Kỹ Thuật Nuôi, Tin tức

Phần 1: Probiotic Trong Nuôi Tôm: Cơ Hội Và Thách Thức

Tóm tắt

Probiotic trong nuôi trồng thủy sản gần đây đã nhận nhiều sự quan tâm như một chiến lược thay thế cho việc sử dụng kháng sinh trong việc kiểm soát dịch bệnh thủy sản. Tuy nhiên, việc sử dụng các loài vi khuẩn trên cạn làm chế phẩm sinh học cho nuôi trồng thủy sản lại có những thành công hạn chế vì đặc điểm của các chủng vi khuẩn phụ thuộc vào môi trường mà chúng phát triển. Do đó, phân lập vi khuẩn sinh học tiềm năng khỏi môi trường biển nơi chúng phát triển tối ưu sẽ là phương pháp tốt hơn. Vi khuẩn đã được sử dụng thành công làm chế phẩm sinh học thuộc chi Vibrio và Bacillus và loài Thalassobacter utilis. Hầu hết các nhà nghiên cứu đã phân lập được các chủng probiotic này từ nước nuôi tôm, hoặc từ ruột của các loài tôm He khác nhau. Việc sử dụng vi khuẩn sinh học, dựa trên nguyên tắc loại trừ cạnh tranh và sử dụng chất kích thích miễn dịch là hai trong số những phương pháp phòng ngừa hứa hẹn nhất được phát triển trong cuộc chiến chống lại dịch bệnh trong những năm gần đây. Vi khuẩn probiotic được xác nhận rằng có thể sản xuất một số enzyme tiêu hóa, có thể cải thiện quá trình tiêu hóa của tôm, từ đó nâng cao khả năng chống stress và sức khỏe của tôm. Tuy nhiên, chế phẩm sinh học trong môi trường nước vẫn là một khái niệm gây tranh cãi do thiếu bằng chứng xác thực/ chứng minh môi trường thực tế về việc sử dụng chế phẩm sinh học hiệu quả và cơ chế hoạt động trong cơ thể. Nghiên cứu này tập trung vào các nguồn chế phẩm sinh học tiềm năng, cơ chế hoạt động, sự đa dạng của vi khuẩn sinh học và những thách thức của việc sử dụng chế phẩm sinh học trong nuôi tôm.

1. Giới thiệu

Dịch bệnh do vi rút và vi khuẩn được coi là yếu tố hạn chế chính cho sự phát triển thành công và tiếp tục sản xuất tôm nuôi về mặt chất lượng, số lượng và tính đều đặn (Bachere và cộng sự 1995; Mialhe và cộng sự 1995; Selvin và Lipton 2003). Mặc dù quản lý dịch bệnh là một phần thiết yếu của bất kỳ hệ thống chăn nuôi thâm canh, nhưng việc kiểm soát/ ngăn chặn dịch bệnh bùng phát trong môi trường nước còn phức tạp hơn do sự tương tác giữa các mầm bệnh và vật chủ của chúng, đặc biệt là trong các hệ thống sản xuất ‘trong điều kiện nuôi nhốt’ (Olafsen 2001). Thuốc kháng sinh phổ rộng đã được sử dụng rộng rãi như một tác nhân trong chiến lược quản lý bệnh phản ứng ở các cơ sở nuôi trồng thủy sản. Với những kết quả đầy hứa hẹn thu được trong quá trình sàng lọc in vitro các kháng sinh thương mại, liệu pháp điều trị sau nhiễm trùng bằng kháng sinh vẫn là phương pháp được nhiều nông dân lựa chọn (Gram và cộng sự 2001; Selvin và Lipton 2003a; 2004). Tuy nhiên, việc sử dụng kháng sinh quá mức có thể dẫn đến sự xuất hiện tình trạng vi khuẩn kháng thuốc (Verschuere và cộng sự 2000). Việc sử dụng kháng sinh và tác động của chúng trong nuôi tôm đã nhận được sự chú ý từ góc độ y tế công cộng do người tiêu dùng có khả năng tiếp xúc với dư lượng kháng sinh. Bằng chứng dịch tễ học liên quan đến các bệnh lây truyền qua thực phẩm cho thấy rằng mặc dù cá/tôm thu hoạch từ biển khơi thường được coi là an toàn nhưng những sản phẩm từ nuôi trồng thủy sản có liên quan đến các vấn đề an toàn thực phẩm như nguy cơ ô nhiễm các tác nhân hóa học và sinh học (Reilly và cộng sự 1998). Ngoài ra, việc sử dụng kháng sinh có thể nguy hiểm cho sức khỏe con người do sự phát triển của các chủng vi khuẩn kháng thuốc quan trọng về mặt lâm sàng và khả năng thất bại của liệu pháp kháng sinh (Shome và Shome 1999). Do đó, không có loại kháng sinh nào được phê duyệt cho nuôi tôm, ngoại trừ một số loại được phê duyệt để kiểm soát bệnh trong nuôi cá có vây. Do đó, cần phải sử dụng các loại thuốc kháng sinh mới có hiệu lực cao hơn và ít tích lũy tồn dư nhất trong mô tôm thay cho các loại kháng sinh thông thường để quản lý bệnh dịch động vật do vi khuẩn.

Sự bùng phát bệnh do vi khuẩn, đặc biệt là bệnh Vibriosis và bệnh đốm đen gây ra những hạn chế đáng kể đối với việc sản xuất cá và động vật có vỏ (Bachere và cộng sự 1995; Verschuere và cộng sự 2000; Selvin và cộng sự 2005). Môi trường nước chứa rất nhiều mầm bệnh vi khuẩn cơ hội và thứ cấp cũng như các chủng vi khuẩn có lợi và không gây bệnh. Trong các cơ sở sản xuất giống và nuôi dưỡng, các điều kiện môi trường (sắt có sẵn, cường độ thẩm thấu, nồng độ oxy, pH, chất lượng nước và nhiệt độ) và đôi khi các biện pháp quản lý kém (dinh dưỡng không đầy đủ, mật độ dày và cho ăn quá nhiều) có thể gây căng thẳng cho sinh vật được nuôi và do đó khiến chúng dễ bị bùng phát dịch bệnh hơn (Hansen và Olafsen 1999; Verschuere và cộng sự 2000; Winton 2001). Ngoài ra, vi khuẩn dễ dàng xâm nhập qua các nguồn thức ăn tự nhiên hoặc nhân tạo, nguồn nước đầu vào và ít thường xuyên hơn qua lây truyền dọc từ đàn bố mẹ (Alabi và cộng sự 1997; Hansen và Olafsen 1999; Sandaa và cộng sự 2003; Winton 2001). Mặc dù phương pháp nuôi cá và động vật có vỏ truyền thống là tạo ra môi trường sạch sẽ và không có mầm bệnh nhất có thể bằng cách xử lý nguồn nước bằng bộ lọc, ozone và/ hoặc tia cực tím, nhưng không thể đạt được độ vô trùng hoàn toàn của nước thông qua tiền xử lý (Alabi và cộng sự 1997; Holstrom và Kjelleberg 1999). Hơn nữa, việc mất cân bằng vi sinh vật ổn định thông qua quá trình khử trùng sẽ tạo ra môi trường thuận lợi cho sự phát triển của vi khuẩn cơ hội nào xâm nhập vào hệ thống, do đó hạn chế khả năng kiểm soát sinh học tự nhiên đối với các mầm bệnh cơ hội (Olafsen 2001).

Vi sinh vật có vai trò quan trọng trong hệ thống nuôi trồng thủy sản vì chất lượng nước và kiểm soát dịch bệnh có liên quan trực tiếp và bị ảnh hưởng chặt chẽ bởi hoạt động của vi sinh vật (Pillay 1992). Các hệ thống thâm canh rõ ràng đã dẫn đến sự thay đổi thành phần môi trường và hệ thực vật bảo vệ bản địa của các sinh vật nuôi. Điều này dẫn đến sự gia tăng tính nhạy cảm của vật chủ với các mầm bệnh cơ hội/thứ cấp cũng như giảm hệ số chuyển hóa thức ăn do hệ vi sinh vật đường ruột mất cân bằng. Tuy nhiên, đã có báo cáo rằng cả sức khỏe và tỷ lệ sống của sinh vật trong các hệ thống nuôi thâm canh có thể được cải thiện đáng kể bằng cách điều chỉnh hệ vi sinh vật đường ruột/ môi trường bằng các vi sinh vật probiotic và/ hoặc prebiotic, có thể được bổ sung vào khẩu phần ăn và/ hoặc vào môi trường để thúc đẩy sự phát triển của vi khuẩn có lợi trong đường tiêu hóa của động vật cũng như vi khuẩn ăn mảnh vụn ở đáy ao (Olafsen 2001; Lin 1995; Rengpipat và cộng sự 1998a, b). Việc sử dụng chế phẩm sinh học để phòng bệnh và cải thiện dinh dưỡng trong nuôi trồng thủy sản ngày càng trở nên phổ biến do nhu cầu nuôi trồng thủy sản thân thiện với môi trường ngày càng tăng. Đã có nhiều nghiên cứu liên quan đến chế phẩm sinh học để sử dụng trong nuôi trồng thủy sản (ví dụ, Moriarty 1998; Gatesoupe 1994; Gram và cộng sự 1999; Nikoskelainen và cộng sự 2001; Panigrahi và cộng sự 2004; Salinas và cộng sự 2005), nhưng cơ chế hoạt động vẫn chưa được hiểu rõ. Tuy nhiên, người ta chấp nhận rộng rãi rằng cơ chế của men vi sinh bao gồm tương tác ức chế (đối kháng), sản xuất các hợp chất ức chế, cạnh tranh hóa chất và vị trí bám dính, cải thiện cân bằng vi sinh vật, điều chế và kích thích miễn dịch, và quá trình xử lý sinh học loại bỏ chất hữu cơ tích lũy ở đáy ao (Lin 1995; Rengpipat và cộng sự 1998; McCracken và Gaskins 1999; Verschuere và cộng sự 2000).

Số lượng ấn phẩm khoa học về chế phẩm sinh học đã tăng gấp đôi trong ba năm qua và mối quan tâm gần đây (Kohn 2004) đã được thúc đẩy hơn nữa bởi một số yếu tố bao gồm (1) bằng chứng của những phát hiện khoa học và lâm sàng thú vị khi sử dụng các sinh vật chế phẩm sinh học, (2) mối lo ngại về những hạn chế và tác dụng phụ của dược phẩm, (3) nhu cầu của người tiêu dùng đối với các sản phẩm tự nhiên nói chung và (4) thuốc đối kháng thủy sinh rất có triển vọng cho nuôi trồng thủy sản sinh thái nói riêng. Tất cả điều này đã dẫn đến những dự đoán về doanh số bán hàng sẽ tăng gấp ba lần vào năm 2010 (Nghiên cứu thị trường Probiotic của Châu Âu và Hoa Kỳ, ngày 6 tháng 8 năm 2003; www. Frost.com). Chìa khóa cho tương lai của chế phẩm sinh học sẽ là thiết lập sự đồng thuận về quy định sản phẩm, bao gồm việc thực thi các hướng dẫn và tiêu chuẩn, nghiên cứu hiệu quả phù hợp để xác định điểm mạnh và hạn chế của sản phẩm cũng như các nghiên cứu khoa học cơ bản để điều tra cơ chế hoạt động của các chủng vi khuẩn.

Khảo sát tài liệu cho thấy hiện trạng sử dụng probiotic trong nuôi trồng thủy sản gần đây đã được xem xét trên nhiều góc độ, bao gồm phạm vi ứng dụng và cơ chế hoạt động trong nuôi ấu trùng tôm. Số lượng nghiên cứu chế phẩm sinh học trong nuôi trồng thủy sản ngày càng tăng, cuối cùng đã làm sáng tỏ tầm quan trọng của chế phẩm sinh học đối với sự phát triển của các hoạt động nuôi trồng thủy sản thân thiện với môi trường và tiết kiệm. Để làm nổi bật tầm quan trọng và sự cần thiết của các đánh giá gần đây về chế phẩm sinh học trong nuôi tôm, nội dung tóm tắt các nghiên cứu gần đây về chế phẩm sinh học trong nuôi trồng thủy sản được giới thiệu ở đây để làm rõ trọng tâm của các đánh giá hiện có. Tinh và cộng sự (2008) đã xem xét vai trò chức năng của men vi sinh trong nuôi ấu trùng tôm. Bài viết này đánh giá kiến thức hiện tại về cơ chế hoạt động in vivo của men vi sinh trong nuôi ấu trùng tôm. Bài báo nhấn mạnh sự cần thiết của nghiên cứu tập trung về cơ chế hoạt động in vivo bao gồm các nghiên cứu về thành phần hệ vi sinh vật đường ruột, sử dụng động vật gnotobiotic làm mô hình thử nghiệm và ứng dụng các kỹ thuật phân tử để nghiên cứu tương tác giữa vật chủ-vi khuẩn và vi khuẩn-vi khuẩn. Chế phẩm sinh học trong nuôi ấu trùng biển cũng đã được Vine và cộng sự (2006) xem xét để tập trung vào các phương pháp sàng lọc, tính phù hợp của thử nghiệm và nhu cầu phân tích lợi ích chi phí. Decam và cộng sự (2008) đã xem xét dữ liệu thực địa từ Châu Á và Châu Mỹ Latinh về ứng dụng probiotic trong nuôi ấu trùng tôm. Đánh giá này chỉ tập trung vào việc ứng dụng chế phẩm sinh học của các chủng Bacillus trong nuôi tôm. Hiệu suất của hỗn hợp các chủng Bacillus có bán trên thị trường (SANOLIFE® MIC) được đánh giá bằng cách sử dụng dữ liệu từ các trại sản xuất giống ở Châu Á và Mỹ Latinh với P. monodon và L. vannamei. Watson và cộng sự (2008) đã xem xét hiện trạng của chế phẩm sinh học trong nuôi trồng thủy sản tập trung vào cơ chế hoạt động và phương pháp sàng lọc. Tuy nhiên, phạm vi đánh giá chủ yếu giới hạn ở nuôi nhuyễn thể. Vương và cộng sự (2008) nhấn mạnh sự cần thiết phải chuẩn bị hiệu quả và đánh giá tính an toàn của chế phẩm sinh học. Bài tổng quan này cung cấp góc nhìn về đường tiêu hóa, từ đó tính đến những kinh nghiệm trong việc giới thiệu cách bào chế, sử dụng và đánh giá độ an toàn của chế phẩm sinh học trong nuôi trồng thủy sản.

Các đánh giá hiện tại chủ yếu giới hạn ở các ứng dụng tiềm năng của men vi sinh trong nuôi ấu trùng tôm, đặc biệt là các chủng và/hoặc cơ chế hoạt động của men vi sinh. Không có tài liệu nào về tình trạng chế phẩm sinh học của tôm được nghiên cứu từ nhiều góc độ để hiểu một cách toàn diện về triển vọng và thách thức của việc phát triển chế phẩm sinh học. Do đó, đánh giá hiện tại nhằm mục đích đưa ra con đường và thách thức của chế phẩm sinh học trong nuôi tôm nói riêng; các phương pháp đổi mới trong phát triển chế phẩm sinh học, các khía cạnh quy định, các chủng tiềm năng, cơ chế hoạt động in vitro và in vivo, nghiên cứu thực địa và những cân nhắc cho nghiên cứu trong tương lai đều được xem xét và nhận xét khi cần thiết. Đánh giá này sẽ là báo cáo đầu tiên chỉ ra con đường tiềm năng của vi khuẩn biển liên quan đến bọt biển như là nguồn mới để phát triển chế phẩm sinh học. Mặc dù đánh giá hiện tại nhằm mục đích đưa ra những tiềm năng và thách thức của việc phát triển chế phẩm sinh học dành riêng cho nuôi tôm, cơ chế hoạt động dự đoán/có thể và các chủng tiềm năng được phát triển trong mô hình cá sẽ được thảo luận khi cần thiết để nêu bật nhu cầu của các hướng nghiên cứu mới về chế phẩm sinh học cho tôm.

Probiotic: định nghĩa

Thuật ngữ probiotic, có nghĩa là “dành cho cuộc sống”, có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp “pro” và “bios” (Gismondo và cộng sự 1999). Nó được Lilly và Stillwell (1965) sử dụng lần đầu tiên vào năm 1965 để mô tả “các chất do một vi sinh vật tiết ra có tác dụng kích thích sự phát triển của vi sinh vật khác”. Thuật ngữ ‘probiotic’ ban đầu được đặt ra như một từ trái nghĩa của kháng sinh, vì men vi sinh là những vi sinh vật có lợi sinh sôi nảy nở có chọn lọc để loại trừ các vi khuẩn có hại một cách cạnh tranh. Có thể vì tuyên bố định nghĩa tổng quát và tích cực này mà thuật ngữ probiotic sau đó đã được áp dụng cho các đối tượng khác và mang ý nghĩa tổng quát hơn. Năm 1971, Sperti (1971) áp dụng thuật ngữ này cho chiết xuất mô nhằm kích thích sự phát triển của vi sinh vật. Parker (1974) là người đầu tiên sử dụng thuật ngữ probiotic theo nghĩa nó được sử dụng ngày nay. Ông định nghĩa men vi sinh là “các sinh vật và chất góp phần cân bằng vi khuẩn đường ruột”. Việc giữ lại từ chất trong định nghĩa của Parker về men vi sinh dẫn đến một ý nghĩa rộng bao gồm cả kháng sinh. Năm 1989, Fuller (1989) đã cố gắng cải thiện định nghĩa của Parker về men vi sinh với sự khác biệt sau: “Một chất bổ sung thức ăn vi sinh vật sống có ảnh hưởng có lợi đến vật chủ bằng cách cải thiện sự cân bằng vi khuẩn đường ruột của vật chủ”. Định nghĩa của Fuller là sự sửa đổi khái niệm probiotic ban đầu đề cập đến các động vật nguyên sinh sản sinh ra các chất kích thích các động vật nguyên sinh khác (Lilly và Stillwell 1965). Định nghĩa sửa đổi này nhấn mạnh yêu cầu về khả năng tồn tại của chế phẩm sinh học và giới thiệu khía cạnh tác động có lợi đối với vật chủ, theo định nghĩa của ông, là động vật. Định nghĩa này vẫn được nhắc đến rộng rãi, bất chấp những tranh cãi liên tục về định nghĩa chính xác của thuật ngữ này. Năm 1992, Havenaar và cộng sự (1992) đã mở rộng định nghĩa về chế phẩm sinh học liên quan đến vật chủ và môi trường sống của hệ vi sinh vật như sau: “Việc nuôi cấy vi sinh vật đơn hoặc hỗn hợp khả thi được áp dụng cho động vật hoặc con người, ảnh hưởng có lợi đến vật chủ bằng cách cải thiện đặc tính của hệ vi sinh vật bản địa.” Salminen (1996) và Schaafsma (1996) đã mở rộng định nghĩa về men vi sinh hơn nữa bằng cách không còn hạn chế các tác động sức khỏe được đề xuất đối với các ảnh hưởng lên hệ vi sinh vật bản địa. Theo Salminen, chế phẩm sinh học là “một loại vi sinh vật sống hoặc sản phẩm sữa được nuôi cấy có ảnh hưởng có lợi đến sức khỏe và dinh dưỡng của vật chủ”. Theo Schaafsma, “Chế phẩm sinh học đường uống là các vi sinh vật sống khi ăn vào với số lượng nhất định sẽ gây ra những ảnh hưởng đến sức khỏe ngoài dinh dưỡng cơ bản vốn có”. Các ứng dụng probiotic hiện tại và dữ liệu khoa học về cơ chế hoạt động chỉ ra rằng các thành phần vi sinh vật không thể tồn tại hoạt động theo cách có lợi và lợi ích này không chỉ giới hạn ở vùng ruột (Salminen và cộng sự 1999). Khái niệm về hoạt động của men vi sinh có nguồn gốc từ kiến thức rằng sự điều biến tích cực của đường tiêu hóa (GIT) có thể tạo ra sự đối kháng chống lại mầm bệnh, giúp phát triển hệ thống miễn dịch, mang lại lợi ích dinh dưỡng và hỗ trợ hàng rào niêm mạc ruột (Vaughan và cộng sự 2002). Một ủy ban hành động chung của Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp và Tổ chức Y tế Thế giới đã định nghĩa probiotic là “các vi sinh vật sống, mang lại lợi ích sức khỏe cho vật chủ khi được tiêu thụ với số lượng thích hợp” (FAO/WHO 2001).

Thuật ngữ “prebiotic” được giới thiệu bởi Gibson và Roberfroid (1995), người đã đổi “pro” thành “pre”, có nghĩa là “trước” hoặc “cho”. Họ định nghĩa prebiotic là “một thành phần thực phẩm không tiêu hóa được, có tác dụng có lợi cho vật chủ bằng cách kích thích có chọn lọc sự phát triển và/ hoặc hoạt động của một hoặc một số lượng vi khuẩn hạn chế trong ruột kết”. Định nghĩa này ít nhiều trùng lặp với định nghĩa về chất xơ, ngoại trừ tính chọn lọc của nó đối với một số loài nhất định. Thuật ngữ “cộng sinh” được sử dụng khi một sản phẩm chứa cả probiotic và prebiotic (Schrezenmeir và de Vrese 2001). Bởi vì từ này ám chỉ sự hiệp lực nên thuật ngữ này nên được dành riêng cho các sản phẩm trong đó hợp chất prebiotic có lợi cho hợp chất probiotic. Theo nghĩa chặt chẽ này, một sản phẩm có chứa oligofructose và bifidobacteria probiotic sẽ đáp ứng định nghĩa, trong khi một sản phẩm có chứa oligofructose và chủng LactoBacillus casei probiotic thì không.

Trong các hệ thống nuôi trồng thủy sản, sự tương tác giữa hệ vi sinh vật và vật chủ không chỉ giới hạn ở đường ruột. Xem xét các tương tác sinh thái phức tạp trong môi trường nước, Moriarty (1999) cho rằng định nghĩa về probiotic trong nuôi trồng thủy sản nên bao gồm việc bổ sung vi khuẩn sống (xuất hiện tự nhiên) vào bể và ao nơi động vật sinh sống. Vì vậy, Verschuere và cộng sự (2000) đã đề xuất một định nghĩa mới, cho phép áp dụng rộng rãi hơn thuật ngữ “probiotic” trong nuôi trồng thủy sản. Probiotic được định nghĩa là “một chất hỗ trợ vi sinh vật sống có tác dụng có lợi cho vật chủ bằng cách thay đổi quần thể vi sinh vật xung quanh hoặc liên quan đến vật chủ, bằng cách đảm bảo cải thiện việc sử dụng thức ăn hoặc tăng cường giá trị dinh dưỡng của nó, bằng cách tăng cường phản ứng của vật chủ đối với bệnh tật, hoặc bằng cách cải thiện chất lượng môi trường xung quanh”. Probiotic dành cho sinh vật dưới nước được định nghĩa là “các tế bào vi sinh vật được sử dụng theo cách có thể xâm nhập vào đường tiêu hóa và được duy trì sự sống nhằm mục đích cải thiện sức khỏe” (Gatesoupe 1999).

Tóm tắt lịch sử của probiotic

Đã có một lịch sử lâu dài các tuyên bố về sức khỏe liên quan đến vi sinh vật sống trong thực phẩm, đặc biệt là vi khuẩn axit lactic. Phiên bản Cựu Ước bằng tiếng Ba Tư (Sáng thế ký 18:8) nói rằng “Abraham có được tuổi thọ nhờ uống sữa chua”. Vào năm 76 trước Công nguyên, nhà sử học La Mã Plinius đã khuyến nghị sử dụng các sản phẩm sữa lên men để điều trị bệnh viêm dạ dày ruột (Bottazzi 1983). Kể từ khi kỷ nguyên vi sinh học ra đời, một số nhà điều tra bao gồm Carre (1887), Tissier (1984) và Metchnikoff (1907) cho rằng những ảnh hưởng sức khỏe như vậy là do sự thay đổi cân bằng vi khuẩn đường ruột. Metchnikoff (1907) tuyên bố rằng việc ăn sữa chua có chứa Lactobacilli sẽ làm giảm vi khuẩn sản sinh độc tố trong ruột và điều này làm tăng tuổi thọ của vật chủ. Tissier (1984) khuyến cáo sử dụng Bifidobacteria cho trẻ sơ sinh bị tiêu chảy, cho rằng Bifidobacteria thay thế vi khuẩn khử hoạt tính gây bệnh (1984). Ông đã chỉ ra rằng Bifidobacteria chiếm ưu thế trong hệ vi sinh vật đường ruột của trẻ bú mẹ. Việc sử dụng men vi sinh cho động vật bắt đầu từ những năm 1920 và loài này được giới thiệu vào những năm 1970 để mô tả các chất bổ sung vi sinh vật vào thức ăn cho cả người và động vật (Berg 1998). Vi khuẩn axit lactic đã được sử dụng và nghiên cứu rộng rãi cho mục đích của con người và động vật trên cạn, và vi khuẩn axit lactic cũng được biết là hiện diện trong ruột của cá khỏe mạnh (Ringø và Gatesoupe 1998; Hagi và cộng sự 2004). Mặc dù việc sử dụng chế phẩm sinh học ở người và động vật đã được thiết lập và cải tiến như một công nghệ cho thực hành thương mại và lâm sàng, việc sử dụng chế phẩm sinh học trong nuôi trồng thủy sản chỉ có lịch sử ngắn. Năm 1980, Yasuda và Taga (1980) dự đoán rằng vi khuẩn sẽ được sử dụng làm thực phẩm và là tác nhân kiểm soát sinh học bệnh cá và là chất kích hoạt tốc độ tái tạo chất dinh dưỡng trong nuôi trồng thủy sản. Các nghiên cứu tiên phong về sàng lọc vi khuẩn probiotic từ môi trường nuôi trồng thủy sản đã được báo cáo vào cuối những năm 1980 (Dopazo và cộng sự 1988; Kamei và cộng sự 1988). Vibrio alginolyticus đã được sử dụng làm probiotic ở nhiều trại giống tôm ở Ecuador kể từ cuối năm 1992 (Garriques và Arevalo 1995). Kết quả là thời gian ngừng hoạt động của trại giống đã giảm từ khoảng 7 ngày hàng tháng xuống dưới 21 ngày hàng năm, trong khi khối lượng sản xuất tăng 35%. Việc sử dụng kháng sinh nói chung đã giảm 94% từ năm 1991 đến năm 1994. Việc bổ sung men vi sinh là một thực tế phổ biến trong các trại giống tôm thương mại ở Mexico (Rico-Mora và cộng sự 1998). 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).

Chủ động quản lý bệnh

Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đã khuyến nghị các phương pháp tiếp cận phòng ngừa (dự phòng) để quản lý bệnh hơn là các phương pháp điều trị hậu quả tốn kém (WHO 2002). Áp lực chính trị và môi trường ngày càng tăng nhằm giảm việc sử dụng kháng sinh và các hóa chất trị liệu khác trong nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản đã kích thích nghiên cứu các phương pháp tiếp cận thân thiện với môi trường hơn để kiểm soát dịch bệnh (Hansen và Olafsen 1999; Verschuere và cộng sự 2000). Công cụ phổ biến để chủ động (phòng bệnh) là kết hợp các hợp chất kích thích hệ thống miễn dịch của vật chủ. Các chất dự phòng được nhóm thành ba loại, đó là các chất dinh dưỡng tác động gián tiếp lên sinh lý tế bào, những chất hoạt động theo cách cụ thể như vắc xin và những chất không đặc hiệu về bản chất như glucans, alginate và lipopolysacarit (LPS) dựa trên các vật liệu (Itami và cộng sự 1989 1992 1998; Latchford và cộng sự 1996; Karunasagar và cộng sự 1996; Alabi và cộng sự 1999; Chang và cộng sự 2000; Neuman 2001; NG_BIB_000_053 Bachere 2003). Hệ thống miễn dịch của tôm không được phát triển như ở động vật có xương sống và không có kháng thể hoặc protein cụ thể nào được tạo ra để đáp ứng với các thành phần cấu trúc của một mầm bệnh cụ thể. Mặc dù vắc-xin đơn loài và đa loài đã được phát triển để chống lại một số bệnh do vi khuẩn ở cá, nhưng các chế phẩm vắc-xin như vậy đôi khi không thành công đối với tôm. Ngoài ra, đôi khi các bệnh và mầm bệnh mới có thể xuất hiện nên thực tế không thể phát triển các chiến lược chủ động sử dụng vắc xin. Nhưng hệ thống miễn dịch của tôm có thể được kích thích theo cách ‘không đặc hiệu’ bằng cách sử dụng nhiều mảnh thành tế bào cũng như các thành phần từ các vi sinh vật khác nhau (Devaraja và cộng sự 1998; Itami và cộng sự 1998; Chang và cộng sự 2000). Những công thức này phụ thuộc nhiều vào liều lượng (Raa và cộng sự 1992) và do đó đôi khi chúng ít thành công hơn. Những thiếu sót này đã thúc đẩy việc phát triển và thử nghiệm các loại kháng sinh dự phòng mới từ các sinh vật biển để ngăn chặn sự khởi phát và lây lan của bệnh trong suốt thời gian nuôi (Selvin và Lipton 2004; Selvin và cộng sự 2004). Nghiên cứu hồi cứu cho thấy rong biển (chẳng hạn như Ulva sp.) ngoài việc tạo thành thức ăn cho cá ăn cỏ (Shipgel và cộng sự, 1998) còn kích thích hệ thống phòng thủ của cá bằng alginate và polysaccharides (Nordmo và cộng sự, 1995). Các sản phẩm tự nhiên có nguồn gốc từ biển như Tetraselmis suecica sấy khô và chiết xuất từ loài có bao Ecteinescidia turbinata đã được chứng minh bằng thực nghiệm về vai trò tương ứng của chúng trong việc quản lý bệnh ở cá (Austin và Day 1990; Davis và Hayasaka 1984). Gần đây, ứng dụng tiềm năng của các chất chuyển hóa thứ cấp có hoạt tính sinh học biển trong quản lý bệnh tôm đã được hiện thực hóa. Quản lý bệnh tôm bằng cách sử dụng các chất chuyển hóa thứ cấp có hoạt tính sinh học ở biển đã nổi lên như một phương pháp tiếp cận thân thiện với môi trường (Selvin và Lipton 2003, 2004a). Các chất chuyển hóa thứ cấp được phân lập từ tảo xanh Ulva fasciata và bọt biển Dendrilla nigra được phát triển dưới dạng chất chống vi trùng để kiểm soát các bệnh do vi khuẩn (Selvin và Lipton 2004; Selvin và cộng sự 2004). Các sản phẩm làm từ rong biển đang được đánh giá để phát triển các công cụ quản lý chủ động (Selvin và cộng sự 2008, dữ liệu chưa được công bố; Huang và cộng sự 2006). Tính bền vững của sản xuất phụ thuộc vào sự cân bằng giữa chất lượng môi trường, phòng bệnh bằng các biện pháp phòng bệnh, điều tra dịch tễ học về mầm bệnh và tình trạng sức khỏe của tôm. Vì vậy, việc phòng ngừa và kiểm soát bệnh tôm (quản lý) đang nổi lên như một phương pháp tiếp cận tổng hợp. Xem xét khả năng ứng dụng men vi sinh trong chăn nuôi, chế phẩm sinh học đối kháng đang được phát triển như một gói thực hành để chủ động quản lý các đợt bùng phát giữa quá trình nuôi, sức khỏe và tốc độ tăng trưởng của tôm, đồng thời duy trì chất lượng nước và đất. Mặc dù tiềm năng của chế phẩm sinh học đã được xác định rõ ràng nhưng những hạn chế trong việc phát triển chế phẩm sinh học cần được xem xét khi đánh giá các chế phẩm sinh học mới cũng như chế phẩm sinh học có sẵn trên thị trường (Hình 1).

Đánh giá probiotic

Việc sử dụng vi khuẩn probiotic, dựa trên nguyên tắc loại trừ cạnh tranh và sử dụng chất kích thích miễn dịch là hai trong số những phương pháp phòng ngừa hứa hẹn nhất được phát triển trong cuộc chiến chống lại bệnh tật trong những năm gần đây (Verschuere 2000). Một trong những thách thức chính trong việc phát triển vi khuẩn probiotic là sử dụng các phương pháp chọn lọc và xâm chiếm thích hợp. Tiêu chí lựa chọn vi khuẩn probiotic cần đánh giá các phương pháp xâm chiếm, khả năng cạnh tranh chống lại mầm bệnh và tác dụng kích thích tăng trưởng miễn dịch trên tôm (Gatesoupe 1999; Gomez-Gil và cộng sự 2000). Bằng cách áp dụng các vi khuẩn này trong các trang trại nuôi tôm, có thể tạo ra sự cân bằng sinh học giữa các vi sinh vật có lợi cạnh tranh với có hại. Ở cá, đã có chứng minh rằng vi khuẩn probiotic có thể tạo ra một số enzyme tiêu hóa, có thể cải thiện quá trình tiêu hóa của cá, do đó nâng cao khả năng chống chịu căng thẳng và sức khỏe của cá hồi vân, Oncorhynchus mykiss (Irianto và Austin 2003). Hơn nữa, vi khuẩn probiotic trực tiếp hấp thu hoặc phân hủy chất hữu cơ hoặc chất độc hại trong nước và trầm tích, từ đó cải thiện chất lượng nước (Wang và cộng sự 2005). Theo phát hiện của các nhà nghiên cứu Trung Quốc, khi cho những vi khuẩn này vào nước, chúng có thể phân hủy chất bài tiết của tôm, thức ăn còn sót lại, tàn dư của sinh vật phù du và các chất hữu cơ khác thành CO2, nitrat và phốt phát. Trong những năm gần đây, các phương pháp phân tử không phụ thuộc vào nuôi cấy đã được phát triển để đánh giá các chế phẩm sinh học tiềm năng (Vergin và cộng sự 2001). Chúng bao gồm điện di trên gel trường xung (PFGE), RFLP của gen 16S rRNA, PCR ghép kênh, PCR mồi tùy ý (AP), DNA đa hình khuếch đại ngẫu nhiên (RAPD), điện di trên gel gradient biến tính (DGGE), điện di trên gel gradient nhiệt độ (TGGE), và/ hoặc đa hình độ dài đoạn giới hạn đầu cuối (TRFLP) (Pond và cộng sự 2006).

Việc lựa chọn và ứng dụng công nghệ chế phẩm sinh học phải dựa trên sự hiểu biết thấu đáo về các cơ chế liên quan và hậu quả giả định. Một phần thiết yếu của sự hiểu biết đó có thể được cung cấp bởi các nghiên cứu xem xét chi tiết các tương tác giữa vật chủ và vi sinh vật. Một chiến lược thử nghiệm quan trọng để nghiên cứu các tương tác này trước tiên là xác định chức năng của vật chủ trong trường hợp không có vi khuẩn và sau đó đánh giá tác động của việc thêm một quần thể vi khuẩn hoặc một số hợp chất nhất định (tức là trong điều kiện axenic hoặc gnotobiotic) (Gordon và Pesti 1971). Marques và cộng sự (2004a, b; 2005) trước đây đã chỉ ra rằng Artemia là công cụ phát triển hệ thống thử nghiệm gnotobiotic để nghiên cứu ảnh hưởng của thành phần thức ăn đến tỷ lệ sống và tăng trưởng khi có hoặc không có thử nghiệm cảm nhiễm. Hệ thống thử nghiệm sử dụng môi trường nuôi cấy Artemia gnotobiotic trong đó cộng đồng vi sinh vật được kiểm soát hoàn toàn (Marques và cộng sự 2006). Artemia là một phần thiết yếu của chuỗi thức ăn sống trong nuôi ấu trùng cá và động vật có vỏ (Sorgeloos và cộng sự 1986). Artemia được xem là thiết bị lọc hạt liên tục và không chọn lọc, có thể tiêu thụ kích thước hạt tối đa 25–30 µm đối với ấu trùng và 50 µm đối với trưởng thành. Xem xét sự đa dạng về thói quen cho ăn không chọn lọc của Artemia, nó có thể được sử dụng để bao bọc (bao bọc sinh học) các chế phẩm sinh học tiềm năng như nấm men làm bánh và vi tảo (Dobbeleir và cộng sự 1980; Sorgeloos và cộng sự 1986). Theo Marques và cộng sự (2005), năng suất của Artemia được nuôi bằng thức ăn kém chất lượng có thể dễ dàng được cải thiện bằng cách bổ sung vi khuẩn không gây bệnh, một phần vì chúng được sử dụng làm nguồn dinh dưỡng, trong khi tác động của vi khuẩn như vậy ít rõ rệt hơn ở động vật được nuôi bằng nguồn thức ăn tốt hơn. Việc sử dụng vi khuẩn chết (đặc biệt là khi bổ sung một lần) không hiệu quả bằng điều kiện cho ăn để kiểm soát bệnh ở gnotobiotic Artemia (Marques và cộng sự 2006). Phương pháp được sử dụng để thu được vi khuẩn chết (nồi hấp) có thể góp phần vào kết quả này, vì phương pháp này có tiềm năng mạnh mẽ để tiêu diệt một số hợp chất, như vitamin, protein và axit béo, đồng thời gây tổn hại cho lipid màng tế bào (Marques và cộng sự 2004a). Do đó, các nghiên cứu trong tương lai nên bao gồm các phương pháp ít có khả năng phá hủy hơn như vô hiệu hóa formalin và tiếp xúc với tia cực tím để làm bất hoạt vi khuẩn. Các sản phẩm sữa lên men thường được coi là một trong những phương tiện thích hợp nhất để cung cấp đủ số lượng vi khuẩn sinh học cho người tiêu dùng (Casteele và cộng sự 2006). Việc phát triển các phương tiện/ cơ chế phân phối phù hợp để đưa men vi sinh vào ruột tôm một cách hiệu quả là điều tất yếu để đạt được thành công các chế phẩm sinh học trong môi trường “nuôi nhốt”. Mặc dù vẫn còn là vấn đề tranh luận, một số tác giả đã chỉ ra rằng cần phải có nồng độ tối thiểu 1 × 106 (đơn vị hình thành khuẩn lạc) cfu/g của sản phẩm để phát huy tác dụng sinh học (Ravula và Shah 1998; Shah 2000; Vinderola và Reinheimer 2000; Roy 2001; Talwalker và Kailasapathy 2004) ở động vật bậc cao.

Các vấn đề trong phát triển chế phẩm sinh học

Vì chế phẩm sinh học rất nhạy cảm với nhiều yếu tố môi trường nên việc phát triển công nghệ lên men đòi hỏi những phương pháp tiếp cận mới. Cho đến nay, việc sản xuất probiotic hầu như chỉ được thực hiện bằng phương pháp lên men theo mẻ thông thường và nuôi cấy huyền phù (Lacroix và Yildirim 2007). Tuy nhiên, các chủng được phát triển thông qua các phương pháp canh tác mới đòi hỏi phải tối ưu hóa quy trình một cách chiến lược. Ở cấp độ loài, việc xác định sai chủ yếu nằm ở các chi phức tạp về mặt phân loại LactoBacillus và Bifidobacteria (Huys và cộng sự 2006). Dựa trên phát hiện rằng hơn 28% chủng vi khuẩn thương mại dự định sử dụng chế phẩm sinh học đã bị xác định sai ở cấp độ chi hoặc loài, thật hợp lý khi cho rằng những thiếu sót về chất lượng vi sinh và tính chính xác trên nhãn của các sản phẩm chế phẩm sinh học được báo cáo bởi một số tác giả (Yeung và cộng sự 2002; Fasoli và cộng sự 2003; Temmerman và cộng sự 2003; Drisko và cộng sự 2005; Masco và cộng sự 2005) có thể phần lớn là do sự kết hợp của các mẫu nuôi cấy vi khuẩn được xác định không chính xác. Người ta đã chấp nhận rộng rãi rằng phân tích trình tự 16S rDNA có thể được coi là công cụ tốt nhất để xác định vị trí phân loại của các loài probiotic. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng trình tự 16S rDNA có độ phân giải hạn chế trong việc phân biệt một số loài vi khuẩn axit lactic có liên quan chặt chẽ được sử dụng trong sản xuất men vi sinh (Hong và cộng sự 2005). Trong hầu hết các trường hợp, các chủng probiotic có nguồn gốc trên cạn hiếm khi thành công trong nuôi tôm do chúng không có khả năng hoạt động trong môi trường nước và/hoặc biển. Hơn nữa, hầu hết các báo cáo hiện có đều tập trung vào các chủng vi khuẩn có lợi tiềm năng có thể nuôi cấy dễ dàng bằng môi trường sẵn có. Nhưng đã có báo cáo cho rằng vi khuẩn nội cộng sinh ở biển không thể nuôi cấy được bằng môi trường sẵn có (Selvin và cộng sự 2004). Về nguyên tắc, các vi khuẩn đối kháng nội cộng sinh có thể có hiệu quả sinh học tiềm năng, vì chúng được thiết lập cộng sinh đối kháng với động vật không xương sống ở biển. Do đó, việc khám phá các vi khuẩn nội cộng sinh ở biển sẽ là một phương pháp tiềm năng để phát triển chế phẩm sinh học mới cho tôm.

Hướng dẫn và Quy định

Một số định nghĩa cho thuật ngữ ‘probiotic’ đã được sử dụng trong nhiều năm nhưng định nghĩa do Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp của Liên hợp quốc – Tổ chức Y tế Thế giới (FAO-WHO) (FAO/WHO 2001) đưa ra đã được Tổ chức Quốc tế xác nhận về Probiotic và Prebiotic (Reid và cộng sự 2003). Theo hướng dẫn của FAO-WHO, phạm vi của chế phẩm sinh học có thể được định nghĩa là “các vi sinh vật sống, khi được sử dụng với số lượng thích hợp sẽ mang lại lợi ích sức khỏe cho vật chủ”. Định nghĩa này giữ lại các yếu tố lịch sử về việc sử dụng sinh vật sống cho mục đích sức khỏe nhưng không hạn chế việc áp dụng thuật ngữ này chỉ cho chế phẩm sinh học đường uống có tác dụng trên đường ruột (Reid và Bruce 2006). Các hướng dẫn quy định những gì cần thiết để một sản phẩm được gọi là chế phẩm sinh học đã được FAO-WHO xuất bản năm 2002 (Hướng dẫn của FAO/WHO 2002). Các yêu cầu bao gồm, các chủng phải được chỉ định riêng lẻ, được xác định phù hợp và phải duy trì số lượng khả thi khi hết thời hạn sử dụng trong công thức sản phẩm được chỉ định mang lại điểm cuối lâm sàng đã được chứng minh. Mặc dù các quốc gia thành viên được khuyến khích sử dụng những hướng dẫn này, nhưng thực tế là một số sản phẩm vẫn tiếp tục có chất lượng không rõ ràng và yêu cầu những lợi ích về sức khoẻ mà không được hỗ trợ bởi các nghiên cứu phù hợp và được bình duyệt trên người cho thấy rằng nhiều cơ quan quản lý vẫn chưa thống nhất (Canganella 1997; Temmerman và cộng sự 2003; Huff 2004). Việc lựa chọn và đánh giá các ứng cử viên probiotic tiềm năng là một quá trình gồm nhiều bước tập trung vào các khía cạnh chức năng, an toàn và công nghệ (Sanders và Huis in’t Veld 1999; Saarela và cộng sự 2000; Reid 2006). Ngày càng có nhiều  thừa nhận rằng việc xác định chính xác một chủng probiotic là một trong những điều kiện tiên quyết đầu tiên chứng minh tính an toàn vi sinh (Huys và cộng sự 2006). Các tài liệu về hiệu quả lâm sàng đã được chứng minh và các cơ chế hoạt động đã biết cùng với liều lượng, thời gian sử dụng và các thông số an toàn được nêu rõ ràng sẽ cho phép người chăm sóc giới thiệu sản phẩm và giúp người tiêu dùng mua thực phẩm chứa men vi sinh và các sản phẩm không kê đơn với mức độ tin cậy cao. Tuy nhiên, các nghiên cứu có hệ thống về hiệu quả, sự tồn tại và nguy cơ lây truyền của chế phẩm sinh học trong nuôi trồng thủy sản vẫn chưa được báo cáo. Khi các chế phẩm sinh học mới xuất hiện cùng với các sinh vật biến đổi gen (GMO) được thiết kế đặc biệt để điều trị bệnh (Steidler và cộng sự 2003), việc giám sát lâu dài sẽ rất quan trọng để đảm bảo rằng các vấn đề an toàn và (trong trường hợp GMO) các vấn đề ngăn chặn môi trường thích hợp được báo cáo. Theo Henriksson và cộng sự (2005), cần phải thực hiện nhiều nghiên cứu lâm sàng hơn, tốt nhất là so sánh sản phẩm probiotic này với sản phẩm khác hoặc với thực hành y tế tiêu chuẩn. Bằng cách này, có thể xác định được điểm mạnh và hạn chế của men vi sinh. Do đó, việc đánh giá toàn diện các chế phẩm sinh học mới được phát triển sẽ được tiến hành trên các con đường được thiết kế tốt lĩnh vực để xác nhận/ thương mại hóa các sản phẩm chế phẩm sinh học trong nuôi trồng thủy sản. Nhưng không có hướng dẫn quy định nào về việc sử dụng chế phẩm sinh học trong nuôi trồng thủy sản. Xem xét các vấn đề mới nổi về việc truyền bệnh từ động vật sang người từ các hệ thống nuôi trồng thủy sản và nguy cơ có thể chuyển các chủng probiotic tiềm năng sang mầm bệnh, việc sử dụng các chủng nuôi trồng thủy sản trên cạn và nuôi trong nhà xưởng cần phải được giám sát và điều chỉnh bằng các hướng dẫn phù hợp.

Nguồn probiotic đối kháng tiềm năng

Trong nông nghiệp, việc sử dụng các chủng vi khuẩn đối kháng để kiểm soát nồng độ mầm bệnh tiềm ẩn bằng cách loại trừ cạnh tranh đã thành công trong việc ngăn chặn sự bùng phát dịch bệnh ở nhiều loài (Vanbelle và cộng sự 1990; Nisbet và cộng sự 1994; Corrier và cộng sự 1995a, b; Hansen và Olafsen 1999). Tuy nhiên, việc sử dụng các chủng vi khuẩn trên cạn làm chế phẩm sinh học cho nuôi trồng thủy sản có ít thành công vì đặc tính của chủng vi khuẩn phụ thuộc vào môi trường mà chúng phát triển. Do đó, phân lập vi khuẩn sinh học tiềm năng khỏi môi trường biển nơi chúng phát triển tối ưu là phương pháp tốt hơn.

Vi khuẩn gram âm được coi là nguyên nhân gây ra phần lớn các vấn đề về vi khuẩn liên quan đến bệnh tôm (Bachere và cộng sự 1995; Verschuere và cộng sự 2000; Selvin và cộng sự 2005). Ngoại trừ các vi khuẩn Gram dương có nguồn gốc trên cạn, đặc biệt là vi khuẩn axit lactic, việc lựa chọn chế phẩm sinh học trong nuôi trồng thủy sản biển chủ yếu là các loài Gram âm (Austin và cộng sự 1995; Gibson và cộng sự 1998; Gram và cộng sự 1999; Spanggaard và cộng sự 2001). Việc lựa chọn các vi khuẩn Gram âm có lẽ là do sự phù hợp của chiến lược chọn lọc r, mang lại sự cạnh tranh trực tiếp, nhanh chóng lúc đầu, tức là về các chất dinh dưỡng, khả năng bám dính, v.v., với các vi khuẩn có khả năng gây hại, cơ hội hoặc gây bệnh cũng phát triển nhanh (Vine và cộng sự 2006). Khi môi trường nuôi thủy sản ổn định và thành thục, hệ vi sinh vật có thể trở thành một cộng đồng bị chi phối bởi các loài được K chọn lọc (Salvesen và cộng sự 1999). Mặc dù các chủng probiont được chọn lọc r có thể phù hợp trong giai đoạn đầu của quá trình nuôi ấu trùng, nhưng cần xem xét lợi ích tiềm tàng của các loài được chọn lọc K nếu cần phải điều trị bằng men vi sinh lâu dài. Vấn đề thoái hóa chủng này rất quan trọng khi xem xét các probiont ứng cử viên gram âm vì không giống như một số vi khuẩn gram dương, chúng không hình thành nội bào tử. Do đó, để duy trì môi trường nuôi cấy khả thi, các mẫu vi khuẩn Gram âm cần được nuôi cấy phụ thường xuyên hơn trên môi trường rắn hoặc lỏng. Kỹ thuật đông khô, cố định và sản xuất sinh khối trong điều kiện lên men được coi là phương pháp đáng tin cậy và kinh tế để sản xuất/ứng dụng vi khuẩn gram âm trong nuôi tôm.

Khi xem xét hệ vi khuẩn liên quan đến trứng và ấu trùng cá biển nước lạnh, Hansen và Olafsen (1999) đã chỉ ra rằng hệ vi khuẩn rất đa dạng trên trứng cá có chức năng như một hàng rào bảo vệ chống lại các mầm bệnh tiềm ẩn và những vi khuẩn này được thiết lập trong hệ thực vật đường ruột ở cá con thông qua việc hấp thụ nước để điều hòa thẩm thấu. Tương tự, họ cho rằng hệ vi sinh vật đường ruột của cá trưởng thành sẽ bị ảnh hưởng lớn bởi những vi khuẩn chiếm ưu thế được tìm thấy trong khẩu phần ăn và nước xung quanh của ấu trùng đang phát triển, do đó kích thích việc tìm kiếm vi khuẩn có thể ức chế sự xâm nhập của vi khuẩn gây bệnh trong trứng cá biển.

Nói chung, các chủng vi khuẩn không có trong hemolymp, có hệ vi sinh vật bình thường trong môi trường sống, hình thành cùng với các chủng không gây bệnh khác và tạo ra các chất ức chế sẽ là những ứng cử viên được ưa thích nhất cho chế phẩm sinh học (Farzanfar 2006). Giống như trong tự nhiên, sự cân bằng sức khỏe của vi sinh vật trong ao phải bao gồm vi khuẩn phát triển mạnh trong các hốc môi trường rất cụ thể cũng như những vi khuẩn phát triển mạnh trong các hốc môi trường chung hơn (Jöborn và cộng sự 1997). Vì vi khuẩn có lợi hiện diện trong môi trường trang trại và có thể tập trung từ thức ăn và nước xung quanh vào ruột của vật nuôi khỏe mạnh, nên việc phân lập và phát triển chế phẩm sinh học có thể bắt đầu bằng cuộc khảo sát ban đầu về cộng đồng vi khuẩn trong nước nuôi khi bệnh không có và bao gồm các loài được tìm thấy trong đường ruột của cá thể khỏe mạnh và nước biển nơi động vật nuôi phát triển (Vine và cộng sự 2006). Sử dụng thông tin này và các thí nghiệm sâu hơn về tác dụng sinh học của các chủng vi khuẩn cụ thể, có thể thiết lập sự cân bằng lành mạnh của các loài vi khuẩn bằng cách xâm chiếm trước nước nuôi đã được xử lý bằng các sinh vật sinh học đã biết thay vì để vi khuẩn cơ hội chưa biết và mầm bệnh cơ hội có khả năng xâm chiếm (Verschuere và cộng sự 2000). Một số nghiên cứu đã báo cáo rằng tỷ lệ phân lập của probiotic hữu ích dao động từ 1% đến 4% trên tổng số vi khuẩn được sàng lọc (Pybus và cộng sự 1994; Spanggaard và cộng sự 2001). Với số lượng phân lập thấp, cần phải sàng lọc hàng trăm chủng vi khuẩn để thu được đủ số lượng men vi sinh tiềm năng để đưa vào danh sách ngắn.

Môi trường biển đã được khai thác để tìm kiếm các vi sinh vật mới được sử dụng trong phát triển thuốc (Selvin và cộng sự 2004) và có thể là nguồn cung cấp vi khuẩn lớn nhất cho ngành nuôi trồng thủy sản. Nghiên cứu đang được tiến hành để xác định vi khuẩn biển như bọt biển là nguồn tiềm năng của chế phẩm sinh học mới cho tôm (Selvin và cộng sự 2008, dữ liệu chưa được công bố). Người ta phát hiện ra rằng vi khuẩn Actinobacteria nội cộng sinh Nocardiopsis alba MSA10 được phân lập từ loài bọt biển Fasciospongia cavernosa cho thấy hoạt động đối kháng tiềm ẩn chống lại mầm bệnh Vibrio nổi bật của Penaeus monodon in vitro và in vivo. Sfanos và cộng sự (2005) đã thực hiện một cuộc khảo sát các mẫu vi khuẩn được phân lập từ các nguồn sinh vật biển hoang dã bao gồm tảo vĩ mô, nước biển và trầm tích biển để sàng lọc các probiont tiềm năng. Nhiều cộng đồng vi khuẩn đã được khám phá từ các môi trường biển độc đáo, chẳng hạn như miệng phun thủy nhiệt (Jeanthon 2000), trầm tích biển (Cifuentes và cộng sự 2000; Llobet-Brossa và cộng sự 1998), màng sinh học biển, tảo nở hoa (Seibold và cộng sự 2001) và bọt biển (Lafi và cộng sự 2005). Đại diện của các nhóm vi khuẩn được phát hiện chủ yếu là vi khuẩn gamma proteobacteria có xu hướng chiếm ưu thế trong hầu hết các cộng đồng (Eilers và cộng sự 2000). Gần đây, các vi khuẩn nội cộng sinh ở biển đang nổi lên như một nguồn tiềm năng để phát triển các chế phẩm sinh học mới (Selvin và cộng sự 2004: Selvin và cộng sự 2008, dữ liệu chưa được công bố).

Đường tiêu hóa của những cá thể khỏe mạnh được xem là nguồn chính cung cấp probiont tiềm năng vì những vi khuẩn này sẽ được tạo điều kiện trước để phát triển mạnh trong môi trường axit cao và giúp loại trừ mầm bệnh khỏi vị trí bám dính trong thành ruột (Verschuere và cộng sự 2000). ). Vi khuẩn có lợi được phân lập từ đường tiêu hóa bào ngư đã thúc đẩy sự phát triển (8–33%) và tỷ lệ sống (2,5 lần) của bào ngư sau khi nhiễm V. anguillarum (Macey và Coyne 2005). Ba loài không có hemolymp, Bacillus sp. (tương tự nhất với Bacillus psychrodurans), P. carotinifaciens (một loại vi khuẩn sản xuất astaxamthin) và S. mamurdoensis (một loài mới ban đầu được phân lập từ thảm vi khuẩn lam trong ao ở Nam Cực) đặc trưng cho đường ruột của cá sable trưởng thành khỏe mạnh mang probiotic tiềm năng (Reddy và cộng sự 2003).

Vi khuẩn trong môi trường nước và chắc chắn là những vi khuẩn trong khẩu phần ăn ảnh hưởng đến thành phần của đường ruột cá, nơi chúng có thể ảnh hưởng tích cực đến sức khỏe của sinh vật (Verschuere và cộng sự 2000). Ngoài hệ vi sinh vật đường ruột có thể loại trừ sự bám dính của các loài khác vào thành ruột, vi khuẩn có thể cạnh tranh với mầm bệnh để lấy nguồn carbon và năng lượng trong môi trường nước cũng có thể là ứng cử viên tốt cho hỗn hợp men vi sinh (Verschuere và cộng sự 2000). Hơn nữa, các vi sinh vật thể hiện đặc tính kháng khuẩn thường được phát hiện có liên quan đến tảo vĩ mô và các nguồn khác trong môi trường biển (Sfanos và cộng sự 2005), và những vi sinh vật này cung cấp nguồn probiont tiềm năng thứ ba. Tài liệu đã chứng minh rằng nhiều chủng probiotic có thể được phát triển từ các nguồn khác nhau.

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 – Bình Minh Capital

Xem thêm:

You cannot copy content of this page