Vai trò thiết yếu của Bacillus trong nuôi trồng thủy sản

Vi khuẩn Bacillus được phân bố rộng rãi trong tự nhiên và rất đa dạng, cho đến nay, đã phát hiện được hơn 200 loài khác nhau và có thể tìm thấy ở rất nhiều hệ sinh thái trong tự nhiên, từ trên cạn đến dưới nước, từ nước ngọt đến nước mặn. Ngoài ra, Bacillus còn được tìm thấy trong cơ thể động vật và trong đường ruột của người, hầu hết chúng đều được chứng minh là lợi khuẩn.

Bacillus

Bacillus là loại trực khuẩn gram dương, có thể tồn tại ở dạng sinh dưỡng hoặc bào tử, thường sinh trưởng nhanh trong môi trường hiếu khí, nhưng cũng có một số loài khuẩn Bacillus có nhu cầu ôxy thấp vẫn có thể sinh trưởng nhanh chóng trong môi trường ít khí ôxy.

Nội bào tử Bacillus có thể sống vài năm đến vài chục năm, khi ở trong môi trường bất lợi cho việc sinh trưởng, Bacillus có thể chuyển hóa từ dạng sinh dưỡng sang bào tử, nhờ vậy bất kể trong điều kiện vô cùng khắc nghiệt như nhiệt độ cao, đóng băng hay độ ẩm cực thấp, bào tử Bacillus vẫn tồn tại. Khi gặp môi trường có nhiệt độ và nguồn dinh dưỡng phù hợp, bào tử sẽ sinh trưởng nhanh chóng và tăng sinh thành lượng lớn khuẩn Bacillus ở dạng sinh dưỡng, quá trình trao đổi chất này sẽ giải phóng ra nhiều loại chất kháng khuẩn, enzyme và axit amin.

Vào những năm 1930, người ta đã chiết xuất ra protease, amylase có hoạt tính và độ tinh khiết cao từ việc lên men Bacillus để đáp ứng cho nhu cầu của ngành sản xuất công nghiệp. Các loài khuẩn Bacillus đã được nghiên cứu và sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của đời sống như y học, nông nghiệp, công nghiệp chế biến, sản xuất chất tẩy rửa và xử lý môi trường. Chúng có mặt ở khắp nơi và không thể thiếu trong đời sống.

Các chế phẩm sinh học hiện nay đều sử dụng rất nhiều chủng Bacillus như Bacillus subtilis, B. amyloliquefaciens, B. licheniformis, B. megaterium, B. coagulans, B. pumilus… các chủng khuẩn này đều đạt chuẩn theo Qualified Presumption of Safety (QPS) của Tổ chức An toàn Thực phẩm Châu Âu (European Food Safety Authority (EFSA)). Chế phẩm sinh học làm từ các chủng khuẩn này hoàn toàn không có độc tính và an toàn khi sử dụng. Chủng khuẩn khác nhau sẽ có chức năng khác nhau, do đó, tùy vào hiệu quả sử dụng mà chế phẩm sinh học sẽ sử dụng các chủng khuẩn thích hợp để cho kết quả tốt nhất.

Bacillus trong nuôi trồng thủy sản

Trong ngành thủy sản, ứng dụng vi khuẩn Bacillus được sử dụng nhiều nhất là enzyme được tạo ra từ nó. Trong quá trình nuôi luôn phải rải xuống ao một lượng lớn thức ăn nhưng đa số các khu vực đều không có đủ nước cấp mới vào ao, do đó phân và thức ăn thừa tích lũy lâu ngày gây ảnh hưởng lớn đến vật nuôi và chất lượng nước ao. Các chất hữu cơ phân tử lớn trong thức ăn thừa và phân chưa được phân hủy là thành phần dinh dưỡng chủ yếu cho Vibrio trong nước, những hợp chất chưa phân hủy này sẽ tạo nên các loại khí độc như Ammonia, Nitrite, H2S , ảnh hưởng đến khả năng miễn dịch của vật nuôi. Khí độc kết hợp với Vibrio tăng trưởng nhanh khiến tôm cá chết hàng loạt. Định kỳ sử dụng sản phẩm khuẩn Bacillus cho ao trong thời gian nuôi, bào tử Bacillus sau khi gặp nước và môi trường có nguồn dinh dưỡng sẽ nhanh chóng hình thành thể sinh dưỡng và tăng sinh, quá trình trao đổi chất này giải phóng protease, amylase, cellulase… Các enzyme này sẽ phân hủy chất hữu cơ phân tử lớn thành chất hữu cơ phân tử nhỏ cho các loại lợi khuẩn trong nước như khuẩn quang hợp, khuẩn Nitrat hóa sử dụng. Những lợi khuẩn này kết hợp với nhau làm giảm sự hình thành của các chất độc hại và cũng tránh không để thức ăn chúng ta rải xuống trở thành nguồn sống cho khuẩn Vibrio. Bacillus sinh sôi nhanh chóng sẽ cạnh tranh nguồn dinh dưỡng và không gian sống với các loài khuẩn gây hại, ức chế khuẩn Vibrio tăng sinh; duy trì sự cân bằng giữa các loài vi khuẩn trong nước và sự đa dạng hóa hệ sinh thái; ổn định màu sắc, độ pH và chất lượng nước ao; loại bỏ váng dầu nổi trên mặt nước giúp vi khuẩn, sinh vật phù du và các loài tảo trong nước có thể quang hợp tốt.

Các bệnh do vi khuẩn Vibrio gây ra đang là mối đe dọa lớn cho ngành nuôi trồng thủy sản trong những năm gần đây. Một khi cá, tôm và loài động vật có vỏ nhiễm Vibrio sẽ gây ra thiệt hại to lớn đến người nuôi. Vibrio là nguyên nhân chính dẫn đến bệnh hoại tử gan tụy, bệnh phân trắng, EMS ở tôm. Tuy kháng sinh và chất diệt khuẩn có thể trị bệnh nhanh chóng nhưng hiệu quả lại chỉ trong một thời gian ngắn, chẳng những thế nó còn phá vỡ sự cân bằng của hệ vi sinh vật trong nước và gây ra một đợt bùng phát Vibrio khác. Dùng vi khuẩn để ức chế vi khuẩn là biện pháp phòng ngừa an toàn, đáng tin cậy và đây cũng là hướng phát triển quan trọng để đáp ứng với quy định cấm tồn dư kháng sinh hiện nay. Một số chủng Bacillus đã được chứng minh là có chức năng kháng khuẩn, chúng sản sinh ra các chất kháng khuẩn như protein hoạt tính, lipopeptide, polypeptide, bacteriocin… có thể ức chế vi khuẩn gây bệnh thường thấy trong nước như Vibrio parahaemolyticus, V. harveryi, V. chlorea… Nhưng trên thị trường hiện nay sản phẩm chứa chủng khuẩn có khả năng đối kháng trực tiếp với khuẩn Vibrio lại không nhiều, cần phải thận trọng khi chọn sản phẩm để có hiệu quả sử dụng cao nhất.

Vai trò đối với sức khỏe vật nuôi

Hỗ trợ cải thiện tình hình sức khỏe

Các nghiên cứu cho thấy lợi khuẩn Bacillus trực tiếp cung cấp chất dinh dưỡng đến vật nuôi (đặc biệt là axit amin và vitamin). Các nghiên cứu cùng đề tài trên tôm thẻ trưởng thành (Penaeus chinensis) cũng cho thấy, hệ vi sinh vật Bacillus là nguồn cung ứng dinh dưỡng đồng thời là nguồn thức ăn trực tiếp cho tôm. Một số thử nghiệm khác cho thấy, bổ sung khuẩn Bacillus vào trong thức ăn có tác dụng hỗ trợ tiêu hóa, từ đó FCR giảm, nguyên nhân là do sau khi Bacillus vào đường ruột, giúp cho hoạt tính của protease và amylase tăng lên. Ngoài ra, còn có các khuẩn Bacillus có thể sản sinh axit như B.coagulans làm giảm pH trong đường ruột, ức chế sự sinh sôi của các khuẩn có hại.

Tăng cường hệ miễn dịch

Bacillus còn có thể tăng cường các phản ứng miễn dịch không đặc thù. Nhiều thử nghiệm đã chứng minh, khi bổ sung khuẩn Bacillus vào thức ăn cho tôm liên tục trong vài tuần, sau đó thử nghiệm sự tấn công của khuẩn Vibrio, đo chỉ số miễn dịch của các nhóm tôm; người ta thấy rằng nhóm được bổ sung Bacillus có biểu hiện của các gen liên quan đến miễn dịch cao hơn nhóm không được bổ sung và tỷ lệ sống sót sau bị vi khuẩn Vibrio tấn công cũng cao hơn, cho thấy Bacillus hiệu quả trong việc nâng cao sức đề kháng của tôm thẻ chân trắng đối với các vi khuẩn gây bệnh. Năm 2000, Rengpipat đã tiến hành một nghiên cứu trên tôm sú, thử nghiệm Bacillus S11 làm giảm khả năng nhiễm bệnh của tôm. Các nhà nghiên cứu đã xác định rằng vi khuẩn Bacillus có thể tạo ra các chất làm tăng phản ứng miễn dịch của tế bào và dịch thể. Sử dụng vi khuẩn Bacillus thường xuyên có thể ổn định môi trường nước, phân hủy chất hữu cơ và tăng sức đề kháng cho các sinh vật sống dưới nước.

Do Bacillus sẽ ở trạng thái “ngủ đông” trong môi trường khô ráo, vì thế sau khi được sản xuất thành sản phẩm, có thể bảo quản lâu dài trong điều kiện khô ráo ở nhiệt độ phòng mà không bị mất hoạt tính, sau khi “tỉnh dậy” có thể khôi phục lại trạng thái ban đầu, bắt đầu phát huy tác dụng, vì thế sử dụng rất tiện lợi, đơn giản, hiệu quả rõ rệt.

Nghiên cứu của Uni-President

Hiện nay, có rất nhiều sản phẩm sử dụng Bacillus, mặc dù được dán nhãn cùng tên vi khuẩn, nhưng chủng khuẩn được sử dụng lại không giống nhau, các hoạt tính enzyme của chúng khác nhau. Công ty TNHH Uni-President Việt Nam đã sàng lọc các chủng Bacillus có enzyme hoạt tính cao, tạo ra sản phẩm có hàm lượng khuẩn cao, kết hợp cùng với túi tự tan trong nước, chỉ cần lấy túi bên trong có đựng bột khuẩn thả xuống ao, mở quạt nước (khi trời nắng sử dụng sản phẩm càng có hiệu quả), trong thời gian ngắn có thể thấy được sự thay đổi của ao, giúp động vật thủy sản phát triển khỏe mạnh hơn. Trong quá trình sử dụng men vi sinh không được sử dụng các sản phẩm chứa kháng sinh để đảm bảo tính hiệu quả của sản phẩm.

Uni-President Việt Nam tin tưởng rằng thành công chủ yếu trong nuôi trồng thủy sản chính là việc quản lý chất lượng nước. Đặc biệt, ở những ao nuôi có mật độ cao, cần thường xuyên đầu tư các sản phẩm vi sinh để đạt được môi trường nuôi tốt, đảm bảo sức khỏe cho vật nuôi, từ đó có thể nâng cao lợi nhuận.

Bacillus có thể mang lại lợi ích to lớn cho nuôi trồng thủy sản, có nhiều ưu điểm như sản sinh lượng lớn enzyme làm phân giải cặn bã dư thừa, duy trì màu nước và chất lượng nước tốt hơn, còn có hiệu quả kháng khuẩn, tăng cường sức đề kháng cho tôm cá, cân bằng hệ vi sinh vật trong đường ruột và môi trường nước. Ngoài ra, sự tăng trưởng nhanh chóng của Bacillus có thể cạnh tranh chất dinh dưỡng với các loài tảo độc và vi khuẩn gây bệnh khác, giảm thiểu việc môi trường không tốt gây ảnh hưởng đến sự tăng trưởng của vật nuôi. Độ an toàn cao, bảo quản lâu ở nhiệt độ phòng và sự ổn định giúp Bacillus có ưu thế hơn các sản phẩm men vi sinh khác.