Chế phẩm men vi sinh sống (vi khuẩn có lợi) được sử dụng khá nhiều hiện nay trong lĩnh vực NTTS vì có thể kiểm soát được mầm bệnh thông qua sự đa dạng về cơ chế chuyển hóa, được coi như là một lựa chọn thay thế cho việc sử dụng thuốc kháng sinh [25].
a) Tiết ra các hợp chất ức chế
Những quần thể sinh vật có thể tiết ra những chất có tính sát khuẩn hoặc kìm hãm vi khuẩn gây ảnh hưởng đến quần thể vi khuẩn khác, nhằm gián tiếp cạnh tranh dinh dưỡng và năng lượng có sẵn trong môi trường [50, 73, 90]. Sự hiện diện những vi khuẩn này sản sinh chất kìm hãm, có thể tiết ra trong ruột của vật chủ hoặc trên bề mặt tế bào vi khuẩn hay trong môi trường nuôi cấy đều được coi là rào cản ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh (tác nhân cơ hội) [119].
Cơ chế vi khuẩn kháng lại những vi khuẩn gây bệnh là do những yếu tố sau, có thể là một yếu tố hoặc là sự kết hợp nhiều yếu tố: vi khuẩn sinh ra chất kháng sinh [123], chất diệt khuẩn [34, 90, 116], siderophores, lysozyme, protease, H2O2, acid hữu cơ [110], hình thành nên ammonia và diacetyl [116].
b) Cạnh tranh dinh dưỡng hoặc năng lượng dự trữ
Khu hệ vi sinh vật trong môi trường NTTS chủ yếu chiếm ưu thế là nhóm vi khuẩn dị dưỡng cạnh tranh các cơ chất hữu cơ ví dụ như nguồn cacbon và nguồn cung cấp năng lượng. Rico-Mora et al., đã chọn lọc một chủng vi khuẩn có thể sinh trưởng trong điều kiện môi trường nghèo chất hữu cơ và nuôi cấy trong môi trường nuôi tảo silic có mặt của chủng vi khuẩn V. alginolyticus [98]. Kết quả cho thấy vi khuẩn Vibrio này không phát triển và thử nghiệm in-vitro không thấy có sự ức chế vì chủng vi khuẩn này có thể sử dụng chất tiết ra từ dịch tảo silic làm nguồn dinh dưỡng
[98]. Do đó, chứng tỏ vi khuẩn được chọn lọc cạnh tranh cô lập Vibrio trong điều kiện nghèo hữu cơ. Do vậy, những dòng vi khuẩn chọn lọc sẽ có ưu thế trong việc cạnh tranh năng lượng và dinh dưỡng.
Ngoài ra, còn có thể xảy ra sự cạnh tranh về sắt giữa các vi sinh vật. Siderophores là những những chất có ion sắt có dạng kết cấu đặc biệt với trọng lượng phân tử thấp, có thể hòa tan, dễ dàng cho vi sinh vật hấp thụ. Hầu hết các loài vi sinh vật đều cần sắt để phát triển [94]. Theo nghiên cứu của Gatesoupe, những nhóm vi khuẩn vô hại có thể tiết ra sidephores có thể sử dụng như là probiotic để cạnh tranh với những nhóm vi khuẩn gây bệnh không thể tự sản sinh ra sắt mà phải phụ thuộc vào môi trường nuôi cấy [57].
c) Cạnh tranh các điểm bám dính
Một cơ chế khác có thể có ở nhóm probiotic là ngăn chặn sự hình thành cụm khuẩn lạc của vi sinh vật gây bệnh bằng việc cạnh tranh các điểm bám dính trên thành ruột hoặc trên bề mặt các mô khác trong cơ thể vật chủ. Khả năng bám dính được vào lớp màng nhầy và vào thành ruột của là rất cần thiết để vi khuẩn tạo thành quần thể trong ruột của cá [84, 85, 121]. Sự bám dính vi khuẩn vào bề mặt mô là rất quan trọng trong suốt giai đoạn đầu bị xâm nhiễm vi khuẩn gây bệnh [71], sự cạnh tranh bề các thụ thể bám dính với các mầm bệnh có thể là những tác dụng đầu tiên của nhóm probiotic [79]. Khả năng bám dính và phát triển bên trên hoặc bên trong ruột hoặc màng nhày bên ngoài đã được một số nghiên cứu chứng minh trong các thí nghiệm in vitro cho vi khuẩn gây bệnh trên cá là Vibrio anguillarum và Aeromonas hydrophila với chủng probiotic
Carnobacterium K1 [54, 67].
d) Tăng cường đáp ứng miễn dịch
Các chất kích ứng miễn dịch là các hợp chất hóa học có thể kích hoạt hệ thống miễn dịch của động vật và đáp ứng miễn dịch để có khả năng chống chịu với sự xâm nhiễm của virus, vi khuẩn, nấm và ký sinh trùng [93]. Quan sát một số thí nghiệm trên các động vật máu nóng đã cho thấy nhóm probiotic - vi khuẩn lactic acid nếu được bổ sung theo đường thức ăn có thể làm tăng khả năng chống lại sự xâm nhiễm vào bên trong cơ thể [64]. Mặc dù hiệu quả này chưa rõ ràng [119] nhưng một số ghi nhận ban đầu đã cho thấy hợp chất vi khuẩn probiotic có thể hoạt động như là một chất kích ứng miễn dịch trong hệ miễn dịch của tôm, cá [101].
e) Cải thiện chất lượng nước
Trong một số nghiên cứu đã ghi nhận được sự cải thiện chất lượng nước khi sử dụng chủng vi sinh probiotic Bacillus spp. Nhóm vi khuẩn Gram (+) Bacillus spp có khả năng chuyển hóa những chất hữu cơ thành CO2 hiệu quả hơn nhóm vi khuẩn Gram (-) vì nhóm này thường chuyển hóa các bon hữu cơ thành sinh khối hoặc dịch nhớt [107]. Verschuere et al tổng hợp tài liệu cho rằng các nghiên cứu về việc cải thiện chất lượng nước của vi khuẩn probiotic còn ít, chỉ ghi nhận được quá trình chuyển hóa nitrit (NO2-) thành nitrat (NO3-) [119].
f) Tương tác với thực vật thủy sinh
Một số báo cáo gần đây đã ghi nhận nhiều chủng vi khuẩn có chất diệt tảo có tác dụng trên một số loài vi tảo, đặc biệt là nhóm loài gây thủy triều đỏ [51, 98, 112]. Tuy nhiên, cơ chế tương tác này cũng vẫn chưa rõ ràng.