Công nghệ vi sinh vật trong nuôi trồng thủy sản

á trình phân giải các phế thải nông nghiệp, phế thải công nghiệp, rác sinh hoạt …và được sử dụng làm phân bón, thuốc trừ sâu vi sinh và các chế phẩm vi sinh dùng trong chăn nuôi. Chúng còn tham gia vào quá trình tạo mùn, quá trình phân giải xác hữu cơ thành dạng đơn giản và chuyển hóa chất hữu cơ thành cồn, gas …Hiện nay đã có một số nghiên cứu ứng dụng các chủng vi sinh vật có lợi vào nuôi trồng thủy sản nhằm cải tạo môi trường nuôi, hạn chế dịch bệnh. Rõ ràng mối lo lắng về sự xuất hiện các vi khuẩn kháng thuốc từ ao nuôi trồng thủy sản do sử dụng hóa chất, kháng sinh, có thể truyền gen kháng thuốc cho các vi khuẩn gây hại cho người (tồn tạo ngay trong ao nuôi tôm), làm cho kháng sinh không còn hiệu nghiệm để điều trị bệnh cho người nữa, sẽ được giải tỏa nếu thay thế bằng biện pháp sử dụng chế phẩm sinh học. Hiện nay, việc sử dụng chế phẩm sinh học là giải pháp ưu việt nhất để có được năng suất, chất lượng, hiệu quả và sự phát triển bền vững của thủy sản nuôi. Sử dụng chế phẩm sinh học (men vi sinh) trong nuôi trồng thủy sản là hướng đi có ý nghĩa thực tiển về khía cạnh bảo vệ môi trường và đảm bảo hiệu quả sản xuất. Từ đó, góp phần đưa nghề nuôi thủy sản phát triển bền vững. Để đảm bảo hiệu quả sử dụng men vi sinh, người nuôi cần tham khảo một số vấn đề liên quan sau đây. PHẦN II: NỘI DUNG 2.1.Vi sinh vật 2.1.1. Khái niệm Vi sinh vật là tên gọi chung để chỉ tất cả các sinh vật có hình thể bé nhỏ, muốn thấy rõ được, người ta phải sử dụng tới kính hiển vi. Vi sinh vật không phải là một nhóm riêng biệt trong sinh giới. Chúng thậm chí thuộc về nhiều giới (kingdom) sinh vật khác nhau. Giữa các nhóm có thể không có quan hệ mật thiết với nhau nhưng chúng có một số đặc điểm chung (cái này sẽ tìm hiểu ở phần sau). 2.1.2. Đặc điểm Vi sinh vật có các đặc điểm chung sau đây : -Kích thước nhỏ bé : Vi sinh vật thường được đo kích thước bằng đơn vị micromet (1mm= 1/1000mm hay 1/1000 000m). virus được đo kích thước đơn vị bằng nanomet (1nn=1/1000 000mm hay 1/1000 000 000m). Kích thước càng bé thì diện tích bề mặt của vi sinh vật trong 1 đơn vị thể tích càng lớn. Chẳng hạn đường kính của 1 cầu khuẩn (Coccus) chỉ có 1mm, nhưng nếu xếp đầy chúng  thành 1 khối lập nhưng có thể lích là 1cm3 thì chúng có diện tích bề mặt rộng tới ...6 m2 !          Light microscope : KHV quang học          Electron microscope : KHV điện tử          Most bacteria: Phần lớn vi khuẩn Kích thước vi khuẩn so với đầu kim khâu, ba dạng chủ yếu ở vi khuẩn : trực khuẩn, cầu khuẩn và xoắn khuẩn. -Hấp thu nhiều, chuyển hoá nhanh : Tuy vi sinh vật có kích thước rất nhỏ bé nhưng chúng lại có năng lực hấp thu và chuyển hoá vượt xa các sinh vật khác. Chẳng hạn 1 vi khuẩn lắctic (Lactobacillus)  trong 1 giờ có thể phân giải được một lượng đường lactose lớn hơn 100-10 000 lần so với khối lượng của chúng. tốc độ tổng hợp protein của nấm men cao gấp 1000 lần so với đậu tương và gấp 100 000 lần so với trâu bò. Lactobacillus qua KHV điện tử -Sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh : Chẳng hạn, 1 trực khuẩn đại tràng (Escherichia coli ) trong các điều kiện thích hợp chỉ sau 12-20 phút lại phân cắt một lần. Nếu lấy thời gian thế hệ là 20 phút thì mỗi giờ phân cắt 3 làn, sau 24 giờ phân cắt 72 lần và tạo ra 4 722 366 500 000 000 000 000 000 tế bào (4 722 366. 1017), tương đương với 1 khối lượng ... 4722 tấn. Tất nhiên trong tự nhiên không có được các điều kiện tối ưu như vậy ( vì thiếu thức ăn, thiếu oxy, dư thừa các sản phẩm trao đổi chất có hại...). Trong nòi lên men với các điều kiện nuôi cấy thích hợp từ 1 tế bào có thể tạo ra sau 24 giờ khoảng 100 000 000- 1 000 000 000 tế bào. Thời gian thế hệ của nấm men dài hơn, ví dụ với men rượu (Saccharomyces cerevisiae) là 120 phút. Với nhiều vi sinh vật khác còn dài hơn nữa, ví dụ với tảo Tiểu cầu ( Chlorella ) là 7 giờ, với vi khuẩn lam Nostoc  là 23 giờ...Có thể nói không có sinh vật nào có tốc độ sinh sôi nảy nở nhanh như vi sinh vật. Vi khuẩn Escherichia coli Nấm men Saccharomyces cerevisiae Nấm sợi Alternaria Vi tảo Chlorella -Có năng lực thích ứng mạnh và dễ dàng phát sinh biến dị : Trong quá trình tiến hoá lâu dài vi sinh vật đã tạo cho mình những cơ chế điều hoà trao đổi chất để thích ứng được với những điều kiện sống rất khác nhau, kể cả những điều kiện hết sức bất lợi mà các sinh vật khác tgường không thể tồn tại được. Có vi sinh vật  sống được ở môi trường nóng đến 1300C, lạnh đến 0-50C, mặn đến nồng độ 32% muối ăn, ngọt đến nồng độ mật ong, pH thấp đến 0,5 hoặc cao đến 10,7, áp suất cao đến trên 1103 at. hay có độ phóng xạ cao đến 750 000 rad. Nhiều vi sinh vật có thể phát triển tốt trong điều kiện tuyệt đối kỵ khí, có noài nấm sợi có thể phát triển dày đặc trong bể ngâm tử thi với nộng độ Formol rất cao... Vi sinh vật đa số là đơn bào, đơn bội, sinh sản nhanh, số lượng nhiều, tiếp xúc trực tiếp với môi trường sống ... do đó rất dễ dàng phát sinh biến dị. Tần số biến dị thường ở mức 10-5-10-10. Chỉ sau một thời gian ngắn đã có thể tạo ra một số lượng rất lớn các cá thể biến dị ở các hế hệ sau. Những biến dị có ích sẽ đưa lại hiệu quả rất lớn trong sản xuất. Nếu như khi mới phát hiện ra penicillin hoạt tính chỉ đạt 20 đơn vị/ml dịch lên men (1943) thì nay đã có thể đạt trên 100 000 đơn vị/ml. Khi mới phát hiện ra acid glutamic chỉ đạt 1-2g/l thì nay  đã đạt đến 150g/ml dịch lên men (VEDAN-Việt Nam). Nhà máy Vedan-Việt Nam -Phân bố rộng, chủng loại nhiều : Vi sinh vật có mặt ở khắp mọi nơi trên Trái đất, trong không khí, trong đất, trên núi cao, dưới biển sâu, trên cơ thể, người, động vật, thực vật, trong thực phẩm, trên mọi đồ vật... Vi sinh vật tham gia tích cực vào việc thực hiện các vòng tuần hoàn sinh-địa-hoá học (biogeochemical cycles) như vòng tuần hoàn C, vòng tuần hoàn n, vòng tuần hoàn P, vòng tuần hoàn S, vòng tuần hoàn Fe... Trong nước vi sinh vật có nhiều ở vùng duyên hải (littoral zone), vùng nước nông (limnetic zone) và ngay cả ở vùng nước sâu (profundal zone), vùng đáy ao hồ (benthic zone). Trong không khí thì càng lên cao số lượng vi sinh vật càng ít. Số lượng vi sinh vật trong không khí ở các khu dân cư đông đúc cao hơn rất nhiều so với không khí trên mặt biển và nhất là trong không khí ở Bắc cực, Nam cực... Hầu như không có hợp chất carbon nào (trừ kim cương, đá graphít...) mà không là thức ăn của những nhóm vi sinh vật nào đó (kể cả dầu mỏ, khí thiên nhiên, formol. dioxin...). Vi sinh vật có rất phong phú các kiểu dinh dưỡng khác nhau : quang tự dưỡng (photoautotrophy), quang dị dưỡng (photoheterotrophy), hoá tự dưỡng (chemoautotrophy), hoá dị dưỡng (chemoheterotrophy).tự dưỡng chất sinh trưởng (auxoautotroph), dị dưỡng chất sinh trưởng (auxoheterotroph)... -Là sinh vật xuất hiện đầu tiên trên trái đất : Trái đất hình thành cách đây 4,6 tỷ năm nhưng cho đến nay mới chỉ tìm thấy dấu vết của sự sống từ cách đây 3,5 tỷ năm. Đó là các vi sinh vật hoá thạch còn để lại vết tích trong các tầng đá cổ. Vi sinh vật hoá thạch cỗưa nhất đã được phát hiện là nhữngdạng rất giống với Vi khuẩn lam ngày nay. Chúng được J.William Schopf tìm thấy tại các tầng đá cổ ở miền Tây Australia. Chúng có dạng đa bào đơn giản, nối thành sợi dài đến vài chục mm với đường kính khoảng 1-2 mm và có thành tế bào khá dày. Trước đó các nhà khoa học cũng đã tìm thấy vết tích của chi Gloeodiniopsis có niên đại cách đây 1,5 tỷ năm và vết tích của chi Palaeolyngbya có niên đại cách đây 950 triệu năm. Vết tích vi khuẩn lam cách đây 3,5 tỷ năm Vết tích Gloeodiniopsis cách đây 1,5 tỷ năm Vết tích Palaeolyngbya cách đây 950 triệu năm 2.1.3. Phân bố Vi sinh vật phân bố khắp mọi nơi trên Trái Đất. Chúng có mặt trên cơ thể người, động vật, thực vật, trong đất, trong nước, trong không khí, trên mọi đồ dùng, vật liệu, từ biển khơi đến núi cao, từ nước ngọt, nước ngầm cho đến nước mặn ở biển… Trong đường ruột của người thường không dưới 100 – 400 loài vi sinh vật khác nhau, chúng chiếm 1/3 khối lượng khô của phân. Chiếm số lượng cao nhất trong đường ruột người là vi khuẩn Bacteroides fragilis, chúng đạt tới số lượng 1010 – 1011/g phân. Ở độ sâu 10.000m của Đông Thái Bình Dương, nơi hoàn toàn tối tăm lạnh lẽo và có áp suất rất cao người ta vẫn phát hiện thấy khoảng 1 triệu – 1 tỉ vi khuẩn/ml (chủ yếu là vi khuẩn lưu huỳnh). Ở độ cao lên tới 84km trong không khí người ta vẫn phát hiện thấy có vi sinh vật. Mặt khác khi khoan xuống các lớp đá trầm tích sâu 427m ở châu Nam Cực người ta vẫn phát hiện các vi khuẩn sống. Về chủng loại, trong khi toàn bộ giới động vật có khoảng 1,5 triệu loài, thực vật có khoảng 0,5 triệu loài thì vi sinh vật cũng có trên 100.000 loài bao gồm 30.000 động vật nguyên sinh, 69000 loài nấm, 23.000 vi tảo, 2500 vi khuẩn lam, 1500 vi khuẩn… Như nhà sinh vật học Nga nổi tiếng A.A. Imsenhetskii đã viết “Các loài vi sinh vật mà ta biết hiện nay nhiều lắm cũng không quá 10% tổng số loài vi sinh vật có sẵn trong thiên nhiên”. Chẳng hạn về nấm trung bình mỗi năm lại được bổ sung thêm 1500 loài mới.  2.1.4. Vai trò và ứng dụng Trong đất, các vi sinh vật sống trong nốt rễ (rhizosphere) biến nitơ thành ammoniac bằng các enzyme của chính mình. Một số khác lại dùng phân tử khí nitơ làm nguồn đạm cho mình, chuyển nitơ thành các hợp chất của nitơ; quá trình này gọi là quá trình cố định đạm. Nhiều vi khuẩn được tìm thấy sống cộng sinh trong cơ thể người hay các sinh vật khác. Ví dụ như sự hiện diện của các vi khuẩn cộng sinh trong ruột già giúp ngăn cản sự phát triển của các vi sinh vật có hại. Vi khuẩn có khả năng phân giải các hợp chất hữu cơ một cách đáng kinh ngạc. Một số nhóm vi sinh "chuyên hóa" đóng một vai trò rất quan trọng trong việc hình thành các khoáng chất từ một số nhóm hợp chất hữu cơ. Ví dụ, sự phân giải cellulose, một trong những thành phần chiếm đa số trong mô thực vật, được thực hiện chủ yếu bởi các vi khuẩn hiếu khí thuộc chi Cytophaga. Khả năng này cũng được con người ứng dụng trong công nghiệp và trong cải thiện sinh học (bioremediation). Các vi khuẩn có khả năng phân hủy hydrocarbon trong dầu mỏ thường được dùng để làm sạch các vết dầu loang... Vi khuẩn cùng với nấm men và nấm mốc được dùng để chế biến các thực phẩm lên men như phô-mai, dưa chua, nước tương, dưa cải bắp (sauerkraut), giấm, rượu, và yoghurt. Sử dụng công nghệ sinh học, các vi khuẩn có thể được "thiết kế" (bioengineer) để sản xuất thuốc trị bệnh như insulin, hay để cải thiện sinh học đối với các chất thải độc hại. Những ích lợi bắt nguồn từ các vi sinh vật và các hoạt động của chúng Nói chung, với năng lực chuyển hoá mạnh mẽ và khả năng sinh sản nhanh chóng của các vi sinh vật cho thấy tầm quan trọng to lớn của chúng trong thiên nhiên cũng như trong các hoạt động cải thiện chất lượng sống của con người nhờ hiểu biết về các hoạt động sống của chúng . Ngoài ra, các vi sinh vật còn là đối tượng cho các nghiên cứu cơ bản của di truyền học. Từ đó dẫn tới sự hình thành các lĩnh vực di truyền học sinh-hoá và di truyền học vi sinh vật trong thập niên 1940, hai nền tảng chính cho sự ra đời của di truyền học phân tử và công nghệ DNA tái tổ hợp sau này. Những ích lợi bắt nguồn từ các vi sinh vật và các hoạt động của chúng Trong các môi trường tự nhiên Hoạt động Ích lợi Phân huỷ xác hữu cơ Quay vòng các chất dinh dưỡng trong sinh quyển. Sản xuất oxy Các vi sinh vật (VSV) quang hợp thuỷ sinh tạo ra khoảng một nửa oxy của khí quyển. Ngăn ngừa dịch bệnh Các bệnh côn trùng có thể giúp phòng trừ các dịch bệnh phá hoại mùa màng. Cố định nitơ Một vài vi khuẩn biến đổi nitơ bầu khí quyển thành ra một dạng mà thực vật có thể dễ dàng sử dụng. Sự sống sót của các loài nhai lại Các vi sinh vật tiêu hoá cellulose trong ruột trâu bò, cừu ...cho phép động vật sử dụng thức ăn mà nó không thể tiêu hoá bằng cách khác. Các chuỗi thức ăn thuỷ sinh Các vi sinh vật quang hợp ở nước cung cấp năng lượng và dinh dưỡng để tự chúng duy trì và nuôi sống các tất cả các sinh vật tiêu thụ thuỷ sinh. Các chuỗi thức ăn trong đất Sự phân huỷ của VSV cung cấp các chất dinh dưỡng  cho các sinh vật quang hợp mà nó hỗ trợ các chuỗi thức ăn thuộc đất khô. Một số động vật đất sống bằng các sinh vật thuỷ sinh, qua đó kết nối các chuỗi thức ăn ở nước và ở đất. Phá huỷ các độc tố Các sản phẩm gây độc của một số sinh vật được khử độc một cách tự nhiên nhờ hoạt động của VSV. Đối với ứng dụng của con người Hoạt động Ích lợi Lên men cồn Sản xuất bia, rượu vang và cồn Sản xuất kháng sinh Nhiều dược phẩm được dùng để chống lại các bệnh ở người và các động vật khác. Các thuốc diệt bệnh bằng sinh học Các VSV có khả năng đặc biệt giết côn trùng được dùng để thay thế các hoá chất chống lại các dịch bệnh gây hại mùa màng mà không phải giết các động vật có ích hoặc làm ô nhiễm môi trường. Xử lý rác thải sinh học Các VSV được dùng để làm sạch các cặn bã dầu và phân huỷ các độc tố và các phế liệu công nghiệp. Công nghệ sinh học Cho phép các nhà khoa học tạo ra các nòi VSV mới có các đặc tính độc đáo có thể dùng trong sản xuất insulin hoặc các chế phẩm y-sinh học khác... Sản xuất thực phẩm Yaourt, phomat... và nhiều thức ăn khác được 'rippen' bằng sự lên men vi sinh vật. SX hoá chất c/nghiệp Cồn, các amino acid, vitamin, các enzyme hữu ích Protein đơn bào Bổ sung thực phẩm hứa hẹn cứu đói khắp toàn cầu. Các VSVsinh trưởng trên các hợp chất hữu cơ đơn giản (thậm chí các chất thải) có thể sản xuất nhanh thực phẩm chất lượng cao dùng trong chăn nuôi... Sản xuất các vaccine Các vật gây bệnh sinh trưởng qua nuôi cấy như là nguồn vật liệu ngoại lai được sử dụng ở dạng biến đổi (không gây bệnh) để tiêm chủng cho người và kích thích miễn dịch chống lại bệnh tương ứng. Test Ames đối với các hoá chất gây ung thư Cung cấp test xác định nhanh hàng ngàn hoá chất, nhờ sử dụng khả năng của chúng để gây các biến đổi di truyền ở vi khuẩn như là một chất chỉ thị về tiềm năng gây ung thư của chúng. Khai thác mỏ đồng và uranium Các vi khuẩn phân huỷ đá cho phép các hoạt động khai thác kim loại từ quặng mà bằng cách khác hiệu quả kinh tế rất thấp. Các vi khuẩn này cung cấp khoảng 10% lượng đồng được khai thác. Xử lý nước thải Hoạt động VSV giúp làm sạch nước thải và giết các sinh vật gây bệnh trước khi đưa trả lại môi trường. Các nguồn năng lượng Khí methane tự nhiên và ethanol là hai sản phẩm chất đốt của các VSV sinh trưởng bằng cách biến đổi sinh học biến các phế thải thành nhiên liệu. Các mô hình cho nghiên cứu cơ bản Khám phá Các đóng góp của vi sinh vật DNA là vật chất di truyền Các vi khuẩn và virus đã cung cấp công cụ cho các thí nghiệm chứng minh vật chất di truyền là DNA. Cơ chế biểu hiện gene Các vi khuẩn và virus đã được dùng để tìm hiểu cách thức thông tin mã hoá trong các gene tạo ra các protein đặc thù mà từ đó hình thành nên tính trạng. Mã di truyền Các vi khuẩn cung cấp các enzyme cho các nghiên cứu dịch mã di truyền bằng cách thiết kế các trình tự RNA đặc thù và qua đó giải tất cả mã di truyền. Các con đường chuyển hoá cơ bản Nhiều con đường sinh hoá (chu trình Krebs chẳng hạn) mà đã được khám phá và tiến hành ở các vi khuẩn là trung tâm của sự chuyển hoá ở hầu hết tất cả các sinh vật (kể cả con người). Enzyme phiên mã ngược Một enzyme ở các virus gây bệnh AIDS và một số virus gây ung thư cho phép các virus RNA hợp nhất các bản sao vật chất di truyền của chúng vào DNA của các nhiễm sắc thể động vật. Các enzyme giới hạn và splicing gene Các enzyme vi khuẩn cung cấp cơ chế mà các nhà khoa học lợi dụng để chuyển các gene từ sinh vật này sang sinh vật khác, qua đó mở ra cánh cửa cho kỹ thuật di truyền và các đại lộ mới cho nghiên cứu di truyền cơ bản. 2.2. Vi sinh vật trong nuôi trồng thủy sản Các chủng vi sinh vật trong nuôi trồng thủy sản Các chủng vi sinh vật được sử dụng trong nuôi trồng thủy sản hiện nay được chia làm 3 nhóm: Nhóm 1: gồm những vi sinh vật sống như vi khuẩn thuộc nhóm Bacillus, Lactobacillus, Saccharomyces.... người ta thường dùng trộn vào thức ăn. Nhóm 2: gồm các vi sinh vật có tính đối kháng hoặc cạnh tranh thức ăn với vi sinh vật gây bệnh như vi khuẩn Bacillus licheniformis, Bacillus sp,... được dùng cải thiện nền đáy ao nuôi. Nhóm 3: gồm các vi sinh vật cải thiện chất lượng môi trường như vi khuẩn Nitrosomonas, Nitrobacter, Actinomyces, Bacillus, Rhodobacter sp, Rhodospirillum, Rhodopseudomonas viridis... dùng xử lý nước ao và nền đáy. Lợi ích của các chủng vi sinh vật: + Làm sạch nền đáy ao nuôi bằng việc phân hủy các chất hữu cơ trong ao như thức ăn thừa, mùn bã hữu cơ, chất thải của động vật thủy sản...Giúp đáy ao không bị trơ mà luôn tơi xốp qua các vụ nuôi. + Phân tươi sẽ an toàn và đảm bảo được chất dinh dưỡng khi ngâm ủ bằng các chủng vi sinh vật Nitrosomonas, Nitrobacter, Actinomyces... + Giúp ổn định tảo và tạo được màu nước tốt cho ao nuôi là màu vỏ đậu xanh hoặc màu lá chuối non. + Chuyển hóa các khí độc gây độc cho cá như NH3, NO2, H2S… trong ao nuôi sang dạng không độc. + Một số chủng vi sinh vật khi sử dụng sẽ làm tăng hàm lượng oxy, ổn định pH và các chỉ số môi trường trong ao nuôi. + Các chủng vi sinh vật như Bacillus, Lactobacillus khi sử dụng trộn vào thức ăn sẽ tốt cho đường ruột của động vật thủy sản. 2.2.1. Thức ăn Thức ăn tự nhiên, bao gồm thực vật phù du và động vật phù du, chúng đóng vai trò rất quan trọng trong lưới thức ăn của thủy vực tự nhiên và góp phần đáng kể vào việc cân bằng sinh thái của thủy vực. Ngoài ra, các nhóm sinh vật này còn được sử dụng làm sinh vật chỉ thị cho môi trường nước. Trong nuôi trồng thủy sản, đặc biệt ở giai đoạn phát triển từ ấu trùng/cá bột lên cá giống, thức ăn tự nhiên là thành phần không thể thiếu được của rất nhiều loài cá, giáp xác và thân mềm nước ngọt và lợ, mặn. Ở giai đoạn này, ấu trùng/cá bột rất nhỏ (kích thước miệng nhỏ), chưa phát triển hoàn chỉnh các cơ quan cảm giác (như mắt, xúc giác, cơ quan đường bên) và hệ tiêu hóa chưa hoàn chỉnh là những yếu tố hạn chế việc chọn lựa và sử dụng thức ăn thích hợp trong suốt thời kỳ bắt đầu ăn thức ăn ngoài. Kích cỡ miệng của cá bột lúc bắt đầu ăn thức ăn ngoài giới hạn kích thước hạt thức ăn vừa với miệng (có thể ăn vào được). Nhìn chung, kích cỡ miệng có liên quan với kích thước cơ thể và phụ thuộc vào đường kính trứng,  thời gian dinh dưỡng bằng noãn hoàng. Tình trạng phát triển của ống tiêu hóa ở cá bột bắt đầu dinh dưỡng ngoài cũng thể hiện khả năng có thể hay không thể tiêu hóa những thức ăn của cá. Ở một số loài cá ống tiêu hóa đã phát triển với hệ thống enzym chức năng cho phép tiêu hóa các mảnh vụn thức ăn khi mới bắt đầu ăn. Ngược lại, ở một số loài, cá bột không có dạ dày chức năng nhưng chỉ có ống tiêu hóa ngắn với một ít hệ enzym chức năng vào lúc mới bắt đầu ăn ngoài. Do vậy, các loài cá bột này sẽ phải phụ thuộc vào nguồn thức ăn: (1) dễ tiêu hóa (thức ăn phải chứa lượng lớn acid amin tự do và oligopeptide thay vì các phân tử protein phức khó tiêu hóa), (2) chứa hệ enzym chức năng cho phép sự thủy phân (tự phân hủy hạt thức ăn), và (3) cung cấp đầy đủ tất cả các chất dinh dưỡng cần thiết đòi hỏi bởi cá bột. Thức ăn nhân tạo thường không đáp ứng được các nhu cầu này và thường dẫn đến tăng trưởng chậm và tỉ lệ sống thấp ở một số loài cá. Trong khi đó, thức ăn tự nhiên hầu như đáp ứng tất cả các tiêu chí cần thiết của cá ở gian đoạn này. Tuy nhiên, để cá có thể bắt được thức ăn, trước hết nó phải được phát hiện và vì thế mức độ phát triển của các cơ quan cảm giác như cơ quan tiếp nhận ánh sáng (mắt), tiếp nhận hóa học (cơ quan khứu giác, nụ vị giác) và tiếp nhận cơ học (đường bên) là yếu tố quyết định. Ví dụ như mắt của cá bột thường chỉ có tế bào hình nón trong võng mạc làm cho khả năng nhìn kém, trong khi đó  mắt của cá giống có tế bào hình que với nhiều sắc tố thị giác trong võng mạc. Hơn nữa, sinh vật thức ăn tự nhiên thường có mức tương phản tốt hơn thức ăn nhân tạo và nói chung có tác động kích thích do sự chuyển động liên tục giúp tăng khả năng nhận biết bởi cá bột. Tương tự, hoạt động bơi lội của sinh vật thức ăn tự nhiên thường đảm bảo sự phân bố thức ăn đều trong tầng nước, tăng cơ hội bắt gặp thức ăn của cá bột đang trong giai đoạn phát triển với khả năng di chuyển chậm chạp. Trong các ao nuôi thủy sản, khẩu phần ăn tự nhiên của hầu hết các loài cá, giáp xác và thân mềm rất đa dạng bao gồm nhiều loài tảo khác nhau (tảo khuê, tảo lục, tảo có roi…) và các nhóm động vật phù du (luân trùng, giáp xác râu ngành, giáp xác chân chèo, ấu trùng mười chân….). Đối với các thủy vực nước ngọt, luân trùng (nhất là giống Brachionus) và trứng nước (giống Moina) là các nhóm thức ăn tự nhiên chiếm mật độ cao và là nguồn thức ăn quan trọng của cá ở giai đoạn sau khi nở. Tảo Tảo là mắt xích đầu tiên trong chuỗi thức ăn của thủy vực và là nguồn thức ăn rất quan trọng đối với các giai đoạn đầu của nhiều loài cá, giáp xác và hai mảnh vỏ. Hiện nay có trên 40 loài tảo khác nhau đã được phân lập và gây nuôi trên thế giới, trong đó một số giống loài được sử dụng rất phổ biến trong sản xuất giống các đối tượng hải sản bao gồm tảo khuê Skeletonema costatum, Thalassiosira pseudonana, Chaetoceros gracilis, C. calcitrans, tảo có roi Isochrysis galbana, Tetraselmis suecica, Monochrysis lutheri và tảo lục Chlorella spp. Luân trùng (Rotifera) Với các đặc điểm như kích thước nhỏ (100-500µm), bơi lội chậm, chịu đựng tốt các yếu tố môi trường, tốc độ sinh sản nhanh, luân trùng trở thành một trong những loại thức ăn tự nhiên ban đầu quan trọng của nhiều loài tôm, cá khác nhau. Luân trùng nước lợ Brachionus plicatilis được sử dụng ở giai đoạn đầu của trên 70 loài cá biển và 18 loài giáp xác. Rất nhiều tác giả đã chứng minh rằng giới hạn trong sản xuất và ương giống của nhiều loài tôm, cá phần lớn liên quan đến việc hạn chế nguồn luân trùng. Luân trùng nước ngọt Brachionus angularis là thành phần thức ăn quan trọng cho các loài cá bột nước ngọt như cá bống tượng, thát lát… Kết quả nghiên cứu trên cá bột bống tượng từ 1-10 ngày tuổi cho thấy nếu cá được cho ăn luân trùng (B. angularis) thì tỉ lệ sống cao hơn đáng kể (35%) so với cho ăn bột đậu nành và lòng đỏ trứng (19%) (Trương Ngô Bích Ngọc, 2010). Trứng nước (Moina sp.) Trứng nước thuộc nhóm giáp xác râu ngành (Cladocera) là thành phần động vật phù du chủ yếu trong các ao nuôi thủy sản nước ngọt. Trứng nước được sử dụng phổ biến trong ương nuôi rất nhiều loài cá khác nhau ở giai đoạn từ cá hương lên cá giống như cá trê, cá tra, cá lóc, cá rô… Trong ao mật độ trứng nước thường cao hơn ngoài thủy vực nước chảy, nhất là ở các ao được bón phân trước đó. Giáp xác chân chèo (Copepoda) Giáp xác chân chèo trong môi trường nước mặn phần lớn là các giống loài thuộc bộ Calanoida là thành phần thức ăn chủ yếu (>70%) trong ống tiêu hóa của hầu hết các loài cá biển. Trong môi trường nước ngọt, các giống loài thường gặp thuộc bộ Cyclopoida như Cyclops, Eucyclops… cũng là thành phần thức ăn quan trọng cho cá con. Tóm lại, thức ăn tự nhiên rất cần thiết và quan trọng đối với cá con từ giai đoạn phát triển cá bột lên cá giống do kích thước và giá trị dinh dưỡng thích hợp của chúng. Tận dụng nguồn thức ăn tự nhiên làm thức ăn cho cá con bằng cách bón phân gây màu nước trước khi thả giống sẽ giúp gia tăng chất lượng cá giống và năng suất cá nuôi 2.2.2. Tuần hoàn vật chất trong ao nuôi Chu trình nitơ trong ao hồ Chu trình nitơ là một trong những mô hình tuần hoàn vô hình và quan trọng nhất đối với môi trường thủy sinh. Tôm cá và các động vật thủy sinh trong quá trình sinh sống chúng bài tiết ra NH3, nếu ở nồng độ cao NH3 sẽ gây độc. Chu trình nitơ, trong đó có quá trình amôn hóa và quá trình nitrate hóa diễn ra nhờ vào hoạt động của các vi khuẩn có ích giúp chuyển hóa các chất độc thành những chất có ích cho đời sống của thực vật thủy sinh và giúp các động vật thủy sinh không bị độc từ chất thải do chúng bài tiết ra. Quá trình amôn hóa Amôn hóa là quá trình phân hủy và chuyển hoá các hợp chất hữu cơ phức tạp thành NH3 dưới tác dụng cuả vi sinh vật. Dưới tác dụng của enzyme phân hủy protein (enzyme proteolytic, thường gọi là enzym proteaza) làm chất xúc tác sẽ phân hủy protein thành các chất đơn giản hơn, các chất này tiếp tục được phân giải thành acid amin nhờ tác dụng của enzyme peptidaza ngoại bào. Một phần nhỏ acid amin sẽ được vi sinh vật sử dụng để tổng hợp thành protein của chúng (protein xây dựng cấu trúc cơ thể của vi sinh vật), phần còn lại được tiếp tục phân giải tạo ra NH3, CO2, SO42- (nếu các acid amin có chứa S) và các sản phẩm trung gian khác. Trong nước, NH3 sẽ được chuyển hóa thành NH4+ theo phản ứng sau: NH3 + H2O --> NH4+ + OH-  (1) Quá trình nitrate hóa Dưới tác dụng của một số vi sinh sinh thì NH4+ được hình thành từ quá trình amôn hóa sẽ được tiếp tục chuyển hóa thành NO2- (nitrite) rồi thành NO3- (nitrate). Trước hết NH4+ được chuyển hóa thành NO2- bởi vi khuẩn Nitrosomonas, sau đó vi khuẩn Nitrobacter sử dụng men nitrite oxidase để chuyển hóa NO2- thành NO3- . NO3- có thể được các thực vật thủy sinh sử dụng như là một nguồn dinh dưỡng hoặc có thể bị chuyển hóa tiếp thành khí nitơ (N2) qua hoạt động của các vi khuẩn yếm khí như Pseudomonas. Các quá trình chuyển hóa NH4+ đều cần sự tham gia của oxy và độ kiềm của nước. Quá trình nitrate hóa gồm 2 giai đoạn được thực hiện bởi hai nhóm vi khuẩn nối tiếp nhau. Hai giống vi khuẩn này có mối quan hệ mật thiết với nhau. Chúng phân bố rộng rãi trong tự nhiên; môi trường đất, nước. Môi trường thích hợp cho cả 2 loại này phải có pH>6 (tối ưu ở pH=7-8). Giai đoạn nitrit hóa: Chuyển hóa NH4+ thành NO2- (2) bởi nhóm vi khuẩn nitrite hóa. NH4+  + 1,5 O2  -->  NO2 + 2H+ + H2O  (2) Vi khuẩn tham gia mạnh nhất trong quá trình nitrite hóa là vi khuẩn hóa vô cơ tự dưỡng, là loài vi khuẩn hiếu khí bắt buộc. Khi chúng chuyển hóa NH4+ thành NO2- sẽ sinh ra năng lượng, năng lượng này sẽ được các vi khuẩn nitrite hóa sử dụng cho hoạt động sống của mình. Sự có mặt của các nhóm vi khuẩn nitrite hóa giúp loại bỏ được NH4+, khi hàm lượng NH4+ trong nước giảm phương trình phản ứng (1) sẽ dịch chuyển theo chiều thuận dẫn đến làm giảm hàm lượng NH3 trong nước, làm giảm khả năng gây độc của NH3 đối với tôm cá. Trong tự nhiên vi khuẩn nitrite hóa hiện diện rất nhiều: Nitrosococcuseanus,  Nitrosococcus (thuộc phân lớp γ- proteobacteria),Nitrosomonas sp và Nitrosopira sp (thuộc phân lớp β- proteobacteria), Nitrosocystis,  Nitrosolobus. Tất cả các vi sinh vật này đều giống nhau về mặt sinh lý, sinh hoá nhưng khác nhau khác nhau về đặc điểm hình thái và cấu trúc tế bào. Tất cả đều thuộc loại tự dưỡng bắt buộc, không có khả năng sống trên môi trường thạch. Giai đoạn nitrat hóa: Chuyển NO2-  thành NO3- (3) bởi nhóm vi khuẩn nitrate hóa. NO2 + 0,5 O2 --> NO3  (3) Sau quá trình nitrite hóa thì các vi khuẩn thuộc nhóm nitrate hóa sẽ thực hiện giai đoạn tiếp theo, chuyển hoá NO2- thành NO3- (là sản phẩm cuối cuả quá trình nitrat hóa). Các vi khuẩn tham gia vào quá trình nitrate hóa cũng là vi khuẩn hóa vô cơ tự dưỡng, vi khuẩn nitrate hóa thường gặp (gồm có 3 chi khác nhau): Nitrobacter vinogradskii,  Nitrobacter agilis ( thuộc phân lớp α-Proteobacteria),  Nitrospina gracili , Nitrococcus mobilis (thuộc phân lớp β–Proteobacteria). α-Proteobacteria β–Proteobacteria Quá trình nitrate hóa chỉ xảy ra trong điều kiện trong nước có đầy đủ oxy lúc đó thì nồng độ của NO2- không vượt quá 0,5 mg/L, nhưng khi trong nước thiếu oxy thì NO2- sẽ tồn tại nhiều và gây độc cho tôm. Trong một số nghiên cứu thì quá trình nitrate hóa trong hồ các ao hồ nuôi thủy sản xảy ra không mạnh do vi sinh vật phát triển chậm, khả năng nitrate hóa khoảng 25–50g/m3/ngày. Ứng dụng vi khuẩn nitrate hóa trong nuôi trồng thủy sản Hiện nay vi khuẩn nitrate hóa được sử dụng rộng rãi trong xử lý nước (nước thải công nghiệp, nước thải sinh hoạt và nước thải từ nuôi trồng thủy sản). Trong nuôi trồng thủy sản, nhóm vi khuẩn nitrate hóa được sử dụng rất phổ biến trong lãnh vực sản xuất giống thủy sản và nuôi thủy sản thâm canh. Quy trình sản xuất được thực hiện thông qua hệ thống lọc sinh học tuần hoàn, nước thải từ các bể ương nuôi tôm cá chứa hàm lượng NH3 (do tôm cá bài tiết ra) được đưa vào bể lọc sinh học để xử lý. Trong bể lọc sinh học, vi khuẩn Nitrosomonas sẽ chuyển hóa NH4+ thành NO2- (giai đoạn nitrite hóa), kế đến vi khuẩn Nitrobacter chuyển hóa NO2- thành NO3- (giai đoạn nitrate hóa). Nước sau khi xử lý qua bể lọc sinh học hoàn toàn không độc cho tôm cá và được được tái sử dụng để ương nuôi tôm cá (đưa trở lại bể ương nuôi). Trong suốt quá trình nuôi, nước sẽ tuần hoàn trong một hệ thống kín và hoàn toàn không thay nước, chỉ có một lượng nhỏ nước mới được cấp thêm vào hệ thống đề bù đắp cho lượng nước hao hụt do bốc hơi. Hệ thốc lọc sinh học tuần hoàn được mô tả qua sơ đồ sau: Bể nuôi Bể nuôi Lọc sinh học Bể lắng Bể nuôi Bể nuôi Sơ đồ hệ thống lọc sinh học tuần hoàn Hiện nay, các nước phát triển đã ứng dụng rất thành công quy trình lọc sinh học tuần hoàn trong sản xuất thâm canh cá trê phi, cá chình, cá hồi và cá bơn và cả cá rô phi. Năng suất nuôi cá trê phi có thể đạt 500kg/m3/vụ, cá chình khoảng 600 tấn/m3/vụ và cá rô phi là 140 kg/m3/vụ. Ở Việt Nam, quy trình lọc sinh học tuần hoàn được áp dụng phổ biến trong các trại sản xuất giống tôm càng xanh và tôm sú, đặc biệt là các trại giống ở vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long. Những lợi ích của quy trình sản xuất này gồm: Quy trình sản xuất dựa hoàn toàn vào nhóm vi sinh vật tự nhiên nên không sử dụng hóa chất, kháng sinh nên sản phẩm đạt tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm thủy sản Do quá trình sản xuất trong hệ thống kín nên hạn chế được dịch bệnh Không thay nước nên không gây ô nhiễm môi trường Lượng nước sử dụng trên một đơn vị sản phẩm thấp Chi phí công lao động thấp Mặc dù mới chỉ mới được ứng dụng trong lãnh vực sản xuất giống, nhưng nhóm vi khuẩn nitrate hóa (Nitrosomonas, Nitrobacter…) đã mang lại lợi ích thiết thực cho nghề nuôi trồng thủy sản ở Việt Nam. Nhóm vi khuẩn này còn có nhiều triển vọng cho sự phát triển nuôi thủy sản thâm canh trong tương lai. 2.3. Ứng dụng công nghệ VS 2.3.1.Probiotic trong nuôi trồng thủy sản Tình trạng ô nhiễm môi trường đang xảy ra nghiêm trọng trong nuôi trồng thủy sản do phần lớn các chất hữu cơ dư thừa từ thức ăn, phân và các rác thải khác đọng lại dưới đáy ao nuôi. Ngoài ra, còn các hóa chất, kháng sinh được sử dụng trong quá trình nuôi trồng cũng dư đọng lại mà không được xử lý. Việc hình thành lớp bùn đáy do tích tụ lâu ngày của các chất hữu cơ, cặn bã là nơi sinh sống của các vi sinh vật gây thối, các vi sinh vật sinh các khí độc như amôniắc, nitrit, hydrogen, sunphua.... Các vi sinh vật gây bệnh như: Vibrio, Aeromonas, Ecoli, Pseudomonas, Proteus, Staphylococcus... nhiều loại nấm và nguyên sinh động vật. Phần lớn các vi sinh vật gây bệnh kể trên là một phần của hệ sinh vật bình thường trong môi trường (nước biển, ao hồ, sông rạch). Chúng được xem là tác nhân gây bệnh thứ cấp hoặc gây bệnh cơ hội. Một khi sự cân bằng của hệ vi sinh vật trong ao nuôi bị phá vỡ, các vi sinh vật có hại sẽ phát triển ồ ạt và sớm cộng hưởng với các yếu tố có hại khác để gây bệnh. Hơn nữa môi trường ô nhiễm nếu chỉ trong một thời gian ngắn sẽ tác động đến hệ thần kinh, còn nếu trong thời gian dài sẽ làm tăng stress, dẫn đến giảm khả năng tiêu thụ thức ăn, giảm tăng trưởng, làm tăng mẫn cảm đối với các tác nhân gây bệnh, và tất cả các yếu tố nêu trên sẽ làm cho thủy sản chết hàng loạt trong một thời gian ngắn. Ngày nay, chế phẩm sinh học được coi là một công cụ hữu hiệu để giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường trong ao nuôi, tạo nền tảng vững chắc cho phần lớn hoạt động nuôi trồng thủy sản trên thế giới. Chế phẩm sinh học đã được chấp nhận rộng rãi để khống chế dịch bệnh, tăng sức đề kháng. Khác với biện pháp hóa học và kháng sinh, chế phẩm sinh học cung cấp một phương thức an toàn bền vững đối với người nuôi và tiêu dùng. Probiotic trong xử lý môi trường xử lý môi trường Trong nuôi trồng thủy sản, probiotic còn là chế phẩm xử lý môi trường. Thay cho mục đích chủ yếu là tiêu diệt các bào tử vi khuẩn, chế phẩm sinh học được sản xuất với mục đích chủ yếu là kích thích sự gia tăng của các vi sinh vật có lợi trong ao nuôi. Một thành phần khác cũng được thấy trong chế phẩm probiotic đó là tập hợp các enzym có nguồn gốc vi sinh vật như amylase, proteose, lipase, cellulase, chitinase, một số vitamin thiết yếu hoặc axit amin và chất khoáng... nhằm kích thích hoạt tính ban đầu của vi sinh vật của chế phẩm và xúc tác cho sự hoạt động của enzym trong môi trường. Mặc dù nhiều loại probiotic đã được đưa vào sử dụng trong nuôi trồng thủy sản trong vài thập niên qua, nhưng việc sử dụng các chế phẩm này chủ yếu theo kinh nghiệm. Tuy nhiên người ta cho rằng, bất kỳ một chế phẩm sinh học nào cũng phải đạt được 3 quá trình sau: - Khống chế sinh học: Những dòng vi khuẩn có ích trong chế phẩm có khả năng sinh các chất kháng khuẩn ví dụ bacteriocin để tiêu diệt các vi khuẩn gây bệnh trong ao. - Tạo sức sống mới: Các vi khuẩn trong chế phẩm khi đưa vào ao sẽ phát triển mạnh mẽ cả về số lượng và hoạt tính, có khả năng tồn tại cả trong môi trường và trong đường ruột, ảnh hưởng có lợi đối với vật nuôi. - Xử lý sinh học: Khả năng phân giải các chất hữu cơ trong nước giải phóng axít amin, glucose, cung cấp thức ăn có vi sinh vật có ích, giảm thiểu thành phần nitơ vô cơ như amôni, nitrit, nitrat, giảm mùi hôi thối, cải thiện chất lượng nước. Việc sử dụng các vi sinh vật hữu ích nhằm cạnh tranh với các vi khuẩn gây bệnh đã được ứng dụng rộng rãi trong chăn nuôi, thay thế cho việc sử dụng hóa chất, kháng sinh là một giải pháp quan trọng kiểm soát bệnh trong nuôi trồng thủy sản. Thành phần của chế phẩm probiotic thường là một tập hợp các chủng vi sinh vật sống, được tuyển chọn, tối ưu hóa, làm khô bằng phun sấy, đóng khô hoặc bọc trong alginat. Mỗi nhà sản xuất có thể chọn các loài khác nhau, tuy nhiên phổ biến nhất vẫn là các loài bacillus, vi khuẩn lactic lactobacillus, bifidobacterium sp, nấm men saccharomyces cerevisiae và phaffia rhodozyma. Các vi sinh vật được lựa chọn làm probiotic phải có đặc điểm sau đây: - Không sinh độc tố, không gây bệnh cho vật chủ và không ảnh hưởng xấu tới hệ sinh thái môi trường. - Có khả năng bám dính niêm mạc đường tiêu hóa và các mô khác của vật chủ, cạnh tranh vị trí bám với các vi sinh vật gây bệnh, không cho chúng tiếp xúc trực tiếp với các cơ quan của cơ thể. - Có khả năng sinh các chất ức chế, ngăn cản sự sinh trưởng mạnh mẽ của các vi sinh vật gây bệnh. Các chất này gồm nhiều loại có thể tác động đơn lẻ phối hợp với nhau, bao gồm các chất kháng sinh, bacteriocin, siderophore, lysozym, protease, hydroperoxit... - Có khả năng sinh trưởng nhanh, cạnh tranh thức ăn, hóa chất, năng lượng với các vi sinh vật có hại. Ví dụ vi khuẩn probiotic có khả năng sinh siderphore, liên kết với ion sắc, làm cho vi sinh vật gây hại không sinh trưởng được vì thiếu sắt. - Tăng cường khả năng miễn dịch, tăng cường đáp ứng miễn dịch tự nhiên ở tôm và khả năng tạo thành kháng thể ở cá. - Có khả năng cải thiện chất lượng nước ao nuôi do sự hình thành hàng loạt enzym phân giải các chất hữu cơ, làm giảm hàm lượng BOD, giảm các khí độc như: amoniac, H2S,... Không những thế, sản phẩm trao đổi chất của vi sinh vật probiotic còn cung cấp enzyem, các nguyên tố đa, vi lượng cho vật chủ, giúp chúng sử dụng thức ăn hiệu quả hơn và do đó tăng trưởng tốt hơn. Rõ ràng mối lo lắng về sự xuất hiện các vi khuẩn kháng thuốc từ ao nuôi trồng thủy sản do sử dụng hóa chất, kháng sinh, có thể truyền gen kháng thuốc cho cac vi khuẩn gây hại cho người (tồn tạo ngay trong ao nuôi tôm), làm cho kháng sinh không còn hiệu nghiệm để điều trị bệnh cho người nữa, sẽ được giải tỏa nếu thay thế bằng biện pháp sử dụng chế phẩm sinh học. Hiện nay, việc sử dụng chế phẩm sinh học là giải pháp ưu việt nhất để có được năng suất, chất lượng, hiệu quả và sự phát triển bền vững của thủy sản nuôi. 2.3.2.Men vi sinh trong nuôi trồng thủy sản Sử dụng men vi sinh trong nuôi tôm Để sử dụng men vi sinh có hiệu quả, người nuôi tôm cần chú ý một số vấn đề sau: Về thành phần: Trong men vi sinh có 2 thành phần chủ yếu là vi khuẩn có lợi và các chất dinh dưỡng để nuôi vi khuẩn. Chúng gồm các loài như: Bacillus sp, Nitrosomonas, Nitrobacter…; chất dinh dưỡng là các loại đường, muối canxi, muối magie… Bacillus sp Nitrosomonas Nitrobacter Về hình thức: Men vi sinh có 2 dạng, dạng nước và dạng bột (hay dạng viên). Thông thường men vi sinh dạng bột có chứa thành phần vi khuẩn có lợi cao hơn so với dạng nước. Về chủng loại: Men vi sinh có 2 loại, loại dùng để xử lý môi trường (loài vi khuẩn chủ yếu là Bacillus sp, Nitrosomonas, Nitrobacter…) và loại trộn vào thức ăn cho tôm, cá (loài vi khuẩn chủ yếu là Lactobacillus, các loại enzyme…). Có 2 cách sử dụng men vi sinh trong nuôi thuỷ sản: + Đưa trực tiếp vào nước để vi khuẩn men vi sinh lưu trú trong nước. + Trộn men vi sinh vào thức ăn. Tác dụng của men vi sinh: Khi đưa men vi sinh vào môi trường nước ao, các vi khuẩn có lợi sẽ sinh sôi và phát triển nhanh. Hoạt động của các vi khuẩn có lợi sẽ có tác dụng cho các ao nuôi tôm như: - Phân huỷ các chất hữu cơ trong nước (chất hữu cơ là một trong nhiều nguyên nhân làm môi trường nước bị ô nhiễm), phân huỷ xác tảo chết và làm giảm sự gia tăng của lớp bùn đáy ao. - Giảm các độc tố trong môi trường nước (do các chất khí độc: NH3, H2S, NO2… phát sinh), sẽ làm giảm mùi hôi trong nước, giúp tôm phát triển tốt. - Nâng cao khả năng miễn dịch của tôm (kích thích tôm sản sinh ra kháng thể). - Ức chế hoạt động và phát triển của vi khuẩn có hại (các loài vi khuẩn có lợi sẽ cạnh tranh thức ăn và tranh giành vị trí bám với vi khuẩn có hại). Trong môi trường nước, nếu vi khuẩn có lợi nhiều sẽ kiềm hãm, ức chế, lấn át sự phát triển của vi khuẩn có hại. Hạn chế tối đa sự xuất hiện của các loài vi khuẩn có hại trong ao nuôi tôm. - Giúp ổn định độ pH của nước, ổn định màu nước do vi sinh vật trong men vi sinh hấp thu chất dinh dưỡng hoà tan trong nước nên hạn chế tảo phát triển nhiều, sẽ giảm chi phí bơm thay nước. - Trong quá trình hoạt động, vi khuẩn trong men vi sinh có khả năng tiết ra một số chất kháng sinh, enzyme… để kiềm hãm hay tiêu diệt mầm bệnh và tảo độc. Ngoài ra, men vi sinh khi được trộn vào thức ăn có thể nâng cao khả năng hấp thu thức ăn của cơ thể tôm, làm giảm hệ số tiêu tốn thức ăn và phòng, chống các bệnh nhiễm khuẩn đường ruột cho tôm nuôi. Cách lựa chọn men vi sinh: Thực chất có nhiều sản phẩm men vi sinh với thành phần và định lượng “khủng”, nhưng khi xử lý tại ao không mấy tác dụng hoặc phải tăng liều gấp hai hoặc ba lần so với hướng dẫn sử dụng mà kết quả vẫn không như mong đợi. Ngay cả khi đếm đủ định lượng vi khuẩn thì cũng chưa chắc là sản phẩm sẽ có hiệu quả trong môi trường ao nuôi thực tế vì phụ thuộc vào khả năng sống và phạm vi hoạt động/kiểm soát của từng loài/dòng vi sinh, lượng oxy, thông số lý hoá của đất và nước, tỷ lệ chất nền hữu cơ trong ao. Bí quyết của một sản phẩm men vi sinh tốt sẽ ở kỹ thuật công nghệ nuôi cấy vi sinh của nhà sản xuất để bảo đảm các dòng vi khuẩn có lợi hoàn toàn tự nhiên, không biến đổi gien và chất lượng ổn định. Một số dòng vi khuẩn có lợi có khả năng kiểm soát tốt các thành phần dinh dưỡng trong cột nước để duy trì mật độ tảo ở mức thích hợp và hạn chế tảo độc phát triển, hoặc để ngăn ngừa các loại vi khuẩn hại và mầm bệnh tiềm tàng trong ao. Đối với đáy ao có siphon hoặc không có siphon cũng rất cần những dòng vi khuẩn mạnh để kiểm soát sự tích tụ đáy ao, hạn chế quá trình yếm khí trong ao, giảm các loại khí độc (NH3, H2S) và hơn thế nữa là có thể hình thành các protein vi khuẩn và các floc để làm nguồn dinh dưỡng tự nhiên cho tôm. Vì thế, người nuôi nên sử dụng kết hợp sản phẩm men vi sinh xử lý đáy và nước để kiểm soát môi trường ao nuôi tốt hơn. Người nuôi cũng nên lựa chọn các nhà sản xuất có uy tín, chuyên nghiệp và công nghệ vi sinh tiên tiến. Men vi sinh chính là những vi khuẩn sống nên đòi hỏi quy mô thiết bị hiện đại để sản xuất được các sản phẩm thực sự chất lượng cao và ổn định. Ngoài ra, các nhà sản xuất chuyên nghiệp còn có khả năng truy xuất nguồn gốc mọi thành phần trong sản phẩm từ nhà cung cấp đến người tiêu dùng cuối cùng. Song song với hiệu quả xử lý của sản phẩm, người nuôi tất nhiên sẽ lưu tâm tính toán đến liều lượng xử lý và chi phí toàn bộ vụ nuôi. Khi đã chọn được một sản phẩm vi sinh tốt, người nuôi cũng cần quan tâm đến cách dùng sản phẩm: tính toán liều chính xác, định kỳ xử lý hoặc chia liều định kỳ nhỏ lại hoặc tăng liều tuỳ theo điều kiện thông số môi trường và quy trình cho ăn. Thường xuyên theo dõi khay thức ăn và kiểm tra bùn đáy ao để xử lý liều vi sinh thích hợp. 2.3.4.Chế phẩm EM trong nuôi trồng thủy sản Theo kết qủa của nhiều công trình nghiên cứu: Một trong những nguyên nhân quyết định làm tôm tăng trưởng chậm, giảm sức đề kháng, dễ bị bệnh tấn công là do môi trường từ lớp bùn cặn bã hữu cơ dơ bẩn tích tụ lâu ngày ở bề mặt đấy ao, bắt nguồn từ thức ăn dư thừa, từ các chất mùn, vỏ tôm..các cặn bã hữu cơ co sẵn trong nguồn nước. Chính những lớp bùn dơ bẩn đó là nguồn chứa đủ mọi vi sinh vật gây bệnh và tạo ra các khí độc. Trong ao nuôi có càng nhiều chất cặn bã hữu cơ hay thực phẩm dư thừa, cung cấp và tạo điều kiện cho vi sinh vật gây bệnh như: Vibrio, Aeromonas, E coli..sinh sôi nảy nở càng nhanh và sớm giết chất tôm nuôi trong ao. Thực chất là bản thân các vi sinh vật có trong ao nuôi không giết chết tôm nuôi hàng loạt, nhưng chúng là nhân tố làm suy yếu hệ thóng miễn dịch của cơ thể tôm, tạo diều kiện cho virus giết chết tôm trong ao. Mặt khác do lạm dụng việc sử dụng các loại thuốc và hóa chất ngăn ngừa mầm bệnh, rong tảo, đã dẫn đến việc tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh và cả vi sinh vật hữu ích. Mất đi sự cân bằng sinh thái, gây ảnh hưởng rất lớn đến môi trường oa nuôi và dễ gây ra dịch bệnh trên con tôm. Nhằm từng bước khắt phục và cải thiện dần môi trường phục vụ cho nghề nuôi tôm, với mục tiêu hướng đến một môi trường nuôi tôm bền vững, trung tâm ứng dụng tiến bộ khoa học và công nghệ đã chọn giải pháp ứng dụng chế phẩm sinh học vào qúa trình quản lý môi trường ao nuôi tôm và loại chế phẩm sinh học dược sử dụng có hiệu qủa nhất là Efective Mieroorganis gọi tắt là EM. Qua một thời gian sử dụng thử nghiệm ban đầu ở nhiều hộ nuôi tôm cho thấy chế phẩm sinh học EM có khả năng ; Phân giải tốt các chất thải hữu cơ trong qúa trình nuôi; phân hủy chất thải hữu cơ hòa tan và không hòa tan, đồng thời duy trì được chất lượng nước, màu nước cho ao nuôi; ức chế khả năng phát triển của vi sinh vật gây hại như Vibrio, Aeromonas và những mầm bệnh vi khuẩn khác; làm tăng lượng ôxy hòa tan trong môi trường nước ao nuôi tôm và giảm thiểu lượng NH3; điều hòa hàng loạt các yếu tố môi trường kèm theo sự phát sinh trong quá trình nuôi như PH, ôxy hòa tan, cặn lắng, độ trong, phân giải, NH3, H2S, nitric, nitrat. Ðặc điểm của loại chế phẩm sinh học EM, những nhóm vi sinh vật hữu hiệu như : - Nhóm vi khuẩn quang hợp : Rhodopreudomonas. - Nhóm vi khuẩn Lactobacillus. - Nhóm xạ khuẩn : Strepptomyces. - Nhóm nấm men : Sacchamyces. - Nhóm nấm : Aspergillus và Penicillium. Rhodopreudomonas Strepptomyces Sacchamyces 1. Nhóm vi khuẩn hiếu khí ( nitrate, nitrite hóa) giúp xử lý đạm thừa, giải phóng NH3 và những chất độc hại trong môi trường nước. 2. Nhóm vi khuẩn lưu huỳnh, phân giải các chất S nhằm ngăn ngừa sinh ra khí H2S, idol... gây hôi thôi, ô nhiễm. 3. Nhóm yếm khí tùy nghi, Giúp phân giải các chất hữu cơ lơ lửng trong nước tạo thành nguồn năng lương cho các nhóm vi khuẩn có ích khác phát triển. 4. Nhóm yếm khí bắt buộc, xử lý toàn bộ lượng hữu cơ trong điều kiện không có oxy như tầng đáy ao, bùn ao giúp giải phóng khí độc và phân hủy hữu cơ, khống chế mùi hôi thối gây ô nhiễm tầng đáy. Vai trò của nhóm vi sinh vật này dược thể hiện ở chỗ nó "tiêu thụ" các chất hữu cơ phát sinh trong qúa trình sinh trưởng và phát triển vật nuôi trong ao hồ. Nói cách khác EM có tác dụng phân giải các chất hữu cơ hòa tan và không hoàn tan từ uế chất của tôm, từ thức ăn thừa tích tụ ở đấy ao nuôi; tạo được sự ổn định và duy trì chất lượng nước, màu nước trong ao nuôi. Ngoài ra còn gây ức chế có tác dụng giảm thiểu các vi sinh v ật gây bệnh như : Vibrio, Aeromonas, E.Coli..Bản chất sinh-hóa lý của EM còn được thể hiện ở chỗ nó không hoạt động ở môi trường khô, chỉ hoạt động mạnh trong môi trường nước, khi gặp nước, các Enzym được kích hoạt và bắt đầu thực sự phân giải rất mạnh. Chính sự phân giải đó đã tạo ra các cơ chất làm thức ăn cho các chủng Rhodopreudomonas, Lactobacillus.phát triển sinh khối tăng nhanh tạo ra duy truyền phân hủy các chất thải, các chất lơ lửng rồi kết tụ lắng xuống đấy ao, giúp môi trường ao nuôi trong sạch, qúa trình này diễn ra liên tục theo chu kỳ kép kín, chiều hướng tích cực có lợi cho môi trường nuôi. Sử dụng EM để sản xuất thức ăn cho tôm: Dùng EM giống để lên men thức ăn cho tôm, thành phần thức ăn cho tôm bao gồm: - Protein thực vật ( khô) - Protein động vật ( khô) - Cám gạo - Bột vỏ hải sản - Các khoáng chất. Mục đích: -Cho lên men để kích thích khả năng tạo Enzyme ngoại bào, hình thành một số acid amin và cơ chất làm thức ăn cho tôm. -Kích thích tiêu hóa và hạn chế khả nănggây bệnh đường ruột cho tôm nuôi.Hạn chế khả năng gây ô nhiễm từ nguồn uế chất do tôm thải ra. Sử dụng EM để sử lý nước ao: Sau giai đoạn nhân giống, EM giồng cần được pha loãng với nguồn nước ngọt sạch ở nồng độ nhất định, đối với tôm thường dùng với tỷ lệ 1/50, 1/60 và 1/100, tuỳ theo độ sâu, nguồn nước nuôi, tỷ lệ nồng độ EM giống có thể khác nhau. Trong trường hợp ao nuôi bị ô nhiễm thì tỷ lệ nồng độ có thể dùng 1/20. Căn cứ điều kiện thời tiết, yếu tố mùa vụ việc sử dụng EM giống có thay đổi nhất định: - Nếu thời tiết tốt điều kiện môi trường ổn định việc sử dụng EM để rãi 1 tuần/ lần, liều lượng bình quân 0,5 – 1 lít EM giống / sào. - Nếu thời tiết thất thường, biến động liên tục việc rãi EM giống liên tục hàng ngày là tốt nhất, liều lượng bình quân là 0,2-0,4 lít / sào -Cách rãi: Nên rãi đều mặt nước vào buổi sáng, tốt nhất là khi mặt trời vừa hé sáng. Kết qủa bước đầu: Về yếu tố môi trường: Duy trì ổn định một số chỉ tiêu môi trường PH. Về khả năng sinh trưởng của tôm: Thời gian theo dõi 40 ngày, đối với ao nuôi tôm có sử dụng về EM giống, thức ăn lên men từ EM giống, Sức ăn mạnh hơn, nhanh hơn so với ao đối chứng ( không dùng EM) là 260kg/ 180kg Mức tăng trọng: ao sử dụng chế phẩmEM mức tăng trọng đo được: 7,63g/ con, ao đối chứng đạt 5,9g/con. Kết qủa theo dõi trong 40 ngày nuôi khi sử dụng chế phẩm sinh học EM môi trường nước ao nuôi hết sức ổn định, không có mùi hôi lạ, mật độ tảo ổn định, tôm khỏe, ăn nhiều, mức độ tăng trọng bình thường, hạn chế được tối đa việc sử dụng các hoá chất khác.PB hộ nuôi tôm những kinh nghiệm khi sử dụng chế phẩm sinh học EM Việc sử dụng chế phẩm sinh học vào nuôi tôm vốn đã được khuyến khích từ lâu. Bởi có như vậy, mới hạn chế được việc dùng hoá chất trong nuôi tôm và đây cũng là điều kiện cần thiết để có được môi trường nuôi tôm bền vững, phù hợp với quy trình nuôi tôm thâm canh. 2.4. Những nghiên cứu mới về chế phẩm sinh học trong nuôi trồng thủy sản Probiotic Năm 1885, nhà khoa học Escherich đã miêu tả về sự hình thành hệ vi sinh vật trong ruột của trẻ em và nêu ra những lợi ích của chúng trong tiêu hóa. Cuốn sách Prolongation of Life của Metschnikoff đã đề cập đến những lợi ích của vi khuẩn lactic đến sức khỏe con người khi sử dụng những sản phẩm sữa kết hợp với các vi khuẩn lactic. Năm 1900, Tissier cho rằng Bifidobacteria và một số nhóm vi khuẩn khác sản sinh acid lactic có tác dụng tốt đối với sức khỏe. Bifidobacterium Alexander Fleming (1881-1955) Năm 1917, Alexander Fleming khám phá ra ampicilin. Các chủng vi khuẩn sống và các sản phẩm lên men giàu các men ngoại bào đã được sử dụng trong nuôi trồng thủy sản (NTTS) (Boyd & Massaut, 1999). Các dòng chọn lọc Bacillus spp đã được sử dụng qua thực nghiệm để kiềm chế sự lây nhiễm bệnh của các loài Vibrio (Moriarty, 1998; Rengpipat và ctv, 1998). Bacillus spp Vibrio Nghiên cứu về sự cạnh tranh chất dinh dưỡng, sản xuất độc tố và các sản  phẩm  trao  đổi (các  axit béo bay hơi,  các chất giống kháng sinh...), cạnh tranh  vị trí bám dính ở niêm mạc ruột và kích thích hệ thống  miễn  dịch ruột (Fuller, 1989; Gibson và cộng sự, 2000; Rolfe, 2000; Knight và cộng sự, 2009). Nhiều nghiên cứu bổ sung chế phẩm probiotic trên lợn và gà cho thấy có đáp ứng tích cực (Henrich và cộng sự, 2006): -Tăng cường khả năng miễn dịch ở lợn con. -Tăng tỷ lệ tiêu hóa các chất dinh dưỡng. -Tăng hiệu quả sử dụng thức ăn. Zulkifli và CTV(2000) đã cho thấy sự hiện diện của vi khuẩn gây bệnh thông qua cạnh tranh vị trí bám dính trên niêm mạc ruột, nhờ đó làm giảm tỷ lệ nhiễm bệnh và tỷ lệ chết. PHẦN III: KẾT LUẬN Các chủng vi sinh vật có lợi có kích thước nhỏ bé khi gặp điều kiện thuận lợi chúng sẽ sinh sản theo cấp số nhân, vì vậy việc ứng dụng chúng trong nuôi trồng thủy sản rất thuận tiện và cho hiệu quả cao. Để hướng tới một ngành thủy sản chất lượng và bền vững thì chúng ta cần đưa công nghệ sinh học thông qua việc sử dụng các chế phẩm sinh học có nguồn gốc từ vi sinh vật áp dụng vào sản xuất nông nghiệp đại trà. Chế phẩm sinh học có khả năng chống nhiễm trùng do vi khuẩn và virút (như virút rota gây tiêu chảy), chống ung thư, kích thích hoạt động của hệ miễn dịch, làm giảm cholesterol, xử lý môi trường, ... Vì chúng tác động làm ổn định khu hệ vi sinh vật đường ruột, làm tăng các vi khuẩn có ích (các vi khuẩn sinh vitamin, sinh chất kháng khuẩn, vi khuẩn phân giải đường bột...), làm giảm các vi khuẩn có hại (các vi khuẩn cạnh tranh thức ăn, sinh chất độc...). TÁI LIỆU THAM KHẢO 1.Theo McKane và Kandel 1996 2.Vai trò của thức ăn tự nhiên trong nuôi trồng thủy sản - PGs.Ts. Vũ Ngọc Út - Khoa Thủy sản, Đại học Cần Thơ 3.Ths. Nguyễn Thành Phước- Sử dụng men vi sinh trong nuôi trồng thủy sản 4.Nguyễn Văn Nam, Phạm Văn Ty- Tạp Chí Thông tin Khoa học Công nghệ - Kinh tế thủy sản, số 3/2007, tr. 27 – 28. 5.ỨNG DỤNG VI KHUẨN NITRATE HÓA TRONG NUÔI TRỒNG THỦY SẢN (Ts. Nguyễn Thị Ngọc Tĩnh, Viện Nghiên cứu Nuôi trồng thủy sản 2) 6. (P/b trung tâm khuyến ngư hướng đẩy mạnh việc sử dụng các chế phẩm sinh học trong nuôi tôm.) - Bản quyền thuộc về Công ty Cổ phần Trường Sơn. 7.