Ứng Dụng Của Chế Phẩm Sinh Học Trong Nuôi Tôm

Tóm Tắt

Ngành chăn nuôi tôm hay những ngành công nghiệp khác thì luôn đòi hỏi những kỹ thuật tiên tiến để gia tăng sản lượng. Bên cạnh những công nghệ hiện đại thì các ngành khoa học như công nghệ sinh học và công nghệ vi sinh là những công cụ quan trọng có thể đem lại chất lượng cao và sản lượng lớn. Việc cho ăn và sử dụng các phương pháp mới trong canh tác thường đóng một vai trò quan trọng trong nuôi trồng thủy sản. Một phương pháp phổ biến được nhiều nhà sản xuất thức ăn sử dụng là bổ sung các chất phụ gia vào thức ăn để các loài thủy sản có thể tăng trưởng tốt hơn . Chế phẩm sinh học như vi khuẩn axit lactic và Bacillus spp. được xem là một “chất sinh học thân thiện”, có thể được đưa vào môi trường nuôi để kiểm soát và cạnh tranh với vi khuẩn gây bệnh. Từ đó thúc đẩy sự phát triển của các sinh vật nuôi. Ngoài ra, chế phẩm sinh học là các vi sinh vật không gây bệnh, không độc hại và không có tác dụng phụ khi dùng cho các sinh vật sống dưới nước. Các chủng vi khuẩn này có nhiều các tác động tích cực khác, được mô tả trong bài viết này.

Giới thiệu

Vào những năm 1970, việc sử dụng chế phẩm sinh học làm chất bổ sung cho thức ăn chăn nuôi đã được áp dụng. Chúng được đưa vào vào thức ăn để tăng sự phát triển, cải thiện sức khỏe của vật nuôi và tăng khả năng chống lại bệnh tật. Kết quả thu được của nhiều quốc gia cho thấy một số vi khuẩn được sử dụng trong chế phẩm sinh học (Lactobacilli) có khả năng kích thích hệ thống miễn dịch (theo Fuller, năm 1992).

Hiệu quả của việc áp dụng các vi khuẩn có lợi nhất định trong dinh dưỡng của con người, lợn, gia súc và gia cầm đã được ghi lại đầy đủ. Tuy nhiên, việc sử dụng chế phẩm sinh học trong nuôi trồng thủy sản vẫn còn là một khái niệm tương đối mới. Cùng với sự quan tâm đến các phương pháp xử lý và việc các vi khuẩn thân thiện đang ngày càng tăng trong nuôi trồng thủy sản, một số dự án nghiên cứu đã được thực hiện về sự tăng trưởng và tồn tại của ấu trùng cá, động vật giáp xác và hàu (Ali, năm 2000).

Yasudo và Taga (1980) dự đoán rằng một số vi khuẩn sẽ được chứng minh là hữu ích không chỉ làm thức ăn mà còn là chất kiểm soát sinh học đối với cá bị bệnh và chất kích hoạt tái tạo chất dinh dưỡng. Chỉ đến cuối những năm 1980, công bố đầu tiên về kiểm soát sinh học trong nuôi trồng thủy sản mới được xuất hiện. Và kể từ đó nỗ lực nghiên cứu đã không ngừng tăng lên (Verschuere và cộng sự, năm 2000).

Bối cảnh nghiên cứu

Cá

Mọi ngóc ngách của môi trường nước đều có vi khuẩn sống. Trứng cá là giai đoạn đầu tiên của vòng đời cá có thể tiếp xúc với vi khuẩn. Do đó, sự xuất hiện của một hệ vi sinh vật bám dính tương đối dày đặc, không bị nhiễm bệnh và đa dạng ở trên trứng có lẽ sẽ là một rào cản hiệu quả chống lại sự hình thành bầy đàn của các mầm bệnh trên trứng cá. Ngoài ra, việc thiết lập một hệ vi sinh vật đường ruột bình thường có thể được coi là bổ sung cho việc hình thành một hệ tiêu hóa. Hệ thống vi sinh vật đóng vai trò như một hàng rào chống lại các mầm bệnh xâm nhập trong điều kiện bình thường. Ấu trùng có thể ăn một lượng vi khuẩn đáng kể. Rõ ràng là hệ vi sinh vật trong trứng sẽ ảnh hưởng đến hệ vi sinh vật cơ bản của ấu trùng cá (theo Verschuere và cộng sự, năm 2000).

Kennedy và cộng sự (1998) đã sử dụng chế phẩm sinh học trong nuôi ấu trùng cá biển. Họ đã xác định và sử dụng chế phẩm sinh học để nuôi cá mòi thông thường, cá trống đỏ, cá hồi đốm và cá đối sọc. Sau đó, họ thấy rằng việc áp dụng lợi khuẩn vào bể ấu trùng cá (từ trứng thông qua quá trình biến đổi) đã làm tăng tỷ lệ sống, sự đồng đều về kích thước và tốc độ tăng trưởng. Toàn thể vi sinh vật của bể và cá đều thay đổi khi bổ sung định kỳ các vi khuẩn vào bể. Ngoài ra, họ cũng nhận thấy rằng khi trứng cá được ấp với lợi khuẩn có khả năng phát triển vi khuẩn quá mức và chết sẽ ít hơn so với những trứng được ấp mà không có lợi khuẩn.

Carnevali và cộng sự (2004) đã phân lập Lactobacillus fructivorans (AS17B) từ ruột cá tráp biển (Sparus aurata), và sau đó sử dụng nó trong quá trình phát triển của cá tráp biển bằng cách sử dụng Bra- chinons plicatilis hoặc Artemia salina (hoặc có thể sử dụng cả 2) và thức ăn khô làm vật trung gian. Các tác giả đã nhận thấy rằng tỷ lệ chết của ấu trùng và cá bột giảm đáng kể vào giai đoạn cuối thí nghiệm.

Trước đây, Gildberg và cộng sự (1997) đã phân tích sự ảnh hưởng của chế phẩm sinh học đối với vi khuẩn axit lactic trong thức ăn của cá tuyết Đại Tây Dương (Gadus morha) về tốc độ tăng trưởng và tỷ lệ sống. Trong nghiên cứu của họ, thức ăn khô có chứa vi khuẩn axit lactic (Carnobac- terium divergens) đã được phân lập từ ruột trưởng thành cho cá tuyết ăn. Sau 3 tuần cho ăn, cá bột đã tiếp xúc với chủng vi khuẩn Vibrio anguillarum cực độc. Tỷ lệ chết đã được ghi nhận lại trong suốt 3 tuần khi cho ăn với thức ăn có bổ sung vi khuẩn axit lactic. Kết quả cho thấy khả năng kháng bệnh của cá bột có sự cải thiện nhất định. Ở cuối thí nghiệm, vi khuẩn axit lactic chiếm ưu thế trong hệ vi khuẩn đường ruột ở những con cá sống sót được cho ăn với thức ăn có bổ sung vi khuẩn axit lactic.

Lara-Flores và cộng sự (2003) đã thực hiện quá trình thử nghiệm với hai chế phẩm sinh học và nấm men. Saccharomyces cerevisiae được sử dụng làm chất kích thích tăng trưởng ở cá bột rô phi ở sông Nile (Oreochromis niloticus). Kết quả của nghiên cứu này cho thấy cá bột khi được áp dụng chế độ ăn bổ sung chế phẩm sinh học có tốc độ tăng trưởng cao hơn so với những con được nuôi trong nghiệm thức đối chứng. Ngoài ra, họ cho rằng nấm men là một chất phụ gia kích thích tăng trưởng trong việc nuôi cá rô phi.

Động vật giáp xác

Ngành nuôi trồng thủy sản đã trở thành ngành sản xuất lương thực phát triển nhanh nhất thế giới trong vài thập kỷ qua, với tốc độ tăng trưởng hàng năm là 16.8%. Trung bình, theo báo cáo của World Bank, dịch bệnh ở tôm gây thiệt hại lên đến khoảng 3 tỷ đô la Mỹ trên toàn cầu. Một số hậu quả tiêu cực tiềm ẩn của việc sử dụng kháng sinh trong nuôi trồng thủy sản, như sự phát triển của vi khuẩn kháng thuốc và giảm hiệu quả kháng sinh đối với bệnh ở người và động vật, đã dẫn đến các đề xuất về việc sử dụng vi khuẩn không gây bệnh làm chất kiểm soát chế phẩm sinh học (theo Vaseeharan & Ramasamy, năm 2003).

Moriarty (1999) đã báo cáo về sự thử nghiệm thành công của ông trong việc sử dụng chế phẩm sinh học thay vì kháng sinh để kiểm soát bệnh Luminus vibrios ở các trang trại nuôi tôm ở Negros, Philipin. Meunpol và cộng sự (2003) đã ghi nhận tác động của khí Ozone và chế phẩm sinh học lên sự sống của tôm sú (Penaeus monodon). Họ đã nghiên cứu ảnh hưởng của Ozone đối với sự phát triển của vi khuẩn (Vibrio harveyi) và tỷ lệ sống của tôm (P. mono-don) thông qua việc bổ sung thức ăn có chứa chế phẩm sinh học Bacillus S11 và thức ăn không chứa chế phẩm sinh học  Bacillus S11. Kết quả nghiên cứu cho thấy, tỷ lệ sống của tôm sau khi sử dụng chế phẩm sinh học kết hợp với Ozon hóa, tăng đáng kể so với nhóm không sử dụng chế phẩm sinh học. Tác dụng đối kháng của Bacillus đối với vi khuẩn gây bệnh Vibrios đã được đánh giá trên tôm sú (P. monodon), và nó được đề xuất như một phương pháp điều trị thay vì sử dụng kháng sinh trong nuôi tôm (Vaseeharan & Ramasamy, năm 2003).

Rengpipat và cộng sự (2003) đã thực hiện một thí nghiệm khác để nghiên cứu sự tăng trưởng và khả năng kháng Vibrio ở tôm sú (P. monodon) được nuôi bằng chế phẩm sinh học Bacillus (BS11). Kết quả cho thấy tỷ lệ tăng trưởng và tỷ lệ sống của tôm được ăn thức ăn bổ sung chế phẩm sinh học lớn hơn đáng kể so với nhóm không sử dụng chế phẩm sinh học. Một số chủng vi khuẩn Gram âm cũng được sử dụng làm chế phẩm sinh học trên tôm, ví dụ, Alvandi và cộng sự (2004) phân lập Pseudomonas sp. PM11 và Vibrio fluvialis PM17, chúng được đưa vào ruột của tôm giống nuôi trong trang trại và được kiểm tra về ảnh hưởng của chúng đối với các chỉ số miễn dịch của tôm sú. Kết quả của nghiên cứu cho thấy rằng các tiêu chí được sử dụng để lựa chọn các các chế phẩm sinh học giả định, chẳng hạn như khả năng phát triển vượt trội trên môi trường phân lập chính, khả năng sản xuất enzym ngoại bào và các vi khuẩn phụ, không mang lại hiệu quả như mong muốn và cũng không cải thiện hệ thống miễn dịch ở tôm.

Nogami và Maeda (1992) nhận thấy rằng sau khi bổ sung dòng vi khuẩn P vàM-4 vào nước nuôi của ấu trùng cua (Portunus trituberculatus) thì sản lượng của chúng đã tăng lên đáng kể. Ông đã phân lập PM-4 từ ao nuôi giáp xác và nuôi với số lượng lớn bổ sung dòng vi khuẩn này vào nước của ấu trùng cua hàng ngày. Khi vi khuẩn PM-4 tăng lên nhiều hơn một quần thể cụ thể, thì quần thể sinh vật nguyên sinh cũng sẽ tăng nhanh và làm giảm quần thể vi khuẩn.

Nhuyễn thể hai mảnh vỏ

Việc nuôi đại trà sò điệp và hàu đã được giới thiệu ở nhiều quốc gia. Tuy nhiên, sự thành công của các trại giống bị hạn chế do tình trạng các ấu trùng chết hàng loạt thường xuyên xảy ra. Đa số người dân thường sử dụng thuốc kháng sinh để ngăn ngừa việc chết chóc này. Như đã đề cập ở phần trước, khả năng ứng dụng thuốc kháng sinh bị hạn chế, bởi vì khả năng phát triển của mầm bệnh lớn nên nó có thể chống lại thuốc kháng sinh. Một phương pháp thay thế để kiểm soát các dòng vi khuẩn gây bệnh trong các trang trại hai mảnh vỏ có thể là bổ sung nuôi cấy thuần túy các dòng vi khuẩn tự nhiên phân lập (chế phẩm sinh học), đã được chứng minh qua thử nghiệm để tạo ra các chất phụ hóa học ức chế mầm bệnh vi khuẩn (Gildberg và cộng sự, năm 1997; Riquelme và cộng sự, năm 1997; Vaseeharan & Ramasamy, năm 2003).

Alteromons haloplanktis được phân lập từ tuyến sinh dục của đàn sò giống Chile (Argopecten purpuratus) và thể hiện hoạt động ức chế trên cơ thể sống chống lại các mầm bệnh đã biết như Vibrio ordalii, V. parahaemolyticus, V. anguillar-um, V. alginolyticus và Aeromonas hydrophila. Trong một ca nhiễm trùng thực nghiệm, vi khuẩn A. haloplanktis và chủng vi khuẩn Vibrio 11 (cho thấy tác dụng ức chế trong ống nghiệm đối với V. anguillarum) đã bảo vệ ấu trùng sò chống lại vi khuẩn V. anguillarum (Riquelme và cộng sự, năm 1997; Verschuere và cộng sự, năm 2000).

Douillet & Langdon (1994) đã bổ sung một chủng vi khuẩn (CA2) làm thức ăn bổ sung cho ấu trùng của hàu Crassostrea gigas. Họ thấy rằng ở ấu trùng đã được xử lý bởi các tế bào vi khuẩn CA2 có sự phát triển nhiều hơn.

Về chất lượng nước

Không có vấn đề nghiêm trọng nào về chất lượng nước trong giai đoạn đầu của việc nuôi thủy sinh vật, khi sinh vật được thả nuôi còn nhỏ, tốc độ trao đổi chất và lượng thức ăn bổ sung vào còn thấp. Tuy nhiên, với sự tiến bộ của quá trình nuôi cấy, các sinh vật phát triển, dẫn đến sự gia tăng nhanh chóng về sinh khối và chất lượng nước bị suy giảm, chủ yếu là do sự tích tụ chất thải chuyển hóa của các sinh vật nuôi, sự phân hủy của lượng thức ăn dư thừa và sự thối rữa của các vật liệu sinh vật (Prabhu và cộng sự, năm 1999). Tại thời điểm này, sẽ rất hữu ích khi áp dụng các nhóm vi sinh vật có lợi để kiểm soát vi sinh vật gây bệnh và chất lượng nước như Lactobacillus, Bacillus, Nitrosomonas, Cellulomonas, Nitrobacter, Pseudomonas, Rhodoseudomonas, Nitrosomonas và Acinetobacter (Prabhu và cộng sự, năm 1999; Shariff và cộng sự, năm 2001; Irianto & Austin, năm 2002).

Theo định nghĩa, vi khuẩn được bổ sung trực tiếp vào nước ao không phải là chế phẩm sinh học, và không nên so sánh với vi sinh vật sống được thêm vào thức ăn (Rengpipat và cộng sự, năm 2003). Nhiều nông nhân cho rằng một số vi sinh vật cụ thể là chất cải tạo sinh học cho chất lượng nước: Douilett (1998) đã sử dụng chế phẩm sinh học kèm chất phụ gia, có nghĩa là sự pha trộn của vi khuẩn trong hỗn hợp dung dịch lỏng sử dụng trong các hệ thống sản xuất thâm canh. Hỗn hợp chế phẩm sinh học đã cải thiện chất lượng nước trong nuôi cá và giáp xác bằng cách giảm nồng độ vật liệu hữu cơ (OM) và amoniac. Phương pháp này được thực hiện bằng một loạt các quy trình enzym liên tiếp nhau bởi các chủng khác nhau có trong hỗn hợp chế phẩm sinh học. Việc bổ sung hỗn hợp này vào các hệ thống nuôi làm giảm sự phát triển của các vi khuẩn Vibrio. Do đó nó có thể kiểm soát các bệnh do các vi khuẩn Vibrio gây ra. Ngoài ra, Bacillus spp. đã cho thấy các công dụng của chúng bao gồm cải thiện chất lượng nước bằng cách tác động đến các thành phần của quần thể vi sinh vật trong nước, và giảm số lượng mầm bệnh trong vùng lân cận của các loại trang trại, nên chúng được đánh giá là chế phẩm sinh học. Chính vì thế, Bacilli được cho là có khả năng chống lại các mầm bệnh tiềm ẩn trong môi trường nước (Irianto & Austin, năm 2002). Các loài vi khuẩn giúp khoáng hóa nước hữu cơ và giảm tích tụ các chất hữu cơ thường thuộc các chi Bacillus, Pseudo- monas, Nitrosomonas, Nitrobacter, Acinetobacter và Cellu-lomonas (Shariff và cộng sự, năm 2001). Hơn nữa, có nhiều báo cáo về việc sử dụng các chế phẩm vi sinh trong ao nuôi trồng thủy sản có thể tăng tỷ lệ loại bỏ NH₃. Prabhu và cộng sự (1999) đã sử dụng một số vi sinh vật trong trại nuôi tôm để đánh giá chúng như một yếu tố để kiểm soát chất lượng nước. Theo kết quả của nghiên cứu này, tất cả các yếu tố về thông số chất lượng nước trong ao thí nghiệm đều ở mức tối ưu so với nhóm không sử dụng các vi sinh vật.

Về sự tiêu thụ của con người

Việc sử dụng các vi sinh vật sống để tăng cường sức khỏe cho con người không phải là điều gì đó mới mẻ. Trong hàng ngàn năm, rất lâu trước khi phát hiện ra thuốc kháng sinh, con người đã sử dụng các chất bổ sung vi sinh vật sống như sữa lên men. Theo Ayurve-da, một trong những ngành khoa học y tế lâu đời nhất có niên đại khoảng 2500 năm trước Công nguyên, sữa chua được khuyến khích sử dụng để duy trì sức khỏe tổng thể. Một giải thích khoa học về tác dụng có lợi của vi khuẩn axit lactic có trong sữa lên men lần đầu tiên được đưa ra vào năm 1907 bởi nhà sinh lý học người Nga đoạt giải Nobel Eli Metchnikoff. Trong chuyên luận hấp dẫn của mình ‘Sự kéo dài tuổi thọ’, ông nói rằng, ‘Sự phụ thuộc của vi khuẩn đường ruột vào thức ăn khiến chúng ta có thể áp dụng các biện pháp để thay đổi hệ thực vật trong cơ thể chúng ta và thay thế các vi khuẩn có hại bằng các vi khuẩn hữu ích’ (Talwalkar, năm 2003). Ông đề xuất rằng các sinh vật sản xuất axit trong các sản phẩm sữa lên men có thể ngăn chặn sự “tắc nghẽn” trong ruột già và có thể kéo dài tuổi thọ của người tiêu dùng (Heller, năm 2001). Chế phẩm sinh học có rất nhiều tác dụng đối với sức khỏe con người. Nó có thể được sử dụng để điều chỉnh cộng đồng vi sinh vật đường ruột, điều hòa miễn dịch, kiểm soát các bệnh dị ứng, điều trị các bệnh liên quan đến đường tiêu hóa như bệnh viêm ruột, kiểm soát ung thư đại trực tràng và táo bón (Ouwehand và cộng sự, năm 2002) .

Tổng quan tài liệu về chế phẩm sinh học

Định nghĩa và lịch sử

Từ “Chế phẩm sinh học” có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp, và hiện được sử dụng để đặt tên cho các vi khuẩn có lợi cho con người và động vật. Tuy nhiên, định nghĩa về chế phẩm sinh học đã phát triển theo thời gian. Ban đầu, Lily & Stillwell (1965) đã đề xuất sử dụng thuật ngữ này để mô tả các hợp chất được tạo ra bởi một sinh vật nguyên sinh kích thích sự phát triển của sinh vật khác. Vào đầu những năm 1970, phạm vi của định nghĩa này đã được Sperti mở rộng bao gồm các chất chiết xuất từ ​​mô để kích thích sự phát triển của vi sinh vật (theo Gomes & Mal-cata, năm 1999). Sau đó, các nhà khoa học khác đã áp dụng thuật ngữ này vào các chất bổ sung thức ăn chăn nuôi có tác dụng có lợi đối với vật chủ, bằng cách đem nó đóng góp vào sự cân bằng hệ vi sinh vật đường ruột (Talwalkar, năm 2003). Do đó, thuật ngữ chế phẩm sinh học được áp dụng để mô tả “các sinh vật và các chất góp phần vào sự cân bằng hệ vi sinh vật đường ruột”. Khái niệm chung này được Fuller (1989) định nghĩa chính xác hơn, ông nói chế phẩm sinh học là “thức ăn bổ sung vi sinh vật sống có tác dụng có lợi đến vật nuôi bằng cách cải thiện sự cân bằng hệ vi sinh vật đường ruột của nó”. Định nghĩa này đã được sửa đổi thêm thành “vi sinh vật có thể sống” (axit lactic và các vi khuẩn khác, hoặc nấm men được ứng dụng dưới dạng tế bào khô hoặc trong một sản phẩm lên men) có tác dụng có lợi đối với sức khỏe của vật chủ, bằng cách cải thiện các đặc tính của hệ vi sinh bản địa của nó (Havenaar & Huis in’t Veld, năm 1992). Ngoài ra, còn có một định nghĩa khác về chế phẩm sinh học của Coeuret và cộng sự (2004) là “khi ăn một số lượng nhất định các vi sinh vật sống sẽ mang lại lợi ích về sức khỏe hơn nguồn dinh dưỡng cơ bản mà nó vốn có”.

Đặc tính

Vi khuẩn axit lactic

Vi khuẩn axit lactic được xếp vào nhóm vi khuẩn Gram dương. Chúng thường không có khả năng di chuyển và là dạng vi khuẩn không hình thành bào tử để tạo ra axit lactic. Một số loại vi khuẩn của nhóm này chứa cả trực khuẩn (lactobacilli và carnobacteria) và cầu khuẩn (streptococci). Các loài vi khuẩn axit lactic khác nhau (như Streptococcus, Leuconostoc, Pediococcus, Aerococcus, Enterococcus, Vagococcus, Lactobacillus, Carno- bacterium) đã thích nghi để phát triển trong các điều kiện môi trường khác nhau. Chúng được tìm thấy trong đường tiêu hóa của nhiều loài động vật thu nhiệt khác nhau, trong sữa và các sản phẩm từ sữa, hải sản và trên một số bề mặt thực vật (Ringø & Gatesoupe, năm 1998). Mặc dù vi khuẩn axit lactic không chiếm ưu thế trong hệ vi sinh vật đường ruột bình thường của ấu trùng hoặc cá đang phát triển, nhưng một số thử nghiệm đã được thực hiện để tạo ra khả năng nhân tạo của vi khuẩn axit lactic ở động vật thủy sản (Verschuere và cộng sự, năm 2000).

Lactobacilli, là một nhóm vi khuẩn axit lactic chính (LAB), có các khả năng như (Reid, năm 1999; Vázquez và cộng sự, năm 2005):

• (1) Tăng cường hoạt động của đại thực bào, điều này được thể hiện qua khả năng tăng cường thực bào vi sinh vật hoặc các hạt carbon;
• (2) Tăng cường sản xuất các kháng thể có hệ thống, thường là immunoglobulin và interferon (một tác nhân kháng virus không đặc hiệu);
• (3) Tăng kháng thể cục bộ tại các bề mặt chất nhầy như thành ruột.

Irianto & Austin (2002) đã báo cáo rằng việc cho 107 tế bào/g thức ăn vào các chế phẩm sinh học Gram dương và Gram âm sẽ dẫn đến sự kích thích miễn dịch của tế bào chứ không phải dịch thể (huyết thanh của kháng thể chất nhầy). Đáng chú ý, kết quả sau 2 tuần cho thấy có sự gia tăng về số lượng hồng cầu, đại thực bào và tế bào lympho, hoạt động của lysozyme cũng tăng. Trong trường hợp này, các chế phẩm sinh học hoạt động gần giống như vắc xin uống. Vázquez và cộng sự (2005) phát hiện ra rằng vi khuẩn axit lactic có tác dụng ức chế sự phát triển của vi khuẩn Vibrio ở cá bơn (Scophthalmus maximus). Họ đề xuất một số cơ chế về vấn đề này, như ức chế hoặc kháng lại các vi sinh vật không có lợi bởi các chất chuyển hóa điển hình của vi khuẩn axit lactic (axit hữu cơ, vi khuẩn); sự cạnh tranh về các vị trí bám dính vào chất nhầy hoặc hiện tượng cạnh tranh các chất dinh dưỡng cần thiết; kích thích miễn dịch gây ra bởi chế phẩm sinh học hoặc các chất chuyển hóa liên quan.

Gần đây, người ta đã chứng minh rằng b-1.3-glucans từ thành tế bào nấm men dụng dưới dạng thức ăn bổ sung hoặc như một chất bổ trợ trong vắc-xin cá, có thể giúp cải thiện sức đề kháng chống lại các bệnh truyền nhiễm khác nhau. Rõ ràng, b-1,3- glucan kích thích hệ thống phòng thủ miễn dịch không đặc hiệu của cá bằng cách kích hoạt các đại thực bào (Gildberg và cộng sự, 1997).

Sản xuất các hợp chất ức chế

Các yếu tố như sản xuất kháng sinh, chất kháng khuẩn, tế bào phụ, lysozyme, protease, hydrogen peroxide, sự thay đổi nồng độ pH, sản xuất axit hữu cơ và amoniac là kết quả của tác dụng kháng khuẩn của vi khuẩn (Verschuere cộng sự, 2000).

Vi khuẩn axit lactic và Bacillus tạo ra một số hợp chất có thể ức chế sự phát triển của vi khuẩn cạnh tranh. Trong số các hợp chất nói trên, chất kháng khuẩn là chất quan trọng nhất (Gildberg và cộng sự, 1997; Ali, 2000). Đây là những protein hoặc phức hợp protein, được tạo ra bởi một số chủng vi khuẩn nhất định có tác dụng đối kháng với các loài có quan hệ mật thiết với các chất sản sinh ra vi khuẩn. Chất kháng khuẩn được chia thành bốn lớp: lớp I – phản sinh học; lớp II – peptit nhỏ, kỵ nước, bền nhiệt; lớp III – peptit lớn, bền nhiệt; và lớp IV – vi khuẩn phức tạp: chế phẩm sinh học với lipid và / hoặc carbohydrate (Fooks & Gibson, 2002).

Sự cạnh tranh về chất dinh dưỡng, không gian và Fe

Về mặt lý thuyết, sự cạnh tranh về chất dinh dưỡng đóng vai trò quan trọng trong thành phần của hệ vi sinh vật đường ruột hoặc môi trường xung quanh của các loài thủy sản (Verschuere và cộng sự, 2000). Có thể làm giảm chất nền có sẵn trong các quần thể vi khuẩn khác bằng cách gia tăng một số chủng vi khuẩn như lactobacillus và bacillus bằng chế phẩm sinh học (Fooks & Gibson, 2002). Sự cạnh tranh về không gian (vị trí bám dính) trong ruột hoặc các mô khác trong đường tiêu hóa sẽ là một cơ chế đối kháng với sự xâm chiếm của vi khuẩn gây bệnh bởi chế phẩm sinh học (Verschuere và cộng sự, 2000). Theo các báo cáo về sự hiện diện của vi khuẩn axit lactic trong hệ vi sinh vật đường ruột của các sinh vật thủy sinh, có thể cho rằng sự tồn tại của vi khuẩn axit lactic tạo thành các vi khuẩn không gây bệnh trong hệ vi sinh vật đường ruột bản địa của các sinh vật thủy sinh khỏe mạnh. Ngoài ra, đường tiêu hóa có thể đóng vai trò như một ổ sinh thái cho một số chế phẩm sinh học như các chủng vi khuẩn axit lactic truyền cho cá thông qua thức ăn. Các chủng này có thể hoạt động chuyển hóa trong chất nhầy ruột và phân của sinh vật thủy sinh và phát triển nhiều hơn vi khuẩn gây bệnh trong đường tiêu hóa (Joborn và cộng sự, 1997).

Các chế phẩm sinh học thành công thường có thể xâm nhập vào ruột, ít nhất là tạm thời, bằng cách bám vào niêm mạc ruột. Các chế phẩm sinh học kết dính có thể ngăn chặn sự phát triển của các mầm bệnh, như vi khuẩn coliform và clostridia, đồng thời kích thích sự loại bỏ các vi khuẩn ra khỏi đường ruột bị nhiễm bệnh (Lee và cộng sự, 2000; Vine và cộng sự, 2004).

Sắt là yếu tố cần thiết cho sự phát triển của vi sinh vật. Các chủng vi khuẩn thành công có thể cạnh tranh để lấy sắt trong môi trường ruột căng thẳng do lượng sắt cao (Verschuere và cộng sự, 2000). Trong một thử nghiệm, Smith & Davey (1993) đã chỉ ra rằng sự phát triển của mầm bệnh Aeromonas salmonicida trên cá có thể được ức chế bằng vi khuẩn pseudomonad phát sáng. Kết quả của họ cho thấy sự phát sáng có lẽ là do sự cạnh tranh của các gốc sắt tự do (Smith & Davey, 1993; Gram và cộng sự, 1999).

Sideropheros là chất tạo sắt đặc trưng, trọng lượng phân tử thấp, nó có thể hòa tan được sắt kết tủa và tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển (Verschuere và cộng sự, 2000)

Các hạn chế tiềm ẩn của việc sử dụng kháng sinh

Thuốc kháng sinh đã được sử dụng kể từ cuộc chiến tranh thứ hai, chúng đóng một vai trò quan trọng trong việc chữa khỏi bệnh tật ở người và động vật. Các yếu tố rất quan trọng trong ngành chăn nuôi hiện đại bao gồm việc ngăn ngừa sự lây truyền các mầm bệnh, nâng cao sự tăng trưởng và hiệu quả sử dụng thức ăn. Chính vì vậy, nhiều quốc gia đã trộn kháng sinh vào thức ăn chăn nuôi (Doyle, 2001). Trong vài thập kỷ gần đây, con người ngày càng trở nên lo lắng trước những dữ liệu khoa học mới xuất hiện trên các phương tiện truyền thông đại chúng về mối liên hệ giữa việc lạm dụng kháng sinh và sự xuất hiện cũng như lan rộng của vi khuẩn kháng thuốc kháng sinh trong cả y học và nông nghiệp – ngành nông nghiệp thực phẩm. Sức đề kháng của vi sinh vật đối với thuốc kháng sinh đang gia tăng (Khacha-mann, 1998). Sự lo lắng về số lượng các vi sinh vật kháng thuốc kháng sinh đang tăng tên đã dẫn đến những đề xuất về các phương pháp phòng bệnh thay thế, chẳng hạn như chế phẩm sinh học (Vaseeharan & Ramasamy, 2003).

Vi khuẩn Vibrio spp., đặc biệt là V.harveyi phát sáng là vi khuẩn gây bệnh chính cho tôm. Thuốc kháng sinh như chloramphenicol, furazolidone, oxytetracycline và streptomycine đã được sử dụng để kiểm soát những vi khuẩn này. Nhưng nhìn chung, hiệu quả của thuốc kháng sinh hiện nay rất kém. Chlorine được sử dụng rộng rãi trong các trại giống và ao nuôi để tiêu diệt động vật phù du trước khi thả tôm, nhưng việc sử dụng nó kích thích sự phát triển của nhiều gen kháng kháng sinh trong vi khuẩn. Số lượng vi khuẩn V. harveyi tăng nhanh sau khi khử clo khỏi ao, vì xử lý clo làm giảm lượng đối thủ cạnh tranh về chất dinh dưỡng và tiêu diệt tảo, dẫn đến nguồn thức ăn tăng. Nếu thuốc kháng sinh hoặc chất khử trùng được sử dụng để tiêu diệt vi khuẩn, thì sẽ có một vài vi khuẩn sẽ sống sót, bởi vì chúng mang gen kháng thuốc. Sau đó, những vi khuẩn sống sót này sẽ phát triển nhanh chóng vì các đối thủ cạnh tranh của chúng bị loại bỏ (Moriarty, 1999). Hai điều kiện cần thiết để tình trạng kháng kháng sinh phát triển ở vi khuẩn. Đầu tiên, sinh vật phải tiếp xúc với kháng sinh. Sau đó, sức đề kháng chống lại kháng sinh phải phát triển, cùng với một cơ chế để truyền sức đề kháng cho các sinh vật con hoặc có thể truyền trực tiếp cho các sinh vật khác của cùng loài (Khacha-foan, 1998).

Kích thích sự phát triển và cải thiện chất dinh dưỡng trong vật chủ

Nuôi trồng thủy sản là một trong những ngành quan trọng nhất trong việc sản xuất protein động vật. Đòi hỏi thức ăn phải có chất lượng cao, hàm lượng protein cao, cũng như một số chất phụ gia bổ sung để giữ cho sinh vật khỏe mạnh và phát triển thuận lợi. Do một số vấn đề hạn chế trong việc sử dụng hormone và kháng sinh cho động vật cũng như người tiêu dùng, chế phẩm sinh học được coi là một yếu tố đầy tiềm năng để cải thiện quá trình tiêu hóa chất dinh dưỡng và tăng trưởng ở các sinh vật thủy sinh (Irianto & Austin, 2002; Lara-Flores và cộng sự, 2003). Lara-Flores và cộng sự (2003) đã nghiên cứu tác động của một số chủng vi khuẩn. Họ phát hiện ra rằng tất cả các chế độ ăn bổ sung chế phẩm sinh học đều dẫn đến dẫn đến sự tăng trưởng cao hơn so với chế độ ăn đối chứng. Ngoài ra, họ cho rằng chế phẩm sinh học có thể giảm thiểu tác động của các yếu tố gây căng thẳng. Việc khử độc các hợp chất có thể gây hại trong chế độ ăn bằng các enzym thủy phân, bao gồm amylase và protease, đồng thời sản xuất các vitamin như biotin và vitamin B12 có thể cải thiện các chất dinh dưỡng trong sinh vật (Irianto & Austin, 2002).

Sự ảnh hưởng của một số chế phẩm sinh học đối với sự phát triển của ấu trùng tôm Macrobranchium rosen- bergii đã được đánh giá bởi Venkat và cộng sự (2004). Kết quả cho thấy, ấu trùng được cho ăn với chế độ ăn có bổ sung chế phẩm sinh học đã tăng trưởng đáng kể, lượng protein cũng tăng cao (hơn 55%), đây là mức protein cao nhất trong các thí nghiệm. Các enzym ngoại bào của vi khuẩn được chứng minh là đóng một vai trò quan trọng trong quá trình tiêu hóa và đồng hóa các chất dinh dưỡng trong ruột của vật chủ bằng cách điều chỉnh hệ vi khuẩn đường ruột.

Theo Ali Farzanfar

Nguồn: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17064272/

Biên dịch: Huyền Thoại – Công ty TNHH PTTS Bình Minh.

“Tôm Giống Gia Hóa – Chìa Khóa Thành Công”

Xem thêm:

• Nghiên Cứu Tầm Quan Trọng Của Vi Tảo Trong Ngành Nuôi Trồng Thủy Sản
• Bài Học Từ Trung Quốc: Cái Nôi Của Nuôi Trồng Kết Hợp
• Tổng Quan Về Bệnh Gây Ra Do Vi Khuẩn Vibrio Trong Ngành Nuôi Tôm (Phần II)