Chế phẩm sinh học trong nuôi tôm
Theo truyền thống, chế phẩm sinh học được định nghĩa là “các vi sinh vật sống mà khi được bổ sung vào thức ăn sẽ giúp lấy lại sự cân bằng trong hệ tiêu hóa của vật chủ.”
Trong nuôi trồng thủy sản, việc sử dụng chế phẩm sinh học cần cân nhắc một vài yếu tố vì hệ vi sinh vật trong bộ máy của vật chủ không tồn tại độc lập. Nó chịu ảnh hưởng của môi trường và vật chủ. Do vậy, thuật ngữ ‘chế phẩm sinh học’ trong nuôi trồng thủy sản được định nghĩa là ‘một vi sinh vật tác động có lợi lên vật chủ như thay đổi cộng đồng vi sinh vật xung quanh vật chủ, đảm bảo cải thiện việc tiêu hóa thức ăn và tăng cường giá trị dinh dưỡng, tăng khả năng kháng bệnh, và cải thiện môi trường xung quanh vật chủ.”
Khác với tôm và cá nước mặn, quần thể vi sinh vật của các loài nước ngọt chủ yếu là các loài vi sinh vật họ Aeromonas, Plesiomonas, các vi khuẩn kị khí như Bacteroides, Fusobacterium và Eubacterium, axit lắc tích sản xuất ra các vi khuẩn ở trong ruột của tôm, chủ yếu là họ Carnobacterium. Tuy nhiên, trong nuôi trồng thủy sản, vi khuẩn Vibrio spp., Bacillus spp., axit lắc tích và vi tảo thường được tận dụng như là chế phẩm sinh học giúp tăng trưởng và nâng cao tỷ lệ sống của loài thủy sản nuôi, đồng thời giảm mầm bệnh. Các dòng vi sinh vật này được công nhận là có hiệu quả hơn so với việc sử dụng thuốc kháng sinh và các hóa chất. Gần đây, các vi khuẩn có lợi đã được chiết xuất từ nước biển, chất cặn, và bộ máy của các loài thủy sản nuôi có khả năng sản xuất ra các chất ức chế mầm bệnh.
Ứng dụng chế phẩm sinh học trong nuôi tôm
Hoạt động của chế phẩm sinh học được điều chỉnh bởi một loạt các ảnh hưởng phụ thuộc vào bản thân dòng chế phẩm sinh học, liều lượng sử dụng, thời gian sử dụng, liều lượng sử dụng. Một vài dòng chế phẩm sinh học đã chứng minh có hiệu quả bằng cách sản sinh ra thuốc kháng sinh như bacteriocin có thể ức chế các loại vi khuẩn hay vi rút khác. Một số dòng chế phẩm sinh học khác ức chế việc di chuyển của vi khuẩn vào thành ruột, tăng cường chức năng bảo vệ bằng chất nhầy bằng cách tăng việc sản xuất các phân tử miễn dịch một cách tự nhiên, hay điều chỉnh phản ứng miễn dịch.
Một vài nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của các dòng chế phẩm sinh học ứng dụng trong nuôi tôm. Chẳng hạn, chế phẩm sinh học dòng Bacillus S1, được chiết xuất từ ruột của tôm giống bố mẹ ở vịnh Thái Lan, đã chứng minh có hiệu quả. Thử nghiệm được tiến hành đối với tôm PL30. Một nhóm được nuôi bằng thức ăn có bổ sung chế phẩm sinh học và nhóm còn lại được nuôi bằng thức ăn thông thường. Sau 100 ngày có sự khác biệt lớn về mức độ tăng trưởng, tỷ lệ sống và hình dáng giữa hai nhóm. Sau khi thử thách tôm với mầm bệnh, vi khuẩn Vibrio harveyi trong mười ngày, toàn bộ nhóm được nuôi thức ăn có bổ sung chế phẩm sinh học có tỷ lệ sống 100%, trong khi nhóm còn lại có tỷ lệ sống là 26%.
Việc lựa chọn các dòng chế phẩm sinh học nên được xem xét cẩn thật. Mức độ an toàn của việc sử dụng chế phẩm sinh học có thể được khẳng định qua kinh nghiệm. Các dòng chế phẩm sinh học không chỉ đóng vai trò là thức ăn mà còn đóng vai trò kiểm soát sinh học đối với bệnh tôm và là các hoạt chất tạo ra dinh dưỡng. Do vậy, kiểm soát sinh học trong nuôi trồng thủy sản nảy sinh và các nghiên cứu liên tục phát triển. Nhìn chúng, vi khuẩn tồn tại dưới hai dạng chính: vi khuẩn có lợi và vi khuẩn mang mầm bệnh. Các vi khuẩn có lợi đóng vai trò quan trọng trong việc tái sử dụng các chất dinh dưỡng và phân hủy các chất hữu cơ, nhờ đó, môi trường nuôi được trong sạch. Các vi khuẩn mang mầm bệnh là tác nhân làm giảm chất lượng nước và gây bệnh.
Việc sử dụng dòng chế phẩm Bacillus sp mang lại các hiệu quả như: sản xuất chất kháng sinh, bacteriocin, lysozyme, proteases và thay đổi nồng độ pH bằng cách sản sinh ra các axit hữu cơ. Ngoài ra, chế phẩm sinh học cũng tác động đến hệ miễn dịch của cá, tôm và các loài thủy sản khác. Streptomyces đã được sử dụng như là chế phẩm sinh học trong nuôi thí nghiệm tôm sú. Các chỉ số về chất lượng nước tốt hơn nhiều so với nuôi trong bể chứa và chỉ số tăng trưởng được cải thiện rõ rệt. Một vài sản phẩm chế phẩm sinh học khác như Super-biotic, Super Ps, Zymetin, và Mutagen đã được chứng minh có vai tròng quan trọng trong việc sản xuất tôm giống do các dòng chế phẩm sinh học này giúp cải thiện chất lượng nước trong suốt quá trình nuôi. Tương tự, dòng chế phẩm sinh học Bacillus subtilis E20, được chiết xuất từ thức ăn của người, đã được áp dụng trong sản xuất giống tôm chân trắng Litopenaeus vannamei, giúp giảm đáng kể tỷ lệ chết.
Chế phẩm sinh học trong việc kích hoạt hệ thống miễn dịch của tôm
Tôm là loài thủy sản có hệ thống miễn dịch kém phát triển và chế phẩm sinh học đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện hệ thống miễn dịch ở tôm. Khi được bổ sung vào thức ăn với liều lượng 1010
cfu/kg trong vào 168 giờ, chế phẩm sinh học dòng Lactobacillus plantarum đã giúp tăng cường hệ thống miễn dịch và tác động đến gen của tôm chân trắng (Litopenaeus vannamei), tác động đến cả hệ miễn ở tế bào và ở dịch trong tôm và giúp tăng cường hoạt động của phenoloxidase (PO), prophenoloxidase (ProPO).
Dòng chế phẩm Pediococcus acidilactici cũng được chứng minh có hiệu quả trong việc chống ô xi hóa và thừa ô xi trong tế bào ở tôm chân trắng khi được thử nghiệm với vi khuẩn Vibrio nigripulchritudo.
Một vài dòng vi khuẩn Vibrio spp cũng được coi là chế phẩm sinh học tiềm năng trong nuôi tôm chân trắng. Một số dòng được thử nghiệm như V. alginolyticus (NCIMB 1339) và V. gazogenes đã chứng minh có hiệu quả trong việc điều trị bệnh do vi khuẩn Vibrio gây ra. Khi tôm non được cho ăn thức ăn có bổ sung ki-tin và V. gazogenes, thì số lượng khuẩn Vibrio giảm đáng kể trong ruột tôm. Như vậy, Vibrio và hỗn hợp ki-tin đã làm thay đổi đáng kể số lượng hồng cầu, phản ảnh hệ miễn dịch của tôm được tăng cường.
Chế phẩm sinh học trong điều trị bệnh trên tôm
Chế phẩm sinh học có khả năng tăng cường hệ miễn dịch trong tôm và cá. Đối với việc phòng bệnh, việc tăng cường khả năng kháng bệnh và phát triển khả năng miễn dịch là lựa chọn tốt nhất trong việc phòng ngừa và điều trị bệnh.
Hệ miễn dịch trên tôm
Cá và tôm rất khác nhau về khả năng miễn dịch. Cơ chế bảo vệ của tôm yếu con và không có khả năng sản xuát ra globulin miễn dịch. Loài tôm hoàn toàn dựa vào hệ miễn dịch bẩm sinh, bao gồm dịch và tế bào hoạt động phối hợp với nhau để phát hiện và loại trừ các chất hữu cơ bên ngoài nguy hiểm cho vật chủ.
Phản ứng miễn dịch ức chế vi rút ở tôm
Phản ứng miễn dịch ở tôm được nhận biết qua thụ thể nhận dạng mầm bệnh (PRRs). Khi một vi rút vào trong cơ thể tôm, các tế bào bị nhiễm vi rút chứa các thành phần vi rút như gen DNA hay RNA và các thành phần này được cảm nhận bởi PRRs. PRRs gây ra các phản ứng chống vi rút thích hợp và hiệu quả như sản sinh ra các xytokin khác nhau kích thích các phản ứng miễn dịch phù hợp. Các phản ứng miễn dịch này bao gồm nhiều proten và gen chống vi rút, các chất kích thích miễn dịch hỗ trợ các phản ứng miễn dịch chống vi rút.
Hoạt động ức chế vi rút của chế phẩm sinh học
Hoạt động ức chế vi rút của chế phẩm sinh học được nghiên cứu bằng phương pháp plaque. Theo phương pháp này, chế phẩm sinh học và vi rút được trộn lẫn với số lượng bằng nhau, sau đó được cấy vào tế bào và hoạt động chống vi rút được theo dõi qua tỷ lệ giảm.
Một mô hình nuôi tế bào eukaryotic được đề xuất để nghiên cứu hoạt động ức chế vi rút của chế phẩm sinh học. Phương pháp này dựa trên cơ chế hoạt động của chế phẩm sinh học. Chế phẩm sinh học sẽ loài trừ các mầm bệnh bằng cách cạnh tranh vị trí bám và kích thích cơ chế miễn dịch của vật chủ. Các nghiên cứu chống vi rút trong mô hình nuôi tế bào bao gồm:
Thử nghiệm các lớp đơn bào với vi khuẩn: Trước tiên, các lớp đơn bào được ủ với chế phẩm sinh học và các vi khuẩn tự do bị đẩy ra. Sau đó, các lớp đơn bào này được thử nghiệm trực tiếp với vi rút và được ủ. Tế bào nào sống sót được coi là có khả năng ức chế vi rút.
Hiệu quả kháng vi rút của bề mặt vi khuẩn: Sau khi ủ, chế phẩm sinh học được tập hợp lại và bổ sung vào các lớp đơn bào và được thử nghiệm với vi rút. CPE được xác định sau khi ủ để xác định hoạt động ức chế vi rút. Để áp dụng phương pháp này, phương pháp nuôi là rất quan trọng, đồng thời các yếu tố sinh, lý hóa của dòng chế phẩm sinh học và loài vi rút được dùng để thử nghiệm cũng cần được xem xét cẩn thận.
Nhìn chung, vi rút trong phòng thí nghiệm được thử nghiệm với các lớp đơn bào phù hợp, và mức độ tăng trưởng của vi rút được xác nhận qua các nghiên cứu CPE. Chẳng hạn, vi rút Taura được nuôi trong huyết bào của tôm chân trắng. Mức tăng trưởng của vi rút được khẳng định qua quá trình nghiên cứu CPE trong huyết bào của tôm trong thời gian 6 giờ, 12 giờ và 48 giờ. Theo cách tương tự, chế phẩm sinh học cũng có thể được bổ sung vào các lớp đơn bào này và CPE có thể được nghiên cứu cho hoạt động chống vi rút của chế phẩm sinh học.
Kết luận và triển vọng
Vấn đề dịch bệnh và môi trường trong nuôi tôm đã gây ra mối lo về sự phát triển bền vững của nghề nuôi tôm. Các giống tôm sạch bệnh được chứng nhận và ao nuôi đủ điều kiện được coi là hai bước quan trọng nhất trong việc ngăn ngừa dịch bệnh. Một vài biện pháp đã được áp dụng trong quản lý sức khỏe tôm để ngăn ngừa dịch bệnh bao gồm lựa chọn tôm giống, giống bố mẹ sạch bệnh, hệ thống nuôi khép kín, hệ thống tuần hoàn, áp dụng chế phẩm sinh học và một số hình thức nuôi tôm an toàn sinh học. Thực tế đã cho thấy, việc sử dụng các sản phẩm chế phẩm sinh học và vitamin rất hiệu quả trong việc quản lý sức khỏe tôm và giảm bệnh dịch bằng cách củng cố cơ chế bảo vệ tự nhiên của đàn giống.
Dịch bệnh trong nuôi tôm là một vấn đề nghiêm trọng do việc lạm dụng và sử dụng sai thuốc kháng sinh đối trong việc phòng chống các bệnh do vi khuẩn gây ra như Vibrio. Việc áp dụng chế phẩm sinh học kháng vi rút trong nuôi tôm là một giải pháp mới và an toàn. Tuy nhiên, chế phẩm sinh học đã được chứng minh có hiệu quả từ lúc bắt đầu nuôi hơn là sau khi có dịch bệnh. Do vậy, cách tốt nhất là bổ sung chế phẩm sinh học vào thức ăn hàng ngày của tôm để phòng ngừa việc nhiễm các loại vi khuẩn khác nhau và giúp tăng cường sức khỏe loài nuôi, nhờ vậy giúp tăng sản lượng nuôi.
FICen