مقاله توسعه آبزی پروری پایدار با استفاده از پروبیوتیک ها در ایران

بخشی از مقاله

چکيده
توسعه پايدار آبزي پروري در بخش کشاورزي ، نيازمند به کارگيري تکنيک هاي نوين مي باشد. در بين تکنيک هاي معرفي شده، استفاده از باکتري هاي مفيد يا زيست يار با اهدافي نظير بهينه سازي فاکتورهاي فيزيکي و شيميايي آب مورد استفاده در محيط پرورشي آبزيان، مصرف بهينه و افزايش کارآيي بهرهبرداري از آب و همچنين ارتقاء عملکرد رشد آبزيان، صورت مي گيرد. ماهيان پرورشي در جهت تأمين پروتئين کشور، داراي اهميت تغذيه اي و اقتصادي بسيار بالايي مي باشند. توسعه سيستم هاي پرورشي اين ماهيان، مي تواند تقش بسيار مهمي را در ارتقاء پايدار آبزي پروري کشورمان داشته باشد. در همين راستا جداسازي باکتري هاي زيست يار از روده ماهيان پرورشي و بکارگيري فرآوردههاي تجاري اين باکتري هاي مفيد، به عنوان يک استراتژي مهم از طريق کنترل بيولوژيکي و افزايش عملکرد رشد، در سيستم هاي پرورشي ، توانست نقش بسيار ارزندهاي را در جهت نيل به اهداف ذکر شده ايفاء نمايد. تحقيقات مختلف صورت گرفته و از جمله چندين تحقيق توسط مؤلف ، نشان داد که برخي از باکتري هاي مفيد به عنوان يک مکمل غذايي ميکروبي زنده، همراه غذا، غني سازي با غذاي زنده مورد استفاده و يا مصرف مستقيم آنها در آب محيط پرورشي ، موجب سازگاري اکولوژيکي ، ارتقاء عملکرد توليد ماهي و بهينه سازي جمعيت ميکروبي محيط آبي پرورش آنها ميگردد. در حقيقت با اعمال مديريت ميکروبي در قالب بکارگيري باکتري هاي مفيد، سازگاري بوم شناختي ميزبان با محيط پرورشي افزايش يافته و بهرهبرداري بهينه از منابع آبي بالا ميرود. لذا امکان بکارگيري مناسب ازمنابع آبي بخوبي فراهم گشته و کارآيي توليد بالطبع نيز افزايش مييابد. يافته هاي تحقيقات نشان مي دهد که کنترل ميکروبي و معرفي سويه هاي مفيد باکتري ها تا چه حد در افزايش سازگاري اکولوژيکي ، بقاء و عملکرد رشد ماهيان مفيد بوده و مي تواند به عنوان يک راهبرد مهم در ارتقاء و توسعه پايدار آبزي پروري کشور و استفاده مفيد از منابع آبي پيشنهاد گردد.

واژههاي کليدي : آبزيپروري، باکتريهاي زيست يار، بهينه سازي ميکروبي، توسعه پايدار، سازگاري اکولوژيکي

مقدمه
توسعه آبزي پروري کشور از اهميت بسزايي برخوردار مي باشد. آبزيپروري از جمله زير بخش هاي کشاورزي است که ارتباط زيادي با کشاورزي داشته و هر جايي که آبي براي کشاورزي وجود دارد ميتوان با همزيستي مسالمت آميز، ماهي نيز پرورش داد. تجارب کشورهاي مختلف نشان داد که آبزيپروري ميتواند به امنيت غذايي کشورها و به خصوص کشورهاي در حال توسعه کمک کند. آبزيپروري از چندين دهه گذشته به سرعت به يک صنعت پويا و رو به رشد تبديل شده است . از ١٣٣ ميليون تن توليد ماهي در جهان ٤٢ ميليون تن به آبزيپروري اختصاص دارد. در ايران ٤٧٠ هزارتن محصولات شيلاتي توليد مي شود که ٢٦.٥ درصد آن به پرورش آبزيان اختصاص دارد (٧).
استفاده از تکنولوژيهاي نوين در افزايش بهره وري و کاهش هزينه توليد از جمله موارد قابل اهميت در آبزي پروري پايدار است . در اين خصوص بکارگيري نوين زيستي ، روشهاي تلفيقي کشاورزي - آبزي پروري و مجله شيلات، سال دوم، شماره چهارم، زمستان ٨٧ طراحي نوين سيستم هاي پرورش آبزيان بسيار اهميت دارد. همچنين استفاده از باکتري هاي مفيد يا زيست يار از جمله فناوري هاي زيستي مي باشد.
باکتري هاي زيست يار١ به مجموعه اي از ميکروب هاي زنده اطلاق مي شود که بکارگيري آنها تأثيرات سودمندي را در بهينه سازي فاکتورهاي فيزيکوشيميايي و بيولوژيکي آب سيستم هاي پرورش آبزيان دارد (٨). اصطلاح پروبيوتيک ها در ابتدا توسط ليلي و استيل ول (١٩٦٥) بکار برده شد و به معني موادي که رشد ميکروارگانيزمها را تحريک ميکنند، تعريف شد. اين اصطلاح به مجموعه اي ازعوامل ميکروبي زنده اطلاق ميشود که با بکارگيري آنها، تأثيرات سودمندي از طريق بهينه سازي تعادل جمعيت ميکروبي دستگاه گوارش در ميزبان ايجاد مي گردد. از زمانهاي گذشته باکتريها بصورت ناخود آگاه براي حفاظت و نگهداري غذاها بکار برده ميشدند.
عقيده جديد در خصوص پروبيوتيک ها تنها در سه دهه گذشته شکل گرفت (٣٩). چندين تعريف از پروبيوتيک ها پيشنهاد شده است ، بطور اساسي تمام اين تعاريف ارگانيزمها و موادي را شامل ميشد که در تعادل ميکروبي روده شرکت داشتند (١٨). اين تعاريف سرانجام به مکمل هاي غذايي ميکروبي زندهاي که با بهبود بخشيدن به تعادل ميکروبي روده ميزبان تاثيرات سودمندي براي آن ايجاد ميکنند، محدود شد (١٥). استفاده از باکتريهاي انتخابي براي رشد و بهبود مناسب جمعيت ميکروبي ميزبان از جمله ايدههاي جديدي ميباشد که از طريق دستکاري جمعيت باکتريايي در آبزيان انجام ميگيرد.
همچنين مصرف آنها در جيرههاي غذايي آبزيان پرورشي موجب بهينه سازي تعادل جمعيت ميکروبي دستگاه گوارش شده و تاثيرات بسيار مطلوبي را بر رشد و بقاء آنها ايجاد مي نمايد (١٥). اصلاح زيستي ٢ محيط هاي آبي به منظور بهينه سازي منابع آبي از جمله اهدافي مي باشد که حضور برخي باکتري هاي زيست يار، موجب از بين رفتن بررسي تغييرات فصلي کورتيزول، گلوکز و يونها در...
آلودگي ها و بهبود فاکتورهاي کيفي آب مي گردد. در برخي کشورها توسعه پايدار آبزي پروري با بکارگيري اين باکتري ها رو به گسترش بوده که از جمله باکتري هايي نظير: باسيلوس (Bacillus sp)، نيتروباکتر (Nitrobacter sp) و نيتروزوموناس (Nitrosomonas sp) قابل ذکر مي باشند (٤٤).
بيشترين تلاشها در آبزي پروري پايدار٣ در ارتباط با استراتژي هاي تغذيه اي و بهينه سازي ترکيبات غذايي براي گونه هاي مهم ماهيان تجاري قابل پرورش مي باشد. اين مطالعات در جهت افزايش کارآيي ترکيبات مغذي نظير پروتئين و چربي ها و افزايش قابليت هضم آنها مي باشد (٩). در اين خصوص ميکروارگانيزمهايي نظير مخمر ساکارومايسيس سرويزيا (Saccharomyces cervisiae) و باکتري هاي گرم مثبت لاکتوباسيلوس (Lacobacillus sp)، باسيلوس (Bacillus sp) و باکتري هاي گرم منفي آئروموناس (Aeromonas sp) و ويبريو (Vibrio sp) به عنوان مکمل هاي ميکروبي در جيره هاي ماهيان، نتايج مطلوبي را در افزايش کارآيي تغذيه و عملکرد توليد آنها داشته است (٢٤). بهينه سازي فاکتورهاي تغذيه اي و ميکروبي ميتواند باعث سازگاري اکولوژيکي ، رشد بهتر و کاهش تلفات سنگين در پرورش آبزيان گردد (٣٨)، لذا باکتري هاي زيست يار به عنوان يک راهبرد مهم براي توليد بهتر محصولات آبزي از طريق کنترل بيولوژيکي در سيستم - هاي پرورشي پيشنهاد ميگردد (٣٦). هدف از اين تحقيق بررسي چگونگي تاثير باکتري هاي پروبيوتيکي بر آبزيان پرورشي و استفاده از نتايج بدست آمده در توسعه آبزي - پروري کشور مي باشد.
مطالعه تاثير پروبيوتيک ها بر جنبه هاي مختلف آبزي پروري
معيارهاي کيفي آب: بهينه سازي فاکتورهاي فيزيکوشيميايي آب نظير: اسيديته ، قليائيت ، گازهاي مجله شيلات، سال دوم، شماره چهارم، زمستان ٨٧ محلول از جمله : اکسيژن محلول، نيتريت ، آمونياک، سختي کل ١، هدايت الکتريکي ٢ و پارامترهاي بيولوژيکي شامل : کلروفيل a ،3BOD5 ، 4COD و تعداد کل باکتري هاي استخر پرورش آبزيان، از مهمترين استراتژيهاي اضافه نمودن باکتري هاي زيست يار به آب اين حوضچه ها مي باشد. در سالهاي اخير صنعت بيوتکنولوژي فرآوردههاي ميکروبي زيادي را جهت اصلاح کيفيت آب استخرهاي آبزي پروري ارائه نموده است (٨). همچنين تمايل زيادي نيز براي استفاده از پروبيوتيک ها جهت اصلاح شرايط توليد در استخرهاي آبزيپروري به وجود آمده است (١٠). در همين راستا تحقيقات صورت گرفته توسط کويروز و بويد (١٩٩٨) نشان داد اضافه نمودن باسيلوسهاي زيست يار به استخر پرورش گربه ماهي روگاهي (Ictalurus punctatus) برخي از پارامترهاي محيطي از جمله اسيديته و اکسيژن محلول در آب را بهينه سازي نموده وتاثير معني داري بر بازماندگي و توليد اين ماهي داشت
نکته مهمي که بايد مدنظر قرار داد اين است که به منظور اصلاح زيستي بايد همواره ميکروارگانيزمهايي را انتخاب نمود که فرآيندهاي معدني شدن را افزايش داده و تجمع بار مواد آلي را کاهش دهد، لذا باکتريهاي باسيلوسي گرم مثبت در امر اصلاح زيستي آب نقش بسيار موثرتري را نسبت به ديگر باکتريها دارند و دليل آن در قابليت تبديل سريعتر کربن آلي به کربن معدني است (٤٥).
آذري تاکامي و همکاران (١٣٨٣) تعيين نمودند که افزودن باسيلوس سير کولانس (Bacillus circulans) وباسيلوس سوبتيليس (B. subtilis) از گروه باسيلوسهاي زيست يار، به استخرهاي پرورش ميگوي سفيد هندي (Fenneropenaeus indicus) موجب کاهش آمونياک و BOD5 شد، ولي تفاوت معني داري با استخرهاي شاهد بدست نيامد، در حالي که ميزان اکسيژن محلول در استخرهاي تحت تاثير اين باسيلوسها بطور معني داري افزايش يافته و توانايي بهرهبرداري بهينه از آب در افزايش توليد ميگو را نيز به همراه داشت . اصلاح زيستي در بسياري از مناطق بکار برده شده است ، اما ميزان موفقيت در اين زمينه بسيار متفاوت بوده و به طبيعت فرآوردههاي بکار گرفته شده و فراهم بودن دانش فني بستگي دارد. با وجود اينکه اصلاح زيستي و استفاده از پروبيوتيک ها در اين زمينه ابزار مديريتي مهمي ميباشد، اما کارآيي آن به فهم و درک طبيعت رقابت بين گونه ها يا سويه هاي باکتريايي بستگي دارد (٣٤). به هرحال Boyd (١٩٩٨) از جمله کساني است که انتقاداتي را در اين مورد وارد نموده است . وي پي برد که فرآورده باکتريايي که مورد استفاده قرار يرند به آن اندازه که ادعا شده است ، سودمند نميباشند.
کارآيي تغذيه : افزايش توان توليد ماهي و ساير آبزيان پرورشي ارتباط بسيار نزديکي با ارتقاء کارآيي تغذيه دارد.
غذا يکي از پرهزينه ترين بخش هاي آبزي پروري است و بهينه سازي آن مي تواند نقش بسيار مهمي را در کاهش هزينه هاي توليد داشته باشد. در همين راستا اضافه نمودن باکتري هاي زيست يار به صورت فرآوردههاي ميکروبي تجاري و يا باکتري هاي جدا شده از دستگاه گوارش آبزيان در غذاي آنها باعث افزايش رشد و ارتقاء کارآيي تغذيه مي گردد (٤٥). اثرات بسيارکارآمد باکتري هاي مفيد ايزوله شده از دستگاه گوارش آبزيان، در افزايش عملکرد اين جانوران پرورشي کاملا تائيد شده است . اين باکتريها بر حسب فعاليت هاي متابوليکي آميلوليتيک ، سلولوليتيک ، پروتئوليتيک و ليپوليتيک و آنزيم هاي مترشحه خارج سلولي اثرات بسيار مثبتي را در افزايش بهرهبرداري از غذا، قابليت هضم پروتئين ، کارآيي پروتئين و چربي در ماهيان دارند (١٢). به عنوان مثال در تحقيقي که توسط بايراجي و همکاران (٢٠٠٤) انجام شد، باسيلوس سوبتليس و باسيلوس سيرکولانس جدا شده از ماهي کپور و ماهي تيلاپيا در جيره غذايي ماهي روهو بکار برده شد.
نتايج نشان داد که نسبت کارآيي پروتئين ، قابليت هضم ظاهري و بهرهبرداري ظاهري پروتئين افزايش يافته و عملکرد ماهي در ارتباط با معيارهاي رشد ارتقاء يافت . در همين راستا بوگات و همکاران (١٩٩٨) نيز اثبات کردند که پروبيوتيک هاي تجاري بدست آمده از باکتري استرپتوکوکوس فاسيوم (Streptococcus faecium) در فرآيند مکمل سازي با جيرههاي ماهيکپور اسرائيلي موجب افزايش کارآيي تغذيه و رشد آنها گرديدند.
در تحقيق ديگري، مخلوط ٥ گونه از باسيلوسهاي زيست يار تهيه شده از شرکت پروتکسين (ساخت انگلستان) مکمل شده با جيرههاي آزمايشي لاروهاي ماهي قزلآلاي رنگين کمان Oncorhynchus) (mykiss نشان داد که کارآيي تغذيه ارتقاء پيدا کرده و فاکتورهايي نظير کارآيي تبديل غذايي، کارآيي پروتئين و چربي به شکل معني داري افزايش يافته و در نتيجه هزينه توليد نيز کاهش يافت . همچنين نسبت کارآيي پروتئين از ٠.٧٩ به ٠.٩٠ و کارآيي چربي از ٢.٦٤ به ٣.٢٢ رسيد (٢٦). همچنين بکارگيري ٤ گونه از لاکتوباسيلوسهاي زيست يار شامل لاکتوباسيلوس پلانتاروم .L)
(plantarum، لاکتوباسيلوس دلبروکي .L)
(dlbrueckii، لاکتوباسيلوس اسيدوفيلوس .L)
(acidophilus، لاکتوباسيلوس رامنوسوس .L)
(rhamnosus و باکتري بيفيدوباکتريوم بيفيدوم (Bifidobacterium bifidum)
استرپتوکوکوس ساليواريوس
(Streptococcus salivarius) و انتروکوکوس فاسيوم (Enterococcus faecium) در جيرههاي آزمايشي لاروهاي ماهي قزلآلاي رنگين کمان نشان داد که تاثيرات بسيار مثبتي را بر معيارهاي تغذيه اي از جمله کاهش ضريب تبديل غذايي و ارتقاء کارآيي تبديل غذايي آنها داشت (٥). نتايج مشابهي نيز در لاروهاي تاسماهي ايراني(Acipenser persicus) تغذيه شده از دافني ماگناي (Daphnia magna) غني شده با لاکتوباسيلوسهاي پروبيوتيکي بدست آمد (٦).
از سويي ديگر در آبزي پروري پايدار يکي از جنبه هاي مهم بکارگيري منابع غذايي کم ارزش در جهت افزايش کارآيي تغذيه و همچنين کاهش هزينه ها مي باشد.
باکتري هاي زيست يار قادر شدند که مواد غذايي سخت هضم را بخوبي در دستگاه گوارش آبزيان هضم نموده و با افزايش قابليت جذب آنها، موجب رشد بهتر آبزي مورد پرورش گردند.
عملکرد آنزيمي نسبتا بالا در لاروهاي آبزيان تحت تاثير پروبيوتيک ها در گزارشهاي علمي مختلف آورده شده است . اين باکتريها بدليل ترشح آنزيم هاي خارج سلولي ١ نظير برخي از آنزيم هاي گوارشي از جمله آميلاز، پروتئاز و ليپاز، نقش بسيار مهمي در افزايش فعاليت ويژه اين آنزيم ها در روده ماهيان دارند. لذا اين باکتريها موجب افزايش قابليت هضم پذيري پروتئين ، چربي و مواد قندي شده و در نتيجه کارآيي تغذيه و رشد بهتري را در لاروهاي آبزيان موجب ميگردند (١١). در همين راستا لارا- فلورنس و همکاران (٢٠٠٣) نشان دادند که باکتريهاي استرپتوکوکس فاسيوم (Streptococcus faecium)، لاکتوباسيلوس اسيدوفيلوس (Lactobacillus acidophilus) و مخمر ساکارومايسيس سرويسيا به عنوان مکمل غذايي در جيره ماهي تيلاپياي نيل نشان داد که نسبت کارائي پروتئين از ٠.٧٨ به ٣.٣٨، ميزان استفاده از نيتروژن خالص از سطح ١٢.٤٤ به ٤٧.٣٠ درصد و قابليت هضم ظاهري پروتئين نيز از ميزان ٦٨.٧٩ به ٩٦.٢١ درصد افزايش يافت .
همسو با اين نتايج جعفريان و همکاران (b١٣٨٦) نشان دادند که مکمل سازي آرد دافني ماگنا (Daphnia magna) با باسيلوسهاي زيست يار، موجب افزايش توانايي لارو ماهي قزلآلا در بهرهبرداري از اين ماده غذايي شده و در مقايسه با غذاي تجاري ساخت شرکت بيومار، از کارآيي خوبي برخوردار گرديد.
در اين آزمايش لاروهاي ماهي تحت تاثير باکتري ها در مقايسه با لاروهاي تيمار شاهد، بطور معني دار (<0.0 P) از کارآيي چربي و پروتئين بالايي برخوردار شدند.
همچنين کارآيي تبديل غذا از ٥٩ به ٧٨.٥ درصد رسيد.
در خصوص آبزيان استراتژيک نظير ماهيان خاوياري ، بکارگيري باکتري هاي زيست يار، قابليت بهرهبرداري از غذاهاي زنده مورد استفاده توسط آنها را بالا برده و راندمان پرورش را ارتقاء دادند. در يک مطالعه لارو فيل ماهي (Huso huso) تغذيه شده از ناپلي آرتميا اورمياناي (Artemia urmiana) غني شده با باسيلوسهاي پروبيوتيکي نشان داد که ميزان بهرهگيري از مواد مغذي اين جانور، توسط فيل ماهي افزايش يافته و در مقايسه با لاروهاي تيمار شاهد از تفاوت معني داري (P<0.5) برخوردار گرديد (٣ و ٢٧). همچنين بکارگيري باسيلوسهاي زيست يار در غني سازي ناپلي آرتميا اورميانا جهت تغذيه لارو تاس ماهي ايراني (Acipenser persicus)، مشخص نمود که معيارهاي تغذيه اي اين ماهي در مقايسه با لاروهاي تيمار شاهد از تفاوت معني داري برخوردار شده و سطوح پروتئين ، چربي و انرژي خام لاشه در لاروهاي تحت تاثير اين باکتري ها نسبت به گروه شاهد در حد قابل توجهي افزايش يافتند، بطوريکه سطوح پروتئين و چربي خام که در تيمار شاهد به ترتيب ٦٧.٩٣ و ٢.٦٧ درصد بود به ٦٩.٧٥ و ٥.٢١ درصد در تيمارهاي آزمايشي ارتقاء يافت (٢). از ميان باکتريهاي پروبيوتيکي مورد استفاده در پرورش ماهيان، باسيلوس هاي پروبيوتيکي از تاثيرگذاري بيشتري برخوردار بودهاند. در همين راستا با سيلوس سيرکولانس ايزوله شده از روده ماهي روهو (Labeo rohita) در غلظت هاي مختلف در جيره غذايي اين ماهي بکار رفت .
نتايج نشان داد که کارآيي پروتئين در حد معنيدار افزايش يافت (٢١). در يک تحقيق بايراجي و همکاران (٢٠٠٤) باسيلوس سابتليس و باسيلوس سيرکولانس ايزوله شده از ماهيکپور و ماهي تيلاپيا را در جيره غذايي ماهي روهو بکار بردند. نتايج نشان داد که نسبت کارآيي پروتئين ، قابليت هضم ظاهري و بهرهبرداري ظاهري پروتئين افزايش يافته و عملکرد ماهي در ارتباط با معيارهاي رشد ارتقاء يافت . همچنين در مطالعه ديگر باسيلوس سيرکولانس ايزوله شده از روده ماهي روهو توانست باعث افزايش معيارهاي تغذيه اي اين ماهي گردد (١٩ و .(22
معيارهاي رشد و توليد: در آبزي پروري پايدار، دستيابي به الگوها وعوامل آنابوليکي که بتواند افزايش راندمان رشد را به همراه داشته باشد، از اهداف مهم مديريت پرورشي قلمداد مي گردد. باکتري هاي زيست يار مي توانند از طريق بهينه سازي متابوليسم سوخت و ساز مواد غذايي و ايجاد شرايط اکولوژيکي مطلوب در سيستم هاي پرورشي ، عملکرد رشد را ارتقاء دهند. تحقيقات نشان داد بکارگيري اصولي باکتري هاي زيست يار، معيارهاي رشد نظير طول و وزن نهايي، نرخ رشد ويژه، نرخ وزن نسبي بدست آمده در آبزيان پرورشي را بهبود ميبخشد. در يک تحقيق مخمر ساکارومايسيس سرويزيا (Saccharomyces cervisiae) در غلظت ١٠٨ سلول در هر ليتر سوسپانسيون غني سازي دافني ماگنا بکار رفت ، نتايج نشان داد که وزن لاروهاي تاس ماهي ايراني از ٣٨٩ به ٤٨٧ ميلي گرم و نرخ رشد ويژه از ١٠ به ١١.٦٤ درصد در روز، در مقايسه با تيمار شاهد افزايش يافت (٢٩). نتايج مشابهي در بکارگيري مخلوط مخمر با باسيلوس ليکني فورميس (B. licheniformis) و لتروسپروس (B. laterosporus)، از طريق مکمل - سازي در جيره لاروهاي ماهي قزل آلا بدست آمد (٢٨).