English
Kỹ Thuật Nuôi, Tin tức
Biến lợi khuẩn probiotic thành công cụ quản lý vi sinh hiệu quả trong nuôi tôm
Trong số các chiến lược nuôi tôm hiệu quả, việc áp dụng lợi khuẩn probiotics đã trở thành một việc phổ biến trên toàn thế giới. Được phát triển lần đầu tiên vào những năm 1990 bởi Giáo sư David Moriarty cùng với các chuyên gia từ INVE Aquaculture, khái niệm sử dụng probiotics hiện nay được chứng minh là một chiến lược hiệu quả cho nuôi tôm hiện đại, khi được áp dụng đúng cách. INVE Aquaculture tiếp tục phát triển các giải pháp probiotics của mình, như dòng nổi tiếng Sanolife®, thành các giải pháp ổn định, dễ sử dụng và tiết kiệm chi phí với số lượng vi khuẩn có lợi hoạt động cao nhất trên mỗi USD được đầu tư.
Lợi ích rõ ràng và đã được chứng minh
Lợi ích của probiotics đã được quan sát và báo cáo chi tiết bởi các nhà khoa học, chuyên gia trong ngành cũng như các nhà quản lý trang trại. Khả năng điều chỉnh hoạt động hệ vi sinh vật đường ruột của động vật và tăng cường phản ứng miễn dịch của chúng là những đặc tính biến probiotics thành một phần thiết yếu trong bộ công cụ quản lý vi sinh vật nuôi trồng thủy sản. Probiotics cũng cải thiện điều kiện chất lượng nước, giảm chất thải hữu cơ trong ao và tối ưu hóa việc sử dụng thức ăn của tôm thông qua việc sản xuất các enzym tiêu hóa (Hoseinifar và cộng sự, 2018, Jamal và cộng sự, 2019, Soltani và cộng sự, 2019). Cuối cùng, dữ liệu khách quan cho thấy probiotics góp phần cải thiện tốc độ tăng trưởng và tỷ lệ sống.
Hình 1. Cấu trúc của bào tử vi khuẩn, từ Tehri và cộng sự, 2018
Xác định các loài và chủng thích hợp nhất
Nhiều loài vi khuẩn đã được nghiên cứu như một probiotics tiềm năng. Nhưng các sản phẩm có sẵn trên thị trường hiện nay chủ yếu chứa các chủng Bacillales và Lactobacillales.
Trong các bộ này, hầu hết các probiotics cho tôm nuôi được tìm thấy trong các họ Bacillaceae và Lactobacillaceae. Họ Lactobacillaceae được phân loại là Vi khuẩn axit lactic (LAB), được đặt tên theo sản phẩm cuối cùng trong quá trình trao đổi chất của chúng. Theo truyền thống, chúng được sử dụng trong quá trình lên men thực phẩm và trở nên phổ biến với những lợi ích cho sức khỏe từ đầu thế kỷ 20. Mặc dù có nhiều lợi ích đối với sức khỏe đường ruột, vi khuẩn Lactobacillus có một số thách thức đáng kể về khả năng sống khi được sử dụng trong chất nền thực phẩm/thức ăn chăn nuôi. Nguyên nhân là chúng thường được áp dụng dưới dạng tế bào sống đang hoạt động hoặc đông khô. Trong các điều kiện khó khăn như sự thay đổi về pH và nhiệt độ, việc bổ sung probiotics sống vào thức ăn có thể khiến chúng bị bất hoạt (Ouwenhand, 2013). Để đạt hiệu quả tối ưu, vi khuẩn cần được bảo vệ tốt hơn, ví dụ như thông qua các kĩ thuật bao phủ. Nhưng điều này rõ ràng sẽ làm tăng chi phí và độ phức tạp của quá trình sản xuất.
Hình 2. Sơ đồ minh họa phiến kính có buồng kín chứa không khí dùng để theo dõi quá trình nảy mầm của bào tử
trong kính hiển vi tương phản pha
Hướng đến hiệu quả tối ưu (chi phí)
Một giải pháp thay thế là sử dụng các loài lợi khuẩn được bảo vệ tự nhiên. Ví dụ, Bacilli sở hữu khả năng tự nhiên để hình thành các cấu trúc không hoạt động trao đổi chất, có sức đề kháng cao được gọi là bào tử. Nếu nhìn vào cấu trúc của một nội bào tử vi khuẩn như vậy, lõi của nó chứa một nhiễm sắc thể ngưng tụ và không hoạt động. Lớp này được bao quanh bởi vỏ peptidoglycan và một hoặc nhiều lớp vật liệu protein, được gọi là vỏ bào tử (Hình 1, Tehri và cộng sự, 2018) (Cutting, 2010).
Điều thú vị về lớp vỏ bào tử này là nó bảo vệ sinh vật chống lại các điều kiện khắc nghiệt, như bức xạ tia cực tím, hoạt động của các gốc tự do và enzyme, và nhiệt độ lên tới 80-85°C (Nicholson và cộng sự, 2000). Khả năng bẩm sinh hình thành lớp bào tử bảo vệ khiến Bacillus trở thành một loại vi khuẩn tương đối ổn định (Ouwenhand, 2013). Bởi vì chúng có thể tồn tại lâu hơn dưới tác động của các yếu tố môi trường, vi khuẩn hình thành nội bào tử cho thấy khả năng tồn tại tốt hơn vi khuẩn axit lactic trong quá trình sản xuất và bảo quản, do đó thời hạn sử dụng ổn định hơn trong chất nền thực phẩm khô.
Sự nảy mầm: kích hoạt vi khuẩn không hoạt động trở nên hoạt động
Tuy nhiên, điều quan trọng cần hiểu là tế bào vi khuẩn bên trong vỏ bào tử ở trạng thái không hoạt động. Để tiếp tục hoạt động của probiotics, vi khuẩn cần trải qua quá trình kích hoạt và nảy mầm. Tùy thuộc vào loại chủng, vi khuẩn sẽ phản ứng với các thông số môi trường, như hoạt động nước, nhiệt độ hoặc mức độ dinh dưỡng. Từng bước, các lớp áo bào tử sẽ có thể thấm được. Cuối cùng, chúng phân hủy hoàn toàn, tế bào vi khuẩn rời khỏi màng và tiếp tục quá trình trao đổi chất. Hiểu rõ và kiểm soát tốt quá trình này là rất quan trọng để áp dụng hiệu quả probiotics Bacillus vào nước ao nuôi tôm hoặc trong thức ăn.
Probiotics Sanolife®
Các nhà sản xuất probiotics cần làm gì để đảm bảo sự phục hồi đầy đủ của các bào tử Bacillus được sử dụng trong các sản phẩm của họ? Là một ví dụ điển hình trong ngành, INVE Aquaculture đã phát triển một phương pháp đánh giá các bào tử được sử dụng trong dòng sản phẩm Sanolife® của họ. Với các hình ảnh hiển vi tương phản pha thời gian thực, INVE đã ghi lại thời gian chuyển đổi từ một bào tử chưa nảy mầm (pha sáng) sang một bào tử đã nảy mầm (pha tối) và quá trình tiến hóa tiếp theo thành các tế bào đang nhân lên. Hình 2 minh họa việc gắn các bào tử (tức là vòng tròn màu vàng) vào buồng kính hiển vi với môi trường phát triển trên phiến kính, cùng theo dõi quá trình nhé!
Hình 3. (A) Quá trình nảy mầm của bào tử Sanolife® từ 0 đến 50 phút trong quá trình tua nhanh thời gian và buồng chứa không khí kín (ủ ấm 27-30°C). Mũi tên đen chỉ ra quá trình đang diễn ra được theo dõi trong các bào tử riêng lẻ. (B) Quá trình nảy mầm của bào tử Sanolife® từ 1 đến 6 giờ trong quá trình tua nhanh thời gian và buồng chứa không khí kín (ủ 27-30°C). Mũi tên đen chỉ ra quá trình đang diễn ra được theo dõi trong các bào tử riêng lẻ
Kết quả chứng minh 96% nảy mầm
Những phân tích vi mô này chứng minh rằng sự nảy mầm của bào tử Probiotics Sanolife® xảy ra trong vòng 10 phút sau khi ủ ở nhiệt độ 27-30°C. Trong vòng 1-2 giờ, bào tử phát triển thành tế bào sinh dưỡng, và từ 3 giờ trở đi, quá trình nhân lên của tế bào bắt đầu (Hình 3A, 3B). Mũi tên chỉ ra các bào tử riêng lẻ thể hiện sự chuyển đổi từ pha sáng sang pha tối sang các tế bào nhân lên. Tỷ lệ nảy mầm đạt 96% sau hơn 1 giờ (Hình 4).
Đối với thực hành nuôi tôm, điều này có nghĩa là từ thời điểm Probiotics Sanolife® được đưa vào nước ao nuôi (hoặc đến ruột tôm khi được bổ sung vào thức ăn), 96% bào tử sẽ nảy mầm trong vòng chưa đầy 2 giờ. Ở nhiệt độ thấp hơn (<20°C), các bào tử mất khoảng 30 phút để kích hoạt (Hình 5) và khoảng 3,5 giờ để đạt tỷ lệ nảy mầm khoảng 80% (Hình 6). Do đó, đối với môi trường nuôi ở nhiệt độ nước thấp (<20°C), có thể kích hoạt các bào tử nhanh hơn bằng cách sử dụng nước ấm trước khi sử dụng probiotics.
Hình 4. Tỷ lệ phần trăm (%) bào tử Sanolife® nảy mầm ở nhiệt độ 27-30°C trong quá trình tua nhanh thời gian
Hình 5. Quá trình nảy mầm của bào tử Sanolife® từ 0 đến 9 giờ trong quá trình tua nhanh thời gian
và buồng chứa không khí kín (ủ ấm <20°C). Mũi tên đen chỉ ra quá trình đang diễn ra được theo dõi trong các bào tử riêng lẻ
Hình 6. Tỷ lệ phần trăm (%) bào tử Sanolife® nảy mầm trong điều kiện <20°C trong quá trình tua nhanh thời gian
So sánh các nghiên cứu
Bên cạnh các thông số chất lượng nước, loại và nguồn gốc của các chủng vi khuẩn là điều cần thiết để lựa chọn một sản phẩm probiotics. Điều này được minh họa rõ ràng bằng một so sánh vi mô giữa Probiotics Sanolife® của INVE và một sản phẩm dựa trên Bacillus thay thế. Sau 4 giờ ủ trong cùng điều kiện, các bào tử của Sanolife® đã nảy mầm và phát triển thành các tế bào sinh dưỡng, trong khi hầu hết các tế bào của sản phẩm dựa trên Bacillus thay thế vẫn ở dạng bào tử chưa nảy mầm (Hình 7)
Hình 7. So sánh quá trình nảy mầm giữa các bào tử của Sanolife® và một sản phẩm dựa trên
Bacillus thay thế trong thời gian 4 giờ
Theo INVE Aquaculture
Biên dịch: Huyền Thoại – Bình Minh Capital
Xem thêm:
Đặc Điểm Của Chất Kích Thích Miễn Dịch Ở Tôm