Các dạng chế phẩm sinh học dùng trong nuôi trồng

Sản phẩm sinh học và các giải pháp sinh học để thay thế kháng sinh và chất kháng khuẩn đang ngày càng được sử dụng rộng rãi trong nuôi trồng thủy sản; điển hình như prebiotics, probiotics, synbiotics...

Lactobacillus là một dòng vi khuẩn có lợi cho đường ruột động vật - Nguồn: Probioticadvisor

Prebiotics

Prebiotics (hợp chất tiền sinh học) là một thành phần của thức ăn không được tiêu hóa, có tác dụng kích thích sự phát triển và hoạt động của vi sinh vật có lợi trong hệ tiêu hóa của động vật. Hay prebiotics chính là nguồn thức ăn cho probiotics (là các vi sinh vật hữu ích sống trong đường ruột của vật chủ). Prebiotics chủ yếu là các oligosaccharides, được xem là một loại thực phẩm chức năng, nằm trung gian giữa thực phẩm và thuốc.

Các prebiotics được sử dụng phổ biến trong sản phẩm thương mại bao gồm các fructan dạng inulin, fructooligosaccharide, galactooligosaccharide, isomaltooligosaccharide, xylooligosaccharide, lactulose, lactosucrose và oligosaccharide từ đậu nành (stachyose, raffinose). Các oligoaccharide này có thể được tìm thấy trong thức ăn tự nhiên hoặc được tổng hợp bằng enzyme từ đường đơn (glucose) hoặc đường đôi (sucrose và lactose). Phần lớn các oligosaccharide chứa 3 đến 9 phân tử đường, mặc dù có sự biến động lớn về số lượng các phân tử đường liên kết với nhau. Các phân tử đường trong oligosaccharide thường liên kết ở dạng bêta và do vậy chúng không bị thủy phân bởi các enzyme tiêu hóa.

Probiotics

Chế phẩm sinh học (probiotics) được dùng nhằm giảm sử dụng kháng sinh trong chăn nuôi và thủy sản. Theo Fuller (1989) đã chỉnh sửa và định nghĩa lại probiotics là sự bổ sung một loại thức ăn vi sinh vật sống có tác dụng có lợi cho vật chủ qua việc cải tiến sự cân bằng hệ vi sinh trong đường ruột của vật chủ. Mục đích của việc áp dụng probiotics là nhằm thiết lập lại mối quan hệ giữa các vi sinh vật có lợi và cơ hội cấu thành hệ vi sinh vật trong đường ruột.

Một loại probiotics hiệu quả phải có khả năng tồn tại và hoạt động trong một môi trường đa dạng dưới nhiều hình thức khác nhau. Theo Fuller (1989) thì nó cần phải có những khả năng sau: là một sản phẩm sống; không mang mầm bệnh và độc tố; có tác dụng tích cực đến sức khỏe của vật chủ; có khả năng tồn tại và phát triển trong môi trường ruột của vật chủ; duy trì ổn định và tồn tại lâu dài để được sử dụng sau này trong điều kiện lưu trữ và điều kiện ngoài hiện trường.

Probiotics được gọi dưới các tên khác nhau như “chế phẩm vi sinh”, “vi khuẩn có lợi” hoặc “vi sinh vật hiệu quả”, bao gồm vi khuẩn Lactobacillus, Actinomycetes, Nitrobacteria, vi khuẩn chuyển hóa đạm, Bifidobacterium, nấm men… Trong nuôi trồng thủy sản, Probiotics được sử dụng để kiểm soát dịch bệnh, bổ sung hoặc thay thế các chất kháng khuẩn trong một số trường hợp. Các nhóm vi tảo (Tetraselmis), nấm men (Debaryomyces, Phaffia và Saccharomyces), vi khuẩn gram dương (Bacillus, Carnobacterium, Enterococcus, Lactobacillus, Streptococcus...) và vi khuẩn gram âm (Aeromonas, Photorhodobacterium, Pseudomonas, Vibrio...) đều được sử dụng. Tuy nhiên, phương thức hoạt động của probiotics chưa được nghiên cứu đầy đủ và một cách có hệ thống.

Theo một số những công trình công bố gần đây, trong nuôi trồng thủy sản, cơ chế hoạt động của vi khuẩn probiotics có thể theo các khía cạnh: (1) cạnh tranh loại trừ vi khuẩn gây bệnh hoặc tạo ra hoạt chất ức chế sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh; (2) cung cấp chất dinh dưỡng cần thiết để tăng cường dinh dưỡng cho vật nuôi; (3) cung cấp men tiêu hóa để gia tăng quá trình tiêu hóa ở vật nuôi; (4) trực tiếp hấp thụ hoặc phân hủy vật chất hữu cơ hoặc chất độc trong nước, cải thiện chất lượng nước; (5) thay đổi quá trình trao đổi chất của vi khuẩn và/hoặc kích thích hệ miễn dịch của vật chủ.

Synbiotics

Synbiotics là sự kết hợp cả hai probiotics và prebiotics nhằm cải thiện hệ vi sinh vật có lợi trong đường ruột của động vật. Các sản phẩm synbiotics cũng được xem là một dạng thực phẩm chức năng, có tác dụng làm gia tăng hiệu quả hoạt động của hệ vi sinh vật đường ruột, giúp động vật tiêu hóa và hấp thụ thức ăn dễ dàng hơn.

Thuật ngữ synbiotics ra đời là do khả năng tồn tại của vi khuẩn (probiotics) trong hệ tiêu hóa trở nên kém đi nếu không có “thức ăn” là prebiotics. Để nâng cao khả năng tồn tại, không chỉ do bản chất của sản phẩm mà còn trong đường ruột, vi khuẩn có lợi phải gắn kết nhiều hơn và tốc độ phát triển mạnh hơn nhằm hạn chế tối thiểu sự phát triển của vi khuẩn gây hại. Nếu không có nguồn prebiotics cần thiết để nuôi sống cho những probiotics này, khả năng chịu đựng ôxy hóa, pH thấp và nhiệt độ của chúng rất kém. Thêm vào đó, những probiotics này sẽ khó cạnh tranh vị trí với những vi khuẩn gây hại khác nếu nguồn thức ăn là prebiotics không đảm bảo. Vì vậy, việc kết hợp probiotics và prebiotics khi sử dụng là lựa chọn tốt hơn.

Bioremediations

Bioremediations là một kỹ thuật xử lý và quản lý chất thải có liên quan đến việc sử dụng các sinh vật sống (vi khuẩn, nấm, thực vật và các enzyme tạo ra từ sinh vật) để loại bỏ hoặc trung hòa tác nhân gây ô nhiễm tại một vị trí cụ thể. Theo EPA, bioremediations là “Quá trình xử lý sử dụng các sinh vật tự nhiên để phá hủy các hợp chất gây độc thành các dạng ít độc hơn hoặc thành hợp chất không gây độc hại”.

Kỹ thuật này có thể chia thành hai dạng tổng quát là in situ và ex situ. In situ bioremediations liên quan đến việc xử lý các chất ô nhiễm hoặc gây độc tại một vị trí cụ thể, trong khi đó ex situ bioremediations liên quan đến việc loại bỏ các chất gây ô nhiễm hoặc gây độc ở một nơi nào đó. Một vài ví dụ về kỹ thuật có liên quan đến bioremediations là phytoremediation, bioventing, bioleaching, landfarming, bioreactor, composting, bioaugmentation, rhizofiltration, và biostimulation. Để quá trình bioremediations diễn ra một cách nhanh chóng và có hiệu quả, người ta thường cung cấp thêm nguồn dinh dưỡng (như phân bón) để kích thích nhóm vi sinh vật có lợi phát triển.