Sàng lọc chủng vi khuẩn probiotic để ứng dụng trong chăn nuôi

1.2 Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu này được thực hiện với mục đích tìm ra những chủng vi khuẩn probiotic có khả năng ứng dụng trong chăn nuôi, giúp cải thiện khả năng tăng trưởng và phá

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

TP HỒ CHÍ MINH, 1/2011

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

SÀNG LỌC CHỦNG VI KHUẨN PROBIOTIC

ĐỂ ỨNG DỤNG TRONG CHĂN NUÔI

CBHD: PGS.TS NGUYỄN THÚY HƯƠNG

KS PHAN THỊ THU DUNG SVTH: HOÀNG NGÂN HÀ

MSSV: 60600569

KS Phan Thị Thu Dung  đã gợi ý đề tài và cung cấp mẫu trong quá trình phân lập

Các thầy cô trong Bộ môn Công Nghệ Sinh Học – Trường Đại học Bách Khoa TPHCM – là những người đã truyền đạt cho tôi những kiến thức quý báu trong suốt quá trình học tập tại trường, giúp tôi hoàn thành tốt luận văn này

Các cán bộ phòng thí nghiệm 102, 108, 117 của Bộ môn Công nghệ Sinh Học, Đại học Bách Khoa Tp HCM đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi

có thể sử dụng các trang thiết bị và dụng cụ thí nghiệm

Các bạn sinh viên lớp HC06BSH – Trường Đại Học Bách Khoa TPHCM – đã cùng học tập, trao đổi kinh nghiệm và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm việc

Gia đình tôi đã động viên tinh thần và giúp đỡ về mặt kinh tế để tôi có thể an tâm thực hiện luận văn

Tôi xin gởi đến những người kể trên lời cảm ơn chân thành

TÓM TẮT

Probiotic được định nghĩa là những vi sinh vật sống có lợi cho sức khỏe con người và động vật Ngày nay, probiotic không chỉ được sử dụng cho người mà con ứng dụng trong chăn nuôi Nhằm mục đích sàng lọc chủng vi khuẩn probiotic để ứng dụng trong chăn nuôi, tiến hành phân lập hệ vi khuẩn trong đường ruột heo con dưới 20 ngày tuổi, kết quả thu được 10 chủng kí hiệu L1 đến L10 từ mẫu ruột non

và 6 chủng kí hiệu K3, K4, K5, K6, K7, K9 từ mẫu ruột già Qua quá trình sàng lọc hoạt tính probiotic ta thu được hai chủng K6, K7 có khả năng chịu được điều kiện cực đoan nhất Kết quả định danh hai chủng này bằng bộ kit API50 CHL như sau

K6: Lactobacillus acidophilus và K7: Bifidobacterium bifidum

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG viii

DANH MỤC HÌNH ix

DANH MỤC ĐỒ THỊ x

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.3 Nội dung nghiên cứu 2

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1 Tình hình chăn nuôi heo trên thế giới và ở Việt Nam 3

2.1.1 Tình hình chăn nuôi trên thế giới 3

2.1.2 Tình hình chăn nuôi ở Việt Nam 4

2.2 Đặc điểm của heo con 6

2.2.1 Giới thiệu chung 6

2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến heo con trong giai đoạn cai sữa 7

2.2.3 Đặc điểm của hệ tiêu hóa heo 8

2.2.4 Hệ vi sinh vật đường ruột của heo trong giai đoạn cai sữa 8

2.2.5 Hình thái học ruột non của heo con 9

2.3 Tổng quan về probiotic 11

2.3.1 Định nghĩa probiotic 11

2.3.2 Giới thiệu nhóm vi khuẩn được sử dụng làm probiotic 12

2.3.3 Tác động của probiotic 17

2.3.4 Ảnh hưởng của probiotic đến hệ vi khuẩn đường ruột heo con 17

2.3.5 Ảnh hưởng của probiotic lên sự tăng trưởng của heo 19

2.3.6 Tình hình sử dụng probiotic trong thức ăn chăn nuôi trên thế giới và ở Việt Nam 21

2.4 Prebiotic và synbiotic 24

2.4.1 Prebiotic 24

2.4.2 Synbiotic 24

2.5 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 27

CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 32

3.1 Vật liệu và môi trường 32

3.2 Nội dung nghiên cứu 35

3.3 Phương pháp nghiên cứu 37

3.3.1 Quy trình thu nhận mẫu và phân lập 37

3.3.2 Cấy chuyền và làm thuần chủng vi khuẩn phân lập 39

3.3.3 Quan sát đại thể và vi thể 39

3.3.4 Đặc điểm sinh lý 40

3.3.5 Thử nghiệm sinh hóa nhằm định danh các vi khuẩn phân lập 41

3.3.6 Sàng lọc chủng vi khuẩn có hoạt tính probiotic cao 42

3.3.7 Định danh vi khuẩn bằng bộ kit định danh API50 CHL 44

3.3.8 Khảo sát giống 44

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 47

4.1 Phân lập và chọn giống vi khuẩn lactic 47

4.1.1 Đặc điểm đại thể và vi thể 47

4.1.2 Đặc điểm sinh lý 53

4.1.3 Đặc điểm sinh hóa của hệ vi sinh vật phân lập 54

4.2 Tuyển chọn chủng vi khuẩn có hoạt tính probiotic cao 58

4.2.1 Khả năng sống trong môi trường pH thấp 58

4.2.2 Khả năng kháng các chủng vi khuẩn gây bệnh 62

4.3 Kết quả định danh từ bộ kit API 50 CHL 63

4.4 Khảo sát giống 65

4.4.1 Xây dựng đường tương quan OD610 và mật độ tế bào (CFU/ml) 65

4.4.2 Đường cong sinh trưởng 67

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71

5.1 Kết luận 71

5.2 Kiến nghị 72

TÀI LIỆU THAM KHẢO 73

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1: Diễn biến số lượng đàn heo thế giới 3

Bảng 2.2: Lượng thịt heo tiêu thụ năm 2006 4

Bảng 2.3: Diễn biến số lượng đàn heo và sản lượng thịt heo Việt Nam 5

Bảng 2.4: Những vi sinh vật được sử dụng làm probiotic ở người 13

Bảng 2.5: Những chủng vi sinh vật dùng làm probiotic cho động vật 15

Bảng 2.6: Tác động của một số chủng probiotic đến hệ vi khuẩn đường ruột heo 18 Bảng 2.7: Tác động của probiotic lên khả năng tăng trưởng của heo 19

Bảng 2.8: Các loại oligosaccharide dùng làm prebiotic 24

Bảng 4.1: Đặc điểm đại thể và vi thể của vi khuẩn phân lập từ đường ruột heo 48

Bảng 4.2: Đặc điểm sinh lý của hệ vi khuẩn phân lập từ ruột heo 53

Bảng 4.3: Kết quả thử nghiệm catalase và khả năng sinh acid 54

Bảng 4.5: Sự thay đổi số lượng tế bào theo thời gian ở các mức pH khác nhau 59

Bảng 4.6: Khả năng kháng Bacillus sp của các chủng thử nghiệm 62

Bảng 4.7: Kết quả định danh bằng bộ kit API50 CHL 64

Bảng 4.8: Số liệu đường chuẩn của Lactobacillus acidophilus trên môi trường MRS 65

Bảng 4.9: Số liệu đường chuẩn của Bifidibacterium bifidum trên môi trường MRS 66

Bảng 4.10: Độ đục thay đổi theo thời gian nuôi cấy của Lactobacillus acidophilus 68

Bảng 4.11: Độ đục thay đổi theo thời gian nuôi cấy của Bifidobacterium bifidum68

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1: Heo con 6

Hình 2.3: Cấu tạo ruột non của heo 9

Hình 2.4: Ảnh chụp hiển vi lông ruột của heo 45 ngày tuổi 10

Hình 2.4: Vi khuẩn bám trên thành ruột 16

Hình 2.4: Sản phẩm probiotic cho heo 21

Hình 2.5: Sản phẩm probiotic cho gà, tôm, cá 23

Hình 2.6: Tác động của FOS 26

Hình 4.1: Mẫu ruột heo 47

Hình 4.1: Đặc điểm đại thể của các chủng phân lập được 51

Hình 4.2: Đặc điểm vi thể của hệ vi khuẩn phân lập từ mẫu ruột heo 53

Hình 4.3: Khả năng lên men các loại đường 57

Hình 4.4: Hoạt tính ức chế Bacillus sp của các chủng phân lập 63

Hình 4.5: Hình kết quả định danh bằng bộ kit API50 CHL 64

DANH MỤC ĐỒ THỊ

Đồ thị 4.1: Đường chuẩn của Lactobacillus acidophilus 66

Đồ thị 4.2: Đường chuẩn của Bifidobacterium bifidum 67

Đồ thị 4.3: Đường cong sinh trưởng của chủng Lactobacillus acidophilus 69

Đồ thị 4.4: Đường cong sinh trưởng của chủng Bifidobacterium bifidum 70

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Dân số thế giới ngày càng gia tăng, đòi hỏi ngành nông nghiệp phải ngày càng phát triển để đáp ứng nhu cầu lương thực thực phẩm gia tăng nhanh chóng Trong đó, cùng với trồng trọt thì chăn nuôi đóng vai trò quan trọng, cung cấp một lượng thực phẩm lớn cho con người Đối với nước ta, là một nước nông nghiệp thì chăn nuôi là một ngành kinh tế quan trọng, vừa đáp ứng nhu cầu trong nước vừa đáp ứng nhu cầu xuất khẩu Hiện nay việc sử dụng kháng sinh và chất kích thích sinh trưởng trong chăn nuôi đang rất tràn lan và thiếu kiểm soát Dư lượng kháng sinh và chất kích thích sinh trưởng trong gia súc làm giảm chất lượng thịt, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe người tiêu dùng và lo ngại sử dụng quá nhiều sẽ dẫn tới hiện tượng kháng kháng sinh của các vi khuẩn gây bệnh trong đường ruột

Từ năm 2006, ở Châu Âu đã phản đối mạnh mẽ việc sử dụng kháng sinh và chất kích thích sinh trưởng hóa học trong chăn nuôi Từ đó, việc nhập khẩu thịt heo của nước ta gặp phải rất nhiều khó khăn Tuy nhiên việc cấm sử dụng các chất kháng sinh lại dẫn tới việc gia tăng nguy cơ mắc các bệnh về đường ruột như bệnh tiêu chảy và dẫn tới tử vong cho heo, mà trong chăn nuôi theo qui mô công nghiệp thì việc điều khiển năng suất và phòng ngừa được dịch bệnh là rất quan trọng Đặc biệt, trong quá trình sinh trưởng và phát triển của heo thì thời điểm heo tách mẹ là giai đoạn quan trọng nhất, heo con thường bị stress do một số yếu tố bất lợi như: dinh dưỡng, môi trường, mất cân bằng hệ đường ruột Kết quả là khả năng tiêu thụ thức ăn thấp, giảm chức năng tiêu hoá … dẫn đến hiện tượng tiêu chảy và sinh trưởng kém, ảnh hưởng đến toàn bộ quá trình phát triển của heo Để thay thế chất kích thích tăng trưởng người ta muốn tìm một chất phụ gia khác Và chất phụ gia trong thức ăn cho heo con cho đến nay là prebiotic, probiotic và synbiotic (là sự kết hợp của prebiotic và probiotic) Probiotic giúp kích thích tiêu hóa, tăng khả năng tiêu thụ thức ăn và khả năng miễn dịch của heo, phòng ngừa dịch bệnh đường ruột

Từ đó, probiotic góp phần nâng cao được hiệu quả chăn nuôi [32] Hiện nay, các sản phẩm probiotic được bán trên thị trường chủ yếu là nhập từ nước ngoài, chất lượng của các sản phẩm cũng chưa được kiểm soát Do đó, độ tin cậy của các sản phẩm probiotic đó đối với người chăn nuôi chưa cao Đồng thời giá thành các chế phẩm này là khá cao do chưa tối ưu được qui trình sản xuất, từ khâu thu nhận đến khâu sản xuất

Tuy nhiên, hiện nay các chủng vi khuẩn probiotic sử dụng trong chăn nuôi đang được nghiên cứu còn khá ít Từ những yêu cầu cấp thiết trên việc nghiên cứu

để tìm ra những chủng vi khuẩn probiotic có khả năng ứng dụng trong chăn nuôi là rất cần thiết

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu này được thực hiện với mục đích tìm ra những chủng vi khuẩn probiotic có khả năng ứng dụng trong chăn nuôi, giúp cải thiện khả năng tăng trưởng và phát triển của heo con, tạo tiền đề cho những nghiên cứu về tác động của chúng lên sự sinh trưởng và phát triển của heo trong những giai đoạn tiếp theo Do

đó hướng nghiên cứu tập trung vào mục tiêu chính:

 Khảo sát hệ vi khuẩn đường ruột heo heo dưới 20 ngày tuổi

 Tìm ra hệ vi khuẩn có hoạt tính probiotic cao

1.3 Nội dung nghiên cứu

Với mục tiêu trên, nội dung của nghiên cứu như sau:

 Phân lập và định danh vi khuẩn probiotic từ hệ vi sinh vật đường ruột của heo con dưới 20 ngày tuổi

 Tuyển chọn các chủng có hoạt tính probiotic cao, chịu được môi trường khắc nghiệt trong đường ruột

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Tình hình chăn nuôi heo trên thế giới và ở Việt Nam

2.1.1 Tình hình chăn nuôi trên thế giới

Nghề chăn nuôi heo ra đời từ rất sớm Bắt đầu xuất hiện ở châu Âu và châu

Á cách đây khoảng một vạn năm Kỹ thuật chăn nuôi được hoàn thiện theo thời gian, đặc biệt là từ thế kỷ XX đến nay chăn nuôi heo đã phát triển theo hướng sản xuất công nghiệp cho năng suất và chất lượng cao Hiện nay heo được nuôi trên khắp thế giới, tuy nhiên đàn heo thế giới phân bố không đều ở các châu lục Trong

đó, châu Âu chiếm khoảng 52%, châu Á 30,4%, châu Úc 5,8%, châu Phi 3,2%, châu Mỹ 8,6% [9] Một số quốc gia chăn nuôi heo có công nghệ cao và có tổng đàn heo lớn như: Nga, Anh, Pháp, Mỹ, Nhật, Canada, Hà Lan, Đan Mạch, Đức, Ý, Úc, Trung Quốc, Singapore, Đài Loan Nhìn chung ở các nước tiên tiến và công nghiệp đều có chăn nuôi heo phát triển theo hình thức công nghiệp và đạt trình độ chuyên môn hoá cao

Theo số liệu thống kê FAO (2004) Ngành chăn nuôi heo toàn thế giới liên tục tăng trưởng ổn định trong 15 năm qua và dự kiến sẽ tiếp tục tăng trưởng trong thời gian tới

Bảng 2.1: Diễn biến số lượng đàn heo thế giới

so với 8,96 năm 2004, tăng 0,87% Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ đã lập kế hoạch để tổng đàn heo đạt 65,49 triệu vào năm 2015 [12]

Tình hình tiêu thụ thịt heo trên thế giới:

Bảng 2.2: Lượng thịt heo tiêu thụ năm 2006

Triệu tấn Lượng thịt tiêu thụ

Nguồn: USDA Foreign Agricultural Service (2006) [39]

Thịt heo là một trong những loại thịt được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới, chiếm khoảng 38% sản lượng thịt trên toàn thế giới Theo USDA Foreign Agricultural Service gần 100 triệu tấn thịt heo được tiêu thụ trên thế giới năm 2006

Từ năm 1997 đến 2005, lượng thịt heo được tiêu thụ trên toàn thế giới tăng 27% Một số nước tiêu thụ thịt heo nhiều nhất trên thế giới như: Trung Quốc, EU,

Mỹ, Nga,… [39]

2.1.2 Tình hình chăn nuôi ở Việt Nam

Ở Việt Nam chăn nuôi heo xuất hiện từ lâu đời và trở thành một nghề truyền thống của nông dân, tuy nhiên trình độ chăn nuôi lạc hậu cùng việc sử dụng các giống nguyên thủy có sức sản xuất thấp nên hiệu quả không cao Chăn nuôi heo ở nước ta chỉ thực sự phát triển mạnh từ những năm cuối thế kỷ XX đầu thế kỷ XXI Trong thời gian gần đây do tình hình dịch bệnh diễn biến phức tạp cùng với các khó khăn của chăn nuôi trong thời gian khủng hoảng kinh tế toàn cầu làm cho số lượng đầu heo cả nước bị giảm nhẹ, tuy nhiên việc nâng cao chất lượng giống và kỹ thuật chăn nuôi để đảm bảo năng suất và sản lượng thịt heo luôn có xu hướng tăng

lên Số liệu của tổng cục thống kê năm 2007 cho thấy đàn heo nước ta tăng từ 23,2 triệu con năm 2002 lên đến 26,6 triệu con năm 2007 Sản lượng thịt heo hơi cũng tăng nhanh từ 1,65 triệu tấn năm 2002 đến 2,71 triệu tấn năm 2007 [9]

Bảng 2.3: Diễn biến số lượng đàn heo và sản lượng thịt heo Việt Nam

Trong hơn 20 năm, ngành chăn nuôi phát triển khá nhanh, tốc độ tăng trưởng bình quân qua các giai đoạn có xu hướng tăng rõ rệt, đặc biệt là tốc độ tăng trưởng về đầu con Heo là gia súc có xu hướng tăng khá nhanh, nhất là trong giai đoạn sau thập kỷ 90 Trong giai đoạn 1986-1990, số đầu heo chỉ tăng 1%/năm, giai đoạn 1991-1995 tốc độ tăng trưởng bình quân đã đạt 5,97%/năm Giai đoạn 2000-

2003, mặc dù thị trường xuất khẩu khó khăn nhưng chăn nuôi heo vẫn tăng trưởng cao, bình quân 7,2%/ năm Theo số liệu thống kê tại thời điểm 01/4/2010, cả nước

có 27,3 triệu con, tăng 3,06% so với cùng kỳ năm 2009 [36]

Ở nước ta chăn nuôi heo khá phổ biến, tuy nhiên có những khu vực và tỉnh thành là chăn nuôi mạnh như khu vực đồng bằng sông Hồng, đồng bằng sông Cửu Long, Đông Nam Bộ, duyên hải Bắc Trung Bộ và Nam Trung Bộ, Đông Bắc, Tây Bắc,… Tính đến thời điểm 01/04/2010 các tỉnh có số đầu lợn lớn trên 1 triệu con là

Hà Nội, Đồng Nai, Nghệ An, Thái Bình, Bắc Giang [36]

Định hướng chăn nuôi heo Việt Nam trong những năm tới là: Tăng số đầu heo, nâng cao năng suất và chất lượng thịt bằng cách nghiên cứu và đưa vào nuôi

những công thức lai mới phù hợp với điều kiện tự nhiên nước ta đồng thời với đẩy mạnh nghiên cứu và đưa vào sản xuất các loại thức ăn gia súc mới thích hợp cho từng giai đoạn phát triển của heo Đẩy mạnh nghành chăn nuôi hàng hoá, từng bước tiếp cận với thị trường xuất khẩu, nâng cao hiệu quả kinh tế, góp phần vào sự phát triển của đất nước

Tình hình tiêu thụ thịt heo ở Việt Nam:

Thịt heo là một nguồn thịt quan trọng ở Việt Nam, hơn 98% hộ gia đình tiêu thụ thịt heo Hơn 30 năm trở lại đây, tỷ lệ tiêu thụ thịt heo vẫn giữ ở mức ổn định khoảng 75% (gia cầm đứng thứ hai với khả năng tiêu thụ 15%) Trong thập kỷ qua, mặc dù sản lượng thịt heo hằng năm đều tăng (khoảng 6%) nhưng lượng tiêu thụ tính theo bình quân đầu người vẫn khá thấp, như năm 2003 đạt khoảng 20kg/người/năm Thị trường tiêu thụ chủ yếu tập trung ở vùng đô thị, các thành phố lớn, trong đó Thành phố Hồ Chí Minh và Hà nội giữ kỷ lục cao nhất với 25 kg thịt/người/năm[17]

2.2 Đặc điểm của heo con

2.2.1 Giới thiệu chung

Ở nhiều nước heo con thường được cai sữa vào khoảng 18-25 ngày tuổi, nhưng ở một số nước heo được cai sữa muộn hơn Trọng lượng trung bình của heo con từ 25 đến 45 ngày tuổi vào khoảng 7,5 đến 13 kg [32]

Hình 2.1: Heo con [43]

Ở một số nước, heo con được cai sữa từ rất sớm, mục đích của việc cai sữa sớm là để hạn chế các bệnh truyền nhiễm từ heo mẹ sang heo con, tăng năng suất

heo nái, giảm thời gian cho một kì sinh sản, tăng sức khỏe cho heo nái Giai đoạn heo cai sữa là giai đoạn vô cùng quan trọng, nhiều nghiên cứu đã cho thấy rằng tốc

độ tăng trưởng của heo con trong giai đoạn này ảnh hưởng sự phát triển trong giai đoạn sau và là một trong những yếu tố tác động đến trọng lượng của heo trưởng thành Tốc độ tăng trưởng của heo con trong giai đoạn cai sữa đặc biệt quan trọng, bởi trong tuần đầu tiên sau khi cai sữa nếu heo tăng trưởng 225g/ ngày thì heo thịt

sẽ nặng hơn khoảng 7,7kg [32]

2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến heo con trong giai đoạn cai sữa

Khi heo con được cai sữa, chúng thường phải đối mặt với nhiều yếu tố bất lợi gây stress như thay đổi nguồn dinh dưỡng (sự thay đổi nguồn thực phẩm từ sữa

mẹ sang thức ăn khô), môi trường (nhiệt độ), tâm lý, mất cân bằng hệ vi sinh vật đường ruột Dẫn đến việc heo con thường tiêu thụ lượng thức ăn thấp và phải được theo dõi trong 1-2 tuần đầu tiên Đặc biệt trong giai đoạn này heo con thường bị bệnh tiêu chảy, giảm khả năng tiêu hóa và hấp thụ thức ăn

2.2.2.1 Thay đổi nguồn thức ăn

Khi heo con bị tách mẹ đột ngột, hệ tiêu hóa thường mất cân bằng dẫn đến tình trạng heo con thường không ăn trong tuần đầu tiên Nguyên nhân cụ thể dẫn tới tình trạng này vẫn chưa được giải đáp rõ nhưng có một số yếu tố ảnh hưởng như: nguồn thức ăn chuyển đổi từ sữa mẹ sang thực phẩm heo, có bổ sung các thành phần dinh dưỡng vật lý và hóa học, gây shock cho hệ tiêu hóa của heo Ngoài yếu tố dinh dưỡng còn những yếu tố khác như nhiệt độ, lượng nước, mùi vị của thức ăn Hơn thế nữa lúc này thì sức chứa của đường ruột heo còn bị hạn chế nên khả năng tiêu hóa của heo rất kém, dễ mắc bệnh về đường ruột như tiêu chảy,… Do

đó khi mới tách mẹ người ta thường cho những thức ăn ở dạng lỏng rồi mới thay đổi từ từ sang dạng khô để hệ tiêu hóa thích nghi dần [31][32]

2.2.2.2 Môi trường và tâm lý

Theo nghiên cứu của Funderburke năm 1985, khi cai sữa heo con bị tách rời

ra khỏi mẹ và bắt đầu sống chung với bầy đàn nên chúng thường gặp vấn đề về tâm

lý và làm giảm khả năng miễn dịch Heo con thường có những cư xử bất thường như cắn, rượt đuổi những con heo khác,… [31][ 32]

2.2.3 Đặc điểm của hệ tiêu hóa heo

Hệ tiêu hóa là một đường ống dẫn bắt đầu từ miệng kéo dài xuống trực tràng Thức ăn từ miệng xuống sẽ đến hầu là nơi tiếp nhận vừa thức ăn và vừa không khí vào Nắp đậy trên miệng hầu là một van tự động để đóng mở khí quản khi nuốt thức ăn Ống thực quản nối từ hầu xuống bao tử của heo, là nơi nhận nhiệm vụ tiêu hóa thức ăn Hệ tiêu hóa của lợn có khả năng tiêu hóa triệt để các loại rau và thức ăn có nguồn gốc động vật thành chất dinh dưỡng Sinh lý của lợn cũng khá giống với người Ruột cũng có hai phần là ruột non và ruột già, bề mặt trong của ruột non có chứa hàng triệu các sợi lông nhung Chúng làm nhiệm vụ hấp thụ các chất dinh dưỡng từ thức ăn sau khi đã tiêu hóa Phần cuối ruột già được nối với manh tràng rồi đến ruột kết, là nơi nhận nhiệm vụ tiêu hóa cellulose Cuối cùng của

hệ tiêu hóa là trực tràng, là nơi chứa bã thức ăn đã hấp thụ hết chất dinh dưỡng sau khi đi qua hệ tiêu hóa [13]

Hình 2.2: Hệ tiêu hóa của heo [13]

2.2.4 Hệ vi sinh vật đường ruột của heo trong giai đoạn cai sữa

Hệ vi sinh vật chủ yếu trong đường ruột heo là Lactobacilli, Bifidobacteria,

Streptococci, Clostridium perfringes và E.coli, chúng còn thay đổi theo độ tuổi của

heo và bắt đầu ổn định khi heo đạt từ 4 đến 6 tuần tuổi [32] Vi khuẩn

Bifidobacteria chiếm ưu thế trong đường ruột heo là Bifidobacterium psuedolongum Nhiệt độ tối ưu của Bifidobacteria từ 37-43°C, pH tối ưu từ 6,5-7,1

Đối với heo con, tổng số vi khuẩn Bifidobacteria trong dịch bao tử 103-106, khoảng

108 trong dịch ruột non và khoảng 108 đến 109 trong ruột già [32]

Khi heo cai sữa hệ đường ruột cũng thay đổi, nhóm vi khuẩn gây bệnh

đường ruột gia tăng, đặc biệt là nhóm vi khuẩn E.coli gây bệnh Nguyên nhân là do

sự thay đổi nguồn thức ăn dẫn đến hệ vi sinh vật đưa vào đường ruột heo cũng thay đổi, còn sự gia tăng của nhóm vi khuẩn gây bệnh được giải thích là do khi còn bú sữa mẹ, do có chứa globulin miễn dịch để chống lại sự xâm nhập của vi khuẩn gây bệnh nên khi heo con cai sữa mất đi sức đề kháng các vi khuẩn gây bệnh bắt đầu tấn công hệ tiêu hóa Đây là nguyên nhân chính gây mất cân bằng hệ vi sinh vật đường ruột heo

2.2.5 Hình thái học ruột non của heo con

Hình 2.3: Cấu tạo ruột non của heo [32]

Trong giai đoạn heo cai sữa, ruột non là bộ phận có nhiều thay đổi về hình thái và cấu tạo Ruột non có bề mặt lớn, là nơi hấp thụ phần lớn các chất dinh dưỡng của động vật, ngoài việc hấp thu các chất dinh dưỡng ruột đồng thời ngăn không cho các hợp chất có hại hấp thụ vào cơ thể Hình dạng lông ở mặt trong thành ruột non của heo là hình ngón tay, sự hiện diện của chúng làm gia tăng diện tích bề mặt hấp thu của thành ruột Heo con 10 ngày tuổi có tổng diện tích tiếp xúc

bề mặt trong thành ruột là 114m2

Hình 2.4: Ảnh chụp hiển vi lông ruột của heo 45 ngày tuổi [32]

Theo nghiên cứu của Shim và cs năm 2004 về hình thái cấu trúc của ruột non Trong giai đoạn heo cai sữa cấu trúc lông ruột có sự thay đổi, giảm chiều dài phần lông nhung và tăng phần chân lông, làm teo các sợi lông dẫn đến việc giảm 50-75% lượng tế bào trên đỉnh của các sợi lông Những thay đổi này bắt đầu rõ rệt

từ ngày thứ 5 và kéo dài đến tuần thứ 2 sau khi cai sữa Điều này giải thích nguyên nhân dẫn đến khả năng hấp thu chất dinh dưỡng kém của heo con trong giai đoạn cai sữa [32]

Những yếu tố ảnh hưởng đến sự thay đổi hình thái của ruột non:

 Vi khuẩn gây bệnh

Vi khuẩn sống kí sinh trong ruột non có ảnh hưởng sâu sắc đến cấu trúc và

sự tiêu hóa, hấp thụ của động vật Đặc biệt là vi khuẩn E.coli, một loài gây bệnh và

ảnh hưởng đến chiều dài của lông ruột

 Stress khi cai sữa Heo con gặp thay đổi của môi trường, tách khỏi mẹ, bắt đầu sống chung trong bầy đàn làm ảnh hưởng đến khả năng tiêu hóa, cụ thể là làm giảm chiều dài lông ruột

 Thích nghi dần với thực phẩm dạng rắn

Trong nhiều thập kỉ, để kích thích khả năng tiêu hóa và hấp thu dinh dưỡng của heo con người ta đã sử dụng các chất kích thích tăng trưởng và đều đem lại hiệu quả Nhưng ngày nay ngày càng nhiều lo ngại về thực phẩm có sử dụng chất kích thích Từ năm 2006 ở các nước châu Âu đã cấm sử dụng chất kích thích tăng trưởng cho gia súc nhưng kèm theo đó thì nguy cơ mắc bệnh tiêu chảy và tỉ lệ tử vong ngày càng tăng Để thay thế các chất kích thích tăng trưởng, người ta đã tìm một loại phụ gia khác là prebiotic, probiotic và synbiotic (là sự kết hợp của prebiotic và probiotic) và vẫn được sử dụng hiện nay

Nhiều nghiên cứu cho thấy, sử dụng bổ sung probiotic, prebiotic hay synbiotic đều kích thích sự tăng trưởng heo con Theo Russel et al (2006) prebiotic làm tăng trọng lượng của heo con Abe et al (1995) lại cho rằng bổ sung probiotic trong thức ăn của heo cải thiện trọng lượng và khả năng tiêu thụ thức ăn Còn Nemcova lại khẳng định rằng synbiotis, là sự kết hợp của prebiotic và

Lactobacillus paracasein, làm tăng lượng vi khuẩn có lợi và giảm vi khuẩn có hại

cho heo con thời kì cai sữa [33]

2.3 Tổng quan về probiotic

2.3.1 Định nghĩa probiotic

Probiotic được dùng để chỉ những vi sinh vật có lợi cho người và động vật

do Dr.Eli Metchinikoff, một nhà khoa học người Nga đạt giải Nobel năm 1908, đưa

ra khi ông nghiên cứu về vai trò của những vi khuẩn có lợi trong đường ruột

Từ “probiotic” có nguồn gốc từ Hy Lạp có nghĩa là “cho cuộc sống” Tuy nhiên, định nghĩa về probiotic đã phát triển nhiều theo thời gian[30][19]

Lily và Stillwell (1965) đã mô tả trước tiên probiotic như hỗn hợp được tạo thành bởi một động vật nguyên sinh mà thúc đẩy sự phát triển của đối tượng khác Sau đó, Parker (1974) đã áp dụng khái niệm này đối với phần thức ăn gia súc có ảnh hưởng tốt đối với cơ thể vật chủ bằng việc góp phần cân bằng hệ vi sinh vật đường ruột của nó Vì vậy, khái niệm probiotic được ứng dụng để mô tả “cơ quan

và chất mà góp phần cân bằng hệ vi sinh vật đường ruột”

Năm 1992, Fuller định nghĩa probiotic là chế phẩm ảnh hưởng có lợi cho vật theo hướng cải thiện cân bằng đường ruột, loại trừ các yếu tố bất lợi đến sự tiêu hóa

và hấp thu chất dinh dưỡng truyền thống

Dưới cái nhìn của nhà thực phẩm, Lyon (2005) cho rằng probiotic là những thực phẩm chức năng khi ăn vào sẽ có ảnh hưởng rõ ràng trong điều chỉnh các quá trình chức phận của cơ thể

Hiện nay, probiotic được định nghĩa đơn giản hơn: probiotic là những vi

sinh vật sống, chủ yếu là vi khuẩn Lactobacilli và Bifidobacteria có lợi cho sức

khỏe được ăn vào qua đường miệng cùng với chất dinh dưỡng truyền thống khác trong thức ăn (Zayed &Roos, 2003) [4][24]

Còn theo FAO/WHO 2002 thì probitics được định nghĩa như sau: “Live

microorganisms which when administered in adequate amounts confer a health benefit on the host” có nghĩa là một hay hỗn hợp nhiều vi khuẩn sống mà khi cung

cấp cho người hay động vật thì mang lại những hiệu quả có lợi cho vật chủ bằng cách tăng cường các đặc tính của vi sinh vật trong hệ tiêu hóa [31][15]

2.3.2 Giới thiệu nhóm vi khuẩn được sử dụng làm probiotic

2.3.2.1 Nhóm vi khuẩn dùng làm probiotic cho người

Dòng vi khuẩn phổ biến: vi khuẩn sinh acid lactic (LAB) LAB đóng vai trò quan trọng đối với sức khỏe, được sử dụng nhiều trọng công nghiệp

LAB là những vi khuẩn Gram dương, thường không di động, không sinh bào

tử, các phản ứng catalase âm, oxydase âm, nitratreductase âm Những vi khuẩn này sinh tổng nhiều hợp chất cần cho sự sống rất yếu nên chúng là những vi sinh vật khuyết dưỡng đối với nhiều loại acid amin, base nucleotic, nhiều loại vitamin,…không co khả năng tổng hợp nhân heme của porphyrine, bình thường chúng không có cytochrome Vì vậy, chúng được xếp vào nhóm vi khuẩn kỵ khí tùy nghi (vi hiếu khí), có khả năng lên men trong điều kiện hiếu khí cũng như

kỵ khí

LAB có nhu cầu dinh dưỡng phức tạp, phụ thuộc vào nhiều yếu tố môi trường như pH, nhiệt độ và sự tích lũy các sản phẩm chuyển hóa cuối Chúng đòi hỏi các vitamin như: thimine, biotin, acid pantotemic, acid nicotinic và các acid

amine Do đó, trong môi trường nuôi cấy LAB thường bổ sung thêm: nước chiết giá, nước chiết cà chua, cao nấm men, cao thịt,…

Nhóm vi khuẩn này rất đa dạng gồm nhiều giống khác nhau Tế bào của

chúng có dạng hình cầu như: Streptococcus, Lactococcus, Enterococcus,

Leuconostoc, Pediococcus, hoặc hình que như Lactobacillus Ngày nay, nhóm vi

khuẩn lactic còn được bổ sung thêm những vi khuẩn Bifidobacteria (Kandler &

Welss, 1986) Ngoài ra, dựa vào khả năng lên men người ta chia LAB thành hai nhóm LAB đồng hình và LAB dị hình [4]

Bảng 2.4: Những vi sinh vật được sử dụng làm probiotic ở người

Các loài vi sinh vật khác

Leuconostoc

mesenteroides Pediococus acidilactici

( Nguồn Taylor & Francis, 2004)[4]

Một loạt các chủng probiotic đã được kiểm tra khả năng ngăn ngừa bệnh tiêu chảy và thu được thành công ở các mức độ khác nhau Người ta thu được một số chủng có khả năng sử dụng để ngăn bệnh các chứng tiêu chảy ở trẻ em như

Lactobacillus rhamnosus GG, Lactobacillus reuteri, Bifidobacterium bifidum, Strepococcus thermophilus, Bifidobacterium longum, Enterococcus faecium, Streptococcus boulardi, Trong đó Lactobacillus rhamnosus GG làm giảm thời

gian mắc bệnh xuống 50% đối với bệnh tiêu chảy ở trẻ em do virus gây ra Còn

Bifidobacterium bifidum kết hợp với Strepococcus thermophilus trong công thức

sữa tiêu chuẩn thì cho kết quả làm giảm tỷ lệ mắc bệnh tiêu chảy [24]

2.3.2.1 Nhóm vi khuẩn dùng làm probiotic cho động vật

Probiotic đã được sử dụng trong chăn nuôi từ năm 1975, năm 1960 nghiên

cứu đầu tiên đã chứng minh Lactobacillus có khả năng kích thích sự tăng trưởng

của heo Nhưng sau đó kháng sinh và các chất kích thích sinh trưởng được sử dụng tràn lan nên việc sử dụng probiotic không còn được quan tâm Tuy nhiên, sau 30 năm ở châu Âu và Bắc Mỹ đã cấm sử dụng các chất kích thích sinh trưởng cho các loại gia súc, gia cầm [19][ 31] Các bệnh về đường ruột là mối quan tâm lớn nhất,

và ảnh hưởng đến hiệu quả kinh tế trong chăn nuôi và việc sử dụng probiotic giúp cải thiện dinh dưỡng, giảm nguy cơ các bệnh về đường ruột Ngoài ra sử dụng probiotic còn làm giảm mối nguy gây bệnh trong thức ăn heo

Nhiều chủng vi khuẩn được sử dụng làm probiotic được phân lập từ hệ đường ruột, miệng, phân của một số động vật và con người Nhóm vi khuẩn thường

được dùng làm probiotic ở động vật là Lactobacillus, Bifidobacterium, Bacillus

spp, Streptococcus, Enterococcus, Pediococcus, nấm men Saccharomyces cerevisiae Các chủng thuộc nhóm Bacillus và Lactobacillus có nhiều loại được sử

dụng làm probiotic Trong đường tiêu hóa của động vật, Lactobacillus và

Bacillus và nấm men không thường hiện diện ruột [21] Các chủng thường được

dùng như Lactobacillus acidophilus, Enterococci faecium, Bifidobacterium

bifidum Các chủng này phải không gây bệnh, gram dương, chịu được môi trường

acid, muối mật, chống lại E.coli, ổn định, bám dính vào màng nhầy ruột Chúng

được cho vào thực phẩm heo như chất phụ gia, để có hiệu quả các chủng probiotic cần phải đáp ứng điều kiện sau:

 Sống được và ổn định trong thực phẩm gia súc

 Có khả năng sống và sinh sản sau khi đi qua dạ dày

 Cản trở ảnh hưởng của những vi khuẩn gây bệnh hoặc tiết ra các hợp chất chuyển hóa để ức chế vi khuẩn gây bệnh [22]

Bảng 2.5: Những chủng vi sinh vật dùng làm probiotic cho động vật [19]

Trong các chủng vi khuẩn probiotic bổ sung vào đường ruột, chủng

Enterococcus faecium là có khả năng bám dính ngay vào thành ruột, sự hiện diện

Heo

Enterococcus faecalis

E faecium Bacillus cereus

B subtilis

B licheniformis Lactobacillus johnsonii

L reuteri

L acidophilus Saccharomyces cerevisiae

Ozawa, K và cs,1983 Deprez, P và cs, 1989 Zani, J.L và cs, 1988 Mordenti, A và cs, 1999 Mordenti, A và cs, 1999 duToit, M và cs, 1998 Reuter, G và cs, 1997

L reuteri

E faecium

S cerevisiae Bacillus

Reid, G, 2000 Reid, G, 2000 Garriga, M, 1998 và Pascual, M, 1999 Morishita, T.Y và cs, 1997

Morishita, T.Y và cs, 1997 Casas, I.A và cs, 1998 Netherwood, T và cs, 1999 Kumprecht, I và cs, 1996 Kumprecht, I và cs, 1996

Bò

Nấm men

Aspergillus oryzae B.subtilis

L acidophilus

E coli Proteus mirabilis Bifidobacterium pseudolongum

Gambos, S và cs, 1995 McGilliard, M.L và cs, 1998 McGilliard, M.L và cs, 1998 Abe, F và cs, 1995

Zhao, T và cs, 1998 Zhao, T và cs, 1998 Abe, F và cs, 1995

của chủng này tương đương với số lượng của các chủng còn lại của nhóm

Enterococcus, Pediococcus và Lactobacillus Còn nhóm Bacillus thì không có khả

năng bám dính, chúng chỉ tồn tại trong ruột một thời gian ngắn Để các chủng vi khuẩn bổ sung có tác dụng trong hệ tiêu hóa thì phải bổ sung đến một giới hạn nhất định khi đó các amino acid, vitamin, kháng thể do chúng sinh ra mới biểu hiện Thường vi khuẩn probiotic bổ sung chiếm 106 đến 107/g thì chúng sẽ cân bằng với

hệ vi sinh vật có sẵn trong hệ tiêu hóa của động vật [21]

Đối với nhiều loài động vật khác nhau thì ta có nhiều cách để bổ sung probiotic khác nhau, trong đó có hai con đường bổ sung probiotic chính, đó là bổ sung trong thực phẩm hoặc bổ sung vào nước uống Nhiều kết quả cho thấy hình thức bổ sung trong thực phẩm vẫn là phương pháp hiệu quả hơn Các dạng bổ sung

có thể ở dạng viên thuốc, dạng paste, bột hoặc hột nhỏ được trộn trong thực phẩm gia súc Nếu bổ sung hằng ngày thì tỷ lệ vi khuẩn probiotic sống trong hệ tiêu hóa ngày càng tăng [31]

Hình 2.4: Vi khuẩn bám trên thành ruột

a) Lactobacilli trên bề mặt diều gà b) Streptococci và Lactobacilli trên thành bao tử heo[31]

 Yêu cầu cho việc sử dụng probiotic cho động vật:

Từ năm 1970, việc sử dụng các chất phụ gia trong thức ăn cho động vật đã được quy định chặt chẽ ở châu Âu (quy định điều 70/524/EEC) và được điều chỉnh lại năm 1994 Những quy định này nhằm đảm bảo sự an toàn trong việc sử dụng

các vi sinh vật, enzyme làm chất phụ gia trong thức ăn của động vật Quy định an toàn như sau:

 Các chủng vi sinh vật không được chứa các gen kháng kháng sinh, gen sinh độc tố cho các đối tượng và người sử dụng

 Các chủng vi khuẩn probiotic phải được kiểm tra hoạt tính, khả năng gây bệnh và khả năng tác động đến đường tiêu hóa trước khi sử dụng

2.3.3 Tác động của probiotic

Cơ chế tác động của vi khuẩn probiotic lên cơ thể kí chủ như: tạo cân bằng

hệ vi sinh vật đường ruột bằng khả năng ức chế, cạnh tranh với các vi khuẩn có hại trong ruột; làm thay đổi hệ vi sinh vật nội tại theo hướng có lợi Khả năng này được các nhà khoa học giải thích dựa trên khả năng tranh giành vị trí bám dính trên niêm mạc, tranh giành thức ăn với vi sinh vật khác và việc tạo ra môi trường acid, các chất kháng khuẩn, ức chế các vi sinh vật khác

Ngoài những cơ chế trên, nhiều nghiên cứu đã và đang khám phá ra những hoạt động tiềm năng có lợi cho sức khỏe của nhóm vi sinh vật này: làm tăng cường khả năng miễn dịch do ức chế sự bám dính của vi khuẩn gây bệnh do có sự cạnh tranh vị trí bám dính của vi khuẩn probiotic, chúng có khả năng bám dính vào thành ruột gà (Fuller & Turvey, 1971) và heo (Barrow et al, 1980) (Hình 2.4 ); sản xuất kháng thể tại chỗ do kích thích làm tăng số tế bào sản xuất IgA Những vi khuẩn này có thể sản sinh ra các hợp chất chống khuẩn, biến đổi các độc tố hoặc receptor độc tố, chống sự hình thành ung thư do khả năng cạnh tranh với các vi khuẩn tạo amin trong ruột và hạn chế sự hình thành những sản phẩm đồng hóa gây ung thư Đồng thời, chúng cũng làm giảm cholesterol, tăng và cân bằng oestrogen, phòng chống bệnh loãng xương, tránh những bệnh viêm nhiễm [4]

2.3.4 Ảnh hưởng của probiotic đến hệ vi khuẩn đường ruột heo con

Một trong những lý do chính để bổ sung probiotic là nhằm ổn định hệ vi khuẩn đường ruột và chống lại các vi khuẩn gây bệnh Có rất nhiều nghiên cứu cho thấy nhóm vi khuẩn lactic kích thích sự phát triển của hệ vi khuẩn đường ruột Bổ sung probiotic làm kích thích sự tăng trưởng bifidobacteria và lactobacilli góp phần

bảo vệ bảo vệ heo con khỏi mắc bệnh (Xuan và cs, 2001) Probiotic bổ sung vào sẽ ảnh hưởng đến một số vi khuẩn trong đường ruột và ở những mức nhất định

Bảng 2.6: Tác động của một số chủng probiotic đến hệ vi khuẩn đường ruột heo

Vật nuôi Probiotics Tác động Tài liệu dẫn

Heo còn bú sữa mẹ

B thermophilum và

B pseudolongum

Tăng cường hệ vi sinh vật đường ruột

và giảm các triệu chứng bệnh tiêu chảy

Heo 2 ngày tuổi Yoghurt & sữa lên

men với L.reuteri

(↑), nhưng không ảnh hưởng đến bộ phận tiêu hóa khác

Bacillus cereus, Lactobacillus spp

Streptococccus

Không ảnh hưởng

tỷ lệ tử vong, triệu chứng bệnh và

E.coli gây bệnh

trong phân

Cupere và cs, 1992

Bifidobacterium globosum A

Không ảnh hưởng tới nguyên nhân bệnh tiêu chảy, pH đường ruột và miễn dịch tế bào

Spriet và cs, 1987

Heo bú sữa mẹ và

cai sữa Bifidus bifidum ID

Giảm tác động của dịch bệnh

Ervolder và cs,

1985

*(↓) và (↑): kí hiệu của giảm và gia tăng [32]

2.3.5 Ảnh hưởng của probiotic lên sự tăng trưởng của heo

Thực phẩm có bổ sung probiotic sẽ làm cho hệ vi sinh vật trong đường ruột cân bằng, sức khỏe của heo con được cải thiện và do đó khả năng tăng trưởng của heo cũng được cải thiện đáng kể

Bảng 2.7: Tác động của probiotic lên khả năng tăng trưởng của heo [32]

Giai đoạn

Cai sữa Lactobacillus sp

Tỷ lệ chuyển hóa thức ăn (TLCHTA) (↑), nito và chất

xơ tiêu hóa (↑)

Hale và Newton, 1979

Lessard và Brisson, 1987

Tăng trưởng (↑) Tăng trưởng (↑)

Tăng trưởng và hiệu quả sử dụng thức ăn (↑)

2.3.6 Tình hình sử dụng probiotic trong thức ăn chăn nuôi trên thế giới và ở Việt Nam

 Đối với heo:

Ngày nay, một số sản phẩm probiotic cho gia súc đã có trên thị trường như Bibalance, Neorakuton, Yakult Seichoyaku và Yakult Seichoyaku BL, Amaferm, Yeasacc và Protexin Các sản phẩm này chủ yếu sử dụng cho gà, heo và các loại gia

súc khác Một số nghiên cứu đã khẳng định: E.faecalis trong chế phẩm BIO-4R làm giảm số lượng coliform trong phân heo, E.faecium 68 trong chế phẩm Cernivet- LBC làm giảm E.coli 0141 K85ab và B.cereus trong CenBiot làm giảm tiêu chảy

cho heo con

Lactobacillus và Bifidobacteria làm tăng trọng lượng và giảm tỉ lệ chết non Lactobacillus casei cải thiện tăng trưởng của heo con và giảm bệnh tiêu chảy, tác

dụng của nó hiệu quả hơn so với việc dùng kháng sinh liều thấp Enteracide, một

chế phẩm probiotic chứa Lactobacillus acidophilus và Streptococcus faecium thêm

vào thức ăn cho heo con cai sữa kích thích sự tăng trưởng và hoạt động của hệ

thống tiêu hóa Việc thêm Streptococcus faecium vào khẩu phần ăn cho heo con

làm tăng trọng lượng và tăng hiệu quả thức ăn

Hình 2.4: Sản phẩm probiotic cho heo [38]

Hỗn hợp Lactobacillus spp và Streptococcus spp tăng sự sinh trưởng và chức năng miễn dịch ở heo con Bột tiêu hóa từ Brevibacterium lactofermentum

giảm sự tác động và sự nguy hiểm của bệnh tiêu chảy ở heo con Heo con ăn

Bacillus coagulans có tỉ lệ chết giảm và cải thiện việc tăng trọng lượng, sự chuyển

hóa thức ăn tốt hơn heo con không có ăn bổ sung cũng như so với heo dùng kháng sinh liều thấp [19]

Cenbiot, một probiotic chứa Bacillus cereus cải thiện sự tăng trọng và

chuyển hóa thức ăn ở heo con cai sữa sớm và làm giảm sự ảnh hưởng của bệnh tiêu

chảy Bacillus licheniformis cải thiện trọng lượng, chuyển hóa thức ăn và giảm bệnh tiêu chảy, tỉ lệ chết non Biomate 2B plus (B.licheniformis và B subtilis) tăng

hiệu quả thức ăn và tăng trưởng của heo con hơn dùng kháng sinh Heo con ăn

probiotic Bacillus toyoi hoặc hỗn hợp Saccharomyces cerevisae, Lactobacillus

acidophilus và Streptococcus faecium làm tăng trọng lượng đáng kể so với việc

dùng kháng sinh Saccharomyces boulardii và B cereus var toyoi nâng cao việc

vận chuyển dinh dưỡng ở không tràng của heo Heo con ăn thức ăn bổ sung nấm

men (Saccharomyces cerevisae) có khuynh hướng tiêu thụ nhiều thức ăn và tăng trọng hơn Enterococcus faecium 18C23 ngăn chặn sự bám dính của E.coli tạo độc

tố đường ruột vào lớp màng nhầy ruột non của heo [19]

 Đối với các động vật khác:

Fastrack, một sản phẩm của động vật nhai lại, chứa Lactobacillus

acidophilus và Streptococcus faecium, chúng tạo ra acid lactic; nấm men giúp bổ

sung vitamin B và những enzyme tiêu hóa Ở bê, Fastrack cải thiện tăng trọng, giảm bệnh tiêu chảy và những xáo trộn tiêu hóa khác; tăng sản lượng sữa và sự thèm ăn ở bò; tăng lượng thức ăn ở cừu và dê Những nghiên cứu trên gia cầm tại tại các trường đại học của Maryland và phía Bắc bang Carolina, sử dụng một sản phẩm có tên là Primalac cho thấy là probiotic định cư ở ruột với những vi khuẩn có lợi và loại trừ bệnh gây ra bởi các sinh vật như E.coli, Salmonella và Clostridium 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 vật sẽ gia tăng hiệu quả hấp thụ thức ăn Nghiên cứu cũng cho thấy Primalac giúp động vật chống lại sự lây nhiễm trùng cầu

(Eimeria acervulina), chúng phá hủy những đàn gà giống Những nhà khoa học từ viện nghiên cứu thực phẩm ở Norwich, nước Anh báo cáo là những probiotic đặc biệt có thể tiêu diệt mầm bệnh vi khuẩn sống ở ruột gia cầm, do đó giúp loại bỏ mối

đe dọa sự ngộ độc thực phẩm vi khuẩn từ chuỗi thức ăn

Hình 2.5: Sản phẩm probiotic cho gà, tôm, cá [41]

SIM PRO FEED: Bao gồm vi khuẩn probiotic Bacillus cereus, kim loại

(kali, canxi), nấm men, vitamin và sắt, mangan, … BIO-GUARD là sản phẩm tiền

sinh học (Prebiotic) được sản xuất bằng phương pháp lên men từ Aspergillus sp

Cung cấp nguồn dưỡng chất để kích thích sự phát triển và hoạt động của những vi

sinh vật có lợi trong hệ tiêu hóa của cá

ProBio-S lại là chế phẩm dạng lỏng, được sản xuất bằng cách cho bã tươi vào những bao tải lớn rồi cấy chế phẩm EM-S chứa nhiều chủng vi sinh vật hữu ích

như Bacillus sp., Lactobacillus sp., Saccharomyces sp với tỷ lệ 1lít EM-S/25kg bã

(1ml chứa 1010 tế bào vi sinh vật hữu ích) Với những chủng vi sinh vật hữu dụng nói trên, chế phẩm ProBio-S giúp cân bằng hệ sinh thái vi sinh vật đường ruột của vật nuôi cũng như giảm lượng vi sinh vật có hại Nhờ thế mà vật nuôi tiêu hoá tốt hơn, giảm tỷ lệ bệnh đường ruột, tăng trọng nhanh hơn

2.4 Prebiotic và synbiotic

2.4.1 Prebiotic

Hiện nay có hai hướng làm tăng số lượng vi sinh vật có lợi trong ống dạ dày-ruột là bổ sung những vi sinh vật sống có lợi (probiotic) và chất hỗ trợ tiêu hóa (prebiotic) để biến đổi có chọn lọc thành phần hệ vi sinh vật đường ruột

Prebiotic được định nghĩa là những nguyên liệu thực phẩm không thể tiêu hóa, tác động có lợi đối với vật chủ bằng kích thích có chọn lọc sự tăng trưởng và kích thích hoạt tính của một hoặc một số lượng giới hạn các vi khuẩn trong ruột kết

và cải thiện sức khỏe vật chủ (Gibson and Roberfroid, 1995)

 Những tác động của prebiotic lên vật chủ:

 Tăng khả năng kháng lại những tác nhân gây bệnh cho vật chủ

 Làm giảm các nhân tố nguy hiểm liên quan đến ung thư kết tràng

 Làm giảm lượng lipid huyết thanh

 Làm tăng việc sử dụng kháng chất

 Các prebiotic thường sử dụng

Bảng 2.8: Các loại oligosaccharide dùng làm prebiotic [32]

Oligosaccharide Cấu trúc hóa

học

Liên kết Quá trình Nguồn

Xylo-oligosaccharides (Glu)n β-1,4 Thủy phân Ngũ cốc

Isomalto-oligosaccharides (Glu)n α-1,6 Thủy phân Tảo Gluco-oligosaccharides (Glu)n α-1,2 và α-1,6 Tổng hợp Sucrose Galacto-oligosaccharides (Gal)n-Glu β-1,4 và β -1,6 Tổng hợp Lactose Fructo-oligosaccharides (Fru)n-Glu (β-2,1)- α-1,2 Tổng hợp Sucrose Oligofructose (Fru)n-(Fru)n-

Glu

(β-2,1) Thủy phân Inulin

Prebiotic kích thích sự tăng trưởng của hệ vi sinh vật thường trú trong vật chủ Tạo điều kiện cho các chủng vi khuẩn chuyên biệt với vật chủ sinh sản và phát

triển nhanh chóng Prebiotic giúp những vi khuẩn có lợi tăng số lượng và tăng hoạt tính chuyển hóa các cơ chất có thể lên men [4]

Trong thực phẩm của heo con thường được bổ sung nhiều chất phụ gia với mục đích: (1) tăng cường miễn dịch (ví dụ như globulin miễn dịch, béo axit ω-3, nấm men, beta-glucans), (2) giảm bệnh gây ra từ ruột heo (ví dụ acid hữu cơ và vô

cơ, các loại tinh dầu, các loại thảo mộc và gia vị, (3) tạo điều kiện cho các vi sinh vật có lợi trong đường ruột phát triển và (4) kích thích chức năng tiêu hóa

Thường các chất được dùng làm prebiotic là các oligosaccharide không tiêu hóa được Chúng không thể tiêu hóa được bởi các polysaccharide này không bị thủy phân bởi các enzyme trong ruột non mà chỉ có thể được hấp thụ bởi các vi sinh vật trong đường tiêu hóa Fructose oligosaccharide, viết tắt là FOS, thường được dùng làm prebiotic hơn cả Trong tự nhiên FOS có trong các loại rau quả như củ hành tây, hoa atiso Jerusalem, rễ tre, rễ cây rau diếp và chuối Các loại prebiotics thương mại là fructo-oligosaccharides, isomalto-oligosaccharides, galacto-oligosaccharides, transgalacto-oligosaccharides, inulin và oligofructose, … [32]

2.4.2 Synbiotic

Prebiotic và probitic tác động lên hệ vi sinh vật đa dạng trong đường ruột Ngoài việc chỉ sử dụng riêng lẻ từng loại thì sự kết hợp giữa probiotic và prebiotic

sẽ mang lại nhiều tác động hơn, sự kết hợp này được gọi là “synbiotic”

Trên thế giới, synbiotic đã được sử dụng trong chế phẩm thuốc dành cho người (Roberfroid, 1998) và trong cả thực phẩm và được chứng minh là mang lại những lợi ích cho sức khỏe trẻ em, tăng cường hệ miễn dịch cơ thể

Hiện nay, synbiotic đã được sử dụng trong chế phẩm thuốc dành cho người nên synbiotic hoàn toàn có khả năng sử dụng cho heo Nghiên cứu của Nemcova và

cs năm 1999 đã kết hợp sử dụng FOS và probiotics (Lactobacilli) cho heo con, kết quả là tăng nhóm Lactobacilous, Bifidobacterium, vi khuẩn hiếu khí và kị khí trong

đường ruột heo Một kết quả nghiên cứu khác của Kumprecht và Zobac năm 1998 kết luận ằng synbiotics cải thiện tốc độ tăng trưởng cho heo con và giảm tỉ lệ tử vong ở heo con [22]

 Tác động của FOS đến hệ tiêu hóa của heo con:

Hình 2.6: Tác động của FOS [32]

2.5 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

2.5.1 Tình hình nghiên cứu trong nước

Hiện nay có nhiều những nghiên cứu trong nước về probiotic, tuy nhiên chưa định hướng dưới dạng phát triển thực phẩm hay dược phẩm bổ trợ tiêu hóa Những nghiên cứu về hai lĩnh vực này rất ít mà chủ yếu chỉ dừng lại ở khâu phân lập và định danh, tuyển chọn chủng có hoạt tính probiotic cao Phần lớn các nghiên

cứu tập trung vào các chủng hiếu khí như Lactibacillus acidophilus, Streptococcus

thermophilus, Lactococcus,…Những nghiên cứu về probiotic tập trung vào hai đối

tượng là con người và các loại gia súc như gà, heo,… nhằm xác định hiệu quả của việc bổ sung các loại vi khuẩn có lợi vào thức ăn gia súc mà đa số là hiệu quả tăng trưởng

Nghiên cứu của Trần Thị Thu Hồng, Phạm Hồng Sơn và cộng sự, trường Đại Học Nông Lâm, Đại học Huế đã mô tả “Hiệu quả sinh trưởng của lợn con sau

cai sữa khi sử dụng khẩu phần ăn bổ sung vi khuẩn Lactobacillus fermentum” năm

2009 Đầu tiên tiến hành phân lập vi khuẩn Lactobacillus từ mẫu bã bia và dịch

lỏng từ nhà máy bia, kết quả là phân lập cho thấy trong phế phẩm nhà máy bia có 4

loài vi khuẩn là Lactobacillus fermentum, Lactobacillus mucisae, Lactobacilllus

plantarum, Lactobacillus brevis Trong đó vi khuẩn Lactobacillus fermentum

chiếm ưu thế Các chủng vi khuẩn này cũng đều tìm thấy ở đường tiêu hóa động vật (Wang và cộng sự, 2009, Pedersen và cộng sự, 2004; Olstorpe và cộng sự, 2008; Yun và cộng sự, 2010) Các chủng này đều có tiềm tăng để sản xuất chế phẩm probtioc Sau đó người ta tiến hành thí nghiệm 2: Xác định hiệu quả sinh trưởng của heo con sau cai sữa khi sử dụng khẩu phần ăn có bổ sung vi khuẩn

Lactobacillus fermentum Thí nghiệm được tiến hành trên 16 con heo trọng lượng

trung bình 10,7 kg chia thành 2 lô, một lô sử dung khẩu phần ăn cơ sở, một lô sử

dụng khẩu phần ăn có bổ sung vi khuẩn Lactobacillus fermentum, tiến hành trong 8

tuần Kết quả thí nghiệm cho thấy khả năng ăn vào của heo không thay đổi, ở lô thí

nghiệm có bổ sung Lactobacillus fermentum khả năng tăng trọng có xu hướng cao

hơn, và tiêu tốn thức ăn thấp hơn đối chứng, cụ thể tiêu tốn thức ăn ở lô bổ sung

L.fermentum là 2,57 còn ở lô đối chứng là 2,85 Số lượng heo con bị tiêu chảy trong

lô không bổ sung L.fermentum là 7 con, chiếm 87,5% , còn lô có bổ sung

L.fermentum là 6 con, chiếm tỷ lệ 75% Ngoài ra ở lô không bổ sung L.fermentum

thì tiêu chảy xuất hiện sớm từ những ngày đầu tiên và thường kéo dài, thậm chí có

con bị tiêu chảy 5 ngày, còn lô bổ sung L.fermentum thì heo bị ỉa chảy khoảng cuối

tuần đầu tiên và chỉ khoảng 1-2 ngày là khỏi ngay [3]

Nghiên cứu “Đặc điểm sinh học của các chủng vi khuẩn lactic phân lập trên địa bàn thành phố Hà Nội” năm 2008 của Mai Đàm Linh và cộng sự đã phân lập được 10 chủng vi khuẩn lactic, trong đó đa số đều mang đặc tính của nhóm

Lactobacillus 10 chủng tuyển chọn đều sinh axit lactic cao, ức chế vi khuẩn tốt,

khả năng phân giải protein mạnh Chọn ra 3 chủng có hoạt tính mạnh nhất và tiến hành nuôi cấy thử trên môi trường MRS cải tiến sử dụng nước chiết rau cải xanh, nước chiết cà chua và nước chiết giá đỗ để giảm giá thành của môi trường [5]

Nghiên cứu của Hồ Trung Thông và Hồ Lê Quỳnh Châu, trường Đại Học Nông Lâm, Đại học Huế đã nghiên cứu về “Khả năng sống trong môi trường đường tiêu hóa của động vật của một số chủng vi sinh vật nhằm từng bước chọn lọc tạo nguyên liệu sản xuất probiotics” năm 2009 Nghiên cứu này bước đầu xác định tiềm năng probiotic ở mức độ invitro của 11 chủng vi khuẩn phân lập trong đó 6 chủng phân lập từ yaourt (LA1, LA2, LA3, LA4, LA5 và LA11), 2 chủng từ dịch

dạ dày (LA6, LA7) và 2 chủng từ dịch ruột non của heo (LA8, LA9, 1 chủng từ nước muối dưa (LA10) Các chủng phân lập được đem đánh giá khả năng sống trong các điều kiện bất lợi của đường tiêu hóa động vật dạ dày đơn Kết quả thu được hầu hết các chủng vi sinh vật đều không tồn tại được ở pH 1 Chỉ có 4/11 chủng (LA5, LA6, LA7 và LA11) có khả năng tồn tại ở điều kiện pH2 và pH3 Sau

đó tiếp tục lấy 4 chủng này đem khảo sát khả năng sống trong môi trường có pepsine (3g/l, pH2), pancreatine (1g/l, pH8) và muối mật (0,3%) Kết quả cho thấy

cả 4 chủng đều có khả năng sống trong các môi trường xử lý và có thể tồn tại trong đường tiêu hóa động vật Kết quả định danh bằng phương pháp giải trình tự gen 28S rRNA cho thấy chủng LẠ và LA11 thuộc loài Saccharomyces cerevisiae, chủng LA6 và LA7 thuộc loài Kazachstania bovina Sau đó hai chủng LA5 và

LA11 thuộc loài Saccharomyces cerevisiae được đem nghiên cứu tiếp cho mục

đích tạo nguyên liệu sản xuất probiotics [10]

Một nghiên cứu khác cũng của Hồ Lê Quỳnh Châu, Hồ Trung Thông và Nguyễn Thị Khánh Quỳnh về “Đánh giá khả năng bám dính và kháng khuẩn ở mức

độ in vitro của một số chủng vi sinh vật có tiềm năng sử dụng làm probiotics”, năm

2010 Nghiên cứu này đã được tiến hành nhằm đánh giá tiềm năng về khả năng

bám dính, kháng E coli và B cereus trong điều kiện in vitro của 9 chủng vi sinh vật: B pumilus N1, B pumilus B2/1, B clausii B1, B clausii B2/2, L suntoryeus LII1, E faecium LII3/1, B subtilis LII4, L.casei LII5/1 và nấm men S cerevisiae

LA5 Kết quả cho thấy tất cả các chủng đều có khả năng tự bám dính, tỉ lệ bám

dính cùng chủng cao nhất ở S cerevisiae LA5 và thấp nhất ở B clausii B1 Vi

khuẩn sinh axit lactic và nấm men có khả năng bám dính trong cùng chủng cao hơn

so với nhóm Bacillus Có 4 chủng (B pumilus B2/1, B clausii B2/2, L suntoryeus LII1, L casei LII5/1) có khả năng bám dính đồng thời với vi khuẩn E coli và B

cereus Tỷ lệ bám dính giữa tế bào vi sinh vật thử nghiệm với vi khuẩn E.coli đạt

giá trị cao nhất là 82,88% (L casei LII5/1) B pumilus B2/1, L suntoryeus LII1 và

S cerevisiae LA5 có khả năng bám dính tốt đối với B cereus (49,87%; 47,13%;

48,47%) B clausii B1, B clausii B2/2 và S cerevisiae LA5 không ức chế 2 loại vi khuẩn E coli và B cereus Chủng B subtilis LII4 và B pumilus B2/1 đối kháng với E coli nhưng không đối kháng B cereus Chủng E faecium LII3/1 và L

suntoryeus LII1 có khả năng đối kháng mạnh nhất đối với cả E coli và B cereus

Các thử nghiệm in vivo cần được tiến hành để khẳng định mức độ ảnh hưởng của các chủng vi sinh vật này trên động vật [10]

Trong nghiên cứu “Ảnh hưởng của việc bổ sung probiotic vào khẩu phần đến khả năng tiêu hóa thức ăn, tốc độ sinh trưởng, hiệu quả sử dụng thức ăn và tỷ lệ mắc bệnh tiêu chảy của lợn con và lợn thịt” năm 2008, tác giả Trần Quốc Việt và cộng sự đánh giá hiệu quả của việc sử dụng 3 chế phẩm probiotic thử nghiệm (CP

Probiotic 1 gồm 3 chủng Enterococcus faecium-6H2, Lactobacillus C3, Bacillus subtilis-H4; CP Probiotic 2 gồm 3 chủng Pediococcus pentosaceus- Đ7, Lactobacillus plantarum-1K8, Bacillus subtilis-H4 và CP Probiotic 3 gồm 3

acidophilus-chủng Lactobacillus plantarum-3K2, Lactobacillus rhamnosus-5M2, Bacillus

2kg/tấn Thí nghiệm tiến hành theo 5 lô, 3 bổ sung 3 CP Probiotic, 1 lô bổ sung Colistin 98% với liều 100ppm và 1 lô chỉ sử dụng khẩu phần ăn bình thường không

bổ sung chế phẩm nào Từ kết quả thí nghiệm thấy nhìn chung khả năng tiêu hóa chất dinh dưỡng trong thức ăn cải thiện rất nhiều ở lô heo con được ăn khẩu phần

có bổ sung CP Probiotic 1 và kháng sinh; không có sự khác biệt về khả năng ăn vào

và hiệu quả chuyển hóa thức ăn nhưng tỷ lệ mắc bệnh tiêu chảy ở heo con thấp ở lô

sử dụng CP Probiotic 1 và lô sử dụng kháng sinh (chiếm 2,57% và 2,13%) còn ở những lô còn lại tỷ lệ heo con mắc bệnh tiêu chảy nặng khá cao (chiếm 4,17%)

Như vậy từ các chủng VK Lactic và Bacillus có đặc tính probiotic, khi tổ hợp lại

với nhau thành một chế phẩm probiotic đa chủng thì hiệu quả của chúng không giống nhau và chế phẩm Probiotic 1 tỏ ra hiệu quả hơn [11]

2.5.2 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Hiện nay trên thế giới có nhiều dự án nghiên cứu về ảnh hưởng của những vi khuẩn có đặc tính probiotic đối với sức khỏe con người và vật nuôi Những nghiên cứu này hầu hết dựa trên những chủng vi sinh vật được phân lập từ hệ tiêu hóa của người và động vật khảo sát khả năng ứng dụng, tác động của những chủng này bổ sung vào thực phẩm của người và gia súc

Trong nghiên cứu “Effect of Streptococcus faecalis BIO-4R on intestinal

flora of weanling piglets and calves” Nghiên cứu cho thấy, 14 ngày sau khi bổ sung probiotic, hệ vi sinh vật đường ruột của heo con có sự cân bằng giữa nhóm vi

khuẩn sinh acid lactic và các chủng bifidobacteria, streptococci và lactobacilli Ngoài ra, kết quả thu được cho thấy số lượng Salmonella trong đường ruột heo

cũng giảm đáng kể sau khi bổ sung BIO-4R [25]

Ngoài các chủng vi khuẩn, nấm men Saccharomyces cerevisiae cũng được

sử dụng để làm probiotic như trong nghiên cứu “Effects of yeast culture on performance, gut integrity, and blood cell composition of weanling pigs” của tác giả C M C van der Peet-Schwering, A J M Jansman, H Smidt and I Yoon Nghiên cứu tiến hành trên 480 heo con mới cai sữa, và thấy rằng bổ sung chất

kháng sinh, hay nấm men Saccharomyces cerevisiae và oligosaccharide không ảnh

hưởng đến hiệu quả tăng trưởng Tuy nhiên thành phần của tế bào máu, chiều dài của lông ruột, hệ vi sinh vật trong đường ruột lại chịu ảnh hưởng đặc biệt trong giai đoạn heo cai sữa[14]

Năm 2009, Il Jae Cho và cs đã nghiên cứu về tính chất của Lactobacillus

spp được phân lập từ phân của lợn con đang nuôi bằng sữa mẹ Trong nghiên cứu này probiotic được sử dụng thích hợp cho lợn con Tác giả tiến hành phân tích các đặc tính của probiotic của chủng thu được bao gồm: sức chịu đựng trong dạ dày, đường ruột và hoạt tính kháng vi sinh vật gây bệnh tiêu hóa ở lợn Kết quả phân

tích và định danh cho thấy chủng Lactobacillus sp IJ-1 (L reuteri IJ-1) có hoạt

tính probiotic cao nhất [20]

Một nghiên cứu tương tự của Qingqiang Yin và cộng sự, năm 2005, tiến

hành phân lập và định danh Lactobacillus trong ruột và phân lợn sử dụng quá trình

lên men carbohydrate và phân tích 16S rDNA độ chính xác là 98-99% Kết quả

chủng Lactobacillus ruminis là loại Lactobacillus chiếm ưu thế trong ruột non, ruột

già, dạ dày và phân lợn [29]

Năm 2009, Gloria Romina Ross và cộng sự đã nghiên cứu những tác dụng của probiotic lên hệ đường ruột của lợn Kết quả cho thấy việc sử dụng probiotic giúp tăng khả năng tiêu hóa thức ăn, tăng tỉ lệ tăng trưởng của lợn và giảm các bệnh tiêu hóa như tiêu chảy …[18]

Trong nghiên cứu của Gloria Romine Ross và cộng sự năm 2010, tiến hành khảo sát trên heo con 35 ngày tuổi về trọng lượng cơ thể và khả năng hấp thu thức

ăn khi bổ sung probiotic trong thức ăn Nhận thấy rằng nhóm heo con không bổ sung probiotics xuất hiện nhiều tế bào bạch cầu trong ruột non và ruột già hơn nhóm có bổ sung probiotics Tế bào bạch cầu là nguyên nhân nhiễm kí sinh trùng, tăng trưởng chậm và thậm chí giảm cân ở động vật [18]