Nghiên Cứu Tuyển Chọn Vi Sinh Vật Hữu Ích Trong Nuôi Tôm Thẻ Chân Trắng

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

1. MỞ ĐẦU: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

1.1. TÌNH HÌNH NUÔI TÔM THẺ CHÂN TRẮNG (Litopenaeus vannamei) TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM

1.1.1. Đặc điểm của tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei)

1.1.2. Ứng dụng tiến bộ khoa học công nghệ trong nuôi tôm

1.1.3. Hệ thống tuần hoàn RAS trong nuôi tôm

1.1.4. ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG LÊN QUÁ TRÌNH NUÔI TÔM

1.1.4.1. Oxy hoà tan (DO)

1.1.4.2. Mật độ vi tảo, Vibrio spp., tổng số vi khuẩn. Các hợp chất chứa N (ammonia, nitrite, nitrate) trong nước

1.1.4.3. CHU TRÌNH CHUYỂN HOÁ NITƠ TRONG NƯỚC NUÔI TÔM

2. VAI TRÒ CỦA VI SINH VẬT TRONG LÀM SẠCH NƯỚC NUÔI TÔM

2.1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TUYỂN CHỌN CÁC CHỦNG VI SINH VẬT LÀM SẠCH NƯỚC NUÔI TÔM

2.1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới

2.1.2. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam

2.2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

2.2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.2.2.1. Sàng lọc các chủng vi sinh vật có khả năng chuyển hoá ammonium, nitrite, nitrate

2.2.2.2. Sàng lọc các chủng vi sinh vật có khả năng tích luỹ Phosphor

2.2.2.3. Đánh giá khả năng tạo màng biofilm của các chủng vi sinh vật

2.2.2.4. Ảnh hưởng của điều kiện pH, độ mặn khác nhau đến sinh trưởng của các chủng vi sinh vật

2.2.2.5. Xác định khả năng sinh enzyme cellulase, amylase, protease của các chủng vi sinh vật

2.2.2.6. Phương pháp xử lý thống kê

2.2.2.7. Xác định khả năng đối kháng lẫn nhau của những chủng vi khuẩn được tuyển chọn

2.2.2.8. Nhuộm Gram tế bào vi khuẩn

2.2.2.9. Định danh vi sinh vật bằng công cụ sinh học phân tử

3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. SÀNG LỌC CÁC CHỦNG VI SINH VẬT CÓ KHẢ NĂNG CHUYỂN HOÁ AMMONIUM, NITRITE, NITRATE

3.2. SÀNG LỌC CÁC CHỦNG VI SINH VẬT CÓ KHẢ NĂNG TÍCH LUỸ PHOSPHOR

3.3. ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TẠO MÀNG BIOFILM CỦA CÁC CHỦNG VI SINH VẬT

3.4. ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN PH, ĐỘ MẶN KHÁC NHAU ĐẾN SINH TRƯỞNG CỦA CÁC CHỦNG VI SINH VẬT

3.5. ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG SINH ENZYME (CELLULASE, AMYLASE, PROTEASE) CỦA NHỮNG CHỦNG VI SINH VẬT TUYỂN CHỌN

3.6. HÌNH THÁI KHUẨN LẠC VÀ ĐẶC ĐIỂM TẾ BÀO CỦA CÁC CHỦNG VI SINH VẬT ĐƯỢC TUYỂN CHỌN

3.7. THỬ KHẢ NĂNG ĐỐI KHÁNG LẪN NHAU CỦA NHỮNG CHỦNG VI KHUẨN ĐƯỢC TUYỂN CHỌN

3.8. ĐỊNH DANH VI SINH VẬT BẰNG SINH HỌC PHÂN TỬ

3.9. ĐÁNH GIÁ SỰ BIẾN ĐỘNG CÁC CHỈ SỐ MÔI TRƯỜNG TRONG THỬ NGHIỆM NUÔI TÔM BẰNG HỆ THỐNG TUẦN HOÀN RAS Ở QUY MÔ PILOT SỬ DỤNG BỘ LỌC SINH HỌC KẾT HỢP VỚI BỘ CHỦNG VI SINH VẬT ĐÃ ĐƯỢC SÀNG LỌC

3.9.1. Sự biến động các chỉ số nhiệt độ, pH, oxy hòa tan (DO), độ kiềm

3.9.2. Sự biến động chỉ số tổng ammonia

3.9.3. Sự biến động chỉ số nitrite

3.9.4. Sự biến động chỉ số nitrate

3.9.5. Sự biến động chỉ số Phosphate

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Vi Sinh Vật Hữu Ích Cho Tôm Thẻ

Nghề nuôi tôm thẻ chân trắng đang phát triển mạnh mẽ, nhưng đối mặt với nhiều thách thức như dịch bệnh và ô nhiễm nguồn nước. Nguyên nhân chính là thức ăn dư thừa, vi sinh vật có hại, hóa chất xử lý nước và chất thải của tôm. Theo Fung-Smith (1998), thức ăn chiếm hơn 50% chi phí sản xuất, nhưng chỉ 25-30% dinh dưỡng được chuyển đổi thành sản phẩm tôm, còn lại thải ra môi trường. Các hợp chất chứa nitơ vô cơ như ammonia, nitrite gây hại trực tiếp đến tôm và tạo điều kiện cho tác nhân gây bệnh phát triển. Việc sử dụng hóa chất, kháng sinh cũng gây ô nhiễm và nguy cơ kháng thuốc. Do đó, cần giải pháp thích hợp để giải quyết vấn đề này. Các biện pháp sinh học như sử dụng chế phẩm chứa vi sinh vật hữu ích thay thế kháng sinh và hóa chất đã được chứng minh tính an toàn và hiệu quả ở nhiều nước.

1.1. Tình Hình Nuôi Tôm Thẻ Chân Trắng Hiện Nay

Nghề nuôi tôm biển nói chung và tôm thẻ chân trắng nói riêng hiện nay đang là ngành sản xuất phát triển nhanh ở nhiều nước trên thế giới trong đó có Việt Nam. Bên cạnh sự gia tăng cả về diện tích và mật độ nuôi trong những năm qua, nghề nuôi tôm cũng gặp rất nhiều trở ngại như dịch bệnh và nguồn nước cho sản xuất bị ô nhiễm mà nguyên nhân chính là thức ăn dư thừa, các vi sinh vật có hại, hóa chất xử lý nước, kháng sinh, chất thải của tôm.

1.2. Vai Trò Của Vi Sinh Vật Trong Nuôi Tôm Bền Vững

Các chế phẩm chứa các chủng vi khuẩn có ích dùng trong thủy sản an toàn với người và động vật, đặc hiệu đối với vật chủ, thích hợp với các phương pháp phòng trừ khác, thời gian bán hủy ngắn nên không tồn đọng lâu để gây ô nhiễm môi trường sống, có khả năng tự nhân lên và ức chế các vi sinh vật gây bệnh cho tôm, cá. Việc sử dụng biện pháp này cũng phù hợp với hệ thống nuôi trồng thủy sản khép kín có tỷ lệ trao đổi nước rất thấp, đầu vào được kiểm soát chặt chẽ và thường được chứa trong không gian nhỏ hơn so với các ao mở truyền thống.

II. Thách Thức Quản Lý Môi Trường Nuôi Tôm Thẻ Chân Trắng

Trong nuôi tôm, việc quản lý môi trường là yếu tố then chốt. Thức ăn thừa và chất thải của tôm phân hủy tạo ra các hợp chất nitơ độc hại như ammonia và nitrite. Nếu không được xử lý hiệu quả, chúng sẽ gây stress, làm suy yếu hệ miễn dịch của tôm, tạo điều kiện cho bệnh tật bùng phát. Hơn nữa, việc sử dụng kháng sinh và hóa chất để kiểm soát dịch bệnh có thể dẫn đến ô nhiễm môi trường và tạo ra các chủng vi khuẩn kháng thuốc. Điều này đe dọa đến sự phát triển bền vững của ngành nuôi tôm. Do đó, cần có các giải pháp quản lý môi trường nuôi tôm bằng vi sinh vật hiệu quả và thân thiện với môi trường.

2.1. Ô Nhiễm Nguồn Nước Trong Nuôi Tôm Thâm Canh

Hợp chất chứa nitơ vô cơ dưới dạng ammonia hay nitrite do phân hủy chất thải trong ao nuôi nếu không được xử lý tốt sẽ gây hại trực tiếp đến động vật thủy sản nuôi và là cơ hội cho các tác nhân gây bệnh như vi rút, vi khuẩn phát triển. Bên cạnh đó, hóa chất, kháng sinh để xử lý môi trường ao nuôi và phòng bệnh cũng là nguyên nhân gây ô nhiễm nước và gây ra nguy cơ kháng thuốc cho động vật nuôi và con người.

2.2. Ảnh Hưởng Của Kháng Sinh Đến Chất Lượng Tôm Xuất Khẩu

Một số mặt hàng thủy sản xuất khẩu sang các thị trường Châu Âu, Nhật Bản, …bị kiểm định nghiêm ngặt về dư lượng kháng sinh, thậm chí còn bị trả lại. Do đó, cần chọn một giải pháp thích hợp để giải quyết vấn đề này.

2.3. Giải Pháp Thay Thế Kháng Sinh Bằng Vi Sinh Vật Hữu Ích

Tại một số nước có ngành nuôi trồng thủy sản phát triển với quy mô công nghiệp như Mỹ, Nhật, Trung Quốc, Thái Lan,…các biện pháp sinh học như sử dụng chế phẩm chứa vi sinh vật thay thế cho kháng sinh trong phòng, điều trị bệnh và hóa chất sử dụng trong suốt chu trình sản xuất đã khẳng định được tính an toàn và hiệu quả.

III. Cách Tuyển Chọn Vi Khuẩn Có Lợi Cho Tôm Thẻ Chân Trắng

Việc tuyển chọn vi khuẩn có lợi cho tôm đòi hỏi quy trình sàng lọc kỹ lưỡng. Đầu tiên, cần phân lập các chủng vi sinh vật từ môi trường nuôi tôm tự nhiên hoặc từ các nguồn khác. Sau đó, đánh giá khả năng của chúng trong việc chuyển hóa các chất thải độc hại như ammonia, nitrite, nitrate. Các chủng có khả năng phân hủy chất thải tốt nhất sẽ được chọn lọc. Tiếp theo, cần kiểm tra khả năng tạo màng biofilm, khả năng chịu đựng các điều kiện môi trường khác nhau (pH, độ mặn) và khả năng sinh enzyme phân giải chất hữu cơ. Cuối cùng, các chủng vi sinh vật được định danh và thử nghiệm khả năng đối kháng lẫn nhau để chọn ra tổ hợp tốt nhất.

3.1. Phân Lập Vi Sinh Vật Hữu Ích Từ Ao Nuôi Tôm

Các chủng Bacillus thuộc bộ chủng vi sinh vật của Công ty Cổ phần Công nghệ Thuỷ sản AVITECH được sàng lọc và thử nghiệm trên hệ thống nuôi tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) bằng công nghệ tuần hoàn RAS.

3.2. Đánh Giá Khả Năng Chuyển Hóa Chất Thải Của Vi Sinh Vật

Sàng lọc các chủng vi sinh vật có khả năng chuyển hoá ammonium, nitrite, nitrate. Sàng lọc các chủng vi sinh vật có khả năng tích luỹ Phosphor.

3.3. Kiểm Tra Khả Năng Tạo Biofilm Của Vi Sinh Vật

Đánh giá khả năng tạo màng biofilm của các chủng vi sinh vật. Ảnh hưởng của điều kiện pH, độ mặn khác nhau đến sinh trưởng của các chủng vi sinh vật.

IV. Ứng Dụng Probiotic Cho Tôm Thẻ Chân Trắng Hiệu Quả

Các chủng probiotic cho tôm thẻ chân trắng được tuyển chọn có thể được ứng dụng trong nhiều giai đoạn của quá trình nuôi. Chúng có thể được sử dụng để cải thiện chất lượng nước, tăng cường hệ miễn dịch cho tôm, và ức chế sự phát triển của các vi sinh vật gây bệnh. Việc bổ sung probiotic vào thức ăn hoặc trực tiếp vào môi trường nuôi có thể giúp tôm phát triển khỏe mạnh, giảm tỷ lệ bệnh tật và tăng năng suất. Ngoài ra, việc sử dụng probiotic còn giúp giảm thiểu việc sử dụng kháng sinh và hóa chất, góp phần vào việc nuôi tôm bền vững.

4.1. Cải Thiện Chất Lượng Nước Bằng Vi Sinh Vật Hữu Ích

Việc dùng chế phẩm chứa vi sinh vật trong xử lý ao nuôi nhằm phân hủy các chất không tiêu hóa được, thức ăn thừa, đặc biệt là rất thân thiện với môi trường.

4.2. Tăng Cường Hệ Miễn Dịch Cho Tôm Thẻ Bằng Probiotic

4.3. Giảm Thiểu Sử Dụng Kháng Sinh Trong Nuôi Tôm

V. Nghiên Cứu Ứng Dụng Vi Sinh Vật Trong Hệ Thống RAS Nuôi Tôm

Hệ thống tuần hoàn RAS (Recirculating Aquaculture System) là một giải pháp nuôi tôm bền vững, giúp tiết kiệm nước và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Trong hệ thống RAS, vi sinh vật đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì chất lượng nước. Chúng được sử dụng trong các bộ lọc sinh học để chuyển hóa các chất thải độc hại thành các chất ít độc hại hơn. Việc nghiên cứu và ứng dụng các chủng vi sinh vật phù hợp cho hệ thống RAS là rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả hoạt động của hệ thống và sức khỏe của tôm.

5.1. Tổng Quan Về Hệ Thống Nuôi Tôm Tuần Hoàn RAS

Với mong muốn tìm ra những chủng vi sinh vật hữu ích có khả năng làm sạch môi trường nước nuôi tôm để tăng hiệu quả xử lý nước trong hệ thống nuôi tôm tuần hoàn, chúng tôi đã thực hiện đề tài: ‟Tuyển chọn các chủng vi sinh vật hữu ích ứng dụng trong nuôi tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) bằng công nghệ tuần hoàn RAS”.

5.2. Vai Trò Của Vi Sinh Vật Trong Lọc Sinh Học RAS

Mắt xích quan trọng của hệ thống tuần hoàn RAS chính là bộ lọc sinh học được tạo ra do vi sinh vật được tích hợp vào giá thể. Vai trò của chúng đã được chứng minh, việc dùng chế phẩm chứa vi sinh vật trong xử lý ao nuôi nhằm phân hủy các chất không tiêu hóa được, thức ăn thừa, đặc biệt là rất thân thiện với môi trường.

5.3. Tiềm Năng Phát Triển RAS Trong Nuôi Tôm Tại Việt Nam

Ở Việt Nam, công nghệ RAS được ứng dụng vào nuôi thâm canh đang còn khiêm tốn. Việc ứng dụng công nghệ RAS trong nuôi tôm thẻ chân trắng công nghiệp hiện nay mới dừng lại ở một số trang trại giống và một số trang trại có tiềm lực tài chính đầu tư. Tuy nhiên, việc sử dụng các quần thể vi sinh vật nhằm xử lý ổn định các chỉ số ô nhiễm và tạo môi trường để tôm phát triển tốt hiện nay chưa được nghiên cứu chuyên sâu dẫn đến năng suất tôm chưa tương xứng với tổng mức đầu tư, thời gian thu hồi vốn dài.

VI. Kết Luận Và Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Vi Sinh Vật

Nghiên cứu tuyển chọn vi sinh vật hữu ích trong nuôi tôm thẻ chân trắng là một lĩnh vực đầy tiềm năng. Việc ứng dụng các chủng vi sinh vật phù hợp có thể giúp cải thiện chất lượng nước, tăng cường sức khỏe cho tôm và giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường. Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu để tìm ra các chủng vi sinh vật mới có khả năng phân hủy chất thải hiệu quả hơn, chịu đựng tốt hơn các điều kiện môi trường khắc nghiệt và có khả năng ức chế các vi sinh vật gây bệnh. Đồng thời, cần phát triển các quy trình sản xuất chế phẩm sinh học chất lượng cao và dễ sử dụng để người nuôi tôm có thể áp dụng một cách hiệu quả.

6.1. Tầm Quan Trọng Của Nghiên Cứu Vi Sinh Vật Trong NTTS

Do vậy, việc nghiên cứu sàng lọc các chủng vi sinh vật hữu ích ứng dụng trong hệ thống tuần hoàn nuôi tôm thẻ chân trắng là rất cần thiết cho việc tăng hiệu quả của hệ thống tuần hoàn RAS tại Việt Nam hiện nay.

6.2. Hướng Nghiên Cứu Phát Triển Chế Phẩm Sinh Học Cho Tôm

6.3. Ứng Dụng Thực Tiễn Kết Quả Nghiên Cứu Vào Sản Xuất

Hiện nay, ở Việt Nam, công nghệ RAS được ứng dụng vào nuôi thâm canh đang còn khiêm tốn, chỉ dừng ở đề tài, dự án nghiên cứu và mô hình thử nghiệm. Việc ứng dụng công nghệ RAS trong nuôi tôm thẻ chân trắng công nghiệp hiện nay mới dừng lại ở một số trang trại giống và một số trang trại có tiềm lực tài chính đầu tư. Tuy nhiên, việc sử dụng các quần thể vi sinh vật nhằm xử lý ổn định các chỉ số ô nhiễm và tạo môi trường để tôm phát triển tốt hiện nay chưa được nghiên cứu chuyên sâu.

Tuyển Chọn Các Chủng Vi Sinh Vật Hữu Ích Ứng Dụng Trong Nuôi Tôm Thẻ Chân Trắng (Litopenaeus vannamei)