1.2.2.1. Trên Thế giới
Trên thế giới hiện nay nghiên cứu về bacteriocin chủ yếu tập trung vào nhóm VK lactic, trong khi đó nghiên cứu về VK biển sinh bateriocin chưa xuất hiện nhiềụ Năm 1970, nhóm tác giả Kekessy và Piguet thuộc Viện Vệ sinh và An toàn thực phẩm–Thụy Sĩ đã nghiên cứu một phương pháp mới trong việc phát hiện ra bacteriocin. Chủng VSV đối kháng được nuôi ủ trên đĩa môi trường thạch dinh dưỡng, sau đó tạo giếng có đường kính 0.5 mm bằng cách khoét bỏ agar trên đĩạ Cho một lượng VK có khả năng sinh tổng hợp bacteriocin vào giếng, sau thời gian nuôi ủ vòng kháng khuẩn sẽ xuất hiện, thể hiện bởi một vòng kháng rõ quanh giếng. Sáu năm sau, nhóm tác giả Tagg, Dajani và Wannamaker thuộc Khoa vi sinh- trường đại học Otago, New Zealand, trường đại học Dược Minnesota, Minnesota đã nghiên cứu về những loại bacteriocin của VK gram dương và cho ra nhiều kết quả có giá trị. Nghiên cứu đã cho biết được tính đối kháng của bacteriocin, cách đặt tên và phân loại bacteriocin, chiết tách và tinh sạch bacteriocin, phân tích hoạt tính bacteriocin.
Cho đến nay trên thế giới mới chỉ có một vài nghiên cứu cơ bản về các sinh vật biển sinh bacteriocin hay BLIS được công bố (Hình 1.6)
Hình 1.6. Số lượng bài báo nghiên cứu về bacteriocin trong mỗi thời kỳ 10 năm từ 1950-2010 được trích dẫn trên Pubmed.
Chú thích:“Colicin” là các bacteriocin từ Ẹ coli, “microcin” là các bacteriocin rất nhỏ từ enterobacteria, “LAB bacteriocin” là bacteriocin từ vi khuẩn lactic và“marine bacteriocin” là các
bacteriocin có nguồn gốc từ biển (Desriac et al. 2010).
Gần đây, những loại VSV gắn kết với động vật biển đang được nghiên cứụ Nhiều tác giả đã chỉ ra rằng những loại VK này thuộc các họ Vbrio, Pseudoalteromonas, Aeromonas, Aeteromonas, và nhóm cytophaga- Flavobaterium-Bacterioides.
Wilson và các cộng sự đã phân lập được 9 loại vi khuẩn biển sinh ra những chất kháng sinh từ một vài loài động vật không xương sống ở biển (Hàu, Bọt biển, Nhím biển…)được trình bày trong bảng 1.5
Bảng 1.5. Một số bacteriocin từ vi khuẩn biển
Chủng sản xuất Bacteriocin Chủng ức chế Nguồn phân lập
Trọng lượng phân tử (kDa) Listonella anguillarum AVP10
Vibriocin AVP 10 Escherichia coli
Listonella anguillarum Cá da trơn khỏe hoặc bị bệnh (Arius thalassimus) ? Vibrio
mediterranei BLIS V. parahaemolyticus
V. mediterranei
Hải sản tươi hoặc
đông lạnh 63-65
Vibrio harveyi VIB
571 BLIS Vibrio harveyi V. fischeri V. gazogenes V. parahaemolyticus - ~32 Vibrio harveyi (beneckea harveyi SY)
Harveyicin SY V. harveyi Đảo Galveston 24
Vibrio vulnificus IW1, BC1, BC2
Vibrio spp. Plesiomonas shigelloides Ẹ coli Mẫu nước ở Wilmington (NC, USA) <10 Vibrio sp. Strain NM 10 BLIS Pasteurella piscicida Ẹ coli V. vulnificus Enterococcus seriolicida Ruột của Leiognathus nuchlis <5 Gram positive pleomorphic marine strain ZM81
Bacteriocins/BLIS Marine bacterial strain ZM19
Vùng biển mở ở
bờ biển Karachi >10
Aeromonas
hydrophila BLIS Staphylococcus aureus Nước tồn tại tảo ?
Pseudoalteromonas sp. X153 Antibiotic protein P- 153 Ichthyopathogenic Vibrio, Staphylococcus epidermidis, Propionibacterium acnes, Propionibacterium granulosum Bờ biển Brittany 280
Năm 2010, José L Balacazar và các cộng sự đã tiến hành phân lập và tiến hành xác định hoạt tính các chủng VSV sinh Bacteriocin từ loài cá Ngựa (Hippocampus Guttulatus). Nghiên cứu đã phân lập được 3 chủng VK có khả năng sinh các chất kháng sinh có bản chất là bacteriocin [13].
1.2.2.2 Ở Việt Nam
Ở Việt Nam, hiện nay chưa có nghiên cứu cơ bản nào về bacteriocin sản xuất từ VK biển đã được công bố[18].
Các nghiên cứu về bateriocin chủ yếu tập trung vào các chủng VK lactic. Nghiên cứu của Nguyễn Thị Hoài Hà và cộng sự tại Trung tâm Công nghệ sinh học Đại học Quốc gia Hà Nội đã phân lập từ nước dưa khả năng sinh tổng hợp bacteriocin của chủng Lactobacillus plantarum L24 , Năm 2002, tác giả Lê Thanh Mai đã thành công trong việc nghiên cứu quy trình muối chua cây nha đam. Các thí nghiệm tiến hành dựa trên 2 phương pháp: lên men có bổ sung giống Lactobacillus plantarum và lên men không bổ sung giống. Tuy nhiên, hiện chưa có công trình nào nghiên cứu về VSV biển sinh bacteriocin được thông báo ở Việt Nam. Trong khi đó các loài động vật biển địa phương nuôi ở vùng ven biển miền Trung nước ta là nguồn vật chủ rất thích hợp cho việc phân lập các vi khuẩn do hệ vi sinh đường ruột của chúng vẫn chưa nghiên cứu đầy đủ trên thế giớị Từ các động vật này, các bacteriocin mới hay các BLIS mang các đặc tính sinh học mới có thể được phát hiện. Năm 2004, các tác giả Tăng Thị Chính, Đặng Đình Kim thuộc Viện công nghệ môi trường -Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã nghiên cứu ứng dụng VSV làm chế phẩm trong nuôi tôm cao sản. Một trong những loại VSV được dùng là
Lactobacillus. Chế phẩm có tác dụng làm tăng tính ngon miệng, giúp tiêu hoá các chất dinh dưỡng có trong thức ăn, tăng cường sức đề kháng, phòng ngừa các bệnh đường ruột như nhiễm Ẹcoli, ức chế sự phát triển của các VK có hạị Do đó nâng cao năng suất nuôi tôm. Từ hướng nghiên cứu của đề tài này, ta có thể tiến tới việc nghiên cứu trên các loài VSV biển ứng dụng trong NTTS. Đây là một hướng nghiên cứu mới và hứa hẹn nhiều tiềm năng trong tương lai ở nước tạ
Động vật biển ở các vùng ven biển địa phương đang được dự kiến sẽ là nguồn có liên quan để phân lập các chủng VK. Thậm chí chúng cũng được coi là nơi để phát hiện ra loài VK mới bởi vì các vi sinh vật trong đường ruột của động vật ở các vùng miền địa phương hiếm khi được xem xét đầy đủ của cộng đồng khoa học quốc tế. Đánh giá đa dạng sinh học của VK sản xuất bateriocin có thể cung cấp sự hiểu biết sâu sắc hơn về sinh thái, sinh lý học và sự tiến hóa của VSV biển trong sự tương tác với các động vật chủ và vi khuẩn đích. Hơn nữa, ứng dụng tiềm năng của chúng trong phát triển probiotic được dự kiến sẽ giảm các bệnh do VK trong NTTS biển. Sự thành công của đề tài nghiên cứu sẽ góp phần vào nghiên cứu sâu hơn ứng dụng Bateriocin làm thuốc đa năng trong NTTS từ đó mang đến cho những người nông dân địa phương hy vọng để bù đắp tổn thất, góp phần cải thiện chất lượng cuộc sống và bảo vệ môi trường khu vực nuôị
1.3. Tình hình nuôi trồng thủy sản và các vấn đề trong nuôi trồng thủy sản ở Việt Nam và trên thế giới Việt Nam và trên thế giới
1.3.1. Tình hình nuôi trồng thủy sản ở Việt Nam và trên thế giới 1.3.1.1. Trên thế giới 1.3.1.1. Trên thế giới
Theo thống kê của FAO, tỷ lệ tăng trung bình hằng năm của NTTS tính từ 1970 tới nay là 8,9%, trong khi đó tỷ lệ tăng của thủy sản khai thác chỉ là 1,4% và của sản phẩm thịt gia súc chăn nuôi là 2,8%. Sản lượng NTTS thế giới năm 2001 đạt 48,42 triệu tấn, trong đó động vật thủy sản 37,85 triệu tấn và thực vật thủy sinh đạt 10,56 triệu tấn.
Tổng sản lượng NTTS thế giới năm 2000 đạt 45,71 triệu tấn (tăng 6,3% so với năm 1999), trị giá 56,470 tỷ USD (tăng 4,8% so với năm 1999). Trong số đó, hơn một nửa là sản lượng cá nuôi (23,07 triệu tấn, đạt 50,4%), tiếp theo là nhuyễn thể (10,73 triệu tấn, chiếm 23,5%), thực vật thủy sinh (10,13 triệu tấn, chiếm 22,2%), giáp xác (1,65 triệu tấn, chiếm 3,6%), động vật lưỡng cư và rùa biển (100.271 tấn, chiếm 0,22%) và động vật không xương sống thủy sinh khác (36.965 tấn, chiếm 0,08%). Mặc dù giáp xác chỉ chiếm 3,6% về sản lượng, nhưng chúng lại chiếm 16,6% về giá trị. Các nhóm loài cá, giáp xác, nhuyễn thể, rong biển, ba bạ..đều tăng
từ 6,1% đến 12,1%, riêng loài động vật thủy sinh không xương sống, bao gồm cả tiểu biển (sea squirts) và nhím biển thì giảm tới 15,2% sản lượng.
Có khoảng 210 loài thủy sản, kể cả thực vật thủy sinh được nuôi trồng, trong đó có 131 loài cá, 42 loài nhuyễn thể, 27 loài giáp xác, 8 loài thực vật thủy sinh, 2 loại động vật lưỡng cư và rùa biển được nuôi trồng. Các con số chứng tỏ đối tượng NTTS rất phong phú và đa dạng. Tuy nhiên, trong thực tế, có tới 21,2% sản lượng NTTS toàn cầu (tức trên 9,7 triệu tấn) không được báo cáo là thuộc các loài nào, ví dụ như Trung Quốc không có số liệu thống kê về các loài nuôi biển, chỉ có sản lượng là 426.957 tấn năm 2000.
Nuôi biển và nước lợ ven biển chiếm 54,9%, nuôi nước ngọt chiếm 45,1%. Trong giai đoạn từ 1970 đến 2000, chính nuôi nước ngọt lại có mức tăng trung bình hằng năm cao nhất với 9,7%, sau đó là nuôi nước lợ 8,4% và nuôi biển tăng 8,3%. Tính về sản lượng, nuôi nước lợ chỉ chiếm 4,6% nhưng tính về giá trị thì chúng lại chiếm 15,7% toàn bộ giá trị NTTS.
Bảng 1.6. Sản lượng nuôi trồng thủy sản Thế giới năm 2001 theo vùng nước
Nhóm loài Tổng Nước ngọt Nước lợ Nước mặn
Cá, giáp xác, nhuyễn thể Q:37.851.356 V:55.686.482 Q:21.747.553 V:26.504.555 Q:2.334.782 V:10.655.267 Q:13.769.021 V:18.526.660 Thực vật thủy sinh Q:10.562.279 V:5.784.324 Q:310 V : 631 Q:16.607 V:22.919 Q:10.545.362 V:5.760.774 Tổng số Q:48.413.635 V:61.470.806 Q:21.747.863 V:26.505.186 Q:2.351.389 V:10.678.186 Q:24.314.383 V:24.287.434 (Nguồn : Tổng cục thủy sản)
Các loài cá nước ngọt vẫn chiếm ưu thế trong NTTS. Sản lượng năm 2001 đạt 20,80 triệu tấn, chiếm 85,2% tổng sản lượng cá nuôi đạt giá trị 22,122 tỷ USD. Tiếp theo là cá di cư hai chiều (2,543 triệu tấn, chiếm 10,4%, trị giá 7,435 tỷ USD và cá biển (1,091 triệu tấn, chiếm 4,1 %, trị giá 4,088 tỷ USD).
Nuôi tôm luôn chiếm ưu thế trong nuôi giáp xác và trong NTTS, sản lượng nuôi tôm năm 2000 của thế giới là 1.087.111 tấn, chiếm 66% giáp xác nuôi, trị giá 6,880
tỷ USD, chiếm 73,4% giá trị trong nuôi giáp xác. Năm 2001, sản lượng đạt 1.270.875 tấn, trị giá 8,432 tỷ USD. Theo tính toán, sản lượng tôm nuôi hiện nay chiếm trên 1/4 sản lượng tôm nói chung của thế giớị Các loài tôm được nuôi nhiều nhất là tôm sú (P. Monodon), tôm nương (P.chinensis) và tôm chân trắng (P.vannamei). Theo bản báo cáo tình hình NTTS thế giới năm 2006 của Tổ chức Lương nông thế giới (FAO), châu Á chiếm chín vị trí trong mười quốc gia dẫn đầu về nuôi trồng thủy sản, trong đó Việt Nam đứng vị trí thứ sáụ
Trung Quốc là nước dẫn đầu bảng xếp hạng với 69,6% về sản lượng và 51,2% về giá trị các mặt hàng thủy sản được nuôi trồng trên thế giớị Vị trí thứ hai của Ấn Độ chỉ chiếm 4,2% cả về sản lượng cũng như giá trị. Ở vị trí thứ năm, Nhật vẫn chiếm đến 6% về mặt giá trị (4,24 tỉ USD) tuy sản lượng nuôi trồng chỉ khoảng 1,26 triệu tấn do sản phẩm của nước này chủ yếu là các loại thủy sản có giá trị caọ
Bản báo cáo cũng cho biết 43% (khoảng 45,5 triệu tấn) các loại thủy sản được tiêu thụ có nguồn gốc từ việc nuôi trồng với tổng giá trị là 63 tỉ USD. Thứ tự của bảng xếp hạng là Trung Quốc, Ấn Độ, Philippines, Indonesia, Nhật, Việt Nam, Hàn Quốc, Bangladesh và Chilẹ
Theo báo cáo của FAO, thủy sản nuôi hiện là nguồn cung cấp đạm động vật tăng trưởng nhanh nhất của thế giới và đáp ứng gần một nửa sản lượng tiêu thụ toàn cầụ Báo cáo NTTS thế giới năm 2010 cho thấy, sản lượng thủy sản nuôi của thế giới đã tăng hơn 60% từ 32,4 - 52,5 triệu tấn trong giai đoạn 2000 - 2008. Và dự kiến trong năm 2012, thủy sản nuôi sẽ đáp ứng hơn 50% lượng tiêu thụ thủy sản của thế giớị
Hiện nay, thủy sản nuôi đang góp phần giảm nghèo và cải thiện an ninh lương thực ở nhiều khu vực trên thế giớị Tuy nhiên, NTTS phát triển không đồng đều ở các khu vực. Châu Á - Thái Bình Dương được xem là khu vực có ảnh hưởng nhất về NTTS của thế giớị Trong số 15 nước nuôi trồng thủy sản đứng đầu thế giới, có 11 nước thuộc khu vực châu Á - Thái Bình Dương.
Một số nước dẫn đầu về sản lượng nuôi trồng một số loài chính như Trung Quốc dẫn đầu về cá chép; Thái Lan, Việt Nam, Indonesia và Ấn Độ chiếm ưu thế về tôm cỡ nhỏ và cỡ lớn; Na Uy và Chilê dẫn đầu về sản xuất cá hồị
1.3.1.2. Ở Việt Nam
Trong những năm qua, NTTS đã phát triển một cách mạnh mẽ và đóng góp đáng kể vào sự phát triển kinh tế - xã hội và nâng cao vị thế của đất nước. Theo các số liệu thống kê, Việt Nam có xấp xỉ 600,000 lao động trong ngành công nghiệp nuôi trồng thủy sản, chiếm 19.6 % trong tổng số 3.4 triệu lao động trong đánh bắt cá, trong số đó 93 % là các lao động trẻ (dưới 45 tuổi)[17].
Diện tích mặt nước NTTS tăng dần theo các năm trên địa bàn cả nước. Trong đó, đáng chú ý nhất là diện tích mặt nước ở hai vùng Đồng bằng sông Hồng và Đồng bằng sông Cửu Long. Đến năm 2008, diện tích NTTS đã được mở rộng lên trên 1 triệu ha và sản lượng đạt gần 2,45 triệu tấn, tăng gấp 12 lần so với năm 1980. Đến năm 2010, diện tích nuôi trồng thủy sản cả nước gần như không tăng, nhưng sản lượng vẫn đạt 2,8 triệu tấn.
Bảng 1.7. Diện tích mặt nước nuôi trồng thuỷ sản các năm 2006–2010 (nghìn ha)
Năm 2006 2007 2008 2009 2010
Đồng bằng sông Hồng 113,1 117,2 121,2 124,9 -
Trung du và miền núi phía Bắc 33,8 36,2 37,9 40,0 - Bắc Trung Bộ và Duyên hải miền Trung 77,6 78,9 77,9 79,6 -
Tây Nguyên 8,5 9,3 10,7 11,1 -
Đông Nam Bộ 52,3 53,4 52,7 51,5 -
Đồng bằng sông Cửu Long 691,2 723,8 752,2 737,6 -
Cả nước 976,5 1.018,8 1.052,6 1.044,7 1.096,7
(Nguồn: Tổng cục Thủy sản, 2011)
Khu vực ven biển Nam Trung Bộ cũng là một trong những vùng có tiềm năng nuôi trồng thủy sản đã và đang được chú trọng phát triển hiện naỵ Một số thống kê về diện tích và các loài nuôi được trình bày ở Bảng 1.7.
Bảng 1.8. Các loài và diện tích nuôi trồng thủy sản ở khu vực Nam Trung Bộ Diện tích nuôi (ha)
Tỉnh thành Loài thủy sản 2011 thực tế 2012 dự kiến Điều chỉnh diện tích nuôi P.Monodon 190 187 -3 P.Vannamei 1,629 1734 105 Quảng Nam P.Fish 32 32 0 P.Monodon 3 3 0 P.Vannamei 606 606 0 Quảng Ngãi P.Fish 0 0 0 P.Monodon 1,477 1,710 233 P.Vannamei 936 1,205 269 Bình Định P.Fish 16 12 -4 P.Monodon 313 130 -183 P.Vannamei 1,870 1,800 -70 Phú Yên P.Fish 0 0 0 P.Monodon 532 525 -7 P.Vannamei 2,069 2,080 11 Khánh Hòa P.Fish 5 8 3 P.Monodon 106 106 0 P.Vannamei 1,474 1,524 50 Ninh Thuận P.Fish 0 0 0 P.Monodon 2,621 2,661 40 P.Vannamei 8,584 8,949 365 Tổng P.Fish 53 52 -1 Tổng các loài nuôi 11,258 11,662 404
(Nguồn: Quality Assurance Deparment Central Branch )
NTTS ở Việt Nam đã phát triển rất nhanh trong hai thập kỷ qua đưa nước ta nhóm 10 nước xuất khẩu thủy sản hàng đầu thế giới, trong đó sản lượng NTTS chiếm hơn 40 %. Năm 2005, NTTS đã đạt hơn 1 triệu tấn sản phẩm với sản lượng
nuôi nước ngọt, nước mặn và cả nước lợ. Ngành thủy sản đã đạt giá trị xuất khẩu là 2,65 tỷ đô la, riêng NTTS chiếm trên 1,6 tỷ đô la (Bộ thủy sản, 2006a). Với sự đóng góp chủ yếu của sản phẩm NTTS, giá trị xuất khẩu thủy sản của Việt Nam tiếp tục tăng, năm 2008 đạt trên 4,5 tỷ USD, đứng thứ tư trong những ngành hàng có kim ngạch xuất khẩu cao nhất của cả nước. Và đến năm 2010, giá trị kim ngạch xuất khẩu tăng lên khoảng 4,940 USD. Như vậy, có thể thấy NTTS ngày càng đóng vai trò quan trọng của toàn ngành nông nghiệp, Bảng 1.9.
Bảng 1.9. Sản lượng nuôi trồng thủy sản và kim ngạch xuất khẩu thủy sản các năm 2006 – 2010
Năm 2006 2007 2008 2009 2010
Sản lượng (nghìn tấn) 1.693,9 2.123,3 2.465,6 2.569,9 2.828,6 Kim ngạch xuất khẩu thủy sản
(Tr.USD)
3.358 3.763 4.510 4.200 4.940
(Nguồn : Tổng cục thủy sản, 2011)
NTTS đang từng bước trở thành ngành sản xuất hàng hóa chủ lực pháp triển rộng khắp, có vị trí quan trọng đối với ngành và kinh tế quốc giạ Sản lượng thủy sản năm 2007 đạt 2,1 triệu tấn thủy sản các loại, chiếm trên 50% tổng sản lượng thủy sản, trong đó riêng cá ba sa đạt trên dưới 1 triệu tấn và tôm sú đạt 0,37 triệu tấn. Giá trị xuất khẩu các sản phẩm từ nuôi trồng luôn chiếm trên 60% (toàn ngành thủy sản đạt 3,8 tỷ USD năm 2007). Nếu so với toàn cầu, đến nay Việt Nam có sản lượng thủy sản lớn thứ 3 toàn cầu (sau Trung Quốc, Ấn Độ) và là một trong những quốc gia có tốc độ tăng trưởng bình quân về sản lượng thủy sản nuôi trên thế giới (đứng