Probiotik, prebiotik, dan bahan fitogenik untuk mengoptimumkan kesihatan usus dalam ayam – Bahagian II

Conteúdo disponível em: English Indonesia (Indonesian) ไทย (Thai) Tiếng Việt (Vietnamese) Philipino

Dalam sistem pengeluaran haiwan moden, adalah penting untuk meminimumkan kesan keradangan kronik dan tekanan berlebihan supaya ayam dapat menggunakan tenaga mereka untuk pertumbuhan dan bukannya untuk pertahanan.

Walaupun tiada “penyelesaian ajaib” untuk mencegah keadaan multifaktor yang berkaitan dengan tekanan kronik, banyak kajian telah menunjukkan bahawa produk alternatif seperti probiotik, mikrob yang disasarkan, prebiotik, dan fitokimia dapat membantu meningkatkan keseimbangan mikroba usus, metabolisme, dan integriti usus.

PROBIOTIK

Probiotik dalam dos yang mencukupi membantu memperbaiki keseimbangan mikroba usus, meningkatkan rintangan kolonisasi terhadap jangkitan, dan memperkuat tindak balas imun.

Lactobacillus spp., Streptococcus thermophilus, Enterococcus faecalis, dan Bifidobacterium spp. adalah bakteria asid laktik (LAB) yang paling banyak digunakan dalam formulasi probiotik.

Mekanisme tindakan yang mungkin termasuk:

• Mengekalkan keseimbangan sihat bakteria dalam usus melalui pengecualian kompetitif, iaitu proses di mana bakteria bermanfaat mengecualikan bakteria patogen yang berpotensi melalui persaingan untuk tapak lekatan di usus dan nutrien.
• Menghalang pertumbuhan bakteria berlebihan dalam usus.

Terdapat juga bukti kukuh bahawa probiotik mempengaruhi sistem imun dengan menyeimbangkan sitokin pro- dan anti-radang. Sesetengah probiotik mempunyai keupayaan antioksidan dan meningkatkan integriti halangan usus.

• Kajian lain mendapati bahawa imuniti semula jadi dan humoral juga ditingkatkan dengan penggunaan probiotik.

Satu probiotik komersial berasaskan bakteria asid baru-baru ini dikaji untuk kegunaan dalam ayam. Dengan menggunakan kultur LAB ini, penyelidikan makmal dan lapangan secara meluas menunjukkan peningkatan rintangan terhadap jangkitan Salmonella dalam ayam dan ayam belanda.

• Beberapa strain probiotik didapati meningkatkan prestasi haiwan dan boleh digunakan sebagai alternatif berpotensi kepada antibiotik.

Rajah 1. Mekanisme tindakan probiotik terhadap kehadiran patogen di peringkat usus.

Higgins et al. melaporkan bahawa probiotik mengurangkan cirit-birit idiopatik dalam rumah penternakan ayam belanda komersial berdasarkan ujian eksperimen dan komersial yang diterbitkan. Selain itu, campuran probiotik didapati meningkatkan hasil pengeluaran dan mengurangkan kos pengeluaran dalam eksperimen berskala besar secara komersial.

• Kajian mikroarray terkini menunjukkan bahawa ayam yang dirawat dengan probiotik menunjukkan variasi dalam ekspresi gen yang berkaitan dengan kompleks faktor nuklear kappa B (NF-κB).
• Penemuan ini menunjukkan bahawa kultur probiotik tertentu kadangkala boleh menjadi alternatif yang menarik kepada terapi antibiotik tradisional.

Keperluan probiotik jangka panjang

Probiotik komersial yang tahan lama, kos efektif, dan tahan terhadap proses peleting haba sangat diperlukan untuk menggalakkan pematuhan dan penggunaan yang lebih meluas.

Beberapa produk probiotik mengandungi bakteria pembentuk spora, biasanya daripada genus Bacillus. Sesetengah (tetapi tidak semua) telah terbukti dapat mencegah masalah gastrointestinal tertentu.

• Kepelbagaian spesies yang digunakan dan pelbagai penggunaannya sangat mengagumkan.
• Media ini menunjukkan manfaat bahawa beberapa spora Bacillus adalah spora paling tahan haba yang diketahui dan boleh digunakan dalam keadaan haba yang tinggi.

Oleh itu, spora daripada strain Bacillus terpilih telah digunakan sebagai mikroorganisma pemberian makanan langsung (DFM) yang boleh dipercayai dalam pengeluaran haiwan kerana keupayaannya bertahan dalam keadaan persekitaran yang buruk dan tempoh penyimpanan yang panjang.

Meningkatkan kecekapan amplifikasi dan sporulasi

Ujian lapangan (field trials) mencadangkan bahawa spora Bacillus subtilis berkesan sebagai probiotik komersial berdasarkan bakteria asid laktik dalam mengurangkan Salmonella spp. Penyelidikan lanjut mungkin akan menemui isolat atau kombinasi isolat yang lebih berpotensi.

Beberapa isolat Bacillus daripada persekitaran telah diuji secara in vitro untuk aktiviti antibiotik, kestabilan haba, dan pertumbuhan populasi.

• Meningkatkan kecekapan amplifikasi dan sporulasi adalah penting untuk mendapatkan kelulusan industri bagi probiotik berasaskan makanan sebagai intervensi ante mortem terhadap patogen bawaan makanan.
• Peningkatan pertumbuhan vegetatif dan kadar sporulasi dapat membawa kepada kecekapan baharu dalam amplifikasi komersial serta penciptaan produk kos efektif dengan kiraan spora yang sangat tinggi.

Kepekatan tinggi NSP

Peningkatan kelikatan digesta dan masa perjalanan makanan yang lebih lama disebabkan oleh kepekatan tinggi polisakarida bukan kanji (NSP) larut dalam diet ayam mempengaruhi populasi bakteria usus.

• Oleh itu, karbohidrase eksogen seperti xilanase, glukanase, mananase, galaktosidase, dan pektinase digunakan sebagai bahan tambahan makanan untuk mengurangkan kesan negatif faktor anti-pemakanan ini.

Mikroorganisma pemberian makanan langsung

Bacillus-DFM juga telah terbukti mencegah gangguan saluran gastrointestinal (GIT) dan memberikan pelbagai manfaat nutrisi untuk haiwan dan manusia. Kajian in vitro dan in vivo menunjukkan bahawa 90% spora B. subtilis bercambah dalam segmen berbeza GIT dalam masa 60 minit dengan kehadiran makanan.

• Selain itu, apabila menggunakan pelbagai diet ayam secara in vitro (berasaskan rai, gandum, barli, dan oat),
• Di mana kemasukan calon Bacillus-DFM terpilih yang menghasilkan set enzim ekstraselular yang berbeza.
• Ini menghasilkan pengurangan yang signifikan dalam kedua-dua kelikatan digesta dan proliferasi Clostridium antara diet kawalan dan diet yang ditambah dengan Bacillus-DFM.

Menariknya, penambahan DFM berasaskan Bacillus telah terbukti, meningkatkan prestasi pertumbuhan, mengurangkan kelikatan digesta, mengurangkan translokasi bakteria, memperbaiki komposisi mikrobiota dan mineralisasi tulang dalam ayam pedaging dan ayam belanda yang diberi diet berasaskan rai.

Perbezaan ini mungkin disebabkan oleh jumlah substrat yang lebih rendah tersedia untuk pertumbuhan bakteria, yang mengakibatkan keradangan usus dan translokasi bakteria yang lebih sedikit apabila kelikatan usus berkurang melalui penambahan calon DFM. Ini menunjukkan bahawa kumpulan yang menerima suplemen menyerap lebih banyak nutrien di sempadan berus usus.

Peningkatan prestasi yang ketara yang diperhatikan dalam ayam belanda dan ayam pedaging yang diberi diet tambahan Bacillus-DFM berbanding kumpulan kawalan tanpa suplemen mencadangkan bahawa:

Penghasilan enzim daripada gabungan strain Bacillus spp. yang digunakan sebagai DFM boleh:

• Meningkatkan penyerapan nutrien;
• Menggalakkan prestasi pertumbuhan dan kadar penukaran makanan yang lebih cekap;
• Di samping itu, meningkatkan integriti usus.

DFM juga terbukti secara signifikan mengurangkan keterukan jangkitan eksperimen Salmonella enterica subspecies enterica serotype Enteritidis dan aflatoksikosis.

PREBIOTIK

Prebiotik adalah konsep yang agak baru, timbul daripada idea bahawa unsur makanan tidak hadam (contohnya, oligosakarida tidak hadam) ditapai secara selektif oleh bakteria yang diketahui memberi manfaat kepada fungsi usus.

• Proliferasi bakteria asid laktik endogen dan bifidobakteria dalam usus telah terbukti memberikan manfaat kepada kesihatan hos.
• Prebiotik dapat membantu bifidobakteria dan laktobasilus berkembang biak dalam usus, sekali gus memperbaiki keseimbangan mikroba hos.
• Berbeza dengan probiotik, prebiotik mempromosikan bakteria usus yang telah menyesuaikan diri dengan persekitaran saluran gastrointestinal.
• Mikrobiota usus yang sihat dapat meningkatkan penyerapan nutrien, metabolisme protein dan tenaga, pencernaan serat, pematangan usus, seperti yang ditunjukkan dalam tikus tahan leptin.
• Prebiotik juga telah terbukti meningkatkan pertahanan hos dan mengurangkan kematian yang disebabkan oleh patogen dalam ayam.

Pengurangan patogen

• Keupayaan prebiotik untuk meningkatkan jumlah LAB dalam usus dapat membantu dalam pengecualian kompetitif patogen daripada saluran gastrointestinal ayam.
• Sementara itu, peningkatan keasidan usus yang disebabkan oleh prebiotik juga mungkin membantu mengurangkan jangkitan dalam usus ayam.
• Prebiotik juga telah terbukti meningkatkan respons imun dalam ayam, yang menyebabkan penghapusan jangkitan dengan lebih cepat.

Sebagai contoh, prebiotik boleh berinteraksi secara langsung dengan sel imun usus atau secara tidak langsung dengan sel imun melalui kolonisasi bakteria bermanfaat dan metabolit mikrob yang diutamakan.

Prebiotik boleh berfungsi secara serupa dengan probiotik untuk menyokong kesihatan usus ayam. Prebiotik yang paling biasa digunakan dalam peladangan ayam adalah:

• Inulin;
• Fruktoligosakarida (FOS);
• Mananooligosakarida (MOS);
• Galaktooligosakarida (GOS);
• Oligosakarida soya (SOS);
• Xilooligosakarida (XOS);
• Pirodextrin;
• Isomaltoligosakarida (IMO); dan
• Laktulosa.

• Penyelidikan mengenai prebiotik dalam peladangan ayam telah dijalankan sejak tahun 1990, menghasilkan sejumlah besar kajian. Prebiotik dalam makanan ayam pedaging terbukti meningkatkan tahap laktobasilus.
• Beberapa kajian tentang kesan mikroba daripada penambahan prebiotik mendapati peningkatan bifidobakteria dan penurunan klostridia. Dalam kajian lain, Salmonella dan koliform juga berkurangan.
• Penggunaan prebiotik juga terbukti meningkatkan ketinggian villus usus dalam diet ayam pedaging, bergantung pada morfologi usus. Sementara itu, proses detoksifikasi dan penghapusan dipertingkatkan oleh populasi bakteria bermanfaat yang sihat dalam saluran pencernaan.
• Prebiotik turut terbukti meningkatkan kualiti kulit telur dan tulang, meningkatkan penggunaan mineral, serta memperbaiki prestasi ayam penelur.

Manfaat penggunaan prebiotik

Prebiotik yang sering digunakan berkaitan dengan Aspergillus oryzae, yang dipasarkan sebagai pekel Aspergillus (AM). AM mengandungi 16% protein dan 44% serat dan boleh digunakan untuk meningkatkan prestasi dalam diet ayam komersial dengan tahap protein rendah.

Mycelium atau A. oryzae juga mengandungi beta-glukan, FOS, kitosan, dan MOS. Bahan ini juga memberi manfaat kepada ayam dengan merangsang pertumbuhan, yang kemungkinan besar meningkatkan penyerapan dan pencernaan bahan makanan.

• Beta-glukan adalah pemangkin imun yang kuat. Bahan unik ini mempengaruhi villus usus dan membantu badan melawan pencerobohan virus dan bakteria.
• MOS mengikat tapak aktif toksin dan mempertahankan saluran pencernaan daripada pencerobohan.
• FOS dan kitosan adalah karbohidrat yang tidak dapat dicerna yang mudah ditapai oleh flora usus.

Diet pekel Aspergillus (AM) terbukti mengubah morfometri usus dalam anak ayam belanda. Ia meningkatkan bilangan sel mukin asid, sel mukin neutral, dan sel sulfomukin dalam duodenum dan ileum.

Selain itu, ketinggian dan kawasan permukaan villus dalam duodenum dan ileum anak ayam yang baru menetas dibandingkan dengan kumpulan kawalan juga menunjukkan peningkatan.

• Kajian lain mendapati bahawa pemberian makanan prebiotik MA kepada anak ayam belanda selama 30 hari meningkatkan berat badan dan memperbaiki kadar penukaran makanan berbanding dengan pemberian diet kawalan asas.
• Menariknya, anak ayam yang diberi prebiotik MA dalam diet mereka menunjukkan kandungan protein dan tenaga yang lebih rendah di ileum berbanding dengan anak ayam kawalan, yang menunjukkan peningkatan pencernaan dan penyerapan nutrien tersebut.
• Fructooligosaccharides (FOS) telah terbukti memperbaiki penyerapan kalsium dan magnesium dalam usus, serta meningkatkan kepekatan mineral tulang.
• Beberapa kajian juga menunjukkan bahawa probiotik dapat mengurangkan kolonisasi Salmonella dalam ayam.

Akhirnya, kitosan adalah biopolimer semula jadi yang dihasilkan melalui deasetilasi kitin, komponen utama dinding sel kulat dan exoskeleton arthropod. Seperti yang dinyatakan di atas, kitosan mempunyai pelbagai manfaat, termasuk sifat antimikrob dan antioksidan.

Selain itu, kitosan telah menunjukkan aplikasi yang menjanjikan dalam pertanian, hortikultur, sains alam sekitar, industri, mikrobiologi, dan perubatan. Banyak kajian juga telah menggunakan kitosan sebagai adjuvan mukosa, meningkatkan tahap IgA.

• Dalam satu kajian lain, keberkesanan penambahan 0.2% Aspergillus Meal (AM) dalam diet terhadap penghantaran mendatar Salmonella spp. telah dinilai pada ayam belanda dan ayam pedaging. Kajian ini mendapati bahawa pemberian 0.2% AM kepada ayam belanda dan ayam pedaging dapat mengurangkan penghantaran mendatar Salmonella Enteritidis dan Typhimurium dengan menurunkan tahap keseluruhan penjajahan.
• Pengurangan penjajahan Salmonella ini boleh dikaitkan dengan kesan sinergistik beta-glukan, MOS, kitosan, dan FOS yang terdapat dalam miselium Aspergillus oryzae.
• Yalçın et al. melaporkan bahawa dinding sel yis yang diperoleh daripada yis pembakar merupakan tambahan makanan prebiotik yang berkesan untuk ayam pedaging kerana peningkatan prestasi pertumbuhan, peningkatan respons imun humoral, dan pengurangan lemak abdomen.
• Dalam kajian lain yang dijalankan dengan ayam penelur, Yalçın et al. menyimpulkan bahawa dinding sel yis memberikan kesan yang bermanfaat dalam pengeluaran telur rendah kolesterol dan peningkatan respons imun humoral.

Rajah 2. Peranan Simbiontik dalam Fisiologi Pencernaan.

Simbiontik

Apabila kombinasi prebiotik dan probiotik digunakan, ia dipanggil simbiontik dan mempunyai kemampuan untuk meningkatkan lagi daya hidup probiotik. Probiotik, prebiotik, dan simbiontik kini digunakan secara meluas di seluruh dunia. Dalam bahagian seterusnya, kami akan membincangkan peranan simbiontik dalam fisiologi pencernaan dan pengeluaran ayam.

Peranan simbiotik dalam pengeluaran ayam

Selepas menetas, ayam mengalami peralihan penting dari bergantung kepada tenaga endogenus (lipid dalam kuning telur) kepada diet eksogenus yang kaya dengan karbohidrat. Dalam tempoh ini, berlaku perubahan ketara pada saiz dan morfologi usus, termasuk perubahan membran sel epitelium yang mempengaruhi interaksi mekanikal antara persekitaran dalaman hos dan kandungan lumen.

Kajian tentang pemakanan dan metabolisme semasa pertumbuhan awal anak ayam adalah penting untuk mengoptimumkan pengurusan nutrisi demi pertumbuhan yang terbaik.

• Hasil akhir pencernaan oleh mikroorganisma simbiotik dalam usus bukan sahaja boleh mengubah dinamik usus tetapi juga mempengaruhi pelbagai sistem fisiologi.
• Peranan pelbagai fungsi simbiotik dalam fisiologi pencernaan diringkaskan seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2.

Aditif fitogenik untuk makanan seimbang

• Aditif makanan fitogenik (Phytogenic Feed Additives, PFA) diklasifikasikan sebagai sebatian deria dan perisa menurut peraturan Kesatuan Eropah (EC 1831/2003).
• PFA telah dicadangkan untuk meningkatkan prestasi pertumbuhan, kebolehcernaan nutrien, dan kesihatan usus pada ayam.
• Pada masa ini, PFA digunakan dalam program pemakanan ayam dan babi. Sebagai contoh, bilangan bakteria Lactobacillus spp. dalam sekum meningkat apabila 75 mg/kg serbuk akar ginseng merah ditambah sebagai suplemen.

Beberapa produk komersial PFA yang sering digunakan berasaskan herba seperti:

• Peningkatan kebolehcernaan;
• Aktiviti antimikrob;
• Kesan anti-radang dan antioksidan;
• Penstabilan mikrobiota usus;
• Peningkatan ciri haiwan;
• Pengurangan pelepasan alam sekitar.

Selain kesan farmakologi, kajian terkini menunjukkan bahawa bahan fitogenik juga memodulasi mikrobiota usus. Ini termasuk meningkatkan populasi bakteria seperti Firmicutes, Clostridiales, Ruminococcaceae, dan Lachnospiraceae

Jadual 1. Kesan diet terhadap komposisi mikrobiom.

Pelbagai faktor boleh memodulasi mikrobiota usus, menyebabkan kesan positif atau negatif kepada hos. Kesan diet terhadap komposisi mikrobiom ditunjukkan dalam Jadual 1. Suplementasi anak ayam sehari dengan antibiotik memodulasi mikrobiota usus secara negatif dan memberi kesan buruk kepada perkembangan sistem imun.

• Selain itu, didapati bahawa perubahan diet daripada jagung kepada gandum dan barli menyebabkan peningkatan Lactobacillus dan koliform. Polisakarida bukan kanji larut air meningkatkan kelikatan kandungan pencernaan dan penghasilan SCFA, yang secara bermanfaat mengatur motilitas ileum.

KESIMPULAN

• Untuk mencegah keadaan multifaktorial yang dikaitkan dengan tekanan kronik, pelbagai kajian telah menunjukkan bahawa produk alternatif seperti probiotik, mikroba yang disasarkan, prebiotik, dan fitokimia dapat membantu meningkatkan keseimbangan mikroba usus, metabolisme, dan integriti usus.
• Aditif makanan ini telah dibuktikan mempunyai ciri-ciri anti-radang, antioksidan, imunomodulator, dan meningkatkan integriti penghalang.
• Bagi memenuhi matlamat kesihatan dan produktiviti mereka, pengeluar ayam yang telah menghapuskan penggunaan antibiotik dalam sistem pengeluaran mereka boleh menggunakan gabungan produk alternatif bersama kaedah pengurusan yang lebih baik, biosekuriti yang ketat, dan program imunisasi yang berkesan.