Phần 2: Probiotic Trong Nuôi Tôm: Cơ Hội Và Thách Thức

Probiotic thành công và thương mại trong nuôi trồng thủy sản

Song song với sự phát triển của ứng dụng chế phẩm sinh học từ thức ăn bổ sung đến liệu pháp sinh học, sự đa dạng sinh học của các chủng có chức năng sinh học tiềm năng đã tăng lên đáng kể trong những năm gần đây. Phần lớn các sản phẩm probiotic thương mại có chứa một hoặc nhiều chủng vi khuẩn axit lactic chủ yếu thuộc các chi LactoBacillus (Donkor và cộng sự 2007; Geier và cộng sự 2007), Bifidobacteria, Lactococcus, Pediococcus, Enterococcus và Streptococcus. Ngoài ra, các nhóm vi khuẩn khác như Propionibacter spp., Bacillus spp., Escherichia coli và nấm men Saccharomyces boulardii cũng đã được sử dụng trong các sản phẩm probiotic (Holzapfel và cộng sự 1998; Klein và cộng sự 1998; Mercenier và cộng sự 2003). Một số vi khuẩn Bacillus sp. (B. megaterium, B. Polymyxa, B. subtilis, B. licheniformis), vi khuẩn axit lactic (LactoBacillus sp., Carnobacteria sp., Streptococcus sp.), Pseudomonas sp. (P. fluorescens) và Vibrio sp. (V. alginolyticus, giống V. salmonicida) đã được đề xuất và thử nghiệm làm chế phẩm sinh học trong nuôi trồng thủy sản (Gatesoupe 1991; Verschuere và cộng sự 2000). Mặc dù các nghiên cứu đã chỉ ra rằng vi khuẩn axit lactic có hiệu quả trong việc ức chế sự phát triển của nhiều loài Vibrio khác nhau ở cá tuyết Đại Tây Dương Gadus morhua (Gildberg và cộng sự 1997) và ấu trùng cá bơn (Gatesoupe 1994), tác dụng của probiotic chỉ kéo dài trong một thời gian ngắn sau khi ngừng cho ăn. Tuy nhiên, vi khuẩn axit lactic được biết là tạo ra các yếu tố ức chế tăng trưởng như bacteriocin đặc biệt hữu ích đối với các vi khuẩn gram dương khác (Stoffels và cộng sự 1992), tuy nhiên, vì hầu hết các mầm bệnh được biết đến trong nuôi trồng thủy sản đều là gram âm và vi khuẩn axit lactic chiếm tỷ lệ cao nhất. chỉ là một phần nhỏ của hệ vi sinh vật đường ruột của cá, nhưng tính hữu ích của chúng trong nuôi trồng thủy sản còn gây tranh cãi (Verschuere và cộng sự 2000). Pseudoalteromonas đã được phát hiện là có khả năng tổng hợp các hợp chất có hoạt tính sinh học có đặc tính kháng khuẩn, diệt tảo, chống tảo và tiêu diệt vi khuẩn (Holstrom và Kjelleberg 1999). Chi tương đối mới này đã được phân lập độc quyền từ môi trường biển trên khắp thế giới (Enger và cộng sự 1987), và các loài trong chi này thường được tìm thấy có liên quan đến sinh vật nhân chuẩn (Holstrom và Kjelleberg 1999). Một chủng phân lập thậm chí còn tạo ra kháng sinh diệt khuẩn chống lại tụ cầu vàng kháng methicillin (Isnansetyo và Kamei 2003). Maeda và cộng sự (1997) cho thấy rằng việc bổ sung chủng kháng khuẩn Pseudoalteromonas undina đã ức chế sự phát triển của vi khuẩn và vi rút gây bệnh trong nuôi cá và giáp xác.

Bốn loài bao gồm B. pumilus, Micrococcus luteus, P. fluorescens và P. putida hiện được đưa vào hỗn hợp vi khuẩn được bán trên thị trường dưới dạng chế phẩm sinh học cho nuôi trồng thủy sản. Ngoài ra, Bacillus sp. đã được sử dụng thành công làm chế phẩm sinh học trong nuôi tôm sú (Penaeus monodon) ở Thái Lan, nơi có sự cải thiện về tốc độ tăng trưởng (47%) và tỷ lệ sống khi bị nhiễm Vibrio harveyi (Rengpipat và cộng sự 1998). Aeromonas media UTS chủng A199 đã được chứng minh là một probiotic tiềm năng để quản lý vi khuẩn (Gibson và cộng sự 1998; Tan và cộng sự 2003) và nấm gây bệnh (Lategan và Gibson 2003; Lategan và cộng sự 2004a, b) trong ngành nuôi trồng thủy sản (Lategan và cộng sự 2006). Pseudomonas fluorescens (AH2) đã được chứng minh là có khả năng ức chế mạnh mẽ chống lại Vibrio anguillarum trong các hệ thống mô hình và người ta thấy rằng tác dụng này có thể được chuyển sang tình huống in vivo trong đó tỷ lệ chết ở cá hồi vân bị nhiễm V. anguillarum giảm đáng kể khi bổ sung của vi khuẩn probiotic vào nước bể (Gram và cộng sự 1999). Rengpipat và cộng sự (2000) cho thấy tỷ lệ sống và tăng trưởng của tôm sú (Penaeus monodon) được nuôi bằng probiotic Bacillus S11 đã tăng lên khi so sánh với tôm không bổ sung. Việc bổ sung vi khuẩn CA2 làm thức ăn bổ sung vào môi trường nuôi cấy ấu trùng Crassostrea gigas đã được phát hiện là có tác dụng tăng cường liên tục sự phát triển của ấu trùng hàu bất kể mùa nào trong năm (Douillet và Langdon 1994). Do đó, chế phẩm sinh học đã được chứng minh là có hiệu quả ở nhiều loài trong việc thúc đẩy tăng trưởng, tăng cường dinh dưỡng, khả năng miễn dịch và tỷ lệ sống. Danh sách một phần các chế phẩm sinh học tiềm năng trong nuôi trồng thủy sản được trình bày trong Bảng 1. Một số chủng chọn lọc được sử dụng/ đánh giá rộng rãi để ứng dụng chế phẩm sinh học trong nuôi trồng thủy sản được đưa ra dưới đây.

Bacillus

Với việc mở rộng nuôi tôm He thương mại và hệ thống nuôi thâm canh ngày càng mở rộng, nhu cầu về thức ăn có công thức cân bằng, đầy đủ dinh dưỡng và hiệu quả về mặt chi phí ngày càng tăng (Linan-Cabello và cộng sự 2002). Trong nhiều năm, người ta vẫn tiếp tục quan tâm đến việc xác định các lựa chọn thay thế bột shmeal để sử dụng trong thức ăn thủy sản (Tacon và cộng sự 1998; FAO 2002; New và Wijkstrom 2002; Naylor và cộng sự 2000). Trong số các nguyên liệu đang được nghiên cứu để thay thế cho bột tôm và các sản phẩm đậu nành (Glycine max) là những nguyên liệu có triển vọng nhất (Storebakken và cộng sự 2000; Swick 2002), do tính an toàn về nguồn cung, giá cả và thành phần (Cain và Garling 1995). Probiotic Bacillus sp. tăng khả năng tiêu hóa của các thành phần thực vật được sử dụng làm chất thay thế cho bột cá trong khẩu phần ăn của tôm (Solano và Soto 2006). Chi Bacillus tạo thành một nhóm vi khuẩn gram dương, hình que đa dạng, được đặc trưng bởi khả năng tạo ra bào tử mạnh mẽ. Hầu hết các loài Bacillus không gây hại cho động vật có vú, bao gồm cả con người và có tầm quan trọng về mặt thương mại vì là nhà sản xuất một lượng lớn các chất chuyển hóa thứ cấp bao gồm kháng sinh, thuốc trừ sâu sinh học, chất hoạt động bề mặt sinh học và enzyme (Ferrari và cộng sự 1993; Godfrey và West 1996; Olmos và cộng sự cộng sự 1996, 1997, 1998; Olmos 2003). Do vi khuẩn Bacillus tiết ra nhiều exoenzyme (Moriarty 1996 1998), những vi khuẩn này đã được sử dụng rộng rãi làm chế phẩm sinh học giả định (Ochoa-Solano và Olmos-Soto 2006). Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng khi những vi khuẩn này được sử dụng làm chế phẩm sinh học trong tôm Penaeus monodon, sự tăng trưởng và tỷ lệ sống được cải thiện và khả năng miễn dịch được tăng cường (Rengpipat và cộng sự 1998a, b 2000). Tuy nhiên, tác dụng dinh dưỡng của vi khuẩn probiont, đặc biệt là tác dụng của vi khuẩn lên hoạt động của enzyme tiêu hóa, vẫn chưa được đánh giá trong nuôi trồng thủy sản. Gần đây, Ziaei-Nejal và cộng sự (2006) đã nghiên cứu ảnh hưởng của probiont Bacillus đến hoạt tính của enzyme tiêu hóa, tỷ lệ sống và phát triển ở tôm Fenneropenaeus indicus. Enzyme Bacillus rất hiệu quả trong việc phân hủy nhiều loại carbohydrate, lipid và protein thành các đơn vị nhỏ hơn. Các loài Bacillus phát triển hiệu quả với nguồn carbon và nitơ có chi phí rất thấp (Sonnenschein và cộng sự 1993). Các loài Bacillus cũng làm suy giảm sự tích tụ hữu cơ trong ao nuôi tôm (Lin 1995; Rengpipat và cộng sự 1998a, b; Verschuere và cộng sự 2000). Probiotic Bacillus S11 ở dạng thức ăn đã được chứng minh là có lợi cho sự tăng trưởng và tỷ lệ sống của tôm (Rengpipat và cộng sự 1998a, b). Một thí nghiệm về tác dụng kết hợp của ozone và khẩu phần ăn probiotic cho thấy có thể sử dụng ozone chỉ để khử trùng trong thử nghiệm cảm nhiễm Vibrio mà không gây hại cho tôm và vi khuẩn probiotic trong hệ thống nội tạng của tôm (Meunpol và cộng sự 2000). Vasseharan và Ramasamy (2003) đã báo cáo rằng vi khuẩn Vibrio gây bệnh được kiểm soát bởi chủng probiotic Bacillus subtilis BT23 trong điều kiện phòng thí nghiệm. Kennedy và cộng sự (1998) đã tiêm chủng B. subtilis phân lập từ loài Centropomus undecimalis thông thường vào nước nuôi, dẫn đến việc loại bỏ rõ ràng Vibrio spp. từ ấu trùng cá măng biển. Các đặc tính có lợi của Bacillus được xem xét, những vi khuẩn này là ứng cử viên tốt để xem xét làm chế phẩm sinh học trong khẩu phần ăn của tôm (Olmos-Soto và cộng sự 2003).

Probiotic Bacillus cung cấp giải pháp thay thế liệu pháp kháng sinh cho nuôi trồng thủy sản bền vững. Có những vấn đề nghiêm trọng với việc sử dụng kháng sinh trong nuôi trồng thủy sản (Baticados và cộng sự 1990). Nếu thuốc kháng sinh được sử dụng để tiêu diệt vi khuẩn, thì các chủng mầm bệnh hoặc các loại vi khuẩn khác nhau sẽ tồn tại vì chúng mang gen kháng thuốc. Những quần thể này sau đó sẽ phát triển nhanh chóng vì đối thủ cạnh tranh của họ bị loại bỏ. Các mầm bệnh có độc lực sau đó sẽ tái xâm nhập vào bể ương hoặc bể cá, có thể từ bên trong màng sinh học trên đường ống nước hoặc đường dẫn khí hoặc trong ruột của động vật nơi chúng được bảo vệ khỏi thuốc kháng sinh, sau đó có thể trao đổi thông tin di truyền với vi khuẩn kháng thuốc và sống sót sau liều kháng sinh tiếp theo. Như vậy, các chủng mầm bệnh kháng kháng sinh tiến hóa rất nhanh. Có một số lý do tại sao nên bổ sung Bacillus thay vì dùng kháng sinh để kiểm soát các loài Vibrio. Nhiều hợp chất kháng sinh khác nhau được sản xuất tự nhiên bởi nhiều loài Bacillus (Moriarty 1998). Bacillus tiết ra nhiều enzyme phân hủy chất nhờn và màng sinh học, cho phép Bacillus và kháng sinh của chúng xâm nhập vào các lớp chất nhờn xung quanh vi khuẩn gram âm. Hơn nữa, Bacillus cạnh tranh chất dinh dưỡng và do đó ức chế các vi khuẩn khác phát triển nhanh chóng. Do đó, bất kỳ vi khuẩn kháng thuốc nào cũng không thể nhân lên dễ dàng và chuyển gen kháng thuốc (Hong và cộng sự 2005). Vì có nhiều cơ chế khác nhau liên quan đến quá trình cạnh tranh và loại trừ probiotic nên rất khó để các mầm bệnh có thể tiến hóa tất cả các gen kháng cần thiết cùng nhau. Do đó, sự hiện diện của probiotic Bacillus đã cải thiện đáng kể tỷ lệ sống của tôm trong hầu hết các phương pháp điều trị. Bởi vì, việc sử dụng men vi sinh đã thay đổi đáng kể tỷ lệ vi khuẩn Bacillus trong hệ thực vật đường ruột, tỷ lệ sống sót của tôm tăng lên có thể là do vi khuẩn probiont loại trừ các vi khuẩn khác (đặc biệt là vi khuẩn có hại), đặc biệt là ở giai đoạn ấu trùng và giai đoạn đầu sau ấu trùng. vi khuẩn Bacillus chiếm ưu thế (Verschuere và cộng sự 2000). Ở P. monodon, Bacillus được sử dụng làm probiotic, có thể xâm chiếm cả nước nuôi và đường tiêu hóa của tôm; Bacillus có thể thay thế Vibrio spp. trong ruột tôm, nhờ đó làm tăng tỷ lệ sống của tôm (Rengpipat và cộng sự 1998a). Vi khuẩn Bacillus có khả năng cạnh tranh tốt hơn các vi khuẩn khác thông qua việc sản xuất kháng sinh (Moriarty 1998). Nhiều hợp chất kháng sinh khác nhau được sản xuất một cách tự nhiên bởi nhiều loài Bacillus và dường như các vi khuẩn khác khó có thể có gen kháng tất cả các loại kháng sinh do Bacillus probiont tạo ra, đặc biệt nếu chúng chưa từng tiếp xúc với Bacillus trước đó (Moriarty 1998). Việc sử dụng Bacillus cũng đã được chứng minh là làm tăng tỷ lệ sống của tôm bằng cách tăng cường khả năng chống lại mầm bệnh bằng cách kích hoạt cả cơ chế phòng vệ miễn dịch tế bào và thể dịch ở tôm (Rengpipat và cộng sự 2000). Kháng nguyên bề mặt Bacillus hoặc chất chuyển hóa của chúng hoạt động như chất gây miễn dịch cho tôm bằng cách kích thích hoạt động thực bào của bạch cầu hạt (Itami và cộng sự 1998). Việc sử dụng vi khuẩn Bacillus cho tôm dẫn đến sự gia tăng hoạt động đặc hiệu của lipase, protease và amylase trong đường tiêu hóa của tôm. Bởi vì vi khuẩn gram dương, đặc biệt là các thành viên của chi Bacillus, tiết ra nhiều loại exoenzyme (Moriarty 1996 1998), đôi khi không thể phân biệt được giữa hoạt động do enzyme tổng hợp bởi tôm và hoạt động do enzyme tổng hợp bởi vi khuẩn.

Vibrio

Nhiều loài Vibrio đã được báo cáo là vi khuẩn gây bệnh cho nhiều loại tôm He (Chanratchakool và cộng sự 1995; Alapide-Tendencia và Dureza 1997; Riquelme và cộng sự 1997; Ringo và Vadstein 1998). Các chủng V. alginolyticus không gây bệnh đã được sử dụng với một số thành công ở nhiều trại giống tôm ở Ecuador và Mexico (Austin và cộng sự 1995; Vandenberghe và cộng sự 1999; Verschuere và cộng sự 2000). Với một số thử nghiệm, việc nâng cao tỷ lệ sống của ấu trùng, sự tăng trưởng của tôm và cá đã được chứng minh rõ ràng so với nhóm đối chứng (Maeda 1994; Austin và cộng sự 1995). Đồng thời, loài này cũng hứa hẹn là loài thử nghiệm ở các loài khác khi tỷ lệ chết giảm ở cá hồi Đại Tây Dương non được nhúng trong V. alginlyticus trước khi bị thách thức bởi mầm bệnh với Aeromonas salmonicida, Vibrio anguillarum và Vibrio ordalii (Austin và cộng sự 1995). Tương tự, tỷ lệ chết của ấu trùng Artemia bị cảm nhiễm với V. parahaemolyticus đã giảm đi khi V. alginoyticus được thêm vào nước nuôi (GomezGil và cộng sự 1998). Mặc dù một số chủng V. alginolyticus đã được báo cáo là mầm bệnh (Anguiano-Beltran và cộng sự 1998; Chen và cộng sự 1999; Zanetti và cộng sự 1999), loài này chứa nhiều chủng có đặc tính sinh học đặc biệt và chỉ một tỷ lệ độc tính nhỏ được biết đến (Sugumar và cộng sự 1998; Verner-Jeffreys và cộng sự 2003). Một trong những chủng vi khuẩn V. alginlyticus C7b được nuôi cấy trong nước biển có hemolymp beta và do đó không được coi là ứng cử viên của chế phẩm sinh học (Gomez-Gil và cộng sự 2002). Xem xét tính chất gây bệnh tiềm ẩm của Vibrio trong nuôi tôm, các chủng probiotic cần được theo dõi để giảm nguy cơ có thể chuyển sang dạng gây bệnh.

Pseudomonas

Các thành viên của chi Pseudomonas là những quần thể phổ biến trong môi trường đất, nước ngọt và biển và được biết là tạo ra nhiều chất chuyển hóa thứ cấp (Raaijmakers và cộng sự 1997) ức chế nhiều loại vi khuẩn gây bệnh. Vijayan và cộng sự (2006) đã báo cáo một loại vi khuẩn đối kháng đầy hứa hẹn Pseudomonas PS-102, được phân lập từ đầm nước lợ, cho thấy đặc tính đối kháng đối với nhiều loại vi khuẩn Vibrio gây bệnh được phân lập từ các hệ thống nuôi ấu trùng tôm He và Macrobrachium. Sự tăng trưởng cũng như sản xuất thành phần đối kháng trong một phạm vi nhiệt độ, độ pH và độ mặn rộng cho thấy rằng Pseudomonas PS-102 phân lập có thể là một ứng cử viên probiotic phù hợp cho cả hệ thống tôm He và không phải tôm He. Các pseudomonad phát quang đã được sử dụng làm tác nhân kiểm soát sinh học trong một số nghiên cứu ở vùng rễ, trong đó hoạt tính ức chế của chúng được cho là do một số yếu tố, chẳng hạn như sản xuất kháng sinh, hydro xyanua hoặc siderophores chelat sắt (Raaijmakers và cộng sự 1997). Pseudomonas spp. và Vibrios là những chi phổ biến nhất liên quan đến động vật giáp xác (Moriarty 1998) và là cư dân phổ biến trong môi trường nước bao gồm các ao nuôi tôm (Otta và cộng sự 1999). Torrento và Torres (1996) đã báo cáo sự ức chế V. harveyi in vitro của loài Pseudomonas phân lập từ môi trường nước. Một chủng vi khuẩn biển, Pseudomonas I-2, tạo ra các hợp chất ức chế vi khuẩn Vibrios gây bệnh cho tôm bao gồm Vibrio harveyi, V. fluvialis, V. parahaemolyticus, V. damsela và V.vulnificus (Chythanya và cộng sự 2002). Chất ức chế được xác định là hợp chất có trọng lượng phân tử thấp, ổn định nhiệt, hòa tan trong cloroform và có khả năng kháng enzyme phân giải protein.

Roseobacter

Trong nỗ lực xác định liệu mức độ chết cao của ấu trùng (“sự cố ấu trùng”) có thực sự do vi khuẩn cơ hội gây ra hay không, Griffiths và cộng sự (2001) đã theo dõi sự xâm chiếm của các loài vi khuẩn liên quan đến sự phát triển của ấu trùng cá tuyết chấm đen từ khi nở đến khi cai sữa ở trại giống ở New Brunswick. Trong cuộc khảo sát, họ đã xác định được một mầm bệnh độc hại của cá tuyết chấm đen (Psuedoalteromonas sp.) và cũng là một loài vi khuẩn có liên quan đến tỷ lệ sống được nâng cao (Roseobacter sp.). Từ đó, họ tóm tắt rằng có thể cải thiện tỷ lệ sống của ấu trùng trong giai đoạn dễ bị tổn thương này bằng cách để vi khuẩn dị dưỡng chọn lọc xâm chiếm trước bề mặt ấu trùng. Trong một cuộc khảo sát về các cộng đồng vi khuẩn liên quan đến giai đoạn đầu của Sò điệp lớn (Pecten meximus), Sandaa và cộng sự (2003) kết luận rằng một phần đáng kể vi khuẩn trong bể nuôi có nguồn gốc từ việc nuôi tảo được sử dụng làm thức ăn. Môi trường nuôi cấy tảo của họ chứa 73% vi khuẩn alpha proteobacteria, đặc biệt là các vi khuẩn thuộc nhóm Rhodobacter và Roseobacter được biết là có khả năng phân hủy dimethylsulfonionpropionate (DMSP), một chất bảo vệ thẩm thấu được tổng hợp và lưu trữ bởi tảo biển (Keller và cộng sự 1989). Nhánh Roseobacter đã được báo cáo là một trong những vi khuẩn nội cộng sinh chính của động vật không xương sống ở biển (Allgaier và cộng sự 2003). Tài liệu đã chứng minh rằng những nỗ lực/nghiên cứu về khả năng sử dụng Rhodobacter làm chế phẩm sinh học cho tôm là rất ít.

Arthrobacter

Các vi sinh vật thuộc chi Arthrobacter có nhiều đặc tính ưu việt và lợi ích dinh dưỡng được sử dụng làm chế phẩm sinh học trong nuôi trồng thủy sản. Đã có nhiều báo cáo về Arthrobacter sp. sản xuất các hợp chất kháng khuẩn (Hentschel và cộng sự 2001; Jayanth và cộng sự 2001). Ngoài ra, Arthrobacter sp. có thể sử dụng nhiều loại chất hữu cơ làm nguồn carbon và năng lượng bao gồm nicotine, axit nucleic và các loại thuốc diệt cỏ và thuốc trừ sâu khác nhau (Keddie và cộng sự 1986; Hagedom và Holt 1975), từ đó có tiềm năng xử lý sinh học. Arthrobacter sp. cũng được phát hiện là có thể loại bỏ Mn²⁺, Cu²⁺, Ni²⁺ và Pb²⁺ khỏi các dung dịch tổng hợp (Veglio và cộng sự 1996). Theo đánh giá của Abrashev và cộng sự (1998), một số loài Arthrobacter có khả năng sản xuất một số chất có giá trị bao gồm axit amin, vitamin, enzyme, các yếu tố tăng trưởng đặc hiệu và polysacarit. Tuy nhiên, cho đến nay vẫn chưa có Arthrobacter sp. đã được đánh giá là một loại vi khuẩn probiotic tiềm năng trong nuôi trồng thủy sản. Gần đây, Arthrobacter sp. XE-7 được chỉ định đã được sử dụng để chống lại ba chủng mục tiêu, bao gồm Vibrio parahaemolyticus, Vibrio anguillarum và Vibrio nereis, và đã được thử nghiệm về khả năng bảo vệ tôm post P. chinensis khỏi vi khuẩn Vibrio gây bệnh (Li và cộng sự 2006).

Vi tảo

Phương pháp tiếp cận dựa trên vi tảo thường được sử dụng trong nuôi trồng thủy sản vì những tác dụng có lợi của nó đối với các sinh vật mục tiêu được gọi là “kỹ thuật nước xanh” (Cremen và cộng sự 2007). Kỹ thuật này dựa trên việc bổ sung vi tảo vào hệ thống nước khép kín vào những thời điểm quan trọng nhất, khi ấu trùng rất mỏng manh, nhạy cảm với những thay đổi của môi trường và dễ bị căng thẳng (Papandroulakis và cộng sự 2001). Nhiều nghiên cứu đã cho thấy sự tăng trưởng, tỷ lệ sống và tình trạng sức khỏe của ấu trùng biển được nuôi bằng vi tảo (ví dụ, Isochrysis galbana, Tetraselmis suecica, Phaedactylum tricornutum, Dunaliella salina hoặc Dunaliella tertiolecta) (ví dụ: Nass và cộng sự 1992; Reitan và cộng sự 1997; Cahu và cộng sự 1998, Suppamattaya và cộng sự 2005). Preetha và cộng sự (2007) đã xác định vi khuẩn lam biển Synechocystis MCCB 114 và 115 làm chủng vi khuẩn giả định cho tôm sú P. monodon. Các giả thuyết khác nhau đã được đề xuất để giải thích tác dụng có lợi của tảo đối với ấu trùng, chẳng hạn như (1) cung cấp chất dinh dưỡng trực tiếp (Reitan và cộng sự 1997); (2) kích thích khả năng tiêu hóa của ấu trùng (Cahu và cộng sự 1998); (3) ảnh hưởng đến quần thể vi khuẩn trong nước nuôi và do đó góp phần hình thành hệ vi sinh vật đường ruột sớm ở ấu trùng (Bergh và cộng sự 1994; Skjermo và Vadstein 1999).

Các chủng phổ biến nhất trong nuôi tôm

Vi khuẩn đã được sử dụng thành công làm chế phẩm sinh học thuộc chi Vibrio (Griffith 1995; Garriques và Arevalo 1995), Bacillus spp. (Moriarty 1998; Rengpipat và cộng sự 1998) và Thalassobacter utilis (Maeda và Liao 1992). Hầu hết các nhà nghiên cứu đã phân lập các chủng probiotic này từ nước nuôi tôm (Nogami và Maeda 1992; Direkbusarakom và cộng sự 1997; Tanasomwang và cộng sự 1998), hoặc từ ruột của các loài tôm He khác nhau (Rengpipat và cộng sự 2000). Gomez-Gil và cộng sự (1998) đã chứng minh sự tồn tại của nhiều loài Vibrio trong gan tụy của tôm thẻ chân trắng Penaeus vannamei khỏe mạnh. Probiotic có thể cải thiện hoạt động tiêu hóa bằng cách tổng hợp vitamin, đồng yếu tố hoặc bằng cách cải thiện hoạt tính của enzyme (Fuller 1989; Gatesoupe 1999; Jory 1998; Ziemer và Gibson 1998). Những đặc tính này có thể tạo điều kiện thuận lợi cho việc tăng cân, cải thiện tiêu hóa hoặc hấp thụ chất dinh dưỡng. Mặc dù chế phẩm sinh học có thể có khả năng cải thiện dinh dưỡng tiềm năng nhưng mục tiêu chính của chế phẩm sinh học là khai thác lợi ích của chúng bằng cách hạn chế sự xuất hiện của vi khuẩn gây bệnh trong hệ thống nuôi tôm (Gullian và cộng sự 2004). Hầu hết các báo cáo hiện có về việc áp dụng chế phẩm sinh học trong nuôi tôm đều chỉ giới hạn trong việc kiểm soát mầm bệnh vi khuẩn và cải thiện sức khỏe tôm. Các báo cáo về việc kiểm soát hoặc quản lý mầm bệnh virus còn rất ít. Mặc dù, về nguyên tắc tác dụng trực tiếp của men vi sinh đối với mầm bệnh vi rút là không khả thi, nhưng tác dụng miễn dịch của men vi sinh, đặc biệt là β-1,3/1,6-glucans ở tôm thẻ chân trắng Penaeus vannamei đã tạo ra sự bảo vệ chống lại cảm nhiễm vi rút hội chứng đốm trắng (Rodríguez và cộng sự 2007). Mặc dù cơ chế chính xác mà những vi khuẩn này thực hiện điều này vẫn chưa được biết, nhưng các xét nghiệm trong phòng thí nghiệm chỉ ra rằng sự bất hoạt của virus có thể xảy ra bởi các chất hóa học và sinh học, chẳng hạn như chất chiết xuất từ tảo biển và các tác nhân ngoại bào của vi khuẩn. Người ta đã báo cáo rằng các chủng Pseudomonas sp., Vibrios sp., Aeromonas sp., và các nhóm coryneforms phân lập từ các trại giống cá hồi, cho thấy hoạt động kháng vi-rút chống lại vi-rút hoại tử cơ quan tạo máu (IHNV) với khả năng giảm bám dính hơn 50% (Kamei và cộng sự 1988). Girones và cộng sự (1989) đã báo cáo rằng một loại vi khuẩn biển, được phân loại tạm thời vào chi Moraxella, cho thấy khả năng kháng virus, có độ đặc hiệu cao đối với virus bại liệt. Direkbusarakom và cộng sự (1998) đã phân lập được hai chủng Vibrio spp. NICA 1030 và NICA 1031 từ trại giống tôm sú. Các chủng phân lập này cho thấy hoạt động kháng vi-rút chống lại vi-rút IHNV và Oncorhynchus masou (OMV), với tỷ lệ giảm bám dính tương ứng từ 62 đến 99%.

Hiệu quả của chế phẩm sinh học trong quản lý bệnh tật/ sức khỏe đã được chứng minh rõ ràng ở tôm thẻ chân trắng Litopenaeus vannamei. Bốn chủng vi khuẩn phân lập từ đường tiêu hóa của tôm thẻ chân trắng L. vannamei trưởng thành bao gồm V. alginolyticus UTM 102, B. subtilis UTM 126, Roseobacter gallaeciensis SLV03 và Pseudomonas aestumarina SLV22, đã cho thấy khả năng đối kháng với vi khuẩn V. parahaemolyticus PS -017 gây bệnh cho tôm (Balcázar và cộng sự 2007). Người ta cũng báo cáo rằng vi khuẩn axit lactic làm tăng tỷ lệ sống của tôm biển, L. vannamei, sau khi nhiễm Vibrio harveyi (Vieira và cộng sự 2007). Nghiên cứu này đánh giá tỷ lệ sống, chất lượng tôm post và quần thể vi khuẩn ở L. vannamei sau khi bổ sung hai chủng vi khuẩn axit lactic (2 và B6) gây nhiễm thực nghiệm bởi V. harveyi. Tỷ lệ sống của tôm đối chứng thấp hơn (21%) so với tôm được nuôi bằng chủng B6 (50%) và chủng 2 (44%). Mặc dù nghiên cứu cho thấy hiệu quả của vi khuẩn axit lactic trong việc kiểm soát V. harveyi, nhưng hiệu quả này không thể được coi là đáng kể vì tỷ lệ sống của tôm được xử lý lần lượt là 29% và 23% so với đối chứng. Balcázar và Rojas-Luna (2007) đã chứng minh hoạt động ức chế của probiotic B. subtilis UTM 126 chống lại các loài Vibrio giúp bảo vệ chống lại bệnh Vibriosis ở tôm thẻ chân trắng L. vannamei. Li và cộng sự (2007) đã báo cáo tác dụng có lợi của Bacillus licheniformis đối với hệ vi sinh vật đường ruột và khả năng miễn dịch của tôm thẻ chân trắng Litopenaeus vannamei. Việc sử dụng B. licheniformis đã cải thiện hệ vi sinh vật đường ruột và khả năng miễn dịch của tôm thẻ chân trắng. Việc bổ sung các hợp chất prebiotic, bao gồm fructooligosacarit chuỗi ngắn đã được chứng minh là mang lại lợi ích cho việc sử dụng chất dinh dưỡng, tăng trưởng và khả năng kháng bệnh của L. vannamei thông qua cải thiện hệ vi sinh vật đường tiêu hóa (Li và cộng sự 2007a). Như vậy, việc áp dụng chế phẩm sinh học có hiệu quả trong việc ổn định và cải thiện hệ vi sinh vật đường ruột ở tôm. Mặc dù hệ thống miễn dịch và sinh lý của tôm khác với động vật bậc cao, một trong những cơ chế hoạt động được xác định rõ ràng của men vi sinh ở động vật bậc cao là sự ổn định của hệ vi sinh vật đường ruột dường như có chức năng trong cơ thể tôm. Các nghiên cứu gần đây đã chứng minh rằng hệ thống miễn dịch của tôm có thể được tăng cường khi sử dụng men vi sinh. Chi và cộng sự (2007) đã chứng minh rằng việc sử dụng LactoBacillus plantarum trong khẩu phần ăn đã tạo ra sự điều hòa miễn dịch và tăng cường khả năng miễn dịch của L. vannamei, đồng thời tăng khả năng chống lại nhiễm trùng V. alginolyticus. Tuy nhiên, tổng số lượng tế bào máu giảm đáng kể ở tôm được nuôi bằng khẩu phần ăn có chứa Lac. plantarum. Hoạt tính của protease và amylase, hai enzyme tiêu hóa của tuyến ruột giữa và ruột cao hơn đáng kể (P < 0,05) ở tôm thẻ chân trắng L. vannamei được điều trị bằng probiotic Bacillus so với đối chứng (Gómez và Shen 2008).

Cơ chế hoạt động

Điều hòa miễn dịch

Vai trò chức năng của nấm men trong ruột, đặc biệt là sự xuất hiện có tác dụng trong khẩu phần ăn và sự phát triển sức khỏe của cá đã được báo cáo gần đây (Gatesoupe 2007). Ở cá, người ta đã chứng minh rằng việc bổ sung men vi sinh giúp tăng cường chức năng miễn dịch, chẳng hạn như khả năng thực bào của bạch cầu trung tính và đại thực bào phân lập từ thận đầu (Villamil và cộng sự 2002; Panigrahi và cộng sự 2004; Balcazar và cộng sự 2007). Hơn nữa, các nghiên cứu gần đây đã đề cập đến tác dụng của men vi sinh đối với mô bạch huyết liên quan đến niêm mạc ở cá (Balcázar và cộng sự 2006; Picchietti và cộng sự 2007-2008; Gómez và Balcázar 2008). Các tế bào biểu mô lót trong đường ruột được biết là tham gia vào quá trình khởi đầu và điều hòa khả năng miễn dịch niêm mạc đối với vi khuẩn bằng cách tương tác với các tế bào miễn dịch cơ bản, chẳng hạn như đại thực bào, bạch cầu trung tính, bạch cầu ái kiềm, tế bào giết tự nhiên và tế bào lympho nội mô (Kagnoof và Eckmann 1997). Tầm quan trọng của việc ‘trao đổi chéo’ giữa tế bào biểu mô và vi khuẩn đường ruột cũng như tín hiệu cytokine giữa biểu mô và tế bào miễn dịch đã được nhấn mạnh (Delneste và cộng sự 1998). Gần đây, Kim và Austin (2006) đã báo cáo tác động của men vi sinh lên biểu hiện cytokine mRNA ở bạch cầu ở đầu thận và tế bào ruột phân lập từ cá hồi vân. Các nghiên cứu gần đây cũng đã chứng minh khả năng của bạch cầu ruột bị cô lập thực hiện quá trình thực bào và tiết ra các gốc tự do oxy có tác dụng diệt khuẩn (Davidson và cộng sự 1991; Clerton và cộng sự 1998). Thực bào là một dạng nội bào, được trung gian bởi các tế bào thực bào như bạch cầu trung tính, bạch cầu đơn nhân và đại thực bào, trong đó các hạt lớn (tức là vi sinh vật) được ăn vào các túi nội bào gọi là phagosome. Vai trò cơ bản của các tế bào này trong việc bảo vệ vật chủ là hạn chế sự phổ biến và/ hoặc phát triển ban đầu của các sinh vật truyền nhiễm (Neumann và cộng sự 2001). Một số nghiên cứu thậm chí còn mô tả việc đạt được trạng thái miễn dịch lâu dài sau khi tôm tiếp xúc với vi khuẩn Vibrio sp. do các yếu tố dịch thể, yếu tố tế bào và hoạt động kháng khuẩn (Itami và cộng sự 1989; Alabi và cộng sự 1999 2000). Khả năng điều hòa miễn dịch của men vi sinh đã được nghiên cứu kỹ lưỡng trên cá (Picchietti và cộng sự 2007; Panigrahi và cộng sự 2007) nhưng các nghiên cứu trên tôm chỉ giới hạn ở một số chủng.

Loại trừ cạnh tranh

Loại trừ cạnh tranh là một trong những quá trình sinh thái có thể được vận dụng để thay đổi thành phần loài của đất hoặc vùng nước hoặc môi trường vi sinh vật khác. Những thay đổi nhỏ về các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ tăng trưởng hoặc tỷ lệ chết sẽ dẫn đến những thay đổi về sự chiếm ưu thế của loài. Chúng ta vẫn chưa biết được tất cả các yếu tố kiểm soát tốc độ phát triển của vi khuẩn và thậm chí cả thành phần loài hoàn chỉnh bằng cách sử dụng các nguyên tắc loại trừ cạnh tranh (Smith và Davey 1993). Loại trừ cạnh tranh dựa trên tính chọn lọc dinh dưỡng có thể không đủ đối với chế phẩm sinh học tiềm năng cho tôm. Các chủng tiềm năng có đặc tính đối kháng không đặc hiệu và phổ dinh dưỡng rộng bao gồm đường tiêu hóa và mảnh vụn có thể là những chủng có triển vọng nhất cho nuôi tôm (Farzanfar 2006).

Xử lý sinh học

Hệ sinh thái vi sinh vật và công nghệ sinh học đã phát triển trong thập kỷ qua, đến mức có sẵn các sản phẩm và công nghệ thương mại để xử lý các vùng nước và đất rộng lớn nhằm tăng cường mật độ quần thể của các loài vi sinh vật cụ thể và/ hoặc các hoạt động mục tiêu. Việc thực hành xử lý sinh học hoặc tăng cường sinh học được áp dụng ở nhiều lĩnh vực, nhưng mức độ thành công rất khác nhau, tùy thuộc vào tính chất của sản phẩm được sử dụng và thông tin kỹ thuật có sẵn cho người dùng. Vi khuẩn được thêm vào phải được chọn lọc để có những chức năng cụ thể phù hợp với quá trình xử lý sinh học (Lin 1995; Rengpipat và cộng sự 1998), và được bổ sung ở mật độ quần thể đủ cao và trong điều kiện môi trường phù hợp để đạt được kết quả mong muốn. Tăng cường sinh học và sử dụng chế phẩm sinh học là những công cụ quản lý quan trọng, nhưng hiệu quả của chúng phụ thuộc vào sự hiểu biết bản chất của sự cạnh tranh giữa các loài hoặc chủng vi khuẩn. Họ dựa trên các khái niệm tương tự đã được áp dụng thành công trong quá trình xử lý sinh học trong đất và sử dụng chế phẩm sinh học trong ngành chăn nuôi. Tác dụng của chế phẩm sinh học đối với trầm tích của ao P. vannamei trong thời gian nuôi 117 ngày đã được báo cáo bởi Wang và cộng sự. (2006). Trong nghiên cứu này, các tác giả khẳng định việc sử dụng chế phẩm sinh học làm giảm đáng kể nồng độ tổng nitơ, tổng phốt pho và sunfua trong trầm tích, nhưng không thấy sự khác biệt đáng kể về tổng số lượng vi khuẩn giữa ao được xử lý và ao đối chứng. Vai trò chức năng của men vi sinh trong hệ thống quản lý mảnh vụn và giảm đáng kể lượng vi khuẩn gây bệnh trong trầm tích của ao được xử lý đã được ghi nhận rõ ràng nhưng tác dụng đồng thời đối với nước ao và cơ thể tôm thì không.

Nguồn dinh dưỡng và enzyme đóng góp cho quá trình tiêu hóa

Một số nghiên cứu về tác dụng có lợi của men vi sinh trong quá trình tiêu hóa của cá đã được báo cáo. Tuy nhiên, các báo cáo về cơ chế của men vi sinh trong quá trình tiêu hóa tôm còn rất ít. Trong tổng quan hiện tại, các báo cáo hiện có ở cá được coi là một phương thức hoạt động khả thi ở tôm. Vi khuẩn đã được phân lập từ ruột cá sản sinh ra nhiều loại vitamin dưới dạng chất chuyển hóa thứ cấp. Vitamin B12 được sản xuất bởi các vi khuẩn khác nhau được phân lập từ hệ vi sinh vật của nhiều loài cá, bao gồm cá chép (Cyprinus carpio) (Kashiwada và cộng sự 1970; Sugita và cộng sự 1990; Sugita và cộng sự 1991), cá da trơn (Ictalurus punctatus) (Limsuwan và Lovell 1981), và nhiều loài cá rô phi khác nhau (Lovell và Limsuwan 1982; Sugita và cộng sự 1991). Ringo và cộng sự (1995) cho rằng các loài Agrobacteria, Pseudomonas, Brevibacteria, Microbacteria và Staphylococcus phân lập từ đường ruột của cá hồi núi cao (Salvelinus alpinus L.) đã góp phần vào quá trình dinh dưỡng bằng cách sản xuất lipase làm tăng sự hấp thu lipid. Ở cá, người ta đã báo cáo rằng Bacteroides và Clostridium sp. đã góp phần cung cấp dinh dưỡng cho vật chủ, đặc biệt bằng cách cung cấp axit béo và vitamin (Sakata 1990). Người ta đã xác định rằng một số vi khuẩn có thể tham gia vào quá trình tiêu hóa của động vật hai mảnh vỏ bằng cách sản xuất các enzyme ngoại bào, chẳng hạn như protease, lipase, cũng như cung cấp các yếu tố tăng trưởng cần thiết (Prieur và cộng sự 1990). Những quan sát tương tự đã được báo cáo đối với quần thể vi sinh vật của tôm He trưởng thành (Penaeus chinensis), trong đó có sự bổ sung các enzym để tiêu hóa và tổng hợp các hợp chất được động vật đồng hóa (Wang và cộng sự 2000). Ngoài ra, một nghiên cứu ở cá oscar (Astronotus ocellatus), cá thần tiên (Pterophyllum scalare) và cá bơn phương nam (Paralichthys lethostigma) cho thấy rằng vi khuẩn kỵ khí đường ruột có thể đóng một vai trò trong quá trình tiêu hóa của cá bằng cách cung cấp nhiều loại enzyme như như cabohydrase, phosphatase, esterase, lipase và peptidase giúp hấp thu chất dinh dưỡng (Ramirez và Dixon 2003). Hệ vi sinh vật có thể đóng vai trò là nguồn thực phẩm bổ sung và hoạt động của vi sinh vật trong đường tiêu hóa có thể là nguồn cung cấp vitamin hoặc axit amin thiết yếu (Dall và Moriarty 1983).

Chặn Quorum sensing

Gần đây, một cơ chế hoạt động mới của hệ vi sinh vật đường ruột tôm đã được Tinh và cộng sự chứng minh (2007). Người ta đã xác định rằng việc chặn cảm biến số đại biểu Quorum sensing là một trong những chiến lược quản lý bệnh mới nổi và hiệu quả chống lại Vibrio spp. trong tôm. Tín hiệu đại biểu qua trung gian N-acyl homoserine lactone là một cơ chế được thiết lập tốt về sự hình thành bầy đàn, hình thành màng sinh học và sinh bệnh học trong các hệ thống nuôi trồng thủy sản. Các chủng vi khuẩn làm giàu vi khuẩn phân hủy lactone N-acyl homoserine được phân lập từ ruột P. vannamei được phát hiện là có các đặc tính sinh học tiềm năng trong môi trường nuôi cấy Brachionus plicatilis (Tinh và cộng sự 2007). Bài viết này đưa ra một cái nhìn sâu sắc mới về phương thức hoạt động của men vi sinh trong nuôi tôm.

Probiotic trong nuôi tôm: nghiên cứu thực địa

Mặc dù chế phẩm sinh học đang nổi lên như một giải pháp đầy hứa hẹn để ngăn chặn sự bùng phát dịch bệnh trong quá trình nuôi tôm giữa kỳ nhưng các báo cáo về hiệu quả, tính kinh tế và khả năng tồn tại của việc áp dụng chế phẩm sinh học trong các trang trại nuôi tôm vẫn còn rất ít. Moriarty (1999) đã báo cáo về kinh nghiệm thành công của ông trong việc sử dụng vi khuẩn probiotic thay vì kháng sinh để kiểm soát vi khuẩn Vibrio phát sáng ở các trang trại nuôi tôm ở Negros, Philippines. Các thử nghiệm thực địa để đánh giá hiệu quả của thức ăn bổ sung vi khuẩn Bacillus S11 (PF) được thực hiện trên 2 ao đất nuôi tôm sú Penaeus monodon trong 100 ngày trong 2 mùa khác nhau (nóng và mát) ở Thái Lan (Rengpipat và cộng sự 2003). Họ so sánh sự tăng trưởng và tỷ lệ sống của tôm với tôm nhận được thức ăn không bổ sung (UF). Tôm được nuôi bằng PF tăng trưởng và tỷ lệ sống cao hơn đáng kể so với tôm được nuôi bằng UF (p < 0,05). Họ dự kiến sản lượng hàng năm (hai vụ 100 ngày) cao hơn 49% ở tôm được cho ăn PF. Trong một nghiên cứu thực địa khác, hiệu quả của một sản phẩm vi sinh thương mại đã được thử nghiệm trên tôm sú, Penaeus monodon (Fabricius), trong ao trong một thời kỳ nuôi ở Kuala Selangor, Malaysia (Shariff và cộng sự 2001). Việc sử dụng chế phẩm sinh học trong nuôi tôm đã được coi là công nghệ đã được chứng minh ở các trại sản xuất giống và hệ thống nuôi tôm ở Ecuador (Balcazar 2003). Việc sử dụng các chủng Vibrio alginolyticus làm chế phẩm sinh học đã được khuyến cáo để tăng tỷ lệ sống và tăng trưởng của tôm post (Litopenaeus vannamei) tại các trại sản xuất giống ở Ecuador. Việc loại trừ cạnh tranh các vi khuẩn gây bệnh tiềm năng làm giảm hoặc loại bỏ một cách hiệu quả nhu cầu điều trị dự phòng bằng kháng sinh trong các hệ thống nuôi ấu trùng thâm canh (Garriques và Arevalo 1995).

Hiệu quả về chất lượng nước, mật độ vi khuẩn và sản lượng tôm trong các ao được xử lý bằng men vi sinh thương mại đã được thử nghiệm ở các ao nuôi tôm thẻ chân trắng ở Hai-yan, Trung Quốc (Wang và cộng sự 2005). Họ nhận thấy tôm từ các ao được xử lý bằng men vi sinh như phương pháp xử lý sinh học có tỷ lệ sống, tỷ lệ chuyển đổi thức ăn và sản lượng cuối cùng cao hơn đáng kể so với các ao đối chứng. Điều này chỉ ra rằng việc bổ sung chế phẩm sinh học thương mại có ảnh hưởng rõ rệt đến sản lượng và tỷ lệ sống của tôm. Theo Wang và cộng sự (2005), chế phẩm sinh học được thử nghiệm trong điều kiện đồng ruộng đã mang lại những lợi ích sau đối với các ao đối chứng.

Cải thiện chất lượng nước ao và giảm tỷ lệ chất lượng nước suy giảm.
Cải thiện hệ sinh thái vi sinh của ao nuôi tôm
Đạt được sự cân bằng giữa men vi sinh và mầm bệnh
Tăng cường số lượng quần thể vi sinh vật có lợi như vi khuẩn khoáng hóa protein, Bacillus sp., và vi khuẩn ammon hóa
Tăng cường phân hủy chất hữu cơ và giảm nồng độ nitơ và phốt pho
Tảo phát triển tốt hơn và nồng độ oxy hòa tan cao hơn

Wang và cộng sự (2005) cũng dự tính cần nghiên cứu sâu hơn để hiểu cơ chế chức năng của các vi sinh vật và cách thức hoạt động của chế phẩm sinh học trong ao. Nunes (2005) đã thử nghiệm tính hiệu quả của một sản phẩm thương mại có nguồn gốc từ men vi sinh trong hai thử nghiệm trên ao tại trang trại nuôi tôm thương mại nằm ở vùng đông bắc Brazil. Sản phẩm này được khẳng định là sự kết hợp của các vi sinh vật có lợi bao gồm Bacillus subtilis, B. licheniformis, B. coagulans, LactoBacillus acidophilus, Streptococcus faecium và Saccharomyces cerevisiae xâm chiếm nước ao và thành ruột của động vật thủy sản. Những phát hiện này cung cấp bằng chứng cho thấy việc giảm tỷ lệ chết do Virus hoại tử cơ có liên quan đến việc áp dụng sản phẩm men vi sinh. Mặc dù chế phẩm sinh học không thể loại bỏ hoàn toàn tình trạng nhiễm trùng ở tôm nhưng nó làm chậm quá trình phát bệnh và chết tôm trong hai tuần. Mathieu và cộng sự (2008) đã nghiên cứu tác dụng của vi khuẩn axit lactic, Pediococcus acidilactici như một chế phẩm sinh học trong khẩu phần ăn đối với hiệu suất tăng trưởng và một số khía cạnh dinh dưỡng và vi sinh của tôm Litopenaeus stylirostris. Người ta phát hiện ra rằng chế phẩm sinh học đã cải thiện sản lượng ở các ao được xử lý bằng cách tăng tỷ lệ sống (lần lượt là 7% và 15%) và sinh khối cuối cùng (lần lượt là 8% và 12%). Mặc dù, nghiên cứu này đã chứng minh, trong điều kiện ao nuôi, việc cho tôm ăn vi khuẩn axit lactic sống trên cạn có thể là một phương pháp điều trị hiệu quả để cải thiện nuôi tôm bị ảnh hưởng bởi bệnh Vibriosis, tỷ lệ sống của tôm được xử lý không vượt quá mức kiểm soát và tính ổn định của nuôi đối với các ứng dụng lâu dài cần được khám phá.

Việc sử dụng phối hợp ozone và men vi sinh đã được chứng minh là có hiệu quả đối với tỷ lệ sống của tôm sú (Penaeus monodon) (Meunpol và cộng sự 2003). Các báo cáo đã chứng minh rằng các công thức hiệp đồng có hiệu quả cao hơn trong điều kiện đồng ruộng so với các chất phụ gia vi sinh vật. Ví dụ, tỷ lệ sống của tôm sau khi điều trị bằng men vi sinh, kết hợp với quá trình ozon hóa, tăng đáng kể so với đối chứng (Meunpol và cộng sự 2003). Về nguyên tắc, vi khuẩn được thêm trực tiếp vào nước ao không phải là men vi sinh và không nên so sánh với các vi sinh vật sống được thêm vào thức ăn (Rengpipat và cộng sự 2003). Nhiều nghiên cứu viên đã đánh giá một số vi sinh vật cụ thể làm chất cải thiện sinh học cho chất lượng nước: Douilett (1998) đã phát triển một hỗn hợp men vi sinh để cải thiện chất lượng nước trong nuôi cá và giáp xác bằng cách giảm nồng độ các chất chuyển hóa hữu cơ và amoniac. Việc bổ sung hỗn hợp này vào hệ thống nuôi cấy làm giảm nồng độ của các chủng Vibrio và do đó kiểm soát được các bệnh do chủng Vibrio gây ra. Trong ao nuôi tôm, quá trình khoáng hóa chất hữu cơ có thể được đẩy nhanh bằng cách sử dụng vi khuẩn sinh học. Việc áp dụng các sản phẩm vi sinh vật thương mại trong ao nuôi trồng thủy sản đang gia tăng nhanh chóng như một chiến lược quản lý bệnh chủ động (Gatesoupe 1999). Tuy nhiên, quá trình khoáng hóa này phụ thuộc vào mật độ của hệ vi sinh vật phù hợp, tốc độ kết hợp chất nền và điều kiện môi trường phù hợp (Rodina 1972). Trong điều kiện đáy ao kém, ngay cả các sản phẩm vi khuẩn thương mại cũng không thể thực hiện quá trình khoáng hóa và phân hủy một cách hiệu quả (Shariff và cộng sự 2001). Dựa trên các báo cáo hiện có về hiệu quả của chế phẩm sinh học đối với sản xuất tôm ở cấp độ đồng ruộng, những sản phẩm này không thể đảm bảo cải thiện đáng kể chất lượng nước và sản lượng tôm ở các trang trại nuôi tôm khác nhau. Vì hiệu quả ở cấp độ đồng ruộng phụ thuộc rất nhiều vào mật độ thả giống, loài tôm, chất lượng thức ăn, mức độ thay nước, lịch sử trang trại nuôi tôm được điều trị bằng chế phẩm sinh học, sự kết hợp của các chủng vi khuẩn có lợi, chất lượng nước đầu vào, các yếu tố căn nguyên và các yếu tố khí hậu khu vực. Vì vậy, một sản phẩm probiotic cụ thể không thể áp dụng chung cho tất cả các loại hình trang trại nuôi tôm ở các vùng khác nhau. Hơn nữa, việc phân tích chi phí-lợi ích của các sản phẩm men vi sinh trong các thử nghiệm ở cấp độ đồng ruộng là không thể tránh khỏi để thương mại hóa các sản phẩm đó.

Chế phẩm sinh học cho tôm: có thể là một sự đầu tư bền vững?

Mặc dù nhiều báo cáo hiện có xác nhận tiềm năng của chế phẩm sinh học trong nuôi tôm, nhưng thời hạn sử dụng của chế phẩm sinh học và tính bền vững của các sản phẩm đó trong toàn bộ chu trình nuôi và/ hoặc biến đổi thành chủng bản địa (bản địa) trong thời gian dài hơn vẫn chưa được biết đến. Cân bằng nội môi của cộng đồng vi khuẩn được thể hiện bằng trạng thái ổn định được tạo ra bởi chính các sinh vật. Cạnh tranh về chất dinh dưỡng và không gian, sự ức chế của một nhóm bởi các sản phẩm trao đổi chất của nhóm khác, sự săn mồi và ký sinh đều góp phần vào việc điều hòa các quần thể theo tỷ lệ cụ thể, giữa quần thể này với quần thể khác. Dựa trên hiện tượng cân bằng nội môi (Alexander 1971), hệ vi sinh vật dị thể dường như hiếm khi có cơ hội trở thành hệ vi sinh vật tự dưỡng. Bởi vì tất cả các hốc sinh thái đều được lấp đầy trong một cộng đồng vi khuẩn được điều hòa, nên rất khó để các vi khuẩn dị thể (được hình thành ở một nơi khác), vô tình hoặc cố ý được đưa vào hệ sinh thái, để tự hình thành (Tannock 2004). Vì vậy, tính bền vững của chế phẩm sinh học trong các trang trại nuôi tôm là một hiện tượng sinh thái phức tạp, đòi hỏi cách tiếp cận đa chiều để tìm ra các yếu tố prebiotic cần thiết cho sự hình thành và nhân giống của vi sinh vật probiotic allochthonous trong trang trại nuôi tôm. Alvandi và cộng sự (2004) đã xác định Pseudomonas sp. PM11 và Vibrio fluvialis PM17 được phân lập từ ruột tôm gần trưởng thành nuôi trong trang trại làm mẫu thử nghiệm và đã thử nghiệm tác dụng của chúng đối với các yếu tố miễn dịch của tôm sú. Kết quả nghiên cứu cho thấy các tiêu chí được sử dụng để lựa chọn các chủng probiotic giả định như sinh trưởng vượt trội trên môi trường phân lập sơ cấp, khả năng sản xuất enzyme ngoại bào và siderophores không mang lại hiệu quả mong muốn in vivo và cải thiện hệ thống miễn dịch trong tôm. Mặc dù nuôi cấy đông khô đã được chứng minh là thành công trong ứng dụng trên người (Hong và cộng sự 2005) và thú y, hiệu quả của chúng trong các hệ thống nuôi trồng thủy sản vẫn là một bí ẩn chưa được giải đáp.

Không có những thay đổi nghiêm trọng trong giai đoạn đầu nuôi thủy sản, khi sinh khối thả nuôi còn nhỏ và tốc độ trao đổi chất cũng như lượng thức ăn bổ sung thấp. Tuy nhiên, do quá trình nuôi cấy dẫn đến tăng sinh khối nhanh chóng, chất lượng nước bị suy giảm, chủ yếu là do sự tích tụ chất thải trao đổi chất của sinh vật nuôi, phân hủy thức ăn không được sử dụng và phân hủy vật liệu sinh học (Prabhu và cộng sự 1999). Vì vậy, sự bùng phát dịch nuôi giữa ở các trang trại nuôi tôm có sức tàn phá rất lớn. Do đó, việc áp dụng chế phẩm sinh học cần phải được hợp lý hóa và tối ưu hóa để giảm các chất chuyển hóa độc hại/ tải lượng vi khuẩn trong giai đoạn cuối nuôi cấy, thay vì áp dụng chế phẩm sinh học làm phụ gia thức ăn hoặc làm giàu nước cho toàn bộ chu trình nuôi, điều này cuối cùng làm tăng chi phí sản xuất. .

Người ta nhận thấy rằng sản lượng ấu trùng cua (Portunus trituberculatus) tăng lên sau khi bổ sung chủng vi khuẩn PM-4 hàng ngày vào nước nuôi (Nogami và Maeda, 1992). Nếu muốn duy trì chế phẩm sinh học để tạo ra bất kỳ đóng góp bền vững nào cho hệ vi sinh vật bản địa thì việc đưa chúng vào sử dụng phải thường xuyên và/hoặc ở nồng độ cao hơn cộng đồng vi sinh vật đã được thiết lập (Verschuere và cộng sự 2000). Mối quan hệ giữa liều lượng và hiệu quả phải được xác định cẩn thận để tránh dùng quá liều, điều này có thể dẫn đến hiệu quả thấp hơn trong khi tăng chi phí, hoặc ngược lại, dùng quá liều sẽ làm giảm hiệu quả của probiont (Vine và cộng sự 2006). Bằng sự hiện diện bền vững của chúng, việc bổ sung định kỳ cũng có thể hỗ trợ duy trì hệ vi sinh vật mong muốn ở mức ức chế sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh hoặc vi khuẩn cơ hội. Có ý kiến cho rằng hệ thống nuôi trồng thủy sản không thể hỗ trợ nồng độ vi khuẩn lớn hơn 10⁶ tế bào/ mL (Maeda 1994). Vì vậy, cần có thêm thông tin về việc lựa chọn chủng phù hợp với số lượng chính xác để sử dụng theo lịch trình phù hợp nhằm cải thiện điều kiện ao nuôi và năng suất.

Kết luận

Hệ thống quản lý tổng hợp/ toàn diện hiệu quả về mặt chi phí được coi là điều cần thiết trong nghề nuôi tôm bền vững. Các chiến lược quản lý chủ động hiện tại bằng cách sử dụng chất kích thích miễn dịch/sản phẩm tự nhiên chỉ có thể đảm bảo sức khỏe tôm ở một mức độ nhất định nhưng không có sản phẩm nào đảm bảo quản lý tôm và môi trường (mảnh vụn) một cách toàn diện. Vì chế phẩm sinh học như vậy là chiến lược chủ động mới nổi/ đầy hứa hẹn duy nhất có thể đảm bảo sức khỏe tôm và quản lý môi trường một cách toàn diện. Mặc dù chế phẩm sinh học trong quản lý sức khỏe tôm đã được ghi nhận rõ ràng nhưng tiềm năng xử lý sinh học và chiến lược kiểm soát sinh học (đối kháng) cần phải được giải quyết. Để có được hiệu quả probiotic bền vững trong điều kiện thực địa, bắt buộc phải sàng lọc các vi khuẩn biển rộng lớn thay vì sử dụng các chủng vi khuẩn trên cạn. Về vấn đề này, các vi khuẩn nội cộng sinh biển đang nổi lên như một nguồn tài nguyên tiềm năng để phát triển các chế phẩm sinh học an toàn, hiệu quả về mặt chi phí cho nuôi tôm.

Theo A.S. Ninawe, và Joseph Selvin

Nguồn: https://www.academia.edu/10387258/Probiotics_in_shrimp_aquaculture_Avenues_and_challenges

Biên dịch: Nguyễn Thị Quyên – Tôm Giống Gia Hóa Bình Minh

TÔM GIỐNG GIA HÓA – CHÌA KHÓA THÀNH CÔNG

Xem thêm:

Kỹ Thuật Nuôi, Tin Tức