CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Tôm thẻ chân trắng Tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) là loài bản địa ở phía đông Thái Bình Dương, được khai thác chủ yếu làm thực phẩm. Nhiều năm gần gây, nuôi tôm thẻ chân trắng trong điều kiện nước lợ phát triển rất mạnh mẽ ở một số quốc gia như Trung Quốc, Đài Loan, Việt Nam,… không chỉ phục vụ nhu cầu thực phẩm trong nước mà còn nhằm phát triển xuất khẩu ra một số nước Châu Âu, Châu Mỹ, … đem lại hiệu quả kinh tế cao cho người nuôi trồng thủy sản và đóng góp một phần đáng kể cho kinh tế quốc gia. Trên thế giới, trong giai đoạn năm 1980, các nước như Trung Quốc, Equado là các nước nuôi trồng và sản xuất tôm lớn nhất trên thế giới.
Tuy nhiên, đến nay thì vị trí đó đã thuộc về bốn nước Đông Á là Trung Quốc, Việt Nam, Thái Lan và Indonesia, chiếm 75% sản lượng tôm toàn cầu. Trong đó, đối tượng nuôi chủ lực là tôm thẻ chân trắng. Tại Việt Nam, tôm thẻ chân trắng bắt đầu phát triển mạnh mẽ từ sau năm 2000, do trước đó nông dân lo ngại việc du nhập tôm thẻ chân trắng sẽ làm lây lan mầm bệnh ảnh hưởng đến đối tượng chủ lực ở giai đoạn đó là tôm sú. Các đơn vị đầu tiên nhập tôm thẻ vào nuôi thử nghiệm ở Việt Nam là 3 công ty: Công ty Duyên Hải (Bạc Liêu), Công ty Việt Mỹ (Quảng Ninh) và Công ty Asia Hawai (Phú Yên).
Đến nay, tôm thẻ chân trắng đã phát triển nuôi khắp cả nước trong đó chủ yếu là vùng Đồng bằng sông Cửu Long hướng tới mục tiêu đạt diện tích nuôi tôm thẻ chân trắng là 150.000 ha, sản lượng đạt trên 750.000 tấn và tổng giá trị kim ngạch xuất khẩu tôm nước lợ là 12 tỷ USD ở năm 2030. Tuy nhiên, sự phát triển nuôi trồng tôm thẻ chân trắng một cách mạnh mẽ như vậy gây ra áp lực lớn đối với môi trường, cung ứng con giống, dịch bệnh, … Thêm vào đó, khi nuôi trồng tôm thẻ chân trắng hướng chới xuất khẩu đến các thị trường khó tính 7 download by : skknchat@gmail.com Luận văn thạc sĩ khoa học 2018 như Châu Âu, Châu Mỹ, đòi hỏi sản lượng và chất lượng tôm rất cao. Do vậy, đã có nhiều nghiên cứu, sách báo của các nhà khoa học trong nước về việc phát triển kỹ thuật - công nghệ nuôi tôm thương phẩm, nghiên cứu nâng cao chất lượng tôm giống, sản xuất tôm thẻ chân trắng bố mẹ sạch bệnh,… [3, 5]. Do vậy, việc sử dụng chế phẩm sinh học (probiotic) trong nuôi tôm là điều thiết yếu, hướng tới giải pháp nuôi trồng tôm thẻ chân trắng theo hướng hạn chế sử dụng kháng sinh, an toàn cho môi trường và con người, đồng thời vẫn đảm bảo tốc độ tăng trưởng, khả năng chống chịu bệnh tật, sản lượng và chất lượng tôm.
Probiotic và vai trò của chúng trong nuôi trồng thủy sản 1. Giới thiệu chung về probiotic Nghiên cứu về probiotic từ lâu đã và đang nhận được rất nhiều sự quan tâm từ các nhà khoa học trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng, với mục đích ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như: tăng cường sức khỏe, hỗ trợ quá trình hấp thụ dinh dưỡng ở con người và chăn nuôi gia súc, gia cầm, nuôi trồng thủy sản. Probiotic là lựa chọn thay thế cho thuốc kháng sinh để hạn chế tối đa các tác dụng phụ và đem lại nhiều tác dụng có lợi cho vật chủ. Ngày nay, probiotic không chỉ dừng lại ở phạm vi nghiên cứu trong phòng thí nghiệm mà còn được thương mại hóa và phát triển mạnh mẽ dưới nhiều hình thức khác nhau, trong đó, các sản phẩm được phát triển nhiều nhất là thực phẩm chức năng cho người và thức ăn chăn nuôi cho gia súc, gia cầm và thủy sản.
Probiotic là các chủng vi khuẩn sống mang lại tác dụng có lợi cho vật chủ bởi khả năng cải thiện cân bằng hệ vi sinh đường ruột, tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật có lợi phát triển và ức chế các chủng vi sinh vật có hại cho vật chủ [26]. Probiotic là các chủng vi khuẩn sống, điển hình bởi những tác dụng sau đây : - Ngăn ngừa nhiễm trùng đường tiêu hóa, ngăn ngừa sự xâm lấn và gây hại của các chủng vi sinh vật gây bệnh [74, 79]. 8 download by : skknchat@gmail.com Luận văn thạc sĩ khoa học 2018 - Tăng cường miễn dịch cho vật chủ [33]. - Tăng khả năng hấp thụ dinh dưỡng, tăng trọng lượng, tăng khả năng sống sót của vật chủ [52].
Đặc điểm nổi bật khi sử dụng probiotic là thân thiện với môi trường và an toàn cho người sử dụng. Do đó, probiotic ngày càng được các nhà khoa học quan tâm, với mục đích nghiên cứu sâu hơn về vai trò, công dụng và cơ chế tương tác của chúng với vật chủ. Dựa vào đó để đưa ra những kết luận mang tính khoa học, làm cơ sở cho các doanh nghiệp phát triển và thương mại hóa các sản phẩm thức ăn chăn nuôi chứa probiotic. Các nghiên cứu về vai trò và ứng dụng của Bacillus probiotic trong nuôi tôm Probiotic dùng trong lĩnh vực thuỷ sản thường được biết đến hầu hết là các chủng thuộc chi Lactobacillus và Bacillus [18, 31] (ngoại trừ B.
anthracis là một số loài Bacillus gây bệnh [9, 22]). Một trong những lý do khiến Bacillus sp gần đây được ứng dụng phổ biến làm probiotic là vì chúng có khả năng hình thành nội bào tử, nhờ đó probiotic chứa Bacillus sp. tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình sản xuất (sấy khô ở nhiệt độ cao), có thể bảo quản và sử dụng trong thời gian dài mà không ảnh hưởng đến chất lượng và mật độ vi sinh vật trong sản phẩm, đồng thời chúng có khả năng tồn tại trong điều kiện môi trường khắc nghiệt. Khi được cung cấp đủ chất dinh dưỡng và môi trường sống thuận lợi, chúng có thể nảy mầm và trở thành dạng tế bào sinh dưỡng [49].
Bên cạnh đó, Bacillus sp. còn đáp ứng được các tiêu chí của probiotic như: có khả năng tồn tại và nảy mầm trong ruột, hình thành màng sinh học và khả năng kháng vi sinh vật gây bệnh [32], Bacillus sp. có khả năng sản sinh một số enzyme tiêu hóa, kích thích tiêu hóa thức ăn trong ruột dẫn đến kích thích tăng trọng lượng của vật chủ, ví dụ cụ thể đối với đối tượng là tôm thẻ chân trắng [28, 79],. 9 download by : skknchat@gmail.com Luận văn thạc sĩ khoa học 2018 Nghiên cứu về vai trò probiotic trong nuôi tôm thẻ chân trắng có thể kể đến một số lĩnh vực, bao gồm: (1) Thức ăn chứa probiotic giúp tăng cường miễn dịch, tăng sức khỏe, khả năng tiêu hóa, hấp thụ chất dinh dưỡng,.
ở tôm thẻ chân trắng, giúp tăng năng suất và sản lượng nuôi tôm; (2) Thức ăn nuôi tôm chứa probiotic giúp tôm chống chịu một số tác nhân gây bệnh, nghiêm trọng như vi rút đốm trắng. (3) Một hướng nghiên cứu mới là thức ăn chứa probiotic là các chủng có khả năng sinh carotenoid, giúp làm tăng hàm lượng astaxanthin ở tôm thẻ chân trắng, qua đó cải thiện chất lượng tôm nuôi. Đã có nhiều công bố về vai trò probiotic của một số chủng Bacillus sp. Cụ thể như nghiên cứu phân lập các chủng có hoạt tính probiotic của tác giả Khuất Hữu Thanh và cộng sự (2009) [3], nghiên cứu về chủng B.
amyloliquefaciens không chỉ làm thức ăn mà có tác dụng tích cực trong việc cải thiện chất lượng nước hồ nuôi tôm của các tác giả thuộc trường Đại học Cần Thơ [2, 4] nghiên cứu về các chủng B. megaterium liên quan đến sự tăng khả năng sản sinh enzyme tiêu hóa cho tôm [54], nghiên cứu về B. licheniformis có tác dụng tăng cường miễn dịch và cân bằng hệ vi sinh ruột tôm trước các tác nhân gây bệnh [16, 35, 40]. Có thể thấy rằng các nghiên cứu đánh giá tác dụng của probiotic dạng vi khuẩn thuộc chi Bacillus rất phổ biến và đa dạng cả ở trong nước và trên phạm vi quốc tế.
Bên cạnh đó, tôm thẻ chân trắng là loài động vật có tốc độ tăng trưởng khá nhanh trong điều kiện môi trường và dinh dưỡng thuận lợi. Song chúng lại rất nhạy cảm với sự thay đổi các yếu tố môi trường như nhiệt độ và độ mặn của nước. Không chỉ vậy, các tác nhân như vi rút như vi rút gây bệnh đốm trắng (WSSV – White Spot Syndrome Virus) và các chủng vi sinh vật gây bệnh (Vibrio sp.) [3], đây luôn là những mối lo ngại đáng kể đối với người nuôi tôm thẻ chân trắng vì những thiệt hại to lớn mà chúng gây ra. Để khắc phục phần nào tình trạng vi rút hoặc vi khuẩn gây bệnh cho tôm, sử dụng kháng sinh bằng cách cho tôm ăn hoặc bổ sung vào nước nuôi tôm là biện pháp đã được sử dụng rất phổ biến.
Tuy nhiên, sử dụng kháng sinh để phòng ngừa 10 download by : skknchat@gmail.com Luận văn thạc sĩ khoa học 2018 bệnh trong nuôi tôm để lại vấn đề tồn đọng chưa thể giải quyết đó là: vi khuẩn, vi rút có khả năng tích lũy đột biến kháng thuốc, khiến thuốc kháng sinh không thể sử dụng lâu dài [0, 74]. Hơn thế nữa, việc sử dụng kháng sinh còn dẫn đến ảnh hưởng xấu cho sức khỏe con người khi sử dụng tôm và tác động tiêu cực đến môi trường do dư lượng lớn kháng sinh tích lũy trong tôm và môi trường nước [71]. Những năm gần đây, probiotic được cho là có tiềm năng và được sử dụng khá phổ biến nhằm mục đích khắc phục những mặt hạn chế kể trên của việc sử dụng kháng sinh. Một số nghiên cứu của các tác giả trong và ngoài nước đã chứng minh vai trò của các chủng Bacillus sp.
trong việc hỗ trợ tăng cường miễn dịch giúp tôm phòng ngừa các tác nhân gây bệnh như vi rút đốm trắng [61]. Nghiên cứu về carotenoid và vi khuẩn sinh carotenoid 1. Carotenoid Carotenoid là các phân tử hữu cơ tự nhiên có trong một số thực vật và sinh vật quang hợp như tảo, nấm và một số vi khuẩn, điển hình là Bacillus sp. Carotenoid là tên chung của một nhóm các hợp chất có công thức phân tử và chức năng tương tự nhau, mỗi loại carotenoid đặc trưng cho một loại sắc tố khác nhau như vàng, vàng cam, đỏ, đỏ cam,.
Một số carotenoid quen thuộc với con người như: β-carotene (tiền chất của vitamin A), lycopene, lutein, zeaxanthin và astaxanthin. Carotenoid được biết đến với tác dụng quan trọng nhất là khả năng chống oxy hóa, giúp tế bào chống lại sự phá hủy bởi tia UV. Chúng hoạt động như các oxy phân tử độc lập hoặc tương tác hiệp đồng với các chất chống oxy hóa khác để bảo vệ tế bào [70].