Chế phẩm sinh học (CPSH) đang ngày càng được sử dụng rộng rải trong nuôi trồng thủy sản. Bài viết này cung cấp thông tin chi tiết và đầy đủ nhất về việc sử dụng CPSH để kiểm soát dịch bệnh trong nuôi trồng thủy sản.
1. GIỚI THIỆU
Các bệnh truyền nhiễm ảnh hưởng nghiêm trọng đến ngành công nghiệp nuôi trồng thủy sản, và hiện nay có rất nhiều cách tiếp cận khác nhau để kiểm soát mầm bệnh trên động vật thủy sản. Một trong số đó là việc sử dụng chế phẩm sinh học để kiểm soát mầm bệnh đang ngày càng được sử dụng rộng rải ở các nước đang phát triển. Chế phẩm sinh học (CPSH) được định nghĩa là các sản phẩm nuôi trồng hay vi sinh vật sống bổ sung vào trong thức ăn để nâng cao và cân bằng khả năng tiêu hóa của động vật và các sản phẩm này có thể được thương mại hóa (Fuller, 1987). Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc (FAO) và Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đã định nghĩa lại khái niệm CPSH như sau “chế phẩm sinh học là các vi sinh vật sống mà khi dùng với liều lượng thích hợp có thể mang lại lợi ích cho sức khỏe động vật” (Báo cáo của FAO/WHO, 2001). Những ý chính của định nghĩa này là chế phẩm sinh học là sinh vật sống, có thể dùng bằng đường miệng và có những tác dụng hữu ích đến sức khỏe của động vật. Trong thực tế, chỉ có một số ít bằng chứng khoa học cho thấy việc bổ sung chế phẩm sinh học vào trong thức ăn có thể giúp nâng cao sức khỏe của động vật nuôi. Một trong những giả thuyết là do khả năng sống sót kém của vi sinh vật có trong chế phẩm sinh học khi trộn vào thức ăn cho đến khi tôm cá sử dụng.
Một điều chắc chắn rằng chế phẩm sinh học đang được sử dụng rộng rải trên người và thú y (Khuntia and Chaudhary, 2002), và nhóm vi khuẩn lên men acid lactic thuộc giống Lactobacillus spp. được sử dụng phổ biến nhất (Fuller, 1987; Lauzon et al., 2008; Smoragiewicz et al., 1993). Hiện tại có rất nhiều bài viết tổng quan về việc sử dụng chế phẩm sinh học trong nuôi trồng thủy sản (Aguirre-Guzmán et al., 2012; Balcázar et al., 2006a; Farzanfar, 2006; Gatesoupe, 1999; Gomez-Gil et al., 2000; Gramand Ringø, 2005; Irianto and Austin, 2002b; Kesarcodi-Watson et al., 2008; Merrifield et al., 2010a; Mohapatra et al., 2013; Nayak, 2010; Ninawe and Selvin, 2009; Prado et al., 2010; Qi et al., 2009; Tinh et al., 2008; Verschuere et al., 2000; Vine et al., 2006; Wang et al., 2008; Yousefian and Amiri, 2009). Rõ ràng công dụng của việc sử dụng CPSH trong nuôi trồng thủy sản là không chắc chắn, tuy nhiên có nhiều bằng chứng cho thấy việc sử dụng rộng rải CPSH trong nuôi cá và động vật không xương sống (Austin and Austin, 2012; Preetha et al., 2007), đặc biệt là ở khu vực Nam Mỹ, Ecuador, ở Châu Á, đặc biệt là ở Trung Quốc và Ấn Độ. Có rất nhiều ấn phẩm mô tả việc sử dụng CPSH trong nuôi trồng thủy sản đề xuất mở rộng định nghĩa CPSH của FAO/WHO bao gồm một loạt các nhóm vi khuẩn Gram (-), Gram (+), thể thực khuẩn (bacteriophage), vi tảo, và nấm men được sử dụng thông qua đường miệng hoặc thông qua tiếp xúc với môi trường nước có chứa CPSH. Có rất nhiều các tài liệu với các bằng chứng cho thấy lợi ích của việc sử dụng cái gọi là CPSH (so-called probiotics), đặc biệt là lên sự tăng trưởng của động vật nuôi (Boonthai et al., 2011; Brunt and Austin, 2005; El-Haroun et al., 2006; Kumar et al., 2006; Macey and Coyne, 2005; Silva et al., 2013) [mặc dù làm chậm tăng trưởng cũng có thể xảy ra (Gunther and Jimenez-Montealegre, 2004)], giảm tỷ lệ mắc bệnh (Irianto and Austin, 2002a; Newaj-Fyzul et al., 2007; Ran et al., 2012; Silva et al., 2013), và giảm sử dụng các loại hóa chất trong nuôi trồng (Azad and Al-Mazouk, 2008; Hai et al., 2009; Irianto and Austin, 2002b). Ví dụ như, sau khi cho ăn CPSH có chứa vi khuẩn Enterococcus faecium với nồng độ 2×10^8 tế bào/g thức ăn trong 58 ngày đã làm gia tăng tốc độ tăng trưởng của cá da trơn Silurus glanis lên 11% (Bogut et al., 2000). Tăng trưởng của tôm cũng gia tăng khi bổ sung CPSH có chứa vi khuẩn Bacillus (Yu et al., 2009). Có rất ít các nghiên cứu chứng minh rằng CPSH hoàn toàn vô hại đối với động vật nuôi, hoặc là các cơ chế tác dụng có chủ đích của CPSH cũng chưa được biết rõ ràng và vấn đề sử dụng CPSH có chứa vi khuẩn Gram (-) có thể dẫn đến mối nguy là chuyển các gen độc lực vào trong môi trường nuôi.
2. CÁC VI SINH VẬT CÓ TRONG CHẾ PHẨM SINH HỌC
2.1. VI KHUẨN GRAM (-)
Hiện có rất nhiều vi khuẩn Gram (-) có thể xem xét sử dụng trong CPSH trong nuôi trồng thủy sản bao gồm:
2.1.1. Nhóm vi khuẩn Aeromonas
Aeromonas hydrophila (bao gồm một số chủng gây bệnh trên cá) có tác dụng làm giảm sự lây nhiễmAeromonas salmonicida trên cá hồi Oncorhynchus mykiss (Walbaum) (Irianto and Austin, 2002a, 2002b).Aeromonas media A199 có khả năng kiểm soát vi khuẩn Vibrio tubiashii gây bệnh trên ấu trùng hàu Thái Bình Dương (Gibson, 1999; Gibson et al., 1998). Vi khuẩn Aeromonas sobria GC2 bổ sung vào thức ăn với nồng độ 5×10^7 tế bào/g thức ăn cho cá hồi trong 14 ngày có tác dụng bảo vệ cá chống lại vi khuẩn Lactococcus garvieae và Streptococcus iniae khi gây cảm nhiễm (Brunt and Austin, 2005). Vi khuẩn Aeromonas sobria GC2 bổ sung vào thức ăn với nồng độ 10^8 tế bào/g thức ăn cho cá hồi ăn trong 14 ngày có tác dụng chống lại vi khuẩn gây bệnh thối vây Aeromonas bestiarum (tỷ lệ cá chết giảm từ 78% xuống còn 24%), và ký sinh trùng trên da Ichthyophthirius multifiliis [tỷ lệ cá chết giảm từ 98% xuống còn 0%] (Pieters et al., 2008).
2.1.2. Nhóm vi khuẩn Agarivorans
Vi khuẩn Agarivorans albus F1-UMA giúp gia tăng tỷ lệ sống của bào ngư Haliotis rufescens lên có ý nghĩa thống kê so với đối chứng khi bổ sung vào trong thức ăn tự nhiên là tảo bẹ Macrocystis integrifolia (Silva-Aciares et al., 2011).
2.1.3. Nhóm vi khuẩn Alteromonas
Chủng vi khuẩn Alteromonas CA2 giúp gia tăng tỷ lệ sống của hàu Thái Bình Dương khi bổ sung vào trong nước nuôi (Douillet and Langdon, 1994). Vi khuẩn Alteromonas macleodii 0444 được định danh dựa vào trình tự gen 16S được chứng minh là có khả năng kiểm soát vi khuẩn Vibrio splendidus lây nhiễm trên ấu trùng vẹm xanh Perna canaliculus và giúp gia tăng tỷ lệ sống của ấu trùng vẹm so với đối chứng (Kesarcodi-Watson et al., 2010). Chủng vi khuẩn Alteromonas macleodii 0444 cũng có khả năng kiểm soát và giúp gia tăng tỷ lệ sống của ấu trùng hàu Ostrea edulis và điệp Pecten maximus khi gây cảm nhiễm vi khuẩn Vibrio coralliilyticus và Vibrio pectenicida (Kesarcodi-Watson et al., 2012).
2.1.4. Nhóm vi khuẩn Bdellovibrio
Vi khuẩn Bdellovibrios được mô tả như là một tác nhân kiểm soát sinh học (biocontrol agent) hơn là CPSH, chúng có thể dùng để chống lại vi khuẩn A. hydrophila (Cao et al., 2012). Hai chủng vi khuẩn Bdellovibrio bacteriovorus SRA9 và Bdellovibrio F16 phân lập từ ruột cá tầm có thể tiêu diệt vi khuẩn A. hydrophila (Cao et al., 2012).
2.1.5. Nhóm vi khuẩn Burkholderia
Vi khuẩn Burkholderia cepacia Y021 có thể liên kết với hệ vi sinh vật ở ấu trùng hàu Cortez, Crassostrea corteziensis (Campa-Cordova et al., 2011). Ngoài ra, khi kết hợp vi khuẩn B. cepacia với Pseudomonas aeruginosa có tác dụng tích cực đến tăng trưởng và gia tăng tỷ lệ sống của điệp Nodipecten subnodosus(Granados-Amores et al., 2012). Chủng vi khuẩn B. cepacia cũng giúp gia tăng tỷ lệ sống và tăng trưởng của hàu ngọc (pearl oyster), Pinctada mazatlanica (Aguilar-Macias et al., 2010).
2.1.6. Nhóm vi khuẩn Citrobacter
Citrobacter freundii (cũng có loài gây bệnh trên cá) được báo cáo là có khả năng ức chế vi khuẩn A. hydrophilavà có tiềm năng ứng dụng như là một CPSH trên cá rô phi Oreochromis niloticus (Aly et al., 2008a, 2008c).
2.1.7. Nhóm vi khuẩn Enterobacter
Hai chủng vi khuẩn Enterobacter amnigenus và Enterobacter sp. được định danh dựa vào trình tự gen 16S có tác dụng ức chế và chống lại vi khuẩn Flavobacterium psychrophilum gây bệnh trên cá hồi khi bổ sung vào thức ăn với hàm lượng 10^8 tế bào/g thức ăn (Burbank et al., 2011).
2.1.8. Nhóm vi khuẩn Neptunomonas
Chủng vi khuẩn Neptunomonas 0536 được định danh dựa vào trình tự gen 16S có thể kiểm soát vi khuẩn V. splendidus gây bệnh trên ấu trùng vẹm xanh Pecten P. maximus, và vi khuẩn V. coralliilyticus và V. splendidusgây cảm nhiễm trên ấu trùng điệp Pecten P. maximus và vi khuẩn V. pectenicida trên ấu trùng hàu O. edulis, đồng thời giúp gia tăng tỷ lệ sống và giảm sự bùng phát của vi khuẩn Vibrio trong môi trường ương nuôi ấu trùng (Kesarcodi-Watson et al., 2010, 2012).
2.1.9. Nhóm vi khuẩn Phaeobacter
Vi khuẩn Phaeobacter gallaeciensis bảo vệ ấu trùng điệp Pecten P. maximus chống lại vi khuẩn V. coralliilyticus và V. splendidus; ấu trùng hàu chống lại vi khuẩn V. coralliilyticus và V. pectenicida; và ấu trùng hàu Thái Bình Dương C. gigas chống lại vi khuẩn V. coralliilyticus, nhưng không có khả năng chống lại vi khuẩnV. pectenicida khi gây cảm nhiễm (Kesarcodi-Watson et al., 2012).
2.1.10. Nhóm vi khuẩn Pseudoalteromonas
Sử dụng CPSH có chứa vi khuẩn Pseudoalteromonas C4 bổ sung vào thức ăn giúp gia tăng tăng trưởng của bào ngư Haliotis midae, nhưng không có báo cáo về ảnh hưởng đến sức khỏe của bào ngư (ten Doeschate and Coyne, 2008). Vi khuẩn Pseudoalteromonas sp. có tác dụng kháng lại vi khuẩn Vibrio anguillarum và được báo cáo là giúp gia tăng tỷ lệ sống của ấu trùng cá tuyết Đại Tây Dương Gadus morhua (Fjellheim et al., 2010). Chủng vi khuẩn Pseudoalteromonas D41 bảo vệ ấu trùng điệp chống lại vi khuẩn gây bệnh V. splendidus; và hàu Thái Bình Dương chống lại vi khuẩn V. coralliilyticus nhưng không có khả năng chống lại vi khuẩn V. pectenicida (Kesarcodi-Watson et al., 2012).
2.1.11. Nhóm vi khuẩn Pseudomonas
Hai chủng vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa và Pseudomonas synxantha giúp gia tăng sức khỏe và hệ miễn dịch của tôm bạc gân Penaeus latisulcatus khi cho tôm ăn với liều lượng 10^5 CFU/ml (Hai et al., 2009). Vi khuẩn P. aeruginosa YC58 cũng liên kết hoạt động với hệ vi sinh của ấu trùng hàu Cortez, C. corteziensis(Campa-Cordova et al., 2011), và giúp gia tăng tỷ lệ sống và tăng trưởng của hàu ngọc Pinctada P. mazatlanica(Aguilar-Macias et al., 2010). Ngoài ra, khi kết hợp vi khuẩn P. aeruginosa và B. cepacia cũng có ảnh hưởng tích cực đến sự tăng trưởng và tỷ lệ sống của điệp N. subnodosus (Granados-Amores et al., 2012). Vi khuẩnPseudomonas fluorescens (loài này gây bệnh phổ biến trên cá) có thể gây ức chế nấm Saprolegnia và A. salmonicida (Bly et al., 1997; Smith and Davey, 1993); và trên cá hồi cầu vồng nó có thể giảm tỷ lệ cá chết do nhiễm vi khuẩn V. anguillarum từ 47% xuống còn 32% (Gramet al., 1999), tuy nhiên chủng vi khuẩn AH2 (có tác dụng kiểm soát nhóm vi khuẩn gây bệnh Vibrio) không có hiệu quả trong việc kiểm soát vi khuẩn A. salmonicidatrên cá hồi Đại Tây Dương Salmo salar (Gram et al., 2001). Vi khuẩn Pseudomonas chlororaphis (đây cũng là một loài được biết gây bệnh trên cá) có khả năng kiểm soát vi khuẩn A. sobria gây bệnh trên cá rô Perca fluviatilis L. (Gobeli et al., 2009). Vi khuẩn Pseudomonas I-2 được mô tả là có tác dụng kiểm soát nhóm vi khuẩn Vibrio gây bệnh phát sáng trên tôm như Vibrio harveyi, Vibrio fluvialis, Vibrio parahaemolyticus và Vibrio vulnificus (Chythanya et al., 2002). Hai chủng vi khuẩn Pseudomonas MCCB 102 và MCCB 103 có tác dụng chống lại vi khuẩn V. harveyi lây nhiễm trên tôm sú Penaeus monodon (Pai et al., 2010). Vi khuẩnPseudomonas M174 và M162 trộn vào thức ăn giúp cá chống lại vi khuẩn F. psychrophilum khi gây cảm nhiễm (Korkea-Aho et al., 2011, 2012).
2.1.12. Nhóm vi khuẩn Rhodopseudomonas
Chủng vi khuẩn Rhodopseudomonas palustris GH642 thường được sử dụng như là một CPSH bổ sung vào trong nước ao nuôi tôm, mặc dù những bằng chứng về hiệu quả của nó chưa thật sự thuyết phục (Wang and Gu, 2010). Dòng vi khuẩn Rhodopseudomonas palustris G06 có tác dụng tốt trong việc kích thích tăng trọng và nâng cao hệ miễn dịch của cá rô phi O. niloticus (Zhou et al., 2010).
2.1.13. Nhóm vi khuẩn Roseobacter
Dòng vi khuẩn Roseobacter BS 107 giúp nâng cao tỷ lệ sống của ấu trùng điệp khi gây cảm nhiễm với vi khuẩnV. anguillarum (Ruiz-Ponte et al., 1999). Chủng vi khuẩn Roseobacter 27-4 giúp kiểm soát vi khuẩn V. anguillarum gây bệnh trên ấu trùng cá bơn Scophthalmus maximus L. (Planas et al., 2006).
2.1.14. Nhóm vi khuẩn Shewanella
Vi khuẩn Shewanella putrefaciens (bao gồm nhiều loài gây bệnh trên cá) được dùng như một CPSH trên cá tráp (sea bream) Sparus aurata L., Senegalese sole, và Solea senegalensis Kaup 1858, (Dela Banda et al., 2012; Tapia-Paniagua et al., 2012). Khi bổ sung chủng vi khuẩn S. putrefaciens Pdp11 vào thức ăn với liều lượng 10^9 tế bào/g thức ăn trong 2 tháng giúp gia tăng sự tăng trưởng và bảo vệ cá Senegalese sole giống khi gây cảm nhiễm với P. damselae subsp. piscicida (De la Banda et al., 2012).
2.1.15. Nhóm vi khuẩn Synechococcus
Cho tôm sú giống ăn thức ăn có bổ sung vi khuẩn Synechococcus giúp gia tăng tỷ lệ sống của tôm khi gây cảm nhiễm bởi vi khuẩn Vibrio harveyi (Preetha et al., 2007).
2.1.16. Nhóm vi khuẩn Thalassobacter
Ninawe and Selvin (2009) cho biết vi khuẩn Thalassobacter utilis được sử dụng như một CPSH có hiệu quả cao trong nuôi tôm.
2.1.17. Nhóm vi khuẩn Vibrio
Vi khuẩn Vibrio alginolyticus lần đầu được phát hiện trong cát ở bải biển thuộc Ecuador. Nó được phân lập trên môi trường TCBS (thiosulphate citrate bile salts sucrose) và được định danh bằng hệ thống API 20E (Garriques and Arevalo, 1995), và sau đó có nhiều nghiên cứu chi tiết về độc lực của loài vi khuẩn này (Vandenberghe et al., 1999). Vi khuẩn Vibrio alginolyticus có khả năng ức chế các loài vi khuẩn khác thuộc giống Vibrio như Vibrio ordalii, V. anguillarum, A. salmonicida và cả Yersinia ruckeri. Nó cũng có tác dụng bảo vệ cá hồi Đại Tây Dương chống lại các loài vi khuẩn như A. salmonicida, V. anguillarum và V. ordalii (Austin et al., 1995) khi bổ sung vào thức ăn. Vi khuẩn V. fluvialis có thể kiểm soát sự lây nhiễm của vi khuẩn A. salmonicida trên cá hồi cầu vồng (Irianto and Austin, 2002a). Vi khuẩn V. fluvialis cũng giúp nâng cao tỷ lệ sống của ấu trùng tôm he Nhật Bản Penaeus japonicus (El-Sersy et al., 2006), và chủng vi khuẩn V. fluvialis PM17 cũng được dùng như một CPSH trong nuôi tôm sú P. monodon (Alavandi et al., 2004). Vi khuẩn Vibrio gazogenes NCIMB 2250 khi bổ sung vào thức ăn cho tôm thẻ chân trắng Litopenaeus vannamei giúp giảm mật độ vi khuẩn Vibrio trong ruột trước và ruột sau của tôm và giúp nâng cao sức khỏe của tôm (Thompson et al., 2010). Vi khuẩn Vibrio midaeđược xem như là một CPSH giúp nâng cao quá trình tiêu hóa của bào ngư H. midae (Macey and Coyne, 2006). Vi khuẩn Vibrio proteolyticus được báo cáo là có khả năng nâng cao quá trình tiêu hóa protein ở ấu trùng cá bơn (DeSchrijver and Ollevier, 2000). Chủng vi khuẩn Vibrio NE17 có ảnh hưởng tích cực đến sự tăng trưởng, tỷ lệ sống và nâng cao khả năng miễn dịch của tôm càng xanh Macrobrachium rosenbergii (Rahiman et al., 2010). Hai chủng vi khuẩn Vibrio C21-UMA và F15-UMA giúp nâng cao đáng kể tỷ lệ sống của bào ngư H. rufescens khi bổ sung vào thức ăn tự nhiên là tảo bẹ M. integrifolia (Silva-Aciares et al., 2011).
2.1.18. Nhóm vi khuẩn Zooshikella
Kim et al. (2010) cho biết, vi khuẩn Zooshikella sp. thuộc chủng JE-34 bổ sung vào thức ăn giúp nâng cao hệ miễn dịch và khả năng đề kháng bệnh trên cá bơn Paralichthys olivaceus, chống lại vi khuẩn gây bệnh S. iniae.
2.2. VI KHUẨN GRAM (+)
CPSH được sử dụng trên người hay động vật trên cạn tập trung chủ yếu vào nhóm vi khuẩn sinh acid lactic, trong khi đó, trong nuôi trồng thủy sản các nhóm vi khuẩn Gram (+) đang ngày càng được sử dụng rộng rải.
2.2.1. Nhóm vi khuẩn Arthrobacter
Vi khuẩn Arthrobacter chủng MCCB 104 giúp ấu trùng tôm sú P. monodon chống lại vi khuẩn gây bệnh phát sáng V. harveyi (Pai et al., 2010). Chủng Arthrobacter XE-7 giúp nâng cao các chỉ tiêu thuộc hệ miễn dịch của tôm thẻ chân trắng L. vannamei và giúp tôm giảm tỷ lệ chết khi gây cảm nhiễm bởi vi khuẩn V. parahaemolyticus (vi khuẩn này hiện nay được cho là tác nhân gây bệnh EMS/AHPND) (Li et al., 2008).
2.2.2. Nhóm vi khuẩn Bacillus
Có nhiều nghiên cứu chứng tỏ khả năng thành công khi bổ sung các loài vi khuẩn thuộc giống Bacillus (Hong et al., 2005) vào thức ăn (Bagheri et al., 2008; Kumar et al., 2006; Newaj-Fyzul et al., 2007) và giúp nâng cao chất lượng nước nuôi trồng thủy sản (Nimrat et al., 2012; Wang et al., 1999) trên cá hoặc động vật không xương sống, ví dụ như tôm thẻ chân trắng (Nimrat et al., 2012). Bandyopadhyay and Das Mohapatra (2009) báo cáo rằng vi khuẩn Bacillus circulans PB7 phân lập từ đường ruột của cá Catla catla có tác dụng như là một chất kích thích miễn dịch quan trọng giúp cá nâng cao tỷ lệ sống của cá khi gây cảm nhiễm bởi vi khuẩn A. hydrophila. Khi bổ sung dạng bào tử của hai chủng vi khuẩn Bacillus subtilis và Bacillus licheniformis(BioPlus2B) vào thức ăn cá hồi giúp nâng cao khả năng đề kháng lại vi khuẩn gây bệnh Y. ruckeri (Raida et al., 2003). Ngoài ra khi bổ sung hai chủng vi khuẩn này vào thức ăn của cá hồi cầu vồng cũng giúp nâng cao hiệu quả sử dụng protein (PER), tốc độ tăng trưởng đặc biệt (SGR) và giảm hệ số chuyển hóa thức ăn (FCR) (Bagheri et al., 2008; Merrifield et al., 2010b).
Bổ sung vi khuẩn Bacillus megaterium vào thức ăn giúp nâng cao hoạt động của quần thể vi khuẩn trong đường ruột, nâng cao khả năng miễn dịch và đề kháng bệnh ở tôm thẻ chân trắng cảm nhiễm virus đốm trắng WSSV (Li et al., 2009). Bổ sung vi khuẩn sống Bacillus pumilus giúp nâng cao tỷ lệ sống của ấu trùng tôm he Nhật BảnP. japonicus (El-Sersy et al., 2006). Bổ sung vi khuẩn B. pumilus với nồng độ 10^6 và 10^12 tế bào/g thức ăn giúp gia tăng tốc độ tăng trưởng, gia tăng khả năng của hệ miễn dịch và tỷ lệ sống của cá rô phi khi gây cảm nhiễm bởi vi khuẩn gây bệnh A. hydrophila (Aly et al., 2008b, 2008c). Ngoài ra, vi khuẩn B. pumilus cũng giúp gia tăng tỷ lệ sống của ấu trùng bào ngư Concholepas concholepas (Leyton et al., 2012). Bổ sung vi khuẩn B. subtilis vào thức ăn cho cá chép Ấn Độ Labeo rohita trong 2 tuần với liều lượng 1.5 x 10^7 CFU/g giúp nâng cao các chỉ tiêu sức khỏe và tăng trưởng của cá (Kumar et al., 2006). Vi khuẩn B. subtilis cũng được sử dụng như là một CPSH dùng trên cá tráp S. aurata L. (Salinas et al., 2005), và nó cũng giúp nâng cao tốc độ tăng trưởng và các chỉ tiêu miễn dịch ở cá rô phi (Aly et al., 2008a). Tương tự, hai chủng vi khuẩn thuộc loài B. subtilis cũng được báo cáo là có khả năng nâng cao tốc độ tăng trưởng, gia tăng hoạt động của enzyme tiêu hóa, gia tăng sức đề kháng với vi khuẩn gây bệnh V. harveyi và gia tăng biểu hiện của các gen có liên quan đến hệ miễn dịch của tôm thẻ chân trắng khi bổ sung với hàm lượng 10^8 tế bào/g thức ăn trong 8 tuần (Zokaeifar et al., 2012). Hai chủng vi khuẩn B. subtilis BT23 và Bacillus S11 có khả năng kiểm soát vi khuẩn gây bệnh phát sáng V. harveyi lây nhiễm trên tôm sú P. monodon (Rengpipat et al., 2003; Vaseeharan and Ramasamy, 2003). Cho cá hồi cầu vồng ăn thức ăn có bổ sung vi khuẩn B. subtilis AB1 trong 14 ngày với liều lượng 10^7 tế bào/g giúp cá gia tăng tỷ lệ sống khi gây cảm nhiễm với vi khuẩn gây bệnh Aeromonas (Newaj-Fyzul et al., 2007). Vi khuẩn B. subtilis bổ sung vào thức ăn với hàm lượng 8 x 10^7 CFU/g trong 14 ngày giúp cá nheo Ictalurus punctatus và cá tra Pangasianodon hypophthalmus gia tăng tỷ lệ sống khi gây cảm nhiễm vi khuẩn gây bệnh mủ gan Edwardsiella ictaluri (Ran et al., 2012). Vi khuẩn Bacillus P64 gây ức chế và giúp điều hòa hệ miễn dịch trên tôm thẻ chân trắng L. vannamei (Gullian et al., 2004). Sử dụng CPSH có chứa vi khuẩn Bacillus bổ sung vào môi trường nước giúp gia tăng tỷ lệ sống và tốc độ tăng trưởng của tôm thẻ chân trắng giai đoạn zoea và mysis (Silva et al., 2013). Bacillus spp. rất hiệu quả trong việc chống lại vi khuẩn gây bệnh phát sáng gây ra do vi khuẩn V. harveyi trên tôm sú giống (Janarthanam et al., 2012). Chủng Bacillus 48 giúp gia tăng tỷ lệ sống, khả năng hấp thụ thức ăn và gia tăng tốc độ tăng trưởng của ấu trùng cá Centropomus undecimalis (Kennedy et al., 1998). Ngược lại, khi bổ sung vi khuẩn Bacillus S11 vào thức ăn trong 100 ngày không có hiệu quả tích cực trên tôm he (Rengpipat et al., 1998). Bổ sung vi khuẩn Bacillus vào nước khi nuôi luân trùng đem lại hiệu quả rất cao (Hirata et al., 1998). Bốn dòng vi khuẩn Bacillus phân lập từ ống tiêu hóa của tôm thẻ chân trắng khỏe mạnh bổ sung vào môi trường nước ương nuôi ấu trùng tôm thẻ chân trắng với hàm lượng 1 x 10^5 CFU/ml hàng ngày giúp gia tăng tỷ lệ sống và sức khỏe của ấu trùng tôm (Luis-Villasenor et al., 2011). Có nhiều nghiên cứu chúng tỏ rằng các CPSH thương mại có chứa nhóm vi khuẩn Bacillus có tác dụng tích cực đến cá da trơn (Queiroz and Boyd, 1998) và trên tôm (Moriarty, 1998).
2.2.3. Nhóm vi khuẩn Brevibacillus
Vi khuẩn Brevibacillus brevis có khả năng ức chế nhóm vi khuẩn Vibrio gây bệnh và thường được sử dụng để nâng cao tốc độ tăng trưởng của ấu trùng cá chẽm Dicentrarchus labrax (Mahdhi et al., 2012).
2.2.4. Nhóm vi khuẩn Brochothrix
Chủng vi khuẩn Brochothrix thermosphacta BA211 trộn vào thức ăn cho cá hồi cầu vồng với hàm lượng 10^10 tế bào/g trong 14 ngày giúp bảo vệ cá chống lại vi khuẩn A. bestiarum khi gây cảm nhiễm (tỷ lệ chết giảm từ 78% xuống còn 12%) (Pieters et al., 2008).
2.2.5. Nhóm vi khuẩn Clostridium butyricum
Vi khuẩn C. butyricum giúp nâng cao sức đề kháng của cá hồi cầu vồng với vi khuẩn gây bệnh thuộc nhómVibrio (Sakai et al., 1995). Báo cáo bởi Pan et al. (2008a) cho rằng chủng vi khuẩn C. butyricum CB2 có khả năng tiêu diệt và chống lại vi khuẩn gây bệnh là A. hydrophila và V. anguillarum. Đặc biệt, C. butyricum CB2 có thể nâng cao hệ miễn dịch và gia tăng sức đề kháng với mầm bệnh trên cá Miichthys miiuy (Basilewsky) (Pan et al., 2008b).
2.2.6. Nhóm vi khuẩn Carnobacterium
Vi khuẩn Carnobacterium divergens có khả năng chống lại vi khuẩn V. anguillarum gây bệnh trên cá tuyết Đại Tây Dương G. morhua giống (Gildberg et al., 1997). Chủng vi khuẩn Carnobacterium inhibens K1 được phân lập từ ống tiêu hóa của cá hồi Đại Tây Dương có khả năng ức chế mầm bệnh vi khuẩn gây bệnh trên cá thí nghiệm, chủng vi khuẩn này được biết nó hoạt động mạnh ở trong đường ruột và phân của cá (Jöborn et al., 1997, 1999). Cho cá hồi ăn thức ăn có bổ sung vi khuẩn Carnobacterium inhibens K1 giúp kích thích khả năng bắt mồi, giảm các triệu chứng bệnh như thối đuôi và thối vây và giảm tỷ lệ chết của cá khi cảm nhiễm vi khuẩn gây bệnh A. salmonicida, V. ordalii và Y. ruckeri (Robertson et al., 2000). Tương tự, hai chủng vi khuẩnCarnobacterium maltaromaticum B26 và C. divergens B33 phân lập từ đường ruột của cá hồi cầu vồng khỏe mạnh có hiệu quả trong việc chống lại vi khuẩn gây bệnh A. salmonicida và Y. ruckeri (Kim and Austin, 2006).
2.2.7. Nhóm vi khuẩn Enterococcus
CPSH dạng thương mại có chứa chủng vi khuẩn E. faecium SF 68 có thể giúp chống lại vi khuẩn gây bệnhEdwardsiella tarda trên cá chình Châu Âu Anguilla anguilla (Chang and Liu, 2002). Cho ấu trùng tôm sú ăn thức ăn có chứa vi khuẩn E. faecium MC13 giúp tôm chống lại mầm bệnh vi khuẩn gây bệnh V. harveyi và V. parahaemolyticus (Swain et al., 2009).
2.2.8. Nhóm vi khuẩn Kocuria
Chủng vi khuẩn Kocuria SM1 phân lập từ ống tiêu hóa của cá hồi cầu vồng bổ sung vào thức ăn trong 2 tuần với hàm lượng 10^8 tế bào/g giúp bảo vệ cá chống lại vi khuẩn gây bệnh V. anguillarum và V. ordalii khi gây cảm nhiễm trên cá hồi cầu vồng, giúp giảm tỷ lệ cá chết xuống còn 15 – 20% so với tỷ lệ chết 74-80% ở nghiệm thức đối chứng (Sharifuzzaman and Austin, 2010a).
2.2.9. Nhóm vi khuẩn Lactobacillus
Các loài vi khuẩn Lactobacillus delbrueckii, Lactobacillus plantarum và Lactobacillus helveticus đang được sử dụng rộng rải như là một CPSH trong nuôi trồng thủy sản (Carnevali et al., 2004; Gatesoupe, 1991; Gildberg and Mikkelsen, 1998; Salinas et al., 2005), ngoài việc ứng dụng trong kiểm soát mầm bệnh, nâng cao chất lượng nước, chúng còn có tác dụng kích thích gia tăng tốc độ tăng trưởng (Gatesoupe, 1991). Lactobacillus acidophilus giúp nâng cao tốc độ tăng trưởng, kích thích hoạt động của hệ miễn dịch và tăng khả năng kháng bệnh do vi khuẩn P. fluorescens và S. iniae khi gây cảm nhiễm trên cá rô phi (Aly et al., 2008a). Chủng vi khuẩnLactobacillus rhamnosus ATCC 53101 khi trộn vào thức ăn với hàm lượng 10^9 tế bào/g trong 51 ngày giúp giảm tỷ lệ cá chết khi gây cảm nhiễm vi khuẩn A. salmonicida từ ~53% xuống còn ~19% so với đối chứng (Nikoskelainen et al., 2001); ngoài ra, ở hàm lượng vi khuẩn này có tác dụng bảo vệ cá tốt hơn so với sử dụng với hàm lượng 10^12 tế bào/g thức ăn. Vi khuẩn L. rhamnosus giúp cá rô phi chống lại vi khuẩn gây bệnh E. tarda khi gây cảm nhiễm (Pirarat et al., 2006). Lactobacillus fructivorans và L. plantarum phân lập từ ruột cá tráp và phân người (theo thứ tự), làm giàu hóa trên luân trùng B. plicatilis và/hoặc Artemia sau đó cho cá tráp ăn có tác dụng kích thích protein sốc nhiệt HSP70 (heat shock protein) và giúp cá gia tăng khả năng chống chọi với các điều kiện stress (Carnevali et al., 2004; Rollo et al., 2006). Sử dụng Lactobacillus fructivorans và L. plantarumled giúp giảm đáng kể tỷ lệ chết của cá tráp giai đoạn ấu trùng và cá hương (Carnevali et al., 2004). Chủng vi khuẩn L. plantarum CLFP 238 trộn vào thức ăn cho cá hồi cầu vồng trong 30 ngày ở hàm lượng 10^7 CFU/g giúp giảm tỷ lệ cá chết một cách đáng kể so với đối chứng khi gây cảm nhiễm bằng vi khuẩn L. garvieae(Vendrell et al., 2008). Hổn hợp vi khuẩn L. plantarum, L. salivarius và L. rhamnosus bổ sung vào môi trường nước giúp gia tăng tỷ lệ sống của ấu trùng cá (Talpur et al., 2012). Chủng vi khuẩn Lactobacillus DS-12 giúp nâng cao sức khỏe và các chỉ tiêu tăng trưởng của cá bơn (Byun et al., 1997), CPSH chứa vi khuẩn này dạng thương mại có giá trị khi bổ sung vào thức ăn cho Artemia hay luân trùng (nhưng không có hiệu quả khi bổ sung vào môi trường nước ương nuôi ấu trùng cá tráp), sau đó cho ấu trùng cá tráp ăn giúp nâng cao khả năng tiêu hóa thức ăn và gia tăng tỷ lệ sống so với đối chứng (Suzer et al., 2008). Sử dụng vi khuẩn Lactobacillus sp. giúp nâng cao tỷ lệ sống và tốc độ tăng trưởng của hàu P. mazatlanica (Aguilar-Macias et al., 2010). Một nhómLactobacillus khác cũng có tác dụng tốt đối với sức khỏe và tăng trưởng trong nuôi cá rô phi (Suyanandana et al., 1998). Ngoài ra, giá trị của vi khuẩn Lactobacillus sakei cũng được nghiên cứu và ứng dụng trong nuôi trồng thủy sản (Balcázar et al., 2006b, 2007a, 2007b).
2.2.10. Nhóm vi khuẩn Lactococcus
Sử dụng vi khuẩn Lactococcus lactis subsp. lactis trong nuôi trồng thủy sản được báo cáo bởi rất nhiều các nghiên cứu trước đây (Balcázar et al., 2006b, 2007a, 2007b). Tuy nhiên, chủng vi khuẩn L. lactis AR21 được biết là nó có tác dụng kích thích sự tăng trưởng của luân trùng và ức chế vi khuẩn V. anguillarum (Harzevili et al., 1998).
2.2.11. Nhóm vi khuẩn Leuconostoc
Giá trị của vi khuẩn Leuconostoc mesenteroides đang được nghiên cứu và ứng dụng trong nuôi trồng thủy sản như là một thành phần trong CPSH (Balcázar et al., 2006b, 2007a, 2007b). Hai chủng vi khuẩn L. mesenteroides CLFP 196 và L. plantarum CLFP 238 bổ sung vào thức ăn cho cá hồi cầu vồng với hàm lượng 10^7 CFU/g trong 30 ngày giúp giảm tỷ lệ cá chết từ 78% ở nhóm đối chứng xuống còn 46-54% khi gây cảm nhiễm bằng vi khuẩn gây bệnh L. garvieae (Vendrell et al., 2008).
2.2.12. Nhóm vi khuẩn Microbacterium
Hai chủng vi khuẩn Microbacterium phân lập từ cá tuyết Đại Tây Dương G. morhua giúp gia tăng tỷ lệ sống của ấu trùng cá tuyết (Fjellheim et al., 2010).
2.2.13. Nhóm vi khuẩn Micrococcus
Vi khuẩn Micrococcus luteus giúp giảm tỷ lệ nhiễm bệnh do vi khuẩn A. salmonicida gây cảm nhiễm trên cá hồi cầu vồng O. mykiss (Irianto and Austin, 2002a). Ngoài ra, vi khuẩn M. luteus bổ sung vào thức ăn của cá rô phi trong 6 ngày và 90 ngày giúp nâng cao tốc độ tăng trưởng, khả năng sử dụng thức ăn, giảm tỷ lệ cá chết từ 80-90% xuống còn 25% so với đối chứng khi gây cảm nhiễm vi khuẩn gây bệnh A. hydrophila (Abd El-Rhman et al., 2009). Chủng vi khuẩn Micrococcus MCCB 104 gây ức chế nhiều loài vi khuẩn gây bệnh khác nhau và có hiệu quả đối với quá trình ương nuôi ấu trùng tôm càng xanh M. rosenbergii (Jayaprakash et al., 2005).
2.2.14. Nhóm vi khuẩn Pediococcus acidilactici
Vi khuẩn P. acidilactici bổ sung vào thức ăn cho cá hồi cầu vồng giúp giảm các triệu chứng cong vẹo đốt sống VCCS (vertebral column compression syndrome) trên cá hương.
2.2.15. Nhóm vi khuẩn Rhodococcus
Sharifuzzaman et al. (2011) báo cáo rằng sử dụng các thành phần tế bào vi khuẩn Rhodococcus SM2 phân lập từ đường ruột của cá hồi cầu vồng giúp gia tăng đáp ứng miễn dịch chống lại vi khuẩn V. anguillarum khi gây cảm nhiễm. Đặc biệt khi sử dụng protein của cả tế bào WCPs (whole cell proteins) và protein từ thành tế bào CWPs (cellwall proteins) giúp bảo vệ cá tốt hơn và tỷ lệ cá chết giảm còn 11-14% so với 86% ở nhóm đối chứng khi gây cảm nhiễm với vi khuẩn gây bệnh V. anguillarum.
2.2.16. Nhóm vi khuẩn Streptococcus
Cho ấu trùng tôm sú ăn thức ăn có chứa vi khuẩn Streptococcus phocae P180 giúp nâng cao tốc độ tăng trưởng và bảo vệ tôm chống lại vi khuẩn V. harveyi khi gây cảm nhiễm (Swain et al., 2009).
2.2.17. Nhóm vi khuẩn Streptomyces
Cho tôm sú ăn thức ăn có chứa vi khuẩn Streptomyces trong 25 ngày với hàm lượng 10g tế bào/kg giúp gia tăng tốc độ tăng trưởng (chiều dài và trọng lượng) và gia tăng chất lượng nước (Das et al., 2006). Vi khuẩnStreptomyces giúp giảm tỷ lệ chết của ấu trùng Artemia một cách có ý nghĩa so với đối chứng khi gây cảm nhiễm vi khuẩn V. harveyi và V. proteolyticus (Das et al., 2010). Ấu trùng tôm sú cho ăn thức ăn có bổ sungStreptomyces với hàm lượng 1% trọng lượng thức ăn trong 15 ngày giúp gia tăng tỷ lệ sống và tốc độ tăng trưởng khi gây cảm nhiễm với vi khuẩn V. harveyi so với nhóm đối chứng (Das et al., 2010).
2.2.18. Nhóm vi khuẩn Vagococcus
Vi khuẩn Vagococcus fluvialis giúp bảo vệ cá chẽm chống lại bệnh do vi khuẩn V. anguillarum. Nó gây ức chế vi khuẩn gây bệnh, đồng thời bám chặt và phát triển trên lớp màng nhầy bên trong thành ruột để bảo vệ cá chống lại vi khuẩn gây bệnh (Sorroza et al., 2012).
2.2.19. Nhóm vi khuẩn Weissella
Vi khuẩn Weissella hellenica DS-12 có tác dụng gây ức chế một số mầm bệnh vi khuẩn gây bệnh và có tiềm năng ứng dụng như là một CPSH trong nuôi trồng thủy sản (Byun et al., 1997; Cai et al., 1998).
2.3. CÁC SINH VẬT KHÁC KHÔNG THUỘC NHÓM VI KHUẨN CÓ THỂ SỬ DỤNG NHƯ CPSH TRONG NUÔI TRỒNG THỦY SẢN
Ngoài một số lượng lớn các nhóm vi khuẩn có thể sử dụng như là CPSH trong nuôi trồng thủy sản, các nhóm sinh vật khác không thuộc vi khuẩn cũng có tiềm năng ứng dụng cao như thể thực khuẩn (bacteriophages), tảo đơn bào (unicellular algae) và nấm men (yeasts). Thể thực khuẩn thuộc họ Myoviridae và Podoviridae phân lập từ cá ayu (Plecoglossus altivelis) bệnh bổ sung vào thức ăn giúp chống lại vi khuẩn Pseudomonas plecoglossicida và giảm một số lượng lớn mầm bệnh có trong nước (Park et al., 2000).
Các loài tảo đơn bào như Dunaliella salina, Dunaliella tertiolecta, Isochrysis galbana, Phaeodactylum tricornutum và Tetraselmis suecica giúp gia tăng tốc độ tăng trưởng, nâng cao sức khỏe và tỷ lệ sống của nhiều loài ấu trùng cá biển (Cahu et al., 1998; Marques et al., 2006; Nass et al., 1992; Reitan et al., 1997; Supamattaya et al., 2005). Tảo xanh sấy khô T. suecica là một nguồn thức ăn bổ sung rất tốt cho họ tôm he (penaeids) và cá hồi, giúp giảm tỷ lệ mắc các loại bệnh (Austin and Day, 1990; Austin et al., 1992). Marques et al. (2006) cho biết, tảo D. tertiolecta giúp gia tăng khả năng bảo vệ Artemia chống lại vi khuẩn gây bệnh Vibrio campbellii và V. proteolyticus.
Nấm men giúp nâng cao tốc độ tăng trưởng và tỷ lệ sống của cá catla C. catla (Mohanty et al., 1996). Tế bào và β-glucan chiết xuất từ nấm Phaffia rhodozyma, Saccharomyces cerevisiae và Saccharomyces exiguus có chứa xeaxanthin (HPPR1) giúp gia tăng sức đề kháng của các loài tôm he với các mầm bệnh gây ra bởi nhóm vi khuẩn Vibrio (Scholz et al., 1999). Loài nấm men nước mặn (marine yeast) Yarrowia lipolytica giúp nâng cao tỷ lệ sống và tốc độ tăng trưởng của hàu P. mazatlanica (Aguilar-Macias et al., 2010). Ngoài ra, nấm men P. rhodozyma bổ sung vào thức ăn cũng giúp nâng cao tỷ lệ sống của nhiều loài ấu trùng tôm cá. Đặc biệt, nấm men S. cerevisiae được báo cáo bởi Meurer et al. (2006) và Faramarzi et al. (2011) có khả năng sử dụng như là một CPSH cho nuôi cá rô phi O. niloticus và cá chép Cyprinus carpio. Ngoài ra, nấm men Debaryomyces hansenii cũng giúp gia tăng tỷ lệ sống, nhưng giảm tốc độ tăng trưởng của ấu trùng cá chẽm D. labrax (L.) khi bổ sung vào thức ăn (Tovar et al., 2002).
3. NGUỒN GỐC CỦA VI SINH VẬT CÓ TRONG CHẾ PHẨM SINH HỌC
Nguồn gốc của các vi sinh vật có trong CPSH có thể rất khó xác định. Tuy nhiên, hầu hết các vi sinh vật có trong CPSH thường có được từ môi trường nuôi trồng thủy sản như từ nước hay cát (e.g. Garriques and Arevalo, 1995; Preetha et al., 2007), từ lớp nhớt trên da cá (e.g. Tapia-Paniagua et al., 2012) hoặc từ ống tiêu hóa của tôm cá (e.g. Cao et al., 2012; Jöborn et al., 1997, 1999; Luis-Villasenor et al., 2011; Nayak and Mukherjee, 2011; Newaj-Fyzul et al., 2007). Đôi khi CPSH cũng có nguồn gốc từ các “bộ sưu tập” vi khuẩn nuôi cấy từ các phòng thí nghiệm (e.g. Hjelm et al., 2004; Thompson et al., 2010) hoặc các sản phẩm thương mại (e.g. Chang and Liu, 2002; Suzer et al., 2008). Lý do đầu tiên để lựa chọn sử dụng một CPSH trong kiểm soát dịch bệnh là khả năng ức chế mầm bệnh mục tiêu đã được chứng minh trong các nghiên cứu trong ống nghiệm in vitro (e.g. Bourouni et al., 2007; Cao et al., 2012; Jöborn et al., 1997, 1999) mặc dù nó có một mối liên hệ khá mong manh khi sử dụng trong cơ thể sống in vivo (Verschuere et al., 2000). Ngược lại, khả năng ức chế mầm bệnh hạn chế cũng không phải là một yếu tố đáng để xem xét loại bỏ một CPSH, vì nó vẫn có thể có các tác dụng khác cũng không kém phần quan trọng (e.g. Rico-Mora et al., 1998). Một khía cạnh khác của CPSH cũng được quan tâm đó là khả năng bám dính của vi sinh vật vào lớp nhớt trên da và trên thnahf ruột (e.g. Balcázar et al., 2006b; Vine et al., 2004). Một chỉ số khác cũng được đề xuất khi đánh giá một CPSH tốt là thời gian gia tăng gấp đôi và sụt giảm mật độ vi khuẩn có trong CPSH (Vine et al., 2004).
4. ỨNG DỤNG CỦA CHẾ PHẨM SINH HỌC
Hầu hết các nghiên cứu tập trung vào việc sử dụng CPSH chỉ có chứa một dòng vi khuẩn đơn lẻ, điều đó dẫn đến giả thuyết là liệu kết hợp hai hay nhiều loài vi khuẩn trong cùng một CPSH có mang lại lợi ích hơn sử dụng đơn lẻ hay không. Tuy nhiên, Aly et al. (2008a) cho biết, kết hợp hai chủng vi khuẩn L. plantarum và B. subtilisgiúp gia tăng tỷ lệ hồng cầu trong máu và hoạt động diệt khuẩn của tế bào máu so với sử dụng đơn lẻ hoặc so với nhóm đối chứng khi gây cảm nhiễm cá rô phi với các mầm bệnh vi khuẩn như A. hydrophila và P. fluorescens. Vấn đề sử dụng CPSH và ảnh hưởng của nó đối với cả chu kỳ sống của cá vẫn chưa được xác định, ví dụ như sử dụng CPSH ở giai đoạn cá hương nó sẽ giúp hình thành một quần thể vi sinh vật có lợi trong ruột cá và tiếp tục duy trì ở tất cả các giai đoạn tăng trưởng, và có tác dụng bảo vệ cá trước các mầm bệnh xâm nhập? Ngoài ra, có những vấn đề cần được xem xét khi kết hợp CPSH và các sản phẩm tiền sinh học (prebiotics), hoặc với các chất kích thích miễn dịch (immunostimulants), hoặc các sản phẩm chiết xuất từ thực vật (e.g. Salminen et al., 1998). Khả năng duy trì hiệu quả mật độ vi khuẩn của CPSH có chứa vi khuẩn S. putrefaciens Pdp11 khi trộn vào thức ăn đã được chứng minh (Rosas-Ledesma et al., 2012). Điều này có thể giả thuyết rằng vi khuẩn có trong CPSH vẫn tồn tại trên thức ăn trong suốt quá trình từ lúc chuẩn bị cho đến khi được cá ăn vào, mặc dù có rất ít tác giả kiểm tra lại sự hiện diện của vi khuẩn sau khi trộn vào thức ăn. Ở khía cạnh này, có thể khẳng định rằng đôi khi vi khuẩn dạng bất hoạt (inactivate cells) cũng có hiệu quả tương tự so với vi khuẩn sống (Irianto and Austin, 2003). Các thành phần dưới mức độ tế bào (subcellular) và các sản phẩm ngoại bào (extracellular products) cũng có tác dụng hiệu quả như các tế bào nguyên vẹn (Brunt and Austin, 2005), mặc dù kết quả nghiên cứu bởi Taoka et al. (2006) mâu thuẫn với kết quả trước đó. Một điều chắn chắn rằng, khi chuẩn bị vi khuẩn ở dạng bất hoạt sẽ hạn chế được sự biến đổi của các gen độc tố ở vi khuẩn có trong các CPSH.
5. CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA CHẾ PHẨM SINH HỌC
Đối với động vật trên cạn, giả định thuyết phục về cơ chế tác động của CPSH là các vi sinh vật có trong CPSH sẽ cạnh tranh với các vi sinh vật gây bệnh có trong đường ruột tôm cá bằng cách sản xuất ra các phân tử gây ức chế hoặc cạnh tranh trực tiếp về không gian sống hay dinh dưỡng và hàm lượng oxy (Fuller, 1987). Đối với động vật thủy sản, có vài bằng chứng cho thấy vi sinh vật trong CPSH sẽ bám vào lớp biểu mô của thành ruột và hoạt động theo cơ chế như đối với động vật trên cạn (Jöborn et al., 1997; Korkea-Aho et al., 2012; Lazado et al., 2011; Macey and Coyne, 2006; Merrifield et al., 2010a), hoặc bám vào (Mahdhi et al., 2012; Sugimura et al., 2011) và phát triển trên lớp nhớt bên trong thành ruột (Sorroza et al., 2012). Điều này làm giảm hoạt động của mầm bệnh và ngăn chặn chúng tấn công vào lớp nhớt trên thành ruột và gây bệnh cho vật chủ (Chabrillon et al., 2005, Jöborn et al., 1997; Luis-Villasenor et al., 2011). Có rất nhiều nghiên cứu về khả năng ức chế mầm bệnh của CPSH, ví dụ như vi khuẩn B. brevis có khả năng ức chế nhóm vi khuẩn Vibrio gây bệnh (Mahdhi et al., 2012), hai chủng vi khuẩn Pseudomonas M162 và M174 có thể ức chế mầm bệnh F. psychrophilum (Korkea-Aho et al., 2011, 2012), và V. fluvialis có thể ức chế vi khuẩn V. anguillarum (Sorroza et al., 2012). Tuy nhiên, không phải tất cả các CPSH đều tồn tại và hoạt động trong ống tiêu hóa của vật chủ, và cũng có bằng chứng cho thấy ngay cả vi khuẩn Lactobacillus cũng không tồn tại và hoạt động trong đường ruột (Ridha and Azad, 2012).
Cơ chế hoạt động của CPSH cũng được chứng minh qua việc nâng cao khả năng tiêu hóa thức ăn (Deschrijver and Ollevier, 2000; ten Doeschate and Coyne, 2008) nhờ vào các enzyme tiêu hóa như alginate lyases, amylases và proteases (Fuller and Turvy, 1971; Hoshino et al., 1997; Suzer et al., 2008; Yu et al., 2009; Zokaeifar et al., 2012). Ngoài ra, các chất dinh dưỡng thiết yếu cũng có thể được tạo ra ví dụ như acid béo (Vine et al., 2006), biotin và vitamin B12 (Sugita et al., 1991, 1992), các chất này có tác động rất tốt đến sức khỏe của động vật thủy sản.
Cơ chế tác dụng dạng “ăn thịt” các vi khuẩn gây bệnh của B. bacteriovorus cũng được báo cáo (Cao et al., 2012). Ngoài ra, CPSH cũng có vai trò trong việc sản xuất ra các chất có khả năng tiêu diệt vi khuẩn (bacteriocin) (Desriac et al., 2010; Gillor et al., 2008). Ví dụ như, vi khuẩn A. media A199 có khả năng kiểm soát vi khuẩn V. tubiashii gây bệnh trên ấu trùng hàu Thái Bình Dương bằng cách tiết ra các hợp chất gây ức chế vi khuẩn (Gibson, 1999; Gibson et al., 1998).
Có rất nhiều CPSH có vai trò như là một chất kích thích miễn dịch ở cá (finfish) (Aly et al., 2008a; Newaj-Fyzul et al., 2007; Pai et al., 2010) và giáp xác, ví dụ như tôm (Antony et al., 2011; Gullian et al., 2004; Rahiman et al., 2010). Ở cá, chúng thường có tác dụng kích thích các tế bào thuộc hệ miễn dịch và gia tăng tỷ lệ tế bào hồng cầu trong máu (Aly et al., 2008b, 2008c); nâng cao khả năng thực bào, lysozyme (Aly et al., 2008a; Balcázar et al., 2006b, 2007a, 2007b); gia tăng hoạt động respiratory burst (Korkea-Aho et al., 2011; Newaj-Fyzul et al., 2007); gia tăng hoạt động của enzyme superoxide dismutase (Ridha and Azad, 2012; Sun et al., 2010; Zhou et al., 2010); antiprotease (Newaj-Fyzul et al., 2007) và hoạt động của enzyme peroxidase (Newaj-Fyzul et al., 2007; Salinas et al., 2006; Sharifuzzaman and Austin, 2010a, 2010b); gia tăng số lượng tế bào bạch cầu (Brunt and Austin, 2005; Korkea-Aho et al., 2012); gia tăng số lượng tế bào lympho (Aly et al., 2008b, 2008c; Newaj-Fyzul et al., 2007); gia tăng số lượng bạch cầu đơn nhân (Aly et al., 2008b, 2008c) và tế bào hồng cầu (Abd El-Rhman et al., 2009; Sharifuzzaman and Austin, 2010a, 2010b); gia tăng tế bào bạch cầu trung tính (Aly et al., 2008a); kích thích hoạt động diệt khuẩn của tế bào bạch cầu trung tính (Taoka et al., 2006); gia tăng tác động hiệp đồng (Panigrahi et al., 2004; Sharifuzzaman and Austin, 2010a, 2010b; Sun et al., 2010), và tăng tăng khả năng gây độc tế bào (Salinas et al., 2005). Ngoài ra, nó còn có thể kích thích gia tăng tế bào globulin tổng số (Korkea-Aho et al., 2012; Mandiki et al., 2011; Ridha and Azad, 2012); hàm lượng albumin (Sharifuzzaman and Austin, 2010a, 2010b) và các phản ứng đông vi khuẩn của huyết thanh (serum bacterial agglutination titres) (Ridha and Azad, 2012). Đối với giáp xác, đặc biệt là tôm, CPSH giúp thay đổi chỉ số hepatosomatic HSI [Chú thích: Hepatosomatic Index (HSI) được định nghĩa là tỷ lệ giữa trọng lượng của khối gan tụy so với trọng lượng cơ thể. Nó cung cấp một dấu hiệu về tình hình dự trữ năng lượng ở tôm. Trong một môi trường xấu hay ô nhiễm, tôm thường có khối gan tụy nhỏ hơn (với ít năng lượng dự trữ ở gan tụy)] (Thompson et al., 2010); kích thích hoạt động của enzyme phenoloxidase và superoxide dismutase (Wang and Gu, 2010).
Có thể có sự khác nhau về cơ chế kích thích miễn dịch đối với các loại CPSH khác nhau. Ví dụ như, CPSH có chứa vi khuẩn A. sobria GC2 giúp gia tăng hoạt động thực bào, trong khi đó, vi khuẩn B. thermosphacta BA211 lại gia tăng hoạt động respiratory burst (Pieters et al., 2008). Khả năng kích thích miễn dịch của các CPSH còn phụ thuộc vào thành phần các hợp chất có trong tế bào của vi khuẩn trong CPSH. Hợp chất lipopolysaccharide (LPS) từ vi khuẩn Gram (-) là một chất kích thích miễn dịch trên cá, nó giúp gia tăng khả năng thực bào, sản xuất kháng thể và nâng cao các phản ứng hóa học để sản xuất các anion superoxide (Sakai, 1998). Cho cá hồi cầu vồng ăn thức ăn có chứa LPS, protein ngoài màng tế bào, và protein cả tế bào và tế bào vi khuẩn sống của hai chủng vi khuẩn GC2 và JB-1 trong 8 ngày giúp gia tăng tỷ lệ sống của cá hồi lên 80-100% so với 10% ở nhóm đối chứng khi gây cảm nhiễm bởi vi khuẩn Y. ruckeri biotype 2 (Abbass et al., 2010).
Cuối cùng, cần lưu ý rằng một số chế phẩm sinh học có thể đóng vai trò như là một “liều thuốc an thần” vì những lợi ích mang lại cho hệ thống nuôi và sức khỏe của động vật thủy sản là kết quả tác động tổng hợp của nhiều biện pháp quản lý ao nuôi được thực hiện bởi những người nuôi thủy sản chứ khổng chỉ riêng vai trò của CPSH. Rõ ràng, chế phẩm sinh học có thể có nhiều tác động tổng hợp lên vật chủ và các loại CPSH khác nhau sẽ có ảnh hưởng khác nhau đến môi trường ao nuôi và sức khỏe của động vật thủy sản.
6. KẾT LUẬN
Số lượng các vi sinh vật được xác định là có tiềm năng ứng dụng trong sản xuất các CPSH trong nuôi trồng thủy sản, trong đó nhiều loài có hiệu quả trong việc chống lại nhiều mầm bệnh khác nhau (Brunt et al., 2007). CPSH thường có chứa chỉ một loài vi sinh vật, tuy nhiên sử dụng kết hợp nhiều loài trong cùng một CPSH cũng có tác dụng tốt hơn so với sử dụng đơn lẻ. Việc sử dụng vi khuẩn dạng bất hoạt hay dạng sống vẫn còn là một câu hỏi cần được trả lời bằng những nghiên cứu cụ thể hơn (e.g. Irianto and Austin, 2003), và cũng có nhiều bằng chứng cho thấy các thành phần dưới tế bào của vi khuẩn trong CPSH có ảnh hưởng tích cực đối với động vật nuôi (e.g. Abbass et al., 2010). Một trong những vẫn đề cũng cần được xem xét là CPSH nên được dùng như là một dạng thức ăn bổ sung (feed additives) hay là một dạng thuốc thú ý thủy sản (veterinary medicines); một sự phân biệt rõ ràng là cần thiết và mang tính pháp lý ở nhiều nước trong vấn đề quản lý thức ăn và thuốc thú y thủy sản. Nếu như cơ chế điều hòa miễn dịch (immunomodulation) được xác định là chức năng chính của CPSH thì câu hỏi đặt ra là làm thế nào để phân biệt CPSH với một loại vaccine có chứa vi khuẩn sống sử dụng bằng đường miệng? Có thể có một số CPSH có tác dụng như một loại hybrid vaccine? Tuy nhiên, có một sự khác biệt quan trọng giữa CPSH và vaccine dạng uống là hiệu quả bảo vệ vật chủ nhanh hơn (thường là không quá 2 tuần) so với sử dụng vaccine dạng uống (thường trên 4 tuần) (Austin và Austin, 2012). Tuy nhiên, hiệu quả lâu dài của CPSH trong bảo vệ cơ thể vật chủ thường không chắc chắn. Số phận của các vi sinh vật có trong CPSH trong môi trường nuôi trồng thủy sản thường không chắc chắn, và đặc biệt là nhóm vi khuẩn Gram (-) có thể có được gen độc lực bằng cách chuyển gen theo chiều ngang. Ngoài ra, việc thương mại hóa các CPSH có chứa vi khuẩn dạng sống có thể bị khai thác bởi các đối thủ cạnh tranh vì họ có thể dễ dàng phân lập và nuôi cấy chúng một cách vô tội vạ. Tuy nhiên, chúng ta có đủ bằng chứng và hoàn toàn có thể tin tưởng rằng CPSH đóng một vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp nuôi trồng thủy sản đang ngày càng phát triển bùng nổ và đóng góp ngày một quan trọng hơn đối với nền kinh tế của các nước trên thế giới.
Triệu Tuấn, trieu tuan blog
Tham khảo: Newaj-Fyzul, et al., 2014; Aguirre-Guzmán et al., 2012; Balcázar et al., 2006a; Farzanfar, 2006; Gatesoupe, 1999; Gomez-Gil et al., 2000; Gramand Ringø, 2005; Irianto and Austin, 2002b; Kesarcodi-Watson et al., 2008; Merrifield et al., 2010a; Mohapatra et al., 2013; Nayak, 2010; Ninawe and Selvin, 2009; Prado et al., 2010; Qi et al., 2009; Tinh et al., 2008; Verschuere et al., 2000; Vine et al., 2006; Wang et al., 2008; Yousefian and Amiri, 2009.