Penghambatan Infeksi Bakteri Vibrio parahaemolyticus pada Udang Vaname yang Dipelihara pada Sistem Bioflok dengan Volume Berbeda

Abstract

Udang vaname merupakan komoditas unggulan perikanan budidaya yang memiliki nilai ekonomis tinggi di dunia dengan produksi yang terus meningkat. Kendala pada budidaya udang vaname adalah masalah serangan penyakit infeksius, diantaranya akibat infeksi bakteri Vibrio parahaemolyticus. Strain tertentu dari bakteri V. parahaemolyticus telah diketahui menjadi penyebab penyakit AHPND (Acute Hepatopancreatic Necrosis Disease) yang dapat menyebabkan kematian hingga 100%. Patogenisitas V. parahaemolyticus diatur melalui mekanisme quorum sensing (QS) yang dipengaruhi kepadatan populasinya. Bioflok merupakan salah satu teknologi yang dapat dimanfaatkan untuk mengontrol populasi bakteri dan menghambat mekanisme QS. Bioflok adalah teknologi yang memanfaatkan dan mengonversi nitrogen dari limbah pakan maupun sisa metabolisme organisme yang dibudidayakan, menjadi biomassa mikroorganisme heterotrof melalui penambahan sumber karbon organik. Bioflok juga diketahui mampu meningkatkan pertumbuhan, respons imun dan memperbaiki kualitas air lingkungan budidaya serta sebagai biokontrol bakteri patogen untuk mengurangi resiko infeksi penyakit. Namun belum ada informasi terkait pengaruh volume bioflok terhadap penghambatan bakteri dan sifat patogenitasnya. Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi penghambatan infeksi bakteri V. parahaemolyticus pada udang vaname yang dipelihara pada sistem bioflok dengan volume berbeda. Post-larva udang vaname dengan ukuran ±0.3 g dipelihara pada akuarium kaca dengan ukuran 60 x 30 x 30 cm3 (volume air 33.3 L) dengan kepadatan 3 ekor L-1. Pemeliharaan dilakukan selama 21 hari dengan lima perlakuan dan tiga ulangan. Perlakuan kontrol negatif (pemeliharaan tanpa bioflok dan tidak diuji tantang), perlakuan kontrol positif (pemeliharaan tanpa bioflok dan diuji tantang dengan bakteri V. parahaemolyticus), perlakuan B5 (pemeliharaan udang dengan bioflok volume 5 mL L-1 dan diuji tantang dengan bakteri V. parahaemolyticus), perlakuan B10 (pemeliharaan udang dengan bioflok volume 10 mL L-1 dan diuji tantang dengan bakteri V. parahaemolyticus), dan perlakuan B15 (pemeliharaan udang dengan bioflok volume 15 mL L-1 dan diuji tantang dengan bakteri V. parahaemolyticus). Sistem bioflok menggunakan sumber karbon molase dengan rasio C:N 10. Uji tantang dilakukan melalui perendaman dengan konsentrasi bakteri V. parahaemolyticus 103 CFU mL-1. Pakan udang diberikan sebanyak empat kali sehari (pada pukul 08.00, 12.00, 16.00 dan 20.00 WIB) dengan feeding rate 10%. Parameter yang diukur meliputi volume flok, total Vibrio sp. dan V. parahaemolyticus RfR di air dan tubuh udang, respons imun (total haemocyte count (THC), aktivitas fagositosis (AF), aktivitas phenoloxidase (PO), dan aktivitas respiratory burst (RB)), performa pertumbuhan udang (bobot awal-akhir, jumlah konsumsi pakan, laju pertumbuhan spesifik, rasio konversi pakan, dan sintasan), serta parameter kualitas air. Hasil penelitian menunjukkan rentang volume flok selama penelitian sesuai dengan perlakuan yang diberikan. Keberadaan flok pada semua perlakuan dapat menurunkan kepadatan bakteri Vibrio sp. dan V. parahaemolyticus, baik pada air media pemeliharaan maupun tubuh udang. Total Vibrio sp. pada media pemeliharaan menunjukkan pada perlakuan B5, B10, dan B15 memiliki nilai yang lebih tinggi pada hari ke-7 jika dibandingkan dengan perlakuan KN dan KP. Akan tetapi pada hari ke 14, dan 21 total Vibrio sp. cenderung mengalami penurunan. Pengamatan total Vibrio sp. pada tubuh udang menunjukkan nilai yang serupa dengan total Vibrio sp. di media pemeliharaan. Perlakuan B5, B10, B15 menunjukkan nilai tertinggi pada hari ke-7 sebesar 5.98±0.57 log CFU mL-1 dan nilai terendah terdapat pada hari ke 21 sebesar 3.75±0.42 log CFU mL-1. Selanjutnya, total V. parahaemolyticus RfR pada air media pemeliharaan hari ke 7 berkisar 3.18 – 4.80 log CFU mL-1, sedangkan pada hari ke-14 dan hari ke-21 sudah tidak ditemukan. Namun, untuk perlakuan kontrol positif (KP) pada hari ke-14 dan 21 ditemukan total V. parahaemolyticus RfR secara berturut - turut 3.27±0.20 log CFU mL-1 dan 1.83±0.42 log CFU mL-1. Hasil pengamatan total bakteri V. parahaemolyticus RfR pada tubuh udang vaname menunjukkan total bakteri yang lebih tinggi pada perlakuan KP yang berkisar pada 2.77 - 3.78 log CFU mL-1. Adapun pada perlakuan bioflok (B5, B10 dan B15), memiliki total bakteri V. parahaemolyticus tertinggi pada hari ke 7 dan cenderung mengalami penurunan pada hari ke-14 dan 21 dengan nilai terendah terdapat pada perlakuan B10 sebesar 1.72±0.28 log CFU mL-1. Hasil pengamatan respons imun udang vaname secara umum menunjukkan perlakuan bioflok lebih baik dibanding kontrol positif. Nilai THC pada pada hari ke-7 menunjukkan pada perlakuan B5, B10, dan B15 berbeda nyata (P< 0,05) terhadap KN dan KP. Nilai THC tertinggi terdapat pada perlakuan B15 sebesar 7.70±0.35 106 sel mL-3 dan terendah pada perlakuan KP sebesar 3.27±0.31 106 sel mL-3. Nilai AF pada perlakuan B5, B10, dan B15 pada hari ke-7, 14 dan 21 pemeliharaan, menunjukkan hasil yang berbeda nyata (P<0,05) dengan perlakuan KP. Nilai AF tertinggi pada hari ke-21 terdapat pada perlakuan B15 yaitu sebesar 54.67±2.08%, sementara hasil terendah pada perlakuan KP dengan nilai 31.67±2.08%. Nilai PO pada perlakuan B5, B10, dan B15 menunjukkan hasil yang berbeda nyata dengan perlakuan KP. Aktivitas PO tertinggi terjadi pada hari ke-21 pada perlakuan B15 dengan nilai sebesar 0.30 ± 0.009 (100 µL-1) dan aktivitas PO terendah terdapat pada hari ke-14 pada perlakuan KP dengan nilai 0.12±0.025 (100 µL-1). Hasil pengamatan RB hari ke-7, 14 dan 21 menunjukkan bahwa perlakuan B5, B10, dan B15 meningkatkan nilai RB. Pengaruh signifikan terlihat pada hari ke-21, dimana penambahan flok (B15) yang diuji tantang bakteri V. parahaemolyticus 103 CFU mL-1 menunjukkan aktivitas RB yang lebih tinggi yaitu 0.5±0.003 (10 µL-1) dan berbeda nyata (P<0.05) dengan perlakuan kontrol positif (KP). Hasil pengamatan performa pertumbuhan menunjukkan perlakuan B10 memiliki nilai yang lebih tinggi pada parameter bobot akhir dan laju pertumbuhan spesifik, serta rasio konversi pakan terendah, namun tidak berbeda nyata dengan perlakuan B5 dan B15. Nilai sintasan pada perlakuan bioflok berada pada rentang 84,23 - 89,96%, berbeda nyata terhadap KP, namun tidak berbeda nyata dengan KN. Hasil pengukuran kualitas air menunjukkan nilai TAN dan NO2 pada perlakuan bioflok lebih rendah dibandingkan dengan perlakuan kontrol, sedangkan nilai NO3 pada perlakuan bioflok lebih tinggi dibandingkan dengan perlakuan kontrol. Kesimpulan, bioflok mampu menghambat bakteri V. parahaemolyticus, meningkatkan respons imun, performa pertumbuhan dan resistansi udang vaname dengan hasil terbaik pada aplikasi volume 15 mL L-1.

Vaname shrimp is a superior aquaculture commodity that has high economic value in the world with increasing production. The obstacle in vaname shrimp farming is the problem of infectious disease attacks, including due to Vibrio parahaemolyticus bacterial infection. Certain strains of V. parahaemolyticus have been known to cause AHPND (Acute Hepatopancreatic Necrosis Disease) which can cause up to 100% mortality. The pathogenicity of V. parahaemolyticus is regulated through a quorum sensing (QS) mechanism that is influenced by its population density. Bioflocs are one of the technologies that can be utilized to control bacterial populations and inhibit the QS mechanism. Biofloc is a technology that utilizes and converts nitrogen from feed waste and metabolic waste of cultured organisms into biomass of heterotrophic microorganisms through the addition of organic carbon sources. Bioflocs are also known to increase growth, immune response and improve water quality of the aquaculture environment as well as biocontrol of pathogenic bacteria to reduce the risk of disease infection. However, there is no information regarding the effect of biofloc volume on bacterial inhibition and pathogenicity. This study aimed to evaluate the inhibition of V. parahaemolyticus bacterial infection in vaname shrimp reared in biofloc systems with different volumes. Post-larvae of vaname shrimp with a size of ±0.3 g were reared in glass aquariums with a size of 60 x 30 x 30 cm3 (water volume 33.3 L) at a density of 3 fish L-1. Rearing was conducted for 21 days with five treatments and three replicates. Negative control treatment (rearing without biofloc and not challenged), positive control treatment (rearing without biofloc and challenged with V. parahaemolyticus bacteria), B5 treatment (rearing shrimp with biofloc volume of 5 mL L-1 and challenged with V. parahaemolyticus bacteria), B5 treatment (rearing shrimp with biofloc volume of 5 mL L-1 and challenged with V. parahaemolyticus bacteria), treatment B10 (shrimp rearing with biofloc volume of 10 mL L-1 and challenged with V. parahaemolyticus bacteria), and treatment B15 (shrimp rearing with biofloc volume of 15 mL L-1 and challenged with V. parahaemolyticus bacteria). The biofloc system used a molasses carbon source with a C:N ratio of 10. The challenge test was carried out through immersion with a concentration of 103 CFU mL-1 V. parahaemolyticus bacteria. Shrimp feed was given four times a day (at 08.00, 12.00, 16.00 and 20.00 WIB) with a feeding rate of 10%. Parameters measured included floc volume, total Vibrio sp. and V. parahaemolyticus RfR in water and shrimp body, immune response (total haemocyte count (THC), phagocytosis activity (AF), phenoloxidase activity (PO), and respiratory burst activity (RB)), shrimp growth performance (initial-end weight, total feed consumption, specific growth rate, feed conversion ratio, and survival), and water quality parameters. The results showed a range of floc volume during the study according to the treatment given. The presence of floc in all treatments can reduce the density of Vibrio sp. and V. parahaemolyticus bacteria, both in rearing media water and shrimp bodies. Total Vibrio sp. in the maintenance media showed that the B5, B10, and B15 treatments had higher values on day 7 when compared to the KN and KP treatments. However, on days 14, and 21 the total Vibrio sp. tends to decrease. Observations of total Vibrio sp. in the shrimp body showed a value similar to the total Vibrio sp. in the maintenance media. Treatment B5, B10, B15 showed the highest value on day 7 of 5.98 ± 0.57 log CFU mL-1 and the lowest value was on day 2. Furthermore, the total V. parahaemolyticus RfR in the maintenance media water on day 7 ranged from 3.18 - 4.80 log CFU mL-1, while on day 14 and day 21 it was not found. However, for the positive control treatment (KP) on the 14th and 21st days found a total of V. parahaemolyticus RfR respectively 3.27 ± 0.20 log CFU mL-1 and 1.83 ± 0.42 log CFU mL-1. Observations of total bacteria V. parahaemolyticus RfR on the body of vaname shrimp showed a higher total bacteria in the KP treatment which ranged from 2.77 - 3.78 log CFU mL-1. As for the biofloc treatment (B5, B10 and B15), has the highest total bacteria V. parahaemolyticus on day 7 and tends to decline on days 14 and 21 with the lowest value found in treatment B10 at 1.72 ± 0.28 log CFU mL-1. The observation of the immune response of vaname shrimp in general showed that the biofloc treatment was better than the positive control. THC value on the 7th day showed that the treatment of B5, B10, and B15 were significantly different (P <0.05) to KN and KP. The highest THC value was found in treatment B15 at 7.70 ± 0.35 106 cells mL-3 and the lowest in treatment KP at 3.27 ± 0.31 106 cells mL-3. The value of AF in the treatment of B5, B10, and B15 on the 7th, 14th and 21st days of rearing, showed significantly different results (P <0.05) with the KP treatment. The highest AF value on the 21st day was found in the B15 treatment which amounted to 54.67 ± 2.08%, while the lowest result was in the KP treatment with a value of 31.67 ± 2.08%. PO values in the B5, B10, and B15 treatments showed significantly different results from the KP treatment. The highest PO activity occurred on day 21 in treatment B15 with a value of 0.30 ± 0.009 (100 µL-1) and the lowest PO activity was on day 14 in treatment KP with a value of 0.12 ± 0.025 (100 µL-1). The observation of RB on days 7, 14 and 21 showed that treatments B5, B10, and B15 increased the value of RB. Significant effect was seen on day 21, where the addition of floc (B15) which was tested against 103 CFU mL-1 V. parahaemolyticus bacteria showed higher RB activity of 0.5 ± 0.003 (10 µL-1) and significantly different (P <0.05) with positive control treatment (KP). The observation of growth performance showed B10 has a higher value in the parameters of final weight and specific growth rate, and the lowest feed conversion ratio, but not significantly different from treatments B5 and B15. The survival value in the biofloc treatment was in the range of 84.23 - 89.96%, significantly different from KP, but not significantly different from KN. The results of water quality measurements showed that the TAN and NO2 values in the biofloc treatment were lower than the control treatment, while the NO3 value in the biofloc treatment was higher than the control treatment. In conclusion, bioflocs are able to inhibit V. parahaemolyticus bacteria, improve immune response, growth performance and resistance of vaname shrimp with the best results in the application volume of 15 mL L-1.