von Mathieu Calmont, Area Business Manager EMEA (Europa – Mittlerer Osten – Afrika), Frankreich, und Kristin Sandersen Gretland, Technischer Vertriebsleiter, Borregaard, Skandinavien, Norwegen

In vielen Ländern, Die Produktion von Garnelen in Aquakultur wird durch Krankheiten beeinträchtigt, vor allem durch Vibrio-Bakterien verursacht. Antibiotika, die in großen Mengen verwendet wurden, sind in vielen Fällen unwirksam, oder zu einer erhöhten Virulenz von Krankheitserregern führen. Formaldehydprodukte sind weit verbreitet, und Resistenzverhalten hat begonnen, in der Garnelenzucht aufzutreten.

Vibrio parahaemolyticus und Vibrio harveyi wurden als Hauptpathogene bei Garnelenarten beschrieben. Diese Krankheitserreger verursachen schwere Infektionen und eine verminderte Produktivität sowohl in Brütereien als auch in Teichen. Zusätzlich, dies führt zu einer verringerten Futterverwertung und einer verringerten Wachstumsrate bei überlebenden Individuen.

Die meisten bakteriellen Wasserkrankheiten sind auf Vibriobakterien zurückzuführen. Diese Bakterien dominieren normalerweise die normale Mikroflora von gezüchteten und wilden penaeoiden Garnelen. Bakterien werden sich im Verdauungstrakt ansiedeln, Giftstoffe freisetzen, und zerstören schließlich das Verdauungsorgan, das als Hepatopankreas bekannt ist. Dies führt zu einer hohen Sterblichkeit – bis zu 90 Prozent.

Ein neues Produkt, SoftAcid Aqua Deca, wurde für den Einsatz in allen Phasen der Garnelenproduktion (von der Algen- bis zur Wachstumsphase) entwickelt und optimiert. Das Produkt hemmt das Wachstum und die Biofilmbildung von Vibrio, Vibrio-Arten dürfen den Verdauungstrakt der Garnelen nicht besiedeln. Fütterungsstudien mit Garnelen haben positive Ergebnisse gezeigt – mit höherer Überlebensrate, Erhöhung der Biomasse und Reduzierung der Futterverwertungskosten.

Einführung in die geleistete Arbeit

Ziel dieses Projekts war es, ein einzigartiges Produkt zu entwickeln, das in mehreren Stufen der Garnelenproduktion eingesetzt werden kann, sowie einen positiven Einfluss auf die Reduzierung der Biofilm- und Bakterienbildung. Die Arbeit begann mit Laborversuchen, in denen die bakterizide Wirkung auf verschiedene Vibrio-Stämme untersucht wurde. Als zweiten Schritt, die bakteriostatische Wirkung wurde im Hinblick auf Quorum Sensing und Biofilmbildung untersucht.

Quorum Sensing (QS) ist ein Mechanismus, durch den Bakterien die Expression bestimmter Gene als Reaktion auf das Vorhandensein oder Fehlen kleiner Signalmoleküle koordinieren. Es scheint, dass mehrere der Virulenzfaktoren von Vibrio harveyi durch QS reguliert werden und die extrazelluläre Toxinproduktion ist als eine der Hauptursachen für Vibrio-Toxizität bekannt. Gezüchtete Garnelen können durch Unterbrechung der Quorum-Erkennung vor Vibriose geschützt werden.

Frühere Ergebnisse haben gezeigt, dass Pyrogallol-Einheiten QS in Vibrio stören [1-2]. Die in SoftAcid Aqua Deca enthaltene Lignosulfonsäure hat eine polyphenolische Struktur, ähnlich der Pyrogallol-Einheit in anderen Polyphenolen.

Frühere Erfahrungen haben positive Auswirkungen auf die Biofilmentfernung bei der Verwendung von SoftAcid gezeigt. In der Garnelenindustrie Es wird angenommen, dass Vibriobakterien am Verdauungstrakt der Garnelen haften bleiben, indem sie einen Biofilm bilden. Laborversuche mit Biofilm-Adhäsion wurden durchgeführt, um die Wirkung von SoftAcid Aqua Deca speziell auf Vibrio-Biofilme zu untersuchen.

Basierend auf ersten Studien, Garnelenfutterversuche in Ecuador wurden eingerichtet.

Versuche im Labor:Minimale Hemmkonzentration (MHK)

Die antimikrobielle Wirkung von SoftAcid Aqua Deca wurde mit dem MIC-Verfahren getestet. Die MHK wurde für drei Zusatzstoffe bestimmt:SoftAcid Aqua Deca, eine handelsübliche gepufferte Säure und eine Formaldehydlösung. Als Referenz diente das Antibiotikum Enrofloxacin.

Drei verschiedene Bakterienstämme wurden getestet:Vibrio parahaemolyticus (Vp), Vibrio harveyi (Vh) und Pseudomonas sp. (Ps). Die Ergebnisse wurden in Prozent angegeben, und die OD (optische Dichte) der Positivkontrolle (+) wurde auf 100 % eingestellt.

Die MHK-Werte zeigen, dass SoftAcid Aqua Deca das Bakterienwachstum von Vibrio parahaemolyticus hemmt, Vibrio Harveyi und Pseudomonas bei 2000 ppm (> 98% Reduktion der optischen Dichte für alle getesteten Stämme). Die kommerzielle gepufferte Säure zeigte bei Verwendung der maximalen Testkonzentration von 4000 ppm eine begrenzte Wirkung auf die Stämme:eine Verringerung der optischen Dichte um 31 Prozent, 0 Prozent und acht Prozent wurden für die drei getesteten Stämme gefunden

Die Formaldehydlösung hemmt das Wachstum um 80 Prozent bei 700 ppm für alle Stämme und weist das gleiche Hemmmuster mit 80 Prozent Reduktion bei der maximalen Konzentration von 4000 ppm auf. Bei Formaldehydprodukten wird häufig ein Resistenzverhalten beobachtet.

QS:Quorum-Sensing

Quorum Sensing in Vibrio kann beobachtet werden, indem man seine Lumineszenz verfolgt. Mit SoftAcid Aqua Deca wurden Laborversuche durchgeführt, die das Lumineszenzspektrum von Vibrio harveyi und Vibrio campbellii untersuchten.

Aus den Studien kann man sehen, dass SoftAcid Deca das Quorum Sensing System stört. Zuchtgarnelen können durch diese Art der Störung des Quorum-Sensing-Systems vor Vibriose geschützt werden.

Biofilm

In der Garnelenindustrie Es wird angenommen, dass Vibriobakterien am Verdauungstrakt der Garnelen haften bleiben, indem sie einen Biofilm bilden. Frühere Erkenntnisse haben einen positiven Effekt auf die Biofilmentfernung bei der Verwendung von SoftAcid gezeigt.

Die Biofilm-Adhäsion wurde untersucht, um die Wirkung von SoftAcid Aqua Deca auf Vibrio-Biofilme einschließlich Vibrio harveyi (Vh), Vibrio parahaemolyticus ATCC (Vp), Vibrio vulnificus (Vv), Vibrio campbelli (Vc) und Pseudomonas sp (Ps). Als Referenz wurde eine gepufferte organische Säure verwendet.

Die Ergebnisse werden in Prozent angegeben, wobei die Lumineszenz der Positivkontrolle (+) auf 100 Prozent eingestellt ist. Keine Anhaftung von Biofilm bei der Behandlung mit SoftAcid Aqua Deca, wohingegen alle mit gepufferter organischer Säure getesteten Stämme in der Lage waren, einen Biofilm anzubringen.

Pflanzenversuche

Mehrere Pflanzenversuche wurden durchgeführt; einer davon war ein Pflanzenversuch, der auf einer landgestützten Garnelenfarm in Ecuador durchgeführt wurde. um die Wirkung von SoftAcid Aqua Deca zu untersuchen. Die Farm hatte eine begrenzte Wassererneuerung und die Überlebensrate der Garnelen lag normalerweise bei 30-40 Prozent.

Für die Wachstums- und Endphase der Garnelen wurden verschiedene Parameter untersucht:Gesamtbiomasse, Garnelendichte, Umwandlungsindex, Überlebensrate sowie Futterkosten.

SoftAcid Aqua Deca - Positive Wirkung auf Algenwachstum

Algen sind die wichtigste Nahrungsquelle für die Penaeoidea-Garnelen, insbesondere die Larvenstadien. Algenarten, die zum Füttern von Garnelen in Brütereien verwendet werden, werden im Allgemeinen nach Größe und Fähigkeit, in Kulturen zu wachsen, ausgewählt. Die Nährstoffzusammensetzung ist wichtig, um ein gutes Wachstum zu unterstützen.

In der letzten Phase des Algenwachstums bevor jede Art in die Larventanks gegeben wird, die Algen müssen vor Abbau und Oxidation bewahrt werden. SoftAcid hat bei dieser Anwendung positive Effekte gezeigt, sowohl als Konservierungsmittel als auch als Wachstumsförderer.

Lignosulfonate sind wasserlösliches Lignin. Diese sind als Ligninsulfonsäuresalz erhältlich. SoftAcid Aqua Deca ist eine Kombination aus Lignosulfonsäure und kurzkettigen Fettsäuren.

Huminstoffe und Fulvostoffe haben sich positiv auf das Mikroalgenwachstum ausgewirkt. Lignin spielt bekanntlich eine Schlüsselrolle bei der Bildung natürlicher Humin- und Fulvostoffe – ähnlich wie in den Algenbecken.

Heute ist die am weitesten verbreitete Ansicht, dass ein Hauptbaustein von Humin-/Fulvo-Substanzen aus Polyphenolen des Lignins stammt. Ein Weg zur Bildung von Humin-/Fulvo-Substanzen ist der Abbau pflanzlicher Biopolymere, einschließlich Lignin, in ihre Struktureinheiten [3].

Deswegen, Viele der in Humin-/Fulvinsäuren vorkommenden funktionellen Gruppen finden sich auch in Lignin. Zusätzlich, die Menge an äquivalenter Fulvinsäure in der in SoftAcid verwendeten Lignosulfonsäure beträgt 94 Prozent [4]. Die positive Wirkung von SoftAcid auf das Algenwachstum, könnte daher auf das Vorhandensein von Fulvinsäuren zurückgeführt werden.

SoftAcid Aqua Deca – Verbesserung der sanitären Verhältnisse

Abhängig von den verschiedenen Stadien/Lebenszyklus der Garnelen, Die Wasseraufbereitung kann mit SoftAcid Aqua Deca durchgeführt werden. Das Produkt kann in allen Phasen der Garnelenentwicklung von der Protozoen- bis zur Larvenphase verwendet werden.

• Protozoenphase:2-4 ppm pro Tag im Wasser (zweimal angewendet)
• Mysis-Phase:4-6 ppm pro Tag im Wasser (zweimal angewendet)
• Post-Larvenphase (PL1 bis PL9):10-20 ppm pro Tag im Wasser (zweimal angewendet)
• Post-Larvenphase (>PL10):20ppm/6h (80ppm insgesamt) Der pH-Wert des Tanks sollte nicht unter 7,0 liegen.

Zusätzlich, SoftAcid Aqua Deca kann als Desinfektionsmittel für alle Elemente in der Gärtnerei verwendet werden, um eine Ansiedlung von Krankheitserregern zu vermeiden.

Nachhaltigkeit

Die Welt steht vor einer Reihe wichtiger Herausforderungen in Bezug auf Klima und Umwelt, Lebensmittelproduktion und Ressourcenmanagement. Die fortschrittliche Bioraffinerie von Borregaard kann dazu beitragen, einige dieser Herausforderungen zu bewältigen. Borregaard verwendet nachwachsende und natürliche Rohstoffe und wandelt diese in wertvolle Produkte um, die erdölbasierte Chemikalien ersetzen können.

Hohe Rohstoffausnutzung, geringere Treibhausgasemissionen und Produkte, um ölbasierte Alternativen zu ersetzen, bieten nachhaltige und zukunftsorientierte Lösungen [5]. Die SoftAcid-Produkte, und insbesondere SoftAcid Aqua Deca, zu einer nachhaltigeren Alternative für die Garnelenindustrie beitragen.

Abschluss

SoftAcid Aqua Deca wurde entwickelt, um als einzigartiges, vielseitiges und nachhaltiges Produkt, das:

• Hemmt das Wachstum und die Biofilmbildung von Vibrio und verhindert, dass Vibrios den Verdauungstrakt der Garnelen besiedeln
• Zeigt positive Ergebnisse in Garnelenfütterungsstudien mit höherer Überlebensrate, Erhöhung der Biomasse und Reduzierung der Futterverwertungskosten
• Sollte in allen Phasen der Garnelenproduktion verwendet werden (von Algen bis zur Wachstumsphase)