Luận văn Thạc sĩ Công nghệ sinh học: Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng Lactobacillus, Bacillus và Rhodospirillaceae dùng để sản xuất chế phẩm sinh học cải thiện môi trường nước nuôi trồng thủy sản

Chia sẻ: Trương Yến | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:86

Thêm vào BST

Báo xấu

50
lượt xem 15
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn được thực hiện với mục tiêu nhằm tuyển chọn được các chủng vi khuẩn thuần chủng có hoạt tính sinh enzym phân giải hữu cơ, sinh chất kháng khuẩn và khử H2S dùng để sản xuất chế phẩm sinh học; tạo ra chế phẩm sinh học có chất lượng tốt để cải thiện, xử lý môi trường nước nuôi thủy sản. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Công nghệ sinh học: Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng Lactobacillus, Bacillus và Rhodospirillaceae dùng để sản xuất chế phẩm sinh học cải thiện môi trường nước nuôi trồng thủy sản

i ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC NGUYỄN THỊ THÙY LINH NGHIÊN CỨU TUYỂN CHỌN MỘT SỐ CHỦNG LACTOBACILLUS, BACILLUS VÀ RHODOSPIRILLACEAE DÙNG ĐỂ SẢN XUẤT CHẾ PHẨM SINH HỌC CẢI THIỆN MÔI TRƢỜNG NƢỚC NUÔI TRỒNG THỦY SẢN LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC THÁI NGUYÊN – 2015 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
ii ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC NGUYỄN THỊ THÙY LINH NGHIÊN CỨU TUYỂN CHỌN MỘT SỐ CHỦNG LACTOBACILLUS, BACILLUS VÀ RHODOSPIRILLACEAE DÙNG ĐỂ SẢN XUẤT CHẾ PHẨM SINH HỌC CẢI THIỆN MÔI TRƢỜNG NƢỚC NUÔI TRỒNG THỦY SẢN Chuyên ngành : Công nghệ sinh học Mã số : 60 42 02 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học : PGS.TS LƢƠNG THỊ HỒNG VÂN TS. TRẦN ĐỨC HẠNH Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
iii THÁI NGUYÊN - 2015 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
iv LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kì công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã đƣợc ghi rõ nguồn gốc. Tác giả luận văn Nguyễn Thị Thùy Linh Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
v LỜI CẢM ƠN Trong quá trình học tập và nghiên cứu tại lớp Cao học công nghệ sinh học trường đại học Khoa Học, tôi đã nhận được sự giúp đỡ, giảng dạy nhiệt tình của các thầy giáo, cô giáo trong nhà trường. Nhân dịp này tôi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới tập thể các thầy giáo, cô giáo; đặc biệt là các thầy, cô trong bộ môn Khoa học sự sống, Đại học Khoa học – Đại học Thái Nguyên Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy hướng dẫn khoa học là PGS. TS Lương Thị Hồng Vân và TS. Trần Đức Hạnh – CTHĐQT công ty cp thuốc thú y Đức Hạnh Marphavet đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến PGS.TS Cù Hữu Phú và ThS. Âu Xuân Tuấn đã cung cấp tài liệu và những ý kiến quý báu để tôi hoàn thiện đề tài nghiên cứu. Tôi chân thành cám ơn tới các Giáo sư, Tiến sỹ trong quá trình đọc luận văn đã có những nhận xét tinh tế, sắc sảo, giúp tôi sửa chữa các thiếu sót của mình. Xin cám ơn ban Giám Đốc, các phòng ban và các đồng nghiệp trong công ty Cp thuốc thú y Đức Hạnh Marphavet đã tạo điều kiện về thời gian và cổ vũ, động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Xin trân thành cảm ơn! Tác giả luận văn Nguyễn Thị Thùy Linh Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT 1. Vi khuẩn quang hợp : VKQH 2. Bacteriochlorophyll : B chl 3. BT : Bào tử 4. KL : Khuẩn lạc 5. TH : Thu hồi 6. LM : Lên men 7. CFU : Đơn vị khuẩn lạc 8. CP : Chế phẩm 9. CTV : Cộng tác viên 10.OD : Mật độ quang 11.DO : Oxi hòa tan 12.COD : Nhu cầu oxi hóa 13.BOD : Nhu cầu oxi sinh học Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
vii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................... ii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT.............................................................................. i MỤC LỤC ........................................................................................................... vii DANH MỤC BẢNG ............................................................................................ x DANH MỤC HÌNH ............................................................................................ xii MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1 1. Đặt vấn đề.......................................................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu .......................................................................................... 2 3. Nội dung nghiên cứu ......................................................................................... 2 Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................... 3 1.1. Tình hình phát triển nghề nuôi trồng thủy sản ở Việt Nam ........................... 3 1.1.1. Hiện trạng nuôi trồng và dịch bệnh trong hoạt động nuôi trồng thủy sản .. 4 1.1.2. Hiện trạng sử dụng chế phẩm sinh học trong nuôi trồng thủy sản ............. 5 1.2. Giới thiệu chung về Probiotic ....................................................................... 6 1.2.1. Định nghĩa probiotic ................................................................................... 6 1.2.2. Vai trò của probiotic.................................................................................... 8 1.2.3. Những nhóm vi sinh vật thƣờng đƣợc sử dụng trong sản xuất probiotic ... 9 1.2.4. Vi khuẩn Bacillus ...................................................................................... 11 1.2.5. Vi khuẩn Lactobacillus ............................................................................. 14 1.2.6. Vi khuẩn quang hợp tía ............................................................................. 18 1.2.7. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình sinh trƣởng và phát triển của vi khuẩn. .................................................................................................................. 20 1.3. Đặc điểm và những chỉ số cơ bản đánh giá nƣớc nuôi trồng thủy sản ........ 21 1.3.1. Đặc điểm nƣớc nuôi tôm cá ...................................................................... 21 1.3.2. Những chỉ số cơ bản đánh giá nƣớc nuôi tôm cá ..................................... 22 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
viii 1.3.3. Yêu cầu về nƣớc nuôi tôm cá .................................................................... 24 1.4. Các bệnh thƣờng xảy ra cho tôm khi ao nuôi bị nhiễm bẩn ........................ 25 1.5. Ứng dụng Chế phẩm sinh học trong nuôi trồng thủy sản ............................ 27 1.6. Một số sản phẩm probiotic dùng trong chăn nuôi thủy sản trên thị trƣờng hiện nay ............................................................................................................... 29 Chƣơng 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................... 31 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu và lý do chọn đối tƣợng nghiên cứu ....................... 31 2.2. Hóa chất và thiết bị sử dụng............................................................................. 32 2.2.1. Hóa chất....................................................................................................... 32 2.2.2. Thiết bị......................................................................................................... 32 2.3. Môi trƣờng nghiên cứu................................................................................ 33 2.3.1. Môi trƣờng MRS (g/l) ............................................................................... 33 2.3.2. Môi trƣờng SA (g/l) .................................................................................. 33 2.3.3. Môi trƣờng MPA (g/l) ............................................................................... 33 2.3.4. Dung dịch vi lƣợng (g/l)............................................................................ 34 2.3.5. Hỗn hợp vitamin (mg/ml).......................................................................... 34 2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu và xác định các chỉ tiêu nghiên cứu .................... 34 2.4.1. Phƣơng pháp lựa chọn chủng vi khuẩn sử dụng để sản xuất chế phẩm sinh học ..... 34 2.4.2. Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình nhân giống .............. 35 2.4.3.Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình lên men .................... 36 2.4.4. Phƣơng pháp định tính vi khuẩn nghiên cứu ............................................ 37 Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .......................................................... 39 3.1. Kết quả nghiên cứu tuyển chọn giống sản xuất .......................................... 39 3.1.1. Chọn chủng có hoạt tính sinh học ổn định, an toàn với vật nuôi .............. 39 3.1.2. Xác định điều kiện nhân giống.................................................................. 42 3.2. Kết quả nghiên cứu quy trình lên men sản xuất chế phẩm .......................... 47 3.2.1. Lên men chìm ............................................................................................ 47 3.2.2. Kết quả nghiên men Bacillus, Lactobacillus trên môi trƣờng xốp ........... 49 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
ix 3.3. Kết quả nghiên cứu kỹ thuật thu hồi sinh khối tạo chế phẩm và bảo quản chế phẩm .................................................................................................................... 55 3.3.1. Tạo chế phẩm dạng dịch và dạng bột ........................................................ 55 3.3.2. Thử an toàn với động vật thí nghiệm ........................................................ 57 3.3.3. Kỹ thuật bảo quản chế phẩm ..................................................................... 58 3.4. Xây dựng tiêu chuẩn cơ sở và quy trình kiểm nghiệm chế phẩm ................ 59 3.5. Xây dựng quy trình sản xuất chế phẩm........................................................ 62 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................................. 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 68 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
x DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Các loài vi khuẩn sử dụng để xử lý môi trƣờng ................................. 11 Bảng 1.2: Sự sắp xếp của các chi Lactobacillus ................................................. 15 Bảng 1.3: Một số đặc điểm của vi khuẩn tía ....................................................... 19 Bảng 1.4: Ảnh hƣởng của pH đến sự sinh trƣởng và phát triển của tôm cá ....... 23 Bảng 1.5: Một số chỉ tiêu của nƣớc nuôi trồng thủy sản [5] ............................... 25 Bảng 1.6: Các thông số môi trƣờng thích hợp cho tôm sú thâm canh [2] .......... 25 Bảng 3.1. Kiểm tra khả năng đối kháng với vi khuẩn gây bệnh tôm cá ............. 39 Bảng 3.2. Khả năng sinh enzym phân hủy hữu cơ của vi khuẩn ........................ 40 Bảng 3.3: Khả năng sinh trƣởng (theo tích lũy sinh khối OD660) của chủng vi khuẩn tía Rhodopseudomonas palustris trong các nguồn nƣớc thải................... 41 Bảng 3.4: Thành phần môi trƣờng nhân giống Bacillus thích hợp ..................... 42 Bảng 3.5: Nhiệt độ nhân giống Bacillus thích hợp ............................................. 43 Bảng 3.6: Tỷ lệ giống thích hợp .......................................................................... 43 Bảng 3.7: Thành phần môi trƣờng nhân giống L.acidophillus TN thích hợp ..... 44 Bảng 3.8: Nhiệt độ nhân giống Lactobacillus acidophillus TN thích hợp.......... 44 Bảng 3.9: pH môi trƣờng nhân giống L.acidophillus TN thích hợp ................... 44 Bảng 3.10: Tỷ lệ giống L.acidophillus TN thích hợp.......................................... 45 Bảng 3.11: Nhu cầu vitamin của Rhodopseudomonas palustris RD .................. 45 Bảng 3.12: Khả năng sinh trƣởng của R.palustris RD trong các khoảng pH ..... 45 Bảng 3.13: Xác định độ thông khí trong bình lên men L.acidophillus TN và R.palustris RD ..................................................................................................... 48 Bảng 3.14: Xác định độ thông khí trong bình lên men Bacillus ......................... 48 Bảng 3.15: Khảo sát thời gian lên men Bacillus và L.acidophillus TN .............. 49 Bảng 3.16: Khảo sát thời gian lên men R.palustris RD ...................................... 49 Bảng 3.17: Tỷ lệ giống thích hợp ........................................................................ 50 Bảng 3.18: Nguồn cacbon thích hợp đối với lên men Lactobacillus trên môi trƣờng xốp ........................................................................................................... 50 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
xi Bảng 3.19: Thời gian lên men thích hợp ............................................................. 51 Bảng 3.20: Thành phần lên men Bacillus trên môi trƣờng xốp .......................... 52 Bảng 3.21: Ảnh hƣởng nguồn cacbon đến quá trình lên men Bacillus trên môi trƣờng xốp ........................................................................................................... 52 Bảng 3.22: Nhiệt độ lên men Bacillus trên môi trƣờng xốp ............................... 53 Bảng 3.23: Tỷ lệ giống lên men Bacillus trên môi trường xốp .......................... 53 Bảng 3.24: Thời gian lên men Bacillus trên môi trƣờng xốp thích hợp ............. 53 Bảng 3.25: Nhiệt độ sấy thích hợp đối với chế phẩm lên men B.subtilis DA..... 56 Bảng 3.26: Thành phần công thức tạo chế phẩm bột .......................................... 56 Bảng 3.28: Kết quả thử độc tính cấp của chế phẩm bột...................................... 57 Bảng 3.29: Kết quả thử độc tính cấp của chế phẩm lỏng.................................... 57 Bảng 3.30: Bảo quản chế phẩm dạng dịch .......................................................... 58 Bảng 3.31: Bảo quản chế phẩm dạng bột............................................................ 59 Bảng 3.32: Tóm tắt các tiêu chuẩn chế phẩm ..................................................... 59 Bảng 3.33: Định tính của chế phẩm theo TCVN 2011 ....................................... 60 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
xii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Tế bào Bacillus subtilis ....................................................................... 12 Hình 1.2. Tế bào Bacillus licheniformis ............................................................. 13 Hình 1.3. Tế bào Bacillus amyloliquefaciens ..................................................... 13 Hình 3.1: Khả năng chịu mặn của các chủng vi khuẩn ....................................... 40 Hình 3.2: Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến sinh trƣởng của R.palustris RD ............ 46 Hình 3.3: Sơ đồ quy trình nhân giống ................................................................. 47 Hình 3.4: Sơ đồ quy trình lên men chìm và lên men trên môi trƣờng xốp ......... 54 Hình 3.5: Quy trình kiểm nghiệm chế phẩm ....................................................... 61 Hình 3.6: Quy trình sản xuất chế phẩm .............................................................. 63 Hình 3.7: Hệ thống lên men sục khí hãng Sartorius – Đức ................................ 65 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
1 MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Nuôi trồng thủy sản đƣợc coi là ngành sản xuất thực phẩm quan trọng trong việc cung cấp protein động vật cho nhu cầu tiêu dùng của con ngƣời. Trong hai mƣơi năm qua, ngành nuôi trồng thủy sản đã tăng trƣởng nhanh chóng, đƣợc coi ngành có tốc độ tăng trƣởng cao nhất trong các ngành sản xuất thực phẩm. Tại Châu Âu, sản lƣợng nuôi trồng thủy sản dự đoán vƣợt mức 2,5 triệu tấn trong năm 2015 và đạt mức 4 triệu tấn trong năm 2030. Các nƣớc khu vực châu Á Thái Bình Dƣơng là các nƣớc có sản lƣợng nuôi trồng thủy sản cao nhất trên thế giới, chiếm 89% về khối lƣợng. Tại Việt Nam ngành nuôi trồng thủy sản đã và đang thu hút nhiều ngƣời tham gia và cũng đã đóng góp đáng kể vào sự tăng trƣởng kinh tế. Tuy nhiên, nuôi trồng thủy sản cũng đang phải đối mặt với thực trạng hết sức khó khăn hiện nay là sự nhiễm bẩn môi trƣờng nuôi và dịch bệnh ở tôm, cá đã gây thiệt hại nặng nề cho ngƣời nuôi. Khi ao đầm nuôi bị nhiễm bẩn là cơ hội tốt cho nhóm vi sinh vật có hại phát triển mạnh mẽ, không kiểm soát đƣợc và hậu quả là vật nuôi bị bệnh. Có khi bệnh phát thành dịch do lây lan. Đặc biệt nhóm bệnh cơ hội do Vibrio gây ra nhƣ bệnh phát sáng, bệnh đen mang, bệnh ăn mòn vỏ kitin, bệnh mòn đuôi, cụt râu chỉ phát sinh khi nƣớc nuôi bị nhiễm bẩn. Nguyên nhân gây ô nhiễm của ao đầm nuôi trồng thủy sản là do lƣợng thức ăn thừa cùng với uế thải hữu cơ và phế thải do lột xác để duy trì hoạt động sống của tôm cùng với xác của động vật thủy sinh phù du là những yếu tố làm cho ao nuôi bị nhiễm bẩn, bên cạnh đó việc sử dụng hóa chất, kháng sinh để phòng ngừa bệnh và xử lý môi trƣờng nuôi, ngoài những tác dụng mong muốn đã gây ra nhiều ảnh hƣởng không tốt đến môi trƣờng và con ngƣời, tồn dƣ kháng sinh trong môi trƣờng thủy sinh đã ảnh hƣởng đến sự cân bằng của hệ vi sinh vật trong ao, vi phạm vấn đề vệ sinh an toàn thực phẩm, gây khó khăn trong việc xuất khẩu thủy sản trên thị trƣờng thế giới.
2 Vì vậy, việc xử lý môi trƣờng trong quá trình nuôi nhằm cải thiện môi trƣờng nƣớc và phòng ngừa dịch bệnh là cấp thiết. Một trong những giải pháp quan trọng là sử dụng chế phẩm sinh học có chứa các vi sinh vật mang những đặc tính hữu ích ( phân hủy hữu cơ, đối kháng với vi khuẩn gây bệnh…) để xử lý môi trƣờng, tăng khả năng phòng bệnh của vật nuôi đã đƣợc nhiều nƣớc trên thế giới áp dụng. Tuy nhiên, các chế phẩm sinh học, thuốc thú y thủy sản trên thị trƣờng hiện nay chủ yếu là chế phẩm nhập khẩu từ nƣớc ngoài, có giá thành khá cao, cách sử dụng phức tạp ( thƣờng phải hoạt hóa trƣớc khi sử dụng) nên gây tâm lý ngại sử dụng cho ngƣời dân. Từ những cơ sở lý luận về thực tiễn nói trên, chúng tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng Lactobacillus, Bacillus và Rhodospirillaceae dùng để sản xuất chế phẩm sinh học cải thiện môi trường nước nuôi trồng thủy sản ”. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Tuyển chọn đƣợc các chủng vi khuẩn thuần chủng có hoạt tính sinh enzym phân giải hữu cơ, sinh chất kháng khuẩn và khử H2S dùng để sản xuất chế phẩm sinh học. - Tạo ra chế phẩm sinh học có chất lƣợng tốt để cải thiện, xử lý môi trƣờng nƣớc nuôi thủy sản. 3. Nội dung nghiên cứu - Tuyển chọn chủng vi khuẩn có đặc tính và tính chất phù hợp để sử dụng sản xuất chế phẩm sinh học xử lý môi trƣờng nƣớc nuôi trồng thủy sản. - Xác định đƣợc các điều kiện tối ƣu trong lên men sản xuất chế phẩm. - Thu hồi sinh khối tạo chế phẩm probiotic và bảo quản chế phẩm probiotic. - Xây dựng tiêu chuẩn cơ sở và quy trình kiểm nghiệm chế phẩm probiotic. - Xây dựng quy trình sản xuất chế phẩm probiotic từ các chủng vi khuẩn nghiên cứu.
3 Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Tình hình phát triển nghề nuôi trồng thủy sản ở Việt Nam Trong những năm qua, nuôi trồng thủy sản phát triển mạnh, góp phần tích cực vào việc phát triển nền kinh tế, xã hội. Nuôi cá nƣớc ngọt, ba ba, ếch cũng có tốc độ tăng nhanh, tạo công ăn việc làm và tăng thu nhập cho một bộ phận lớn ngƣời dân. Theo trang thông tin điện tử Tổng cục Thủy sản, giám đốc trung tâm thông tin thủy sản Dƣơng Long Trì [30], ƣớc tính giá trị nuôi trồng thủy sản 6 tháng đầu năm 2013 đạt 45.185 tỷ đồng (trong tổng số 83.318 tỷ đồng giá trị sản xuất thủy sản). Sản lƣợng ƣớc đạt 1.405 nghìn tấn ( tăng 2,6% so với cùng kì năm 2012). Trong lĩnh vực nuôi trồng thủy sản, đặc biệt thu hút nhiều ngƣời tham gia là nuôi tôm. Tôm cũng là mặt hàng xuất khẩu chiếm thị phần đáng kể trong kim ngạch xuất khẩu thủy sản của nƣớc ta. Hàng năm, riêng tôm đã thu đƣợc hàng ngàn USD. Tôm sú và nghề nuôi tôm sú đã từng đem lại lợi nhuận cao, góp phần không nhỏ trong việc phát triển kinh tế của nhiều vùng. Công nghệ nuôi tôm sú cũng từng bƣớc đƣợc hoàn thiện từ nuôi quảng canh ở những vùng có nhiều diện tích đến bán thâm canh và thâm canh với mật độ cao (40-50 con/m2). Trong thời gian qua, nuôi tôm bán thâm canh và thâm canh phát triển khá nhanh, tạo cơ hội du nhập công nghệ nuôi của các nƣớc tiên tiến trên thế giới vào Việt Nam, nhanh chóng thay thế cho nuôi quảng canh lạc hậu, kém hiệu quả và phá hủy môi trƣờng tự nhiên [10]. Một số cơ sở nuôi tôm thâm canh cũng bắt đầu đánh giá đƣợc vai trò quan trọng của việc quản lý môi trƣờng nuôi nên đã chú ý đầu tƣ cơ sở hạ tầng đúng yêu cầu kỹ thuật. Xây dựng đầm, ao nuôi, hệ thống cấp thoát nƣớc đúng với yêu cầu. Tuy vậy, phần lớn cơ sở nuôi trồng thủy sản lại chƣa nhận thức đúng về việc bảo vệ môi trƣờng nuôi để phát triển bền vững. Nuôi tôm thâm canh, đặc biệt là nuôi tôm sú chịu nhiều rủi ro về khách quan nhƣ mƣa, bão, lũ lụt, hạn hán và rủi ro về chủ quan nhƣ kỹ thuật lạc hậu, con giống, thức ăn, hóa chất, chế phẩm xử lý môi trƣờng, thuốc trị bệnh kém chất lƣợng. Ngay cả khi thu hoạch
4 đƣợc sản phẩm thì ngƣời nuôi tôm cũng còn gánh chịu thiệt hại nếu sản phẩm còn dƣ lƣợng kháng sinh. Bởi vậy, rất nhiều cơ sở nuôi tôm bị thua lỗ nặng. 1.1.1. Hiện trạng nuôi trồng và dịch bệnh trong hoạt động nuôi trồng thủy sản Sự phát triển nhanh chóng của hoạt động nuôi trồng thủy sản kéo theo tình trạng ô nhiễm nặng nề, làm lây lan và bùng phát dịch bệnh. Trong điều kiện nuôi tôm hiện nay, môi trƣờng ao nuôi rất giàu dinh dƣỡng. Nguyên nhân là do ngƣời nuôi đã đƣa vào ao nuôi một lƣợng thức ăn tổng hợp rất lớn mà chỉ có một phần nhỏ (khoảng 17%) lƣợng thức ăn đƣợc đồng hóa thành sinh khối tôm, còn lại bị hòa tan trong nƣớc hoặc bài tiết ra ngoài môi trƣờng. Lƣợng thức ăn thừa, uế thải hữu cơ và phế thải do lột xác để duy trì hoạt động sống của tôm cùng với xác động vật thủy sinh phù du là những yếu tố làm cho ao nuôi nhiễm bẩn. Có thể nói đa số những đầm tôm hiện tại bị thất bại là do môi trƣờng bị nhiễm bẩn [1]. Sự nhiễm bẩn của ao đầm ngoài ô nhiễm hữu cơ còn nhiễm bẩn do việc sử dụng hóa chất, kháng sinh trong quá trình nuôi. Khi tôm có hiện tƣợng kém ăn vì thay đổi thời tiết hay lột xác thì ngƣời nuôi thƣờng cho hóa chất, kháng sinh vào ao nuôi. Việc sử dụng hóa chất khử trùng ao bên cạnh tác dụng mong muốn còn gây ra những tác hại đối với môi trƣờng nhƣ việc tồn lƣu hóa chất trong môi trƣờng thủy sinh, làm giảm số lƣợng vi sinh vật có lợi trong ao nuôi (vi khuẩn phân hủy hữu cơ, vi khuẩn đối kháng với vi sinh vật gây bệnh), làm cho quá trình phân hủy hữu cơ bị đình trệ và hậu quả là môi trƣờng bị quá giàu dinh dƣỡng, kích thích sự phát triển của vi sinh vật gây bệnh, tăng cơ hội bệnh. Bên cạnh đó việc sử dụng hóa chất, kháng sinh trong nuôi trồng thủy sản cũng gây hiện tƣợng kháng thuốc, dƣ lƣợng kháng sinh trong thực phẩm hải sản gây ra cho ngƣời tiêu dùng những rủi ro tiềm ẩn nhƣ tăng mẫn cảm với dƣ lƣợng thuốc hoặc xuất hiện hệ vi khuẩn đƣờng ruột kháng lại các chất kháng khuẩn. Vấn đề duy trì môi trƣờng nuôi trong sạch là yếu tố cơ bản quyết định sự thành bại của nghề nuôi tôm [1]. Tuy nhiên không phải ngƣời nuôi trồng thủy sản nào cũng nhận thức đƣợc vấn đề đó. Nhiều cơ sở chƣa có hệ thống cấp thoát nƣớc đúng kỹ thuật. Nƣớc trƣớc khi cấp vào đầm, ao và sau khi nuôi, xả ra
5 ngoài môi trƣờng chƣa có biện pháp xử lý. Các ao hồ đƣợc bố trí dày đặc thiếu quy hoạch nên đôi khi nƣớc xả của đầm này là nguồn cấp của đầm khác đó là cơ hội để các mầm bệnh lây lan, phát triển thành dịch bệnh. Những thiệt hại do dịch bệnh gây ra dẫn đến thua lỗ trong nuôi tôm xảy ra hàng năm và khắp nơi trong cả nƣớc. Theo thống kê, ở đồng bằng sông Cửu Long, năm 2004 có 50% tổng số hộ nuôi bị thua lỗ. Ở khu vực miền Trung, tôm bị bệnh còn nhiều hơn, đến 65% số cơ sở nuôi bị bệnh. Có nhiều năm, nhiều cơ sở nuôi bị thiệt hại toàn bộ sản lƣợng. Ở miền Bắc, hơn 50% số cơ sở nuôi tôm bị bệnh và gây thiệt hại không nhỏ [10]. Nhóm bệnh đốm trắng, đỏ thân, đen mang thƣờng xuất hiện hơn cả. Tiếp đó là bệnh nấm, ký sinh trùng, bệnh do vi khuẩn nhƣ phát sáng, bệnh mòn đuôi, cụt đuôi chỉ mang tính chất cơ hội khi nƣớc bị ô nhiễm, đặc biệt ô nhiễm hữu cơ hoặc khi tôm cá bị stress do thay đổi nhiệt độ, pH, mật độ thả quá dày, sự thay đổi độ mặn của nƣớc thì nguy cơ bị bệnh là không tránh khỏi [4,5,9]. 1.1.2. Hiện trạng sử dụng chế phẩm sinh học trong nuôi trồng thủy sản Để giảm thiểu những bất lợi của hóa chất trong nuôi trồng thủy sản, cần phải hạn chế việc sử dụng. Điều đó có nghĩa là phải thƣờng xuyên đối mặt với hàng loạt vấn đề ô nhiễm môi trƣờng và dịch bệnh. Vì vậy trong những năm gần đây, nghiên cứu để tìm ra các yếu tố sinh học nhƣ probiotics, enzymes góp phần cải tạo môi trƣờng, tăng sức đề kháng cho các đối tƣợng nuôi trồng đƣợc tiến hành mạnh mẽ. Tuy vậy, việc sử dụng chế phẩm sinh học trong nuôi trồng thủy sản hiện nay cũng là vấn đề cần bàn. Phần lớn các sản phẩm hiện nay lƣu hành trên thị trƣờng là sản phẩm nhập ngoại bao gồm chế phẩm trộn vào thức ăn và chế phẩm xử lý nƣớc. Nhiều công ty cung cấp, phân phối và nhận chuyển giao kĩ thuật để sản xuất nhƣng vì mục đích thƣơng mại chƣa vì quyền lợi của ngƣời sử dụng. Chƣa kể đến việc đƣa một lƣợng đáng kể các chủng vi sinh vật vào Việt Nam cũng tiềm tàng nhiều nguy cơ an toàn sinh học. Việc gia tăng mức độ thâm canh và diện tích nuôi trồng dẫn đến môi trƣờng càng có chiều hƣớng xấu đi và nhu cầu chế phẩm sinh học càng cao.
6 Nhất là trong tình hình thị trƣờng thông báo cấm nhiều loại kháng sinh sử dụng trong nuôi trồng thủy sản. Đối với hình thức nuôi tôm bán thâm canh hay nuôi thâm canh, việc sử dụng chế phẩm sinh học đƣợc nhìn nhận nhƣ biện pháp tích cực nhất. Bởi vì chế phẩm sinh học có tác dụng giảm độc trong ao, chủ yếu là NH3 và H2S; giảm mùi hôi; cải thiện màu nƣớc; ổn định pH và cân bằng hệ sinh thái trong ao. Chế phẩm sinh học cũng có tác dụng phòng bệnh, giảm thiểu hiện tƣợng gây bệnh cho tôm. Ngoài ra, việc áp dụng chế phẩm sinh học trong nuôi trồng thủy sản còn giúp đối tƣợng nuôi hấp thụ thức ăn tốt hơn, giảm hệ số tiêu thụ thức ăn, tăng năng suất thu hoạch từ 20-30% [22,24]. Bên cạnh đó, việc sử dụng chế phẩm sinh học trong nuôi trồng thủy sản sẽ hạn chế sử dụng hóa chất và kháng sinh, yếu tố gây hậu quả của việc nuôi trồng thủy sản kém bền vững. Thực tế cho thấy, những cơ sở sử dụng chế phẩm sinh học đã đạt năng suất tôm khá cao, giảm thiểu nguy cơ mắc bệnh. 1.2. Giới thiệu chung về Probiotic 1.2.1. Định nghĩa probiotic Thuật ngữ probiotic do Metchnikoff đƣa ra khi nghiên cứu tại sao những ngƣời nông dân Bungary có sức khỏe tốt vào năm 1970. Từ “probiotic” có nguồn gốc từ Hy Lạp có nghĩa là “Cho cuộc sống”. Tuy nhiên, định nghĩa về probiotics đã phát triển nhiều theo thời gian. Lily và Stillwell (1965), đã mô tả lần đầu tiên về probiotic nhƣ hỗn hợp đƣợc tạo thành bởi một động vật nguyên sinh có khả năng thúc đẩy sự phát triển của đối tƣợng khác. Phạm vi của định nghĩa này đƣợc mở rộng hơn bởi Sperti vào đầu những năm 70 bao gồm, dịch chiết tế bào thúc đẩy quá trình phát triển của vi sinh vật [15],[23]. Probiotic là những nhóm vi khuẩn trung tính, sống trong đƣờng tiêu hóa của động vật, chúng tạo thành một khu hệ vi sinh vật, có chức năng cản trở sự phát triển của một số vi sinh vật gây bệnh ở ngƣời và cung cấp một số chất có lợi cho cơ thể, có tác dụng tốt cho hệ miễn dịch. Con ngƣời sử dụng các chế phẩm có chứa các probiotic nhƣ một loại thực phẩm và nhƣ một loại thuốc phòng và chữa bệnh
7 Probiotics là những vi sinh vật nhƣ: vi khuẩn hay nấm men mà có thể thêm vào thực phẩm với mục đích điều chỉnh quần thể vi sinh vật đƣờng ruột của vật chủ. Theo Laurent Verschuere và công tác viên (2000) probiotic đƣợc định nghĩa nhƣ sau: "Probiotics là sinh vật sống có ảnh hƣởng tốt cho vật chủ nhờ vào sự biến đổi hệ sinh vật gắn với vật chủ hay xung quanh vật chủ, từ đó cải thiện khả năng sử dụng thức ăn, nâng cao khả năng chống bệnh của vật chủ, và cải thiện môi trƣờng xung quanh”. Năm 2001 Schrezenmeir và Devrese định nghĩa Probiotic là "Lƣợng vi sinh vật sống xác định với số lƣợng thích hợp đƣợc chuẩn bị trong các sản phẩm, có tác dụng biến đổi tích cực hệ vi sinh vật vùng ruột và có tác dụng tốt đến sức khỏe vật chủ”. Theo định nghĩa của FAO/WHO 2002:" Probiotic, đó là những vi sinh vật sống đƣợc kiểm soát chặt chẽ, với lƣợng thích hợp mang lại lợi ích cho vật chủ". Tóm lại probiotic là: - Tập hợp các vi sinh vật sống - Đƣợc đƣa vào cơ thể vật nuôi qua đƣờng tiêu hóa (thức ăn hay thuốc) - Đem lại hiệu quả tích cực cho sức khỏe của vật chủ Để “tập hợp các vi sinh vật sống “thực sự” đem lại hiệu quả tích cực cho sức khỏe vật chủ”, chúng phải đƣợc chọn lọc đáp ứng các tiêu chuẩn về: - An toàn sinh học - Hoạt tính sinh học - Đặc tính kỹ thuật để trở thành sản phẩm của ngành lên men công nghiệp. Cơ chế hoạt động của Probiotic Theo một vài công trình nghiên cứu gần đây chế phẩm sinh học đƣợc hoạt động theo một số phƣơng thức sau: - Cạnh tranh loại trừ vi khuẩn gây bệnh: Chế phẩm sinh học có khả năng bám dính vào bề mặt niêm mạc ruột, do vậy tạo ra cơ chế bảo vệ chống lại mầm bệnh qua việc cạnh tranh điểm bám và thức ăn.
8 - Tạo ra các hoạt chất ức chế: các nghiên cứu gần đây đã chứng minh các dòng chế phẩm sinh học sản sinh ra các chất diệt khuẩn chống lại các mầm bệnh thông thƣờng trên cá nhƣ Enterococcus durans, Escherichia coli, Micrococcus luteus và Pseudomonas aeroginosa. - Tăng cƣờng hệ miễn dịch của vật nuôi: các chế phẩm sinh học có thể kích thích hệ miễn dịch của vật nuôi. Các chất kích thích miễn dịch khác nhau tùy theo môi trƣờng và cách sử dụng. Các chất dẫn xuất nhất định nhƣ polysaccharides, lipoproteins, nucleotides and ß-glucans có khả năng làm tăng bạch huyết cầu bằng cách kích hoạt đại thực bào. Việc sử dụng Bacillus sp đã đƣợc chứng minh có hiệu quả trong việc phòng bệnh trên vật nuôi bằng cách kích hoạt hệ miễn dịch dịch và hệ miễn dịch tế bào trong nuôi tôm sú. 1.2.2. Vai trò của probiotic  Tăng cường sức khỏe và ngăn chặn mầm bệnh: Trong một thời gian dài, các chất kháng sinh đã đƣợc sử dụng để ngăn chặn bệnh dịch trong nuôi trồng thủy sản. Tuy nhiên, việc sử dụng kháng sinh gây ra nhiều vấn đề nhƣ dƣ thừa chất kháng sinh trong các sản phẩm thủy sản, tạo ra các cơ chế kháng kháng sinh cũng nhƣ làm mất cân bằng các men tiêu hóa trong đƣờng ruột, gây ảnh hƣởng đến sức khỏe của vật nuôi. Hơn nữa, nhu cầu của con ngƣời đối với các sản phẩm thủy sản sạch và an toàn trên thế giới ngày càng cao. Do vậy, việc sử dụng chế phẩm sinh học là một biện pháp hữu hiệu trong việc ngăn chặn mầm bệnh và kiểm soát dịch bệnh trong nuôi trồng thủy sản. Chế phẩm sinh học có khả năng sản sinh ra các chất có tác dụng diệt các vi khuẩn gây bệnh bám trên thành ruột của vật chủ, do vậy có thể coi chế phẩm sinh học là một rào cản hữu hiệu ngăn chặn sự phát triển của mầm bệnh. Ngoài ra, chế phẩm sinh học hay các “vi khuẩn có lợi” còn có khả năng cạnh tranh vị trí bám và thức ăn trong thành ruột với các vi sinh vật gây bệnh, không cho phép các vi sinh vật này bám vào cơ thể vật nuôi, nhờ vậy giúp ngăn ngừa dịch bệnh, đảm bảo sức khỏe cho vật nuôi.