Nuôi tôm tại Việt Nam đối mặt với thách thức lớn từ bệnh hoại tử gan tụy cấp (AHPND) do vi khuẩn Vibrio parahaemolyticus. Nghiên cứu này đánh giá tiềm năng ứng dụng công nghệ bong bóng nano oxy và ozone trong kiểm soát bệnh, thông qua thí nghiệm so sánh hiệu quả giữa bong bóng thường và bong bóng nano trên tôm thẻ chân trắng. Mục tiêu nhằm tìm giải pháp thay thế kháng sinh, cân bằng giữa hiệu quả diệt khuẩn và an toàn cho tôm.

Tình hình dịch bệnh đốm trắng ở Việt Nam

Tại Việt Nam, tôm là một trong những mặt hàng chủ lực, với sản lượng năm 2021 đạt 930 tấn, chủ yếu là tôm thẻ chân trắng (632 tấn) và tôm sú (268 tấn). Tuy nhiên, sự tăng trưởng nhanh cũng kéo theo nhiều vấn đề như ô nhiễm môi trường và dịch bệnh, đặc biệt là bệnh hoại tử gan tụy cấp (AHPND) do vi khuẩn Vibrio parahaemolyticus gây ra.

Từ năm 2011 đến 2015, thiệt hại do AHPND ở Đồng bằng sông Cửu Long ước tính lên tới 26 triệu USD đối với tôm thẻ và 11 triệu USD đối với tôm sú. Hiện nay, chưa có biện pháp kiểm soát hiệu quả căn bệnh này do việc sử dụng kháng sinh không mang lại hiệu quả, đòi hỏi ngành nuôi tôm phải tìm kiếm các giải pháp thay thế.

Tác dụng của công nghệ bọt khí siêu nhỏ (Nanobubble)

Công nghệ nanobubble với kích thước dưới 200 na-nô-mét được xem là một hướng đi tiềm năng, nhờ khả năng duy trì oxy hòa tan trong nước và kiểm soát vi khuẩn gây bệnh.

Các bọt khí nano oxy giúp tăng nồng độ oxy trong nước, thúc đẩy quá trình trao đổi chất, tăng khả năng hấp thụ thức ăn và tăng trưởng ở tôm. Trong khi đó, bọt khí nano ozone có khả năng khử trùng nước hiệu quả nhờ cơ chế tạo ra các gốc oxy tự do phá vỡ màng tế bào vi khuẩn.

Tuy nhiên, việc sử dụng ozone trong nước mặn cần được kiểm soát chặt chẽ vì nó có thể gây độc cho tôm nếu dùng quá liều. Mặt khác, dư thừa oxy cũng có thể dẫn đến tình trạng ngộ độc oxy (hyperoxia), gây tổn thương mang, thậm chí làm tăng tỷ lệ chết ở tôm và cá nếu nồng độ oxy vượt quá 250–300% độ bão hòa.

Quá trình thực hiện nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện tại phòng thí nghiệm ở Bắc Ninh từ tháng 5 đến tháng 9/2020, thí nghiệm chia làm hai phần chính, phần đầu khảo sát tác động của nanobubble lên tôm trong môi trường sạch khuẩn, phần hai nghiên cứu hiệu quả diệt khuẩn V. parahaemolyticus của nanobuble. Các nhóm được so sánh gồm có:

Bọt khí oxy tinh khiết kích thước bình thường (kí hiệu: O₂)

Bọt khí ozone kích thước bình thường (O₃)

Bọt khí oxy tinh khiết kích thước nano (O₂-NB)

Bọt khí ozone kích thước nano (O₃-NB)

Đối chứng chỉ sục khí thường (NCTRL)

Ở thí nghiệm 2 có thêm nhóm “Đối chứng chỉ sục khí thường và cảm nhiễm V. parahaemolyticus) (ký hiệu: PCTRL).

Kết quả nghiên cứu

Nghiên cứu cho thấy bọt khí nano ozone (O₃-NB) và nano oxy (O₂-NB) có ảnh hưởng khác biệt đến tôm thẻ chân trắng so với bọt khí thông thường:

Về tổn thương mang, nhóm O₃ bọt khí thường gây tổn thương nặng nhất (gây chết 18/49 tôm ở thí nghiệm 1), trong khi O₃-NB không ghi nhận trường hợp nào. Các nhóm oxy (O₂ và O₂-NB) gây tổn thương nhẹ hơn. Khi có nhiễm khuẩn (thí nghiệm 2), O₃-NB giảm đáng kể tổn thương mang so với O₃ thường (p < 0.01), chứng tỏ dạng nano an toàn hơn.

Về tăng trưởng, tôm ở nhóm O₃ bọt khí thường tăng trọng thấp nhất (p < 0.05), trong khi O₃-NB không ảnh hưởng tiêu cực. Tỷ lệ chết ở nhóm O₃ thường cao gấp 4.67 lần đối chứng, nhưng O₃-NB chỉ tăng 3.35 lần (không có ý nghĩa thống kê). Đặc biệt, khi nhiễm V. parahaemolyticus, O₃-NB giảm 76% nguy cơ chết so với đối chứng dương (PCTRL), nhờ khả năng diệt khuẩn vượt trội – mật độ vi khuẩn giảm nhanh sau 6 giờ xử lý (p < 0.001).

Chất lượng nước ở các nhóm nano cải thiện rõ rệt: O₃-NB làm tăng oxy hòa tan (DO), giảm NO₂, NH3 so với đối chứng, đồng thời duy trì ORP ở mức 250–450 mV – phù hợp để kiểm soát vi khuẩn mà không gây độc cho tôm. Nhiệt độ nước ở nhóm nano cao hơn 1–2°C có thể góp phần thúc đẩy tăng trưởng.

Biểu đồ phân tán thể hiện mật độ Vibrio parahaemolyticus (điểm) và mật độ dự đoán (đường) dựa trên hồi quy đa thức.

So sánh với các nghiên cứu khác cho thấy O₃-NB cân bằng được lợi ích và rủi ro: dù gây tổn thương mang nhẹ nhưng hiệu quả khử trùng vượt trội, giảm 80% nguy cơ chết do vi khuẩn so với O₃ thường. Ngược lại, O₂-NB tuy ít độc hơn nhưng làm tăng DO quá cao (>20 mg/L) dẫn đến ngộ độc oxy. Nghiên cứu đề xuất ứng dụng O₃-NB với thời gian ngắn (2–10 phút/ngày) để kiểm soát dịch bệnh, đồng thời hạn chế tác động đến sức khỏe tôm. Đây là giải pháp tiềm năng thay thế kháng sinh trong phòng trị AHPND.

Nghiên cứu của các nhà khoa học Viện nuôi trông thủy sản 1 và đại học Hồng Kông đã đánh giá hiệu quả bọt khí siêu nhỏ (nanobubble) dưới dạng oxy và ozone trên tôm thẻ chân trắng. Kết quả cho thấy bọt khí nano ozone giảm đáng kể Vibrio parahaemolyticus, cải thiện chất lượng nước mà không ảnh hưởng đến tăng trưởng hay tỷ lệ sống của tôm, mở ra tiềm năng ứng dụng trong kiểm soát dịch bệnh thủy sản. Cần có thêm nhiều nghiên cứu về ứng dụng thương mại của nanobubble trong nuôi tôm.

Nguyên Hạ