1. Mở đầu

        Với sự phát triển mạnh về nông nghiệp, đặc biệt là nuôi trồng thuỷ sản, hàng năm Việt Nam đã cung ứng lượng lớn sản phẩm nông nghiệp và thuỷ sản đáp ứng nhu cầu thị trường trong và ngoài nước. Đi cùng với đó là sự gia tăng đáng kể về diện tích nuôi trồng thuỷ sản, chỉ riêng tỉnh Cà Mau tính đến tháng 11 năm 2023 tổng diện tích nuôi tôm đạt 278.488 ha với diện tích nuôi tôm thâm canh và siêu thâm canh là 6.380,6 ha (7653 hộ nuôi), diện tích nuôi tôm siêu thâm canh là 4.641,9 ha (4.791 hộ nuôi) và diện tích thả nuôi đạt 73%. Tuy nhiên, việc tăng năng suất và sản lượng tôm đã làm gia tăng nguy cơ xuất hiện các bệnh nguy hiểm cho tôm (Valderrama and Anderson, 2011). Các bệnh do virus và vi khuẩn đã đặt ra một thách thức lớn đối với ngành nuôi tôm trong gần hai thập kỷ qua, như bệnh do virus gây hoại tử cơ (IMNV) trên tôm thẻ chân trắng Litopenaeus vannamei đã gây thiệt hại nặng nề từ 0,2 đến 1 tỷ USD cho ngành nuôi tôm công nghiệp ở Indonesia vào năm 2006 (Sunarto and Sutanto, 2011). Dịch bệnh không chỉ ảnh hưởng đến kinh tế xã hội của ngành tôm (thu nhập, việc làm, tiếp cận thị trường hoặc thị phần, niềm tin của người tiêu dùng, tình trạng thiếu lương thực hoặc đóng cửa các nhà máy sản xuất) mà còn ảnh hưởng đến sự phát triển bền vững của mô hình và ngành nuôi (tác động đến chi phí, hoạt động thương mại và đa dạng sinh học). Việc sử dụng kháng sinh và hóa chất trong phòng và trị một số bệnh do vi khuẩn gây ra đã mang lại một số hiệu quả nhất định. Tuy nhiên, việc sử dụng chúng đã cho thấy thiếu tính bền vững, ảnh hưởng lớn đến hệ sinh thái môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng. Sử dụng các kháng sinh trong phòng và trị bệnh cho tôm sẽ tạo ra các dòng vi khuẩn mới kháng thuốc và có độc lực cao cho tôm nuôi. Cho nên vấn đề nghiên cứu, ứng dụng dụng probiotic làm tác nhân sinh học để quản lý sức khỏe của vật nuôi, giúp vật nuôi tăng khả năng miễn dịch chống lại mầm bệnh cũng là nguồn dữ liệu quan trọng cho ban hành các chương trình thực hành nuôi tôm BMP đến với người nuôi, đặc biệt là trong các hệ thống nuôi tôm như hiện nay. 

Hình 1. Lợi khuẩn ức chế và tiêu diệt hại khuẩn (Nguồn: St)

        Theo tổ chức nông nghiệp và lương thực thế giới (FAO, 2002) định nghĩa về probiotic là các vi sinh vật sống, khi được đưa vào cơ thể với một lượng đầy đủ sẽ mang lại lợi ích cho cơ thể vật chủ. Vi khuẩn có lợi cải thiện sức khỏe của vật chủ bằng cách kiểm soát các loài vi khuẩn gây bệnh và cải thiện chất lượng nước bằng cách thay đổi thành phần nhóm vi khuẩn trong nước và đáy ao. 

        2. Phương thức hoạt động của probiotic

        2.1. Cân bằng hệ vi sinh đường ruột

        Sự thay đổi hệ vi sinh đường ruột dẫn đến những thay đổi về điều kiện sống bên trong đường ruột, từ đó hiệu ứng điều hòa miễn dịch hoặc chức năng tiêu hóa cũng khác nhau. Sự thay đổi ban đầu này, được xem là tác dụng chính của probiotic đối với vật chủ, khi bổ sung một loài vi sinh vật mới vào hệ tiêu hóa của vật chủ có thể dẫn đến thay đổi cả một hệ vi sinh vật trong đường ruột của vật chủ. Sự thay đổi này là kết quả của quá trình cạnh tranh đối kháng của các loài vi khuẩn, một số nghiên cứu đã báo cáo tác động của probiotic lên tổng số vi khuẩn hoặc Vibrio sp có trong hệ thống tiêu hóa của giáp xác (Rengpipat et al., 2003; Venkat et al. 2004; Castex et al., 2008; Li et al., 2009; Zhang et al., 2009; Boonthai et al., 2011; Zhang et al., 2011). Có một số báo cáo về tác dụng của Probiotic hoặc probiotic lên hệ vi sinh vật trong hệ tiêu hóa của các loài giáp xác bằng các kỹ thuật phân tử (Daniels et al., 2010; Thompson et al., 2010; Liu et al., 2011a). Thompson et al (2011a) đã sử dụng các kỹ thuật phân tử để khảo sát ảnh hưởng của vi khuẩn Gram âm lên tôm thẻ chân trắng L. vannamei. Kết quả cho thấy, sự đa dạng thành phần vi khuẩn và những thay đổi trong quần thể vi sinh đường ruột khi sử dụng Vibrio gazogenes làm chế phẩm sinh học bổ sung vào thức ăn trong suốt thời gian 8 tuần. PCR-DGGE của vùng 16S rRNA V3 đã được sử dụng để nghiên cứu ảnh hưởng của Bacillus spp., và prebiotic MOS, lên quần thể vi sinh vật bên trong ruột của ấu trùng tôm hùm H. gammarus (Daniels et al., 2010). 

Hình 2. Probiotic và sự thay đổi vi sinh đường ruột (Nguồn: tepbac)

        Quần thể vi sinh vật bên trong đường ruột của tôm hùm H. gammarus bị giảm phong phú và đa dạng về loài khi tôm được cho ăn kết hợp giữa Bacillus spp. và prebiotics. Các nghiên cứu bổ sung về hệ vi sinh đường ruột của giáp xác sử dụng phương pháp PCR-DGGE, qRT-PCR và giải trình tự được sử dụng đã giúp giải thích và hiểu rõ hơn về tác dụng của probiotic đối với động vật giáp xác. Việc xem xét quần thể vi sinh trong ruột của giáp xác khác nhau ở các phần trước, phần giữa và phần sau, tương ứng với hình thái và chức năng khác nhau. Johnson et al. (2008) khi nghiên cứu quần thể vi sinh ở phần đầu và phần sau của ruột tôm thẻ chân trắng L. vannamei được nuôi trong hệ thống tuần hoàn khép kín cho thấy quần thể vi sinh trong nước nuôi đa dạng hơn quần thể vi sinh trong ruột tôm, đồng thời quần thể vi sinh có sự khác biệt giữa phần đầu và phần sau của ruột. Quá trình giải trình tự DNA ở dải DGGE đã cho thấy phần trước của ruột tôm bao gồm các chũng vi khuẩn Mycobacterium spp., Propionibacterium spp. và Desulfocapsa spp., trong khi phần sau ít đa dạng hơn và chủ yếu liên quan đến chủng vi khuẩn Vibrio spp (Jiravanichpaisal, 2011).

Hình 3: Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ vi sinh đường ruột tôm (Nguồn: nguoinuoitom)

        2.2. Cơ chế ức chế

        Trong nghiên cứu về chủng vi khuẩn có lợi Bacillus S11, Rengpipat et al. (2000) cho rằng vi khuẩn Bacillus S11 có khả năng cạnh tranh và tiêu diệt V. harveyi bên trong ruột tôm sú Penaneus monodon khi bổ sung probiotic vào trong khẩu phần thức ăn tôm. Điều này được giải thích rõ hơn trong quá trình sàng lọc dòng vi sinh hữu ích, các nhà nghiên cứu đã dựa vào tính đối kháng với vi khuẩn gây bệnh thông qua các thí nghiệm in vitro và in vivo (Vershuere et al., 2000a). Phương pháp sử dụng trong các nghiên cứu theo dạng như vậy dựa trên khả năng sản xuất chất ngoại bào ức chế của chủng vi khuẩn này đối với chủng vi khuẩn khác (Hai et al. 2007). Rengpipat et al. (1998) đã chọn dòng Bacillus S11 từ 350 mẫu phân lập của các mẫu bùn, nước và trên tôm sú, dựa trên khả năng kháng lại vi khuẩn V. harveyi và V. parahaemolyticus gây bệnh cho tôm sú. Tác dụng kháng khuẩn của vi khuẩn thường được tiết ra đơn lẻ hoặc kết hợp như kháng sinh, tế bào phụ, lysozyme, protease, hydrogen peroxide hoặc axit hữu cơ làm giảm độ pH của môi trường (Verschuere et al. 2000a). Gildberg et al. (1997) cho rằng các chất ngoại bào được tạo ra bởi probiotics là quan trọng nhất, ví dụ như hoạt động kháng khuẩn của Bacillus spp. sẽ liên quan đến sản xuất các loại kháng sinh như polymyxin, bacitracin và gramicidin (Gullian et al., 2004). Các cơ chế mà Bacillus spp. kiểm soát Vibrio spp. và các mầm bệnh khác trong ruột của giáp xác có liên quan đến khả năng sản xuất kháng sinh, cạnh tranh chất dinh dưỡng và môi trường sống với các vi khuẩn khác (Moriarty, 1998). Trong khi đó, vi khuẩn lactic (LAB) sẽ kiểm soát vi khuẩn khác bằng cách sản xuất ra các axit hữu cơ nhằm làm giảm pH bên trong ruột hoặc loại bỏ cacbohydrat (Vázquez et al., 2005). 
Vaseeharan and Ramasamy (2003) đã chứng minh tác dụng của chất ức chế không bào được chiết xuất từ B. subtilis BT23 đối với vi khuẩn V. harveyi. Kết quả thí nghiệm in vivo cho thấy, bổ sung B. subtilis BT23 với mật độ 106 - 108 CFU/mL trong 6 ngày sẽ giảm đến 90% tỷ lệ chết của tôm sú P. monodon sau khi cảm nhiễm với V. harveyi. Boonthai et al. (2011) cho rằng, mật độ Bacillus sp trong ruột tôm sú P. monodon tăng hơn 3 đơn vị log sau khi tôm được cho ăn kết hợp một số loài Bacillus, đồng thời mật độ vi khuẩn Vibrio sp trong ruột tôm giảm. Chythanya et al., (2002) đã báo cáo sử dụng ≥20 mg/mL chất ức chế chiết xuất không tế bào của vi khuẩn Ps. aeruginosa, có thể làm giảm nồng độ V. harveyi trong nước ương ấu trùng tôm. Hiệu ứng này có liên quan đến tác dụng ức chế của cloroform được sản xuất bởi Pseudomonas I-2. Bên cạnh đó, tác giả cho rằng pyocyanin có thể là kháng sinh gây ra tác dụng này.

        2.3. Gián đoạn thông tin liên lạc

        Một phương thức ức chế khả năng gây bệnh của vi khuẩn đó là sự can thiệp làm gián đoạn thông tin liên lạc giữa các vi khuẩn gây bệnh. Quá trình liên lạc giữa các vi khuẩn sẽ giúp vi khuẩn quyết định tiêu tốn năng lượng để biểu hiện một tính trạng, dựa trên sự trao đổi chất bên trong tế bào. Các quá trình này được thể hiện như biểu hiện của gen độc lực, hình thành màng sinh học, phát xạ ánh sáng, sự hấp thu DNA, sản xuất kháng sinh và enzyme ngoại bào cùng nhiều đặc điểm khác nên rất tốn kém năng lượng và chỉ thành công trong những điều kiện nhất định như mật độ quần thể vi khuẩn đủ lớn để hình thành vùng đệm, tấn công hệ thống phòng thủ của vật chủ. Đặc biệt đối với yếu tố độc lực, hiệu quả và thời điểm biểu hiện rất quan trọng cho sự thành công của quá trình lây nhiễm lên vật chủ (Defoirdt et al., 2005). Các phân tử tín hiệu được xem là ngôn ngữ giao tiếp của vi khuẩn, phổ biến nhất là Acylated homoserine lactones (AHL) cho vi khuẩn Gram âm và các chuỗi peptide nhỏ cho vi khuẩn Gram dương. Sự thay đổi về độ dày chuỗi Carbon của AHLs là đặc trưng cho từng loài, AI-2 đại diện cho ngôn ngữ giao tiếp phổ biến, cho phép truyền thông tin cho một quần thể vi sinh vật. Tất cả những phân tử này sẽ cung cấp thông tin về môi trường, thành phần loài, sự hiện diện của loài cạnh tranh các chất dinh dưỡng và biến dưỡng của quần thể vi sinh vật (Defoirdt et al., 2005). Defoirdt et al. (2005) và Tinh et al. (2007) đã báo cáo rằng, hệ thống liên lạc có liên quan đến số lượng V. harveyi trong quần thể sinh vật và điều chỉnh độc lực lây nhiễm đối với Artemia franciscana và Brachionus plicatilis. Việc sử dụng một số hoạt chất để phá vỡ thông tin liên lạc của các loài vi khuẩn được xem là giải pháp khả thi nhằm ức chế độc lực của vi khuẩn gây bệnh trên các loài động vật thủy sản (Defoirdt et al., 2004). Defoirdt et al. (2006) báo cáo rằng, sử dụng furanones halogen được chiết xuất từ tảo biển đã làm gián đoạn tín hiệu liên lạc của vi khuẩn Vibrio spp và giúp Artemia không bị nhiễm bệnh bỡi chủng vi khuẩn này. Các hợp chất làm gián đoạn tín hiệu liên lạc và ảnh hưởng đến độc lực của vi khuẩn Vibrio spp nhưng không ảnh hưởng đến sự phát triển của chúng và hạn chế được hiện tượng kháng thuốc như sử dụng kháng sinh. 

        2.4. Cạnh tranh về chất dinh dưỡng và vị trí bám

        Một phương thức cạnh tranh để ức chế vi khuẩn có hại của probiotic là cạnh tranh về chất dinh dưỡng và các vị trí bám lên vật chủ  (Lee et al., 2000). Động vật giáp xác có hệ vi sinh đường ruột kém phát triển và đa dạng hơn cá, hệ vi sinh ở giáp xác chủ yếu tập trung ở phần đầu và phần sau của hệ tiêu hóa. Do đó, mật độ vi khuẩn và thành phần loài có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như hệ thống nuôi, nhiệt độ, quần thể vi sinh trong môi trường ao hoặc bể nuôi, chế độ cho ăn, lột xác, quá trình hấp thu và đào thải phân qua ruột (Moss et al., 2000). Do đó, mặc dù một số vi khuẩn có lợi được sử dụng làm probiotic sử dụng cho các loài giáp xác nhưng chúng vẫn không cư trú lâu trong ruột của vật chủ. Chính vì vậy, việc sử dụng probiotic bổ sung thường xuyên vào trong thức ăn là một giải pháp duy trì sự hiện diện của chúng trong hệ tiêu hóa của giáp xác (Castex, 2009; Merrifield et al., 2010).

        Việc bám dính và cư trú trên bề mặt niêm mạc ruột của vi khuẩn probiotic sẽ loại bỏ được quá trình gắn kết các vi khuẩn gây bệnh và loại bỏ chúng ra khỏi hệ tiêu hóa của các loài giáp xác (Vershuere et al., 1999; Vine et al., 2004). Gullian et al. (2004) cho rằng, khả năng bám dính và cư trú trên bề mặt niêm mạc ruột tôm thẻ chân trắng L. vannamei bởi một số chủng probiotic, đã gia tăng tính cạnh tranh nơi cư trú với chủng V. harveyi gây bệnh cho tôm. Chủng lợi khuẩn Vibrio P62 có thể làm giảm 60% sự xâm chiếm của V. harveyi S2 và thay thế hệ vi sinh trong tuyến tiêu hoá. Rico-Mora et al. (1998) đã phân lập được một chủng probiotic có khả năng phát triển trong môi trường nghèo chất hữu cơ, giúp ức chế sự phát triển của V. alginolyticus trong môi trường nuôi cấy tảo silic. 

        2.5. Điều chỉnh phản ứng miễn dịch của vật chủ

        Có nhiều nghiên cứu về khả năng tạo ra các chất kích thích miễn dịch của vi sinh vật hữu ích đối với động vật giáp xác như lipopolysaccharid từ thành tế bào vi khuẩn, β-glucans từ thành tế bào nấm men… (Smith et al., 2003; Sajeevan et al., 2009; Bai et al., 2010). Các vi sinh vật có thể kích thích hệ thống miễn dịch không đặc hiệu, đặc biệt là LAB được báo cáo như các chất điều hòa miễn dịch ở cá. Balcázar et al (2006) cho rằng, hệ miễn dịch trong ruột tôm sẽ không được cải thiện nếu không có sự định cư của quần thể vi sinh vật có lợi. Điều này phù hợp với kết quả nghiên cứu của Gullian et al. (2004), khi sử dụng vi khuẩn Vibrio sp. (P62 và P63) và các chủng Bacillus để tăng khả năng bám dính lên thành ruột và kích thích hệ miễn dịch của tôm nuôi. Rengpipat et al (2000) cho rằng, Bacillus S11 tạo kháng thể chống lại bệnh Vibriosis trên tôm sú bằng cách kích hoạt khả năng bảo vệ cả tế bào và thể dịch, tác dụng miễn dịch này được thể hiện thông qua việc cải thiện số lượng bạch cầu, hoạt động thực bào, hoạt động PO và hoạt tính kháng khuẩn của haemolymph cao hơn. Nguyên nhân do, peptidoglycan trên bề mặt thành của men vi sinh kích thích bạch cầu hạt và tăng cường khả năng thực bào (Itami et al., 1998). Hoạt động PO, quá trình thực bào, hiệu quả loại bỏ mầm bệnh và cải thiện khả năng chống lại mầm bệnh vi khuẩn cũng cho kết quả tương tự với các chủng Bacillus khác (Tseng et al., 2009). 

        Theo Balcázar (2003), miễn dịch được tạo ra bởi hỗn hợp vi khuẩn Bacillus spp. và Vibrio spp. sẽ giúp kháng WSSV tốt hơn. Antony et al. (2011) nghiên cứu sử dụng Micrococcus sp. và Bacillus sp bổ sung vào thức ăn sẽ giúp điều chỉnh biểu hiện của các gen peptide kháng khuẩn (AMP) trong tế bào hồng cầu và một số mô của tôm sú như ALF, penaeidin-3 và -5. Khi tôm bị nhiễm bởi WSSV, số lượng thụ thể trên bề mặt tế bào bị giảm và được biểu hiện qua gen AMP. Tuy nhiên, tôm nuôi có sử dụng probiotic cho thấy mức độ bảo vệ cao hơn và các chỉ số lipopolysaccharide, crushtins và penaeidins được cải thiện hơn nhiều so với đối chứng (Antony et al., 2011). Do đó, probiotic hiện nay đang phát triển theo hướng cải thiện sức đề kháng của giáp xác đối với WSSV, việc tạo ra phản ứng miễn dịch của giáp xác được thực hiện bằng phương pháp bất hoạt tác nhân gây bệnh hoặc protein tái tổ hợp chống lại WSSV (Namikoshi et al., 2004). Yang et al (2011) đã sử dụng men Rhodosporidium paludigenum để cải thiện hoạt động của các enzyme chống oxy hóa trong huyết thanh, cơ và tuyến tiêu hóa của tôm thẻ chân trắng L. vannamei. Như vậy, probiotic có hiệu quả cao trong điều chỉnh hệ miễn dịch ở giáp xác. 

        2.6. Cung cấp dinh dưỡng trực tiếp hoặc gián tiếp 
 
 

Hình 3: Mật độ vi nhung mao ruột cá rô phi khi cho ăn không có và có bổ sung probiotic (nguồn BIOMIN)

(a)    vi nhung mao ruột cá cho ăn thức ăn không bổ sung probiotic
(b)    vi nhung mao ruột cá cho ăn thức ăn có bổ sung probiotic

        Ruột là nơi cư trú của một lượng lớn các vi sinh vật kết hợp, bên dưới lớp chất nhày là biểu mô chủ yếu là các tế bào ruột, các tế bào này được lót bằng các vi nhung mao. Quan sát dưới kính hiển vi trên ruột cá rô phi khi bổ sung probiotic vào thức ăn cho cá cho thấy mật độ vi nhung mao được tăng lên đáng kể, làm tăng diện tích bề mặt để vật chủ hấp thu vật chất dinh dưỡng từ thức ăn và khoảng trống giữa các vi nhung mao được rút càng ngắn làm rút ngắn cơ hội cho mầm bệnh di chuyển qua biểu mô và gây nhiễm bệnh cho vật chủ. Do đó, mật độ vi nhung mao tăng cao hơn do probiotic góp phần tạo ra một hàng rào hiệu quả giữa bên trong và bên ngoài ruột, ngăn chặn mầm bệnh xâm nhập hiệu quả.

        Các vi sinh hữu ích có thể đóng vai trò là nguồn thức ăn bổ sung và các chất dinh dưỡng như vitamin, enzym hoặc các axit amin thiết yếu (Dall and Moriarty, 1983). Do đó, hệ vi sinh đường ruột có thể đóng vai trò cải thiện nguồn năng lượng thông qua quá trình hấp thu dinh dưỡng và thúc đẩy chuyển hóa thức ăn bởi các vi sinh vật hữu ích bám trên niêm mạc ruột. Hiện nay các chế phẩm sinh học trên thế giới có thể giúp vật chủ tăng trưởng bằng cách: (1) làm tăng nguồn men tiêu hóa trong hệ tiêu hóa hoặc kích thích sản xuất enzym tiêu hóa của vật chủ, (2) tăng khả năng cung cấp chất dinh dưỡng cho sinh vật để hấp thụ trong hệ tiêu hóa và (3) cung cấp sinh khối vi khuẩn bổ sung cho vật chủ làm nguồn dinh dưỡng bổ sung. 

        Ochoa Solano và Olmos Soto (2006) cho rằng, hoạt động của protease, carbohydraterolase và lipase của tôm sẽ cao hơn bình thường khi sử dụng ba chủng Bacillus sp bổ sung vào khẩu phần thức ăn tôm. Liu et al. (2009) báo cáo, hoạt động của enzyme protease trong ruột tôm được cải thiện rất nhiều, dẫn đến tốc độ tăng trưởng của tôm nuôi cũng được cải thiện đáng kể khi sử dụng B. subtilis E20 bổ sung vào thức ăn tôm với liều lượng 108 CFU/kg thức ăn. Ziaei-Nejad et al. (2006) cjo thấy, hoạt động amylase, lipase và protease được gia tăng bên trong hệ tiêu hóa và tốc độ tăng trưởng của tôm F. indicus được cải thiện, khi tôm được bổ sung probiotic chứa các chủng Bacillus. 

        3. Ứng dụng probiotic trong sản xuất giống và nuôi tôm 

        Mặc dù thông tin về cơ chế hoạt động của vi sinh vật đối với giáp xác còn nhiều hạn chế, tuy nhiên, những lợi ích mà probiotic mang lại gồm cải thiện khả năng kháng bệnh của vật chủ (chống lại các bệnh do vi khuẩn và vi rút gây ra), kích thích miễn dịch, cải thiện sức khỏe, tăng trưởng tốt, hiệu quả sử dụng thức ăn và điều chỉnh hệ vi sinh đường ruột. Việc sử dụng probiotic trong nuôi giáp xác đã trở thành phương pháp phổ biến trong quản lý sức khỏe của các loài giáp xác và được áp dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới. 

        Maeda and Liao (1992), đã báo cáo về lợi ích của các chủng vi khuẩn có lợi đối với ấu trùng tôm thuộc họ penaeid. Một chủng vi khuẩn trong đất (Thalassobacter useis PM-4) có khả năng tiết ra các hoạt tính ức chế in vitro nhằm chống lại vi khuẩn V. anguillarum, giúp tăng tỷ lệ sống và tăng trưởng của ấu trùng P. monodon giai đoạn nauplii. Hầu hết việc sử dụng probiotic trong ương ấu trùng giáp xác được thực hiện như là một giải pháp thay thế việc sử dụng kháng sinh trong quá trình ương. 

        Sự phát triển probiotic từ vi khuẩn V. alginolyticus (Ili) trong các trại sản xuất tôm giống ở Ecuador. Ravi et al. (2007) đã phân lập và sử dụng ba chủng vi khuẩn Paenibacillus sp., Bacillus cereus và Paenibacillus dựa vào khả năng đối kháng của chúng với chủng Vibrio spp. và cấy vào bể ương ấu trùng tôm sú P. monodon với nồng độ 104 CFU/mL cho vi khuẩn Paenibacillus sp. và 105 CFU/mL cho vi khuẩn B. cereus. Kết quả cho thấy, tỷ lệ sống của ấu trùng tôm sú P. monodon tăng lên rất nhiều và tôm sú có khả năng chống lại mầm bệnh do vi khuẩn V. harveyi và các vi khuẩn Vibrio spp khác gây ra cho ấu trùng tôm sú. Một số thí nghiệm đã cho thấy sự cải thiện về tăng trưởng, tăng khả năng chống lại các bệnh do chi Vibriosis gây ra cho ấu trùng tôm biển và tôm nước ngọt. Nguyên nhân do, lactobacilli có tính đối kháng cao với Vibrio spp. hoặc tăng cường phản ứng miễn dịch (Viera et al., 2007; Panigrahi et al., 2011). Tuy nhiên, khả năng này phụ thuộc vào từng loài LAB. Panigrahi et al. (2011) báo cáo rằng, Lactobacillus rhamnosus và Ped acidilactici đều có thể cải thiện tỷ lệ sống và phát triển của ấu trùng tôm sú P. monodon từ mysis đến PL-25 khi bể ương được bổ sung chúng ở mật độ 105 CFU/ml. Tuy nhiên, chỉ có loài Ped acidilactici mới bảo vệ được ấu trùng tôm sú đến PL-25 khi bể ương bị nhiễm V. anguillarum. Viera et al. (2007), cũng báo cáo Lb plantarum có hiệu quả hơn trong việc cải thiện sức đề kháng của ấu trùng tôm thẻ chân trắng L. vannamei giai đoạn mysis đối với V. harveyi gây bệnh so với một loài Lactobacillus sp khác. Sự gia tăng sức đề kháng của tôm đối với các bệnh do chi Vibriosis hoặc do  WSSV gây ra, cũng có liên quan đến hoạt động kích thích miễn dịch của probiotic đối với vật nuôi. Liu et al (2011b), báo cáo probiotic có thể cải thiện hoạt động PO và hoạt động thực bào ở tôm thẻ chân trắng L. vannamei. 

        Một số nghiên cứu xác định ảnh hưởng của probiotic đối với sự phát triển của ấu trùng hoặc tính nhạy cảm với môi trường. Liu et al. (2011b) đã đánh giá ảnh hưởng của B. subtilis (E20) đến khả năng chống chịu với các bất lợi của môi trường và phản ứng miễn dịch của ấu trùng tôm thẻ chân trắng. Kết quả cho thấy, việc bổ sung B. subtilis E20 vào môi trường bể ương với mật độ 106 CFU/ml sẽ giúp cải thiện tỷ lệ sống và tốc độ phát triển của ấu trùng. Tác dụng của B. subtilis cũng làm tăng sự biến thái của ấu trùng tôm càng xanh M. rosenbergii  (Keyzami et al., 2007). Nguyên nhân do các lợi khuẩn giúp cải thiện tình trạng dinh dưỡng của tôm thông qua gia tăng hoạt động của các enzym tiêu hóa như protease (Ziaei-Nejad et al., 2006; Liu et al., 2009; Zhou et al., 2009). 

        Ứng dụng probiotic trong sản xuất ấu trùng tôm đã nhanh chóng được áp dụng ở nhiều nước trên thế giới nhằm thay thế việc sử dụng kháng sinh trong phòng bệnh cho ấu trùng tôm. Decamp et al. (2008) cho rằng, sử dụng probiotic thuộc chi Bacillus và bổ sung vào bể ương ấu trùng tôm với mật độ từ 1 - 5 x 104 CFU/mL sẽ cho hiệu quả bảo vệ ấu trùng tôm tương tự như sử dụng kháng sinh trong phòng các bệnh Vibrio sp gây ra cho ấu trùng tôm.  

        Tuy nhiên, việc điều chỉnh nồng độ probiotic trong thức ăn tùy thuộc vào cách cho ăn và chế độ cho ăn (Castex et al., 2011) và việc sử dụng probiotic tùy thuộc và từng loài tôm nuôi, kích cở và chế độ cho ăn. Ngoài ra, cần đánh giá các chủng vi khuẩn dưới các hệ thống nuôi khác nhau, đặc biệt là trong hệ thống nuôi tuần hoàn. Cuối cùng, việc sử dụng probiotic cho giai đoạn cá thể bố mẹ giáp xác chưa được quan tâm nghiên cứu, tuy nhiên, đối với cá thì việc sử dụng probiotic trong quá trình nuôi vỗ đã ảnh hưởng lớn đến năng suất sinh sản và chất lượng ấu trùng (Racotta et al., 2003). Do đó, tác dụng của probiotic, đặc biệt là dinh dưỡng có thể ảnh hưởng đến năng suất sinh sản của cá thể bố mẹ và chất lượng của ấu trùng khi probiotic được bổ sung vào khẩu phần thức ăn (Paibulkichakul et al. 2008).

        4. Kết luận

        Probiotic được dùng để phát triển và cũng cố hệ vi sinh vật đường ruột, thúc đẩy và duy trì sức khỏe của vật chủ. Tuy nhiên, cần có những nghiên cứu sâu hơn về quần thể vi sinh vật trong hệ tiêu hóa của động vật giáp xác, cũng như những đóng góp của chúng về dinh dưỡng và hoạt động kích thích hệ miễn dịch. Tác động của các quy trình nuôi khác nhau dẫn đến quần thể vi sinh vật bên trong ruột của giáp xác, đặc biệt là tôm nuôi trong hệ thống tuần hoàn nước và hệ thống biofloc. Cần hiểu rõ hơn về cơ chế điều chỉnh và duy trì quần thể vi sinh vật trong ruột tôm, qua đó giúp kiểm soát tốt sự phát triển của quần thể vi sinh vật này bên trong hệ tiêu hóa của các đối tượng giáp xác. Sự phát triển kỹ thuật phân tử được sử dụng để nghiên cứu sự tương tác giữa vật chủ và hệ vi sinh vật trong các mô hình nuôi hiện đại. Kết quả của quá trình này sẽ góp phần trong phương pháp quản lý bệnh, giúp giải quyết được vấn đề khó khăn trong phát triển thức ăn hiện nay, đặc biệt là sự khan hiếm về đạm động vật mà điển hình là bột cá. 

        Ths. Huỳnh Hiếu Lộc - Trường Cao đẳng Cộng đồng Cà Mau

        Tài liệu tham khảo
        Anadón, A., 2006. The EU ban on antibiotics as feed additives: alternatives and consumer safety. In Workshop III: 2006 EU ban on antibiotics as feed additives: consequences and perspectives. Journal of Veterinary Pharmacology and Therapeutics, 29: 41–46.
        Balcázar, J.L. and Rojas-Luna, T., 2007. Inhibitory activity of probiotic Bacillus subtilis UTM 126 against Vibrio species confers protection against vibriosis in juvenile shrimp (Litopenaeus vannamei). Current Microbiology, 55: 409–412.
Balcázar, J.L., de Blas, I., Ruiz-Zarzuela, I., Cunningham, D., Vendrell, D. and Múzquiz, J.L., 2006. The role of probiotics in aquaculture. Veterinary Microbiology, 114: 173–186.

        Balcázar, J.L., Rojas-Luna, T. and Cunningham, D.P., 2007. Effect of the addition of four potential probiotic strains on the survival of Pacific white shrimp (Litopenaeus vannamei) following immersion challenge with Vibrio parahaemolyticus. Journal of Invertebrate Pathology, 96: 147–150.

        Castex, M., Chim, L., Pham, D., Lemaire, P., Wabete, N., Nicolas, J.-L., Schmidely, Ph. and Mariojouls, C., 2008. Probiotic P. acidilactici application in shrimp Litopenaeus stylirostris culture subject to vibriosis in New Caledonia. Aquaculture, 275: 182–193.
Defoirdt, T., Bossier, P., Sorgeloos, P. and Verstraete, W., 2005. The impact of mutations in the quorum sensing systems of Aeromonas hydrophila, Vibrio anguillarum and Vibrio harveyi on their virulence towards gnotobiotically cultured Artemia franciscana. Environmental Microbiology, 7: 1239–1247.

        Gatesoupe, F.J., 1999. The use of probiotics in aquaculture. Aquaculture, 180: 147–165.

        Gram, L., Melchiorsen, J., Spanggaard, B., Huber, I. and Nielsen, T., 1999. Inhibition of Vibrio anguillarum by Pseudomonas fluorescence strain AH2, a possible probiotic treatment of fish. Applied and Environmental Microbiology, 65:  969–973.\

        Rodríguez, J., Espinosa, Y., Echeverría, F., Cárdenas, G., Román, R. and Stern, S., 2007. Exposure to probiotics and β-1,3/1,6-glucans in larviculture modifies the immune response of Penaeus vannamei juveniles and both the survival to white spot syndrome virus challenge and pond culture. Aquaculture, 273: 405–415.

        Tinh, N.T.N., Dierckens, K., Sorgeloos, P. and Bossier P., 2007. Review of the functionality of probiotics in the larviculture food chain. Marine Biotechnology, 10: 1–12.

        Yang, S.P., Wu, Z.H., Jian, J.C. and Zhang, X.Z., 2011. Effect of marine red yeast Rhodosporidium paludigenum on growth and antioxidant competence of Litopenaeus vannamei. Aquaculture, 309: 62–65.

        Zhang, Q., Tan, B., Mai, K., Zhang, W., Ma, H., Ai, Q., Wang, X. and Liufu, Z., 2011. Dietary administration of Bacillus (B. licheniformis and B. subtilis) and isomaltooligosaccharide influences the intestinal microflora, immunological parameters and resistance against Vibrio alginolyticusin shrimp, Penaeus japonicus (Decapoda: Penaeidae). Aquaculture Research, 42: 943–952.

        Zhou, X.X., Wang, Y.B. and Li, W.F., 2009. Effect of probiotic on larvae shrimp (Penaeus vannamei) based on water quality, survival rate and digestive enzyme activities. Aquaculture, 287: 349–353.