Giáo trình môn Vi sinh vật (Nghề Nuôi trồng thủy sản Trình độ Cao đẳng)

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BẠC LIÊU TRƯỜNG CĐ KINH TẾ - KỸ THUẬT GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: VI SINH VẬT NGÀNH/NGHỀ: NI TRỒNG THỦY SẢN TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-… ngày…….tháng….năm ………… của……………………………… Bạc Liêu, năm 2020 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm Trang LỜI MỞ ĐẦU Vi sinh vật học khoa học nghiên cứu thể nhân tố nhỏ đến mức không thấy mắt thường, tức vi sinh vật Vi sinh vật học giảng dạy rât nhiều trường Đại học, Cao đẳng, Trung học chuyên nghiệp đề cập đến nhiều bậc phổ thơng Để giúp em có kiến thức vi sinh vật vi sinh vật ứng dụng ngành nuôi trồng thủy sản phù hợp với bậc học, biên soạn giảng “Vi sinh vật nuôi trồng thủy sản” Rất mong nhận ý kiến đóng góp bạn đồng nghiệp đông đảo bạn đọc Tác giả! Lã Thị Nội Trang Nội dung tổng quát phân bổ thời gian: Thời gian (giờ) Số TT Tên chương, mục Tổng số Lý thuyết Thực hành, thí nghiệm, Kiểm thảo luận, tra tập Chương 1: Đại cương vi sinh vật Chương Một số loài vi sinh vật 14 Chương Sinh lý học vi sinh vật 16 10 Chương Ứng dụng vi sinh vật nuôi trồng thủy sản Cộng 15 28 45 Trang Chương ĐẠI CƯƠNG VỀ VI SINH VẬT Giới thiệu: Chương đại cương vi sinh vật giúp người học nhận biết số nhóm vi sinh vật đặc điểm chung nhóm vi sinh vật Mục tiêu chương: - Trình bày đặc điểm chung vi sinh vật - Nêu phân bố vi sinh vật nước - Phân tích vai trị vi sinh vật nuôi trồng thủy sản A/ Nội dung: I KHÁI NIỆM VI SINH VẬT Vi sinh vật thể nhỏ bé, mà đa số khơng nhìn thấy mắt thường Chúng bao gồm nhiều loại thể, khác mức độ tổ chức tế bào lịch sử tiến hóa, ý nghĩa thực tiễn Những nhóm vi sinh vật chủ yếu là: vi khuẩn (bacteria), cổ khuẩn (archaea), nấm(fungi), tảo (algae), động vật nguyên sinh (protozoa), virut (viruses) Riêng virut thực thể chưa có cấu tạo tế bào, vi sinh vật khác thuộc hai loại tế bào: tế bào chưa có nhân điển hình – hay tế bào procaryot (procaryotic cells) tế bào có nhân điển hình – hay tế bào eucaryot (eucaryotic cells) 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: 1) Kích thước nhỏ bé: Vi sinh vật thường đo kích thước đơn vị micromet (1mm= 1/1000mm hay 1/1000 000m) Virus đo kích thước đơn vị nanomet (1nn=1/1000 000mm hay 1/1000 000 000m) Hình 1.3: Kích thước Trang 2) Hấp thu nhiều, chuyển hoá nhanh: Tuy vi sinh vật có kích thước nhỏ bé chúng lại có lực hấp thu chuyển hố vượt xa sinh vật khác Chẳng hạn vi khuẩn lắctic (Lactobacillus) phân giải lượng đường lactose lớn 100-10 000 lần so với khối lượng chúng tốc độ tổng hợp protein nấm men cao gấp 1000 lần so với đậu tương gấp 100 000 lần so với trâu bò 3) Sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh: Chẳng hạn, trực khuẩn đại tràng (Escherichia coli ) điều kiện thích hợp sau 12-20 phút lại phân cắt lần Nếu lấy thời gian hệ 20 phút phân cắt làn, sau 24 phân cắt 72 lần tạo 722 366 500 000 000 000 000 000 tế bào (4 722 366 1017), tương đương với khối lượng 4722 Với tảo Tiểu cầu ( Chlorella) giờ, với vi khuẩn lam Nostoc 23 Có thể nói khơng có sinh vật có tốc độ sinh sôi nảy nở nhanh vi sinh vật Nấm men Vi kuẩn Escherichia Nấm sợi Vi tảo Chlorella Saccharomyces coli Alternaria cerevisiae 4)Có lực thích ứng mạnh dễ dàng phát sinh biến dị: Trong q trình tiến hố lâu dài vi sinh vật tạo cho chế điều hồ trao đổi chất để thích ứng với điều kiện sống khác nhau, kể điều kiện bất lợi mà sinh vật khác tgường khơng thể tồn Có vi sinh vật sống mơi trường nóng đến 1300C,lạnh đến 0-50C, mặn đến nồng độ 32% muối ăn, đến nồng độ mật ong, pH thấp đến 0,5 cao đến 10,7, áp suất cao đến 1103 at Hay có độ phóng xạ cao đến 750 000 rad Nhiều vi sinh vật phát triển tốt điều kiện tuyệt đối kỵ khí, có lồi nấm sợi phát triển dày đặc bể ngâm tử thi với nộng độ Formol cao… Vi sinh vật đa số đơn bào, đơn bội, sinh sản nhanh,số lượng nhiều, tiếp xúc trực tiếp với môi trường sống … dễ dàng phát sinh biến dị Tần số biến dị thường mức 10-5-10-10 Chỉ sau thời gian ngắn tạo số lượng lớn cá thể biến dị hế hệ sau.Những biến dị có ích đưa lại hiệu lớn sản xuất Nếu phát penicillin hoạt tính đạt 20 đơn vị/ml dịch lên men (1943) đạt 100 000 đơn vị/ml Khi phát Trang acid glutamic đạt 1-2g/l đạt đến 150g/ml dịch lên men (VEDAN-Việt Nam) 5) Phân bố rộng, chủng loại nhiều: Vi sinh vật có mặt khắp nơi Trái đất, khơng khí, đất, núi cao, biển sâu, thể, người, động vật, thực vật, thực phẩm, đồ vật… Vi sinh vật tham gia tích cực vào việc thực vịng tuần hồn sinh-địahố học (biogeochemical cycles) vịng tuần hồn C, vịng tuần hồn n, vịng tuần hồn P, vịng tuần hồn S, vịng tuần hồn Fe… Trong nước vi sinh vật có nhiều vùng duyên hải (littoral zone), vùng nước nông (limnetic zone) vùng nước sâu (profundal zone), vùng đáy ao hồ (benthic zone) Trong khơng khí lên cao số lượng vi sinh vật Số lượng vi sinh vật khơng khí khu dân cư đơng đúc cao nhiều so với khơng khí mặt biển khơng khí Bắc cực, Nam cực… Hầu khơng có hợp chất carbon (trừ kim cương, đá graphít…) mà khơng thức ăn nhóm vi sinh vật (kể dầu mỏ, khí thiên nhiên, formol Dioxin…) Vi sinh vật có phong phú kiểu dinh dưỡng khác : quang tự dưỡng (photoautotrophy), quang dị dưỡng (photoheterotrophy), hoá tự dưỡng (chemoautotrophy), hoá dị dưỡng (chemoheterotrophy).tự dưỡng chất sinh trưởng (auxoautotroph), dị dưỡng chất sinh trưởng(auxoheterotroph)… 6)Là sinh vật xuất trái đất: Trái đất hình thành cách 4,6 tỷ năm tìm thấy dấu vết sống từ cách 3,5 tỷ năm Đó vi sinh vật hố thạch cịn để lại vết tích tầng đá cổ Vi sinh vật hoá thạch cỗ ưa phát dạng giống với Vi khuẩn lam ngày Chúng J.William Schopf tìm thấy tầng đá cổ miền Tây Australia Chúng có dạng đa bào đơn giản, nối thành sợi dài đến vài chục mm với đường kính khoảng 1-2 mm có thành tế bào dày Trước nhà khoa học tìm thấy vết tích chi Gloeodiniopsis có niên đại cách 1,5 tỷ năm vết tích chi Palaeolyngbya có niên đại cách 950 triệu năm Trang Vết tích vi khuẩn lam cách 3,5 tỷ năm Vết tích Gloeodiniopsis cách Vết 1,5 tỷ năm tích Palaeolyngbya cách 950 triệu năm III SỰ PHÂN BỐ VI SINH VẬT TRONG NƯỚC Trong thủy vực tập tính sống, đặc tính dinh dưỡng mà vùng phân bố sinh vật khác Các yếu tố môi trường quan trọng định phân bố vi sinh vật hàm lượngmuối, chất hữu cơ, pH, nhiệt độ, ánh sáng Số lượng thành phần vi sinh vật thấy nước mang đặc trưng vùng đất bị nhiễm mà nước chảy qua Nước mưa, tuyết băng có vi khuẩn Số lượng vi sinh vật thay đổi tuỳ theo mùa tuyết rơi vùng khác trái đất Trong ml nước mưa rơi vùng khơng khí nhiễm bẩn nhiều thành phố có tới hàng trăm vi khuẩn Nếu rơi sơng, hồ, biển, cánh đồng…thì 1ml có vài đến vài chục vi khuẩn Nước ngầm (nước giếng phun, nước mạch ) có số lượng vi sinh vật tương đối ít, nước thấm qua đất làm màng lọc tốt, nên hầu hết vi khuẩn bị giữ lại qua màng lọc thiên nhiên Nước bề mặt nước thuỷ vực mở ( ao, hồ, sơng ngịi, đầm vực… ) khác lớn số lượng thành phần hệ vi sinh vật có đó, thành phần hố học loại thuỷ vực luôn không ổn định khác xa.Trong nước thường có xác động, thực vật rác thải công nghiệp sinh hoạt, nước chảy tràn vào canh tác nông nghiệp Ô nhiễm thuỷ vực chủ yếu nước mưa, nước canh tác, nước thải công nghiệp sinh hoạt Cùng với ô nhiễm chất Trang hữu vô ta thấy vi sinh vật, có vi sinh vật gây bệnh nước Thành phần số lượng vi sinh vật thủy vực phụ thuộc vào thành phần hóa học nước, vào số cư dân sống ven bờ, cách thức xử lý chất thải, thời gian năm nhiều nguyên nhân khác Trong thủy vực coi thấy có 80% vi khuẩn họai sinh, hiếu khí dạng hình cầu, số cịn lại dạng hình que khơng sinh bào tử Trong giới thuỷ sinh gần gũi với vi sinh vật loài tảo Khi tảo hiển vi phát triển mạnh làm nước có tượng “ nở hoa “ Hiện tượng làm nước giảm tiêu cảm quan, làm cho nước khó lọc trạm dẫn nước Một số lồi tảo xanh lục phát triển nguyên nhân gây dịch cho súc vật, gây ngộ độc cho cá gây bệnh cho người Sự phân bố vi sinh vật tầng nước thủy vực dạng hồ Trong phần lắng đọng hồ, lớp bùn có hàm lượng chất dinh dưỡng caonhất nên có nhiều vi sinh vật, vi sinh vật hoại sinh chiếm ưu Càng xuống sâu visinh vật giảm IV VAI TRÒ CỦA VI SINH VẬT Vai trò vi sinh vật đời sống Vi sinh vật tham gia tích cực vào 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 Trang hình thành mùn cho Một số loài vi sinh vât tham gia tích cực vào việc phân giải phế thải nơng nghiệp, cơng nghiệp thị, góp phần bảo vệ mơi trường Ngồi vi sinh vật có vai trị quan trọng ngành lượng Vi sinh vật yếu tố quan trọng ngành công nghiệp lên men Vai trị vi sinh vật ni trồng thủy sản 2.1 Tham gia phân giải chất hữu thủy vực Trong thủy vực, nhóm vi khuẩn gây thối lớn Pseudomonas nấm, chúng sử dụng chất có protein làm thức ăn Qúa trình thủy phân thực nhờ enzyme ngoại bào Các oligopeptit polypeptit (mà tế bào vi sinh vật hấp thu từ trình thủy phân), bị phân hủy thành axit amin nhờ peptidaza Các axit amin sử dụng vào việc xây dựng nên protein tế bào vi sinh vật bị khử amin giải phóng NH3 Urê đưa vào thủy vực tiết động vật, số lớn vi khuẩn có ureaza phân hủy thành NH3 CO2 NH2-CO-NH2 + H2O > NH3 + CO2 Qúa trình cịn gọi khử amin thủy phân Phần NH3 vi sinh vật sử dụng mà không làm chua môi trường muối amon Nhiều vi khuẩn, xạ khuẩn nấm có khả phân giải đường Tùy theo điều kiện môi trường mà sản phẩm tạo thành ancol, acid hữu cơ, hydro, cacbondioxit Nhờ vi khuẩn thuộc nhóm Pseudomonas, xạ khuẩn, lồi Bacillus nấm bậc cao mà tinh bột thủy phân Trong phần lắng đọng yếm khí, tinh bột chủ yếu bị phân hủy nhờ loài Clostridium, nhờ enzym ngoại bào Mycobacterium nấm bậc cao phân hủy xenluloz Cytophaza, Sporocytophaza hai nhóm vi khuẩn phân giải xenluloz quan trọng Trong điều kiện yếm khí, loài Clostridium phân giải xenluloz, tạo thành etanol, axit focmic, axit axetic, axit lactic, hydro cacbondioxyt Một số vi khuẩn giống Flavobacterium, Cytophaga, Pseudomonas, Vibrio Bacillus có khả làm tan agar nhờ enzim agaraza Vi khuẩn Pseudomonas, Vibrio vài loại nấm phân hủy kitin nhờ kitinaza Trang 3.7 Sơ đồ mô tả mức am hợp với khoảng nhiệt độ ba nhóm vi sinh vật - Vi sinh vật chịu lạnh có khả sống 0oC chia làm hai nhóm nhỏ: vi sinh vật chịu lạnh bắt buộc (obligate psychrophiles) nhiệt độ tối hảo chúng vào khoảng 15oC nhiệt độ tối đa vào khoảng 20oC vi sinh vật chịu lạnh tùy ý (acultative psychrophiles) nhiệt độ tối hảo khoảng 25 - 30oC nhiệt độ tối đa từ 35oC trở lên Ở nhiệt độ lạnh phản ứng enzym bên vi sinh vật chịu lạnh hoạt động, yếu chậm dần theo độ lạnh Mặc dù hoạt động vi sinh vật chịu lạnh thường ngưng nhiệt độ - 30oC, hoạt động enzym mức giới hạn mà phản ứng sinh hóa ngưng lại -140oC Do đơng lạnh làm ngưng hoạt động vi sinh vật không giết chết vi sinh vật Và sau vi sinh vật bị đông lạnh, thơng thường vi sinh vật cịn sống sót thời gian lâu dài - Vi sinh vật chịu ấm: vi sinh vật thích nhiệt độ trung bình (mesophiles) có nhiệt độ tối hảo khoảng từ 25 - 40oC Nhiệt độ trùng vào nhiệt độ ánh nắng mặt trời cung cấp cho thực vật, động vật máu lạnh đất - Vi sinh vật chịu nóng (thermophiles) có nhiệt độ tối hảo khoảng từ 45- 50oC Trong thiên nhiên nhiệt độ khoảng này, gặp đất bị ánh nắng chiếu trực tiếp, khu vực suối nước nóng, đống rác lên men, Mặt đất bị ánh nắng chiếu trực tiếp có nhiệt độ 50oC, có lên đến 70oC, đất có màu sậm Trong lớp đất có nhiệt độ cao có số vi sinh vật sống được, vi sinh vật siêu ưa nhiệt sống suối nước nóng có nhiều suối có nhiệt độ cao Trang 81 Phiêu sinh vật ( protozoa ) 45 - 50oC Rong chân hạch 56oC Nấm 60oC Rong tiền hạch 70 - 73oC Vi khuẩn 99oC Nước Mỗi vi sinh vật có khả chịu đưng mức độ hoạt tính nước thấp khác nhau, tùy loài Vi sinh vật đặt dung dịch phải lấy nước từ dung dịch để phát triển Hoạt tính nước tùy thuộc vào nồng độ dung dịch dung dịch đậm đặc, hoạt tính nước thấp, vi sinh vật khó phát triển Muốn cho vi sinh vật phát triển, nồng độ dung dịch phải vừa phải để có hoạt tính nước cao mức cần thiết cho vi sinh vật phát triển Trong môi trường khô ráo, phần lớn vi sinh vật khơng sống khơng hấp thu chất dinh dưỡng Một số vi sinh vật có khả lưu tồn điều kiện khô thường chúng biến đổi thành quan đặc biệt, thí dụ như: nội bào tử (endospore) vi khuẩn (chi Bacillus), bì bào tử (Clamydospore) lồi nấm (Fusarium) hạch nấm (Sclerotium), Nhờ quan có cấu tạo đặc biệt nên chúng không bị nước điều điện khô Các quan sinh trưởng vi sinh vật thường bị nước, co rút lại tế bào chết Nếu vi sinh vật đông lạnh trước đưa vào điều kiện làm khô chân không, nước tế bào bị bốc mau lẹ tế bào giữ nguyên hình dạng lúc đơng cứng lại, tất phản ứng sinh hóa bên tế bào bị đình hồn tồn (tế bào tình trạng chết tạm thời ) Tuy nhiên, đưa vi sinh vật vào mơi trường có đủ ẩm độ nhiệt độ cần thiết, tế bào hút nước trở lại phục hồi phản ứng sinh hóa bên nó, đồng thời mơi trường bên thuận hợp vi sinh vật hoạt động trở lại Áp suất môi trường (áp suất thẩm thấu, áp suất thủy tĩnh) Áp suất thẩm thấu áp suất thủy tĩnh ảnh hưởng đến cấu trúc tế bào vi khuẩn Màng tế bào chất tế bào vi khuẩn bán thấm tượng thẩm thấu việc điều chỉnh thẩm áp qua hệ thống permease có liên quan đến màng Trang 82 Trong môi trường ưu trương tế bào khả rút nước chất dinh dưỡng hòa tan bao quanh, tế bào chịu trạng thái khơ sinh lí, bị co sinh chất bị chết thời gian kéo dài Trong thực tế người ta ứng dụng tác dụng co sinh chất nồng độ muối cao (10 - 15%) đường cao (50- 80%) để bảo quản thực phẩm đa số vi sinh vật mẫn cảm với thẩm áp cao môi trường Ngược lại, vi khuẩn vào dung dịch nhược trương nước xâm nhập tế bào, áp lực bên tăng lên Tuy nhiên, có thành tế bào cứng vi khuẩn không xảy ra tượng vỡ sinh chất tế bào thưc vật Đa số vi khuẩn sinh trưởng tốt mơi trường chứa 2% muối, nồng độ muối cao có hại cho tế bào Nhưng có số vi khuẩn lại sinh trưởng tốt môi trường chứa tới 30% muối, ta gọi vi khuẩn ưa muối (halophilic) Nhiều vi khuẩn biển thuộc nhóm này, chúng khơng có khả phát triển nồng độ đường cao Vi sinh vật có khả chịu áp suất bên khác tùy loài Vi sinh vật sống khơng khí chịu áp suất thơng thường, bị đưa xuống đáy hồ sâu, chúng không hoạt động áp suất mơi trường tăng lên (xuống sâu 10m tăng 1atm) Trong đó, vi sinh vật sống đáy đại dương, tùy theo độ sâu, chịu áp suất lớn, áp suất lên đến hàng ngàn lần áp suất nơi mặt biển Nếu đưa chúng lên mặt biển, chúng sống Ảnh hưởng pH mơi trường Mỗi vi sinh vật hoạt động mơi trường có pH giới hạn pH thấp pH cao Đồng thời vi sinh vật hoạt động mạnh mơi trường có pH tối hảo Phần lớn mơi trường ngồi thiên nhiên có pH từ 2,5 - , phần lớn vi sinh vật có pH tối hảo khoảng Có vi sinh vật sống mơi trường có pH nhỏ lớn 10 Phần lớn vi khuẩn hoạt động mạnh mơi trường trung hịa kiềm, ngoại trừ số sống mơi trường chua Vi sinh vật phạm vi pH Cực tiểu Tối thích Cực đại Trang 83 Thiobacillus thiooxid ans 0.5 2.0-3.5 6.0 Lactobacillus acidophilus 4.0 5.8-6.6 6.8 Rhizobium japonicum 4.2 6.8-7.0 11 7.6-7.8 9.4 Nitrosomonas.sp Phần lớn xạ khuẩn Phần lớn nấm men 7.0 5.0 3.0 7.0-8.0 5.0-6.0 10 8.0 Ảnh hưởng ánh sáng Ánh sáng mặt trời đến mặt đất chứa nhiều tia có độ dài sóng thay đổi, mắt lồi người nhận tia có độ dài sóng từ 400800 nm, 800nm có tia hồng ngoại, cịn tia cực tím (cịn gọi tia tử ngoại) có độ dài sóng từ 300 - 400nm, phổ tia cực tím trải rộng từ 13,6 - 400nm Ngoài ra, quang phổ tia cực tím có khoảng giết vi sinh vật,nằm phạm vi 200 - 300nm Trong đó, tia phạm vi 230 - 280nm có khả sát khuẩn mạnh Trong phạm vi sát khuẩn, tia có bước sóng 253,7 nm có tác dụng diệt vi sinh vật mạnh Như ánh sáng mặt trời đến bề mặt trái đất có chứa số tia cực tím giết vi sinh vật Đối với số vi sinh vật, ánh sáng thấy làm hại vi sinh vật cường độ chiếu sáng cao thời gian chiếu sáng kéo dài Tình trạng số màu tế bào hấp thu ánh sáng vào, làm đình trệ hoạt động enzym có mặt oxy Ảnh hưởng oxy Oxy có vai trị quan trọng hoạt động sống vi sinh vật, tùy thuộc vào nhu cầu oxy mà người ta chia a/ Vi sinh vật hiếu khí bắt buộc Thuộc nhóm vi sinh vật sinh trưởng có mặt oxy phân tử (O2) Chúng có chuỗi hơ hấp hồn chỉnh dùng oxy làm thể nhận Hidro cuối b/ Vi sinh vật hiếu khí khơng bắt buộc (tùy nghi) Thuộc nhóm vi sinh vật sinh trưởng điều kiện có oxy lẫn khơng có oxy, có oxy chúng sinh trưởng tốt hơn; E coli c/ Vi sinh vật Vi hiếu khí : Trang 84 Thuộc nhóm vi sinh vật sinh trưởng điều kiện áp lực oxy thấp -10 % oxy.Chúng thông qua chuỗi hô hấp dùng oxy làm thể nhận Hydro cuối Như loài Vibrio cholerae d/ Vi sinh vật kị khí chịu dưỡng Đó vi khuẩn kị khí lại tồn có mặt oxy Chúng khơng sử dụng oxy, khơng có chuỗi hơ hấp có mặt oxy khơng có hại chúng, thuộc nhóm có Streptococcus, Lactobacillus e/ Vi sinh vật kị khí: Có loại : loại kỵ khí bắt buộc loại kỵ khí khơng bắt buộc -Loại kỵ khí bắt buộc chi Clostridium, Fusobacterium Với VSV thuộc nhóm có mặt oxy phân tử có hại Chúng khơng sinh trưởng môi trường đặc bán đặc để khơng khí hay khơng khí có chứa 10% CO2, chúng sinh trưởng lớp dịch thể sâu nơi khơng có oxy -Loại kỵ khí không bắt buộc như: Bacillus, Pseudomonas Trong điều kiện hiếu khí, chúng oxy hóa chất hữu oxy khơng khí, cịn điều kiện kỵ khí, chúng tiến hành oxy hóa hợp chất hữu thủy vực đường khử hydro để chuyển hydro cho nitrate nitrite Sức căng bề mặt -Vi sinh vật thường ni mơi trường có sức căng bề mặt 0.57 - 0.63 mN/cm - Nếu sức căng bề mặt thay đổi lớn làm tế bào ngừng sinh trưởng chết 8.Ảnh hưởng yếu tố sinh học 8.1 Sự cạnh tranh thức ăn Cạnh tranh hợp tác vi sinh vật; Cạnh tranh vi sinh vật hậu mối tương tác cạnh tranh phụ thuộc vào tốc độ hấp thu chất dinh dưỡng tốc độ trao đổi chất sinh trưởng Trong số trường hợp thể kìm hãm sinh trưởng trao đổi chất thể sinh vật khác Đó tiết chất kìm hãm đặc biệt (như chất kháng sinh) hoạt động sinh lý thể tạo sản phẩm độc (axit từ lên men đường): Cộng dưỡng: trái ngược với cạnh tranh, với nguồn dưỡng, số vi sinh vật hoạt động với để tự tổng hợp chuyển hóa đặc thù mà đứng mình, thể không tự tổng hợp Trang 85 Cạnh tranh đóng vai trị quan trọng ảnh hưởng định đến thành phần khu hệ vi sinh vật Những thể hấp thu chất dinh dưỡng cách nhanh áp đảo thể khác số lượng cá thể tăng nhanh lồi cịn loại Trong qúa trình sinh trưởng, sản phẩm trao đổi chất sinh nhiều, làm kìm hãm, loại trừ thể cạnh tranh (những thể có sức chịu đựng tốt tồn tại) Trong số trường hợp cạnh tranh thức ăn khơng ảnh hưởng nhiều Một số lồi, chí có lồi có khả sử dụng thức ăn; giống khiết giàu cá thể lồi phát triển Đây phương thức sống để cạnh tranh thành cơng số vi khuẩn kị khí Các mối quan hệ cộng dưỡng thường đòi hỏi hai nhiều vi sinh vật tham gia vào trình có chung mơi trường trao đổi chất thể phải thu nhận dễ dàng loài thứ hai Một hợp tác trao đổi chất số vi sinh vật thể qua q trình trao đổi chất bù trừ nhau, nhóm vi khuẩn nitrat hóa & nhóm nitrit hóa, kết hợp để oxi hóa NH3 thành NO3 (mặc dù khơng nhóm có khả hồn thành) 8.2 Sinh vật ăn vi khuẩn nấm Tại hồ giàu dinh dưỡng sông biển mhiễm nước thải, hàm lượng vi sinh vật lớn, đóng góp phần chất dinh dưỡng Đông vật không xương sống phần lắng đọng thỏa mãn 1% - 10% nhu cầu vi sinh vật Động vật nguyên sinh cung cấp dinh dưỡng phần từ vi sinh vật Động vật đa bào(hải miên)có thể hấp thụ 10 -20% hàm lượng bon dạng vi sinh vật Động vật phù du hấp thụ vi sinh vật làm thức ăn Ngay thực vât ăn vi khuẩn nấm (nấm lưới nhầy ăn vi khuẩn sống tế bào nấm men) Như động vật ăn vi khuẩn có ảnh hưởng đáng kể đến khu hệ vi sinh vật thủy vực Sự xuất chúng trước hết làm giảm vi sinh vật, sau nhiều lần dao động cân bằng; đến lúc số lượng vi sinh vật giảm dần, tới mức làm số lượng động vật ăn vi khuẩn giảm theo thiếu thức ăn Sau số lượng vi sinh vật lại tăng Trong thủy vực kín tăng giảm hai quần thể diễn nhiều lần liên tục 8.3.Kháng sinh Trang 86 Trong yếu tố sinh học ảnh hưởng có hại lên trình sống vi sinh vật cần kể đến kháng thể kháng sinh Chất kháng sinh có từ nhiều nguồn gốc khác tổng hợp hoá học, chiết xuất từ thực vật, động vật chủ yếu tổng hợp từ vi sinh vật Đây chất đặc hiệu mà nồng độ thấp có khả ức chế tiêu diệt vi sinh vật cách chọn lọc B Câu hỏi ôn tập: Câu Trình bày chế vận chuyển chất dinh dưỡng Câu Trình bày đặc điểm sinh lý tiêu hóa vi sinh vật Trang 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO * Tài liệu chính: [1] Lã Thị Nội, (2015) Bài giảng vi sinh vật nuôi trồng thủy sản Trường CĐ Kinh tế - Kỹ thuật Bạc Liêu * Tài liệu bổ sung: [1] Nguyễn Lân Dũng, (2010) Giáo trình vi sinh vật học NXB Giáo dục Việt Nam [2] Trần Cơng Bình, (2008) Vi sinh vật ứng dụng nuôi trồng thủy sản Đại học Cần Thơ [3] Phạm Văn kim, (2001) Giáo trình vi sinh đại cương Đại học Cần Thơ [4] Phạm Thị Thúy Nga, (2005) Bài giảng vi sinh đại cương Đại học Nha Trang Trang 88 CHƯƠNG ỨNG DỤNG VI SINHVẬT TRONG NUÔI TRỒNG THỦY SẢN *** Giới thiệu: Vi sinh vật có vai trị quan trọng đời sống nuôi trồng thủy sản Bài học trình bày số ứng dụng vi sinh vật nuôi trồng thủy sản, giúp nghề nuôi ngày phát triển cách bền vững Mục tiêu: Trình bày ứng dụng vi sinh vật nuôi trồng thủy sản Thực thao tác xử lý nước chế phẩm vi sinh Nội dung bài: LÀM SẠCH NƯỚC Ở ĐIỀU KIỆN TỤ NHIÊN 1.1- Cánh đồng tưới Làm tự nhiên cho nước lọc qua đất khoảng rộng gọi cánh đồng lọchay cánh đồng tưới Vi sinh vật sinh vật khác có nước, đất oxy hóacác chất hữu nhiễm thành chất vô cơ, làm nước Đồng thời với việc phânhủy chất hữu vi sinh vật có nước thải giữ lại đất Các chấthữu khống hóa đất làm phân bón cho trồng 1.2-Hồ sinh học : Trong hồ xảy q trình sau : - Oxy hóa chất hữu vi sinh vật hiếu khí lớp nước hồ - Quang hợp tảo,vi khuẩn Lam lớp nước - Phân hủy chất hữu vi khuẩn yếm khí đáy hồ Thời gian làm dài : 30-50 ngày Trang 89 .XỬ LÝ NƯỚC TRONG NUÔI TRỒNG THỦY SẢN Trong nuôi thủy sản thâm canh, việc xử lý tái sử dụng nước khâu không phần quantrọng Xử lý tái sử dụng nước nhằm hạn chế ô nhiễm môi trường, tránh lây lan dịchbệnh góp phần giảm chi phí sản xuất Trong sản xuất giống thủy sản nước lợ, mặn (tôm sú,nhuyễn thể số lồi cá biển) việc xử lý tái sử dụng nước cịn góp phần mở rộngvùng sản xuất Trước đây, trại sản xuất giống tôm xanh hay tôm sú xâydựng vùng ven biển sản xuất lồi cần có lượng lớn nước mặn Việc xử lý lại nước hệ thống tuần hoàn liên quan đến trình sau đây:Loại bỏ chất rắn, loại bỏ chất hữu hoà tan (DOC) ammonia, bổ sung oxy hoàtan khử trùng Nước sau sử dụng tích tụ nhiều chất thải vô hữu cơ, để làm nước vàtái sử dụng người nuôi áp dụng biện pháp lọc sinh học Lọc sinh học sử dụng sinh vậtsống để làm nước nhóm vi khuẩn dị dưỡng tự dưỡng đóng vai trị quan trọng -Nhờ hoạt động vi khuẩn dị dưỡng chất hữu bị phân hủy thành chất vô cơnhư: CO , H O, NH , NO 3-, PO 3- Quá trình gọi trình khống hóa hay vơ cơhóa -NH sinh q trình khống hóa hay từ q trình tiết động vật tiếp tụcđược chuyển hóa thành NO 3- , nhờ hoạt động nhóm vi khuẩn hóa tự dưỡng, q trìnhnày gọi q trình nitrate hóa Nhờ q trình nitrate hóa Trang 90 chuyển hóa chất độc (NH ,NO 2-, ) thành chất không độc (NO 3- ) cải thiện chất lượng nước Q trình nitrate hóa gồm pha: N H + + 3/2 O -> N O - + 2H+ + H O + 76kcal N O - + 1/2 O > NO 3- + 24kcal Quy trình làm nước thải nhờ vi sinh vật gồm giai đoạn: 1)Các chất hữu tiếp xúc bề mặt tế bào vi sinh (2)Khuếch tán hấp thụ chất ô nhiễm nước qua màng bán thấm vào tế bào vi sinhvật (3) Chuyển hoá chất vào nội bào để sinh lượng tổng hợp vật liệumới cho tế bào vi sinh vật Trong trình tự lọc thủy vực, thủy sinh vật đóng vai trị vơ quan trọng Các nhóm sinh vật tham gia vào trình lọc thủy vực (vi khuẩn, nấm tảo độngvật khác ) thơng qua q trình sau: - Khống hóa chất hữu cơ: q trình biến đổi chủ yếu trình tự lọc thủyvực nhờ hoạt động nhóm vi sinh vật phân hủy (vi khuẩn, nấm) Kết trình chất hữu bị biến đổi thành hợp chất vô (CO , H O, NH , NO 3-, PO 3- ) - Tích tụ chất bẩn chất độc: Nhiều lồi thủy sinh vật có khả hấp thụ tích lũy kimlồi nặng, chất phóng xạ thể chúng nhuyễn thể, sứa Các chất bẩn, chất độc đượcthủy sinh vật giữ thể suốt trình sống, chúng chết lắng xuống đáy vàđất hấp thụ khơng trở lại mơi trường nước Do đó, thủy sinh vật có vai trị quan trọng trongviệc loại chất bẩn chất độc khỏi môi trường nước - Loại bỏ chất lơ lửng khỏi tầng nước: Các loài động vật khơng xương sống ăn lọc có khảnăng lọc vật chất hữu lơ lửng tầng nước Vi sinh vật giữ vai trị định chúng phân giải hợp chất hữu (dạng thểrắn hay hịa tan nước) thành chất vơ Trong điều kiện thích hợp vi sinh vật có khảnăng tái khống hóa nhiều chất bẩn hữu Protein, đường tinh bột vi sinh vật phânhủy nhanh nhất; mỡ, xenluloz kitin bị phân giải chậm nhiều Trang 91 Môi trường nước sinh vật sống có quan hệ tương tác chặt chẽ Nước thải chochảy vào thuỷ vực ( ao, đầm, hồ, sông ) làm thay đổi đáng kể điều kiện sống tự nhiêncủa hệ thuỷ sinh có sẵn nước Trong nước thải thường giàu chất hữu nhiễm bẩn Đây nguồn chấtcho trình thối rữa lên men, nguồn dinh dưỡng cho vi sinh vật hoại sinh phát triển,tăng sinh khối – tác nhân trình biến đổi hoá sinh nước Nhiều thành phần củahệ thuỷ sinh nước sạch, bị chết giảm số lượng nước bị nhiễm bẩn Để xử lý tái sử dụng nước ao nuôi thâm canh người ni kết hợp nhiềubiện pháp lọc học, hóa học sinh học Tuy nhiên, sinh vật đóng vai trị lọc khơng làvi khuẩn mà cịn có nhóm thực vật (lục bình, bèo ) động vật kích thước lớn (nhuyễnthể) Nước từ ao nuôi lọc qua lưới lọc sau lọc qua lục bình, lọc sinhhọc với vi khuẩn, nhuyễn thể, bèo cuối nước trả ao TẠO CHẾ PHẨM PROBIOTICS Các nhóm vi sinh, hầu hết vi khuẩn, tham gia vào việc chuyển hoá hợp chấthữu cao phân tử phức hợp thành khí metan Thêm vào tương tác đồng cácnhóm vi khuẩn liên quan đến q trình phân hủy yếm khí chất thải Mặc dù có sựhiện diện số nấm nguyên sinh động vật, rõ Trang 92 ràng vi khuẩn vượt trội vềsố lượng Một số lớn vi khuẩn yếm khí chọc hay ngẫu nhiên tham gia vào trình thủyphân lên men hợp chất hữu Có bốn nhóm vi khuẩn liên quan đến việc chuyển hóa chất phức hợp thànhnhững phân tử đơn giản metan diơxít cacbon Những nhóm vi khuẩn hoạt độngtrong mối quan hệ đồng bộ, nhóm phải thực việc trao đổi chất trước khichuyển 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 vàmỡ) thành đơn phân tử dễ hồ tan như: axit amin, glucơ, axít béo glycerin Các đơnphân tử sẵn sàng làm thức ăn cho nhóm vi khuẩn Sự thủy phân phân tử phứchợp xúc tác enzym xenluloz phụ trội như: cellulases, proteases, lipases Tuy nhiên giai đoạn thủy phân tương đối chậm bị giới hạn trình phânhủy 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 axíthữu (như axít acetic, propionic, formic, lactic, butyric, succinic), rượu ketone(như ethanol, methanol, glycerol, acetone), acetate, CO , H Acetate sản phẩm chínhcủa q trình lên men cácbon hydrát Các sản phẩm tạo thay đổi tùy theo loại vi khuẩncũng 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 thànhacetate, hydro, and CO , chất sử dụng nhóm vi khuẩn tạo metan Nhóm địi hỏi nồng độ hydro thấp để chuyển hố axít béo cần phải theo dõisát nồng độ hydro Dưới điều kiện nồng độ hydro cục cao, tạo thành acetate giảm vàchất chuyển thành axít propionic, butyric ethanol thay metan Nhóm 4: Vi khuẩn tạo khí mêtan Trang 93 Sự phân hủy chất hữu môi trường thải vào khí khoảng từ 500 đến 800 triệutấn 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 trongdạ dày lồi ăn cỏ Nhóm tạo thành vi khuẩn gram âm gramdương với hình dạng khác Các vi sinh tạo mêtan sinh trưởng chậm nước thải,chu kỳ sinh từ ngày 35 C 50 ngày 10 C Khoảng 2/3 mêtan tạo từ chuyển hố acetate nhóm vi khuẩn này; 1/3 lại giảm CO tạo bởihydro 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 cáckhí độc ao ương ni cá tra khí: NH , H S, NO ….giúp môi trường giảm ô nhiễm,tôm cá bị sốc Tuy nhiên chúng có nhược điểm không 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 vàlàm môi trường -BIO- MOS ( MOS: Manan Oligo Saccharide) MOS có phần ngồi vách tế bào nấm men, nấm men ni sinh khối sauđó dùng phương pháp triết ly tạo sản phẩm BIO – MOS Dimitroglou, 2008 thực hiệnnghiên cứu cá hồi với việc sử dụng Bio- Mos 0.2% cho cho thấy gia tăng tiêu hóabằng cách tạo nhiều nếp gấp nhiều lông nhung ruột non Bio-Mos2kg/tấn có tác động hệ vi sinh ruột cá, làm giảm Staphylococcus spp.,Aeromonas/ Vibriospp 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 đểloại bỏ gần hoàn toàn khí độc ao ni, đồng thời cịn khống chế Trang 94 vikhuẩn 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 vànấm 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 chotôm, cá nuôi ao B Câu hỏi ôn tập : TÀI LIỆU THAM KHẢO * Tài liệu chính: [1] Lã Thị Nội, (2015) Bài giảng vi sinh vật nuôi trồng thủy sản Trường CĐ Kinh tế - Kỹ thuật Bạc Liêu * Tài liệu bổ sung: [1] Nguyễn Lân Dũng, (2010) Giáo trình vi sinh vật học NXB Giáo dục Việt Nam [2] Trần Cơng Bình, (2008) Vi sinh vật ứng dụng nuôi trồng thủy sản Đại học Cần Thơ [3] Phạm Văn kim, (2001) Giáo trình vi sinh đại cương Đại học Cần Thơ [4] Phạm Thị Thúy Nga, (2005) Bài giảng vi sinh đại cương Đại học Nha Trang Trang 95 ... cương vi sinh vật Chương Một số loài vi sinh vật 14 Chương Sinh lý học vi sinh vật 16 10 Chương Ứng dụng vi sinh vật nuôi trồng thủy sản Cộng 15 28 45 Trang Chương ĐẠI CƯƠNG VỀ VI SINH VẬT Giới... đại cương vi sinh vật giúp người học nhận biết số nhóm vi sinh vật đặc điểm chung nhóm vi sinh vật Mục tiêu chương: - Trình bày đặc điểm chung vi sinh vật - Nêu phân bố vi sinh vật nước - Phân tích... 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