Vai trò của trực khuẩn Bacillus Subtilis đối với ngành nuôi trồng thủy sản

Bacillus Subtilis là bào tử vi khuẩn được nghiên cứu và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Đặc biệt là trong lĩnh vực chăn nuôi và nuôi trồng thủy sản, men vi sinh Bacillus Subtilis được xem là một trong những loại men tiêu hóa cực kì tốt dành cho vật nuôi.

Kháng sinh từ lâu đã được sử dụng vào thức ăn cho động vật và thủy sản với mục đích nhằm thúc đẩy tăng trưởng và phòng trị một số vi khuẩn gây bệnh. Tuy nhiên, việc lạm dụng thuốc kháng sinh trong thức ăn đã dẫn đến tình trạng đề kháng kháng sinh, tạo nên một mối nguy hại cho sức khỏe của động vật và người tiêu dùng.

Do đó, để đảm bảo an toàn, hiện nay nhiều nước bao gồm cả Việt Nam đã và đang tiến đến ngưng sử dụng kháng sinh và chuyển sang các giải pháp thay thế hiệu quả hơn, an toàn hơn, trong đó, giải pháp bổ sung probiotic (lợi khuẩn Bacillus subtilis) được áp dụng rộng rãi đặc biệt là trong ngành nghề thủy sản, vừa có tác dụng phòng trị bệnh cho tôm cá, vừa có vai trò quan trọng đối với quá trình làm sạch đáy ao, xử lý nước ao, giúp tăng cường hiệu quả nuôi trồng, giảm chi phí thuốc trị bệnh và đồng thời cải thiện được môi trường sống của cho tôm cá.

1. Bacillus Subtilis là gì?

Vi khuẩn bacillus subtilis thuộc chi lớn Bacillus (Bacillus bao gồm nhiều loài vi khuẩn khác nhau trong đó có bacillus subtilis). Bacillus subtilis là vi khuẩn luôn luôn có trong đường ruột cùng một nhóm vi sinh vật bao gồm cả vi khuẩn có lợi và vi khuẩn có thể gây hại.

Bacillus subtilis ở dạng bào tử là dạng đang biến đổi, có ý nghĩa lớn nhất đối với y học, khoa học nghiên cứu và có ứng dụng cao trong các ngành công nghiệp chế biến sản phẩm chăn nuôi, thực phẩm,…

Bacillus subtilis là vi khuẩn hiếu khí nhưng vẫn có khả năng phát triển trong môi trường thiếu oxi. Nhiệt độ tối ưu cho nuôi cấy Bacillus subtilis là 30÷40^oC, pH tối ưu là 7.0÷7.4

Trên môi trường thạch đĩa LB: Khuẩn lạc của chủng Bacillus subtilis ATCC 11774TM có dạng hình tròn, rìa răng cưa không đều, đường kính khoảng 2÷4 mm, màu trắng đục, có tâm hơi lõm, khuẩn lạc lồi và ướt.

Cấu tạo và sinh trưởng của bào tử bacillus subtilis:

• Do thuộc chi Bacillus nên bacillus subtilis có điểm chung về hình dạng que, kích thước nhỏ, cấu tạo 2 đầu tròn.
• Bacillus subtilis có khả năng tồn tại đáng ngạc nhiên, có khả năng chịu nhiêt, ẩm, tồn tại trong cả môi trường có tia tử ngoại, tia phóng xạ.
• Bacillus subtilis là vi khuẩn hiếu khí, ưa oxy nhưng lại có khả năng phát triển trong điều kiện thiếu khí oxy.
• Bào tử bacillus subtilis chính là giai đoạn tiềm sinh của vi khuẩn bacillus subtilis. Nó giúp cho loài vi khuẩn này sống sót qua môi trường bất lợi, nghèo dinh dưỡng, nhiệt độ thất thường, pH không ổn định, không thích hợp,…

2. Cơ chế tác động của Bacillus subtilis

Cạnh tranh dinh dưỡng, ức chế sự sinh trưởng vi khuẩn gây bệnh và nấm:

• Bổ sung Bacillus subtilis giúp làm tăng số lượng lợi khuẩn trong ruột, làm cạnh tranh dinh dưỡng và nơi sống với vi khuẩn gây hại.
• Mặt khác, chúng còn sản sinh một số loại kháng sinh làm ức chế sự sinh trưởng của vi khuẩn gây bệnh và các loại nấm giúp trung hòa độc tố hoặc tiêu diệt mầm bệnh.

Tổng hợp các chất kháng sinh:

• Bacillus subtilis có khả năng sinh tổng hợp một số chất kháng sinh làm ức chế sinh trưởng, tiêu diệt các vi sinh vật khác, tác dụng lên nấm gây bệnh và vi khuẩn Gram (-), Gram(+).
• Các loại kháng sinh này có cấu trúc và phổ hoạt động kháng khuẩn khác nhau.
• Do đó, Bacillus subtilis có khả năng chống lại các mầm bệnh khác nhau.

Tổng hợp enzyme:

• Bacillus subtilis tồn tại ở trạng thái bào tử, khi vào dạ dày nó không bị acid cũng như các men tiêu hóa ở dịch vị phá hủy, nên nó có thể nảy mầm trong ruột non và sinh sôi trong đường ruột.
• Ở ruột, bào tử nảy mầm và phát triển thành thể hoạt động giúp cân bằng hệ vi sinh có ích trong đường ruột, cải thiện hệ thống tiêu hóa.
• Giai đoạn này, Bacillus subtilis tổng hợp nhiều chất có hoạt tính sinh học có lợi cho cơ thể như các enzyme thủy phân (protease, α-amylase) và một số enzyme.

3. Vai trò của Bacillus Subtilis nguyên liệu trong nuôi trồng thủy sản

3.1. Nguyên liệu bào tử vi khuẩn bacillus subtilis trong nuôi trồng thủy sản chống vi khuẩn gây bệnh

Trong đường ruột tôm, cá luôn luôn tồn tại cả nhóm vi khuẩn có lợi và vi khuẩn gây bệnh. Nguyên lí tồn tại của vi khuẩn trong đường ruột là sự cạnh tranh dinh dưỡng. Nếu bào tử bacillus subtilis nguyên liệu hiện diện với số lượng lớn trong đường ruột sẽ cạnh tranh dinh dưỡng, không gian sống với vi khuẩn khác.

Bào tử bacillus subtilis nguyên liệu phát triển rất nhanh, vừa chiếm dinh dưỡng của các loài vi khuẩn khác (trong đó có các vi khuẩn gây bệnh) vừa sản sinh kháng sinh subtilin làm ức chế sự sinh trưởng của vi khuẩn gây bệnh và các loại nấm.

Khi đi vào ruột của tôm, cá, Bacillus subtilis nhanh chóng nhân nhanh số lượng và tiết ra nhiều loại enzyme (amylase, protease, lipase) có khả năng biến đổi chất xơ thành các loại đường dễ tiêu, thủy phân các chất béo phức hợp giúp quá trình tiêu hóa và hấp thụ thức ăn diễn ra nhanh hơn.

Tác dụng bào tử bacillus subtilis có khả năng chịu acid dạ dày và dịch tiêu hóa, đồng thời không chống acid nên vai trò chống lại vi khuẩn gây bệnh được đảm bảo.

Bên cạnh bào tử bacillus subtilis, một loài vi khuẩn khác bacillus clausii cùng nhóm vi khuẩn Bacillus cũng có tác dụng và vai trò tương tự đối với hệ tiêu hóa. Tác dụng lợi khuẩn bào tử bacillus trong chăn nuôi, bào tử bacillus clausii lại chỉ tồn tại trong thời gian ngắn trong thành ruột nhưng đóng vai trò lớn trong loại bỏ các vi khuẩn gây bệnh, có khả năng phục hồi chức năng tiêu hóa.

3.2. Tác động của Bacillus subtilis đối với vi khuẩn

Bacillus subtilis là thuộc chi Bacillus, vi khuẩn hiếu khí, ưa oxy nhưng lại có khả năng phát triển trong điều kiện thiếu oxy, có cấu tạo hình dạng que, kích thước nhỏ, cấu tạo 2 đầu tròn. Nó có khả năng tồn tại được ở nhiều môi trường khắc nghiệt, bất lợi: nghèo dinh dưỡng, nhiệt độ rất cao hoặc rất thấp, pH không ổn định, môi trường có tia tử ngoại, tia phóng xạ nhờ vào khả năng sinh bào tử.

Bacillus subtilis thường ở trạng thái bào tử, nên khi bổ sung vào đường tiêu hóa, nó không bị acid và các men tiêu hóa ở dịch vị dạ dày phá hủy. Ở ruột, bào tử phát triển thành thể hoạt động, giúp cân bằng hệ vi sinh có lợi trong đường ruột, cải thiện hệ thống tiêu hóa sau khi sử dụng kháng sinh thời gian dài.

Nếu người chăn nuôi chỉ sử dụng kháng sinh cho một mầm bệnh cụ thể thì Bacillus subtilis này ngoài tác dụng kiểm soát được mầm bệnh nó còn có nhiều tác động sinh lý có lợi hơn và đen lại lợi ích toàn diện bền vững cho vật nuôi.

Việc sử dụng Bacillus subtilis cho thấy hiệu quả tích cực trong việc giảm áp lực gây bệnh trong đường ruột, duy trì sự cân bằng của hệ vi sinh đường ruột, ngăn chặn sự phát triển của các vi khuẩn gây bệnh.

Với hệ tiêu hóa, Bacillus subtilis có khả năng phát triển nhanh trong hệ vi sinh đường ruột, đặc biệt tại các vùng bị tổn thương viêm loét, hình thành nên lớp màng sinh học, bảo vệ niêm mạc ruột khỏi các chất độc do vi sinh vật có hại tiết ra, cũng như sự xâm nhập của các vi sinh vật có hại.

Bên cạnh đó, nó giúp kích thích sản sinh ra nhiều enzyme, trong đó chủ yếu nhất là các men tiêu hóa amylase, protease, lipase, cenlulase. Đây là các enzyme xúc tác cho các phản ứng phân hủy tinh bột, protein, biến đổi chất xơ thành các loại đường dễ tiêu, giúp cải thiện tiêu hóa và tăng cường hấp thụ chất dinh dưỡng.

Có khả năng đồng hóa một vài vitamin như B2 (Riboflavin) có trò quan trọng đối với hoạt động sống cơ thể động thực vật, có mặt trong các tế bào, tham gia vào quá trình dinh dưỡng cũng như hô hấp của sinh vật

Tác động của Bacillus subtilis đối với vi khuẩn và môi trường

Đối với hệ miễn dịch và chức năng diệt khuẩn, Bacillus subtilis kích thích cơ thể tiết ra kháng thể miễn dịch IgA trên các bề mặt niêm mạc ruột, từ đó ức chế sự xâm nhập của các vi sinh vật gây bệnh. Bacillus subtilis có khả năng tổng hợp hơn 12 loại kháng sinh (Bacitracin, Bacillopectin, Mycobacillin, Bacilysin, Prolimicin…) có tác dụng ức chế sinh trưởng hoặc tiêu diệt một số vi khuẩn gây hại khác.

Bacillus subtilis tạo ra các kháng sinh nên giúp tăng sức đề kháng cho cá, tôm, tiêu diệt được một số vi khuẩn gây bệnh trong đường ruột. Hơn nữa, khi đưa Bacillus subtilis vào đường tiêu hóa, chúng giúp gia tăng số lượng lợi khuẩn dẫn đến cạnh tranh mạnh mẽ chất dinh dưỡng, năng lượng của vi khuẩn gây bệnh, tảo độc khiến chúng không phát triển được và chết đi, góp phần vào việc giảm số lượng vi khuẩn gây bệnh cho tôm cá.

Nhờ các kháng sinh này mà Bacillus subtilis có khả năng cạnh tranh tốt với các vi khuẩn khác và giữ cân bằng hệ vi sinh đường ruột. Việc cải thiện cân bằng hệ vi sinh đường ruột giúp tạo môi trường tối ưu để tiêu hóa và hấp thụ chất dinh dưỡng.

Nhờ những tác động trên của Bacillus subtilis, động vật sẽ sức khỏe hơn, năng suất sinh trưởng và phát triển tốt hơn, người chăn nuôi giảm bớt một phần chi phí thuốc điều trị và mang lại lợi nhuận tối ưu.

3.3. Khả năng xử lý môi trường mạnh mẽ của Bacillus subtilis

Theo nghiên cứu của các nhà khoa học, trong môi trường ao nuôi, Bacillus subtilis có khả năng chuyển hóa các chất hữu cơ như thức ăn dư thừa, xác tảo thành CO₂ và nước, giúp chuyển các khí độc NH₃, NO₂ có trong đáy ao thành các chất không độc như NH₄⁺, NO₃^–, làm giảm COD, H₂S.

Ảnh hưởng của Bacillus subtilis đối với động vật thủy sản

Đồng thời Bacillus subtilis cũng tiết ra một số chất kháng sinh, enzyme để kìm hãm hoặc tiêu diệt các mầm bệnh có trong ao gây hại đối với động vật thủy sản. Vì vậy Bacillus subtilis bổ sung xuống ao nuôi sẽ giúp làm tăng quá trình phân hủy hữu cơ tránh đáy ao, làm giảm các chất dư thừa tích tụ đáy ao, giảm phát sinh khí độc, mùi hôi đáy ao, làm sạch nước, giảm mầm bệnh có trong ao nuôi, giúp động vật thủy sản phát triển tốt hơn, đạt được năng suất.