Vai trò vi khuẩn Bacillus sp. trong xử lý bùn đáy ao nuôi tôm

1. Đặc tính đáy ao và ảnh hưởng của nền đáy đến năng suất nuôi

Bùn đáy ao là chất vô định hình, màu tối, có chứa: Carbohydrate (1,3%); Hemicellulose (3,0%); Cellulose (0,4%); Lignin (4,2%); Axit humic (29,6%); Axit funvic (22,0%); Humin (36,5%). Theo Lin và Nash (1996) có khoảng 26% nitơ và 24% phốt-pho từ nguồn thức tích lũy trong bùn đáy ao nuôi tôm thâm canh. Trong khi đó Funge-Smith và Briggs (1998) tìm thấy trong bùn đáy tích lũy 24% nitơ và 84% phốt-pho từ nguồn thức ăn. Munsiri et al. (1996) cho rằng các ao nuôi lâu ngày tích lũy nhiều chất hữu cơ hơn ao mới. Lượng thức ăn thừa cùng với phế thải hữu cơ là những yếu tố làm cho ao nuôi bị ô nhiễm nghiêm trọng và phá hủy các vùng sinh thái nuôi thủy sản làm cho các vi sinh vật gây bệnh phát triển và lan rộng một cách nhanh chóng. Trong đa số trường hợp, dịch bệnh xảy ra là kết quả của sự thoái hóa môi trường và tôm bị sốc, bao gồm cả bệnh do vi khuẩn và bệnh do virus. Để giải quyết vấn đề ô nhiễm đáy ao các vi khuẩn Bacillussp.nay đã trở thành hàng hóa ở một số nước và đang hình thành ngành công nghiệp sản xuất vi sinh giống như các ngành công nghiệp khác phục vụ cho NTTS (Zhou et al., 2009).

2. Quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ trong nền đáy ao

Trong bùn đáy các chất hữu cơ không ngừng bị phân hủy bởi vi khuẩn dị dưỡng và nấm mốc. Các vi sinh vật này cần các hợp chất hữu cơ để làm thức ăn. Khi ấy, hợp chất hữu cơ được vi sinh vật trong đó có Bacillus sp. biến đổi thành các chất vô cơ ban đầu. Vô cơ hóa các hợp chất hữu cơ là chức năng chủ yếu của vi khuẩn và nấm trong việc biến đổi vật chất trong thủy vực. Sự phân hủy các chất hữu cơ diễn ra với tốc độ rất khác nhau, thứ tự bị phân hủy là đường và protein, sau đó là tinh bột, chất béo và cuối cùng là chất cao phân tử như cellulose

3. Vai trò của vi khuẩn Bacillus sp. trong xử lý bùn đáy ao nuôi tôm
3.1 Tham gia vào quá trình amon hóa

Bacilluscó vai trò quan trọng trong quá trìnhammon hóa protein nhằm chuyển nitơ từ dạng khó hấp thu (hữu cơ) sang dạng muối amôn dễ được hấp thu và giúp làm sạch đáy ao. Ngoài Bacillus (B. Subtilis, B. cereus, B. Licheniformis, B. mesentericus, B. mycoidess...) nhiều vi sinh vật khác cũng tham gia vào quá trình này, chủ yếu là các loài vi khuẩn thuộcPseudomonas, Clostridium và các vi nấm như Aspergillus oryzae, A. niger...

- Quá trình amôn hóa protein:

Quá trình amôn hóa là quá trình phân hủy và chuyển hóa các hợp chất hữu cơ chứa nitơ (protein) thành NH₃ do vi khuẩnBacillus và nhiều vi sinh vật hiếu khí và yếm khí khác thực hiện, tiếp theo NH₃ phản ứng với nước để tạo thành NH₄⁺, quá trình chuyển hóa được mô tả như sau:

Protein → polypeptit → Acid amin → NH₃
NH₃ + H₂O ⇔ NH₃⁺ + OH^- (k = 10- 4,74)

- Quá trình amôn hóa urê:

Quá trình amôn hóa urê ((NH₂)₂CO) chia ra làm 2 giai đoạn, giai đoạn đầu dưới tác dụng của enzyme urease do một số vi sinh vật tiết ra thủy phân urê thành muối carbonate amôn ((NH₄)₂CO₃). Ở giai đoạn 2, (NH₄)₂CO₃ chuyển hóa thành NH₃, CO₂ và H₂O.

(NH₂)₂CO + 2H₂O (NH₄)₂CO₃

(NH₄)₂CO₃ → NH₃ + CO₂ + H₂O

Axit uric bị các vi sinh vật phân giải thành urê và acid tartronic. Sau đó urê sẽ tiếp tục bị phân giải thành NH₃

C₅H₄N₄O₃ + 4H₂O → (NH₂)₂CO + HOOC–CHOH–COOH

Nhiều loài vi khuẩn có khả năng phân giải urê và axit uric, trong đó có Bacillus amylovorum. Đa số các loài vi sinh vật phân giải urê thuộc nhóm hiếu khí hay kỵ khí không bắt buộc, chúng ưa pH trung tính hoặc hơi kiềm.

3.2 Giảm thiểu ô nhiễm đáy ao

Trong điều kiện có oxy, vi khuẩn Bacillus sẽ góp phần làm giảm ô nhiễm hữu cơ trong bùn đáy ao tôm. Sự hiện diện của CO₂ có thể làm giảm pH, mặt khác khí NH₃ cũng được hình thành trong quá trình phân hủy hữu cơ và NH₃ là loại khí độc đối với cá, khi được tạo thành sẽ phản ứng với nước sinh ra ion NH₄⁺ cho đến khi cân bằng được thiết lập Tỉ lệ giữa NH₄⁺/NH₃ sẽ tăng khi pH giảm và giảm khi pH tăng. Do vậy sau khi sử dụng Bacillus để xử lý bùn đáy ao nên luu ý quản lý pH nước trong khoảng thích hợp (7,5-8,5), tránh trường hợp pH quá cao dẫn đến hình thành nhiều khí độc NH₃.

Tóm lại, mỗi loài Bacillus (B. amyloliquefaciens, B. licheniformis, B. cereus…) có thể có vai trò chủ lực khác nhau trong các cơ chế tác động của vi khuẩn hữu ích, như B. subtilis nổi trội trong phân hủy hữu cơ, tăng cường miễn dịch, kích thích tiêu hóa và tiết ra kháng sinh kiểm soát mầm bệnh; B. cereus mạnh về khả năng phân giải protein, tinh bột, cellulose… góp phần làm sạch đáy ao, giúp tiêu hóa thức ăn. Tuy nhiên theo Zhou (2009), rất khó mà đánh giá trực tiếp vai trò khác nhau của vi khuẩn hữu ích thông qua các nghiên cứu về ứng dụng, bởi vì hiệu quả sử dụng của vi khuẩn hữu ích lệ thuộc rất nhiều vào các nhân tố khác nhau (Gomez-Gil et al., 2000) như loài vi khuẩn, mức độ bổ sung, tần suất bổ sung và điều kiện môi trường. Tuy nhiên nhiều nghiên cứu cho thấy số lượng vi khuẩn hữu ích là nhân tố duy nhất thúc đẩy làm tăng hiệu quả xử lý và tăng trọng và tỉ lệ sống của tôm nuôi (Zhou, 2009).

Ts. PHẠM THỊ TUYẾT NGÂN, KHOA THỦY SẢN, ĐH CẦN THƠ
Nguồn UV-Vietnam

Vai trò của hợp chất Oligosaccharide trong Nuôi trồng Thủy sản

Mô hình nuôi thủy sản thâm canh thường có một số đặc điểm chính như mật độ cao và năng suất cao. Trong mô hình này, nếu điều kiện môi trường không phù hợp (hàm lượng oxy hòa tan thấp, pH quá thấp hoặc quá cao, hàm lượng ammonia cao,…) hoặc biện pháp quản lý kém (không cung cấp đủ chất dinh dưỡng, thức ăn chất lượng kém, cho ăn thừa, thả nuôi mật độ quá cao) sẽ gây stress cho động vật thủy sản nuôi và dẫn đến tốc độ tăng trưởng chậm, dịch bệnh dễ xảy ra và tỷ lệ sống thấp. Dịch bệnh do vi khuẩn gây ra là một trong những trở ngại chính của mô hình nuôi thủy sản thâm canh.

Để phòng trị bệnh do vi khuẩn, người nuôi thường sử dụng kháng sinh. Tuy nhiên, việc sử dụng kháng sinh thường gây ra một số hậu quả như để lại dư lượng kháng sinh trong cơ thể, ảnh hưởng đến sức khỏe của người tiêu dùng và dễ tạo ra những dòng vi khuẩn kháng thuốc. Điều này dẫn đến việc điều trị bệnh ngày càng gặp nhiều khó khăn. Vì vậy, việc duy trì tình trạng sức khỏe tốt của động vật thủy sản nuôi thông qua việc quản lý tốt ao nuôi và sử dụng những hợp chất có hoạt tính sinh học như Mannan Oligosaccharide (MOS), Galacto-oligosaccharide (GOS), Fructo-oligosaccharide (FOS) nhằm hạn chế việc sử dụng kháng sinh đang là xu hướng phổ biến hiện nay trên thế giới và ở Việt Nam. Lợi ích của việc sử dụng những chế phẩm sinh học này so với kháng sinh là không để lại dư lượng trong cơ thể động vật nuôi, không gây ô nhiễm môi trường, không tạo ra những dòng vi khuẩn kháng kháng sinh và không ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng.

MOS, GOS hay FOS là những hợp chất oligosaccharide thuộc nhóm carbohydrate, trong đó MOS được ly trích từ vách của tế bào nấm men (Saccharomyces cerevisiae). Nhiều nghiên cứu đã được tiến hành nhằm khảo sát ảnh hưởng của chúng đến tốc độ tăng trưởng, tình trạng sức khỏe đường ruột và khả năng kháng bệnh của gia súc, gia cầm và động vật thủy sản. Kết quả của những công trình nghiên cứu này cho thấy những tác dụng của các hợp chất oligosaccharide như sau:

1. Gia tăng mật độ và chiều dài của nhung mao ruột, dẫn đến việc tiêu hóa và hấp thu các dưỡng chất trong thức ăn tốt hơn, giúp động vật nuôi lớn nhanh hơn, giảm hệ số chuyển đổi thức ăn, tăng hiệu quả kinh tế.

2. Kết dính mầm bệnh vi khuẩn trong đường ruột và loại thải chúng ra ngoài theo phân, giúp ngăn ngừa sự xâm nhập của những mầm bệnh này vào trong cơ thể để gây bệnh. Vì vậy, tỷ lệ bệnh do vi khuẩn thấp và gia tăng tỷ lệ sống của động vật nuôi.

3. Tăng khả năng kháng bệnh do vi khuẩn. Trên cá tra, việc bổ sung hợp chất MOS vào thức ăn giúp gia tăng tỷ lệ sống so với nghiệm thức đối chứng khi cá được tiêm hoặc ngâm trong dung dịch vi khuẩn gây bệnh gan thận mủ (Edwardsiella ictaluri).

Tóm lại, việc bổ sung hợp chất oligosaccharide vào thức ăn cho động vật thủy sản giúp gia tăng hiệu quả kinh tế của nghề nuôi thông qua việc gia tăng tốc độ tăng trưởng, giảm hệ số chuyển đổi thức ăn, duy trì tình trạng sức khỏe đường ruột tốt, tăng khả năng kháng bệnh vi khuẩn và tăng tỷ lệ sống của động vật nuôi. Tại Việt Nam, những chế phẩm oligosaccharide được các công ty nhập khẩu, đóng gói và bán ra thị trường, trong đó phổ biến nhất là hợp chất MOS. Tùy theo hàm lượng của hợp chất oligosaccharide trong sản phẩm mà tỷ lệ bổ sung vào thức ăn khác nhau. Thông thường tỷ lệ bổ sung từ 2 đến 4 kg trong 1 tấn thức ăn công nghiệp. Những hợp chất oligosaccharide này bền với nhiệt nên hoạt tính của chúng không bị mất đi trong quá trình ép đùn. Nhằm mang lại hiệu quả kinh tế cao, người nuôi có thể sử dụng thức ăn có bổ sung hợp chất oligosaccharide một cách liên tục hoặc vào những thời điểm cá dễ bị stress và mắc bệnh như vào thời kỳ giao mùa, thời tiết quá nóng hoặc lạnh, trước và sau khi thả giống vào ao nuôi.

Ts NGUYỄN NHƯ TRÍ, KHOA THỦY SẢN, ĐH NÔNG LÂM TPHCM
Nguồn UV-Vietnam

Hệ vi khuẩn đường ruột của Tôm sú (Penaeus monodon) và Tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei)

Mối quan hệ giữa vi khuẩn và vật nuôi đã được công nhận là yếu tố quyết định đến sức khỏe của vật nuôi. Vi khuẩn trong hệ đường ruột của động vật thủy sinh đóng vai trò quan trọng đối với khả năng tiêu hóa của vật nuôi. Vì vậy, hệ vi sinh vật đường ruột sẽ ảnh hưởng đến vật nuôi về mặt dinh dưỡng, sự đáp ứng miễn dịch và khả năng đề kháng bệnh của vật nuôi (Austin, 2006; Rawls et al., 2004). Sự hiện diện và vai trò của vi khuẩn đường ruột ở động vật giáp xác chưa được nghiên cứu và công bố một cách đầy đủ (Tang et al., 2010). Một số tài liệu cho rằng trong ao, tôm thường xuyên sống trong môi trường nước có mật độ vi khuẩn cao, dao động khoảng 106 to 107 CFU/mL nên không tránh khỏi bị tác động bởi môi trường nuôi (Abraham et al., 2004; Maeda 2002). Mối liên hệ giữa vi khuẩn trong môi trường nuôi và vi khuẩn đường ruột luôn tác động qua lại với nhau do hoạt động thông thương của vi khuẩn qua các hoạt động tiêu hóa, thức ăn đi vào ruột, nước di chuyển qua đường miệng, do vi khuẩn cư trú tạm thời và nhiều nhân tố khác nữa như: cấu tạo hình dạng bên ngoài của vật nuôi, cấu trúc hệ tiêu hóa, chế độ ăn, điều kiện sống của vật chủ và mùa vụ nuôi (Harris 1993).

Hệ vi khuẩn đường ruột tôm sú (Penaeus monodon)

Trong những năm gần đây ngành công nghiệp nuôi tôm sú (Penaeus monodon) đã đương đầu với rất nhiều thử thách do giống kém chất lượng và nhất là việc quản lý môi trường và dịch bệnh. Hệ vi khuẩn trong đường ruột của tôm sú cũng đóng vai trò quyết định đối với sự phát triển của hệ tiêu hóa, về dinh dưỡng, sự đáp ứng miễn dịch và khả năng kháng bệnh của tôm. Tuy nhiên, những kiến thức về quần thể vi khuẩn trong đường ruột tôm sú thương phẩm còn rất ít ỏi. Trong nghiên cứu của Chaiyapechara et al. (2011) sử dụng kỹ thuật 16S rDNA PCR-DGGE và giải trình tự gencho thấy quần thể vi khuẩn đường ruột (thử nghiệm trên 70 cá thể từ 8 ao tôm thương phẩm ở Thái Lan) của tôm sú thuộc lớp γ-Proteobacteria. Giống vi khuẩn chiếm ưu thế trong ruột tôm bao gồm Vibrio, Photobacterium, Aeromonas, Propionigenium (ngành Fusobacteria). Các giống khác như Actinomyces, Anaerobaculum, Halospirulina, Pseudomonas, Mycoplasma và Shewanella cũng xuất hiện trong đường ruột của tôm. Mười hai ngành vi khuẩn có mặt thường xuyên trong đường ruột tôm như Proteobacteria, Firmicutes, Fusobacteria, Actinobacteria, Cyanobacteria, Tenericutes, Deinococcus-Thermus, Planctomycetes, Spirochaetes, Synergistetes, Thermotogae, vàVerrucomicrobia. Thêm vào đó, vi khuẩn kỵ khí bắt buộc như Propionigenium và Fusibacter cũng đã được tìm thấy. Quần thể vi khuẩn đường ruột khác nhau có ý nghĩa thống kê theo từng trại nuôi thương phẩm và từng giai đoạn tôm khác nhau.

Quần thể vi khuẩn chiếm ưu thế trong hệ đường ruột của tôm sú ở giai đoạn giống nuôi trên bể bao gồm Shewanella, Vibrio, Staphylococcus, Burkholderia, Clavibacter, Brevibacterium, Aeromonas, Plesiomonas, Photobacterium, Pseudoalteromonas và Pseudomonas (Shakibazadeh et al., 2009). Ngoài ra, một số tác giả khác như Shakibazadeh et al. (2009) nghiên cứu quần thể vi khuẩn ở những cơ quan khác nhau (ruột, gan tụy, da và cơ) của tôm sú giống nuôi trong bể cũng tìm được các giống tương tự như Vibrio, Shewanella, Burkholderia, Staphylococcus vàCorynebacterium chiếm ưu thế. Một số loài vi khuẩn kỵ khí bắt buộc Firmicutes, Actinobacteria và δ-Proteobacteriacũng được tìm thấy. Trong một nghiên cứu quần thể vi khuẩn đường ruột tôm ở kích thước lớn hơn cho thấy nhiều loài vi khuẩn được tìm thấy trong ruột tôm sú cũng đã được tìm thấy trong môi trường nước lợ. Những loài vi khuẩn được tìm thấy nhiều nhất thuộc γ-Proteobacteria là Vibrio sinaloensis. V. sinaloensis, Vibrio brasiliensis và Vibrio hepatarius (Gomez-Gil et al., 2008; Maeda, 2002). Những loài khác Vibrio tubiashii, Photobacterium damselae, Aeromonas spp. vàShewanella spp. ít được tìm thấy hơn. Nhiều loài Vibrio trong nghiên cứu này liên quan đến bệnh ở nhuyễn thể (V. tubiashii) (Hada et al., 1984), ở người (Vibrio vulnificus) (Jones và Oliver, 2009).Chỉ có 1 loài gây bệnh cơ hội trên tôm sú là Photobacterium damselae. Phần lớn loài thuộc Aeromonas là Aeromonas bivalvium.

Một nghiên cứu khác của Renpipat et al., (2000) tìm thấy các giống vi khuẩn Bacillus và Vibrio chiếm ưu thế trong ruột tôm sú bố mẹ đánh bắt ở vịnh Thái Lan. Alavandi et al. (2004) cũng tìm thấy Pseudomonas và Vibrio chiếm ưu thế trong ruột tôm sú nuôi thương phẩm. Ở Đồng bằng sông Cửu Long, kết quả phân lập vi khuẩn đường ruột của tôm sú thâm canh tại tỉnh Cà Mau cũng tìm thấy vi khuẩn Bacillus và Vibrio chiếm ưu thế (Phạm Thị Tuyết Ngân, 2010).

Hệ vi khuẩn đường ruột tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei)

Johnson et al. (2008) đã nghiên cứu trên tôm thẻ chân trắng (L. vannamei) sử dụng kỹ thuật điện di biến tính (Denaturing Gradient Gel Electrophoresis = DGGE) cho biết ruột trước của tôm nuôi trong bể tuần hoàn bao gồm các nhóm vi khuẩn Mycobacterium, Propionibacterium, và Desulfocapsa chiếm ưu thế. Ruột sau có nhóm Vibrio chiếm ưu thế. Trong khi đó, Li et al. (2007) tìm thấy Roseobacter sp.và vài nhóm vi khuẩn khác chiếm ưu thế trong ruột tôm chân trắng. Gullian et al. (2004) phân lập vi khuẩn từ gan tụy của tôm thẻ chân trắng tìm được Bacillus và Vibrio là 2 giống chiếm ưu thế. Gullian và Rodrigued (2002) tìm thấy vi khuẩn Bacillus sp. (50%) chiếm ưu thế trong hệ tiêu hóa của tôm thẻ chân trắng.

Tóm lại, hệ vi khuẩn đường ruột tôm sú nuôi thương phẩm chiếm ưu thế thuộc γ-Proteobacteria gồm các giống Vibrio, Photobacterium, Aeromonas. Đôi khi Fusobacteria, Firmicutes, và Actinobacteria cũng được tìm thấy trong quần thể này. Cấu trúc hệ vi khuẩn đường ruột ở tất cả các mẫu thu giống nhau về ngành, nhưng khác nhau có ý nghĩa về giống và loài ở các trại nuôi. Những nghiên cứu về sự đa dạng hệ vi sinh đường ruột ở tôm sú cung cấp những kiến thức khác về các lĩnh vực dinh dưỡng, khả năng đáp ứng miễn dịch, khả năng kháng bệnh và giúp cải thiện môi trường nuôi. Về mặt ứng dụng, bất kỳ nghiên cứu nào có liên quan đến vi khuẩn đường ruột (ví dụ như ứng dụng probiotics) cần xem xét vai trò của cả 2 yếu tố đó là vật nuôi và môi trường nuôi. Thêm vào đó, nhiều loài vi khuẩn khác nhau trong đường ruột có thể có ảnh hưởng tốt đến vật nuôi. Đầu tư nghiên cứu về vai trò của vi khuẩn đường ruột, về những khía cạnh khác nhau liên quan đến sức khỏe tôm sẽ thiết lập được mối liên quan giữa các nhóm vi khuẩn và vật nuôi.

Ts. PHẠM THỊ TUYẾT NGÂN, KHOA THỦY SẢN, ĐẠI HỌC CẦN THƠ
Nguồn UV-Vietnam

Sử dụng EDTA trong Nuôi trồng Thủy sản

1. Đặc tính của EDTA và những ứng dụng trong đời sống

EDTA là từ viết tắt của EthyleneDiamineTetraacetic Acid. Đây là một axít hữu cơ mạnh (hơn 1.000 lần so với axít acetic) (EPA, 2004), được tổng hợp vào năm 1935 bởi nhà bác học F. Munz (Oviedo và Rodriguez, 2003). EDTA và các muối của nó thường ở dạng tinh thể màu trắng hoặc bột, không bay hơi và có độ tan cao trong nước. EDTA được tổng hợp từ ethylenediamine (C₂H₄(NH₂)₂), formol (HCHO) và gốc cyanide (HCN hoặc NaCN) (Sinax, 2011). Trong cấu trúc của EDTA có 2 nhóm amin (NH₂) và 4 gốc carboxyl (COOH). Sản phẩm thương mại đầu tiên được sản xuất vào năm 1948 và bắt đầu sử dụng trong công nghiệp vì đây là một hợp chất giá rẻ,nhu cầu sử dụng toàn cầu hàng năm khoảng 100.000 tấn (Sinax, 2011). Các sản phẩm thương mại thường ở dạng muối như là CaNa₂-EDTA, Na₂-EDTA, Na₄-EDTA, NaFe-EDTA,… (EPA, 2004).

EDTA được sử dụng trong sản xuất chất tẩy rữa 33%, xử lý nước 18%, công nghiệp giấy 13% (được sử dụng để phòng những ảnh hưởng của các ion Fe²⁺, Cu²⁺, Mg²⁺ trong quá trình tẩy trắng) và các ngành công nghiệp khác (Oviedo và Rodriguez, 2003). Trong nuôi trồng thủy sản thì được sử dụng để xử lý kim loại nặng và làm giảm độ cứng của nước trong ương tôm, cá giống hoặc nuôi thịt. Đặc tính của EDTA là tạo phức với các kim loại ở tỉ lệ 1:1. Khả năng tạo phức với kim loại phụ thuộc vào pH của nước, chẳng hạn như Ca²⁺ và Mg²⁺ yêu cầu pH khoảng 10 (Sinax, 2011). Mặt khác, sự tạo phức với các kim loại còn phụ thuộc vào hằng số hình thành phức, hằng số càng cao thì khả năng tạo phức càng cao. Đối với chì (Pb) hằng số K=1018, nhưng đối với Ca²⁺, K~108. Do đó, theo Sinax (2011) trong môi trường nước, mặc dù có nhiều Ca²⁺, nhưng Pb²⁺ sẽ cạnh tranh với Ca²⁺.

EDTA di chuyển vào trong đất và tạo phức với các kim loại vết cũng như là các kim loại kiềm thổ (Na⁺, K⁺, Ca²⁺,...), từ đó làm tăng độ hòa tan của kim loại. Đặc biệt là trong đất phèn, EDTA sẽ tạo phức kẹp (chelate) Fe-EDTA từ đó làm giảm quá trình hoạt động của Fe³⁺. Trong môi trường kiềm, EDTA lại tạo phức chủ yếu với Ca²⁺ và Mg²⁺ tạo thành CaMg-EDTA (EPA, 2004) làm giảm độ cứng của nước. Một khía cạnh khác là trong phân tử EDTA có 10% là nitơ, vì vậy khi sử dụng EDTA có thể góp phần cung cấp thêm nitơ cho môi trường kích thích tảo phát triển. Mặt khác, theo Sillanpaa (1997) trong nước Ca₃(PO₄)₂ và FePO₄ thường là những dạng không hòa tan làm mất đi lượng lớn PO₄^3- trong nước làm hạn chế sự phát triển của tảo, từ đó làm môi trường khó gây màu nước. Khi sử dụng EDTA sẽ tạo phức với Ca, Fe từ đó phóng thích PO₄^3- vào trong nước ở dạng hòa tan, từ đó kích thích tảo phát triển (Oviedo và Rodriguez, 2003).

2. Ảnh hưởng của EDTA đối với môi trường và thủy sinh vật

EDTA tạo phức với kim loại, mức độ ổn đinh của phức sẽ tùy thuộc vào từng kim loại khác nhau. Các muối của EDTA tan trong nước, một số ít sẽ hấp thụ vào lớp bùn đáy ao, không bay hơi và khả năng phân hủy sinh học chậm (EPA, 2003). Sự phân hủy sinh học của EDTA trong môi trường phụ thuộc vào loại đất, nhiệt độ, pH, vật chất hữu cơ và thành phần vi sinh vật (EPA, 2004). Hiện nay, chưa có báo cáo về ảnh hưởng của EDTA lên sức khỏe con người. Tuy nhiên, EDTA được chứng minh là có ảnh hưởng lên sự ức chế sự tổng hợp ADN (Heindorff et al., 1983, trích bởi EPA, 2004) và khi vào cơ thể, EDTA tồn tại trong thận 95%, và 5% còn lại trong túi mật. (EPA, 2004). CaNa₂-EDTA được cho phép sử dụng trong bảo quản thực phẩm ở các nước Châu Âu và Mỹ ở giới hạn cho phép từ 25-800 ppm (EPA, 2004). WHO qui định về giới hạn hấp thụ tối đa là 2,5 mg/kg. Điều này có nghĩa là đây là giới hạn để theo dõi hàm lượng EDTA trong nước uống.

EDTA và muối của nó thường không gây độc cho động vật trên cạn (EPA, 2004). Hàm lượng EDTA tìm thấy trong nước mặt tự nhiên ở nồng độ rất thấp (0-1,0 ppm) và không ảnh hưởng cho động vật thủy sinh (EAC, 2012). Tuy nhiên, khi sử dụng nhiều có thể thúc đẩy quá trình phát tán ô nhiễm kim loại. Do đó, Hoa Kỳ khuyến cáo không nên sử dụng EDTA pha chế với chất tẩy rửa, xà phòng (Bedsworth và Sedlak, 2000). Tảo và động vật không xương sống nhạy cảm với EDTA nhiều nhất vì chúng ảnh hưởng lên sự phân chia tế bào, sắc tố quang hợp chlorophyll-a (Dufkova (1984) (trích bởi Oviedo và Rodriguez (2003)). Tuy nhiên, một điều thú vị là trong môi trường có hàm lượng dinh dưỡng bằng với lượng EDTA thì EDTA không thể hiện tính độc (Oviedo và Rodriguez, 2003). Zhao et al. (2011) cảnh báo các phức với kim loại có tính tự phân hủy sinh học chậm trong nước nhưng lại tan nhanh trong đất, điều này có thể dẫn đến sự tích lũy kim loại và tồn tại lâu trong đất.

Nghiên cứu của Licop (1988) trên ấu trùng tôm sú Penaeus monodon cho thấy khi bổ sung Na-EDTA ở nồng độ 5,0 ppm và 10 ppm và trong nước ương vào ngày thứ 1, 4 và 7 có tác dụng nâng cao tỉ lệ sống của ấu trùng. Với cường độ sử dụng hàng ngày ở hàm lượng 10 ppm cho tỉ lệ sống tốt nhất.

LC₅₀ 96 giờ của EDTA trên cá là 430 ppm, LC₅₀ 48 giờ Daphnia là 100 ppm, EC trên tảo lam là 3 ppm. Nồng độ gây độc mãn tính trên cá là 10 ppm, Daphnia là 23 và tảo là 0,88 ppm (EPA, 2004). Hiện nay các nghiên cứu về LC₅₀ của EDTA trên cá tra (Pangasianodon hypophthalmus), tôm sú (P. monodon) và tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) chưa được nghiên cứu.

Khi thí nghiệm Cd trên cá Hồi (Salmo gairdnen), Part và Wikmark (1984) cho rằng Cd²⁺ di chuyển trực tiếp vào trong mang và cao gấp 1.000 lần so với phức Cd^-EDTA. Như vậy, EDTA có tác dụng rất tốt khi làm giảm ảnh hưởng của kim loại nặng lên thủy sinh vật.

Trong xử lý nước thải, nghiên cứu của Mayenkar và Lagvankar (1983) cho thấy EDTA có khả năng loại bỏ Niken (Ni) hơn 60%, đồng (Cu) là 100% và đối với sắt (Fe) khoảng 85%. pH thích hợp dao động từ 7,5-9,5.

EDTA cũng có tác động lên vi khuẩn gram âm vì có khả năng phá vở màng tế bào thông qua xâm nhập và làm mất nhóm acetyl (COCH₃), từ đó làm giảm thiểu lượng Ca và Mg trong tế bào và làm mất chức năng của vách lipopolysarcharide (Oviedo và Rodriguez, 2003).

3. Phương pháp sử dụng

EDTA có thể được sử dụng trong xử lý nước cấp trong sản xuất giống thủy sản nước lợ, ương cá giống và trong nuôi thương phẩm tôm, cá. Đối với xử lý nước trong trại giống, liều thường áp dụng từ 5-10 ppm. Trong khi xử lý nước trong nuôi tôm, cá thương phẩm, đối với những ao nuôi trong vùng có độ mặn thấp và đất nhiễm phèn. Khi cấp nước vào ao khoảng 0,8-1 m, nếu độ kiềm thấp, nước có màu vàng nhạt, có thể sử dụng EDTA ở liều 2-5 kg/1.000 m² để xử lý trước khi bón vôi để nâng độ kiềm trong ao. Tùy theo tình huống cụ thể mà người nuôi có thể tư vấn thêm cán bộ kỹ thuật. Trong quá trình nuôi có thể sử dụng EDTA với liều thấp hơn 0,5-1 ppm. Trên thị trường hiện nay có nhiều sản phẩm phối chế có chứa thành phần EDTA, người nuôi có thể chọn lựa và sử dụng theo chỉ dẫn của nhà sản xuất.

Ts HUỲNH TRƯỜNG GIANG, Khoa Thủy sản, Đại học Cần Thơ
Nguồn: UV-Vietnam

Bệnh đục cơ trên Tôm càng xanh (Marobrachium RosenbergiiI)

Nghề nuôi tôm càng xanh hiện đang phát triển nhanh ở nước ta đã đem lại lợi ích đáng kể về mặt kinh tế và xã hội, đặc biệt là ở vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long. Tuy nhiên, việc mở rộng diện tích nuôi và sự thâm canh hóa cũng làm xuất hiện nhiều dạng bệnh trên đối tượng nuôi này. Trong số các bệnh thường gặp ở tôm càng xanh thì bệnh đục cơ là bệnh đã gây thiệt hại ở nhiều nơi như Ấn độ, Đài loan, Trung Quốc và Việt nam (Qian et al., 2003; Hameed et al., 2004). Bệnh gây hao hụt lên đến 100% ở tôm bột và cũng gây thiệt hại đáng kể cho tôm trong ao ương hay ao nuôi thịt với tỷ lệ hao hụt có thể lên đến 70-80% (Pillai et al., 2005).

Tôm bệnh có những vùng trắng đục trên cơ và tôm chết là do hoại tử cơ khắp cơ thể tôm . Bệnh đục cơ thường xuất hiện từ tháng 4 đến tháng 6 hằng năm, biểu hiện bệnh lý đầu tiên là xuất hiện những vùng đục trên cơ ở đốt đuôi hay đốt cơ giữa thân, tiếp đến tôm ngừng lột xác, bỏ ăn, giảm vận động, phần cơ bị đục lan ra toàn thân và hoại tử.

Ở Đài Loan, tác nhân gây bệnh đục cơ trên tôm càng xanh được xác định là do vi khuẩn Lactococcus garvieae, là vi khuẩn có dạng hình cầu và Gram dương (Chen et al.,2001). Bệnh đục cơ do vi khuẩn gây ra thường có liên quan với các yếu tố gây sốc về môi trường như sự thay đổi đột ngột về nhiệt độ và pH. Điều kiện môi trường xấu cũng là nguyên nhân gây bệnh đục cơ (Yang et al., 2003).

Macrobrachium nodavirus(MrNV) và extra small virus (XSV) là hai vi-rút được xác định là tác nhân gây bệnh đục cơ trên tôm càng xanh ở Ấn độ (Hameed et al., 2004) và ở Việt nam (Đặng Thị Hoàng Oanh và ctv., 2009). Tôm bệnh có thể nhiễm một trong hai vi-rút này hoặc có thể nhiễm cùng lúc hai vi-rút. Bệnh do vi-rút thường gây chết cấp tính

Biện pháp phòng bệnh đục cơ ở tôm càng xanh chủ yếu là bằng kiểm dịch tôm mẹ và tôm giống (Hameed et al., 2004).Các bước thực hiện cụ thể như sau: (1) chọn tôm bố mẹ không bệnh đục cơ, khỏe mạnh, linh hoạt, màu sắc sáng; (2) chọn tôm giống thả nuôi đồng cỡ, màu sắc sáng, cơ không bị đục, thu ngẫu nhiên khoảng 200-300 tôm bột từ 2-3 điểm trong bể ương để xét nghiệm MrNV và XSV bằng kỹ thuật PCR để chọn tôm không nhiễm vi-rút; (3) Quản lý tốt chất lượng nước để làm giảm sốc do môi trường, bón vôi để ổn định pH và cho tôm ăn vitamin C hay những chất kích thích miễn dịch để giúp tôm tăng khả năng đề kháng với bệnh; (4) Do chưa có thuốc đặc trị bệnh đục cơ do vi-rút nên cần kiểm soát chặt chẽ quy trình sản xuất giống và quy trình nuôi thương phẩm, thường xuyên vệ sinh, khử trùng trại và các dụng cụ sản xuất, xử lý nước cấp và nước thải,thực hành quản lý tốt ở trại giống và ao nuôi để góp phần giảm thiểu sự lây lan mầm bệnh (Bonami và Widada, 2005); và (5) Không sử dụng thuốc kháng sinh để trị bệnh đục cơ do vi-rút. Do tác nhân gây bệnh đục cơ được xác định là vi-rút, nên biện pháp điều trị bằng thuốc kháng sinh sẽ không có tác dụng.

PGS. TS. ĐẶNG THỊ HOÀNG OANH, KTS, ĐH CẦN THƠ.
Nguồn UV-Vietnam

Sử dụng Chlorine trong xử lý nước

Chlorine thường được dùng với mục đích chính là khử trùng nhằm diệt hay bất hoạt các vi sinh vật trong nước. Chlorine được thử nghiệm ở Bỉ (Begium) năm 1903 và được sử dụng đầu tiên tại Chicago (Mỹ) năm 1908. Ngoài ra, chlorine còn được dùng như một chất oxy hóa mạnh để oxy hóa các chất khử trong nước (Fe2+, Mn2+, H2S, NO2-, ...). Ở Việt Nam, chlorine cũng được sử dụng phổ biến để xử lý nước nuôi thủy sản, đặc biệt là nuôi tôm sú và cá tra thâm canh. Sử dụng chlorine hợp lý sẽ mang lại lợi ích thiết thực cho người sử dụng, nhưng nếu sử dụng không hợp lý sẽ gây tác hại cho môi trường và con người.

Tác dụng và hiệu quả khử trùng của các dạng chlorine

Các nguồn chlorine thương mại phổ biến là chlorine (Cl2), hypochlorite canxi [Ca(OCl)2] và hypochlorite natri (NaOCl). Chlorine có thể tan 7160mg/L trong nước 20oC và nó phản ứng để tạo ra HOCl và HCl, HOCl tiếp tục ion hóa tạo ra ion OCl:

Cl₂ + H₂O = HOCl + HCl

HOCl  = OCl^- + H⁺

Hypochlorite canxi và hypochlorite natri hòa tan trong nước cũng tạo ra OCl^-. Sự hiện diện của các dạng chlorine phụ thuộc vào pH của nước (xem hình trên), dạng Cl₂ không hiện diện khi pH lớn hơn 2, HOCl là dạng phổ biến nhất khi pH nằm trong khoảng 1-7,48, HOCl=OCl^- khi pH = 7,48 và OCl^- thì cao hơn HOCl khi pH trên 7,48. Mức độ nhạy cảm của vi sinh vật đối với các dạng chlorine phụ thuộc rất lớn vào tốc độ khuếch tán vào trong tế bào, HOCl có hiệu quả khử trùng mạnh hơn OCl^-khoảng 100 lần do HOCl có kích thước phân tử nhỏ và trung hòa điện tích nên dễ dàng khuếch tán vào tế bào hơn so với OCl^-. Do đó, chlorine chỉ có hiệu quả khử trùng cao khi pH nhỏ hơn 6. Không nên dùng chlorine khi pH lớn hơn 7,48 và không được bón vôi trước khi khử trùng nước. Các bào tử của vi sinh vật có khả năng chịu đựng chlorine ở nồng độ cao so với tế bào sinh dưỡng bởi vì chlorine khó khuếch tán qua vỏ của bào tử.

Cơ chế tác dụng của chlorine trong khử trùng là HOCl phản ứng với hệ enzyme oxy hóa glucose và các hoạt động trao đổi chất, kết quả gây chết tế bào. Phản ứng này có liên quan đến sự oxy hóa của HOCl đối với enzyme có chứa gốc HS^-. Đa số virus đều không có enzyme chứa gố HS^- nên chlorine hầu như khôngcó tác dụng diệt hay bất hoạt virus (trừ một số trường hợp cụ thể được chỉ định).

Để diệt vi sinh vật nước ngọt có thể dùng 1,5 mg/L của Cl (tương đương 6 mg/L của Ca(OCl)₂ 70%). Trong môi trường mặn lợ do độ pH thường khá cao nên khử trùng với nồng độ 5-7 mg/L của Cl (tương đương 20-30 mg/L của Ca(OCl)₂70%).

Tác dụng oxy hóa của chlorine

Chlorine (Cl₂, NaOCl, Ca(OCl)₂) còn có tác dụng oxy hóa các ion khử vô cơ (Fe₂⁺, Mn₂⁺, NO₂^- và H₂S) và hợp chất hữu cơ. Các phản ứng oxy hóa này thường chuyển hóa các chất độc thành các chất không độc. Cl₂, HOCl, và OCl^- cũng bị khử thành dạng Cl^-, ít độc. Để oxy hóa 1mg/L H₂S, Fe₂⁺, Mn₂⁺ và NO₂^- cần dùng lần lượt là 8,5 mg/L, 0,6 mg/L, 1,3 mg/L và 1,5 mg/L của Cl. Do đó, sự hiện diện của hợp chất hữu cơ và khử vô cơ trong nước làm tăng liều lượng chlorine khi khử trùng.

Những tác hại khi khử trùng nước bằng chlorine

Chlorine tự do (Cl₂, HOCl và OCl^-) tồn lưu trong nước sẽ gây độc đối với tôm cá và các loài thủy sinh vật. Nồng độ chlorine tự do tối đa cho phép đối với thủy sinh vật là 0,01 mg/L. Ở nồng độ 0,1 mg/L, chlorine tự do có thể gây chết hầu hết phiêu sinh vật biển và nồng độ chlorine tự do 0,37 mg/L có thể gây chết cá. Do đó, sau khi khử trùng nên khử chlorine hoặc sục khí mạnh trong 3-5 ngày trước khi thả cá. Có thể khử chlorine sau khi khử trùng bằng Na₂S₂O₃, để loại bỏ 1 mg/L Cl cần dùng 6,99 mg/L Na₂S₂O₃.

C1₂ + 2Na₂S₂O₃·5H₂O → Na₂S₄O₆ + 2NaCl + 10H₂O

Trong môi trường giàu muối dinh dưỡng, ROCL phản ứng với NH₃ hình thành các hợp chất chloramine (NH₂Cl, NHCl₂ hoặc NCl₃), các hợp chất này bền, có thời gian lưu tồn lâu và cũng độc đối với sinh vật. Các hợp chất chloramine có tác dụng giống như NO₂^-, chúng phản ứng với Hemoglobine tạo thành Methemoglobine gây ra chứng bệnh máu màu nâu và làm giảm khả năng vận chuyển oxy của máu (cá bị nổi đầu). Do đó, không nên dùng chlorine để diệt tảo và diệt khuẩn cho ao nuôi, chlorine sẽ làm giảm sinh trưởng và tỉ lệ sống của cá.

Trong môi trường giàu xác hữu cơ, HOCl sẽ phản ứng với CH₄ và các nguyên tố khác có trong nước để hình thành các hợp chất Trihalomethan (CHCl₃, CHCl₂Br, CHClBr₂, ...). Trihalomethan (THMs) là các hợp chất độc với thủy sinh vật và con người, chúng được xem là tác nhân gây bệnh ung thư ở người và động vật. Trihalomethan rất bền, chúng có thể tích tụ trong cơ thể động vật và truyền từ sinh vật này sang sinh vật khác trong chuỗi dinh dưỡng. Giới hạn của EPA (Hoa Kỳ) về hàn lượng THMs trong nguồn nước sau xử lý chlorine phải nhỏ hơn 80 µg/L. 

Như vậy, chlorine có hiệu quả tốt để diệt khuẩn các nhóm sinh vật kích thước nhỏ, đối với bào tử của vi sinh vật và virus thì hiệu quả xử lý không cao. Chỉ nên dùng chlorine để khử trùng nguồn nước cấp vào đầu vụ nuôi. Không nên xử lý chlorine khi trong nước ao giàu muối dinh dưỡng và chất hữu cơ vào giữa và cuối vụ nuôi.

Phó Giáo Sư - Tiến Sỹ Trương Quốc Phú, Phó Khoa Thủy Sản, Đại Học Cần Thơ

Sử dụng chất chiết từ cây Yucca trong nuôi trồng thủy sản

Cây Yucca có tên khoa học Yucca schidigera, là loại cây thuộc họ Agavaceae. Cây Yucca còn được gọi là cây Mojave Yucca, vì nó là cây bản địa ở sa mạc Mojave và sa mạc Sonoran thuộc đông nam California, ở nam Nevada, tây Arizona. Nó cũng là loài bản địa ở Mexico, Yucca thường mọc ở những dốc sa mạc đá và miền sa mạc Creosote. Chúng chịu đựng được sự nung nóng của mặt trời và không cần nước. Cây Yucca là loài cây có hoa và có thể cao đến 5m.

Lợi ích của cây Yucca

Người dân châu Mỹ bản địa dùng sợi lấy từ lá cây Yucca là dây thừng, giày và quần áo. Hoa và quả cây Yucca có thể ăn được và hạt đen của cây Yucca có thể nghiền để lấy tinh bột. Người ta còn dùng rễ của cây Yucca để làm xà phòng gội đầu trị gàu và rụng tóc. Trong chăn nuôi gia súc, chất chiết từ cây Yucca được dùng khử mùi và giảm ammonia trong không khí cũng như trong chất thải của động vật. Một số nghiên cứu cho thấy chất chiết từ cây Yucca được bổ sung trong thức ăn có thể làm giảm hàm lượng ammonia và urê trong máu của động vật. Chất chiết từ cây Yucca còn được dùng làm thuốc trị bệnh cho một số động vật, đặc biệt là các bệnh do protozoa (nguyên sinh động vật) gây ra. Hoạt chất saponin trong chiết xuất Yucca có thể diệt một cách hiệu quả loài protozoa Giardia lamblia gây bệnh tiêu chảy ở người và động vật. Hoạt chất saponin còn được dùng để trị một số bệnh trên ngựa như bệnh viêm khớp do nhiễm Naegleria (một giống thuộc nhóm trùng biến hình), bệnh viêm não và tủy sống do nhiễm Sarcosystis neurona. Hiện nay hoạt chất saponin chiết từ cây Yucca schidigera đã được sản xuất đại trà và thương mại hóa.

Cơ chế tác động

Phân tử saponin có hai thành phần chính, steroid trung tâm tan trong dầu và một hoặc nhiều carbohydrate mạch nhánh tan trong nước. Hai thành phần này tạo nên đặc tính của một chất tẩy thiên nhiên, hoạt chất bề mặt (surfactant) chiết xuất từ thân cây Yucca có tác dụng kết hợp với ammonia, làm giảm ammonia tự do. Khi thức ăn đi qua dạ dày, ammonia sẽ bị giữ lại bởi chất chiết xuất Yucca có trong thức ăn. Chúng cũng có thể kết hợp với ammonia khi ở ngoài cơ thể động vật. Chất chiết xuất Yucca ở dạng nước có khả năng kết hợp với các phân tử ammonia và chuyển đổi chúng sang dạng hợp chất nitrogen không độc khác. Cơ chế làm giảm ammonia của chất chiết xuất Yucca thì chưa được hiểu rõ nhưng có nhiều nghiên cứu cho rằng có liên quan đến thành phần carbohydrate có trong mạch nhánh của phân tử saponin. Ngoài ra, các hợp chất stilben (C14H12) có nhiều trong vỏ cây Yucca cũng có liên quan đến khả năng hấp thụ ammonia.

Saponin còn có khả năng diệt protozoa trong ống tiêu hóa của động vật. Cơ chế tác động đến protozoa là saponin kết hợp với cholesterol hoặc sterol của màng tế bào làm cho màng tế bào của protozoa bị phá hủy. Một số nghiên cứu cũng cho thấy saponin có khả năng ức chế có chọn lọc một số vi khuẩn gram dương.

Những ứng dụng của chất chiết xuất Yucca trong nuôi trồng thủy sản

- Sử dụng làm chất bổ sung trong thức ăn cho tôm, cá:
Chất chiết xuất từ Yucca schidigera ở dạng bột là một trong những nguyên liệu bổ sung trong thức ăn tôm nhằm quản lý và làm giảm nồng độ ammonia và các hợp chất khác. Kết quả nghiên cứu cho thấy, khi bổ sung chất chiết xuất Yucca vào thức ăn, tôm tăng trưởng tốt hơn, giảm tỷ lệ chết. Liều lượng sử dụng trong thức ăn thủy sản là bột chiết xuất Yucca (30% hoạt chất), 60-130g/1 tấn thức ăn.

- Sử dụng làm chất xử lý nước:
Ở trong nước biển, chất chiết xuất Yucca chứng tỏ là chất tự nhiên, an toàn và hiệu quả trong việc làm giảm hàm lượng ammonia trong hệ thống nuôi thủy hải sản. Nghiên cứu cho thấy ammonia tổng cộng giảm nhiều nhất trong vòng 12 giờ khi xử lý bằng chiết xuất Yucca ở liều lượng 72-108 mg/L trong hệ thống ương nuôi tôm sú. Một số nghiên cứu cũng đã chứng minh hiệu quả xử lý ammonia của chất chiết xuất Yucca trong nước ngọt. Hiệu quả giảm ammonia đạt cao nhất trong ao nuôi cá rô phi trong 12-24 giờ sau khi bổ sung chiết xuất Yucca. Liều lượng sử dụng được khuyến cáo như sau:

Yucca 90%:
Phòng ngừa khí độc: 1,5kg/1.000m3, 2 tuần xử lý một lần.
Xử lý độc tố: 2-2,5kg/1.000m3, 3 ngày xử lý một lần.

Yucca 95%:
Xử lý nguồn nước bể tôm giống: 7g/m3 nước, mỗi tuần xử lý một lần.
Ao nuôi tôm thịt: 400g/1.000m3 nước trong 2 tháng đầu, hai tuần xử lý một lần. Giai đoạn cuối vụ nuôi sử dụng liều gấp đôi so với 2 tháng đầu và định kỳ mỗi tuần một lần.

Hòa chất chiết xuất Yucca vào trong nước theo tỷ lệ 1/100 (100g chế phẩm trong 10 lít nước), để yên trong 30 phút, khuấy đều rồi tạt khắp mặt ao, đồng thời mở máy quạt nước hoặc hệ thống sục khí đáy để chế phẩm phân tán đều vào nguồn nước ao (cách sử dụng này có thể khác nhau tùy theo mỗi loại sản phẩm). Không sử dụng đồng thời Yucca với các loại hóa chất khử trùng.


TS. Nguyễn Phú Hòa, Khoa Thủy SẢn, Đại Học Nông Lâm TP.HCM