Trong các hệ thống sản xuất chăn nuôi hiện đại, điều quan trọng là giảm thiểu tác động của tình trạng viêm mạn tính và stress quá mức để gà có thể tận dụng năng lượng để tăng trưởng thay vì phòng bệnh.
Mặc dù không có “giải pháp hoàn hảo” nào có thể ngăn ngừa các tình trạng rối loạn đa yếu tố liên quan đến stress mạn tính, nhưng nhiều nghiên cứu cho thấy các sản phẩm thay thế, chẳng hạn như men vi sinh, vi sinh mục tiêu (targeted microbes), prebiotic và hóa chất thực vật (phytochemical, có thể giúp cải thiện sự cân bằng vi sinh đường ruột, quá trình trao đổi chất và cấu trúc toàn vẹn của ruột.
MEN VI SINH
Men vi sinh (probiotic) với liều lượng thích hợp sẽ cải thiện sự cân bằng vi sinh đường ruột, khả năng chống lại nhiễm trùng và tăng cường phản ứng miễn dịch.
Lactobacillus spp., Streptococcus thermophilus, Enterococcus faecalis và Bifidobacterium spp.là những vi khuẩn a-xít lactic (lactic acid bacteria-LAB) được sử dụng nhiều nhất trong các công thức men vi sinh. Các cơ chế hoạt động có thể bao gồm:
Duy trì sự cân bằng lành mạnh của vi khuẩn trong ruột bằng cách cạnh tranh loại trừ – nghĩa là vi khuẩn có lợi loại trừ vi khuẩn gây bệnh tiềm ẩn thông qua sự cạnh tranh các vị trí bám dính trong ruột và cạnh tranh các dưỡng chất.
Ngăn ngừa sự phát triển quá mức của vi khuẩn trong ruột.
Ngoài ra còn có nhiều bằng chứng cho thấy men vi sinh ảnh hưởng đến hệ miễn dịch bằng cách cân bằng các cytokine tiền viêm và kháng viêm. Một số men vi sinh có khả năng kháng oxy hóa và cải thiện cấu trúc toàn vẹn của lớp bảo vệ đường ruột.
Một số chủng lợi khuẩn có khả năng cải thiện năng suất vật nuôi và có thể được dùng làm giải pháp thay thế tiềm năng cho kháng sinh.
Hình 1. Cơ chế hoạt động của men vi sinh chống lại sự hiện diện của mầm bệnh ở đường ruột.
Tiếp tục sau quảng cáo.
Higgins và cộng sự báo cáo rằng men vi sinh làm giảm tiêu chảy tự phát ở các trang trại nuôi gà tây quy mô thương mại dựa trên các nghiên cứu và thử nghiệm thương mại được công bố. Ngoài ra, hỗn hợp men vi sinh đã được chứng minh là cải thiện năng suất và giảm chi phí sản xuất trong các thí nghiệm thương mại quy mô lớn.
Theo nghiên cứu gần đây trên microarray, những loài gia cầm được điều trị bằng men vi sinh thể hiện sự biến đổi trong biểu hiện gen liên quan đến phức hợp nuclear factor kappa B (NF–B).
Những phát hiện này cho thấy các loại nuôi cấy men vi sinh cụ thể đôi khi có thể là giải pháp hứa hẹn thay thế kháng sinh.
Yêu cầu sử dụng men vi sinh dài hạn
Chúng ta rất cần các loại men vi sinh thương mại có tác dụng lâu dài, tiết kiệm chi phí và chống chịu được quá trình ép viên nhiệt để thúc đẩy việc tuân thủ và sử dụng rộng rãi hơn.
Một số sản phẩm men vi sinh chứa bào tử vi khuẩn, thường thuộc chi (genus) Bacillus. Một số (nhưng không phải tất cả) đã được chứng thực ngăn ngừa một số vấn đề về đường tiêu hóa.
Sự đa dạng của các loài được sử dụng và sự đa công dụng của chúng thật đáng kinh ngạc.
Các phương tiện này chứng minh lợi ích mang lại bởi một số bào tử Bacillus – bào tử có khả năng chịu nhiệt tốt nhất được biết đến và do đó cũng có thể được dùng trong điều kiện nhiệt độ cao.
Do đó, bào tử của các chủng Bacillus được chọn đã được dùng làm vi sinh vật cho ăn trực tiếp (direct feeding microorganisms-DFM) đáng tin cậy trong chăn nuôi nhờ vào khả năng chịu được các điều kiện môi trường bất lợi và thời gian bảo quản dài.
Cải thiện hiệu quả khuếch đại và hình thành bào tử
Các thử nghiệm thực địa cho thấy rằng một phân lập bào tử của Bacillus subtilis có hiệu quả như một loại men vi sinh thương mại dựa trên vi khuẩn a-xít lactic trong việc giảm Salmonella spp.Nghiên cứu chi tiết hơn có thể tiết lộ các phân lập hoặc sự kết hợp các phân lập có tác dụng mạnh hơn.
Một số chủng Bacillus phân lập trong môi trường này đã được thử nghiệm trong ống nghiệm (in vitro) về hoạt tính kháng sinh, độ ổn định nhiệt và sự tăng trưởng của quần thể.
Việc cải thiện hiệu quả khuếch đại và hình thành bào tử là rất quan trọng để có được sự chấp thuận của ngành công nghiệp đối với một sản phẩm men vi sinh có nguồn gốc thực phẩm để áp dụng cho can thiệp ante mortem (trước khi chết) với mầm bệnh qua đường thực phẩm.
Tốc độ sinh trưởng và hình thành bào tử được cải thiện có thể mang lại hiệu quả mới cho quá trình khuếch đại thương mại và tạo ra các sản phẩm tiết kiệm chi phí với số lượng bào tử rất cao.
Nồng độ NSP cao
Độ nhớt của dịch tiêu hóa tăng và thời gian vận chuyển thức ăn lâu hơn do nồng độ cao của các polysaccharides không tinh bột (non-starch polysaccharides – NSP) tan trong thức ăn cho gia cầm có ảnh hưởng đến quần thể vi sinh đường ruột.
Do đó, các carbohydrase ngoại sinh (xylanase, glucanase, mannanase, galactosidase và pectinase) được sử dụng làm phụ gia thức ăn chăn nuôi nhằm mục đích giảm ảnh hưởng tiêu cực của các chất kháng dinh dưỡng này.
Vi sinh vật cho ăn trực tiếp (DFM)
Bacillus-DFMđã được chứng minh là có thể ngăn ngừa các rối loạn đường tiêu hóa và cung cấp nhiều lợi ích dinh dưỡng cho cả động vật và con người. Các nghiên cứu in vitro và trong cơ thể sống (in vivo) chỉ ra rằng 90% bào tử B. subtilis nảy mầm ở các phân khúc khác nhau của đường tiêu hóa trong vòng 60 phút khi có thức ăn.
Ngoài ra, bằng cách sử dụng in vitro các khẩu phần khác nhau của gia cầm (khẩu phần dựa trên lúa mạch đen, lúa mì, lúa mạch và yến mạch).
Trong đó có bổ sung của loại Bacillus-DFM được chọn lọc có khả năng sản xuất một tập hợp các enzyme ngoại bào khác nhau.
Từ đó dẫn đến sự giảm đáng kể trên độ nhớt của dịch tiêu hóa và trên sự phát triển của Clostridium. giữa nhóm cho ăn đối chứng và nhóm cho ăn bổ sung Bacillus-DFM .
Điều thú vị là việc bổ sung Bacillus DFM đã được chứng minh trong cải thiện năng suất tăng trưởng, độ nhớt của hỗn dịch tiêu hóa, sự chuyển vị trí của vi khuẩn, thành phần vi sinh đường ruột và khoáng hóa xương ở gà thịt và gà tây khi được cho ăn khẩu phần dựa trên lúa mạch đen.
Những khác biệt này có thể là do lượng ít hơn của chất nền (substrates) có sẵn cho sự phát triển của vi khuẩn, dẫn đến tình trạng viêm ruột và sự di chuyển của vi khuẩn ít hơn khi độ nhớt của ruột giảm bằng cách bổ sung DFM. Điều này hàm ý rằng các nhóm được bổ sung DFM thì hấp thụ nhiều dưỡng chất hơn ở bộ phận viền bàn chải (brush border) của ruột.
Sự cải thiện đáng kể về năng suất quan sát thấy ở gà tây và gà thịt khi cho ăn bổ sung Bacillus-DFM so với nhóm đối chứng (không được bổ sung DFM) cho thấy:
Sản xuất enzyme từ các chủng Bacillus spp kết hợp sử dụng làm DFM có thể:7
Tăng cường hấp thụ dưỡng chất;
Thúc đẩy năng suất tăng trưởng và tỷ lệ chuyển đổi thức ăn hiệu quả hơn;
Ngoài ra còn cải thiện cấu trúc toàn vẹn của ruột.
DFM cũng được chứng minh trong các thử nghiệm là có tác dụng làm giảm đáng kể độ nghiêm trọng của các bệnh nhiễm do vi khuẩn Salmonella enterica phân loài enterica Enteritidis và nhiễm độc vi nấm aflatoxicosis.
Một nghiên cứu cho thấy sự chuyển vị trí của vi khuẩn, độ nhớt đường ruột, thành phần vi khuẩn và khoáng hóa xương ở gà thịt đã được chứng minh là bị ảnh hưởng bởi việc sử dụng năng lượng từ lúa mạch đen. Tuy nhiên, Bacillus-DFM đảo ngược tác động tiêu cực của khẩu phần chứa lượng NSP cao ở gia cầm.
Ngoài ra, năng suất của gà thịt và gà non được cải thiện khi đưa DFM vào khẩu phần giảm lượng chất béo, điều này có liên quan đến tỷ lệ tiêu hóa năng lượng cao hơn khi đo lường bằng năng lượng chuyển hóa biểu kiến (apparent metabolizable energy) và nitrogen đã hiệu chỉnh.
PREBIOTICS
Prebiotic là một khái niệm tương đối mới, xuất phát từ ý tưởng sử dụng các thành phần thực phẩm không tiêu hóa được (ví dụ như oligosaccharides không tiêu hóa được) được lên men chọn lọc bởi lợi khuẩn tốt cho chức năng đường ruột.
Sự tăng sinh của các vi khuẩn a-xít lactic và bifidobacteria nội sinh trong ruột đã được chứng minh là có lợi cho sức khỏe vật chủ.
Prebiotic có thể giúp vi khuẩn bifidobacteria và lactobacilli tăng sinh trong ruột, cải thiện sự cân bằng vi sinh đường ruột của vật chủ.
Không giống như men vi sinh, prebiotic thúc đẩy hệ vi sinh đường ruột đã được thích nghi với môi trường của đường tiêu hóa.
Hệ vi sinh đường ruột khỏe mạnh ở chuột kháng leptin có thể tăng cường khả năng hấp thu, chuyển hóa protein, chuyển hóa năng lượng, tiêu hóa chất xơ và trưởng thành đường ruột.
Prebiotic đã được chứng minh có tác dụng tăng cường khả năng phòng vệ của vật chủ và giảm tỷ lệ chết do mầm bệnh ở gia cầm.
Giảm thiểu mầm bệnh
Khả năng của prebiotic trong việc tăng lượng LAB trong ruột có thể giúp loại trừ các mầm bệnh khỏi đường tiêu hóa của gia cầm.
Trong khi đó, lượng a-xít trong ruột tăng lên do prebiotic cũng có thể giúp giảm thiểu sự nhiễm ở ruột gà.
Prebiotic cũng được chứng minh có tác dụng tăng cường phản ứng miễn dịch ở gà, giúp loại bỏ sự nhiễm nhanh hơn.
Ví dụ, prebiotic có thể tương tác trực tiếp với các tế bào miễn dịch đường ruột hoặc tương tác gián tiếp với các tế bào miễn dịch thông qua sự cư trú và phát triển các lợi khuẩn và các chất chuyển hóa được vi sinh vật ưa thích.
Prebiotic có thể hoạt động tương tự như men vi sinh để hỗ trợ sức khỏe đường ruột ở gà. Các prebiotic được sử dụng phổ biến nhất ở gia cầm là:
Inulin;
Fructooligosaccharides (FOS);
Mananooligosaccharides (MOS);
Galactooligosaccharides (GOS);
Soy oligosaccharides (SOS);
Xylooligosaccharides (XOS);
Pyrodextrins;
Isomaltooligosaccharides (IMO); và
Lactulose.
Nghiên cứu về prebiotic trong gia cầm đã được tiến hành từ năm 1990, tạo ra một lượng dữ kiện nghiên cứu lớn. Prebiotic trong thức ăn cho gà thịt đã được chứng minh là làm tăng lượng lactobacillus.
Một số nghiên cứu về ảnh hưởng lên vi sinh khi bổ sung prebiotic đã phát hiện ra sự gia tăng lượng vi khuẩn bifidobacteria và giảm lượng vi khuẩn clostridia. Các nghiên cứu khác cũng cho thấy sự suy giảm lượng vi khuẩn Salmonella và coliform.
Việc sử dụng prebiotic cũng đã được chứng minh là làm tăng chiều cao nhung mao ruột trong khẩu phần của gà thịt, tùy thuộc vào hình thái ruột. Trong khi đó, quá trình giải độc và đào thải độc được cải thiện bởi hệ lợi khuẩn trong đường tiêu hóa.
Prebiotic cũng đã được chứng minh là có tác dụng cải thiện chất lượng vỏ trứng và xương, tăng cường hấp thụ và sử dụng khoáng chất trong cơ thể và cải thiện năng suất ở gà mái đẻ.
Lợi ích của việc sử dụng prebiotic
Một prebiotic thường được sử dụng Aspergillus oryze, được bán trên thị trường dưới dạng bột Aspergillus (AM). AM bao gồm 16% protein và 44% chất xơ và có thể dùng để cải thiện năng suất bằng cách bổ sung vào khẩu phần thương mại chứa lượng protein thấp cho gia cầm.
Mycelium (thể sợi) hoặc A. oryzae có chứa betaglucans, FOS, chitosan và MOS. Chất này có lợi cho gà bằng cách thúc đẩy tăng trưởng, hầu hết có thể cải thiện khả năng hấp thụ và tiêu hóa các nguyên liệu thức ăn.
Beta-glucan là chất tăng cường miễn dịch mạnh mẽ. Chất độc đáo này tác động đến nhung mao ruột và giúp cơ thể chống lại các tác nhân xâm nhập như vi-rút và vi khuẩn.
MOS liên kết với các vị trí hoạt động của độc tố và bảo vệ đường tiêu hóa khỏi sự xâm nhập.
FOS and chitosan là những carbohydrate không tiêu hóa được và dễ dàng lên men bởi hệ vi sinh đường ruột.
Bột Aspergillus trong khẩu phần (AM) được chứng minh làm thay đổi hình thái ruột ở gà tây non. Bột này làm tăng số lượng tế bào mucin a-xít, tế bào mucin trung tính và tế bào sulfomucin ở tá tràng (duodenum) và hồi tràng (ileum).
Ngoài ra còn có sự khác biệt về chiều cao và diện tích bề mặt của nhung mao ở tá tràng và hồi tràng của gà con mới nở so với nhóm đối chứng.
Một nghiên cứu khác phát hiện ra rằng cho gà tây con mới nở ăn MA prebiotic trong 30 ngày sẽ làm tăng thể trọng của chúng và cải thiện hiệu quả chuyển hóa thức ăn so với nhóm gia cầm đối chứng.
Điều thú vị là, những con gà con được ăn prebiotic MA thì có protein và năng lượng ở hồi tràng thấp hơn so với những con gà con trong nhóm đối chứng. Điều này cho thấy khả năng tiêu hóa và hấp thụ của vật nuôi đối với các dưỡng chất đó đã tăng lên.
Fructooligosaccharides (FOS) được chứng minh có tác dụng cải thiện khả năng hấp thụ calcium và magnesium ở ruột, cũng như nồng độ khoáng chất trong xương.
Một số nghiên cứu cho thấy lợi khuẩn có thể làm giảm sự xâm nhập của vi khuẩn Salmonella ở gà.
Cuối cùng, chitosan là một loại polymer sinh học tự nhiên được tạo ra bằng cách khử acetyl chitin, thành phần chính của thành tế bào nấm và ngoại khung xương (exoskeleton) của động vật chân đốt. Như đã chú ở trên, chitosan có một số lợi ích gồm tính kháng khuẩn và kháng oxy hóa.
Chitosan có thể mang lại những ứng dụng hứa hẹn trong nông nghiệp, làm vườn, khoa học môi trường, công nghiệp, vi sinh vật học và y học. Ngoài ra, nhiều nghiên cứu đã dùng chitosan như một chất bổ trợ niêm mạc, làm tăng mức IgA.
Một nghiên cứu khác đã đánh giá hiệu quả của bổ sung 0,2% AM trong khẩu phần để chống lại sự lây truyền ngang của Salmonella spp. ở gà tây và gà. Nghiên cứu này phát hiện rằng việc cho gà tây và gà thịt ăn 0,2% AM sẽ làm giảm sự lây truyền ngang của Salmonella Enteritidis và Typhimurium bằng cách giảm mức độ xâm chiếm tổng thể của vi khuẩn này.
Việc giảm sự xâm chiếm của Salmonella có thể được quy cho tác dụng hợp lực của beta-glucose, MOS, chitosan và FOS có trong thể sợi của nấm Aspergillus oryzae.
Yalçın và cộng sự báo cáo rằng thành tế bào nấm men từ nấm men baker’s yeast là một phụ gia thức ăn chăn nuôi dạng prebiotic hiệu quả cho gà thịt, giúp tăng năng suất tăng trưởng, tăng phản ứng miễn dịch dịch thể và giảm mỡ bụng.
Trong một nghiên cứu khác được tiến hành trên gà mái đẻ, Yalçın và cộng sự kết luận rằng thành tế bào nấm men có tác dụng có lợi cho sản xuất trứng có lượng cholesterol thấp và tăng cường phản ứng miễn dịch dịch thể.
Hình 2. Vai trò của synbiotics trong sinh lý tiêu hóa.
SYNBOTICS
Sự kết hợp prebiotic và men vi sinh được gọi là synbiotic có khả năng tăng cường khả năng sống của men vi sinh. Men vi sinh, prebiotic và synbiotic hiện được sử dụng rộng rãi trên thế giới. Trong mục tiếp theo, chúng ta sẽ bàn về vai trò của synbiotic trong sinh lý tiêu hóa và sản xuất gia cầm.
Vai trò của synbiotic trong sản xuất gia cầm
Ngay sau khi nở, con gia cầm phải chuyển từ việc tận dụng năng lượng nội sinh – lipid trong lòng đỏ – sang sử dụng năng lượng ngoại sinh từ khẩu phần giàu carbohydrate. Trong giai đoạn quan trọng này, kích thước và hình thái của ruột của gia cầm non thay đổi rất đáng kể. Những thay đổi trong màng tế bào biểu mô sẽ làm thay đổi giao diện cơ học giữa môi trường bên trong của vật chủ và hỗn chất trong lòng ruột.
Các nghiên cứu về dinh dưỡng và quá trình trao đổi chất trong giai đoạn đầu phát triển của gà con có thể giúp tối ưu hóa việc quản lý dinh dưỡng và tối ưu hóa tăng trưởng.
Các sản phẩm cuối cùng (end product) được tiêu hóa bởi các vi sinh vật cộng sinh trong đường ruột không chỉ có thể thay đổi tình trạng động lực của đường ruột mà còn có thể thay đổi nhiều hệ sinh lý khác.
Các vai trò đa dạng của synbiotic trong sinh lý tiêu hóa được tóm tắt trong Hình 2.
PHỤ GIA NGUỒN GỐC THỰC VẬT CHO THỰC PHẨM CÂN BẰNG
Phụ gia thức ăn chăn nuôi có nguồn gốc thực vật (Phytogenic feed additives-PFA) được phân loại là hợp chất cảm quan và tạo hương vị theo luật định của Liên Âu-EU (EC 1831/2003).
PFA được cho là có tác dụng tăng năng suất tăng trưởng, khả năng tiêu hóa dưỡng chất và sức khỏe đường ruột ở gia cầm.
Hiện nay, PFA được sử dụng trong các chương trình chăn nuôi gia cầm và heo. Lượng Lactobacillus spp trong manh tràng tăng lên khi bổ sung 75 mg/kg bột rễ nhân sâm đỏ làm chất bổ sung.
Một số sản phẩm thương mại có nguồn gốc từ thảo mộc như:
Các chất phytogenic này được khuyến khích sử dụng vì tính an toàn và hiệu quả trong việc giúp cải thiện năng suất và sức khỏe của vật nuôi thông qua các tác dụng sau:
Cải thiện khả năng tiêu hóa;
Hoạt động kháng khuẩn;
Tác dụng kháng viêm và kháng oxy hóa;
Ổn định hệ vi sinh đường ruột;
Cải thiện đặc tính của động vật; và
Giảm thiểu thải khí môi trường.
Ngoài tác dụng dược lý, các nghiên cứu gần đây chỉ ra các chất phytogenic còn có thể điều chỉnh hệ vi sinh đường ruột, tức là làm tăng lượng vi sinh Firmicutes, Clostridiales, Ruminococcaceae và Lachnospiraceae.
Bảng 1. Ảnh hưởng của khẩu phần vật nuôi đến thành phần vi sinh đường ruột của chúng.
Nhiều yếu tố có thể điều chỉnh hệ vi sinh đường ruột để gây ảnh hưởng tích cực hoặc tiêu cực đến vật chủ. Tác động của khẩu phần lên thành phần của hệ vi sinh được thể hiện trong Bảng 1. Việc bổ sung kháng sinh cho gà con một ngày tuổi có tác động tiêu cực đến hệ vi sinh đường ruột và ảnh hưởng xấu đến sự phát triển của hệ miễn dịch.
Người ta cũng phát hiện rằng việc thay đổi khẩu phần từ bắp sang lúa mì và lúa mạch dẫn đến sự gia tăng lượng Lactobacillus và coliform. Polysaccharides không tinh bột tan trong nước sẽ làm tăng độ nhớt của hỗn dịch tiêu hóa và sản xuất SCFA. Điều này sẽ có lợi cho việc điều chỉnh nhu động của hồi tràng.
KẾT LUẬN
Để ngăn ngừa các rối loạn đa yếu tố liên quan đến stress mạn tính, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng các sản phẩm thay thế, như men vi sinh, vi khuẩn mục tiêu, prebiotic và hóa chất thực vật, có thể giúp cải thiện sự cân bằng vi sinh đường ruột, quá trình trao đổi chất và cấu trức toàn vẹn của ruột.
Các phụ gia thực phẩm này được chứng minh có tính kháng viêm, kháng oxy hóa, điều hòa miễn dịch và cải thiện cấu trúc toàn vẹn của lớp bảo vệ đường ruột.
Để đạt được mục tiêu về sức khỏe và năng suất trên vật nuôi, các nhà sản xuất chăn nuôi gia cầm đã thực hiện loại bỏ kháng sinh khỏi hệ thống sản xuất có thể sử dụng kết hợp các sản phẩm thay thế cùng với các phương pháp quản lý hiệu quả hơn, an toàn sinh học nghiêm ngặt và các chương trình chủng ngừa hiệu quả.
