ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG CHĂN NUÔI THỦY SẢN MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH SÁCH HÌNH iii DANH SÁCH BẢNG iv CHƯƠNG I GIỚI THIỆU v CHƯƠNG II NỘI DUNG 1 2 1 Sơ lược về vi sinh vật và vai trò của chúng 1 2 1.Vi sinh vật hiện nay đang là đối tượng nổi bật cho việc nghiên cứu trong lĩnh vực công nghệ sinh học, đặc biệt là các nghiên cứu ứng dụng vi sinh để tạo ra các sản phẩm sinh học phục vụ cho đời sống và sản xuất. Với mục đích thay thế dần các nguyên liệu, nhiên liệu, chất hóa học và các chất độc hại khác gây ô nhiễm môi trường bằng các sản phẩm chứa vi sinh vật, báo cáo này sẽ nêu rõ các ứng dụng của vi sinh vật trong chăn nuôi gia súc, gia cầm và nuôi trồng thủy sản.
GIỚI THIỆU
Việt Nam là một trong các quốc gia có truyền thống nông nghiệp lâu đời. Ngành chăn nuôi và nuôi trồng thủy sản ở Việt Nam là hai lĩnh vực nổi bật cấu thành của nền nông nghiệp, đồng thời cũng là nhân tố quan trọng trong nền kinh tế của đất nước Tình hình chăn nuôi gia súc, gia cầm và nuôi trồng thủy sản ở Việt Nam phản ánh thực trạng chăn nuôi, sử dụng, khai thác, chế biến và tiêu thụ các sản phẩm động vật, thủy sản Bên cạnh sự phát triển mạnh mẽ của nền nông nghiệp nhằm tăng giá trị kinh tế và đáp ứng nhu cầu của con người, sự xuất hiện của các vấn đề liên quan đến chăn nuôi, nuôi trồng thủy sản như đảm bảo chất lượng sản phẩm an toàn, gia tăng sản lượng, tìm nguồn thức ăn phù hợp cho các đối tượng chăn nuôi khác nhau, các phương pháp phòng và trị bệnh hợp lý, xử lý lượng chất thải đúng cách vẫn đang là mối quan tâm sâu sắc của người canh tác
Vi sinh vật hiện nay đang là đối tượng nổi bật cho việc nghiên cứu trong lĩnh vực công nghệ sinh học, đặc biệt là các nghiên cứu ứng dụng vi sinh để tạo ra các sản phẩm sinh học phục vụ cho đời sống và sản xuất Với mục đích thay thế dần các nguyên liệu, nhiên liệu, chất hóa học và các chất độc hại khác gây ô nhiễm môi trường bằng các sản phẩm chứa vi sinh vật, báo cáo này sẽ nêu rõ các ứng dụng của vi sinh vật trong chăn nuôi gia súc, gia cầm và nuôi trồng thủy sản.
NỘI DUNG
Sơ lược về vi sinh vật và vai trò của chúng
2.1.1 Sơ lược về vi sinh vật
Vi sinh vật là những sinh vật đơn bào hoặc đa bào (nhân sơ hoặc nhân thực) có kích thước hiển vi và siêu hiển vi, không thể quan sát bằng mắt thường Các nhóm vi sinh vật chính bao gồm: Virus, vi khuẩn cổ, vi khuẩn, xạ khuẩn, vi nấm, vi tảo Vi sinh vật có đặc điểm: Kích thước rất nhỏ bé, được đo bằng đơn vị micromet, hấp thụ các chất nhiều và chuyển hóa rất nhanh, tốc độ sinh trưởng nhanh tính bằng đơn vị giây (s), phát triển mạnh, thích ứng môi trường tốt và dễ phát sinh biến dị, phân bố rộng rãi khắp mọi nơi trên trái đất với nhiều chủng loại khác nhau (kể cả môi trường rất khắc nghiệt).
2.1.2 Lịch sử phát triển của vi sinh vật học
Sự phát hiện vi sinh vật gắn liền với sự phát minh kính hiển vi Anton van Leeuwenhoek (1632 - 1723) người Hà Lan, là người đầu tiên ở thế kỷ XVII nhìn thấy vi sinh vật nhờ những kính hiển vi độ phóng đại 270 - 300 lần mà ông đã chế tạo (1676) Do sự hạn chế về độ phóng đại và độ phân giải của kính hiển vi cho nên những nghiên cứu hiển vi của cơ thể sống rất bị hạn chế và mãi đến đầu thế kỷ XIX chiếc kính hiển vi hoàn chỉnh đầu tiên mới ra đời và từ đó cho đến nay con người đã lần lượt sáng tạo ra hàng loạt các loại kính hiển vi quang học khác nhau thì nhiều sự kiện quan trọng mới được phát hiện.
2.1.3 Sự phát triển của vi sinh vật học
Trong thế kỷ XVII và suốt thế kỷ XVIII vi sinh vật học chỉ chú trọng về phần mô tả, tuy nhiên cũng có một số công trình xuất sắc như Spallanzani sử dụng môi trường nuôi cấy khử khuẩn bằng nhiệt, Edward Jenner phát minh vaccine đậu mùa, Zinke phát hiện tác nhân của bệnh dại ở trong nước bọt của chó bị dại.
Thế kỷ XIX mới cho thấy những bước phát triển lớn về vi sinh vật học nhờ công lao của Louis Pasteur và Robert Koch.
L Pasteur (1822 - 1895) hoàn chỉnh việc nghiên cứu vi sinh vật Vi sinh vật không những được mô tả chính xác mà còn được khảo sát đầy đủ về những tính chất sinh lý.
L Pasteur là nhà vi sinh vật học vĩ đại đã có công:
- Chấm dứt tranh luận về thuyết tự sinh bằng các thí nghiệm xuất sắc với bình cổ ngỗng.
- Phát hiện tác nhân của sự lên men như lên men rượu, lên men thối là vi sinh vât: các vi sinh vật phát triển đã tạo thành các enzyme chịu trách nhiệm về hiện tượng lên men.
- Xác định vai trò tác nhân gây bệnh của các vi sinh vật trong bệnh nhiễm trùng
- Khái quát hóa vấn đề vaccine và tìm ra phương pháp điều chế một số vaccine phòng bệnh như vaccine bệnh than, vaccine bệnh tả gà và phát minh vaccine dại.
R Koch (1843 - 1910) cùng đóng góp lớn lao cho vi sinh vật học nhờ những công trình:
- Phát triển những kỹ thuật cố định và nhuộm vi khuẩn.
- Sử dụng môi trường đặc để phân lập vi khuẩn ròng.
- Nêu tiêu chuẩn xác định bệnh nhiễm trùng.
- Khám phá vi khuẩn lao, vi khuẩn tả.
Nhờ công lao của L Pasteur, R Koch và nhiều nhà bác học khác, phần lớn các vi khuẩn gây bệnh ở người và động vật đều được khám phá ở đầu thế kỷ XX Lúc bấy giờ vi sinh học đã trở thành một khoa học ứng dụng quan trọng trong lĩnh vực y học, nông nghiệp và công nghiệp.
Trong lâm sàng, khoa lây đã thành lập để tiếp nhận bệnh nhân nhiêm trùng, khoa ngoại đã sử dụng phương pháp phẩu thuật sát trùng, tiền đề của phương pháp phẩu thuật vô trùng ngày nay.
2.1.4 Các lĩnh vực ứng dụng vi sinh
Hiện nay, việc nghiên cứu vi sinh vật được phát triển dựa vào công nghệ kỹ thuật hiện đại, là một trong các lĩnh vực nghiên cứu khoa học nổi bật nhất và đem lại rất nhiều thành tựu Các ứng dụng đáng chú ý của vi sinh vật là:công nghệ sinh học thực phẩm và thức uống, công nghệ enzyme, chất chuyển hóa từ vi sinh vật, tạo nhiên liệu sinh học, công nghệ sinh học môi trường,công nghệ sinh học trong nông nghiệp, công cụ chẩn đoán…
Ứng dụng vi sinh vật trong chăn nuôi
2.2.1 Công nghệ vi sinh trong sản xuất thức ăn phục vụ chăn nuôi
2.2.1.1 Sản xuất sinh khối vi sinh vật giàu protein cho gia súc
+ Trong các nguồn protein sản xuất bằng con đường vi sinh vật, nấm men được nghiên cứu sớm nhất và được áp dụng rộng rãi trên thế giới Con người đã sử dụng nấm men hoặc các sản phẩm hoạt động sống của chúng từ hàng nghìn năm nay Nấm men là tên chung để chỉ nhóm nấm có cấu tạo đơn bào, sinh sản bằng cách nẩy chồi Nấm men không có diệp lục và không thể sử dụng năng lượng mặt trời Vì vậy chúng dinh dưỡng bằng các carbohydrate, các hydrocacbua, trước hết là đường Trong tế bào nấm men có chứa hầu hết các chất cần thiết cho sự sống (protein, gluxit, lipit, các enzim, các vitamin, các axit nucleic, các chất khoáng).
+ Về giá trị dinh dưỡng:
Nấm men rất giàu protein và vitamin, đặc biệt là các vitamin nhóm B.
Sinh khối nấm men chứa khoảng 75-80% nước, 20-25% chất khô trong đó: cacbon 45-50%, nitơ 7-10% (tương ứng với 40-60% protein, hydro 5- 7%, oxy 25-30%, các nguyên tố vô cơ 5-10% (photpho và kali chiếm tới 95-97%) tổng lượng tro, số còn lại là canxi, magiê, nhôm, lưu huỳnh, clo, sắt, silic Ngoài ra còn có một lượng rất nhỏ các nguyên tố mangan, kẽm, molipden, bo, cacbon ).
Trong đó thành phần quí nhất là protein Hàm lượng protein tuỳ thuộc vào từng loại giống, vào thành phần môi trường và điều kiện nuôi cấy Dao động trong khoảng 40-60%.
+ Các tiêu chuẩn để lựa chọn giống nấm men để sản xuất protein từ các nguồn hydrocarbon:
Có khả năng đồng hoá nhiều nguồn carbon khác nhau, nhất là các loại pentose (xylose, arabinose) và các axit hữu cơ.
Có thể phát triển tốt trên môi trường có nồng độ chất khử cao.
Có khả năng phát triển nhanh, có sức đề kháng cao đối với nồng độ CO2.
Sản lượng cao, sinh khối chứa nhiều chất dinh dưỡng có giá trị (hàm lượng protein cao, có nhiều axit amin không thay thế, vitamin )
Kích thước tế bào tương đối lớn để dễ tách bằng li tâm.
Chịu đựng được nhiệt độ tương đối cao, ít làm biến đổi pH môi trường.
+ Trong sản xuất nấm men thường dùng các chủng thuộc ba giống
Saccharmyces, Candida và Torulopsis Khả năng chuyển hoá của ba giống này rất cao và đa dạng, qui trình công nghệ tương đối đơn giản.
+Vi khuẩn để sản xuất protein thường được nuôi trên cacbua hidro Thường sử dụng các giống Pseudomonas, Flavobacterium, Mycobacterium và Nocardia. + Đặc điểm của vi khuẩn:
Tốc độ sinh trưởng nhanh
Dùng được nhiều cơ chất.
pH cần giữ 5-7, nếu không có thể có nguy cơ nhiễm các vi khuẩn gây bệnh.
Thu hồi bằng li tâm: khó
Thành phần các axit amin cân đối nhưng hàm lượng các axit amin chứa S hơi thấp.
Khi dùng các vi khuẩn Gram âm để sản xuất SCP cần lưu ý khả năng sản sinh độc tố của chúng.
- Nấm mốc và xạ khuẩn
+ Nói chung người ta ít dùng nấm mốc và xạ khuẩn để sản xuất protein Về mặt dinh dưỡng, protein của các vi sinh vật này kém giá trị hơn so vói protein của vi khuẩn, nấm men Về kĩ thuật nuôi cấy, do hệ sợi phát triển thành búi chằng chịt nên trở ngại đến việc sục khí và khuấy trộn Nấm mốc là những cơ thể đa bào, giàu vitamin nhóm B, chứa chừng 30-60% protein Hàm lượng metionin và tryptophan thấp, còn có các axit amin khác tương tự như protein tiêu chuẩn của FAO Các giống nấm mốc có hàm lượng protein cao là
+ Cho đến nay xạ khuẩn chưa được dùng trong sản xuất protein Tuy vậy,người ta vẫn thường thu hệ sợi của chúng và của nấm mốc, trong quá trình sản xuất các chất kháng sinh, các enzyme, axit citric … dưới dạng sản phẩm phụ của nhà máy, nhằm sử dụng protein, vitamin, enzim có trong đó vào những mục đích khác nhau Nhược điểm của sinh khối xạ khuẩn và nấm mốc thu theo phương pháp này là chóng bị hư hỏng, vì vậy phải chú ý khâu sấy ngày sau khi đã tách sinh khối ra khỏi dây chuyền công nghệ Trong công nghiệp kháng sinh, người ta có thể thu được sinh khối hệ sợi gần 17% các chất chứa nitơ,trong số đó các chất chứa nitơ đồng hoá khoảng 14%, gần 10% protein tiêu hoá, 2% chất béo, 2,5% chất xơ… sinh khối này có thể sử dụng trong chăn nuôi.
2.2.1.2 Sản xuất protein vi sinh vật từ dầu mỏ và khí đốt a Lịch sử nghiên cứu
+ Năm 1925, Tauson đã phát hiện khả năng phân giải cacbua hydro của vi khuẩn.
+ Năm 1940, nhiều nhà khoa học trên thế giới đã nghiên cứu sau về việc sử dụng vi sinh vật trong thăm dò và khai thác dầu khí.
+ Năm 1961, Fush đã nghiên cứu thống kê được 26 giống trong đó có 75 loài vi sinh vật có khả năng phân huỷ mạch vòng.
+ Năm 1962, công trình đầu tiên về khả năng sử dụng dầu mỏ khí đốt để nuôi cấy vi sinh vật thu nhận sinh khối giàu protein cho gia súc đã được công bố tại Hội nghị dầu mỏ quốc tế lần thứ 6.
Sau đó nhiều nhà khoa học đã phân lập được 498 chủng nấm men có khả năng phân giải cacbua hidro Và từ đó có nhiều nhà máy đã sản xuất được sinh khối nấm men mà sản phẩm chứa tới 60 – 70% protein. b Nguyên liệu
Chỉ những phần dầu mỏ nhất định mới được vi sinh vật đồng hoá như: + Các alkan (parafin) với chiều dài chuỗi C10 - C20.
+ Các alkin, anken, hydrocacbon thơm.
+ Các parafin chuỗi ngắn còn lại trong phần dầu mỏ có nhiệt độ nóng chảy thấp.
+ Sử dụng n-parafin tinh khiết được tách từ mỏ dựa trên các nguyên tắc sàng phân tử làm cơ chất có ưu điểm là nguồn C bị tiêu thụ hoàn toàn và không để lại những cacbua hidro độc.
So với các tế bào sinh trưởng trên glucozơ thì nấm men nuôi trên cacbua hidro có màng tế bào dày hơn và có nếp nhăn Tuy nhiên các tế bào này không gặp khó khăn gì trong việc hấp thụ những cơ chất không tan trong nước được bổ sung vào môi trường với nồng độ 2 - 4%.
- Methane: Methane là thành phần chính của khí thiên nhiên Tuy nhiên methane không chỉ là nguyên liệu trong lòng đất mà còn được tạo thành qua con đường vi sinh vật nhờ sự lên men methane và được sinh ra trong các bể chứa bùn mục nát trong các thiết bị làm sạch Nguyên tắc sản xuất protein từ khí thiên nhiên là nuôi vi khuẩn trên dịch muối amon và muối khoáng được thường xuyên thổi khí methane và không khí. Ưu nhược điểm của việc sử dụng methane:
+ Khí thiên nhiên rẻ hơn dầu mỏ nhiều lần.
+ Phần khí không được vi sinh vật đồng hoá được loại bỏ một cách dễ dàng Vì vậy sản phẩm rất tinh khiết và không tốn kém dung môi cho việc rửa tế bào như khi sửdụng dầu mỏ làm cơ chất.
+ Vi sinh vật đồng hoá khí thiên nhiên đều là các vi sinh vật hiếu khí.
Do đó môi trường dinh dưỡng phải thường xuyên thổi hỗn hợp khí methane và oxi hoặc là không khí rất dễ gây nổ Nếu nồng độ hỗn hợp khí cao rất dễ bắt lửa và nổ, còn nồng độ khí thấp thì vi sinh vật không đủ hô hấp Cả hai trường hợp không đủ dinh dưỡng và ngạt thở, vi sinh vật đều phát triển kém và hiệu suất nuôi cấy thấp.
+ Để thực hiện được quá trình sinh tổng hợp protein thì oxy và methane phải được chuyển từ tướng khí sang tướng lỏng để bọt khí mang nhiên liệu và chất oxy hoá đến các tế bào vi sinh vật đang sinh trưởng một cách nhanh chóng và thực hiện quá trình đồng hoá Tuy nhiên, độ hoà tan của methane và oxy trong nước thấp Có thể khắc phục bằng cách là tăng áp suất dư trong thiết bị nhưng việc chế tạo thiết bị chịu áp lực cao sẽ phức tạp và không kinh tế. Hoặc đưa một dung môi hữu cơ nào đó vào môi trường dinh dưỡng để tăng độ hoà tan của methane, nhưng sẽ làm cho vi sinh vật thích dung môi hơn methane và như vậy việc dùng khí thiên nhiên mất hết ý nghĩa.
- Methanol: Để khắc phục những nhược điểm của việc sử dụng methane, có thể sử dụng methaneol thu được từ methane nhờ sự oxy hoá hoá học Đó là nhờ những ưu điểm sau của methanol:
+ Methanol dễ tan trong nước nên có thể dùng ở nồng độ cao hơn (2- 3%).
+ Nhu cầu oxy của sự đồng hoá methaneol là thấp hơn.
+ Có thể dùng nấm men để đồng hoá methanol Mà nấm men có kích thước tế bào lớn hơn vi khuẩn nên năng lượng cần thiết cho quá trình li tâm tách sinh khối ít hơn so với vi khuẩn sử dụng để đồng hoá methane Tính kinh tế cao hơn.
+ Tuy nhiên dùng methanol có nhược điểm sau:
Methanol đắt hơn nhiều so với methane hoặc khí thiên nhiên.
Thu hoạch tế bào từ methanol thấp hơn từ methane.
Ứng dụng vi sinh vật trong thùy sản
2.3.1 Khái niệm và thành phần cấu trúc hệ sinh thái thủy vực
Hệ sinh thái (HST) theo Odum (1975) là một đơn vị bất kỳ nào bao gồm tất cả các sinh vật (có nghĩa là quần xã) của một khu vực nhất định đều tác động qua lại với môi trường vật lý bằng các dòng năng lượng tạo nên cấu trúc dinh dưỡng xác định, sự đa dạng về loài và chu trình tuần hoàn vật chất (tức là trao đổi chất giữa các phần tử hữu sinh và vô sinh) trong mạng lưới Định nghĩa một cách đơn giản: Hệ sinh thái là hệ thống bao gồm sinh vật và môi trường tác động lẫn nhau tạo nên vòng tuần hoàn vật chất và năng lượng trong hệ
Trong hệ sinh thái, quần xã sinh vật và nơi cư trú hòa quyện với nhau bởi các hoạt động và tương tác, các ảnh hưởng tương hỗ của môi trường đến cơ thể sống và ngược lại ảnh hưởng của cơ thể sống đến môi trường Đôi khi, về cấp bậc, không tách bạch được giữa sinh thái quần xã và sinh thái hệ sinh thái. Dòng năng lượng và chu trình sinh địa hóa bao giờ cũng là các vấn đề chính của sinh thái hệ sinh thái Thực tế là hệ sinh thái biểu thị một tầm nhìn rộng lớn hơn so với sinh thái quần xã nhưng sự tích hợp sinh học là như nhau.
Hệ sinh thái luôn là một hệ động lực hở và có khả năng tự điều chỉnh, bởi vì trong quá trình tồn tại và phát triển, hệ phải tiếp nhận cả nguồn vật chất và năng lượng từ môi trường bên ngoài Điều này làm cho hệ sinh thái hoàn toàn khác biệt với các hệ thống khác trong tự nhiên
Bản thân hệ sinh thái hoàn chỉnh và toàn vẹn như một cơ thể, cho nên để tồn tại trong tự nhiên, hệ sinh thái cũng có một giới hạn sinh thái xác định Trong giới hạn đó, khi chịu một tác động vừa phải từ bên ngoài, hệ sinh thái sẽ phản ứng lại một cách thích nghi bằng cách sắp xếp lại các mối quan hệ trong nội bộ của hệ thông qua những mối liên hệ ngược để phù hợp với điều kiện biến đổi của môi trường Quá trình đó gọi là quá trình nội cân bằng Khả năng tự điều chỉnh hoặc nội cân bằng là tiêu chuẩn biểu thị tính bền vững của hệ sinh thái
Các thành phần cấu trúc của hệ sinh thái thủy vực có thể phân chia một cách hợp lý các thành phần sau:
- Những chất vô cơ (C, N, CO2, H2O ) tham gia vào chu trình chuyển hóa vật chất;
- Những chất hữu cơ (protein, gluxit, lipid, các chất mùn ) liên kết các thành phần hữu sinh và vô sinh;
- Chế độ khí hậu (nhiệt độ và các yếu tố vật lý khác);
- Sinh vật sản sinh: sinh vật tự dưỡng, chủ yếu là thực vật có khả năng tạo thức ăn từ những chất vô cơ đơn giản qua quá trình quang hợp;
- Sinh vật lớn tiêu thụ hoặc sinh vật ăn sinh vật - sinh vật dị dưỡng chủ yếu là động vật ăn các sinh vật khác hoặc các phần tử chất hữu cơ;
- Sinh vật nhỏ tiêu thụ, sinh vật phân hủy - sinh vật dị dưỡng chủ yếu là vi khuẩn, nấm phân huỷ các hợp chất phức tạp của chất nguyên sinh chết, hấp thụ một số sản phẩm phân huỷ và giải phóng những chất vô cơ dinh dưỡng thích hợp cho việc sử dụng của sinh vật sản xuất, cũng như giải phóng các chất vô cơ là nguồn năng lượng, là chất ức chế hoặc kích thích đối với thành phần sinh học khác của hệ sinh thái
Như vậy, trong cấu trúc trên có thể thấy ba thành phần đầu là môi trường vật lý và ba thành phần sau chính là quần xã sinh vật.
2.3.2 Mối quan hệ giữa môi trường nước và các vi sinh vật trong nước 2.3.2.1 Môi trường nước
Môi trường nước được xem là môi trường lý tưởng cho sự phát triển của vi sinh vật do có đủ nước và các cơ chất cần thiết như chất dinh dưỡng (hữu cơ hay vô cơ) hòa tan hay lơ lững trong nước
Nước tầng mặt là nơi có nhiều ánh sáng là môi trường lý tưởng cho các vi sinh vật quang tự dưỡng như các loại vi khuẩn lam, vi khuẩn quang dưỡng sắt hay lưu huỳnh Các vi khuẩn này thường sử dụng các chất vô cơ làm cơ chất cho sự phát triển của chúng.
Nước tầng giữa là nơi thích hợp cho các vi khuẩn dị dưỡng và tự dưỡng hiếu khí bắt buộc hay yếm khí tùy tiện Nhóm này bao gồm các vi khuẩn phân hủy hữu cơ sống trên vật chất lơ lửng trong nước, các vi khuẩn nitrate hóa và tập đoàn các vi khuẩn khác nhau tạo thành các màng sinh học (biofilm) trên các bề mặt trong nước.
Nước tầng đáy và trong bùn chứa rất nhiều vật chất hữu cơ nhưng thường thiếu oxy Đây là nơi sống thích hợp cho các vi khuẩn dị dưỡng phân hủy hữu cơ yếm khí tùy tiện và bắt buộc Ngoài ra còn có nhiều vi khuẩn phản nitrate hóa, phản sulphat hóa, vi khuẩn sắt và phospho Hoạt động của các vi khuẩn này sinh ra nhiều chất độc trong nước như H2S, ion Fe 2+ , NH3, NO2 -,
2.3.2.2 Môi trường đất và không gian
Không phải loại đất nào cũng thích hợp để nuôi trồng thủy sản Độ dốc của đất có thể quá dốc hoặc đất có thể quá thấm Tất nhiên, nuôi trồng thủy sản dựa vào nước không sử dụng đất Tuy nhiên, nó chiếm các khu vực sông hồ, và điều này có thể dẫn đến sự cạnh tranh về tài nguyên; xung đột có thể phát sinh do các hoạt động nuôi trồng thủy sản chiếm diện tích mặt hồ trước đây được sử dụng cho nghề cá.
Ao và các hệ thống nuôi trồng thủy sản trên đất liền khác thường tạo ra ít tác động trực quan, và thực sự có thể làm tăng sức hấp dẫn của cảnh quan Nhưng lồng và chuồng thường không hấp dẫn và làm ảnh hưởng đến danh lam thắng cảnh, ảnh hưởng đến ngành du lịch trong một khu vực.
2.3.3 Vai trò vi sinh vật trong các thủy vực
Vi sinh vật có mặt ở khắp nơi trong các nguồn nước Sự phân bố vi sinh vật trong một vùng nước là kết quả của sự tác động tổng hợp của các nhân tố sinh học và không sinh học Các yếu tố môi trường quan trọng quyết định sự phân bố của vi sinh vật là hàm lượng muối, chất hữu cơ, pH, nhiệt độ và ánh sáng Nguồn nhiễm vi sinh vật cũng rất quan trọng vì ngoài những nhóm chuyên sống ở nước ra còn có những nhóm nhiễm từ các môi trường khác. Tuy nhiên thường thì một nhân tố hay một nhóm nhỏ các nhân tố có vai trò ưu thế Tuỳ theo loại thủy vực mà nó có vai trò khác nhau, khiến cho sự phân bố vi khuẩn và nấm trong các sông, hồ, biển có một số khác biệt đặc trưng.
Trong nước vi sinh vật được phân bố nhiều ở vùng duyên hải (littoral zone), vùng nước nông (limnetic zone) và ngay cả ở vùng nước sâu (profundal zone), vùng đáy ao hồ (benthic zone)
Một số chế phẩm vi sinh trong chăn nuôi và thủy sản ở Việt nam và trên thế giới
2.4.1 Một số chế phẩm sinh học trong chăn nuôi
Nguồn enzyme khá rộng rãi và phổ biến trong giới động vật, thực vật và vi sinh vật Tất cả các enzyme tham gia vào quá trình tiêu hóa đều có thể sản xuất từ vi sinh vật mà chủ yếu từ nấm mốc và vi khuẩn Vi sinh vật thường dùng bã thải thuộc nguồn động vật và thực vật làm nguồn thức ăn, vì vậy chúng có một hệ thống enzym thủy phân rất phong phú như amylase, protease, cellulase, lipase và nhiều enzyme khác nữa cho phép thủy phân triệt để các hợp chất trong thực vật Động vật có khả năng rất hạn chế sinh ra những enzyme thủy phân hydratcacbon mà thường chỉ tác dụng lên tinh bột và disaccarit.
Thủy phân cellulose và các chất xơ khác thành dạng có thể tiêu hóa được không xảy ra trong dịch tiêu hóa của động vật (trừ động vật dạ dày kép), vì tại đây không có enzyme phân hủy mối liên kết 8-glucozit, nhờ mối liên kết này mà các gốc glucose được nối với nhau trong phân tử cellulose Trong dịch tiêu hóa không có hemixenlulozơ phân hủy xylan, pectinaza phân hủy pectin, lignonaza phân hủy lignin và nhiều hợp chất phức tạp khác Phân hủy các hợp chất này, đặc biệt là cellulose sẽ giải phóng được một số chất dinh dưỡng dự trữ lớn, mà động vật có thể tiêu hóa được Khoảng 1/3 chất hữu cơ có trong thức ăn thường không được động vật tiêu hóa, chỉ cần hàm lượng 2 – 3% mất mát này cũng cho phép thu hàng trăm ngàn tấn sản phẩm chăn nuôi Một trong những cách giải quyết là bổ sung vào thức ăn chăn nuôi các chế phẩm enzyme từ vi sinh vật Dùng enzyme trong chăn nuôi chủ yếu là enzyme từ vi sinh vật (Lương Đức Phẩm, 2011) a Enzyme đơn dòng
Hình 2.9 Enzyme đơn dòng ALPHA AMYLASE (Nguồn: https://biotekco.vn/service-category/enzyme/)
+ Amylase thuộc nhóm enzyme thủy phân, xúc tác sự phân giải liên kết Glucoside trong các polysaccharide (tinh bột, glycogen) với sự tham gia của nước, tạo ra các dextrin hòa tan, maltose và glucose, mà cơ thể có thể hấp thụ được. b Enzyme hỗn hợp
Hình 2.10 Enzyme hỗn hợp (Nguồn: https://aspthailand.com/products/poultry-products/)
Như chúng ta đã biết, trong tế bào vi sinh vật có hàm lượng protein rất cao: ở vị khuẩn có khoảng 60 - 70% tính theo chất khổ, có loài tới 78%. Ở nấm men là 40 – 60%, còn ở nấm mốc và xạ khuẩn có hàm lượng protein trung bình là thấp nhất, chỉ khoảng 30% hoặc thấp hơn Chất lượng protein của vi khuẩn cũng là tốt nhất, vì thành phần axit amin cân đối hơn cả, sau là protein của nấm men Vì kích thước của vi khuẩn nhở và điều kiện nuôi cấy phức tạp, nên việc sản xuất sinh khối vi sinh vật công nghiệp chủ yếu là nuôi cấy nấm men Sản phẩm này thường được gọi là protein đơn bào (SCP) được dùng trong dinh dưỡng động vật, đặc biệt là bổ sung làm nguồn protein trong chăn nuôi (Lương Đức Phẩm, 2011).
Hình 2.11 Nấm men Saccharomyces Cerevisiae
(Nguồn: https://www.tradeindia.com/products/saccharomyces- cerevisiae-powder-c5366804.html)
Lysine là axit amin có hai nhóm amin (-NH2) và một nhóm cacboxyl (-COOH) trong phân tử Lysine còn được gọi là axit �, �-diamin ronic.
Lysine là một axit amin không thể thay thế, trong cơ thể động vật không thể tự tổng hợp được, vì vậy nó có ý nghĩa rất lớn trong dinh dưỡng động vật Axit amin này được chú trọng nghiên cứu và đưa vào sản xuất công nghiệp vi sinh từ những năm 1950 Sản lượng hàng năm ngày một tăng nhằm đáp ứng cho ngành sản xuất thức ăn chăn nuôi và phục vụ cho nhiều ngành khác Hiện nay Nhật Bản hàng năm sản xuất Lysine bằng phương pháp lên men tới khoảng 30 ngàn tấn/năm (chủ yếu ở hai hãng công nghiệp vi sinh khổng lồ là "Kiowa Hakko" và "Ajinomoto")
Các chủng vi sinh vật sinh lizin được dùng trong sản xuất là các thể đột biến thuộc các giống vi khuẩn Corynebacterium glutamicum và
Breoibacterium Nhiều chủng axit glutamic được tuyển chọn qua bước làm đột biến và thu được những chủng mới có hoạt lực cao hơn nhiều so với chúng nguyên thủy (Lương Đức Phẩm, 2011).
Hình 2.12 L-Lysine phụ gia thức ăn chăn nuôi
(Nguồn: https://tragate.com/high-qualty-lysine-animal-feed- additive-65914/product)
DESCRIPTION: Lysine is the first-limiting amino acid in corn-soybean diets for swine and second limiting, after Methionine, in poultry The level of dietary Lysine concentration significantly impacts on the growth performance and feed efficiency Adding Lysine in feed can balance the amino acid profile in the formula and meet the requirements of animals to optimize the technichal and economic result of production
APPEARENCE: White to yellowish crystalline powder
COMPOSITION: Lysine Hidrochloride (Lysine 78%): 98.5% Moisture:
INDICATIONS: To meet lysine requirement of poultry and large animals
PACKAGE: 25, 50 Kg Bag and 1000 kg bulk sacs
STORAGE: Store in cool and dry enviroment Keep away from direct exposure to sunligjht
SHELF LIFE: Stable for 24 months after production date
Hàm lượng protein của tảo nói chung khoảng 40 – 50%, riêng tảo Spirulina có chứa tới 70% Hàm lượng các axit amin của những protein này gắn với quy định tiêu chuẩn, đặc biệt là hàm lượng lysine trong protein của tảo thì cao hơn hẳn so với protein của lúa mạch Điều đáng chú ý là tổng số các axit amin không thay thế trong protein rất cao, có khi lên đến 42% (Lương Đức Phẩm, 2011).
(Nguồn: https://www.indiamart.com/proddetail/spirulina-aqua-feed- supplement-9268681297.html)
(Nguồn: https://www.durvet.com/product/penicillin- injectable/) Được chỉ định để điều trị viêm phổi và sốt vận chuyển ở gia súc và cừu, viêm quầng ở lợn và thắt cổ ở ngựa Mỗi ml Penicillin Injectable chứa 300.000 đơn vị Penicillin G Procaine Penicillin G Procaine từ lâu đã được coi là một trong những loại thuốc kháng sinh hàng đầu hiện có Nó khuếch tán nhanh chóng khắp toàn bộ cơ thể để cung cấp lượng máu điều trị nhanh chóng Mặc dù cực kỳ độc đối với vi khuẩn, nhưng Penicillin G Procaine tương đối không độc đối với động vật, vì vậy đây là loại thuốc được lựa chọn để điều trị nhiễm trùng và bệnh tật.
Thành phần: Penicillin G Procaine 300.000 đơn vị mỗi mL
2.4.2 Một số chế phẩm sinh học trong nuôi trồng thủy sản
Hình 2.15 Chế phẩm Probiotic (Nguồn: http://ssoma.co.kr/english/?page_id4)
Probio-G is a multi-purpose feed probiotic product which is fermented with the component of microbes according to the NRC and adapted to the intestinal physiology of the animal It prevents diarrhea, maintains healthy micro flora balance and improves growth performance
+ Healthy micro flora in the gut of young animals
2.4.2.2 Chế phẩm EM (Effective Microorganism)
(Nguồn: http://chochannuoi.vn/cho-chan-nuoi-viet-nam/che- pham-sinh-hoc-em-goc-effective-micro-organisms 5594.html)
Hình 2.17 Dịch tôm thuỷ phân
(Nguồn: http://techport.vn/44/dich-tom-thuy-phan-shrimp-soluble-extract-see-
Thành phần: Sản phẩm SSE là dịch chứa 20% protein với độ tiêu hóa protein đạt 90% – 95% với hàm lượng astaxanthin 11,45 ppm Sản phẩm này chứa 1,47% aspartic acid, 0,71% serine, 2,33% glutamic acid, 1,43% glycine, 0,56% histidine, 1,22% arginine, 0,83% threonine, 2,17% alanine, 1,01% proline, 0,23% cystine, 0,64% tyrosine, 1,14% valine, 0,46% methionine, 0,95% lysine, 0,90% isoleucine, 1,43% leucine và 1,04% phenyl alanine
Thử nghiệm sử dụng dịch thủy phân SSE trên cá rô phi nuôi trong 15 bể composite (thể tích 500 lít nước) với 5 công thức sản xuất thức ăn phối trộn bột cá, bánh dầu nành, cám gạo, khoai mì lát, dầu cá và premix vitamin-khoáng để tạo thành thức ăn chứa 32% protein và 5% lipid Thức ăn 1, đối chứng, chứa 5% bột cá Thức ăn 2 không chứa bột cá Thức ăn 3 không bột cá và phun áo bên ngoài thức ăn 2% dịch tôm SSE Thức ăn 4 không bột cá và trôn thêm 1% dịch tôm SSE vào bồn trộn trước khi ép viên Thức ăn 5 không bột cá và trộn them 2% dịch tôm SSE Kết quả thử nghiệm cho thấy thức ăn không sử dụng bột cá và bổ sung 2% dịch SSE giúp cải thiện hơn tỉ lệ sống của cá và cho kết quả tăng trọng, hiệu quả sử dụng tương đương thức ăn sử dụng 5% bột cá
Hình 2.18 Chế phẩm enzyme cho thuỷ sản (Nguồn: http://ssoma.co.kr/english/?page_id4)
+ SOMAZYME-ANF is an compound enzyme to degrade the anti- nutritional factors in unconventional feed raw materials, focusing on correct application to the substrates for improving feed quality and lowering feed cost.
*Subsidiary enzymes: β-Glucanase, Pectinase, Cellibiase
+ Maximize use of unconventional feed raw materials
+ Improve growth rate and FCR, increase feed intake
+ Degrade anti-nutritional factors in feeds into nutrients
+ Reduce feed cost and improve feed quality
Triển vọng nghiên cứu và ứng dụng chế phẩm vi sinh trong chăn nuôi và thủy sản
Dân số thế giới dự kiến sẽ đạt hơn 9 tỷ người vào năm 2050, đặt ra những thách thức về an ninh lương thực đặc biệt đối với các nước đang phát triển Hơn nữa, tăng trưởng kinh tế làm tăng nhu cầu đối với các sản phẩm chăn nuôi gây áp lực buộc ngành chăn nuôi phải sản xuất nhiều hơn với nguồn lực hạn chế Tuy nhiên, ngành chăn nuôi là một trong những ngành nông nghiệp phát triển nhanh nhất, đóng góp khoảng 40% giá trị sản xuất nông nghiệp toàn cầu (Bruinsma, 2003), hỗ trợ sinh kế và an ninh lương thực của gần 1,3 tỷ người dân Việc mở rộng này đặt ra các vấn đề liên quan đến: sử dụng hiệu quả nhất các nguồn lực để cung cấp thực phẩm cho con người; tác động của việc chuyển đổi đất và sử dụng tăng cường hơn đối với việc bảo tồn các dịch vụ môi trường và đa dạng sinh học; ảnh hưởng của quá trình sản sinh khí mêtan của động vật nhai lại đối với biến đổi khí hậu.
Chăn nuôi mang lại nguồn thu nhập khả dụng chính cho các nhóm dân cư khó khăn ở các nước đang phát triển, và chăn nuôi là điểm xuất phát chính để chống lại đói nghèo ở nông thôn (Randolph et al., 2007; Smith et al., 2013) Ngoài việc là một nguồn thu nhập và dinh dưỡng tốt, vật nuôi còn cung cấp sức kéo và phân để sử dụng làm chất đốt và phân bón Các hệ thống sản xuất thâm canh ngày càng đóng vai trò quan trọng trong ngành chăn nuôi trên toàn thế giới.
Bất chấp những lợi ích đối với việc gia tăng sản xuất chăn nuôi, điều này đã tạo ra hai vấn đề lớn về sức khỏe cộng đồng Đầu tiên, việc sử dụng kháng sinh dưới mục đích điều trị như chất kích thích tăng trưởng trong thức ăn chăn nuôi đã gây ra mối quan tâm rộng rãi, với việc sử dụng chúng bị cấm ở nhiều quốc gia, bao gồm cả Liên minh Châu Âu (EU), do khả năng phát triển tình trạng kháng kháng sinh trong các quần thể vi sinh vật liên quan đến bệnh ở người và động vật Thứ hai, một số bệnh truyền nhiễm từ động vật thực phẩm như Salmonellosis, Campylobacteriosis và nhiễm Escherichia coli gây bệnh, trong số những bệnh khác, là những mối quan tâm nghiêm trọng về sức khỏe cộng đồng trên toàn thế giới và có thể gây thiệt hại nghiêm trọng về kinh tế.
Probiotics (hoặc vi sinh vật được cho ăn trực tiếp) đang ngày càng trở nên phổ biến như là một trong những lựa chọn thay thế cho Chất kích thích
Tăng trưởng Kháng sinh (AGP) Các mục tiêu quan trọng nhất của việc sử dụng probiotics trong thức ăn chăn nuôi là duy trì và cải thiện hiệu suất (năng suất và tăng trưởng) của vật nuôi và ngăn ngừa và kiểm soát các mầm bệnh đường ruột Trong bối cảnh sự phát triển ngày càng tăng với việc sử dụng AGP trong thức ăn chăn nuôi và sự đánh giá cao hơn về vai trò của hệ sinh thái vi sinh vật trong đường tiêu hóa (GIT) trong việc xác định năng suất vật nuôi, số lượng sản phẩm probiotic ngày càng tăng được phát triển và sử dụng trong dinh dưỡng động vật.
Xuất khẩu thủy sản chiếm 2% tổng trị giá xuất khẩu hàng hóa của cả nước Theo báo cáo của Tổng cục Thống kê, trong 2 tháng đầu năm 2021, sản lượng thủy sản cả nước đạt 1.141,4 nghìn tấn, tăng 1,5% so với cùng kỳ năm trước, gồm sản lượng nuôi trồng đạt 600,5 ngàn tấn, tăng 2,5%; sản lượng khai thác đạt 540,9 ngàn tấn, tăng 0,5% (sản lượng thủy sản khai thác biển đạt 512,7 ngàn tấn, tăng 0,5%).
Mỹ, EU, Canada, ASEAN, Ai Cập, Israel và Nhật Bản là những thị trường tiêu thụ cá ngừ lớn nhất của Việt Nam trong tháng 1/2021 Có 853 doanh nghiệp tham gia xuất khẩu thủy sản Trong đó, có 6 doanh nghiệp có trị giá đạt trên 10 triệu USD, đứng đầu là Công ty Cổ phần Thủy sản Sóc Trăng, Công ty Cp Vĩnh Hoàn, Công ty Cp Thủy Sản Minh Phú - Hậu Giang, Công ty CP Tập đoàn Thủy Sản Minh Phú…
Do đó việc phát triển một ngành thuỷ sản bền vững là cần thiết đối với thuỷ sản Việt Nam, việc ứng dụng công nghệ vào nuôi trồng thuỷ sản cũng đang được áp rộng rãi tại Việt Nam đặc biệt là ứng dụng công nghệ sinh học nói chung và chế phẩm sinh học nói riêng đang được các Công Ty lớn quan tâm
Các nghiên cứu cho thấy chế phẩm sinh học có triển vọng lớn cho ngành nuôi trồng thủy sản, tuy nhiên việc sử dụng hiệu quả chế phẩm sinh học còn là vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu Nhiều câu hỏi vẫn chưa có lời giải xoay quanh việc sử dụng chế phẩm sinh học trong nuôi trồng thủy sản. Liệu chế phẩm sinh học là thức ăn hay chúng cạnh tranh với các vi khuẩn có hại? Liệu chế phẩm sinh học có trở thành mầm bệnh không? Hơn nữa, việc áp dụng chế phẩm sinh học trong nuôi trồng thủy sản có thể làm tăng chi phí sản xuất thủy sản.
Tuy nhiên, xét trong dài hạn, nếu được áp dụng thành công, lợi ích mà chế phẩm sinh học đem lại là rất lớn Nó không những giúp tăng sản lượng thủy sản mà quan trọng hơn là giúp phát triển một ngành nuôi trồng thủy sản bền vững, sản xuất ra các sản phẩm thủy sản sạch và an toàn cho người tiêu dùng Ngoài ra, do một số loại kháng sinh dùng trong nuôi trồng thủy sản bị cấm sử dụng nên việc ứng dụng chế phẩm sinh học có thể ngày càng được các nhà sản xuất thủy sản quan tâm hơn.