Probiotics trong chăn nuôi heo: phương thức hoạt động và những chú ý khi sử dụng - Thông Tin Chăn Nuôi - Thông Tin Chăn Nuôi

Thông Tin Chăn Nuôi

> Thông Tin Chăn Nuôi

13/8/2018 11:21:50

Bản In

Probiotics trong chăn nuôi heo: phương thức hoạt động và những chú ý khi sử dụng

GS. Vũ Duy Giảng - Học Viện Nông nghiệp Việt Nam

Trong đường ruột của heo có hàng trăm ngàn tỷ vi khuẩn, số lượng vi khuẩn lớn hơn 10 lần số lượng tế bào cơ thể. Vi khuẩn trong đường ruột được xếp thành ba nhóm:

Nhóm 1 là nhóm vi khuẩn có ích chiếm tỷ lệ trên 90%, gồm phần lớn là các loài vi khuẩn kỵ khí (Clostridia, Bifidobacteria, Lactobacilli, Bacteroides, Eubacteria), sản sinh a-xít lactic và các a-xít béo mạch ngắn.
Nhóm 2 chiếm khoảng 1% và gồm chủ yếu là Enterococci và E.coli.
Nhóm 3 chiếm tỷ lệ dưới 0,01% và gồm chủ yếu là những vi khuẩn gây bệnh như Proteus, Staphylococci và Pseudomonas.

Ở điều kiện sinh lý bình thường, ba nhóm vi khuẩn trên chung sống theo tỷ lệ “hoà hoãn” là >90: 1: 0,01 (thuật ngữ chuyên môn gọi tình trạng này là eubiosis). Nếu số lượng vi khuẩn có hại tăng lên, tỷ lệ “hoà hoãn” bị phá vỡ (thuật ngữ chuyên môn gọi tình trạng này là dysbiosis), dẫn đến rối loạn tiêu hoá, suy giảm khả năng miễn dịch ruột, suy giảm sức kháng bệnh của toàn cơ thể.

Số lượng vi khuẩn có lợi thường bị suy giảm do kháng sinh, hoá chất và nấm mốc độc hại có trong thức ăn, cũng như do các bất lợi về môi trường như nóng ẩm, khí thải chuồng nuôi... Nếu tìm cách “gieo lại” vi khuẩn có lợi thì duy trì được mối quan hệ cân bằng giữa vi khuẩn có lợi và có hại, nhờ đó ngăn ngừa được rối loạn tiêu hoá, bảo vệ được niêm mạc ruột và hệ miễn dịch ruột, giúp heo khoẻ mạnh, tiêu hoá hấp thu thức ăn tốt, tăng trưởng nhanh.

Để “gieo lại” vi khuẩn có lợi, người ta dùng chế phẩm probiotics.

Probiotics là thức ăn bổ sung các vi sinh vật có ích còn sống, những vi sinh vật này có ảnh hưởng có lợi cho con vật chủ do cải thiện được trạng thái cân bằng của vi sinh trong đường ruột ( Fuller 1989, Fefana 2005).

Theo một nghĩa hẹp hơn, danh từ probiotics được giới hạn đối với những sản phẩm chứa một hay một vài dòng vi sinh được xác định rõ ràng (WHO 1994, dẫn theo Fafena 2005).

Trong quy chuẩn thức ăn, probiotics thuộc nhóm phụ gia thức ăn chăn nuôi có vai trò làm ổn định hệ vi sinh vật trong đường tiêu hoá của động vật dạ dày đơn và động vật nhai lại.

Phương thức hoạt động của probiotics:

Các nghiên cứu mới nhất cho thấy, vi khuẩn probiotics có chức năng kháng khuẩn; chức năng hàng rào; chức năng miễn dịch và cũng là những tác nhân có tính chất kháng lại dị ứng. Các chức năng này không chỉ thông qua bản thân vi khuẩn mà còn thông qua DNA, chất tiết và vách tế bào vi khuẩn probiotics (Sonia Michail, 2005).

Chức năng hàng rào thể hiện ở chỗ probiotics kích thích sự gắn kết chặt chẽ các tế bào biểu mô ruột, giảm các chất tiết gây viêm của vi khuẩn bệnh, tăng sản sinh các phân tử bảo vệ như mucin và tăng sự sản sinh enzyme của diềm bàn chải của biểu mô ruột.

Chức năng miễn dịch thể hiện ở chỗ probiotics làm giảm sản sinh các chất gây viêm, gây đáp ứng sản sinh kháng thể của hệ miễn dịch ruột để ngăn ngừa bệnh cũng như đáp ứng miễn dịch để ngăn ngừa dị ứng.

Chức năng kháng khuẩn thực hiện theo các cơ chế sau:

Làm biến đổi hệ vi sinh đường ruột, giảm vi khuẩn bệnh, như trong trường hợp cho ăn probiotics thuộc một số loài Lactobacilli và Bifidobacter thì làm giảm số lượng Clostridia, Bacteroides và E.coli.
Sản sinh các chất kháng khuẩn như a-xít béo mạch ngắn, a-xít lactic, bacteriocins, hydrogen peroxide, pyroglutamate…có tác dụng ức chế sự tăng trưởng của cả vi khuẩn gram âm và dương.
Tranh giành sự bám dính vào niêm ruột với vi khuẩn bệnh hoặc phong toả các thụ quan (receptor) của niêm mạc ruột, nhờ vậy ngăn chặn vi khuẩn bệnh xâm lấn vào bên trong.
Tranh giành chất dinh dưỡng với vi khuẩn bệnh. Ví dụ, vi khuẩn probiotics có thể tiêu thụ một số loại đường đơn làm giảm tăng trưởng của Clostridium difficile, một loài vi khuẩn có tăng trưởng phụ thuộc vào loại đường này.

Các nhóm vi sinh của probiotics:

Những vi sinh probiotics sử dụng trong thức ăn chăn nuôi phổ biến nhất bao gồm: vi khuẩn lactic, bào tử Bacillus và nấm men. Cơ chế tác động của từng nhóm như sau:

Vi khuẩn lactic:

Vi khuẩn này chiếm vị trí quan trọng trong nhóm vi khuẩn đường tiêu hoá của người và động vật, chúng có khả năng lên men một số loại đường để hình thành a-xít lactic. Vi khuẩn lactic quan trọng trong probiotics thuộc tộc Lactobacilli, Pediococci, Bifidobacteria và Enterococci. Enterococcus faecium (trước đây gọi là Streptococcus faecium) là chủng quan trọng nhất được sử dụng trong dinh dưỡng động vật. Các nhóm vi khuẩn này sản sinh a-xít lactic cùng với các chất có tính kháng khuẩn và tạo ra màng mucopolysaccharide có tác dụng bảo vệ biểu mô niêm mạc ruột.

Một số cơ chế hoạt động của nhóm vi khuẩn lactic đã được nhận biết là (Servin, 2004):

Sản sinh a-xít lactic, các a-xít béo mạch ngắn, hạ thấp pH môi trường ruột, có tác dụng ức chế các vi khuẩn bệnh nhạy cảm với a-xít nhưng lại có lợi cho sự hoạt động và tăng trưởng của vi khuẩn có ích.
Sản sinh các chất ức chế vi khuẩn bệnh như bacteriocins, nicin, lysozyme, lactoperoxidase. Bacteriocins bao gồm nhiều chất như subtilin, brevicin, colicin…, đó là các protein sản xuất từ ribosom của vi khuẩn có tác dụng kháng khuẩn. Chúng giết các tế bào nhạy cảm bacteriocins bằng cách chọc thủng màng tế bào vi khuẩn, làm rò rỉ nguyên liệu của tế bào và giảm năng lực vận chuyển của màng.
Loại bỏ vi khuẩn bệnh và ngăn ngừa chúng bám dính vào màng niêm mạc bằng cách phân triển nhanh và hình thành hàng rào chống lại sư xâm lấn của các vi khuẩn bệnh thông qua cơ chế hình thành mucoplysaccharide và các chất nhầy niêm mạc khác.
Ức chế vi khuẩn bệnh sản sinh độc tố.
Kích thích khả năng miễn dịch không đặc hiệu của ruột.
Ảnh hưởng đến sự chuyển hoá của a-xít mật và như vậy có lợi cho sự hấp thu mỡ.
Tác động lên biểu mô ruột và tăng khả năng tiêu hoá hấp thu dưỡng chất.

Vi khuẩn lactic có khả năng kháng a-xít, nhưng kháng nhiệt kém và nói chung không thích hợp đối với việc sử dụng trong thức ăn viên. Chúng cũng nhạy cảm với độ ẩm, kháng sinh và coccidistats (phụ gia thức ăn phòng chống cầu trùng).

Bào tử Bacillus:

Khả năng tự nhiên của vi khuẩn Bacillus trong probiotics là hình thành bào tử, khi bào tử đi vào đường tiêu hoá cùng với thức ăn chúng nảy mầm và tăng trưởng. So với sự nảy mầm của hạt, sự nảy mầm của bào tử Bacillus có sự thay đổi rất sâu sắc về chuyển hoá. Các chất chuyển hoá trong quá trình nảy mầm thải vào môi trường ruột và gây ảnh hưởng xấu cho sự phát triển của vi khuẩn bệnh. Bào tử Bacillus cũng có khả năng kích thích hệ miễn dịch của ruột. Bào tử Bacillus phải được nảy mầm ở phần trên của ruột để thể hiện tất cả các hoạt tính của chúng.

Bacillus có khả năng chịu nhiệt tốt, có thể sống ở nhiệt độ phòng và trong thức ăn viên. Bào tử của vi khuẩn này chịu được pH thấp ở dạ dày và như vậy có thể sống sót ở đây rồi đi tới ruột để nảy mầm và phát huy vai trò sinh học của chúng.

Nấm men:

Nấm men sử dụng trong probiotics bổ sung vào thức ăn chủ yếu là các dòng của chủng Saccharomyces cerevisiae. Một số dòng của chủng S. cerevisiae có vai trò probiotics thông qua cơ chế sau:

Trung hoà độc tố của vi khuẩn gây bệnh.
Kích thích sự phát triển của vi khuẩn lactic.
Bám dính vào vi khuẩn có tiêm mao do sự có mặt của các thụ thể đường mannose và làm cho vi khuẩn bệnh bị bất hoạt, rồi bài thải ra ngoài theo phân.
Điều chỉnh hệ thống miễn dịch của cơ thể thông qua cơ chế kích thích đáp ứng của IgA đối với các tác nhân gây bệnh.
Củng cố tính toàn vẹn của tế bào niêm mạc ruột và tế bào ruột, làm tăng chiều cao vi lông nhung (villi) và độ sâu mào ruột (crypt), nâng cao khả năng tiêu hoá hấp thu thức ăn.

Hoạt chất sinh học chủ yếu gây các tác động trên của nấm men S. cerevisiae là β-glucans. β-glucans, một polymer mà đơn vị cấu tạo của nó là đường D-glucose nối với nhau bằng dây nối β-glucoside 1,3/1,4 (loại hòa tan) hoặc dây nối 1,3/1,6 (loại không hòa tan). Trong nấm men S. cerevisiae có nhiều loại không hòa tan hơn loại hòa tan. Có nghiên cứu đã chỉ ra rằng, loại β-glucans không hòa tan có hoạt tính sinh học lớn hơn loại hòa tan (Wikipedia. org). Tuy nhiên, liên kết β-glucoside và cấu trúc hóa học của β-glucans có liên quan đến độ hòa tan, mode tác động và toàn bộ hoạt tính sinh học nó. β-glucans có đặc tính kích thích miễn dịch của con vật chủ thông qua cơ chế hoạt hóa hệ thống bổ thể (complement system), nâng cao chức năng đại thực bào (macrophages) và tế bào NK (natural killer cell: tế bào tiêu diệt tự nhiên). β-glucans cũng được biết là có tác dụng chống ung thư, chúng có thể ức chế sự tăng trưởng của khối u đang tiến triển, giảm phân triển khối u và ngăn ngừa khối u di căn (Akramiene và cs., 2007).

Ở loài nhai lại chỉ có nấm men sống mới có vai trò probiotics trong quá trình lên men ở dạ cỏ. Ở loài dạ dày đơn thì tác động kích thích miễn dịch của β-glucans có trong vách tế bào nấm men, cho nên không phân biệt nấm men sống hay nấm men chết. Nấm men sống thì không chịu nhiệt và không thích hợp sử dụng trong thức ăn viên.

Lợi ích của probiotics trong chăn nuôi:

Probiotics bổ sung vào thức ăn cho heo, đặc biệt heo con làm tăng tốc độ tăng trưởng, giảm hệ số chuyển hoá thức ăn và giảm tỷ lệ chết vì tiêu chảy. Ngoài ra, nhờ tăng trưởng đồng nhất mà thể trọng của cả đàn đồng đều hơn; nhờ tăng tỷ lệ tiêu hoá và tích luỹ protein thức ăn, lượng nitơ thải ra môi trường giảm đi.

Trong chăn nuôi heo nước ta, probiotics đã được áp dụng phổ biến khoảng 15 năm trở lại đây. Probiotic thường được sử dụng như một phụ gia bổ sung vào thức ăn cho heo con cai sữa để ngăn ngừa tiêu chảy khi heo chuyển từ sữa mẹ sang thức ăn khô. Đã có một số chế phẩm probiotic nhập ngoại hoặc sản xuất ở trong nước được đánh giá là có kết quả tốt đối với tăng trưởng, hiệu quả chuyển hoá thức ăn (FCR), hạn chế vi khuẩn bệnh và ngăn ngừa tiêu chảy ở heo con, đặc biệt có khả năng thay thế kháng sinh.

Một thí nghiệm của Khoa Chăn nuôi – Thú y thuộc trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh, thực hiện trên đàn heo lai D x YL sau cai sữa với các khẩu phần bổ sung probiotics, bổ sung kháng sinh so với khẩu phần đối chứng không bổ sung gì cho kết quả ở Bảng 1. Chế phẩm bổ sung probiotics trong thí nghiệm là chế phẩm nhập từ nước ngoài.

Một chế phẩm probiotics khác được sản xuất trong nước có tên thương phẩm là E. Lac với 3 chủng vi khuẩn là L. acidophillus (GV-LA), L. sporogenes (GV-LS) và L. kefir (GV-LK). Các chủng vi khuẩn này được đánh giá là phát triển tốt ở pH = 4, ở nồng độ muối mật 0,3 -1,0% và kháng lại các kháng sinh amoxillin, colistin, sulfamethoxazole và tetracycline. Chế phẩm được sử dụng cho heo theo liệu trình: heo con 1 ngày tuổi cho uống 1g/con, những ngày sau đó cho đến khi cai sữa cho ăn khẩu phần bổ sung chế phẩm theo liều 2g/kg. Kết quả thí nghiệm đã thấy heo tăng trưởng tốt, giảm số lượng vi khuẩn E. coli, giảm tỷ lệ tiêu chảy (Bảng 2).

Các chú ý khi sử dụng probiotics:

Chế phẩm probiotics chỉ được phép đăng ký sử dụng sau khi đã được đánh giá về chất lượng, hiệu quả, độ an toàn đối với người, động vật nuôi và môi trường bởi các cơ quan chuyên môn của Nhà nước.

Một chế phẩm probiotics tốt phải đạt những yêu cầu sau:

Vi khuẩn của probiotics phải được định danh rõ ràng về chi (genus), loài (species) và dòng (strain). Cùng một loài, nhưng khác dòng thì khác về tác dụng và cách sử dụng.

Ví dụ: Vi khuẩn Bifidobaterium lactis DR10 và Bifidobaterium lactis Bb-12 cùng chi: Bifidobacterium, cùng loài: lactis nhưng khác dòng: DR10 và Bb 12, hai dòng vi khuẩn này cho kết quả chăn nuôi khác nhau.

Hiệu quả của chế phẩm probiotics được đánh giá theo độ bền của chế phẩm với các chỉ tiêu số lượng tế bào vi sinh còn sống (CFU/g chế phẩm - CFU: Colony Forming Unit = Đơn vị hình thành khuẩn lạc) ở cuối thời gian bảo quản, số lượng tế bào vi sinh còn sống trong hỗn hợp thức ăn viên với các cách chế biến khác nhau như viên hay ép đùn…
Hiệu quả của chế phẩm probiotics còn được đánh giá theo liều lượng sử dụng. Ví dụ: Một loại thức ăn hỗn hợp (TAHH) bổ sung probiotic A cho heo sau cai sữa đã được xác nhận là có hiệu quả khi số lượng vi khuẩn probiotics trong TAHH tính theo CFU/kg thức ăn là 2 x 109; nếu chế phẩm A chứa 1 x 1010 CFU/g, thì lượng chế phẩm bổ sung vào thức ăn phải đạt mức 200mg/kg (chế phẩm A chứa 1 x 1010 CFU/1000mg, do đó 200mg chứa 0,2 x 1010 CFU/kg = 2 x 109 CFU).
Hiệu quả của probiotics phụ thuộc vào từng loại chế phẩm, vào liều lượng và cách sử dụng của chế phẩm. Như vậy, hiệu quả của chế phẩm probiotics chỉ được xác nhận từ những thí nghiệm chặt chẽ trên con vật đối với riêng chế phẩm đó.

Gần đây hơn, Mavromichalis (12/2014) có nhận xét rằng: “Tuy dưới một cái tên chung là probiotics, nhưng có rất nhiều những chế phẩm probiotics khác nhau, chúng không chỉ khác nhau về giá mà còn rất khác nhau về tính hiệu quả”. Với hiểu biết và kinh nghiệm của mình, tác giả có những nhận xét sau về tác dụng của probiotics:

Probiotics có tác dụng tốt trên gà broiler và heo con, có thể là do những động vật ở giai đoạn này có hệ miễn dịch chưa thành thục và ở đây probiotics có cơ hội phát huy tác dụng.
Chế phẩm probiotics có khả năng kháng nhiệt là yêu cầu quan trọng nhất nếu thức ăn được viên, ép đùn hay có các biện pháp xử lý nhiệt khác. Tuy nhiên, không phải tất cả các chế phẩm probiotics trên thị trường đều có khả năng kháng nhiệt giống nhau.
Mỗi một chế phẩm probiotics đều đòi hỏi một sự thử nghiệm cẩn thận vì một số nguyên liệu nào đó trong khẩu phần có thể hạn chế hay phát huy tác dụng của chế phẩm. Như vậy, probiotics không có thể coi là phụ gia thêm vào khẩu phần (add-on additives) mà phải coi là một phần của toàn bộ khẩu phần.
Một chế phẩm probiotics có hiệu quả ở một trại nhưng có thể hoàn toàn không hiệu quả ở một trại khác. Nguyên nhân là do có sự khác nhau về hệ sinh thái vi sinh. Điều này là đúng đối với hầu hết các phụ gia tác động vào hệ vi sinh ở ruột.

Kết luận:

Sử dụng probiotics trong chăn nuôi heo nói riêng hay gia súc, gia cầm nói chung có tác dụng duy trì sự cân bằng hệ vi khuẩn đường ruột, ngăn ngừa rối loạn tiêu hoá, tăng cường năng lực miễn dịch ruột, kích thích tăng trưởng, tăng hiệu quả chuyển hoá thức ăn. Sử dụng probiotics cùng với các phụ gia khác như a-xít hữu cơ, thảo dược có thể loại bỏ hoàn toàn kháng sinh bổ sung vào thức ăn. Tuy nhiên, chỉ sử dụng đúng cách thì hiệu quả chăn nuôi của probiotics mới được phát huy đầy đủ.

Bài viết tham khảo những tài liệu chính như sau:

Vũ Duy Giảng: Probiotics trong chăn nuôi heo: Cơ chế tác dụng và cách sử dụng. Bản tin Chăn nuôi-Thú y ngày 15.8.2012. Công ty UV, Tp. HCM.
Bạch Quốc Thắng, Đỗ Ngọc Thúy, Cù Hữu Phú, Nguyễn Ngọc Thiện (2010). Khảo sát một số đặc tính của vi khuẩn Lactobacillus trong điều kiện in vitro. Khoa học Công nghệ kỹ thuật thú y – tập XVII – số 6.
Đăng Minh Phước, Dương Thanh Liêm, Dương Duy Đồng, 2010: Hiệu quả của các chế phẩm acid hữu cơ, thảo dược, probiotics thay thế kháng sinh trong thức ăn cho heo con sau cai sữa. Tạp chí KHKT Chăn nuôi, số 7 (136), 2010.
Akramiene Dalia, Anatolijus Kondrotas, Janina Didziapetriene, Egidijus Kevelaitis, 2007: Effects of β-glucans on immune system. Medicina (Kaunas), 2007;43 (8), p. 597-606.
FEFANA – EU association of Feed Additives Producers, 2005: Probiotics in animal nutrition . (http://www.fefana.org/Publications.aspx)
Fuller R., 1989: Probiotics in man and animal - A review. J. Appl. Bacteriology 66: 365-378.
Mavromichalis Ioannis, 2014: Probiotics, controversial additive with a future. Poultry International December 2014, p.28-29.
Sonia Michail, 2005: The mechanism of action of probiotics. Practical Gastroenterology, May 2005.