Tài liệu đánh giá tác dụng của chế phẩm probiotic bio triluc đến sinh trưởng và hình thái vi thể niêm mạc ruột gà j dabaco

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN THỊ THẢO ĐÁNH GIÁ TÁC DỤNG CỦA CHẾ PHẨM PROBIOTIC BIO TRILUC ĐẾN SINH TRƯỞNG VÀ HÌNH THÁI VI THỂ NIÊM MẠC RUỘT GÀ J DABACO Ngành: Thú y Mã số: 60.64.01.01 Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Bá Tiếp NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các nội dung nghiên cứu, số liệu tính, kết quả được thể hiện trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố cho việc bảo vệ một học vị nào trong và ngoài nước. Tôi cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ để thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Thảo i LỜI CẢM ƠN Trước hết tôi xin gửi lời cảm ơn tới các Thầy cô giáo công tác tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam nói chung và các Thầy cô trong Khoa Thú Y nói riêng đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn này. Đặc biệt, tôi xin cảm ơn TS.Nguyễn Bá Tiếp - Bộ môn Giải phẫu - Tổ chức, khoa Thú Y người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong quá trình thực tập và hoàn thành luận văn này. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới gia đình, anh em, bạn bè và đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất cho tôi hoàn thành luận văn này. Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Thảo ii MỤC LỤC Lời cam đoan ................................................................................................................ i Lời cảm ơn ................................................................................................................... ii Mục lục ....................................................................................................................... iii Danh mục chữ viết tắt................................................................................................... v Danh mục bảng ........................................................................................................... vi Danh mục hình ........................................................................................................... vii Trích yếu luận văn ..................................................................................................... viii Thesis abstract ............................................................................................................. ix Phần 1. Mở đầu .......................................................................................................... 1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài .................................................................................... 1 1.2. Mục đích của đề tài ........................................................................................... 2 Phần 2. Tổng quan tài liệu ......................................................................................... 3 2.1. Những khái niệm cơ bản về probiotic ................................................................ 3 2.1.1. Định nghĩa Probiotic ......................................................................................... 3 2.1.2. Cơ chế tác động của Probiotic ........................................................................... 3 2.1.3. Ứng dụng của Probiotic .................................................................................... 6 2.2. Yếu tố cơ thể vật nuôi đáp ứng với Probiotic................................................... 10 2.2.1. Đường tiêu hóa ............................................................................................... 10 2.2.2. Quá trình sinh trưởng ...................................................................................... 12 2.2.3. Một số yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng của gia cầm .................................... 13 2.2.4. Các chỉ tiêu đánh giá sinh trưởng của gia cầm ................................................. 16 Phần 3. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu ......................................................... 18 3.1. Vật liệu, địa điểm và thời gian nghiên cứu ...................................................... 18 3.2. Nội dung và phương pháp nghiên cứu ............................................................. 19 3.2.1. Nội dung nghiên cứu....................................................................................... 19 3.2.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm ........................................................................ 20 3.2.3. Phương pháp theo dõi các chỉ tiêu ................................................................... 20 3.2.4. Phương pháp làm tiêu bản vi thể biểu mô ruột non ở gà .................................. 21 3.3. Phương pháp phân tích số liệu ........................................................................ 22 iii Phần 4. Kết quả và thảo luận ................................................................................... 23 4.1. Tác dụng của chế phẩm Bio Triluc đến các chỉ tiêu sản xuất của gà ...................... 23 4.1.1. Tỷ lệ nuôi sống của gà J Dabaco từ sau nở đến 13 tuần tuổi. .......................... 23 4.1.2. Khối lượng cơ thể của đàn gà J Dabaco thí nghiệm ......................................... 27 4.2. Tác dụng của chế phẩm Bio Triluc đến chuyển hóa thức ăn ....................... 29 4.2.1. Lượng thức ăn thu nhận của gà J Dabaco ............................................................ 29 4.2.2. Tỷ lệ chuyển hóa thức ăn (FCR) ..................................................................... 32 4.3. Ảnh hưởng của chế phẩm Bio Triluc đến hình thái biểu mô và kích thước lông nhung ruột non gà ..................................................................................... 34 4.3.1. Hình thái biểu mô ruột non gà ......................................................................... 34 4.3.2. Kích thước lông nhung biểu mô ...................................................................... 38 4.4. Hiệu quả sử dụng bổ sung Bio Triluc cho gà ................................................... 41 Phần 5. Kết luận và đề nghị ..................................................................................... 44 5.1. Kết luận .......................................................................................................... 44 5.2. Kiến nghị ........................................................................................................ 44 Tài liệu tham khảo ...................................................................................................... 45 iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt Cs Cộng sự ĐC Đối chứng EU European Union HQSDTA Hiệu quả sử dụng thức ăn LTATN Lượng thức ăn thu nhận NT Ngày tuổi TA Thức ăn TCVN Tiêu chuẩn Việt nam TN Thí nghiệm TNHH Trách nhiệm hữu hạn TT Tuần tuổi TTTA Tiêu tốn thức ăn VSV Vi sinh vật WHO World Health Organization v DANH MỤC BẢNG Bảng 4.1. Tỷ lệ nuôi sống của gà thí nghiệm .......................................................... 24 Bảng 4.2. Khối lượng cơ thể của đàn gà J Dabaco thí nghiệm (g/con) ................... 27 Bảng 4.3. Lượng thức ăn thu nhận của gà J Dabaco................................................ 30 Bảng 4.4. Tỷ lệ chuyển hóa thức ăn........................................................................ 33 Bảng 4.5. Hiệu quả bổ sung Bio Triluc................................................................... 42 vi DANH MỤC HÌNH Hình 2.1. Cơ chế kháng vi sinh vật của Bacteriocin.(Cotter et al.,2005). .................. 6 Hình 2.2. Cấu tạo ruột non ..................................................................................... 12 Hình 4.1. Tỷ lệ nuôi sống của gà J Dabaco trong thời gian thí nghiệm ................... 25 Hình 4.2. Gà J Dabaco 13 tuần tuổi được nuôi thí nghiệm ..................................... 26 Hình 4.3. Khối lượng cơ thể của đàn gà J Dabaco thí nghiệm ................................ 29 Hình 4.4. Lương thức ăn thu nhận gà J Dabaco thí nghiệm .................................... 31 Hình 4.5a. Không tràng của lợn con 28 ngày tuổi .................................................... 34 Hình 4.5b. Không tràng của gà trong thí nghiệm ...................................................... 34 Hình 4.6. Tá tràng của gà thuộc nhóm được bổ sung chế phẩm Bio Triluc và nhóm đối chứng ..................................................................................... 35 Hình 4.7. Không tràng của gà thuộc nhóm được bổ sung chế phẩm Bio Triluc và nhóm đối chứng ................................................................................. 36 Hình 4.8. Hối tràng của gà thuộc nhóm được bổ sung chế phẩm Bio Triluc và nhóm đối chứng ..................................................................................... 37 Hình 4.9. Chiều cao và chiều rộng lông nhung biểu mô tá tràng ............................. 39 Hình 4.10. Chiều cao và chiều rộng lông nhung biểu mô không tràng ...................... 40 Hình 4.11. Chiều cao và chiều rộng lông nhung biểu mô hồi tràng........................... 40 ` vii TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Tên tác giả: Nguyễn Thị Thảo Tên luận văn: Đánh giá tác dụng của Probiotic Bio Triluc đến sinh trưởng và hình thái vi thể niêm mạc ruột gà J Dabaco. Ngành: Thú y Mã số: 60.64.01.01 Cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam 1. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Đánh giá tác dụng probiotic dạng bảo tử trong chế phẩm Bio Triluc đến hiệu suất tăng trưởng và hình thái vi thể niêm mạc ruột gà J Dabaco, làm cơ sở khuyến cáo cho sử dụng chế phẩm này trong chăn nuôi gà bền vững. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Phương pháp bố trí thí nghiệm một nhân tố đánh giá tác dụng của chế phẩm Bio Triluc chứa vi khuẩn dạng bào tử đến các chỉ tiêu về dinh dưỡng và tăng trưởng. - Phương pháp thường quy làm tiêu bản vi thể nhuộm HE - Kích thước lông nhung được đo bằng phần mềm Infinity Analysis trên kính hiển vi Kniss MBL-2000T (Olympus, Japan) 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHÍNH - Bổ sung Bio Triluc chứa vi khuẩn dạng bào tử trong nước uống làm giảm 1,35% tỷ lệ chết của gà con. - Bổ sung Bio Triluc làm tăng khả năng sinh trưởng của gà (3,96%), giảm tỷ lệ chuyển hóa thức ăn (1,23%) dẫn đến làm tăng khả năng tiêu hóa thức ăn của gà. - Các vi khuẩn dạng bảo tử bảo vệ biểu mô ruột non thể hiện ở sự toàn vẹn các lông nhung biểu mô, tăng chiều dài và chiều rộng của lông nhung từ đó giúp cải thiện khả năng hấp thu dinh dưỡng. - Bổ sung chế phẩm Bio Triluc làm giảm chi phí sản xuất (1,24%) qua đó làm tăng lợi nhuận cho người chăn nuôi. 4. KẾT LUẬN CHỦ YẾU CỦA LUẬN VĂN Những kết quả của nghiên cứu này góp phần chứng minh tác dụng tích cực của vi khuẩn dạng bào tử trong chế phẩm Bio Triluc đến tăng trưởng và các chỉ tiêu trao đổi chất cũng như trên tế bào biểu mô ruột của gà J Dabaco. Kết quả này có thể được coi là cơ sở cho việc sử dụng các chế phẩm chứa bào tử vi khuẩn trong thành phần bổ sung vào thức ăn trong chăn nuôi gà bền vững. viii THESIS ABSTRACT Author name: Nguyen Thi Thao Thesis title: Evaluation of effects of Probiotic Bio Triluc on growth and mophology of intestinal mucosa in chicken J Dabaco. Major: Veterinary Code: 60.64.01.01 Institution: Viet Nam national university of Agriculture. 1. AIMS OF THE RESEARCH Investigation of effects on the growth and intestinal epithelial villum measurements of J Dabaco chickens of bacterial spores as a probiotic supplement Bio Triluc. 2. METHODS - One factor experimental design for assessing the effects of Bio Triluc containing bacterial spores on nutritional and growth parameters - Routine methods for microscopic examination with HE staining slides - Epithelial villum measurement was performed with Infinity Analysis software o using Kniss MBL-2000T microscope (Olympus, Japan). 3. MAIN RESULTS - Supplement of Bio Triluc containing bacterial spores in drinking water led to a decrease of mortality rate of chicks (1,35%). - Bio Triluc supplemented chickens had higher (3,96%) growth rate, lower (1,23%) feed conversion ratio (FCR) leading to higher efficacy of feed metabolism of J Dabaco chickens. - Bacterial spores protected small intestinal epithelia shown in the epithelial integrity, higher and wider villa that led to positive effects on nutrition absorbability of Fayoumi layers. - Supplement of Bio Triluc reduces production costs (1,24%) that led to an increase in profitability for the chicken owners. 4. CONLUSIONS The results proved productive effects of baterial spores in Bio Triluc as probiotics on growth and metabolism parameters as well as on epithelial cells of J Dabaco chickens. The study can be considered as additional evidence for using bacterial spore products as feed supplements in sustainable chicken farming. ix PHẦN 1. MỞ ĐẦU 1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Trong ngành công nghiệp gia cầm, thuốc kháng sinh được sử dụng trên toàn thế giới để phòng bệnh và cải thiện năng suất chăn nuôi. Tuy nhiên, bổ sung kháng sinh trong thức ăn dẫn đến nhiều ảnh hưởng như phát triển của vi khuẩn kháng thuốc, dư lượng thuốc kháng sinh trong cơ thể gia cầm và sự mất cân bằng của hệ vi sinh vật đường ruột. Do sự xuất hiện của vi khuẩn kháng kháng sinh, từ tháng 1 năm 2006 Ủy ban Châu Âu đã cấm sử dụng kháng sinh làm chất kích thích sinh trưởng (chỉ thị 1831/2003/EEC). Ở Việt Nam, sử dụng kháng sinh trong thức ăn chăn nuôi đang ngày càng được quản lý chặt chẽ. Đến 15 tháng 7 năm 2016, số lượng các loại kháng sinh được cho phép có mặt trong thức ăn chỉ còn 15 loại (Bộ NN&PTNT, 2016) và sẽ cấm hoàn toàn vào năm 2018. Trong những năm qua tầm quan trọng của chế phẩm sinh học đã liên tục tăng lên và ngày càng được quan tâm trong lĩnh vực dinh dưỡng động vật. Từ lâu đã có những nhà khoa học quan tâm đến việc tìm ra các chất có bản chất thiên nhiên hay những loài vi sinh vật có lợi có thể thay thế tác dụng của kháng sinh trong chăn nuôi. Khi các phát hiện về vi sinh vật sống trong đường tiêu hóa của vật nuôi có ảnh hưởng sâu sắc đến một vài quá trình sinh lý của vật chủ, sau đó các nghiên cứu về cơ chế tác động của hệ vi khuẩn ở đường ruột gia cầm, gia súc được đặc biệt quan tâm. Ở trạng thái bình thường, trong đường ruột có sự cân bằng giữa các loài vi khuẩn có lợi và vi khuẩn bất lợi. Nó bị ảnh hưởng bởi sự tương tác, quan hệ cộng sinh và cạnh tranh. Hệ vi khuẩn đó không chỉ bảo vệ hệ tiêu hóa mà còn tăng khả năng sinh trưởng phát triển và sức sản xuất cho động vật chủ. Từ đó, để có được thực phẩm sạch đáp ứng nhu cầu tiêu thụ trong nước và xuất khẩu, ngành chăn nuôi các nước trên thế giới trong đó có Việt Nam có thể tìm thấy lời giải cho việc thay thế sử dụng kháng sinh, chất kích thích sinh trưởng bằng các chế phẩm probiotic kết hợp với các loại enzyme để hỗ trợ tiêu hóa mang lại hiệu quả cao hơn và an toàn đối với loài sử dụng và sức khỏe người tiêu dùng. Probiotics là những vi sinh vật sống, được cho là có lợi cho vật chủ. Các vi khuẩn probiotic cố định vào niêm mạc ruột, tạo thành một rào cản vi khuẩn 1 gây bệnh. Các phương thức hoạt động của chế phẩm sinh học trong chăn nuôi gia cầm bao gồm việc duy trì hệ vi sinh đường ruột bằng cơ chế cạnh tranh và đối kháng với vi sinh vật có hại, làm thay đổi sự trao đổi chất bằng cách tăng hoạt động của enzyme tiêu hóa và giảm sản xuất amoniac; cải thiện tiêu hóa và trung hòa độc tố đồng thời kích thích hệ miễn dịch. Dòng sản phẩm vi sinh vật thế hệ 1 thường sử dụng các vi khuẩn sống. Một số quan điểm chưa được thống nhất về sử dụng vi khuẩn trong chế phẩm bổ sung bao gồm (i) các vi khuẩn sống có thể bị chết do tác động của pH thấp ở axit dạ dày, (ii) chưa có xác định được vi khuẩn có bị đột biến khi bổ sung vào hệ tiêu hóa hay không và (iii) khả năng chịu nhiệt và các tác động lý hóa của vi khuẩn kém sẽ giảm số lượng vi khuẩn vào tới đường ruột. Để khắc phục được những hạn chế trên, thế hệ hai của chế phẩm sinh học ra đời đó là sử dụng các probiotic chứa các vi sinh vật ở dạng bào tử. Với khả năng đề kháng cao với nhiệt độ và các tác nhân lý hóa khác, chế phẩm thế hệ mới đảm bảo bào tử sẽ vượt qua môi trường dạ dày, giữ được tính toàn vẹn và số lượng trong quá trình sản xuất thức ăn cho vật nuôi. Tuy nhiên, tác động của các chế phẩm bổ sung chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố như: loài, giống, sức khỏe của vật nuôi. Để đánh giá tác dụng của chế phẩm chứa vi khuẩn ở dạng bào tử bổ sung vào thức ăn trong chăn nuôi gà JDabaco đối tượng gia cầm được nuôi phổ biến tại địa phương, chúng tôi thực hiện đề tài: "Đánh giá tác dụng của chế phẩm Probiotic Bio Triluc đến sinh trưởng và hình thái vi thể niêm mạc ruột của gà J Dabaco". 1.2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI Đánh giá tác dụng probiotic dạng bào tử đến hiệu suất tăng trưởng trên gà J Dabaco, là cơ sở khuyến cáo sử dụng chế phẩm vi sinh vật dạng bào tử trong chăn nuôi gà góp phần hạn chế tồn dư kháng sinh và phát triển ngành chăn nuôi theo hướng an toàn sinh học tiến tới chăn nuôi gà bền vững. 2 PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ PROBIOTIC 2.1.1. Định nghĩa Probiotic Từ “probiotic” được bắt nguồn từ Hy Lạp, có nghĩa là “dành cho cuộc sống”. Theo nghĩa gốc, “biotic” hay “biosis” từ chữ “life” là đời sống, và “pro” là thân thiện, nên probiotic có thể hiểu theo nghĩa cái gì thân thiện với đời sống con người. Thuật ngữ probiotic được Parker đề nghị sử dụng lần đầu tiên vào năm 1974 để chỉ “những vi sinh vật và những chất làm cân bằng hệ vi sinh vật đường ruột” (Fuller, 1989). Từ đó đến nay thuật ngữ probiotic đã được cả thế giới sử dụng để chỉ những chế phẩm vi sinh vật sống hữu ích khi được đưa vào cơ thể động vật thông qua thức ăn hoặc nước uống tạo nên những ảnh hưởng có lợi cho động vật. Theo tổ chức Y tế thế giới (WHO, 2001): “probiotic là các vi sinh vật sống khi được đưa vào một lượng cần thiết vào cơ thể sẽ đem lại hiệu quả có lợi cho cơ thể”. 2.1.2. Cơ chế tác động của Probiotic Cơ chế tác động của probiotic trên gia cầm bao gồm: (i) duy trì sự ổn định hệ vi sinh vật đường ruột bằng cạnh tranh loại trừ- cạnh tranh vị trí bám dính và đối kháng; (ii) điều chỉnh quá trình trao đổi chất bằng gia tăng hoạt tính của các enzyme tiêu hóa và làm giảm hoạt tính của các enzyme của các vi sinh vật có hại cũng như vi sinh vật sản sinh amonia; (iii) cải thiện lượng thức ăn thu nhận và tăng cường khả năng hấp thu thức ăn; (iv) tăng cường sức đề kháng ( Kabir, 2009). 2.1.2.1. Duy trì sự ổn định hệ vi sinh vật đường ruột Probiotic và loại trừ cạnh tranh- hay cạnh tranh vị trí đã và đang được định hướng sử dụng như một trong các giải pháp khống chế các đại dịch hoặc dịch địa phương trên gia cầm. Theo cách hiểu thông thường, sử dụng các vi sinh vật có lợi trong giai đoạn úm như các probiotics có tác dụng cạnh tranh với vi khuẩn gây hại cho chăn nuôi gia cầm, Nurmi and Rantala (1973); Rantala and Nurmi (1973) lần đầu tiên ứng dụng ý tưởng này để kiểm soát một đợt bùng phát nhiễm Staphylococcus infantis trên đàn gà thịt ở Phần Lan. Theo các tác giả, liều gây bệnh rất thấp bằng Salmonella (1 - 10 vi khuẩn/diều gà) đã có khả năng tạo ra nhiễm trùng salmonellosis trên gà. Thêm vào đó, họ cũng chứng minh được rằng trong tuần đầu tiên ngay sau khi ấp nở là giai đoạn gà mẫn cảm nhất với sự 3 xâm nhiễm của Salmonella. Việc sử dụng chủng Lactobacillus đã không đủ khả năng để kiểm soát vi sinh vật gây bệnh, các tác giả phải đánh giá một nhóm các vi khuẩn đường ruột đã được phân lập từ gà trưởng thành có khả năng đề kháng với Staphylococcus infantis trước đó. Sử dụng theo đường uống hỗn hợp này, đã cho kết quả tốt trong việc ức chế Salmonella. Quy trình này sau đó đã được đặt tên là nguyên lý Nurmi hoặc khái niệm “cạnh tranh loại trừ”. Cơ chế cạnh tranh loại trừ là kết quả của việc cấy vào gà con 01 ngày tuổi hệ vi sinh vật từ gà trưởng thành. Các thử nghiệm này đã chứng minh được tầm quan trọng của hệ vi sinh vật đường ruột với sinh trưởng và sức đề kháng của gà (Nisbet et al., 1998). Phương pháp cạnh tranh loại trừ bên cạnh các loại vi khuẩn có lợi cổ điển có thể xác định cơ chế hoạt động và hiệu quả của các chủng vi sinh vật này. Cạnh tranh loại trừ là giải pháp hữu hiệu để bảo vệ gà mới nở, gà con, chim cút, ngỗng và các loại chim cảnh không bị mắc bệnh do Salmonella và các tác nhân nhiễm trùng qua tiêu hóa khác (Schneitz, 2005). 2.1.2.2. Điều chỉnh quá trình trao đổi chất Sau khi vào đường tiêu hóa, vi khuẩn có lợi sẽ cung cấp rất nhiều vi sinh vật sản sinh acid lactic vào đường ruột. Những loại vi sinh vật này được cho là đã thay đổi môi trường đường ruột và cung cấp các loại enzymes, các thành phần hữu ích khác (Marteau et al., 1993). Việc bổ sung Lactobacillus acidophilus hoặc hỗn hợp môi trường nuôi cấy Lactobacillus cho gà đã cho thấy hiệu quả làm tăng hàm lượng amylase sau 40 ngày cho ăn (Jin et al., 2000). Kết quả này cũng thống nhất với các kết quả được công bố bởi Collington và cộng sự. Theo Collington et al(1990), việc sử dụng thể vùi của vi khuẩn có lợi ( là hỗn hợp gồm nhiều chủng Lactobacillus spp và Streptococcus faecium) cho thấy sự gia tăng của các men phân giải đường có hoạt tính trên ruột non lợn con. Quần thể lactobacilli trên ruột non có thể đã tiết Enzyme, dẫn đến làm tăng amylase hoạt tính (Duke, 1977). Nó cũng xác nhận lợi khuẩn có thể thay đổi pH đường tiêu hóa và hệ vi sinh vật bình thường của đường ruột (enzym có hoạt tính và phân giải các chất dinh dưỡng (Dierck, 1989). Hơn nữa, vi khuẩn probiotic có thể tham gia vào việc cải thiện sức khỏe đàn gà bằng cách làm giảm sản sinh ammonia trong đường ruột (Chiang et al., 1995). Vi sinh vật có lợi là một khái niệm phổ thông và các sản phẩm có chứa nấm men, vi hoặc cả 02 loại này, có thể kích thích khả năng của vi sinh vật trong việc biến đổi môi trường đường ruột có lợi cho sức khỏe và cải thiện hiệu quả sử dụng thức ăn (Dierck, 1989). 4 2.1.2.3. Cải thiện lượng thức ăn thu nhận và tăng cường khả năng hấp thu thức ăn Cơ chế của vi sinh vật có lợi trong cải thiệu quả sử dụng thức ăn bao gồm sửa đổi hệ vi sinh vật đường ruột, tăng cường sự phát triển của vi khuẩn yếm khí không có hại và vi khuẩn gram dương sản sinh acid lactic, hydrogen peroxide, ức chế sự phát triển của vi sinh vật có hại, và thúc đẩy quá trình tiêu hóa và tối ưu dinh dưỡng (Yeo et al 1977). Cũng vì vậy, một trong tác dụng chính của việc sử dụng vi sinh vật có lợi bao gồm cải thiện sức sinh trưởng (Yeo et al., 1977), giảm tỷ lệ chết (Kumprecht et al., 1998), và cải thiện tỷ lệ chuyển hóa thức ăn (Yeo et al., 1977 ). Những kết quả nghiên cứu này cũng phù hợp với các nghiên cứu được thực hiện trước đây bởi Tortuero and Fernandez (1995), khi bổ sung lợi khuẩn trong khẩu phần đã giúp gia tăng tỷ lệ chuyển đổi thức ăn hữu hiệu. 2.1.2.4. Tăng cường sức đề kháng Hệ vi sinh mới sau khi đưa vào trong đường ruột vật nuôi đã tác động tới sự hình thành đáp ứng miễn dịch (Mc Cracken et al., 1999). Cơ chế chính xác miễn dịch trung gian của vi khuẩn probiotic chưa được hiểu rõ. Tuy nhiên nghiên cứu này cũng chỉ ra rằng vi khuẩn probiotic đã kích thích một tập hợp nhiều loại các tế bào miễn dịch khác nhau để tạo ra cytokines, điều này đã dẫn tới sự tham gia vào vai trò của trong việc nhận diện và các đáp ứng miễn dịch (Christensen, 2002). Sự kích hoạt tế bào đơn nhân ngoại biên ở người với Lactobacillus rhamnosus chủng GG trong điều kiện invitro đã xác nhận việc tạo ra interleukin 4 (IL-4), IL-6, IL-10, tumor necrosis factor alpha, và gamma interferon (Schultz et al., 2003). Nhiều nghiên cứu khác cũng xác nhận tác dụng đến Th2 cytokines, ví dụ như IL-4 và IL-10, dưới tác dụng của lactobacilli (Christensen et al., 2002). Kết quả của việc sản sinh Th2 cytokines là sự hình thành của lympho B và các immunoglobulin, những yếu tố cần thiết để hình thành nên kháng thể. Sự hình thành IgA yếu tố miễn dịch tại chỗ là đáp ứng phụ thuộc vào các loại cytokines khác như các nhân tố gây chuyển dạng - transforming growth factor β (Lebman, 1999). Tầm quan trọng, chủng loại của các lactobacilli đều có khả năng tạo ra transforming growth factor β, mặc dù ở các mức độ khác nhau (Blum et al., 2002). Vi sinh vật có lợi mà đặc biệt là lactobacilli, có thể giúp kích hoạt hệ thống phòng thủ miễn dịch của gà (Kabir et al., 2004). Vi sinh vật probiotic làm giảm số lượng vi khuẩn gây bệnh để ngăn chặn các mầm bệnh bằng cách tiết ra các chất kháng khuẩn ức chế cả vi khuẩn Gram dương và Gram âm. Đó là các acid hữu cơ như: Acid lactic, acid acetic…và đặc 5 biệt là Bacteriocin - nhóm peptide hay protein được tổng hợp nhờ ribosome có hoạt tính kháng vi sinh vật (Hình 2.1). Những hợp chất này có thể làm giảm không chỉ những sinh vật mang mầm bệnh mà còn ảnh hưởng đến sự trao đổi chất của vi khuẩn và sự tạo ra các độc tố. Điều này được thực hiện bằng cách giảm pH đường ruột thông qua sự tạo ra các acid béo đơn giản dễ bay hơi, chủ yếu là acid acetic, acid propionic, và acid butyric, nhất là acid lactic. Hình 2.1. Cơ chế kháng vi sinh vật của Bacteriocin.(Cotter et al., 2005) Bacteriocin class I ( đại diện: nisin của Lactococcus lactis), gắn vào lớp lipid II, ngăn cản sự vận chuyển các tiểu đơn vị peptiddoglycan từ tế bào chất đến vách tế bào, do đó ngăn cản tổng hợp vách tế bào hoặc bám vào lớp lipid II, các phân tử nisin tạo lỗ xuyên màng tế bào dẫn đến tiêu bào. Bacteriocin class II (đại diện là sakacin của Lactobacillus sake) là các peptide lưỡng tính có khả năng xuyên màng tế bào tạo kênh, lỗ trên màng. Bacteriocin class III (còn gọi là bacteriolysin như lysostaphin), protein không bền nhiệt, tác động trực tiếp lên vách tế bào đích. 2.1.3. Ứng dụng của Probiotic Tác dụng tích cực của probiotic được chứng minh thông qua khả năng kích thích tính thèm ăn (Nahashon et al., 1994), cải thiện, thiết lập cân bằng hệ vi sinh vật đường ruột (Fuller, 1989), cải thiện chức năng tiêu hóa (Collins et al., 6 1999). Ngoài ra, probiotic kích thích hệ miễn dịch (Perdigon et al.,1999; Collins et al.,1999). Patterson (2003) đã tổng kết các ảnh hưởng có lợi của probiotic gồm tác dụng làm thay đổi cấu trúc quần thể vi sinh vật đường ruột theo chiều hướng có lợi cho vật chủ; tăng cường khả năng miễn dịch, giảm phản ứng viêm, ngăn cản sự xâm nhập và ức chế sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh, tăng sản xuất các axit béo bay hơi, tăng cường quá trình sinh tổng hợp các vitamin nhóm B, tăng hấp thu chất khoáng, giảm cholesterol trong máu, tăng năng suất vật nuôi và giảm hàm lượng amoniac và urê trong chất thải. Trong đường tiêu hóa, các vi sinh vật có lợi, tế bào biểu mô, và hệ thống miễn dịch cung cấp sức đề kháng chống lại các tác nhân gây bệnh đường ruột. Dữ liệu gần đây cho thấy rằng sức đề kháng không phải là yếu tố duy nhất, mà sự trao đổi giữa các thành phần trong đường ruột cũng tham gia vào điều chỉnh sức đề kháng này. Sự ức chế mầm bệnh bằng hệ vi sinh vật đường ruột được gọi là sự đối kháng của vi khuẩn, sự can thiệp của vi khuẩn,hàng rào đặc hiệu, chống sự xâm nhập và ngăn chặn sự cạnh tranh. Các cơ chế để vi khuẩn đường ruột ức chế mầm bệnh bao gồm cạnh tranh các vị trí xâm nhiễm, cạnh tranh các chất dinh dưỡng, sản sinh các chất độc hoá học, hoặc kích thích hệ miễn dịch. Sử dụng những thực phẩm lên men và các vi khuẩn lactic (lactobacilli và bifidobacteria) đã kéo theo sự loại trừ những tác nhân gây bệnh cho sức khỏe. Nghiên cứu trong thế kỷ qua đã chỉ ra rằng vi khuẩn lactic và một số vi sinh vật khác có thể làm tăng sức đề kháng đối với bệnh tật và vi khuẩn lactic có thể nhân lên và phát triển được trong đường ruột bằng cách hấp thu carbohydrate. Tăng sức đề kháng từ kháng thể và các sản phẩm tiết của vi sinh vật có lợi trong cơ thể giúp cộng đồng và chính phủ trong việc kiên quyết loại trừ sử dụng, điều trị bằng chất kháng sinh trong chăn nuôi. Probiotic đã mở ra một hướng an toàn sinh học hơn trong chăn nuôi và sẽ nhanh chóng trở thành một biện pháp thay thế hữu hiệu cho việc dùng các chất cấm. Trong chăn nuôi Việc sử dụng chế phẩm probiotic như là nguồn thức ăn bổ sung trong chăn nuôi tạo được sự bảo hộ tốt đối với hệ sinh thái đường ruột, giúp cho hệ VSV trong đường tiêu hóa duy trì được sự cân bằng theo hướng có lợi cho vật chủ. Trên cơ sở này ngăn ngừa sự rối loạn tiêu hóa là một mắt xích quan trọng gây ra bệnh đường ruột làm ảnh hưởng đến tăng sức đề kháng và tốc độ sinh trưởng của vật nuôi. 7 Nghiên cứu sản xuất chế phẩm vi sinh, probiotic bổ sung vào thức ăn chăn nuôi đang được phát triển mạnh mẽ trên thế giới do những hiệu qủa to lớn của nó trong việc tăng năng xuất vật nuôi, nâng cao hiệu qủa sử dụng thức ăn, hạ giá thành sản xuất và bảo đảm vệ sinh an toàn sản phẩm. Những lòai vi khuẩn, nấm men như: Lactobacillus acidophillus, Lactobacillus platarum, Bacillus subtilis, Bacillus megaterium, Treptococcus faecium, Saccharomyce boulardii, Sacchromyces serevisiae. Đã được phân lập, nuôi cấy và bào chế dưới dạng chế phẩm vi sinh, probiotic, prebiotic bổ sung vào thức ăn nhằm cải thiện khả năng năng tiêu hóa, hấp thu; nâng cao sức đề kháng và thay thế sử dụng kháng sinh, hóa dược trong thức ăn chăn nuôi (Simon, 2001). Nghiên cứu của Maxwell et al (1983); Hong et al (2002) cho rằng bổ sung probiotic chứa Lactobacillus sp có tác động tốt đến khả năng tiêu hóa. Một số nghiên cứu khác lại cho rằng bổ sung probiotic có chứa Lactobacillus hoặc Bacillus không ảnh hưởng đến khả năng tiêu hóa của lợn thí nghiệm (Hale et al., 1979; Kornegay et al., 1996). Martin Král (2012) và nhiều nghiên cứu khác về ứng dụng các chế phẩm probiotic trong chăn nuôi gia cầm cho thấy hỗn hợp Lactobacillus cidophilus với Streptocccus faecium, Lactobacillus casei, L.fermentum và L. plantarum đã làm giảm sự bài thải E.coli trong phân. Nghiên cứu của Lưu Thị Uyên (1999) sử dụng Bacillus spp trong phòng ngừa và điều trị hội chứng tiêu chảy ở lợn giúp làm giảm số lượng vi khuẩn E.coli trong phân Nghiên cứu của Nguyễn Duy Hoan và Trần Thị Kim Oanh (2001) sử dụng Sacchromyces ssp, Aspergillus ssp, Lactobacillus ssp trong chăn nuôi gà thả vườn giúp làm tăng tỷ lệ thịt, giảm mùi hôi của chuồng và giảm tiêu tốn thức ăn. Cải thiện số ngày đẻ trứng, hệ số chuyển biến thức ăn, trọng lượng trứng và chất lượng lòng đỏ (Tortuero and Fernandez, 1995). Chủ yếu các nghiên cứu đã tuyển chọn và phân lập vi sinh vật sản xuất chế phẩm. Bên cạnh đó có các nghiên cứu ứng dụng các sản phẩm trên lợn, gà, thủy sản. Nhằm phòng tránh tỷ lệ mắc bệnh đường ruột như: bệnh phân trắng lợn con, tiêu chảy, tăng tỷ lệ đẻ, tăng khả năng cho thịt. Những nghiên cứu trên gia cầm tại các trường đại học của Maryland và phía Bắc bang Carolina, sử dụng một sản phẩm Primalac cho thấy là probiotic 8 hạn chế bệnh do E.coli, Salmonella sp. và Clostridium sp. ở những vị trí lông nhung của ruột non, nơi mà vi khuẩn có hại sẽ phá hủy lông nhung. Probiotic gia tăng sự kháng bệnh bằng cách tăng độ cao của lông nhung và tăng độ sâu của các khe nằm giữa lông nhung, theo cách đó sẽ gia tăng được diện tích bề mặt hấp thu chất dinh dưỡng. Vì vậy sẽ gia tăng hiệu quả hấp thụ thức ăn. Nghiên cứu cũng cho thấy Primalac giúp động vật chống lại sự lây nhiễm cầu trùng (Eimeria acervulina). Trong nuôi trồng thủy sản Probiotic tác dụng đến khả năng miễn dịch, khả năng kháng bệnh và các chỉ số hoạt động khác của động vật thủy sản bao gồm những vi khuẩn họ Bacillus, Enterococcus, Streptococcus...Các vi khuẩn này có thể được bổ sung trong khẩu phần ăn để giúp củng cố số lượng vi khuẩn có lợi qua đó thiết lập cơ chế phòng ngừa mầm bệnh hữu hiệu bằng cách cạnh tranh nơi ở và dinh dưỡng với vi khuẩn gây bệnh. Hơn nữa việc tăng cường các vi khuẩn có lợi trong đường ruột giúp cải thiện quá trình tiêu hóa nguồn dinh dưỡng và năng lượng của các loài thủy sản. Trên người Probiotic có vai trò kháng khuẩn, cả Gram (+) và Gram (-), cạnh tranh với các nguồn bệnh bám vào ruột và cạnh tranh dinh dưỡng cần thiết cho sự sống sót của mầm bệnh. Probiotic tác động trên mô biểu bì ruột tăng gắn kết các tế bào biểu mô, giảm kích thích bài tiết và những hậu quả do bị viêm nhiễm vi khuẩn, tạo ra các phân tử phòng vệ. Probiotic giúp tăng cường miễn dịch, giảm dị ứng và cải thiện hệ vi sinh vật đường ruột, ngăn ngừa tiêu chảy và táo bón. Probiotic tác động đến vi khuẩn đường ruột tạo nên sự cân bằng hệ sinh thái và điều hòa trao đổi chất, giảm pH của bộ phận tiêu hóa, gây cản trở tiết enzyme của vi sinh vật đường ruột, tăng dung nạp lactose, tăng vi khuẩn có lợi và giảm vi khuẩn gây hại. Ngoài ra Probiotic còn có vai trò chống di ứng, cung cấp cho cơ thể nhiều vi chất quan trọng (acid folic, roboflavin,vitamin B6 và B12), giảm nguy cơ ung thư ruột và bàng quang, khử chất độc gây ung thư, làm chậm phát triển u bướu, giảm Cholesterol, giảm huyết áp, giúp huyết áp, giúp nhanh bình phục sau tiêu chảy và dùng kháng sinh. 9 Việc sử dụng probiotics trong thực phẩm được để xuất rằng có thể làm giảm nguy cơ gây bệnh từ thực phẩm sang người. Năm 2003, Ủy ban khoa học châu Âu (EC) về dinh dưỡng động vật đã khuyến cáo rằng: những giống vi khuẩn trước đây có thể chấp nhận như một probiotic động vật thì bản chất của gen đề kháng kháng sinh phải được xác định và những chủng mang gen đề kháng kháng sinh được sử dụng trong y dược thì không nên bổ sung vào thức ăn chăn nuôi trừ khi vi khuẩn đó có đột biến trên gen đề kháng kháng sinh. Chính sách này sẽ ngăn chặn được việc sử dụng các vi khuẩn có khả năng truyền gen kháng kháng sinh sang các vi khuẩn khác làm probiotic bổ sung vào thức ăn chăn nuôi. Điều này cũng hạn chế ứng dụng của probiotic cho người. Việc sử dụng probiotic ở động vật và nuôi trồng thủy sản được đánh giá cao. Probiotic giúp cải thiện sức khỏe của động vật, giúp tăng trọng, giảm tỉ lệ chết non và ngăn chặn tác nhân gây bệnh. Sự lạm dụng kháng sinh trong ngành chăn nuôi và khả năng đề kháng kháng sinh đã làm tăng mối quan tâm đến probiotics. Thực tế thì probiotic cần thiết được bổ sung vào thức ăn chăn nuôi trong nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản và an toàn đối với con người. Sự bám dính lên niêm mạc đường tiêu hóa của vi khuẩn probiotic được xem là cơ chế quan trọng để ngăn các tác nhân gây bệnh. 2.2. YẾU TỐ CƠ THỂ VẬT NUÔI ĐÁP ỨNG VỚI PROBIOTIC 2.2.1. Đường tiêu hóa Về mặt đại thể, hệ tiêu hóa của gà gồm ống tiêu hóa và các tuyến tiêu hóa lớn. Ống tiêu hóa gồm: miệng, hầu, thực quản, dạ dày (dạ dày tuyến và dạ dày cơ), phần ruột trước (ruột non) , ruột sau (ruột già bao gồm cả hai manh nang) mở ra ở ổ nhớp. Các tuyến tiêu hóa lớn có gan và tụy. Mỗi đoạn có cấu tạo phù hợp với chức năng. Ruột non giữ vai trò quan trọng trong quá trình biến đổi thức ăn, hấp thu chất dinh dưỡng và tạo phân. Những chức năng này phản ánh rõ trên cấu tạo của ruột non. Ruột có tuyến tiết dịch tiêu hóa và các phần hấp thu đặc biệt như nếp gấp, lông nhung và vi nhung. Số lượng lông nhung ở tá tràng nhiều hơn so với không tràng và hồi tràng. Lông nhung làm tăng diện tích bề mặt của ruột non lên 10 lần và cách nhau bởi 10