Document Type : Review Article
Authors
1 Persian Gulf and Oman Sea Ecology Research Center
2 Persian Gulf and Oman Sea Ecology Research Center, Iranian Fisheries Sciences Research Institute (IFSRI), Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Bandarabbas, Iran
Abstract
The whiteleg shrimp (Penaeus vannamei) is one of the most important aquaculture species in the world, and improving its growth and strengthening its immune system plays a key role in increasing productivity and reducing losses. The expansion of intensive shrimp farming is accompanied by challenges such as reduced growth, weakened immune system, and increased susceptibility to diseases, which has raised the widespread use of antibiotics as an undesirable solution. Therefore, finding safe, efficient, and environmentally friendly feed additives has been proposed to improve growth performance and strengthen the immune system of shrimp. In recent years, the use of mineral nano-supplements, especially zinc oxide nanoparticles, has been considered as novel food additives in aquaculture. These nano-supplements are able to increase nutrient absorption, enhance immune responses, reduce oxidative stress, and improve resistance against pathogens. According to the results obtained in previous studies, mineral nano-supplements, including chitosan-coated zinc oxide nano-supplements in the diet of western white shrimp, promote growth indices and immune response of shrimp and have a positive effect on shrimp growth and nutrition by improving the activity of digestive enzymes. Therefore, the use of nano-carriers to deliver food safety stimulants in shrimp nutrition seems promising.
Highlights
The use of mineral nano‑supplements, particularly zinc oxide nanoparticles, has attracted attention as novel feed additives in aquaculture. These nano‑supplements are capable of increasing nutrient absorption, enhancing immune responses, reducing oxidative stress, and improving resistance against pathogens.
Keywords
- بیان مسئله
برای تولید تجاری و کارآمد آبزیان، مدیریت و شرایط مناسب پرورش، غذادهی با جیرههای حاوی ترکیبات ارزانتر و در عین حال موثر برای رشد بهینه که دارای کمترین مقدار ضریب تبدیل غذایی باشند، ضروری به نظر میرسد. بهبود جیرههای غذایی فرموله شده برای افزایش رشد و ارتقاء سلامت آبزیان یکی از مسائل عمده در آبزی پروری تجاری میباشد (Karamzadeh et al., 2022). بهبود خوراک آبزیان پرورشی گامی مهم در جهت تولید موفقیت آمیز و اقتصادی آبزیان است، زیرا خوراک به عنوان بالاترین هزینه عملیاتی در صنعت آبزی پروری است. علاوه بر این، استفاده از مکملهای غذایی با آنتی اکسیدانهای مختلف در آبزی پروری میتواند تعادل آنتی اکسیدانی، وضعیت فیزیولوژیکی عمومی، عملکرد رشد و درآمد اقتصادی آبزی پرورری را بهبود بخشد (Ahmed et al., 2025).
پرورش میگوی سفید غربی یکی از مهمترین فعالیتهای آبزیپروری در جهان است که با چالشهای متعددی همچون بیماریها، استرس محیطی و ضریب تبدیل غذایی مواجه است. با توجه به گسترش پرورش متراکم میگو، بروز بیماریها و خسارات اقتصادی افزایش یافته و از سوی دیگر، محدودیتهای جهانی در مصرف آنتیبیوتیکها، تولیدکنندگان را به سمت استفاده از افزودنیهای خوراکی ایمن و پایدار به عنوان یکی از راهکارهای نوین و پایدار سوق داده است (شکل1). استفاده از مکملهای غذایی میتواند کیفیت رشد و مقاومت ایمنی را افزایش دهد، اما محدودیتهای جذب و پایداری برخی از این مواد در بدن میگو باعث شده است تا نانوفناوری بهعنوان راهکاری نوین مورد استفاده قرار گیرد (Sheikh Asadi et al., 2024).
- معرفی دستاورد
1.2. معرفی نانواکسید روی
روی یک عنصر ریز مغذی است که در محتوای مایعات بدن، بافتها و اندامها وجود دارد و به عنوان کوفاکتور مورد نیاز برای تنظیم چندین عملکرد فیزیولوژیکی و بیولوژیکی در بدن از جمله تنظیم اسمزی، متابولیسم مواد مغذی، آنزیمهای آنتی اکسیدانی و کارایی خوراک عمل میکند (Karamzadeh et al., 2022). علاوه بر این، روی سنتز پروتئین، چربی، انرژی و ویتامین A را تنظیم میکند و نقش مهمی در عملکرد آبزیان (بقاء، رشد، سیستم ایمنی و عملکرد آنتی اکسیدانی و تولید مثل) دارد و به طور طبیعی در انواع مختلف معدنی، آلی و نانوذره وجود دارد (Eman et al., 2021). روی فعالیت سلول را از طریق اتصال به گیرندههای خاص روی غشای سلولی، حاملها و کانالها تنظیم میکند. از این رو، فعالیت صدها آنزیم و هزاران عامل رونویسی در گونههای مختلف جانوری ارتباط نزدیکی با روی دارد. بنابراین کمبود روی باعث اختلال در رشد، بقا، عملکرد سیستم ایمنی آبزی میشود و باعث کم اشتهایی، عفونت های مکرر، فرسایش پوست و بالهها و مرگ و میر میشود (Sallam et al., 2020).
یکی از مهمترین اشکال روی، شکل معدنی آن یعنی اکسید روی است که در رژیم غذایی آبزیان استفاده میشود و نقش مثبت آن در رشد و ایمنی آبزیان به اثبات رسیده است (شکل2). با توجه به اهمیت تنظیم مقدار دقیق روی در جیره غذایی، استفاده از روشهای نوین در انتقال این عنصر به بدن ضروری به نظر میرسد (Gharaei et al., 2020). علاوه بر اشکال آلی و معدنی مواد معدنی به عنوان مکملهای غذایی، نانوتکنولوژی مقیاس اتمی یا مولکولی جدیدی از روی را با ویژگیها و قابلیتهای بهتر از جمله انتقال و جذب بالاتر معرفی کرده است (Sallam et al., 2020).
2.2. مکانیسمهای اثر نانومکملها بر سیستم ایمنی میگو
اثرگذاری نانومکملهای معدنی بر سیستم ایمنی میگو عمدتاً از طریق چند مکانیسم اصلی صورت میگیرد:
- افزایش فراهمی زیستی عناصر معدنی
- تقویت سیستم آنتیاکسیدانی و کاهش رادیکالهای آزاد
- افزایش تعداد و فعالیت هموسیتها (گرانولوسیتها، سمی گرانولوسیتها و هیالونوسیتها)
- تحریک بیان ژنهای مرتبط با دفاع ایمنی
3.2. مزایای استفاده از نانومکملهای معدنی
افزایش جذب مواد معدنی و غذایی، تقویت سیستم ایمنی و مقاومت در برابر پاتوژنها، بهبود رشد و کارایی تغذیه، کاهش استرس اکسیداتیو، بهبود سلامت عمومی و کاهش تلفات از مزایای استفاده از نانومکمل های معدنی هستند .(Muralisankar et al., 2014) در این راستا، نقش مکمل غذایی روی، کیتوزان و نانوذرات اکسید روی پوشش داده شده با کیتوزان در افزایش هضم و جذب غذا و در نتیجه رشد بیشتر و کاهش ضریب تبدیل غذایی در گونههای
مختلف آبزیان به اثبات رسیده است (Ishwarya et al., 2019 ; Kazemi et al., 2020 ; Karamzadeh et al., 2022).
4.2. نحوه کاربرد نانوذرات اکسید روی پوشش داده شده با کیتوزان
نانوذرات اکسید روی با اندازه ذرات در محدوده نانومتر (معمولاً 10–100 نانومتر) تهیه و بهمنظور افزایش پایداری، زیستسازگاری و کارایی جذب، با پلیمرهای طبیعی نظیر کیتوزان پوشش داده میشوند. پوششدهی با کیتوزان میتواند از تجمع ذرات جلوگیری کرده و قابلیت جذب آنها را در دستگاه گوارش میگو افزایش دهد. دوز مصرف نانوذرات بر اساس نتایج مطالعات پیشین و هدف آزمایش تعیین میشود. مقادیر پیشنهادی معمولاً در محدوده 10 تا 100 میلیگرم نانو اکسید روی به ازای هر کیلوگرم جیره غذایی میباشد. توصیه میشود قبل از مصرف گسترده، دوز بهینه از طریق آزمایشهای مقدماتی مشخص گردد. میگوها بر اساس درصدی از وزن بدن (معمولاً 3 تا 5 درصد وزن زنده در روز) و در چند وعده منظم با خوراک حاوی نانومکمل تغذیه میشوند. در طول دوره تغذیه، شاخصهای رشد (افزایش وزن، نرخ رشد ویژه، ضریب تبدیل غذایی)، شاخصهای ایمنی (فعالیت آنزیمهای ایمنی، شمار هموسیتها) و سلامت عمومی میگو بهطور منظم پایش میشود (Minabi et al., 2020).
5.2.محدودیتها و چالشهای استفاده از نانومکملهای معدنی
پتانسیل سمیت در سطوح بالای استفاده این نانومکملها، سمیت و تجمع زیستی بالقوه و همچنین اثرات زیستمحیطی، نبود استانداردهای کاربرد، محدودیتهای قانونی و هزینه بالای تولید و افزایش قیمت تمام شده محصول از محدودیت های استفاده از نانومکمل های معدنی از قبیل نانوذرات اکسید روی هستند (Karamzadeh et al., 2022).
توصیه های ترویجی
- نانومکمل اکسید روی پتانسیل بهبود سلامت و سیستم ایمنی میگوی سفید غربی را داشته و می تواند نقش مهمی در ارتقای بهرهوری و پایداری صنعت آبزیپروری ایفا نماید.
- ترکیب نانوذرات با آنتیاکسیدانها، جلبکها یا ترکیبات زیستی، راهکاری نوین برای تقویت پاسخ ایمنی، کاهش استرس اکسیداتیو و افزایش مقاومت در برابر بیماریها میباشد.
- توسعه استانداردهای مصرف نانومکملها میتواند وابستگی به داروها را در صنعت پرورش میگو کاهش دهد.
- سطح 10 میلیگرم نانواکسید روی پوشش داده شده با کیتوزان در کیلوگرم غذا، سطحی مناسب به منظور کاربرد در مقیاس تجاری میباشد.
)