av Mathieu Calmont, Area Business Manager EMEA (Europa – Mellanöstern – Afrika), Frankrike, och Kristin Sandersen Gretland, Teknisk försäljningschef, Borregaard, Skandinavien, Norge

I många länder, räkor vattenbruksproduktion är undertryckt av sjukdom, särskilt orsakad av vibriobakterier. Antibiotika, som har använts i stora mängder, är i många fall ineffektiva, eller resultera i ökad virulens av patogener. Formaldehydprodukter har använts i stor utsträckning, och motståndsbeteende har börjat dyka upp i räkodlingen.

Vibrio parahaemolyticus och Vibrio harveyi har beskrivits som de viktigaste patogenerna hos räkor. Dessa patogener orsakar allvarliga infektioner och minskad produktivitet både i kläckerier och dammar. Dessutom, detta leder till minskad foderomvandling och minskad tillväxthastighet hos överlevande individer.

De flesta bakteriella vattensjukdomar är relaterade till vibriobakterier. Dessa bakterier dominerar vanligtvis den normala mikrofloran hos odlade och vilda peneoidiska räkor. Bakterier kommer att kolonisera i matsmältningskanalen, frigör gifter, och så småningom förstöra matsmältningsorganet som kallas hepatopancreas. Detta leder till hög dödlighet – upp till 90 procent.

En ny produkt, SoftAcid Aqua Deca, har utvecklats och optimerats för att användas i alla faser av räkproduktionen (från alger till odlingsfas). Produkten hämmar tillväxt och biofilmbildning av vibrio, inte tillåta vibrioarter att kolonisera matsmältningskanalerna hos räkan. Utfodringsstudier med räkor har visat positiva resultat – med högre överlevnadsgrad, ökad biomassa och minskad foderomvandlingskostnad.

Introduktion till utfört arbete

Målen för detta projekt var att utveckla en unik produkt som kan användas i flera led av räkproduktionen, förutom att ha en positiv inverkan på minskning av biofilm- och bakteriebildning. Arbetet startade med laboratorieförsök där den bakteriedödande effekten mot olika vibriostammar studerades. Som ett andra steg, den bakteriostatiska effekten studerades med avseende på kvorumavkänning och biofilmbildning.

Quorum sensing (QS) är en mekanism genom vilken bakterier koordinerar uttrycket av vissa gener som svar på närvaron eller frånvaron av små signalmolekyler. Det verkar som att flera av virulensfaktorerna hos Vibrio harveyi regleras av QS och extracellulär toxinproduktion är känd för att vara en av de största orsakerna till vibriotoxicitet. Odlade räkor kan skyddas från vibrios genom störning av kvorumavkänningen.

Tidigare fynd har visat att pyrogallolenheter stör QS i Vibrio [1-2]. Lignosulfonsyran som finns i SoftAcid Aqua Deca har en polyfenolisk struktur, liknande pyrogallolenheten som ses i andra polyfenoler.

Tidigare erfarenheter har visat positiva effekter mot borttagning av biofilm vid användning av SoftAcid. Inom räkindustrin, man tror att vibriobakterier fastnar i matsmältningskanalen på räkan genom att skapa en biofilm. Laboratorieförsök med biofilmvidhäftning utfördes för att se effekten av SoftAcid Aqua Deca specifikt på vibriobiofilmer.

Baserat på inledande studier, räkfoderförsök i Ecuador inrättades.

Försök i laboratoriet:minimal hämmande koncentration (MIC)

Den antimikrobiella effekten av SoftAcid Aqua Deca testades med hjälp av MIC-proceduren. MIC bestämdes för tre tillsatser:SoftAcid Aqua Deca, en kommersiell buffrad syra och en formaldehydlösning. Antibiotikumet Enrofloxacin användes som referens.

Tre olika bakteriestammar testades:Vibrio parahaemolyticus (Vp), Vibrio harveyi (Vh) och Pseudomonas sp.(Ps). Resultaten presenterades i procent, och OD (optisk densitet) för den positiva kontrollen (+) sattes till 100 procent.

MIC-värdena visar att SoftAcid Aqua Deca hämmar bakterietillväxt av Vibrio parahaemolyticus, Vibrio Harveyi och Pseudomonas vid 2000 ppm (> 98 % minskning av optisk densitet för alla testade stammar). Den kommersiella buffrade syran visade begränsad effekt på stammarna när den maximala testkoncentrationen 4000 ppm användes:en minskning av optisk densitet med 31 procent, 0 procent och åtta procent hittades för de tre testade stammarna

Formaldehydlösningen hämmar tillväxten med 80 procents reduktion vid 700 ppm för alla stammar och har samma hämningsmönster med 80 procents reduktion vid den maximala koncentrationen på 4000 ppm. Resistensbeteende ses ofta med formaldehydprodukter.

QS:Kvorumsavkänning

Kvorumavkänning in vibrio kan observeras genom att följa dess luminescens. Laboratorieförsök har utförts med SoftAcid Aqua Deca för att studera luminescensspektrumet för Vibrio harveyi och Vibrio campbellii.

Från studierna kan man se att SoftAcid Deca stör kvorumavkänningssystemet. Odlade räkor kan skyddas från vibrios genom denna typ av störning av kvorumavkänningssystemet.

Biofilm

Inom räkindustrin, man tror att vibriobakterier fastnar i matsmältningskanalen på räkan genom att skapa en biofilm. Tidigare fynd har visat positiv effekt mot borttagning av biofilm vid användning av SoftAcid.

Biofilmvidhäftning studerades för att se effekten av SoftAcid Aqua Deca mot vibriobiofilmer inklusive Vibrio harveyi (Vh), Vibrio parahaemolyticus ATCC (Vp), Vibrio vulnificus (Vv), Vibrio campbelli (Vc) och Pseudomonas sp (Ps). En buffrad organisk syra användes som referens.

Resultaten presenteras i procent, där luminescensen för den positiva kontrollen (+) är inställd på 100 procent. Ingen vidhäftning av biofilm vid behandlingen med SoftAcid Aqua Deca, medan alla stammar som testades med buffrad organisk syra kunde fästa en biofilm.

Plantförsök

Flera växtförsök har utförts; en av dessa var ett växtförsök som utfördes på en landbaserad räkfarm i Ecuador, för att studera effekten av SoftAcid Aqua Deca. Gården hade begränsad vattenförnyelse och överlevnaden för räkorna låg normalt på 30-40 procent.

Olika parametrar studerades för räkans odlings- och slutfas:total biomassa, räktäthet, konverteringsindex, överlevnadsgrad samt foderkostnad.

SoftAcid Aqua Deca - Positiv effekt på algtillväxt

Alger är den viktigaste kostkällan för peneoidean räkor, speciellt larvstadierna. Algarter som används för att mata räkor i kläckerier väljs i allmänhet efter storlek och förmåga att växa i kulturer. Näringssammansättningen är viktig för att stödja en god tillväxt.

Under den sista fasen av algtillväxt, innan varje typ läggs till larvtankarna, algerna behöver bevaras från nedbrytning och oxidation. SoftAcid har visat positiva effekter i denna applikation, både som konserveringsmedel och som tillväxtfrämjare.

Lignosulfonater är vattenlösligt lignin. Dessa finns som lignosulfonsyrasalt. SoftAcid Aqua Deca är en kombination av lignosulfonsyra och kortkedjiga fettsyror.

Humus och fulvic ämnen har visat en positiv effekt på mikroalgertillväxt. Det är välkänt att lignin spelar en nyckelroll i bildandet av naturliga humus- och fulvikämnen – lika med vad som kommer att finnas i algtankarna.

Idag är den mest accepterade uppfattningen att en viktig byggsten av humus/fulvic ämnen härrör från polyfenoler av lignin. En väg för att bilda humus/fulvic ämnen är genom nedbrytning av växtbiopolymerer, inklusive lignin, till sina strukturella enheter [3].

Därför, många av de funktionella grupperna som finns i humus/fulvinsyror kan också hittas i lignin. Dessutom, mängden ekvivalent fulvinsyra i lignosulfonsyran som används i SoftAcid är 94 procent [4]. SoftAcids positiva effekt på algtillväxt, kan därför tillskrivas närvaron av fulvinsyror.

SoftAcid Aqua Deca – Förbättring av de sanitära förhållandena

Beroende på räkans olika stadier/livscykel, vattenbehandling kan utföras med SoftAcid Aqua Deca. Produkten kan användas under alla faser av räkors utveckling från protozoer till larvfaser.

• Protozofas:2-4ppm per dag i vattnet (appliceras 2 gånger)
• Mysis fas:4-6ppm per dag i vattnet (appliceras 2 gånger)
• Efter larvfas (PL1 till PL9):10-20 ppm per dag i vattnet (appliceras 2 gånger)
• Efter larvfas (>PL10):20 ppm/6 timmar (totalt 80 ppm) Tankens pH bör inte vara under 7,0.

Dessutom, SoftAcid Aqua Deca kan användas som desinfektionsmedel för alla element i barnkammaren för att undvika patogenkolonisering.

Hållbarhet

Världen står inför ett antal viktiga utmaningar relaterade till klimat och miljö, livsmedelsproduktion och resursförvaltning. Borregaards avancerade bioraffinaderi kan hjälpa till att hantera några av dessa utmaningar. Borregaard använder förnybara och naturliga råvaror och omvandlar dessa till värdefulla produkter som kan ersätta oljebaserade kemikalier.

Högt råvaruutnyttjande, lägre utsläpp av växthusgaser och produkter för att ersätta oljebaserade alternativ, tillhandahålla hållbara och framtidsorienterade lösningar [5]. SoftAcid-produkterna, och mer specifikt SoftAcid Aqua Deca, bidra till ett mer hållbart alternativ för räkindustrin.

Slutsats

SoftAcid Aqua Deca har utvecklats för att fungera som en unik, mångsidig och hållbar produkt som:

• Hämmar tillväxt och biofilmbildning av vibrio och tillåter inte vibrio att kolonisera matsmältningskanalerna hos räkan
• Visar positiva resultat i räkormatningsstudier med högre överlevnadsgrad, ökad biomassa och minskad foderomvandlingskostnad
• Bör användas i alla faser av räkproduktionen (från alger till växtfasen)