Ngày nay probiotic đƣợc sử dụng khá hiệu quả để phòng bệnh. Nhiều vi sinh đƣợc sử dụng để sản xuất ra các chế phẩm nhằm kiểm soát côn trùng gây hại cho cây trồng nhƣ vi khuẩn Bacillus thuringiensis, nấm Beauveria bassiana, Metarrhizium
anisopliae,... Ngoài ra các chế phẩm vi sinh còn đƣợc sử dụng để làm phân bón vi sinh
nhằm phân giải các chất hữu cơ làm giàu cho đất. Các chế phẩm vi sinh sử dụng trong các hệ thống xử lý rác thải và nƣớc thải. Nhƣng việc sử dụng các chế phẩm vi sinh trong nuôi thủy sản vẫn còn là vấn đề khá mới. Các chế phẩm sử dụng trong nuôi thủy sản hiện nay có thể chia làm 3 loại. Các chế phẩm có tính chất probiotic gồm những vi sinh vật sống nhƣ các vi khuẩn thuộc giống Bacillus, Lactobacillus, Saccharomyces… ngƣời ta thƣờng trộn vào thức ăn. Nhóm thứ hai gồm các vi sinh vật có tính đối kháng hoặc cạnh tranh thức ăn với vi sinh vật gây bệnh nhƣ vi khuẩn Bacillus licheniformis, Bacillus sp., Vibrio alginolyticus… Nhóm thứ 3 gồm các vi sinh vật cải thiện chất lƣợng môi trƣờng nhƣ vi khuẩn Nitrosomonas, Nitrobacter, Actinomyces, các loài
Bacillus khác nhau, các loại tảo, các vi khuẩn tía không lƣu huỳnh nhƣ Rhodobacter
sp., Rhodospirillum, Rhodopseudomonas viridis, Rhodopseudomonas palutris,
Rhodomicrobium vanniell, các loại nấm Aspergillus oryzae, Aspergillus niger,
Rhizopus sp.,… Tuy nhiên có nhiều chủng vi sinh vật thực hiện đƣợc nhiều chức năng
khác nhau nên ranh giới giữa 3 nhóm này đôi khi không đƣợc phân chia rõ ràng, vì vậy ngày nay nhiều ngƣời gọi chung các chế phẩm vi sinh sử dụng trong nuôi thủy sản là probiotic (Maqsood, 2010).
Đã có nhiều dẫn liệu trên thế giới cho thấy đã ứng dụng chế phẩm probiotic vào trong việc nuôi tôm nhƣ: Griffith (1995) thông báo nhờ việc đƣa probiotic vào nuôi tôm giống ở Ecuador trong năm 1992, mà các trại nuôi tôm giống giảm thời gian nghỉ để làm vệ sinh ở các bể nuôi từ 7 ngày trong một tháng đến 21 ngày trong một năm, sản lƣợng tôm giống tăng 35%, và giảm sử dụng các chất diệt khuẩn đến 94%.
Ở Châu Á đã có nhiều nghiên cứu sử dụng các chế phẩm sinh học trong nuôi tôm, đặc biệt ở Thái Lan. Jiravanichpaisal và cộng sự (1997), đã sử dụng Lactobacillus
sp. trong nuôi tôm sú. Ở Trung Quốc, nghiên cứu probiotic trong nuôi thủy sản đƣợc tập trung vào vi khuẩn quang hợp. Zhenguo và cộng sự (1992) nghiên cứu 3 chủng vi khuẩn quang hợp sử dụng cho tôm bằng cách cho vào thức ăn hoặc cho vào nƣớc nuôi tôm cho thấy có sự gia tăng khả năng phát triển của tôm, loại trừ nhanh chóng NH3-N, H2S, acid hữu cơ và những chất có hại, cải thiện chất lƣợng nƣớc, cân bằng độ pH. Zhermant và cộng sự (1997), cho biết khi nuôi chủng vi khuẩn probiotic trong bể với ấu trùng tôm Litopenaeus vannamei với mật độ 103
CFU/ml thì đã ngăn cản đƣợc sự xâm nhiễm các vi khuẩn gây bệnh ngay ở nồng độ 107
CFU/ml. Nấm men và nấm mốc cũng đƣợc sử dụng để cải thiện tỷ lệ sống của ấu trùng tôm Litopenaeus vannamei
(Intriago et al., 1998).
Nogami và Maeda (1992), đã phân lập một chủng vi khuẩn từ một ao nuôi tôm. Các chủng vi khuẩn đƣợc tìm thấy để cải thiện sự phát triển của ấu trùng cua và ức chế sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh khác, đặc biệt là Vibrio spp. Từ đó, tỷ lệ sống của ấu trùng cua đã tăng lên rất nhiều bởi việc bổ sung các vi khuẩn probiotic vào môi trƣờng nƣớc nuôi. Họ cũng cho rằng các vi khuẩn có thể cải thiện tình trạng sinh lý của ấu trùng cua bằng cách nhƣ là một nguồn dinh dƣỡng cung cấp trong quá trình tăng trƣởng của nó (Maqsood, 2010).
Garriques và Arevalo (1995), báo cáo rằng việc sử dụng của V. alginolyticus
làm probiotic có thể làm tăng tỷ lệ sống và tăng trƣởng tôm Thẻ chân trắng do vi khuẩn gây bệnh không có khả năng cạnh tranh, và có thể làm giảm hoặc loại bỏ sự cần thiết phải dự phòng điều trị kháng sinh trong hệ thống nuôi thâm canh ấu trùng. Họ tin rằng trong tự nhiên một tỷ lệ rất nhỏ của vi khuẩn Vibrio sp. là thật sự gây bệnh. Trong nghiên cứu, việc bổ sung các vi khuẩn V. alginolyticus dẫn đến tăng tỷ lệ sống và mức độ tăng trƣởng.
Jiravanichpaisal và cộng sự (1997), báo cáo việc sử dụng Lactobacillus sp. nhƣ là các vi khuẩn probiotic ở tôm sú giúp điều trị chống các bệnh đốm trắng và điều tra sự tăng trƣởng của một số vi khuẩn probiotic, và sự sống của chúng trong nƣớc biển trong vòng 7 ngày. Khả năng ức chế hoạt động của Lactobacillus sp. đối với hoạt động của vi khuẩn Vibrio sp., E. coli, Staphylococcus sp., đã đƣợc xác định.
Moriarty (1999), đã báo cáo thử nghiệm thành công vi khuẩn probiotic thay vì dùng kháng sinh để kiểm soát phẩy khuẩn trong các trang trại tôm ở Negros, Philippine. Các tác dụng của ozon và probiotic vào sự sống còn của tôm sú (Penaeus
monodon) đã đƣợc ghi lại bởi Meunpol và cộng sự (2003).
Rengpipat và cộng sự (2000), đã nghiên cứu về việc sử dụng Bacillus spp. để tăng sức đề kháng của tôm sú. Trong một thử nghiệm khác cũng đã đƣợc thực hiện bởi Rengpipat và cộng sự (2003), về sự tăng trƣởng và khả năng chống vi khuẩn Vibrio
trên tôm sú (P. monodon) đƣợc cho ăn Bacillus sp. S11. Có thể thấy rằng tốc độ tăng trƣởng và tỷ lệ sống của tôm nuôi đƣợc bổ sung probiotic cao hơn đáng kể hơn so với khi không bổ sung probiotic vào thức ăn nuôi tôm (Farzanfar, 2006).
Tuy nhiên, do kết quả của sự tích tụ các chất thải từ quá trình trao đổi chất của sinh vật nuôi cấy, phân hủy thức ăn chƣa sử dụng và phân hủy của vật liệu sinh học (Prabhu et al., 1999). Lúc này, các ứng dụng của một nhóm vi sinh vật có lợi nhƣ
Lactobacillus, Bacillus, Nitrosomonas, Cellulomonas, Nitrobacter, Pseudomonas,
Rhodoseudomonas, Nitrosomonas và Acinetobacter sẽ rất hữu ích cho việc kiểm soát
các vi sinh vật gây bệnh và chất lƣợng nƣớc (Prabhu et al., 1999; Shariff et al., 2001; Irianto và Austin, 2002).
Có nhiều báo cáo khác về những lợi thế của việc sử dụng vi khuẩn Gram dƣơng trong nuôi trồng thủy sản. Theo Irianto và Austin (2002), probiotic kích thích miễn dịch của vật chủ bằng cách tăng số lƣợng hồng cầu, đại thực bào và tế bào lympho, họ báo cáo rằng cho ăn với chế phẩm sinh học Gram dƣơng và Gram âm ở 107 CFU/g thức ăn dẫn đến việc kích thích sự gia tăng số lƣợng hồng cầu, đại thực bào và tế bào lympho, và hoạt động của lysozyme tăng cƣờng trong vòng 2 tuần cho ăn với chế phẩm sinh học.
Việc lạm dụng kháng sinh trong cả hai ngành y học và nông nghiệp dẫn đến sự xuất hiện và lây lan của vi khuẩn kháng thuốc. Vi khuẩn kháng kháng sinh đang gia tăng (Khachatourions, 1998). Sự gia tăng các mối lo âu về vi sinh vật kháng thuốc đã
dẫn đến đề xuất của thay thế các phƣơng pháp phòng bệnh, chẳng hạn nhƣ vi khuẩn probiotic (Vaseeharan, Ramasamy, 2003).
Vibrio spp., đặc biệt là V. harveyi là những vi khuẩn chính liên quan đến các mầm bệnh ở tôm. Thuốc kháng sinh nhƣ chloramphenicol, oxytetracycline, furazolidone và streptomycine đã đƣợc sử dụng để kiểm soát các vi khuẩn, nhƣng cho hiệu quả rất thấp. Clo đƣợc dùng rộng rãi trong các trại sản xuất giống để giết các động vật phù du trƣớc khi thả tôm giống, nhƣng sử dụng nó lại kích thích sự phát triển của nhiều gen kháng kháng sinh của vi khuẩn. Làm gia tăng nhanh chóng số lƣợng V.
harveyi, bởi vì clo làm giảm số lƣợng các đối thủ cạnh tranh, tiêu diệt tảo, do đó tăng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
nguồn thức ăn cho V. harveyi. Nếu kháng sinh hoặc thuốc khử trùng đƣợc sử dụng để diệt vi khuẩn, một số vi khuẩn sẽ tồn tại, bởi vì chúng mang gen kháng. Và sau đó sẽ phát triển nhanh chóng bởi vì đối thủ cạnh tranh của chúng đƣợc loại bỏ (Moriarty, 1999). Do một số vấn đề và hạn chế trong việc sử dụng nội tiết tố và thuốc kháng sinh cho động vật và ngƣời tiêu dùng, vi khuẩn probiotic là một ứng cử viên tốt để cải thiện việc tiêu hóa các chất dinh dƣỡng và tăng trƣởng của động vật thủy sản (Irianto, Austin, 2002; Lara-Flores et al., 2003).
Rengpipat và cộng sự (2000) cho rằng việc sử dụng vi khuẩn Bacillus sp. S11 giúp bảo vệ bệnh bằng cách kích hoạt cả hai hệ thống miễn dịch (miễn dịch tế bào và miễn dịch dịch thể) ở tôm sú (P. monodon). Balca'zar (2003), đã chứng minh rằng một hỗn hợp của các chủng vi khuẩn (Bacillus và Vibrios sp.) ảnh hƣởng tích cực đến tăng trƣởng và tỷ lệ sống của tôm, bảo vệ chống lại các mầm bệnh do vi khuẩn Vibrio
harveyi và hội chứng virus đốm trắng. Tác dụng bảo vệ này là do kích thích hệ thống
miễn dịch, bằng cách tăng thực bào và hoạt tính kháng khuẩn.
Sự sinh trƣởng của V. harveyi gây bệnh đã đƣợc kiểm soát bởi các tác dụng probiotic của Bacillus subtilis BT23 trong điều kiện in vitro và in vivo. Khi tôm sú đƣợc bổ sung với B. subtilis BT23, đƣợc phân lập từ các ao nuôi tôm, với mật độ của tế bào 106
- 108 CFU/ml, đƣợc cảm nhiễm với V. harveyi ở mật độ tế bào 103 – 104 CFU/ml cho thấy giảm 90% tỷ lệ tôm chết (Vaseeharan, Ramasamy, 2003). Hiệu quả probiotic trên tôm thẻ (L. Vannamei) đã đƣợc báo cáo bằng cách sử dụng ba chủng phân lập từ gan tụy của tôm. Các chủng này đƣợc xác định là Vibrio P62, Vibrio P63
83, 60 và 58%. Phân tích mô học sau khi các thử nghiệm đã xác nhận rằng các chủng probiotic không có tác dụng gây bệnh trên vật chủ (Gullian et al., 2004).
Vibrio owensii là loài vi khuẩn mới đƣợc công bố gần đây (Cano-Gómez et al.,
2010) và chủng V. owensii DY05 đã đƣợc chỉ ra là tác nhân gây bệnh nguy hiểm trên ấu trùng tôm hùm bông ở Australia (Goulden et al., 2012a). Trong một nghiên cứu mới đây, Goulden và cộng sự (2012b) đã tuyển chọn đƣợc các chủng probiotic (Vibrio sp. PP05 và Pseudoalteromonas sp. PP107) có hoạt tính kháng khuẩn mạnh với chủng DY05 và cho thấy chúng có khả năng bảo vệ ấu trùng tôm hùm bông sau khi lây nhiễm với DY05.
Từ thực tế cho thấy vấn đề nghiên cứu sản xuất chế phẩm probiotic rất đƣợc quan tâm nghiên cứu. Để sản xuất đƣợc chế phẩm probiotic cần phải dựa trên các tiêu chuẩn vi sinh vật, khả năng tồn tại của vi sinh vật trong quá trình chế biến và việc bảo quản sản phẩm. Các yếu tố công nghệ trong sản xuất probiotic đóng một vai trò rất lớn, nhƣ: Công nghệ lên men đóng vai trò quan trọng vì sự phát triển của vi sinh vật phụ thuộc vào thành phần chất dinh dƣỡng, điều kiện nuôi cấy, khuấy đảo… Ngoài ra còn có tác động của nhiệt độ trong công nghệ sấy khô hoặc đông khô làm ảnh hƣởng đến khả năng sống sót của vi khuẩn. Do đó nghiên cứu công nghệ sản xuất phù hợp đóng vai trò quan trọng trong sản xuất chế phẩm probiotic.
Để sản xuất đƣợc chế phẩm probiotic, đầu tiên ngƣời ta cần phải chọn đƣợc chủng vi sinh vật phù hợp. Các vi sinh vật này phải đƣợc công nhận là GRAS (vi sinh vật an toàn), các vi sinh vật cần phải có khả năng tồn tại trong vật chủ nhƣ chịu đƣợc pH, điều kiện muối mật… Ngoài ra các vi sinh vật này còn phải có khả năng kích thích phản ứng miễn dịch, có thể sản sinh các chất kháng khuẩn nhƣ bacteriocin và khả năng sống sót của vi khuẩn này trong quá trình chế biến (Kosin, Rakshit, 2006).
Quá trình lên men ảnh hƣởng rất lớn đến hiệu quả sản xuất probiotic do đó ngƣời ta đặc biệt quan tâm đến các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình lên men. Ngoài các yếu tố nhƣ nhiệt độ, pH, thời gian lên men thích hợp ngƣời ta còn quan tâm đến môi trƣờng nuôi cấy vì môi trƣờng nuôi cấy không chỉ ảnh hƣởng đến khả năng lên men mà còn ảnh hƣởng đến sự tồn tại của vi khuẩn probiotic sau này. Ví dụ có các nghiên cứu về ảnh hƣởng của môi trƣờng nuôi cấy đến các chủng vi khuẩn probiotic ảnh hƣởng của môi trƣờng đến vi khuẩn Lactobacillus của Siaterlis và cộng sự (2009). Kỹ
thuật lên men đối với sản xuất probiotic của Lacroix và Yildirim (2007), để làm tăng khả năng sản xuất thƣơng mại và ứng dụng của chế phẩm probiotic.
Để thuận lợi cho quá trình bảo quản cũng nhƣ sử dụng ngƣời ta sử dụng phƣơng pháp đông khô để sản xuất chế phẩm probiotic. Với phƣơng pháp này cho thấy khả năng sống sót là cao nhất. Để tăng khả năng sống sót của những vi khuẩn probiotic ngƣời ta thƣờng bổ sung các chất chống đông để làm tăng hiệu quả của quá trình đông khô nhƣ là nghiên cứu của Siaterlis và cộng sự (2009), về ảnh hƣởng của chất chống đông đến sự sống sót của Lactobacillus sau khi đông khô. Ngoài ra ngƣời ta có thể dùng phƣơng pháp sấy phun để sản xuất probiotic. Nghiên cứu của Yadav và cộng sự (2009) đã nâng cao tỷ lệ sống của Bacillus coagulans sau khi sấy phun với lactate canxi.
Mặc dù đã có các công trình nghiên cứu sản xuất probiotic cho động vật thủy sản nhƣng hiện nay vấn đề nghiên cứu sản xuất chế phẩm probiotic vẫn tiếp tục đang đƣợc đầu tƣ nghiên cứu để xây dựng quy trình sản xuất thƣơng mại. Những nghiên cứu về chế phẩm probiotic cho tôm hùm còn rất hạn chế.