh BKC có sự tích lũy sinh học hoặc tồn lưu trong môi trường. Việc sử dụng BKC trong việc khử trùng được cho là an toàn đối với tôm cá nuôi và môi trường. Việc kết hợp BKC và Formalin cũng cho kết quả cao trong việc khử trùng. BKC có chức năng tiêu diệt vi khuẩn, nấm, protozoa và một số loại virút. Nhóm vi khuẩn gram dương (+) thường nhạy cảm đối với BKC hơn là nhóm vi khuẩn gram âm (-).

Trong ao nuôi thủy sản, BKC có tác dụng khống chế sự phát triển của tảo. Tuy nhiên, khả năng diệt tảo của BKC phụ thuộc vào độ dầy vách tế bào của tảo. Nhóm tảo không có vách tế bào thường nhạy cảm với BKC. BKC cũng được sử dụng để khống chế hiệu quả các bệnh về vi khuẩn trong ao nuôi gây ra bởi các nhóm vi khuẩn Edwardsiella, Vibrio, Staphylococcus, và Aeromonas. Ngoài ra, ở liều lượng thấp cũng có khả năng kích thích tôm lột xác.

Liều lượng sử dụng

Các sản phẩm thương mại BKC thường có nồng độ thay đổi 10 - 80% tùy theo nhà sản xuất. Nhìn chung, liều lượng sử dụng tùy thuộc vào nồng độ hoạt chất của BKC. Tùy theo mục đích mà BKC được sử dụng ở các liều lượng khác nhau:

- Vệ sinh trại, dụng cụ, thiết bị trong trại giống: 1,5 - 2 mg/L.
- Phòng bệnh, giảm mật độ tảo: 0,5 - 1 mg/L.
- Xử lý ao lắng, nguồn nước cấp: 2 mg/L.
- Sát trùng nền đáy khi cải tạo ao: 3 - 4 mg/L.
- Trị bệnh: 1,0 - 1,5 mg/L, pha loãng và sử dụng trực tiếp xuống ao nuôi.

Ths. Huỳnh Trường Giang, Khoa Thủy sản, Đại Học Cần Thơ.

Ảnh hưởng của Trifluralin đến đời sống thủy sinh vật và con người

Cấu tạo và đặc tính của Trifluralin

Trifluralin là một hợp chất hóa học có tên là α,α,α-trifluoro-2,6-dinitro-N,N-dipropyl-p-toluidine hay 2,6-Dinitro-N,N-dipropyl-4-trifluoromethylaniline (C13H16F3N3O4). Trifluralin ở dạng tinh thể có màu vàng ít hòa tan trong nước, khoảng 24 mg/L. Tuy nhiên, chúng hòa tan tốt trong một số dung môi hữu cơ như aceton (>500g/L), cồn (20g/L) và xylen (810g/L). Công thức cấu tạo của Trifluralin được trình bày trong Hình 1.

2,6-Dinitro-N,N-dipropyl-4-(trifluoromethyl)aniline

Trifluralin là một loại thuốc cỏ tiền nảy mầm được đăng ký sử dụng lần đầu tiên ở Hoa Kỳ vào năm 1963 với bằng phát minh sáng chế của nhà sản xuất Eli Lilly. Các sản phẩm thương mại của Trifluralin có nhiều tên khác nhau như: Agriflan, Agriflan 24, Crisalin, Digermin, Eloncolan, Ipersan, Ipifluor, L 36352, Lilly 36,352, Nitran, Nitran K, Olitref, Su Seguro Carpidor, Sinflouran, Synfloran,TR-10, Trefanocide, Treflan, Treflan EC, Treflan-R, Treficon, Trifloran, Trifluraline, Triflurex, Triflurex 48EC, Trikepin, Trim, Tristar, ... Trifluralin được dùng để diệt cỏ hàng niên và cỏ lá rộng. Cơ chế tác dụng của Trifluralin là ức chế quá trình phát triển của rễ, chúng làm gián đoạn quá trình phân bào (mitosis) trong giai đoạn phát triển sớm của tế bào mầm. Trifluralin không có hiệu quả diệt cỏ khi cỏ đã phát triển (established weeds). Vì vậy, Trifluralin thường được xử lý vào đất trước khi cỏ mọc mầm với liều lượng được dùng để diệt cỏ là 1-1,2kg/ha.

Trifluralin ổn định trong điều kiện thủy phân ở pH từ 3-9 và nhiệt độ lên đến 52oC, dưới 10% Trifluralin bị phân hủy trong điều kiện 50oC tương đương với thời gian bán rã (DT50) dài hơn 1 năm. Tuy nhiên, Trifluralin bị phân hủy nhanh dưới điều kiện ánh sáng, trong môi trường không khí thời gian bán rã của Trifluralin là 5,3 giờ. Trong môi trường nước tự nhiên, thời gian bán rã là 1,1 giờ bởi vì Trifluralin nhạy với sự quang phân. Các yếu tố độ đục, phù sa và độ sâu của thủy vực ảnh hưởng rất lớn đến sự quang phân của Trifluralin trong nước. Trong đất, Trifluralin bị quang phân chậm hơn, trong điều kiện có ánh sáng và đất cát thì thời gian bán rã là 41 ngày. Sự phân hủy sinh học trong điều kiện hiếu khí của Trifluralin trong nước có giá trị DT50 là 1-2 ngày và trong bùn là 7-15 ngày. Trifluralin kết hợp (bị hấp thụ) trong đất có thời gian phân hủy sinh học dài hơn, khoảng 181 ngày ở nhiệt độ 22oC, đất càng có nhiều hữu cơ thì thời gian phân hủy dài hơn. Trong điều kiện yếm khí thì quá trình phân hủy sinh học của Trifluralin dài hơn so với điều kiện hiếu khí. Trifluralin dễ bị bốc hơi khi sử dụng trên bề mặt đất, khoảng 41-68% bị bốc hơi trong 24 giờ. Tuy nhiên, khi Trifluralin kết hợp với đất thì lượng bốc hơi sẽ nhỏ hơn 2%.

Sử dụng Trifluralin trong nuôi trồng thủy sản

Trong nuôi trồng thủy sản, Trifluralin được sử dụng đầu tiên trong lãnh vực sản xuất giống tôm sú nhằm phòng trị bệnh nấm sợi trên ấu trùng tôm, liều lượng sử dụng khoảng 0,05 mg/L cho phòng bệnh và 0,1 mg/L cho trị bệnh. Hiện nay, Trifluralin được sử dụng rộng rãi trong việc xử lý nước và diệt các loại ký sinh trùng gây bệnh trong nuôi cá, đặc biệt là ương cá tra giống. Các sản phẩm thương mại của Trifluralin hầu hết có thành phần hoạt chất là 48% ở dạng dung dịch, liều lượng khuyến cáo của các nhà sản xuất là 30-40 mL/1.000 m3 cho phòng bệnh và 80-100 mL/1.000m3 cho trị bệnh.

Ảnh hưởng của Trifluralin đối với thủy sinh vật

Trifluralin rất độc đối với thủy sinh vật và cả động vật lưỡng cư. Độ độc cấp tính của Trifluralin (LC50 hoặc EC50) đối với những loài nhạy cảm (sensitive species) thường nhỏ hơn 0,1 mg/L, giá trị LC50 của một số loài động vật thủy sinh được minh họa qua bảng sau:

Loài thủy sinh vật	LC50 96 giờ(mg/L)
Cyprinus carpio (Cá chép)	0,045
Oncorhynchus mykiss (Cá hồi)	0,041
Pimephales promelas (Cá tuế)	0,105
Lepomis macrochirus (Cá mặt trời)	0,058
Ictalurus punctatus (Cá nheo Mỹ)	2,200
Micropterus salmoides (Cá chẽm mõm rộng)	0,075
Carassius auratus (Cá vàng)	0,145
Mytilus edulis (Vẹm)	0,240
Plecoptera (Bọ cánh úp)	2,800
Amphipoda (Giáp xác bơi nghiêng)	2,200
Daphnia (Trứng nước)	0,560
Nòng nọc	0,100

Ngoài ra, Trifluralin cũng ức chế sự phát triển của các loài thực vật thủy sinh, ở nồng độ 0,18 mg/L Trifluralin ức chế hoàn toàn sự phát triển của tảo Scenedesmus acutus (tảo Lục nước ngọt), ở hàm lượng 2,5 mg/L Trifluralin cũng ức chế hoàn toàn sự phát triển của các loài tảo biển.

Ảnh hưởng của Trifluralin đến sức khỏe của người và động vật

Hàm lượng gây độc cấp tính (LD50) của Trifluralin đối với động vật trên cạn cao hơn (ít độc hơn) so với động vật thủy sinh, giá trị LD50 khoảng 10g/kg đối với chuột (rat), 0,5g/kg đối với chuột nhắt (mice) và 2g/kg đối với thỏ và chó. Lượng Trifluralin bài tiết qua phân chiếm 80% và qua nước tiểu là 20%. Lượng Trifluralin được hấp thụ phân bố nhiều nhất trong mô mỡ, thận, gan, tuyến thượng thận và máu. Trong cơ thể Trifluralin có thể chuyển hóa qua các phản ứng khử nitro (nitroreduction), khử alkyl (N-dealkylation), hydroxyl hóa (hydroxylation) và phản ứng tạo vòng (cyclization) (EU DAR, 2005).

Tuy nhiên, nếu bị độc mãn tính thì có sự xuất hiện các khối u ác tính trong thận, bàng quang và tuyến giáp của chuột. Trên chột nhắt cũng thấy khối u trong gan, phổi, dạ dày. Trifluralin không tinh khiết (impurity) có thể chứa N-nitrosamine, đây là chất có thể gây các khối u và có thể gây đột biến gen trên động vật. Cơ chế hình thành các khối u thì chưa được xác định, nhưng trong trường hợp các khối u xuất hiện trong tuyến giáp và tinh hoàn được cho là có liên quan đến hệ nội tiết. Trifluralin làm giảm hàm lượng testosterone, FSH, LH đồng thời làm giảm số lượng tế bào mầm (germinal cell) và tế bào sinh dưỡng (somatic cell) trong tinh hoàn của chuột. Trifluralin cũng làm giảm hàm lượng LH, nhưng làm tăng hàm lượng cortisol, estradiol và insulin ở cừu. Chưa có bằng chứng rõ ràng về tác động gây độc của Trifluralin lên hệ gen, đột biến gen trên động vật. Ngoài ra, Trifluralin còn ảnh hưởng đến quá trình phát triển phôi và làm giảm sinh trưởng của thế hệ con.

Một nghiên cứu ở Hoa Kỳ cho rằng sử dụng Trifluralin có thể làm tăng rủi ro mắc bệnh ung thư bạch huyết (non-Hodgkin lymphoma). Tuy nhiên, hầu hết các nghiên cứu ảnh hưởng của Trifluralin lên sức khỏe của người cho thấy chưa có bằng chứng rõ ràng về liên quan của Trifluralin với bệnh ung thư. Mặc dù vậy, nhưng dựa trên các kết quả nghiên cứu trên động vật, các nhà nghiên cứu vẫn cho rằng Trifluralin có thể gây bệnh ung thư trên người. Do đó, nhiều quốc gia đã cấm hoặc hạn chế sử dụng. Hầu hết các quốc gia ở Châu Âu, Châu Mỹ, Nhật Bản quy định dư lượng của Trifluralin không được vượt quá 10µg/kg trong thịt và 1µg/kg trong cá. Tiêu chuẩn cho nước uống phải có hàm lượng Trifluralin nhỏ hơn 5µg/kg. Ở Việt Nam, Trifluralin bị cấm sử dụng trong nuôi trồng thủy sản theo thông tư số 20/2010/TT-BNNPTNT ngày 02/04/2010.

Tóm lại, Trifluralin rất độc cho sức khỏe của người và động vật, dư lượng của chúng trong môi trường có thể ảnh hưởng đến sự đa dạng sinh học. Vì vậy, không nên sử dụng loại hóa chất này trong sản xuất nông nghiệp.

Phó Giáo Sư - Tiến Sỹ Trương Quốc Phú, Khoa Thủy Sản, Đại Học Cần Thơ