BÀI GIẢNG VI SINH ĐẠI CƯƠNG pdf

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA NUÔI TRỒNG THỦY SẢN BÀI GIẢNG VI SINH ĐẠI CƯƠNG Giáo viên: Phạm Thị Thúy Nga Bộ môn: Sinh học nghề cá - 2008 - CHƯƠNG I ĐỐI TƯỢNG VÀ LƯỢC SỬ NGÀNH VI SINH HỌC **** I ĐỐI TƯỢNG NGÀNH VI SINH HỌC : Vi sinh học ngành khoa học nghiên cứu cấu tạo đời sống vi sinh vật Vi sinh vật sinh vật nhỏ, đơn bào đa bào phân hóa Trong hệ thống phân loại tổng quát, vi sinh vật xếp vào nhóm vi sinh vật nhân nguyên (prokaryotic) gồm vi khuẩn, xạ khuẩn, mycoplasma, vi khuẩn lam (tảo lam), vi sinh vật nhân thực (eukaryotic) gồm nấm, tảo, sau thêm nhóm virút vi sinh vật có mức độ tiến hóa thấp Vi sinh học đại nghiên cứu nhóm đối tượng riêng biệt : virút học (virology), vi khuẩn học (bacteriology), khuẩn học hay nấm học (mycology), tảo học (algology) Về mặt ứng dụng ngành vi sinh học gồm có: vi sinh học cơng nghiệp, vi sinh học thực phẩm, vi sinh học y học, vi sinh học thú y, bệnh lý thực vật (plantpathology), vi sinh vật đất, vi sinh học nước, vi sinh học khơng khí, vi sinh học dầu hỏa II ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA VI SINH VẬT Các lồi vi sinh vật có chung đặc điểm sau đây: - Kích thước nhỏ bé - Hấp thu nhiều, chuyển hóa nhanh - Sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh - Năng lực thích ứng mạnh dễ phát sinh biến dị - Phân bố rộng, chủng loại nhiều III VỊ TRÍ CỦA VI SINH VẬT TRONG SINH GIỚI Việc phân loại nhóm vi sinh vật bắt đầu Các Linê (Carl Linne), sau vi sinh vật phân giới sinh vật sau (theo Trần Thế Tương): 1.Nhóm giới sinh vật phi bào a Giới Virus 2.Nhóm giới sinh vật nhân nguyên thủy b Giới Vi khuẩn c Giới Vi khuẩn lam (Tảo lam) Nhóm giới sinh vật nhân thực d Giới Nấm e Giới Thực vật f Giới Động vật IV.VAI TRÒ CỦA VI SINH VẬT Vi sinh vật tham gia tích cực vào q trình phân giải chất hữu cơ, biến chúng thành CO2 hợp chất vô cơ, cung cấp dinh dưỡng cho tảo, trồng Các vi sinh vật cố định nitơ thực q trình biến khí nitơ khơng khí thành hợp chất nitơ cho thực vật.Vi sinh vật có khả phân giải hợp chất khó tan chứa P, K, S, tạo vịng tuần hồn tự nhiên Các vi sinh vật sống đất tham gia hình thành mùn cho Một số lồi vi sinh vât tham gia tích cực vào việc phân giải phế thải nơng nghiệp, cơng nghiệp thị, góp phần bảo vệ môi trường http://www.ebook.edu.vn Trong nuôi trồng thủy sản, vi sinh vật đóng vai trị quan trọng xử lý nước tham gia phân giải chất hữu cơ, tham gia vịng tuần hồn vật chất, tham gia vào chuỗi dinh dưỡng thủy vực Ngồi vi sinh vật có vai trị quan trọng ngành lượng Vi sinh vật yếu tố quan trọng ngành công nghiệp lên men V SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN NGÀNH VI SINH HỌC : Gồm có giai đoạn Giai đoạn phát vi sinh vật : Lơ-ven-húc (Leeuvenhook, 1632-1723), người Hà Lan, người chế tạo kính hiển vi thơ sơ với độ phóng đại từ 270-300 lần Ơng xuất "Phát Lơvenhúc bí mật giới tự nhiên" năm 1695, mơ tả tồn quan sát Ơng vi sinh vật Hình 1.1: Kính hiển vi nhân loại Linê (Carl Linne, 1707-1778), nhà phân loại thực vật tiếng giới xếp vi sinh vật vào chi (genus) gọi "Chaos" Giai đoạn vi sinh học thực nghiệm với Pasteur : Pasteur(1822-1895), người Pháp người khai sinh ngành vi sinh học thực nghiệm Qua trình nghiên cứu thực nghiệm, Pasteur chứng minh vi sinh vật "tự sinh" hay "ngẫu sinh" nhiều nhà bác học thời chủ trương Ơng làm thí nghiệm với bình cổ cong có uốn khúc hình chữ U, chứa nước canh thịt đun sơi (hình 1.2) Bình để n lâu ngày khơng hư thối, đập vỡ cổ bình lâu sau nước canh thịt hư thối nhiễm vi khuẩn có sẵn khơng khí Pasteur có cơng lớn giải phương pháp tẩy độc rượu vang (đun o đến 60 C giữ chai đậy kín), đưa đến phương pháp tẩy độc sữa, thực phẩm áp dụng đến nay… Ngồi ơng giải dịch bệnh tằm gai (bệnh Pébrine) Ơng cịn chứng minh dịch bệnh than cừu vi khuẩn gây lan truyền từ bệnh sang mạnh Ơng tìm vaccin ngừa bệnh cho cừu để chống lại bệnh than Ngồi ra, ơng cịn chế loại vaccin tụ huyết trùng gà, bệnh heo bị đóng dấu http://www.ebook.edu.vn Hình 1.2: Hình loại bình cổ cong mà Pasteur dùng để bác bỏ thuyết tự sanh Công lao lớn Pasteur nhân loại việc chế vaccin ngừa trị bệnh chó dại bệnh nan y lúc Giai đoạn sau Pasteur vi sinh học đại : Robert Koch (1843-1910), người có cơng lớn việc phát triển phương pháp nghiên cứu vi sinh vật Ông đề phương pháp chứng minh vi sinh vật nguyên nhân gây bệnh truyền nhiễm Juliyes Richard Petri (1852-1921) chế dụng cụ để nghiên cứu vi sinh vật mà đến dùng tên ông để đặt tên cho dụng cụ ấy: đĩa Pêtri Ông nêu biện pháp nhuộm nàu vi sinh vật Năm 1882, Koch cơng bố cơng trình khám phá vi trùng bệnh lao gọi Mycobacterium tuberculosis, nguyên nhân gây bệnh lao bệnh nan y thời đó.Ơng đưa ngun tắc tác nhân gây bệnh Khám phá áp dụng, nguyên tắc chuẩn để chứng minh khả gây bệnh đặc trưng loài vi sinh vật -.Tác nhân gây bệnh phải ln tìm thấy sinh vật bị nhiễm bệnh khơng có sinh vật khỏe -.Tác nhân gây bệnh phải nuôi điều kiện thực nghiệm bên thể sinh vật -.Tác nhân gây bệnh phải có khả gây bệnh gây nhiễm vào vật mẫn cảm -.Tác nhân gây bệnh phải xác định từ kết tái phân lập Vinogradxki S.I (1856-1953), người Nga M.W.Beijerinck (1851-1931), người Hà Lan nhà vi sinh học có cơng lớn việc phát triển ngành vi sinh học đất Ivanopxki (1892) Beijerrinck (1896) người phát virút giới chứng minh vi sinh vật nhỏ vi khuẩn, qua lọc sứ xốp, nguyên nhân gây bệnh khảm thuốc http://www.ebook.edu.vn CHƯƠNG II CÁC NHÓM VI SINH VẬT **** I PHÂN LOẠI TỔNG QUÁT VI SINH VẬT Giới nguyên sinh vật chia làm nhóm sau : Vi sinh vật nhân thực (Giới Nhân Thực) (Eukaryota) (còn gọi giới Chân Hạch) : Gồm vi sinh vật có nhân thực sự, nhân có màng nhân bao bọc phân biệt rõ với tế baò chất tế bào Gồm có nhóm : 1.1 Nhóm ngun sinh động vật (Prơtơzoa) : Đơn bào, di động theo lối biến hình trùng (amib) gần với động vật 1.2 Nhóm tảo hay rong (Algae) : Đơn bào, kết hợp thành khối đa bào, chưa chuyên hóa, có khả quang hợp 1.3 Giới Nấm (Eumycetes) : Đơn bào kết hợp thành khối đa bào, tế bào chưa chun hóa, khơng quang hợp Vi sinh vật nhân nguyên (Giới Nhân Nguyên) (Prokaryota)(còn gọi giới Tiền Hạch): Gồm vi sinh vật khơng có nhân thực sự, chuỗi DNA tập trung thành vùng nhân khơng có màng nhân bao bọc, nên không phân biệt với tế bào chất tế bào 2.1 Vi khuẩn (Schizomycetes) : Bao gồm vi khuẩn, vi khuẩn nguyên thủy (rickettsias, mycoplasma, clamydia), xạ khuẩn (actinomycetes), dạng L vi khuẩn (L form) vi khuẩn lam (Tảo Lam) 2.2.Vi khuẩn cổ: gồm có vi khuẩn mê tan, vi khuẩn ưa mặn vi khuẩn ưa nhiệt Các nhóm khác : Gồm có : 3.1 Nhóm siêu vi khuẩn hay vi rút (virus) : cấu tạo đơn giản, khơng có dạng tế bào, dạng sống thấp đơn giản vi sinh vật 3.2 Nhóm gồm tế bào thưc vật động vật ni cấy phịng thí nghiệm (invitro) (cấy mô ) qua nhiều hệ trở nên đơn bào, có khả sống tự lập mơi trường ni cấy Tóm lại, xếp vi sinh vật theo nhóm từ thấp đến cao, theo mức độ tiến hóa, sau: - Virút chưa có cấu tạo tế bào - Giới Nhân Nguyên: vi khuẩn, dạng L vi khuẩn, Mycoplasma, Ritkettsia, Chlamydia, Xạ khuẩn, Tảo Lam - Giới Nhân Thực, prôtôzoa, tảo nấm - Giới Thực Vật - Giới Động Vật II.VI SINH VẬT NHÂN NGUYÊN Vi sinh vật Nhân Nguyên (Tiền Hạch) (Prokaryotic microorganisms) bao gồm vi sinh vật đơn bào, khơng có nhân thực Tất vi sinh vật tiền hạch xếp chung vào nhóm, Vi Khuẩn Lam hay Tảo Lam hay Thanh Thực Vật (Cyanophyta) vi sinh vật nhân nguyên tự dưỡng VI KHUẨN 1.1 HÌNH DẠNG VÀ KÍCH THƯỚC : Vi khuẩn có ba hình dạng chính: cầu khuẩn (coccus), trực khuẩn (bacille, monas) xoắn khuẩn (spira) Giữa ba loại thường có dạng trung gian Thí dụ dạng cầu trực khuẩn (coccobacille) dạng phẩy khuẩn (vibrie) a/ Cầu khuẩn : Là loại vi khuẩn có hình cầu, hình nến, hình hạt cà phê Kích http://www.ebook.edu.vn thước khoảng 0,5 - 1μ Trong cầu khuẩn có số chi sau - Chi Micrococus : Hình cầu đứng riêng rẽ, sống hoại sinh đất, nước, khơng khí - Chi Diplococcus : Hình cầu dính đơi (do phân cắt theo mặt phẳng xác định), có số lồi có khả gây bệnh cho người Thí dụ : Neisseria gonorrhocae Hình 2-1: Hình dạng số chi vi khuẩn thuộc dạng cầu khuẩn - Chi Streptococcus : Hình cầu dính với thành chuỗi dài; Streptococcus lactis lên men lactic - Chi Sarcina: Phân cắt theo ba mặt phẳng trực giao với tạo thành khối gồm , 16 tế bào nhiều Hoại sinh khơng khí Sarcina urea có khả phân giải urê mạnh -Chi Staphilococcus : Phân cắt theo mặt phẳng dính với thành đám chùm nho, hoại sinh ký sinh gây bệnh cho người gia súc Nói chung, cầu khuẩn khơng có roi (roi) nên khơng có khả di động b/ Trực khuẩn: Có hình que, đường kính 0,5 -1, dài - , gồm giống (Hình 2-2) - Chi Bacillus : Trưc khuẩn gram dương, có nha bào, khơng thay đổi hình dạng sinh nha bào (endospore) Hình 2-2: Hình dạng số chi vi khuẩn có dạng trực khuẩn http://www.ebook.edu.vn - Các trực khuẩn gram âm khơng sinh nha bào, có roi gồm chi Pseudomonas có 7roi, Xanthomonas có roi, Erwinia có nhiều roi mọc chung quanh, - Chi Corynebacterium : Hình chùy, khơng có nha bào, hình dạng kích thước có thay đổi nhiều nhuộm màu, tế bào thường tạo thành đoạn nhỏ bắt màu khác - Chi Clostridium : Trực khuẩn gram dương, 0,4 - 1μ x - 8μ , có sinh nha bào, nha bào to chiều ngang tế bào nên có nha bào, tế bào thường phình hay đầu Có thể gây bệnh Clostridium tetani gây bệnh uốn ván, có lợi Clostridium pasteurianum vi khuẩn cố định đạm đất c/ Phẩy khuẩn: Có hình que uốn cong giống dấu phẩy Chi thường gặp Vibrio Phần lớn hoại sinh, có số gây bệnh cho người động vật nuôi ( Vibrio harveyi gây bệnh tôm, Vibrio cholerae gây bệnh tiêu chảy cấp người.) (Hình 2-3) d/ Xoắn khuẩn: ( Spira: xoắn ) Có từ hai vòng xoắn trở lên, gram dương, di động nhờ hay nhiều roi mọc đỉnh Kích thước 0,5 - 3μ x - 40μ Chi Spirillum thuộc nhóm hình dạng nầy (Hình 2-3) Hình 2-3: Hình dạng số chi vi khuẩn có dạng xoắn khuẩn phẩy khuẩn A Hình que - trực khuẩn (Bacillus) http://www.ebook.edu.vn B Hình cầu (coccus) tạo thành chuỗi (strepto-) - liên cầu khuẩn (Streptococcus) C Hình cầu tạo đám (staphylo-) - tụ cầu khuẩn (Staphylococcus) D Hình trịn sóng đơi (diplo-) - song cầu khuẩn (Diplococcus) E Hình xoắn - xoắn khuẩn (Spirillum, Spirochete) F Phẩy khuẩn (Vibio) 1.2 CẤU TẠO TẾ BÀO VI KHUẨN Vi khuẩn có cấu tạo dạng tế bào, tức có phận bao che nguyên sinh chất bên Bộ phận bao che gồm có vách (cell wall) phụ vách màng nguyên sinh chất (plasmalemma) Nguyên sinh chất bao gồm tế bào chất (cytoplasm) thành phần nhân DNA Trong tế bào chất có chứa nhiều quan giữ vai trò khác tiến trình sống vi khuẩn Một cách tổng qt, vi khuẩn có hai lớp màng chính, từ ngồi vào vách tế bào màng nguyên sinh Ngoài số chi, vi khuẩn cịn bọc bên ngồi lớp vỏ nhày lớp dịch nhày 1.2.1 Vỏ nhày lớp dịch nhày ( capsule slime ) Vỏ nhày (còn gọi màng nhày) có hai loại, vỏ nhày lớn (macrocapsule) vỏ nhày nhỏ (microcapsule) Vỏ nhày lớn có chiều dày lớn 0,2μ nên thấy kính hiển vi thường Cịn vỏ nhày nhỏ có chiều dày 0,2μ, quan sát qua kính hiển vi điện tử Một số vi khuẩn khác khơng có vỏ nhày bao phủ lớp dịch nhày không giới hạn xác định khơng cấu trúc rõ ràng Thí dụ: Chi Xanthomonas Công dụng vỏ nhày để bảo vệ tế bào vi khuẩn nơi tích lũy chất dinh dưỡng vi khuẩn Thí dụ: Phế cầu khuẩn Streptococcus pneumoniae có vỏ nhày khơng bị bạch huyết cầu thực bào, vỏ nhày bị thực bào mau lẹ Nhuộm vỏ nhày phương pháp làm tiêu âm cách trộn vi khuẩn với mực tàu Ở số vi khuẩn, môi trường nuôi cấy cạn dần chất dinh dưỡng vi khuẩn tiêu thụ đến chất dinh dưỡng vỏ nhày, làm cho vỏ nhày tiêu biến dần Phần lớn thành phần hóa học lớp vỏ nhày dịch nhày nước (98%) polysaccarit Vi khuẩn có vỏ nhày dịch nhày cho khuẩn lạc ướt, láng, trơn; cịn vi khuẩn khơng vỏ nhày dịch nhày tạo thành khuẩn lạc khơ, xù xì Cịn vi khuẩn có lớp dịch nhày nhày nhớt tạo thành khuẩn lạc nhày nhớt 1.2.2 Vách tế bào hay thành tế bào: ( cell wall ) Vách tế bào vi khuẩn có kích thước khác tùy loại Nói chung, vi khuẩn gram dương có vách tế bào dày hơn, khoảng 14 - 18 nm, trọng lượng chiếm10 - 20% trọng lượng khơ vi khuẩn Vi khuẩn gram âm có vách tế bào mỏng hơn, thường khoảng -3 -6 -9 10nm (1nm (nanômét) = 10 μ = 10 mm = 10 m) Chức vách để bao bọc, che chở cho khối nguyên sinh chất bên giúp cho vi khuẩn có hình dạng định Các vi khuẩn khơng có vách dạng L vi khuẩn mycoplasma khơng có hình dạng nhứt định Hỗ trợ chuyển động tiên mao Giúp tế bào đề kháng với lực tác động bên Cần thiết cho trình phân cắt bình thường tế bào Cản trở xâm nhập số chất có hại vào tế bào Có liên quan mật thiết đến tính kháng nguyên, tính gây bệnh (khả sinh nội http://www.ebook.edu.vn độc tố, tính mẫn cảm vớí thực khuẩn thể) Hinh 2-4: Sơ đồ cấu tạo vi khuẩn Phần A (bên trái vạch hình) vi khuẩn có vỏ nhầy lớn Phần B (bên phải) vi khuẩn có vỏ nhầy nhỏ Hình 2-5: Sơ đồ cho thấy khác biệt cấu tạo vách vi khuẩn gram dương (bên trái) vi khuẩn gram âm (bên phải) http://www.ebook.edu.vn Như Vibrio harveyi gây bệnh tôm thuộc nhóm gram âm Cấu tạo hóa học vách tế bào vi khuẩn gồm hai chất dị cao phân tử (heteropolymer) glycơpeptit nhóm pơlysaccarit Hàm lượng glycopeptit biến động khoảng 95% vách tế bào vi khuẩn gram dương - 20% vách vi khuẩn gram âm Các vi khuẩn nhóm ưa mặn không chứa glycôpeptit Glycôpeptit coin gọi mucôpeptit, peptidơglycăn Do có lớp pepticoglycan dày hơn, thành (vách) tế bào vi khuẩn gram dương khỏe vi khuẩn gram âm Nhóm pơlysaccarit đặc biệt vách tế bào gram dương acid têchoic Vi khuẩn gram âm khơng có acid têchoic Vách tế bào gram âm phức tạp hơn, chứa glycơpeptit đồng thời có diện lipid prôtêin xếp thành nhiều lớp Thí dụ: Ở vi khuẩn Escherichia coli Về mặt cấu trúc vật lý, vách tế bào vi khuẩn cấu tạo dạng sợi đan với thành nhiểu lớp, rắn có nhiều lỗ nhỏ cho phép phân tử vật chất nhỏ chui qua Nhờ có trao đổi chất (nước, acid amin, glucơz, acid béo chất hữu thích nghi khác) với bên 1.2.3 Màng nguyên sinh chất: (Cytoplasmic membrane) Bên lớp vách tế bào lớp màng nguyên sinh chất (protoplasmic membrane, plasma membrane, plasmalemma, cytoplasmic membrane) Màng nguyên sinh chất dày 10nm chiếm khoảng 10 - 15% trọng lượng tế bào http://www.ebook.edu.vn III.CHUẨN BỊ NƯỚC TRƯỚC KHI NUÔI (TÔM) Lấy nước vào ao Nước lấy vào đầy ao qua túi lọc mịn làm vải để ngăn chặn ấu trùng non sinh vật khác xâm nhập vào ao ni Các sinh vật bao gồm lồi giáp xác, cá động vật không xương sống khác Chúng vật chủ trung gian mang mầm bệnh cho tôm nuôi cạnh tranh thức ăn hay giết hại tôm nuôi 2.Diệt tạp xử lý khử trùng nước Nếu việc ngăn chặn sinh vật khác túi lọc khơng thực được, việc dùng hố chất để tiêu diệt chúng điều bắt buộc ao ni tơm cơng nghiệp Hố chất dùng phổ biến Chlorin ưu điểm tiêu diệt động vật có xương sống khơng xương sống Nhóm hố chất khác thường sử dụng nhóm diệt giáp xác Tuy nhiên, độ độc cao giáp xác (bao gồm tôm nuôi) thời gian phân huỷ chúng tương đối lâu (1-2 tuần) nên cần cẩn thận sử dụng hoá chất Bột hạt trà hay dây thuốc cá dùng phổ biển để diệt cá xâm nhập vào ao tôm Khử trùng nước trước thả tôm thực phổ biến nuôi tôm bán thâm canh thâm canh nhằm tiêu diệt làm giảm mật số mầm bệnh (vi khuẩn, vi rút, nguyên sinh động vật nấm) nước ao ni Có nhiều nhóm hố chất sử dụng cho mục đích Cần lưu ý hầu hết hố chất khơng tiêu diệt vật chủ trung gian mang mầm bệnh nên nước ao cần phải lọc kỹ túi lọc lấy vào ao trước xử lý hố chất 3.Bón phân gây màu Phiêu sinh thực vật (tảo) phát triển tốt ao nuôi cần thiết nhằm giữ cho môi trường ao nuôi ổn định giúp tơm bị sốc, giúp ngăn cản phát triển tảo đáy độc hại giúp tăng cường nguồn thức ăn tự nhiên cho tôm nuôi ao Tuy nhiên phát triển mức tảo lại gây tác hại cho ao nuôi, tượng lại thường xảy ao ni thay nước tích tụ dinh dưỡng Do việc bón phân gây màu cho ao ni thay nước cần phải thực cách thận trọng Chế độ bón phân khác tuỳ theo điều kiện trại nuôi Tốt nên sử dụng lượng bón nhiều ngày liền cho tảo phát triển ổn định Phân hữu thường dùng phân chuồng, cám gạo, phụ phẩm nhà máy đường, Ở số nơi, bánh dầu đậu nành hay bột cá đươc sử dụng làm phân bón cho ao trước thả giống để kích thích phát triển động vật đáy, đặc biệt bọn giun nhiều tơ (polychaete) thức ăn tốt cho tôm Cần cẩn thận sử dụng phân gà chúng chứa thuốc trừ sâu mà người nuôi gà thường sử dụng để diệt ruồi số trùng khác sống phân Ngồi ra, cần phải kiểm tra pH nước ao ngày để bón vơi bổ sung cần thiết nhằm tạo pH nước ổn định nằm khoảng 7.5 8.3 với mức biến động ngày không 0.5 trước thả tơm Lượng vơi bón tuỳ thuộc vào điều kiện ao loại vôi thường sử dụng vôi nông nghiệp CaCO3 hay vôi đen (Dolomite) Sau pH độ ổn định khoảng cho phép, ao nuôi sẳn sàng cho việc thả giống VI.ỨNG DỤNG CÁC MƠ HÌNH LỌC SINH HỌC 1.Làm nước ao nuôi tôm rong biển cá rơ phi Rong biển làm giảm mức độ ô nhiễm môi trường nước ao nuôi tôm Các nhà khoa học Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản I thành cơng thí nghiệm dùng cá rô phi rong biển để xử lý nước thải từ ao nuôi tôm thâm canh, sử dụng công nghệ xử lý nước thải tác nhân sinh học, dùng cá rô phi rong biển để giải thức ăn thừa ao nuôi tôm mà không dùng thêm hóa chất khác Nước thải từ ao nuôi tôm xả nước thải bên nên hạn chế tác động tiêu cực đến môi trường 2.Làm nước ao nuôi tôm sú cá rô phi phân trùn Trong trình ni, tiêu mơi trường ao ni ln ổn định ngưỡng cho phép tơm sú, cá rô phi, phân trùn tạo thành lọc sinh học làm môi trường ao nuôi Dưới tác dụng vi khuẩn nitơ hóa có phân trùn, chất thải tôm phân hủy, chuyển hóa thành sinh khối tảo, nên NH3 ln ln thấp, nhỏ 0,1 Nguyên tố tạo sinh Nitơ, ion NH4+, NO3- … (trong muối dinh dưỡng) bổ sung liên tục cho thủy vực, tảo ổn định Trong ao nuôi, xác tảo, vỏ tôm cá rô phi tiêu thụ, làm môi trường Khi xả thải kênh thoát, rong tảo, bã hữu cơ… thức ăn thích hợp cho cá rơ phi, cá rơ phi tiêu thụ, làm trước thải môi trường bên ngồi Do đưa vào ao ni từ kênh cấp, nước làm Việc tảo hấp thụ CO2, thải O2 trình quang hợp diễn lúc với việc tôm tăng cường hô hấp, hấp thụ O2 thải NH4 sau cho tôm ăn, giúp cho pH ao nuôi ổn định, nằm giới hạn an tồn độc tính NH3, tôm khỏe mạnh Xử lý Amoniac nước thải vi sinh Xử lý nước thải ứng dụng công nghệ sinh học quy mô lớn Loại bỏ hợp chất hữu việc quan trọng, lượng amơniắc mức nitrite/nitrate vượt qúa có hại chất lượng nước Amôniắc tạo nhu cầu ơxy mơi trường nước, cần phải có 4.7 gram ơxy để ơxy hố 01 gram amơniắc Nitrite độc đời sống thủy sinh gây chứng giảm khả vận chuyển ôxy máu sinh vật Những yếu tố yêu cầu phương pháp hiệu để loại bỏ nitơ nước thải trước thải vào hệ thống nước tự nhiên Trong mẫu nước thải chưa xử lý, phần lớn thường amôniắc nitơ hữu chất bị ơxy hố thành nitrít sau nitrát mơi trường Phương pháp thơng thường để loại bỏ nitơ khỏi nước thải bắt đầu cách ơxy hố amơniắc nitrite/nitrate (q trình nitơ hố) chấm dứt cách chuyển hố nitrite/nitrate thành khí nitơ (quá trình khử nitơ) Loại bỏ nitơ cách chuyển nitơ dạng (amôniắc) thành dạng khác (nitrít nitrát) Nitơ có nước thải hình thức khác nhau: -Nitơ hữu (amino acids, proteins, purines, pyrimidines, and nucleic acids); -Nitơ amôniắc (NH3-N); -Nitrít (NO2-N); -Nitrát (NO3-N) Q trình Nitơ hố sinh học q trình hai bước: - Ammơniắc chuyển thành nitrít vi khuẩn Nitrosomonas - Nitrít bị ơxy hố thành nitrát vi khuẩn Nitrobacter Những dịng vi khuẩn ví dụ điển hình q trình nitơ hố Chúng có khả tự dưỡng tự nhiên sử dụng nguồn cábon dioxít làm nguồn cácbon tế bào chúng Bởi nhạy cảm q trình này, dựa vào bước nitơ hố amơniắc để chuyển amơniắc thành nitrít cách sử dụng vi khuẩn tự dưỡng thường có nhiều vấn đề Q trình địi hỏi thời gian trung bình trì tế bào lâu, k dài đến vài ngày địi hỏi phương tiện lưu giữ lớn Vi khuẩn nhạy với nhiệt độ lạnh có mặt hố chất độc hệ thống Tốc độ nitơ hoá chậm lại đáng kể thời tiết lạnh Nhiệt độ 80C làm cho vi khuẩn ngừng tăng trưởng, nhiệt độ tối ưu 300C Vi sinh vật chọn lọc, tiêu hoá nhiều chất hữu cách hiệu Điều làm tăng mức tiêu thụ cácbon kết tăng tiêu thụ chất thải (chất dinh dưỡng cho tăng trưởng chúng), việc hấp thụ amơniắc nguồn nitơ cao so vơí quần thể vi sinh tự nhiên có hệ thống xử lý nước thải Chúng có khả sử dụng nguồn nitơ từ nitrít nitrát cho việc hơ hấp (khử nitơ) để sinh trưởng Các loài vi khuẩn có sản phẩm sinh học thuộc lồi dị dưỡng, sử dụng cácbon hữu nguồn thức ăn lượng chúng Trước tiên chất hữu bị ơxy hố tế bào chúng để có lượng, đồng thời cácbon hữu bị đồng hoá thành tế bào vi khuẩn cách sử dụng nguồn lượng từ amơniắc nguồn nitơ ưa thích (Chất hữu + O2 + chất dinh dưỡng (nitơ, phốtpho) tạo tế bào mới) Trong trình này, việc loại bỏ hoàn toàn nitơ xảy theo ba chế riêng biệt: a.Các vi sinh vật sản phẩm sinh học vi khuẩn phân huỷ chất hữu hiệu chất gốc hữu khác (kể số hợp chất độc) Kết khả hấp thụ cácbon cao thường gặp hệ thống xử lý nước thải Vì amơniắc nguồn nitơ cho vi khuẩn, nên làm giảm xử lý nước thải Hơn với tăng hấp thụ cácbon, mức BOD COD giảm theo làm tăng hiệu hoạt động hệ thống b.Các vi sinh vật sử dụng nitrít/nitrát cho việc hơ hấp lượng ơxy hồ tan xuống q thấp Cho dù có hệ thống sục khí hồn chỉnh, mức ơxy hồ tan thấp chuyện thường thấy Sự khử nitơ cho phép việc ơxy hố hồn tồn chất hữu tạo khí CO2 nước c.Cơ chế thứ ba liên quan đến việc sử dụng nitrít nitrát nguồn dưỡng chất vi khuẩn q trình đồng hố Những nghiên cứu sản phẩm cho thấy chúng có khả sử dụng nitrít nitrát cho mục đích sinh trưởng amơniắc khơng cịn hệ thống Các kết tương tự hoạt động nuôi trồng thủy sản, gia súc, nhà máy chế biến Tăng cường sinh học hỗn hợp vi khuẩn/enzym giúp loại bỏ nitơ nước thải thay chuyển hố nitơ dạng (ví dụ: ammonia) thành dạng nitơ khác (nitrít hay nitrát) Các sản phẩm sinh học an toàn, dễ sử dụng không gây hại cho người, động vật, thực vật môi trường Bể lọc sinh học màng MBR (Membrance Bio Reactor- bể lọc sinh học màng) hệ thống xử lý vi sinh nước thải công nghệ lọc màng - Khử thành phần vô lẫn hữu vi sinh vật nước thải - MBR kỹ thuật xử lý nước thải kết hợp dùng màng với hệ thống bể sinh học thể động quy trình vận hành SBR sục khí cơng nghệ dịng chảy gián đoạn - MBR ứng dụng với bể hiếu khí kỵ khí - Việc ứng dụng MBR kết hợp công nghệ lọc màng bể lọc sinh học đoạn quy trình xử lý nước thải thay cho vai trị tách cặn bể lắng bậc bề lọc nước đầu vào Do lược bỏ bể lắng bậc vận hành với nồng độ MLSS (chất rắn lơ lửng bùn) cao Lâu để xử lý nitơ, ammonia nước thải, người ta thường dùng phương pháp truyền thống, qua hai giai đoạn nitrat hóa khử nitrat Với loại nước có nồng độ ô nhiễm cao, phương pháp truyền thống đòi hỏi phải lưu nước hệ thống lâu, chi phí bổ sung hóa chất cho q trình lớn - Bể sinh học màng vi lọc (MBR) xử lý nitơ, ammonia nước thải khắc phục hồn tồn nhược điểm Việc khử chất ô nhiễm thực trình khử nitrit Q trình gồm hai giai đoạn giai đoạn nitrit hóa bán phần khử nitrit thơng qua hệ thống màng vi lọc - Bùn hoạt tính sinh trưởng lơ lửng kết hợp với công nghệ lọc màng nhằm tách hai pha rắn - lỏng đầu Vì thế, nồng độ bùn trì cao, thời gian lưu bùn kéo dài để đạt hiệu tối ưu việc khử nitơ ammonia - Phương pháp khử nitơ nước truyền thống khó thực hiện, hiệu khơng cao mà chi phí lại lớn Trước mắt phương pháp dùng bể sinh học màng MBR thay hồn tồn phương pháp truyền thống tốn trước Mô hình chung cho hệ thống tuần hồn Theo C.W Lin & Yang Yi (2001) Hệ thống ao nuôi thủy sản kết hợp Ao tôm: A1-A3 Ao cá rô phi : B Ao nuôi vẹm: C Ao rong biển : D Ao chứa : E, R.Theo C.W Lin & Yang Yi (2001) CHƯƠNG XI ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ SINH HỌC *** I.KHÁNG SINH Kháng sinh loại hóa chất chọn lọc ( nguồn gốc: tự nhiên, tổng hợp, bán tổng hợp).có tác động chống lại sống vi khuẩn, ngăn vi khuẩn nhân lên cách tác động mức phân tử, tác động vào hay nhiều giai đoạn chuyển hóa cần thiết đời sống vi khuẩn tác động vào cân lý hóa mà khơng ảnh hưởng đến tế bào khác thể Nguyên tắc chung kháng sinh cản trở hay ức chế chức bình thường vi sinh vật khiến chúng xâm nhiễm sinh sản thể sinh vật chủ Kháng sinh làm ức chế khả chuyển hóa glucose thành lượng, cản trở việc tạo thành vách tế bào, cản trở chức màng, cản trở hoạt động chép, phiên mã, dịch mã tổng hợp protein vi khuẩn, nấm Kết vi sinh vật mục tiêu bị tiêu diệt sản sinh thể - Kháng sinh đặc hiệu : tác động lên loại hay nhóm vi khuẩn định - Kháng sinh phổ rộng : có hoạt tính nhiều loại vi khuẩn khác - Kháng sinh phổ hẹp : có hoạt tính hay số vi khuẩn Cơ chế tác động chất kháng sinh 11 Ức chế tổng hợp (thành )vách tế bào Vi khuẩn có lớp tế bào bên ngồi gọi vách tế bào, có nhiệm vụ giữ cho tế bào nguyên vẹn trước áp lực thẩm thấu cao bên tế bào Khi tổng hợp vách tế bào bị ức chế tác dụng kháng sinh Các vi khuẩn Gram (+) biến thành dạng hình cầu khơng có vách VK Gram (-) có vách khơng hồn chỉnh làm cho VK dễ bị vỡ mơi trường có trường lực bình thường 1.2 Phá vỡ màng tế bào chất Màng tế bào chất xem hàng rào có khả thẩm thấu chọn lọc, thực chức vận chuyển chủ động, kiểm soát thành phần bên tế bào Khi màng tế bào chất bị phá vỡ đại phân tử ion thoát khỏi tế bào làm cho tế bào chết 1.3 Ức chế tổng hợp protein Aminoglycoside: gắn vào loại protein thụ thể chuyên biệt 30s ribosom VK làm cho thông tin mARN bị đọc sai vùng nhận diện riboxom kết tạo loại protein chức => tác động xảy làm cho tế bào bị giết Tetracycline: Những kháng sinh gắn vào phần tiểu đơn vị 30s ribosome, ức chế tổng họp protein cách ngăn chặn aminoacid nối vào chuỗi polypeptit thành lập Chlogamphenicol: kháng sinh gắn vào tiểu đơn vị 50s ribosome, ức chế enzyme làm ngăn chặn aminoacid nối vào chuỗi polypeptit thành lập Macrolide Lyncomycin: gắn vào tiểu đơn vị 50S ribosome vị trí thứ 23S rARN ngăn cản việc thành lập phức hợp để tổng hợp chuỗi peptide 1.4 Ức chế đường trao đổi chất Các kháng sinh cạnh tranh với phân tử PABA vị trí hoạt động enzyme tham gia vào tạo thành acid dihidrofolic điều dẫn đến giảm sản xuất THF (acid tetrahidrofolic) ADN ARN qua làm chậm tổng hợp protein Như kết cuối cạnh tranh kháng sinh với PABA ngừng trao đổi chất tế bào, điều làm chết tế bào 1.5 Ức chế tổng hợp acid nucleic Actinomycin: Gắn vào ADN tạo nên phức, phức ức chế polymerase tổng hợp ARN tương ứng đặc biệt mARN Mitomycin: Gắn vào hai chuỗi ADN ngăn cản hai chuỗi tách rời ADN không chép Rifampin: ức chế tăng trưởng vi khuẩn gắn chặt vào polymerase tổng hợp ARN Nalidixic acid: Phong bế DNA gyrase, ức chế tổng hợp DNA Mặc dù thuốc kháng sinh đóng vai trị quan trọng việc chống lại nhiều bệnh tật cho người loài động vật thuỷ sinh, việc sử dụng khơng cách ni trồng thuỷ sản gây nhiều vấn đề nghiêm trọng gây độc, biến đổi hệ vi khuẩn người tiêu dùng làm cho người tiêu dùng bị kháng thuốc 2.Các loại thuốc kháng sinh sử dụng nuôi trồng thuỷ sản Các loại kháng sinh sử dụng thông dụng ni trồng thuỷ sản : Nhóm Sulfonamid: bao gồm tác nhân kháng khuẩn có tác dụng kìm hãm hoạt động axit folic hình thành tác dụng hiệp đồng (synergism) Các kháng sinh nhóm sulfonamid kết hợp trimethoprim sử dụng rộng rãi ni trồng thuỷ sản Nhóm Tetracycline: nhóm gồm nhiều kháng sinh chủ yếu có tác dụng kìm hãm vi khuẩn có tự nhiên Chúng làm ảnh hưởng đến trình tổng hợp protein vi khuẩn Gram âm (-) vi khuẩn Gram dương (+) Những kháng sinh sử dụng rộng rãi ni trồng thuỷ sản Nhóm Quinolone: Chúng có tác dụng mạnh vi khuẩn Gram (+) sử dụng nhiều Nhật Bản Tác dụng kháng khuẩn bao gồm tác dụng kìm hãm tiêu diệt vi khuẩn chúng gây ảnh hưởng đến cấu trúc xoắn ADN vi khuẩn Erythromycin: sử dụng rộng rãi ni cá hồi, loại thuốc hiệu để chữa bệnh vi khuẩn gây Chloramphenicol: sử dụng rộng rãi Hoa Kỳ Pháp Việc sử dụng chúng nuôi trồng thuỷ sản hạn chế nhiều nước loại thuốc dùng để chữa bệnh cho người Do việc sử dụng không cách nhiều loại thuốc kháng sinh nên gây tượng vi khuẩn kháng thuốc (antibiotic resistence) tích tụ dư lượng thuốc kháng sinh thịt thuỷ sản Một nguyên nhân khác gây tượng vi khuẩn kháng thuốc việc sử dụng loại kháng sinh với hàm lượng nhỏ thức ăn thuỷ sản chất kích thích sinh trưởng II KHÁNG THUỐC Hiện tượng kháng thuốc kháng sinh khả mà sinh vật chịu tác động loại kháng sinh Các gen kháng thuốc thường có sẵn lồi vi sinh vật tạo kháng sinh (antibiotic - producing -bacteria) nhằm bảo vệ chúng khỏi tác động thuốc kháng sinh Những gen hình thành lồi vi khuẩn khác thơng qua trao đổi gen với vi khuẩn tạo kháng sinh, chúng có khả tạo chế làm trung hoà phá huỷ loại thuốc kháng sinh Cơ chế kháng thuốc Một số loài vi sinh vật có sẵn khả chịu số loại kháng sinh định Sự kháng thuốc kháng sinh coi đặc tính vốn có hình thành vi sinh vật Có nhiều cách khác gây kháng thuốc vi sinh vật -Vi khuẩn sản xuất enzym phá hủy hoạt tính thuốc - Vi khuẩn làm thay đổi khả thẩm thấu màng tế bào thuốc - Điểm gắn thuốc có cấu trúc bị thay đổi - Vi khuẩn thay đổi đường biến dưỡng làm tác dụng thuốc - Vi khuẩn có enzym bị thay đổi a- Một số loại kháng sinh định, chẳng hạn penicillin tác dụng lên lớp vỏ tế bào nên khơng có hiệu vi sinh vật khơng có vỏ tế bào (ví dụ Mycoplasma khơng có lớp vỏ tế bào đặc trưng) b-Những sinh vật không cho phép số loại kháng sinh định ngấm vào bên trong, làm tác dụng kháng sinh (ví dụ số vi khuẩn Gram âm không cho phép penicillin ngấm vào nên chúng có khả kháng penicillin) c- Một số vi sinh vật có khả làm biến đổi thuốc kháng sinh làm cho hoạt tính (Ví dụ : vi khuẩn Staphylococcus sinh b -lactum làm gãy vòng b -lactum hầu hết penicillin làm chúng hoạt tính) d- Các vi sinh vật thay đổi cách thức trao đổi chất bị loại kháng sinh kiềm chế, chúng kháng lại loại kháng sinh e- Các vi sinh vật đào thải loại kháng sinh khỏi tế bào, trở nên có khả kháng loại kháng sinh Sự kháng thuốc kháng sinh gián tiếp vi sinh vật hình thành thơng qua gen nhiễm sắc thể thông qua plasmit (cấu trúc tự chép mang gen tế bào chất) a.Sự kháng thuốc hình thành gián tiếp thông qua gen nhiễm sắc thể (Chromosomal genes) Thơng thường, hình thức kháng thuốc đột biến gen nhiễm sắc thể Tần số xuất loại đột biến thấp (từ 10-5 10-7) thường xuất vi khuẩn chịu hàm lượng kháng sinh nhỏ mức tiêu diệt chúng Hình thức kháng thuốc tương tự xẩy mơi trường thuỷ sinh vi khuẩn chịu lượng kháng sinh nhỏ mức tiêu diệt chúng việc sử dụng kháng sinh không cách kháng sinh bị tan từ thức ăn có trộn thuốc Dưới điều kiện trên, kháng thuốc hình thành thay đổi hoạt tính ban đầu thuốc làm giảm hình thành enzyme chủ chốt, làm giảm tác dụng thuốc Sự kháng thuốc kháng sinh hình thành gián tiếp qua gen nhiễm sắc thể vi sinh vật không dễ dàng di truyền lại b.Sự kháng thuốc hình thành gián tiếp thông qua thể R-plasmit (R-plasmid-mediatedresistance) Plasmit vịng ADN ngồi nhiễm sắc thể vi khuẩn Các R.plasmit có gen mã hố theo enzym làm hoạt tính thuốc Các R-Plasmit làm trung gian cho kháng hay nhiều loại thuốc kháng sinh thông qua gen mã hoá theo chế bất hoạt hoá hay nhiều loại kháng sinh Hình thức kháng thuốc gián tiếp thơng qua R-plasmit có khả di truyền Vi khuẩn nhân rộng gien kháng thuốc kháng sinh cách chuyển chuỗi DNA có chứa gien sang tế bào bên cạnh Loại enzyme relaxase đóng vai trị quan trọng q trình (Ảnh: Science Daily) 2.Kiểm sốt kháng thuốc Vi sinh vật hình thành khả kháng loại thuốc kháng sinh có điều kiện thích hợp hàm lượng thuốc, thời gian tiếp xúc với thuốc v.v Biện pháp kiểm sốt vấn đề theo cách: Tìm loại thuốc Có hai xu hướng nghiên cứu loại thuốc kháng khuẩn -Tạo loại tương tự với thuốc kháng khuẩn có dễ làm hiệu Do hợp chất làm nhại lại theo hợp chất cũ đốn trước tác dụng Trong nhiều trường hợp thơng số tính tan lực thay đổi cách biến đổi cấu trúc hoá học mà khơng làm thay đổi vị trí kháng thuốc Những hợp chất có tác dụng mạnh hợp chất ban đầu -Hinh thành loại thuốc kháng khuẩn Rất khó đồng hoá phải phân lập chúng từ nguồn tự nhiên phải tự tổng hợp với số lượng lớn Những thuốc sản xuất phải có tác dụng với cấu trúc vi khuẩn cụ thể vi sinh vật cụ thể, phải độc với sinh vật cao cấp hơn, đồng thời mặt cấu trúc không giống với hợp chất Bằng cách loại trừ tượng kháng thuốc Biện pháp quản lý Việc sử dụng cẩn trọng có hệ thống loại kháng sinh giải nửa vấn đề gây tượng kháng thuốc kháng sinh Nên sử dụng kháng sinh với liều lượng cao chút toàn hệ vi sinh vật bị giảm xuống trước đột biến có hội xảy Ðiều khó thực hình thức ni thuỷ sản thâm canh, việc thay đổi nước diễn thường xuyên làm loãng nồng độ thuốc kháng sinh Vấn đề giải cách kết hợp hai loại kháng sinh khác có hình thức tác dụng khác lên vi sinh vật, vi sinh vật có khả kháng hai loại kháng sinh khác Khi kiểm soát việc lây nhiễm khuẩn cần phải trì điều kiện sống thích hợp đầm ni tơm cá, đồng thời phải áp dụng biện pháp phòng bệnh sử dụng vắc xin chất kích thích miễn dịch Khi tiến hành ni trồng thuỷ sản, nên sử dụng loại kháng sinh không cịn phương cách khác để kiểm sốt vụ dịch bệnh, việc sử dụng bừa bãi kháng sinh dẫn đến việc hình thành hệ vi sinh vật kháng thuốc kháng sinh, đồng thời làm huỷ diệt hệ vi sinh vật tự nhiên vốn nguồn gốc ban đầu chu trình dinh dưỡng khoáng hoá vật chất hữu Việc sử dụng kháng sinh làm xáo trộn cân vốn mong manh môi trường thuỷ sinh, làm cho sinh vật nuôi phải chịu nhiều điều kiện khắc nghiệt Nếu buộc phải dùng kháng sinh chúng phải có nồng độ cao chút thời gian đủ dài Nếu có thể, nên kết hợp loại kháng sinh khác Thức ăn có trộn kháng sinh cần phải làm thành dạng viên Những biện pháp không giúp cho việc loại trừ vi sinh vật gây bệnh mà giảm nguy hình thành vi sinh vật kháng thuốc hệ thống nuôi trồng thuỷ sản III.CHẾ PHẨM SINH HỌC Chế phẩm sinh học lần Giáo sư Fuller R (1989) định nghĩa sau: thành phần thức ăn có cấu tạo từ vi khuẩn sống có tác động hữu ích lên vật chủ qua việc làm cải thiện cân vi khuẩn đường ruột Định nghĩa mở rộng thêm sau: nuôi dưỡng vi sinh vật hồn tồn tự nhiên có tác động tích cực đưa vào điều kiện ao nuôi Từ chế phẩm sinh học (probiotics) có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp bao gồm hai từ pro có nghĩa dành cho biosis có nghĩa sống Thay cho việc tiêu diệt bào tử vi khuẩn, chế phẩm sinh học sản xuất với mục đích kích thích gia tăng lồi vi khuẩn có lợi ao 1.Thành phân: Chế phẩm vi sinh sản phẩm có nguồn gốc từ vi sinh vật tạo đường sinh học Hầu hết chế phẩm vi sinh tạo nên từ thành phần -Các chủng vi khuẩn có lợi tham gia sử dụng phân hủy hợp chất hữu -Các loại enzyme hữu (men vi sinh) Protease, Lipase, Amylase …có cơng dụng hỗ trợ tiêu hóa giúp hấp thu tốt thức ăn để trộn vào thức ăn cho cá -Các chất dinh dưỡng sinh học để kích hoạt sinh trưởng ban đầu hệ vi khuẩn có lợi Nhóm Bacillus sps Nhóm Lactobacillus sps Nhóm Nitrosomonas sps Nhóm Nitrobacter sps Nhóm Clostridium sps Tác dụng 2.1 Xử lý nước Khi đưa CPSH vào môi trường nước ao, vi sinh vật sinh sôi phát triển nhanh môi trường nước Sự hoạt động vi sinh vật có lợi có tác dụng cho ao hồ ni thủy sản như: a Nhóm VSV dị dưỡng hoại sinh: Một số lồi nhóm vi khuẩn Bacillus (Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Bacillus sp, Bacillus megaterium ) dùng để làm môi trường nhờ khả sinh enzyme (proteaza, amylaza, xenlulaza, kitinaza) phân hủy chất hữu tạo nên nhiều nguồn gốc khác ao nuôi(chất hữu nhiều nguyên nhân làm môi trường nước bị ô nhiễm), hấp thu xác tảo chết làm giảm gia tăng lớp bùn đáy b Hấp thụ số khí độc tạo q trình chuyển hóa chất hữu q trình trao đổi chất vật ni Nitrosomonas spp phân hủy Ammonia thành nitrite Nitrobacter spp phân hủy nitrite thành nitrate, Rhodobacter spp Rhodococcus spp có khả làm giảm H2S đáy ao, làm giảm mùi hôi nước, cho môi trường hơn, giúp tôm cá phát triển tốt c Ức chế hoạt động phát triển vi sinh vật có hại (do lồi vi sinh vật có lợi cạnh tranh thức ăn tranh giành vị trí bám với vi sinh vật có hại) Trong mơi trường nước, vi sinh vật có lợi phát triển nhiều kìm hãm, ức chế, lấn át phát triển vi sinh vật có hại, hạn chế mầm bệnh phát triển để gây bệnh cho tôm cá, Vibrio spp nước mặn, Aeromonas spp nước d Giúp ổn định độ pH nước, ổn định màu nước chế phẩm vi sinh hấp thu chất dinh dưỡng hòa tan nước nên hạn chế tảo phát triển nhiều, điều khiển phát triển ổn định tảo phù du giảm chi phí thay nước Đồng thời chế phẩm vi sinh cịn có tác dụng gián tiếp làm tăng oxy hịa tan nước, giúp tơm cá đủ oxy để thở, tơm cá khỏe mạnh, bệnh, ăn nhiều, mau lớn 2.2 Nâng cao khả hấp thu thức ăn vật ni Các nhóm VSV dùng để sản xuất thức ăn kiểm soát VSV gây bệnh (probiotic) Enterococcus faecium, Streptomyces cinnamonensis, Bacillus subtilis, Lactobacillus sp., Acetobacteria sp., Saccharomyces sp., Pediococcus acidilatici, Lactobacillus acidophilus, L sporogenes ) Vi khuẩn lactic nhóm VSV đóng vai trị quan trọng việc kiểm sốt VSV gây bệnh chúng có khả sinh axit lactic, bacteroxin có tác dụng ức chế phát triển VSV gây bệnh cho tôm, cá mơi trường Nhóm VSV thường sử dụng để bổ sung vào thức ăn cho tôm, cá, Đồng thời, cịn có tác dụng tăng khả tiêu hóa hấp thụ thức ăn, giúp cho vật nuôi khỏe mạnh phát triển nhanh a Nâng cao khả hấp thu thức ăn thể tôm cá, b.Chế phẩm sinh học probiotic có khả phịng chống bệnh nhiễm khuẩn đường ruột cho tôm cá, chống nhiễm trùng vi khuẩn virút (như virút rota gây tiêu chảy), chống ung thư, kích thích hoạt động hệ miễn dịch, làm giảm cholesterol Vì probiotic tác động làm ổn định khu hệ vi sinh vật đường ruột, làm tăng vi khuẩn có ích (các vi khuẩn sinh vitamin, sinh chất kháng khuẩn, vi khuẩn phân giải đường bột ), làm giảm vi khuẩn có hại (các vi khuẩn cạnh tranh thức ăn, sinh chất độc ) làm cân khu hệ VSV đường ruột, tăng khả phòng ngừa số bệnh đường ruột c Nâng cao khả miễn dịch tôm cá (do kích thích tơm, cá sản sinh kháng thể) Trong ni trồng thủy sản, probiotic cịn chế phẩm xử lý mơi trường Thay cho mục đích chủ yếu tiêu diệt bào tử vi khuẩn, chế phẩm sinh học sản xuất với mục đích chủ yếu kích thích gia tăng vi sinh vật có lợi ao ni Bất kỳ chế phẩm sinh học phải đạt trình sau: - Khống chế sinh học: Những dòng vi khuẩn có ích chế phẩm có khả sinh chất kháng khuẩn ví dụ bacteriocin để tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh ao - Tạo sức sống mới: Các vi khuẩn chế phẩm đưa vào ao phát triển mạnh mẽ số lượng hoạt tính, có khả tồn mơi trường đường ruột, ảnh hưởng có lợi đốI với vật nuôi - Xử lý sinh học: Khả phân giải chất hữu nước giải phóng axít amin, glucose, cung cấp thức ăn có vi sinh vật có ích, giảm thiểu thành phần nitơ vơ amôni, nitrit, nitrat, giảm mùi hôi thối, cải thiện chất lượng nước Việc sử dụng vi sinh vật hữu ích nhằm cạnh tranh với vi khuẩn gây bệnh, thay cho việc sử dụng hóa chất, kháng sinh giải pháp quan trọng kiểm soát bệnh nuôi trồng thủysản Thành phần chế phẩm probiotic thường tập hợp chủng vi sinh vật sống, tuyển chọn, tối ưu hóa, làm khơ phun sấy, đóng khơ bọc alginat, phổ biến loài bacillus, vi khuẩn Lactic lactobacillus, Bifidobacterium sp, nấm men Saccharomyces cerevisiae Phaffia rhodozyma Một thành phần khác thấy chế phẩm probiotic tập hợp enzym có nguồn gốc vi sinh vật amylase, proteose, lipase, cellulase, chitinase, số vitamin thiết yếu axit amin chất khoáng nhằm kích thích hoạt tính ban đầu vi sinh vật chế phẩm xúc tác cho hoạt động enzym môi trường Các vi sinh vật lựa chọn làm probiotic phải có đặc điểm sau đây: - Không sinh độc tố, không gây bệnh cho vật chủ không ảnh hưởng xấu tới hệ sinh thái mơi trường - Có khả bám dính niêm mạc đường tiêu hóa mơ khác vật chủ, cạnh tranh vị trí bám với vi sinh vật gây bệnh, không cho chúng tiếp xúc trực tiếp với quan thể - Có khả sinh chất ức chế, ngăn cản sinh trưởng mạnh mẽ vi sinh vật gây bệnh Các chất gồm nhiều loại tác động đơn lẻ phối hợp với nhau, bao gồm chất kháng sinh, bacteriocin, siderophore, lysozym, protease, hydroperoxit - Có khả sinh trưởng nhanh, cạnh tranh thức ăn, hóa chất, lượng với vi sinh vật có hại Ví dụ vi khuẩn probiotic có khả sinh siderphore, liên kết với ion sắt, làm cho vi sinh vật gây hại khơng sinh trưởng thiếu sắt - Tăng cường khả miễn dịch, tăng cường đáp ứng miễn dịch tự nhiên tôm khả tạo thành kháng thể cá - Có khả cải thiện chất lượng nước ao nuôi hình thành hàng loạt enzym phân giải chất hữu cơ, làm giảm hàm lượng BOD, giảm khí độc NH3, H2S, Không thế, sản phẩm trao đổi chất vi sinh vật probiotic cung cấp enzym, nguyên tố đa, vi lượng cho vật chủ, giúp chúng sử dụng thức ăn hiệu tăng trưởng tốt Những vấn đề cần lưu ý sử dụng chế phẩm sinh học Chu kỳ sử dụng dài hay ngắn (giữa lần) phụ thuộc vào chất lượng môi trường nước ao, giai đoạn ni khác -Nếu có thể, trước dùng chế phẩm sinh học nên thay nước để tránh ảnh hưởng kháng sinh hoá chất dùng trước -Khơng dùng chung (trước hay sau) sử dụng kháng sinh hay chất diệt khuẩn BKC, Formalin, Iodine, thuốc tím - Phải sử dụng chế phẩm sinh học theo định kỳ để trì mật độ vi khuẩn có lợi Xử lý vi sinh Các nhóm vi sinh, hầu hết vi khuẩn, tham gia vào việc chuyển hoá hợp chất hữu cao phân tử phức hợp thành khí metan Thêm vào tương tác đồng nhóm vi khuẩn liên quan đến trình phân hủy yếm khí chất thải Mặc dù có diện số nấm nguyên sinh động vật, rõ ràng vi khuẩn vượt trội số lượng Một số lớn vi khuẩn yếm khí chọc hay ngẫu nhiên tham gia vào trình thủy phân lên men hợp chất hữu Có bốn nhóm vi khuẩn liên quan đến việc chuyển hóa chất phức hợp thành phân tử đơn giản metan diơxít cacbon Những nhóm vi khuẩn hoạt động mối quan hệ đồng bộ, nhóm phải thực việc trao đổi chất trước chuyển phần việc cịn lại cho nhóm khác v.v Nhóm 1: Vi khuẩn thủy phân Các nhóm vi khuẩn yếm khí cắt vỡ hợp chất hữu phức hợp (protein, xenlulô, gỗ mỡ) thành đơn phân tử dễ hoà tan như: axit amin, glucơ, axít béo glycerin Các đơn phân tử sẵn sàng làm thức ăn cho nhóm vi khuẩn Sự thủy phân phân tử phức hợp xúc tác enzym xenluloz phụ trội như: cellulases, proteases, lipases Tuy nhiên giai đoạn thủy phân tương đối chậm bị giới hạn trình phân hủy chất thải yếm khí chất thải xenlulơ thủy phân thơ, có chứa chất gỗ Nhóm 2: Vi khuẩn tạo axít gây lên men Nhóm vi khuẩn tạo axít (Acidogenic) chuyển đường, axít amin, axít béo thành axít hữu (như axít acetic, propionic, formic, lactic, butyric, succinic), rượu ketone (như ethanol, methanol, glycerol, acetone), acetate, CO2, H2 Acetate sản phẩm q trình lên men cácbon hydrát Các sản phẩm tạo thay đổi tùy theo loại vi khuẩn điều kiện nuôi cấy (nhiệt độ, độ pH, khả ơxy hóa khử ôxy) Nhóm 3: Vi khuẩn tạo Aceton Vi khuẩn tạo aceton chuyển axít béo (như: axít propionic butyric) rượu thành acetate, hydro, and CO2, chất sử dụng nhóm vi khuẩn tạo metan Nhóm địi hỏi nồng độ hydro thấp để chuyển hố axít béo cần phải theo dõi sát nồng độ hydro Dưới điều kiện nồng độ hydro cục cao, tạo thành acetate giảm chất chuyển thành axít propionic, butyric ethanol thay metan Nhóm 4: Vi khuẩn tạo khí mêtan Sự phân hủy chất hữu môi trường thải vào khí khoảng từ 500 đến 800 triệu mêtan năm số lượng tương ứng 0,5% chất hữu tạo từ quang hợp Trong tự nhiên vi khuẩn tạo mêtan khó tính thường có lớp bùn trầm tích dày lồi ăn cỏ Nhóm tạo thành vi khuẩn gram âm gram dương với hình dạng khác Các vi sinh tạo mêtan sinh trưởng chậm nước thải, chu kỳ sinh từ ngày 350C 50 ngày 100C Khoảng 2/3 mêtan tạo từ chuyển hố acetate nhóm vi khuẩn này; 1/3 lại giảm CO2 tạo hydro Một số chế phẩm sinh học: -Dạng chất sinh học: hoạt chất chiết xuất từ thực vật (như từ Yucca để chế De-Odorase hãng Bayer) kết hợp với nấm men vi khuẩn Dạng giúp loại bỏ khí độc ao ương ni cá tra khí: NH3, H2S, NO2….giúp mơi trường giảm nhiễm, tơm cá bị sốc Tuy nhiên chúng có nhược điểm khơng khống chế vi khuẩn, nấm, nguyên sinh động vật ao -BZT (BZT Aquaculture BZT Waster digester) Sản phẩm kết hợp vi khuẩn enzyme, giúp loại bỏ lớp bùn đáy ao ô nhiễm làm môi trường -BIO- MOS ( MOS: Manan Oligo Saccharide) MOS có phần vách tế bào nấm men, nấm men ni sinh khối sau dùng phương pháp triết ly tạo sản phẩm BIO – MOS Dimitroglou, 2008 thực nghiên cứu cá hồi với việc sử dụng Bio- Mos 0.2% cho cho thấy gia tăng tiêu hóa cách tạo nhiều nếp gấp nhiều lông nhung ruột non Bio-Mos 2kg/tấn có tác động hệ vi sinh ruột cá, làm giảm Staphylococcus spp.,Aeromonas/ Vibrio spp vi khuẩn gây bệnh khác -Dạng vi khuẩn có lợi: Thành phần thường chứa nhóm vi sinh vật có lợi như: Lactobaccilus sps, Nitromonas sps, Nitrobacter sps, Bacillus sps, Clostridium sps… Một nhóm chế phẩm sinh học kết hợp gồm Bacillus Lactobacillus sử dụng để loại bỏ gần hồn tồn khí độc ao ni, đồng thời cịn khống chế vi khuẩn gây bệnh ao nuôi, không khống chế nấm nguyên sinh động vật -Chế phẩm EM: Một loại chế phẩm bao gồm 87 chủng vi sinh vật khác nhau, có nhóm vi khuẩn lên men Lactic, lên men rượu, vi khuẩn quang hợp, xạ khuẩn nấm men Chế phẩm tạo acid amin tự do, acid hữu cơ, vitamin hoà tan nước, kháng sinh tự nhiên Chúng tạo mối liên kết nhằm ngăn chặn vi khuẩn gây hại cho tôm, cá nuôi ao Tài liệu tham khảo Kiều Hữu Ảnh Ngô Tự Thành, 1985 Vi sinh vật học nguồn nước (Dịch từ nguyên tiếng Đức G.Rheinheimer) Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Hà Nội Kiều Hữu Ảnh, 2007 Giáo trình vi sinh vật học (Tập 1, 2, 3) Nguyễn Thị Chính Ngơ Tiến Hiển, 2001 Virut học Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội 4.Nguyễn Lân Dũng, 2007 Vi sinh vật học Nhà Xuất giáo dục Phạm Văn Kim,2001 Giáo trình vi sinh đại cương, Đại học Cần thơ Ford T E., 1994 Aquatic Microbiology Đỗ Ngọc Liên, 1999 Miễn dịch học sở Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội W.D Phillips & T.J Chilton, 2005 Sinh học đại cương Nhà xuất Giáo Dục Nguyễn Thị Xuyến, 1996 Vi sinh vật học, Nhà xuất Nơng nghiệp 10 Nguyễn Đình Trung, 2004 Quản lý chất lượng nguồn nước NTTS Nhà xuất Nông nghiệp www.google.com.vn www.vietscience.free.fr www.khoahoc.com.vn www.sinhhocvietnam.vn ... ngành vi sinh học gồm có: vi sinh học cơng nghiệp, vi sinh học thực phẩm, vi sinh học y học, vi sinh học thú y, bệnh lý thực vật (plantpathology), vi sinh vật đất, vi sinh học nước, vi sinh học...CHƯƠNG I ĐỐI TƯỢNG VÀ LƯỢC SỬ NGÀNH VI SINH HỌC **** I ĐỐI TƯỢNG NGÀNH VI SINH HỌC : Vi sinh học ngành khoa học nghiên cứu cấu tạo đời sống vi sinh vật Vi sinh vật sinh vật nhỏ, đơn bào đa bào phân... dễ phát sinh biến dị - Phân bố rộng, chủng loại nhiều III VỊ TRÍ CỦA VI SINH VẬT TRONG SINH GIỚI Vi? ??c phân loại nhóm vi sinh vật bắt đầu Các Linê (Carl Linne), sau vi sinh vật phân giới sinh vật