Matrine và osthole đối với ký sinh trùng ở cá: ứng dụng, độ hòa tan và công thức

Ngành nuôi trồng thủy sản đang trải qua một cuộc cách mạng thầm lặng. Trong nhiều thập kỷ, người nuôi cá phụ thuộc rất nhiều vào hóa chất tổng hợp và thuốc kháng sinh để ngăn chặn ký sinh trùng. Mặc dù các phương pháp điều trị truyền thống này có hiệu quả nhưng chúng gây ra những tác dụng phụ khắc nghiệt: dòng chảy môi trường, dư lượng hóa chất trong thịt cá và khả năng kháng ký sinh trùng mạnh.

Matrine và osthole là hai hợp chất có nguồn gốc từ thực vật thu hút sự quan tâm nghiên cứu.

Đối với các nhà phát triển sản phẩm nuôi trồng thủy sản, việc chọn thành phần hoạt chất chỉ là bước khởi đầu. Độ hòa tan trong nước, tính ổn định, an toàn cho cá và hiệu quả của công thức có thể quyết định liệu một hợp chất hứa hẹn có trở thành sản phẩm thực tế hay không.

Tại sao thuốc diệt ký sinh trùng tự nhiên đang chiếm ưu thế trong nuôi trồng thủy sản hiện đại?

Ký sinh trùng cá dễ lây lan trong hệ thống nuôi thâm canh. Mật độ thả cao, cá di chuyển thường xuyên và điều kiện nước thay đổi có thể làm tăng áp lực lây nhiễm. Các loại ký sinh trùng tổng hợp thường phải đối mặt với thời gian ngừng sử dụng nghiêm ngặt và việc sử dụng nhiều lần sẽ tạo ra các quần thể ký sinh trùng kháng thuốc và ngày càng khó loại bỏ.

Các chất thay thế thực vật, thường được gọi là thuốc diệt ký sinh trùng tự nhiên, mang lại lợi ích khác biệt:

• Hành động đa mục tiêu: Chiết xuất thực vật chứa các cấu trúc hóa học thực vật phức tạp, khiến ký sinh trùng khó phát triển khả năng kháng thuốc hơn nhiều.

• Dấu chân thân thiện với môi trường: Chúng phân hủy nhanh chóng trong nước và đất, làm giảm đáng kể sự tích lũy sinh học độc hại trong các tuyến đường thủy tự nhiên.

• Khiếu nại về việc không có dư lượng: Các hợp chất tự nhiên hỗ trợ các tiêu chuẩn chứng nhận hữu cơ và giúp trang trại đáp ứng các giới hạn tuân thủ xuất khẩu nghiêm ngặt.

Đối với các trại sản xuất giống thương mại và cơ sở nuôi thương mại, việc chuyển sang các giải pháp có nguồn gốc từ thực vật không chỉ là quản lý môi trường mà còn là một quyết định chiến lược nhằm đảm bảo năng suất bền vững, lâu dài.

Matrin và Osthole là gì?

Matrine và osthole đến từ các nguồn thực vật khác nhau và thuộc các họ hóa học khác nhau.

Matrine là một alkaloid quinolizidine thường được liên kết với Sophora flavescens.  Matrine được chiết xuất từ ​​rễ cây Sophora flavescens; nó là một loại thuốc trừ sâu và kháng nấm thực vật phổ rộng có lịch sử sử dụng lâu dài trong nông nghiệp.

Osthole là một coumarin tự nhiên được tìm thấy trong thực vật như Cnidium monnieri. Lỗ xương được coi là có đặc tính kháng khuẩn, chống ký sinh trùng và chống viêm.

Sự so sánh giữa hai điều này như sau:

Matrine có thể dễ dàng kết hợp hơn với các hệ thống chứa nước. Osthole thường đòi hỏi sự chú ý nhiều hơn đến hệ thống phân phối của nó.

Matrine và Osthole có tác dụng chống lại ký sinh trùng ở cá như thế nào?

Matrine đã cho thấy hoạt động đầy hứa hẹn chống lại một số ký sinh trùng dưới nước trong điều kiện thí nghiệm.

Một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Aquaculture đã điều tra matrine và oxymatrine chống lại Cryptocaryon irritans, một loại ký sinh trùng có lông mao ở biển.

Các nhà nghiên cứu quan sát thấy cả hai hợp chất đều ngừng chuyển động ở giai đoạn bơi tự do của ký sinh trùng trong quá trình thử nghiệm trong phòng thí nghiệm. Thức ăn matrine cũng làm giảm mức độ lây nhiễm ở cá tráp biển đỏ được thử thách thực nghiệm.

Những phát hiện này cho thấy matrine xứng đáng được nghiên cứu sâu hơn như một thành phần chống ký sinh trùng trong nuôi trồng thủy sản.

Osthole đã chứng minh hoạt động chống ký sinh trùng trong nghiên cứu sinh học rộng hơn. Tuy nhiên, cơ chế cụ thể và hiệu quả chống lại ký sinh trùng cá thông thường vẫn chưa được thiết lập đầy đủ.

Các mục tiêu nghiên cứu có thể bao gồm sự di chuyển của ký sinh trùng, chức năng tế bào và khả năng sống sót. Những cơ chế này phải được xác nhận đối với từng loài ký sinh trùng.

Cơ chế hoạt động

• Tê liệt hệ thần kinh: Matrine can thiệp vào hệ thần kinh trung ương của ký sinh trùng bằng cách ức chế các chất dẫn truyền thần kinh quan trọng (như thụ thể GABA). Điều này làm suy yếu chức năng thần kinh cơ của ký sinh trùng, gây tê liệt ngay lập tức.

• Màng tế bào và sự gián đoạn trao đổi chất: Lỗ xương tấn công tính toàn vẹn màng tế bào của ký sinh trùng, làm tăng tính thấm và khiến các thành phần nội bào thiết yếu rò rỉ ra ngoài. Hơn nữa, nó còn cản trở quá trình chuyển hóa năng lượng (sản xuất ATP), làm mất đi năng lượng của ký sinh trùng.

Ứng dụng chống lại Gyrodactylus, Dactylogyrus và Ký sinh trùng đơn bào

Các loại ký sinh trùng ở cá khác nhau đòi hỏi các chiến lược kiểm soát khác nhau. Vị trí, vòng đời và độ nhạy cảm với các hợp chất hoạt động của chúng khác nhau đáng kể.

Gyrodactylus: Ký sinh trùng trên da và vây

Loài Gyrodactylus là loài giun dẹp đơn thân thường bám vào da và vây cá. Nhiễm trùng nặng có thể gây tổn thương mô, kích ứng và giảm hiệu suất cá.

Dactylogyrus: Ký sinh trùng mang

Loài Dactylogyrus lây nhiễm chủ yếu vào mang cá. Nhiễm trùng nặng có thể làm hỏng mô mang và cản trở hô hấp bình thường. Những ký sinh trùng này đặt ra những thách thức bổ sung về công thức vì thành phần hoạt chất phải đạt được mục tiêu mà không gây hại cho bề mặt mang nhạy cảm. Do đó, hiệu quả trong phòng thí nghiệm và khả năng chịu đựng của cá nên được đánh giá cùng nhau.

Ký sinh trùng đơn bào

Động vật nguyên sinh và các loại ký sinh trùng đơn bào khác bao gồm Cryptocaryon irritans, Ichthyophthirius multifiliis và loài Trichodina. Trong số các mục tiêu này, matrine có bằng chứng được công bố đặc biệt có liên quan chống lại các chất kích thích Cryptocaryon.

Ứng dụng

Những thách thức về độ hòa tan, độ ổn định và công thức trong nước

Khả năng hòa tan trong nước là một trong những yếu tố quan trọng nhất cần cân nhắc khi phát triển các sản phẩm nuôi trồng thủy sản thực vật. Hợp chất hoạt tính phải luôn sẵn có trong hệ thống xử lý để đạt được mục tiêu mong muốn. Matrine có khả năng hòa tan trong nước thuận lợi hơn lỗ xương. Hiệu suất thực tế của nó vẫn phụ thuộc vào độ tinh khiết, độ pH, nhiệt độ và các thành phần công thức khác. Lỗ xương đặt ra một thách thức lớn hơn vì khả năng hòa tan trong nước thấp. Độ hòa tan kém có thể gây ra kết tủa, phân bố không đều hoặc phơi nhiễm không nhất quán.

Ba yếu tố kỹ thuật đáng được quan tâm đặc biệt:

• Độ hòa tan: Hoạt chất có thể đạt được nồng độ cần thiết không?

• Tính ổn định: Công thức có ổn định trong quá trình bảo quản và sử dụng không?

• Khả năng tương thích: Độ cứng, độ mặn hoặc các thành phần khác của nước có ảnh hưởng đến hiệu suất không?

Một giải pháp rõ ràng không nhất thiết là một sản phẩm tốt hơn. Hoạt chất hòa tan cũng phải ổn định, có sẵn về mặt sinh học và an toàn cho cá.

Sự khác biệt này thường bị bỏ qua trong quá trình phát triển sản phẩm ban đầu.

Mặc dù hiệu quả sinh học của Matrine và Osthole là không thể bàn cãi, nhưng việc đưa chúng vào sử dụng thương mại thực tế sẽ gây ra những trở ngại hóa học đáng kể cho các nhà sản xuất công thức:

• Bản chất ưa mỡ (Độ hòa tan trong nước kém): Bởi vì các phương pháp xử lý nuôi trồng thủy sản thường được thực hiện bằng cách ngâm trong bồn tắm hoặc phun vào ao, nên bột thô không hòa tan chỉ nổi trên bề mặt hoặc rơi xuống lớp trầm tích đáy mà không cần xử lý cá.

• Thủy phân và oxy hóa: Ở dạng lỏng thô, các ancaloit hoạt tính và coumarin có thể phân hủy nhanh chóng khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, oxy hoặc độ pH của nước không ổn định, dẫn đến mất hiệu lực trong thời gian bảo quản ngắn.

• Hạn chế về sinh khả dụng: Nếu các phân tử hoạt động không thể phân bố đều ở dạng vi giọt trong cột nước, mang cá không thể hấp thụ liều điều trị một cách hiệu quả.

Phát triển công thức Matrine hòa tan trong nước và lỗ xương cho nuôi trồng thủy sản

Việc phát triển một công thức nuôi trồng thủy sản thực tế đòi hỏi nhiều thứ hơn là trộn các chiết xuất thực vật với nước.

Bước đầu tiên là chọn hệ thống phân phối phù hợp dựa trên hoạt chất và mục đích sử dụng.

Các phương pháp xây dựng tiềm năng

Chất cô đặc hòa tan trong nước: Matrine có thể phù hợp với chất cô đặc dạng nước khi nồng độ và độ ổn định hóa học của nó được kiểm soát hợp lý.

• Chất cô đặc có thể nhũ hóa: Osthole có thể yêu cầu hệ thống dung môi và chất nhũ hóa tương thích để đạt được sự phân bố đồng đều sau khi pha loãng.
• Vi nhũ tương: Các hệ thống này có thể cải thiện khả năng phân tán các hợp chất kém hòa tan. Tính ổn định và khả năng tương thích của chúng với các sinh vật dưới nước cần được thử nghiệm.
• Hệ thống đóng gói: Việc đóng gói có thể giúp bảo vệ các thành phần hoạt tính và kiểm soát việc giải phóng chúng. Lợi ích phụ thuộc vào vật liệu và thiết kế công thức.

Để phát triển thương mại, nhà sản xuất nên kiểm tra độ ổn định pha loãng, khả năng thu hồi hoạt chất và hiệu suất trong các điều kiện nước khác nhau.

Kết hợp matrine và osthole là một hướng nghiên cứu khả thi khác. Tuy nhiên, khả năng tương thích, độc tính kết hợp và bất kỳ tác dụng hiệp lực nào được công bố đều phải được chứng minh bằng thực nghiệm.

Công thức tốt nhất không phải lúc nào cũng là công thức có nồng độ hoạt chất cao nhất. Nó là thứ mang lại hiệu suất ổn định trong giới hạn an toàn có thể chấp nhận được.

Các cân nhắc về an toàn, độc tính và môi trường trong ứng dụng nuôi trồng thủy sản

Biên độ an toàn là rất quan trọng khi thiết kế bất kỳ phương pháp xử lý nước nào. Vì cá có chung con đường sinh lý với động vật không xương sống ở biển nên việc kiểm soát liều lượng là điều tối quan trọng.

Trước khi sử dụng cho mục đích thương mại, các nhà phát triển nuôi trồng thủy sản nên xem xét một số khu vực thử nghiệm.

• Khả năng chịu đựng của cá: Đánh giá tỷ lệ sống, hành vi, tình trạng mang và các chỉ số sức khỏe khác.

• Độc tính thủy sinh: Đánh giá tác động tiềm ẩn đối với các sinh vật không phải mục tiêu.

• Hành vi môi trường: Kiểm tra sự suy thoái, tính bền vững và khả năng tích tụ.

• An toàn về dư lượng: Xem xét các nghiên cứu về dư lượng và yêu cầu loại bỏ đối với cá dùng làm thực phẩm.

• Tuân thủ quy định: Xác nhận xem việc sử dụng đề xuất có cần giấy phép dùng thuốc thú y hoặc thuốc trừ sâu hay không.

Chọn nhà sản xuất Matrine và lỗ xương số lượng lớn đáng tin cậy

Nguyên liệu thô đáng tin cậy là điều cần thiết để phát triển các sản phẩm nuôi trồng thủy sản thực vật phù hợp. Đối với người mua B2B, giá cả không thôi không quyết định việc lựa chọn nhà cung cấp. Nhận dạng thành phần, độ tinh khiết, tính nhất quán của lô và tài liệu kỹ thuật đều quan trọng như nhau.

Tại sao nên làm việc với Green Agri?

Green Agri là nhà sản xuất nguyên liệu thuốc trừ sâu thực vật với hơn 20 năm kinh nghiệm sản xuất. Chúng tôi tận tâm cung cấp các giải pháp tự nhiên để bảo vệ cây trồng và động vật trên toàn cầu.

Chúng tôi cung cấp số lượng lớn các mặt hàng sau:
Matrine (lỏng: 1%–10%; bột: 98%), được kiểm nghiệm HPLC, chiết xuất từ rễ khô của cây Sophora flavescens (một loại đậu).
Lỗ xương (lỏng: 10%; bột: 98%), được thử nghiệm HPLC, chiết xuất từ ​​quả khô, trưởng thành của Cnidium monnieri (một loài umbellifer).

Chúng tôi cung cấp tài liệu kỹ thuật toàn diện, bao gồm Giấy chứng nhận phân tích (COA), Giấy chứng nhận xuất xứ, sơ đồ sản xuất và bảng thông số kỹ thuật của sản phẩm.

Bạn có đang phát triển các sản phẩm dựa trên thực vật cho ngành nuôi trồng thủy sản để nhắm tới Dactylogyrus (sán lá mang), các loại giun sán khác hoặc ký sinh trùng đơn bào không?

Vui lòng liên hệ với chúng tôi để thảo luận về nhu cầu mua sắm Matrine và Osthole của bạn. Vui lòng cho chúng tôi biết ký sinh trùng mục tiêu của bạn, độ tinh khiết cần thiết, loại công thức ưu tiên và những kỳ vọng về khả năng hòa tan trong nước.

Tài liệu tham khảo

1. Goto, T., Hirazawa, N., Takaishi, Y., & Kashiwada, Y. (2015). Antiparasitic effect of matrine and oxymatrine (quinolizidine alkaloids) on the ciliate Cryptocaryon irritans in the red sea bream Pagrus major. Aquaculture, 437, 339–343.

2. Buchmann, K. (2022). Control of parasitic diseases in aquaculture. Parasitology, 149(14), 1985–1997.

3. Madsen, H., & Stauffer, J. R., Jr. (2024). Aquaculture of animal species: Their eukaryotic parasites and the control of parasitic infections. Biology, 13(1), 41.

4. Sun, M., Sun, M., & Zhang, J. (2021). Osthole: An overview of its sources, biological activities, and modification development. Medicinal Chemistry Research, 30(10), 1767–1794.

5. Ren, Z., Lv, M., & Xu, H. (2022). Osthole: Synthesis, structural modifications, and biological properties. Mini-Reviews in Medicinal Chemistry, 22(16), 2124–2137.

6. Guo, F. C., & Woo, P. T. K. (2009). Selected parasitosis in cultured and wild fish. Veterinary Parasitology, 163(3), 207–216.