KỸ THUẬT SỬ DỤNG PROBIOTIC HIỆU QUẢ TRONG NUÔI THỦY SẢN

Probiotic đã được ứng dụng làm chất kích thích tăng trưởng, tăng khả năng đề kháng với các bệnh do vi khuẩn đường ruột ở động vật nuôi từ những năm 1970, đặc biệt từ sau năm 2006 khi EU cấm sử dụng kháng sinh làm chất bổ sung trong thức ăn chăn nuôi với mục đích kích thích tăng trọng thì probiotic được xem là ứng viên tiềm năng để thay thế kháng sinh trong chăn nuôi.

Tuy nhiên ứng dụng của Probiotic trong nuôi trồng thủy sản còn khá mới, dù đã có nhiều nghiên cứu trong và ngoài nước báo cáo về tác dụng hữu ích của probiotic như giảm bệnh tật, tăng tỉ lệ nuôi sống, tăng chuyển hóa thức ăn, giảm FCR v.v… ở nhiều loài tôm cá nuôi. Tuy nhiên trong thực tế sản xuất, nhiều trường hợp sử dụng probiotic cho hiệu quả không rõ ràng, dẫn đến việc sử dụng kháng sinh, hóa chất vẫn còn phổ biến trong nuôi trồng thủy sản. Một số vấn đề thảo luận sau đây có thể được xem là nguyên nhân tác động đến hiệu quả sản phẩm probiotic trong nuôi trồng thủy sản

Nguồn nguyên liệu: Probiotic là một sản phẩm chứa các chủng vi sinh vật có lợi (lợi khuẩn) ở dạng “sống” và có nguồn gốc từ sự chọn lọc trong tự nhiên (môi trường và ruột động vật) do các công ty thuốc – chế phẩm sinh học thực hiện để đưa vào sản phẩm của mình. Do vậy mỗi công ty đều có thể tự giới thiệu về những tính năng ưu việt của sản phẩm do mình sản xuất. Tuy nhiên, theo hướng dẫn của WHO (2012), một chủng vi sinh vật được chọn lọc để sử dụng làm probiotic (dùng qua đường tiêu hóa) phải thỏa mãn các điều kiện sau:

i) Phải xác định được giống loài vi sinh vật, vi sinh vật phải an toàn (không gây bệnh) cho động vật dùng sản phẩm và sức khỏe người tiêu dùng sản phẩm động vật.

ii). Chủng vi sinh vật phải có khả năng chịu được pH của dịch vị và muối mật để có thể tồn tại khi đi qua qua dạ dày và xuống ruột.

iii). Có khả năng kết dính vào niêm mạc ruột để bám trụ sinh sản và phát triển, không bị loại thải ra khỏi đường tiêu hóa.

iv). Có khả năng sản sinh enzyme ngoại bào để hỗ trợ tiêu hóa và có tính năng điều biến miễn dịch.

v). Có khả năng sản sinh các chất kháng khuẩn sinh học (bacteriocins) để ức chế sự phát triển hoặc tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh.

Ngoài ra để có thể ứng dụng làm sản phẩm thương mại, nhà sản xuất còn phải thực hiện hàng loạt nghiên cứu khác như:

i). Nghiên cứu được qui trình lên men sinh khối đạt sản lượng cao trên các fermenter công nghiệp.

ii). Nghiên cứu công thức chất mang, để sản phẩm giữ được chất lượng trong thời gian bảo quản, lưu hành.

iii). Xác định liều lượng và thời gian sử dụng qua các nghiên cứu cận lâm sàng, lâm sàng trên đối tượng chỉ định và điều kiện thực tế trong sản xuất tại từng địa phương.

iv). Không có tính kháng kháng sinh vì gen kháng kháng sinh của lợi khuẩn trong probiotic có thể truyền cho vi khuẩn gây bệnh trong đường ruột của động vật khi sử dụng probiotic.

Hầu hết các sản phẩm probiotic dùng trong thủy sản hiện nay được sản xuất từ nguồn nguyên liệu ngoại nhập, chỉ định danh loài và kiểm tra mật số (CFU/g). Các tiêu chí làm probiotic (như vừa nêu) không được kiểm chứng mà chỉ căn cứ vào quảng cáo của nhà cung cấp. Trong khi đó, một nghiên cứu thực hiện tại Trung tâm R&D Vemedim, khi sàng lọc 296 chủng Bacillus spp phân lập từ thực địa các tỉnh ĐBSCL, chỉ có duy nhất 1 chủng B.subtilis đạt các tiêu chí vừa nêu (Lê Thị Hải Yến, 2017). Kết qủa này cho thấy nếu chỉ định danh và kiểm tra mật số lợi khuẩn trong sản phẩm probiotic là chưa đầy đủ để đánh giá hiệu quả của sản phẩm.

Khả năng thích nghi: Các chủng probiotic sử dụng cho động vật thủy sản được sử dụng hiện nay chủ yếu là các chủng L. acidophilus, B. subtilis, S. cerevisiae, dùng bổ sung vào thức ăn đễ hỗ trợ tiêu hóa do khả năng sản sinh enzyme ngoại bào và tăng đề kháng do khả năng ức chế sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh đường ruột. Trong sản phẩm xử lý môi trường ao nuôi, các vi khuẩn Bacillus như B. subtilis, B.lichenniformis, B. amiloliquefacien thường được sử dụng do có khả năng phân hủy bùn bã hữu cơ. Các vi khuẩn nitrat hóa như Nitromonas, Nitrobacter cũng được sử dụng để giảm khí độc trong ao nuôi do tham gia vào chu trình chuyển hóa nitrogen. Các chủng Thiobacillus cũng được để khử kim loại nặng trong môi trường ao nuôi v.v… Trong sản xuất công nghiệp, các chủng vi khuẩn này được lên men để thu sinh khối trong điều kiện tối ưu, được thiết kế phù hợp với điều kiện sinh trưởng của từng chủng vi khuẩn (nhiệt độ, pH, DO, môi trường dinh dưỡng đặc trưng) để đạt được mật số cao nhất. Tuy nhiên khi sử dụng, lợi khuẩn được đưa vào môi trường ao nuôi hoặc đường tiêu hóa tôm cá là môi trường khác xa với môi trường lên men sinh khối trong sản xuất, do vậy sự thích nghi và phát triển của lợi khuẩn không thể biết trước. Nếu môi trường mới này là phù hợp, lợi khuẩn sẽ thích nghi và phát triển, sản phẩm có hiệu quả. Nếu môi trường không phù hợp, lợi khuẩn sẽ không thích nghi và nhanh chóng bị lụi tàn, sản phẩm không tạo được hiệu quả như mong đợi.

Hầu hết sản phẩm probiotic lưu hành thị trường hiện nay đều có nguồn gốc từ ngoại nhập, do vậy việc lợi khuẩn có thích nghi để phát triển được trong điều kiện môi trường, đường tiêu hóa động vật nuôi bản địa hay không là vấn đề cần nghiên cứu và đánh giá. Tuy nhiên ngoài các thông tin quảng cáo của sản thì chưa có nghiên cứu chính thức nào công bố. Do vậy có một thực tế có thể tin cậy là các sản phẩm probiotic chứa các lợi khuẩn có nguồn gốc bản địa (phân lập từ môi trường ao nuôi, ruột tôm cá tại Việt Nam) sẽ có khả năng thích nghi cao hơn vì chúng được đưa trở lại vào môi trường mà nó đã từng tồn tại trước đó.

Sự cạnh tranh sinh học: Trong môi trường tự nhiên luôn có sẵn hệ vi sinh vật ở trạng thái cân bằng tạo nên hệ sinh thái đặc trưng bản địa để duy trì sự sống. Trong ruột động vật có hơn 500 loài vi sinh vật cộng sinh có tác dụng hỗ trợ tiêu hóa, cung cấp chất dinh dưỡng và điều biến miễn dịch. Sự mất cân bằng hệ sinh thái đường ruột xảy ra khi vi khuẩn gây bệnh có điều kiện phát triển mạnh hơn. Các nghiên cứu công bố từ FAO (2016) cho thấy khi bệnh đường ruột Vibrio spp trong đường tiêu hóa tôm có thể đạt >106 CFU/g. Tương tự như vậy khi vi khuẩn gây hại trong nước ao nuôi tôm cá đạt >104CFU/ml là báo hiệu cho một đợt dịch bệnh đang xảy ra hoặc sắp xảy ra trong nay mai. Do vậy để đạt được sự cạnh tranh sinh học, duy trì cân bằng sinh thái, probiotic đưa vào được khuyến cáo phải đạt hàm lượng cao hơn mức vi khuẩn gây bệnh đang hiện diện trong môi trường để tạo ưu thế cạnh tranh. Dưới mức này probiotic sẽ bị lấn áp, không có điều kiện phát triển và nhanh chóng bị lụi tàn. Các nghiên cứu cho thấy để tăng hiệu quả sử dụng thức ăn L.acidophylus phải được cung cấp ở mức 2*106CFU/g (Jin et al. , 2000), để ngăn ngừa bệnh đường ruột phải cung cấp 5*109CFU/ngày (Galdeano and Perdigon, 2006).

Chất lượng sản phẩm: Ngoại trừ các loài vi khuẩn thuộc giống Bacillus có khả năng hình thành bào tử, chịu tác động bất lợi của điều kiện ngoại cảnh nên chất lượng sản phẩm ít biến động. Các chủng lợi khuẩn khác trong sản phẩm probiotic ở dạng tế bào sinh dưỡng nên rất dễ bị tác động bởi điều kiện ngoại cảnh dẫn đến hàm lượng lợi khuẩn sụt giảm nghiêm trọng trong quá trình bảo quản, lưu thông phân phối, đặc biệt là sản phẩm chứa vi khuẩn nitrat hóa như Nitrosomonas, nitrobacter. Theo tiêu chuẩn qui định của WHO, một sản phẩm probiotic đủ tiêu chuẩn lưu hành khi dùng cho người phải chứa hàm lượng lợi khuẩn tối thiểu là 108CFU/g. Để khắc phục tình trạng trên, công nghệ vi bao được sử dụng nhằm bảo vệ tế bào sinh dưỡng của probiotic, kéo dài thời gian hữu dụng của sản phẩm theo đúng cam kết trên bao bì (thường là 24 tháng). Tuy nhiên do giá thành cao nên sản phẩm dạng này chưa áp dụng phổ biến trong sản phẩm probiotic dùng cho vật nuôi hay xử lý môi trường. Từ các thông tin trên chúng ta dễ nhận xét rằng, để việc sử dụng sản phẩm probiotic có hiệu quả phụ thuộc vào nhiều yếu tố mà người chăn nuôi thủy sản khó thể can thiệp vào được. Tuy nhiên trong điều kiện thực tế hiện nay, một số tham khảo sau đây có thể hữu ích trong sử dụng probiotic.

* Khi mua sản phẩm:

– Chọn nhà sản xuất: Chọn sản phẩm được sản xuất bởi các công ty lớn và uy tín trong nước, vì việc phân lập tuyển chọn chủng probiotic bản địa, lên men sinh khối tạo sản phẩm thương mại đòi hỏi đầu tư cơ sở vật chất hiện đại và đội ngũ kỹ thuật viên trình độ cao, tại Việt nam chỉ một vài công ty có khả năng thực hiện được.

– Chọn sản phẩm : Ưu tiên chọn sản phẩm chứa chủng có khả năng hình thành bào tử (chủ yếu là Bacillus), vì sản phẩm dễ bảo quản trong điều kiện thông thường, chất lượng sản phẩm có tính ổn định cao. Các chủng lợi khuẩn khác, do không khả năng tạo bào tử, nên tồn tại trong sản phẩm ở dạng tế bào sinh dưỡng, đòi hỏi phải bảo quản trong điều kiện khô mát <25oC, tránh ánh nắng chiếu trực tiếp. Bảo quản không đúng qui định tế bào sinh dưỡng sẽ chết, làm giảm hoặc mất tác dụng sản phẩm dù thời hạn in trên bao bì vẫn còn dài.

– Chọn hạn dùng: Mua sản phẩm có thời gian sản xuất gần nhất để hạn chế được tình trạng sụt giảm hàm lượng lợi khuẩn theo thời gian (theo các phân tích trên). Tình trạng này xảy ra phổ biến ở các chủng không sinh bào tử như vi khuẩn nitrat hóa (Nitrosomonas, Nitrobacter), vi khuẩn lactic (Lactobacillus, Pediococcus, Bifidobacterium), nấm men (Saccharomyces)

* Khi sử dụng sản phẩm

– Khi mở bao bì sử dụng: Sản phẩm probiotic chứa lợi khuẩn thường tơi, khô, có mùi thơm dễ chịu. Nếu sản phẩm vón cục, ẩm mốc, có mùi hôi thối là sản phẩm bị nhiễm tạp khuẩn, không nên sử dụng.

– Kích hoạt lợi khuẩn: Hòa sản phẩm vào nước ấm với tỉ lệ 1:10 (đối với sản phẩm chứa nấm men nên pha thêm đường, sản phẩm chứa Bacillus nên pha thêm bột đậu nành, sản phẩm chứa vi khuẩn lactic pha thêm sữa vào nước). Ủ hiếu khí ở nhiệt độ 37oC trong 2-4 giờ trước khi sử dụng. Việc ủ sản phẩm giúp hoàn nguyên bào tử và làm tăng mật số lợi khuẩn trong sản phẩm, bù đắp số lượng probiotic sụt giảm có thể xảy ra trong quá trình bảo quản, lưu hành sản phẩm.

– Sử dụng sớm và định kỳ: Các nghiên cứu cho thấy liều lượng probiotic để đạt hiệu quả khi sử dụng tùy thuộc vào mức độ vi sinh vật gây hại đang hiện diện trong môi trường, trong ruột động vật, tình trạng sức khỏe vật nuôi, loại thức ăn sử dụng và cuối cùng là hàm lượng vi sinh vật thực tế hiện diện trong sản phẩm đang sử dụng. Từ các số liệu này sẽ tính toán liều sử dụng sao cho mật số lợi khuẩn được đưa vào môi trường hoặc ruột động vật phải cao hơn mật số vi sinh vật gây bệnh đang hiện diện. Đây là yêu cầu ngoài khả năng của người chăn nuôi. Do đó một các đơn giản hơn là ngoài việc chọn sản phẩm đúng chất lượng thì cần sử dụng probiotic sớm để đưa lợi khuẩn vào hệ sinh thái vi sinh vật và sử dụng theo định kỳ để duy trì thế cạnh tranh áp đảo của lợi khuẩn trong quần thể vi sinh vật. Cụ thể:

+Đối với sản phẩm xử lý môi trường: Sử dụng probiotic ngay từ lúc cải tạo ao và khi chuẩn bị nguồn nước nuôi. Sau đó định kỳ 10-15 ngày/lần trong suốt vụ nuôi. Khi sử dụng cần chạy quạt nước, cung cấp oxy dồi dào để lợi khuẩn phát triển mạnh và phân tán đều trong môi trường ao nuôi. Khi sát trùng nước ao nuôi bằng hóa chất, cả vi khuẩn gây bệnh và lợi khuẩn trong môi trường đều bị diệt, do đó sau khi sát trùng nước 2-3 ngày cần sử dụng probiotic để tái tạo lại hệ vi sinh hữu ích trong ao nuôi đã bị sụt giảm bởi tác dụng của thuốc sát trùng.

+ Đối với sản phẩm bổ sung thức ăn: Sử dụng ngay khi tôm cá ăn được thức ăn và sử dụng định kỳ mỗi tuần/lần trong quá trình nuôi.

Sau khi điều trị bệnh bằng kháng sinh, hầu hết probiotic đều bị ảnh hưởng nghiêm trọng (do tiêu chí chọn probiotic là không có tính kháng thuốc), sẽ gây rối loạn tiêu hóa và dễ nhiễm khuẩn đường ruột. Do đó cần sử dụng probiotic liên tục 3-5 ngày để phục hồi và cân bằng hệ vi sinh vật ruột.

** Chú ý: Sản phẩm probiotic chỉ có tác dụng phòng bệnh, do dó việc sử dụng sản phẩm ngay khi môi trường ao nuôi còn sạch và tôm cá đang khỏe mạnh là yếu tố hàng đầu để phát huy tác dụng của sản phẩm.

ThS. Nguyễn Ngọc Phú Vinh. Trung tâm R&D Vemedim.