Ảnh hưởng của việc bổ sung Curcumin trong thức ăn đến khả năng sinh trưởng và đáp ứng miễn dịch ở gà thịt thương phẩm

Curcumin Diferuloylmethane, một polyphenol tự nhiên, thành phần hoạt tính chính của củ nghệ Curcuma longa và là một chất phụ gia quan trọng trong ngành công nghiệp thực phẩm và có thể sử

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Với sự phát triển nhanh chóng của xã hội, mức sống của người dân Việt Nam dần được cải thiện, cùng với đó tỷ lệ tiêu thụ thịt và trứng trên đầu người ngày càng tăng Ngành chăn nuôi gà thịt chiếm một tỷ lệ quan trọng trong sản xuất chăn nuôi ở Việt Nam hiện nay Tiêu thụ thịt gà ở mức 8 kg/người vào năm 2015 và dự kiến sẽ tăng hơn gấp đôi vào năm 2021 Sản lượng hàng năm khoảng một triệu tấn thịt (Stuart Lumb, 2018) Để cải thiện hiệu quả sản xuất và duy trì sức khỏe của động vật, một lượng chất kháng sinh thường được thêm vào thức ăn dưới dạng chất kích thích tăng trưởng (AMGP) Trong những năm gần đây, cùng với việc nghiên cứu sâu hơn về vai trò của kháng sinh, những nhược điểm của nó ngày càng trở nên nổi bật Biểu hiện chính là: kháng sinh ức chế và tiêu diệt mầm bệnh đồng thời ức chế và thậm chí tiêu diệt vi khuẩn

có lợi trong cơ thể, gây bệnh đường tiêu hóa ở động vật, đặc biệt là cuộc khủng hoảng

về vấn đề “kháng kháng sinh” Và khi ăn phải các sản phẩm động vật có chứa kháng sinh sẽ gây nguy hiểm trực tiếp đến sức khỏe con người Do đó, một cách hiệu quả là tìm các chất giúp tăng cường chức năng phòng vệ tự nhiên của động vật, tránh sử dụng kháng sinh rộng rãi (Verstegen và Wiliams, 2002)

Curcumin (Diferuloylmethane), một polyphenol tự nhiên, thành phần hoạt tính chính của củ nghệ (Curcuma longa) và là một chất phụ gia quan trọng trong ngành công nghiệp thực phẩm và có thể sử dụng như một chất chống oxy hóa để ngăn ngừa hư hỏng thực phẩm (Stankovic, 2004) Các nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng chất curcumin có nhiều tác dụng dược lý Sa và Das (2008) đã báo cáo rằng chất curcumin có tác dụng phòng ngừa và điều trị đối với các bệnh khác nhau; Priyadarsini và cs (2003) và Miriyala

và cs (2007) nghiên cứu rằng chất curcumin có thể ngăn chặn các phản ứng gốc tự do

và loại bỏ các gốc tự do dư thừa trong cơ thể; Hatcher và cs (2008) cũng chỉ ra rằng curcumin là một chất làm sạch gốc tự do, chất cho hydro và thể hiện cả hoạt tính chống oxy hóa Những chức năng sinh lý độc đáo của curcumin làm cho nó trở thành một loại phụ gia thức ăn chức năng mới Đặc biệt đối với gà thịt, chế độ ăn bổ sung thêm curcumin như một giải pháp thay thế kháng sinh đã và đang là mối quan tâm của nhiều người Theo nghiên cứu của Allen và cs (1998) ở gà, chế độ ăn bổ sung 1% củ nghệ

giúp cải thiện tăng cân, giảm tổn thương đường ruột và bài tiết lượng noãn bào Curcumin sẽ phát huy tác dụng chống vi trùng bằng tác dụng chống oxy hóa của nó đối với hệ miễn dịch Một nghiên cứu khác của Rajput và cs (2013) việc bổ sung curcumin

ở mức 200 mg/kg thức ăn giúp tăng cường hiệu suất tăng trưởng, FCR của gà thịt Zhang

và cs (2015) nhận thấy rằng việc bổ sung curcumin giúp ngăn ngừa sự suy giảm hiệu suất tăng trưởng do ảnh hưởng của stress nhiệt lên gà Tất cả những điều này càng chứng

tỏ curcumin có ảnh hưởng tới khả năng sinh trưởng và đáp ứng miễn dịch đối với gà thịt

Vì vậy việc xác định đánh giá về hiệu lực, tỷ lệ pha trộn của Curcumin trong khẩu phần thức ăn của gà thịt để đảm bảo tăng năng suất và khả năng miễn dịch của gà nên

là vấn đề quan trọng và cần thiết Đồng thời, dựa trên kết quả thu thập được có thể đưa

ra đề nghị và ứng dụng thực tế và phát triển chăn nuôi gà thịt ở Việt Nam Xuất phát từ những dữ liệu thực tế trên, dưới sự hướng dẫn của PGS TS Chế Minh Tùng, tôi thực

hiện đề tài: “Ảnh hưởng của việc bổ sung Curcumin trong thức ăn đến khả năng

sinh trưởng và đáp ứng miễn dịch ở gà thịt thương phẩm”

Lấy máu theo dõi kháng thể, từ đó đánh giá hiệu quả của Curcumin đối với khả năng miễn dịch của gà thịt

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1 Giới thiệu về gà thịt

Gà thịt hay gà lấy thịt hay gà hướng thịt hay gà thịt thương phẩm là các giống

gà được lai tạo, chọn lọc để chăn nuôi nhằm mục đích chuyên về việc sản xuất thịt gà (Kruchten và Tom, 2002)

Gà thịt có đặc điểm chung là tầm vóc lớn, tốc độ sinh trưởng nhanh, cơ thể có dạng hình khối vuông, bộ lông phát triển không ép sát vào thân, màu lông đa dạng, đầu to, cổ ngắn, mỏ to chắc, ngực sâu rộng, lưng dài, rộng, phẳng, đùi lườn phát triển, xương thô, thành thục muộn, bản năng ấp bóng cao nên sản lượng trứng thấp (150-170 trứng/năm), khối lượng trứng lớn (58-60 g/quả), thường có bản năng ấp trứng cao Tỷ lệ thụ tinh và

ấp nở thấp Tính tình hiền lành, chậm chạp, nổi tiếng về khả năng cho thịt Được sử dụng nhiều để tạo ra các giống gà chuyên thịt cao sản hiện nay Đại diện tiêu biểu là giống gà Cornish

Hình 1: Gà Cornish trống Hình 2: Gà Cornish mái

(Nguồn: Pinterest, được chia sẻ bởi Melissa Reynolds và Jack Poe)

Các giống gà thịt hiện nay là gà công nghiệp, nổi tiếng thế giới như gà Ross, Arbor Acres, Cobb, Hubbard, ISA, Lohmann, Hybro Ngoài ra còn có gà Tam hoàng, gà Lương Phượng, gà Ri, gà Tàu Vàng, gà Đông Cảo … Gà sống khoảng 6 năm hay hơn, tuy nhiên nuôi gà lấy thịt chỉ mất 4-7 tuần là đạt kích cỡ giết thịt (Bessei, 2006)

Hình 3 Gà Ross

(Nguồn: Pinterest, được chia sẻ bởi Neysa Summers)

2 Giới thiệu về Curcumin

Curcumin có nguồn gốc từ Curcuma longa, là thành phần chính trong củ nghệ, một loại gia vị màu vàng được sử dụng trong tiểu lục địa Ấn Độ, không chỉ cho chăm sóc sức khỏe mà còn cho việc bảo quản thực phẩm và làm thuốc nhuộm màu vàng cho hàng dệt may Curcumin là thành phần chính của curcuminoit – một chất trong củ nghệ

thuộc họ Gừng (Zingiberaceae) được sử dụng như một gia vị phổ biến ở Ấn Độ Có hai

loại curcuminoit khác là desmethoxycurcumin và bis-desmethoxycurcumin Các curcuminoit là các polyphenol và là chất tạo màu vàng cho củ nghệ Curcumin có thể tồn tại ít nhất ở 2 dạng tautome là keto và enol Cấu trúc dạng enol ổn định hơn về mặt năng lượng ở pha rắn và dạng dung dịch (Kolev và cs, 2005) Curcumin có thể sử dụng

để định lượng bo trong cái gọi là phương pháp curcumin Nó phản ứng với axít boric tạo

ra hợp chất màu đỏ, gọi là rosocyanin.Curcumin có màu sáng đậm và được dùng để tạo màu cho thực phẩm như một chất phụ gia, được biết tới với tên gọi E100

2.1 Lịch sử nghiên cứu Curcumin

Từ xa xưa nhiều nước ở cả phương Đông và phương Tây đều sử dụng nó như một loại gia vị và dược liệu trị bách bệnh Tuy nhiên, mãi đến tận bây giờ, khoa học hiện đại mới nhận ra nhiều giá trị của siêu thực phẩm chức năng tự nhiên này Củ nghệ bắt

đầu được sử dụng trong y học Ayurveda tại Ấn Độ từ khoảng năm 1900 TCN để chữa trị một loạt các loại bệnh tật (Aggarwal và cs, 2007) Nghiên cứu của các nhà khoa học vào cuối thế kỷ XX đã xác định curcumin đóng vai trò quan trọng trong các hoạt tính

sinh học của củ nghệ (Aggarwal và cs, 2007) Sau đó, nó được du nhập sang một số nước châu Á, châu Phi và vùng Caribe Từ đó, con người bắt đầu khám phá những lợi ích bất ngờ của Curcumin đối với sức khỏe và củ nghệ lại càng được sử dụng phổ biến hơn nữa Người Ấn Độ dùng củ nghệ làm gia vị phổ biến trong món cà ri và dùng như một thảo dược trong thuốc Ayurvedic, có thể chữa nhiều bệnh từ viêm khớp và hiếm muộn

2.2 Cấu trúc hóa học của Curcumin

Curcumin là một phân tử đối xứng, còn được gọi là diferuloyl methane Tên gọi của Curcumin theo tổ chức IUPAC (Liên minh Quốc tế về Hóa học cơ bản và Hóa học ứng dụng) là (1E, 6E)-1,7-bis (4-hydroxy-3-metoxyphenyl)-1,6-heptadiene-3,5-dione Với công thức hóa học: C21H20O6, có khối lượng phân tử là 368,38 Cấu trúc của Curcumin gồm 3 phần: hai vòng thơm có chứa nhóm phenol o-methoxy, nối với nhau bằng một mối liên kết 7 Cacbon bao gồm một α, β-không no β-diketone Trong trạng thái tinh thể, Curcumin tồn tại trong một cấu hình -enol cis, với các liên kết cộng hoá trị và liên kết kết hydro Nó có cấu trúc gồm ba mạch thẳng kết nối với nhau thô thông qua hai liên kết đôi Trong hầu hết các dung môi không phân cực và phân cực yếu, dạng enol thường

ổn định hơn so với dạng keto Do sự tiếp hợp mở rộng, các đám mây electron có liên kết π trong cùng phân tử Trong dung dịch nó tồn tại như đồng phân cis-trans Cấu trúc của curcumin được xác định lần đầu tiên vào năm 1910 (Kazimierz Kostanecki, J Miłobędzka and Wiktor Lampe)

Hình 4: Cấu trúc của Curcumin

Nguồn: Soheil Zorofchian Moghadamtousi và cs, 2014

A B

Hình 5: Dạng Ketol (A) và Enol (B) của Curcumin

2.3 Sử dụng Curcumin trong y học

Củ nghệ bắt đầu được sử dụng trong y học Ayurveda tại Ấn Độ từ khoảng năm

1900 TCN để chữa trị một loạt các loại bệnh tật (Aggarwal và cs, 2007) Nghiên cứu của các nhà khoa học vào cuối thế kỷ XX đã xác định curcumin đóng vai trò quan trọng trong các hoạt tính sinh học của củ nghệ (Aggarwal và cs, 2007) Dựa trên những nghiên cứu trong ống nghiệm (in vitro) và trên động vật, các nhà khoa học đưa ra giả thuyết khả năng chữa bệnh hoặc ngăn ngừa bệnh của curcumin Hiện tại, các tác động này chưa được xác nhận trên người Tuy nhiên, cho tới năm 2008, rất nhiều thử nghiệm lâm sàng

ở người đang được thử nghiệm để nghiên cứu về tác dụng của curcumin trong việc điều trị các bệnh như: viêm tủy, ung thư tụy, hội chứng loạn sản tủy, ung thư ruột kết, bệnh vẩy nến, bệnh Alzheimer (Hatcher và cs, 2008) Theo nghiên cứu cũng cho thấy curcumin có tính chất chống ung thư (Aggarwal và cs, 2006; Choi và cs, 2006), chống ôxi hóa, chống viêm khớp, chống thoái hóa, chống thiếu máu cục bộ (Shukla và cs, 2008) và kháng viêm (Stix và Gary, 2007) Khả năng kháng viêm có thể là do sự ngăn chặn tổng hợp sinh học của eicosanoit Curcumin có thể làm vô hiệu hóa tế bào ung thư

và ngăn chặn hình thành các tế bào ung thư mới Curcumin giúp cơ thể phòng ngừa và chống ung thư và nó là một chất có triển vọng lớn trong điều trị viêm gan B, C và nhiễm HIV

Rất nhiều bằng chứng cho thấy curcumin phát triển chức năng tinh thần, một điều tra trên 1010 người châu Á ăn bột cari vàng ở độ tuổi 60-93 cho thấy những người ăn ít nhất 1 lần trong 6 tháng cho kết quả MMSE cao hơn so với những người không ăn Theo quan điểm của các nhà khoa học, và một con số rất lớn các nghiên cứu cho thấy curcumin

có tác dụng tốt cho não, các notron, giảm stress, trầm cảm, trạng thái lo âu Curcumin

can thiệp vào hoạt động sao chép của NF-κB là liên kết các bệnh viêm như ung thư Một nghiên cứu về tác dụng của Curcumin đối với ung thư năm 2009 cho thấy Curcumin điều chỉnh sự phát triển của các tế bào u, bướu thông qua quá trình phân chia thường xuyên của tế bào Curcumin có khả năng tiêu diệt các tế bào mầm ung thư – nguồn gốc của bệnh ung thư Vì vậy, có thể nói curcumin tấn công ung thư một cách toàn diện Curcumin có tác dụng giảm đau, kháng viêm mạnh hơn cả aspirin, ibuprofen… Do curcumin có khả năng kích thích tuyến thượng thận bài tiết cortisone – loại hormon làm giảm sưng tấy và dị ứng Ngoài ra Tinh bột nghệ curcumin là thảo dược rất được ưa chuộng trong việc chăm sóc sắc đẹp cho phụ nữ, đặc biệt tốt với phụ nữ sau sinh

2.4 Nhược điểm của curcumin

Mặc dù có rất nhiều ưu điểm nhưng tinh chất Curcumin lại có 1 nhược điểm cực

lớn là không tan trong nước Do đó, độ hấp thu curcumin cực kỳ thấp (chỉ khoảng 2%)

để đạt được hiệu quả chúng ta phải dùng liều cực kỳ lớn và liên tục trong 1 thời gian dài

Nhưng theo Kawanishi và cs (2005), curcumin cũng giống như các chất chống oxy hóa khác, là con dao hai lưỡi Các nghiên cứu lâm sàng trên người với 2-12g curcumin cho thấy các tác dụng phụ như buồn nôn, tiêu chảy, rối loạn chuyển hóa sắt và chặn protein hepcidin, có khả năng gây ra thiếu sắt ở các bệnh nhân mẫn cảm Các nghiên cứu cho thấy nghệ và Curcumin có thể gây tăng chảy máu Trong một số trường hợp, thuốc tiêm natri curcuminate đã được báo cáo gây nhịp tim chậm và hạ huyết áp

3 Ảnh hưởng của Curcumin lên gà thịt

3.1 Ảnh hưởng của Curcumin lên sự sinh trưởng của gà thịt

Việc sử dụng curcumin trong chế độ ăn uống làm giảm đáng kể tác động tiêu cực của stress lạnh lên tăng cân cơ thể và FCR so với khẩu phần ăn được kiểm soát Hiệu suất tăng trưởng và FCR của gà thịt đã được cải thiện với việc bổ sung bột nghệ ở chế

độ ăn 5 g/kg (Durrani và cs, 2006) và chế độ ăn 7 g/kg (Salih, 2013) Ahmadi (2010) cũng báo cáo rằng việc bổ sung 0,3 hoặc 0,6 g/kg nghệ vào chế độ ăn uống bị nhiễm aflatoxin cải thiện tăng cân và FCR, nhưng không ảnh hưởng đến lượng thức ăn Ngược

lại, bổ sung chế độ ăn uống với các mức bột nghệ khác nhau không ảnh hưởng đến sự tăng cân (Nouzarian và cs, 2006) và FCR (Emadi và Kermanshahi, 2006)

Curcumin cũng có thể gây tăng sản xuất mật và do đó tăng cường tiêu hóa chất béo (Al-Sultan và Gameel, 2004) , các chất tiết lipase, amylase và protease đóng một vai trò quan trọng trong việc đẩy nhanh quá trình tiêu hóa chất nền của chúng (Platel và Srinivasan, 2010), bằng cách cải thiện tiêu thụ các sản phẩm tiêu hóa (Hernandez và cs, 2004) và mang lại hiệu quả và hiệu suất tăng trưởng nguồn cấp dữ liệu tốt hơn

Do ảnh hưởng của curcumin và các dẫn xuất của nó đối với việc bảo vệ hemoglobin khỏi quá trình oxy hóa (Unnikrishnan và Rao, 1995), bổ sung chế độ ăn uống với curcumin cải thiện độ bão hòa oxy của hemoglobin ở gà bị stress lạnh so với khẩu phần

ăn được kiểm soát HTC cao là một chỉ số quan trọng của tình trạng thiếu oxy máu (Bautista-Ortega và cs, 2014) Bổ sung chế độ ăn uống với các mức độ khác nhau của chất curcumin làm giảm tác dụng phụ của stress lạnh như được phản ánh bằng cách giảm

tỷ lệ RV / TV Nó đã được chứng minh rằng bột nghệ làm giảm huyết áp động mạch ở chuột, có thể là do sự tắc nghẽn của dòng Ca 2 + ngoại bào và sự ức chế giải phóng Ca 2+ nội bào từ các cửa hàng nhạy cảm inositol-1,4,5-triphosphate (Adaramoye

và cs, 2008)

3.2 Ảnh hưởng của Curcumin đến đáp ứng miễn dịch của gà thịt

Curcumin, được biết đến với hiệu quả điều trị của nó, đặc biệt là trong ung thư, cũng được công nhận là một chất điều biến mạnh của hệ thống miễn dịch Curcumin đã được chứng minh là có tác dụng điều hòa miễn dịch trên một số tế bào và các cơ quan của hệ miễn dịch (Jagetia và Aggarwal, 2007) Một số nghiên cứu đã báo cáo rằng chất curcumin có thể điều chỉnh sự gia tăng và kích hoạt tế bào T Nó đã được báo cáo rằng curcumin làm giảm sự gia tăng của các tế bào T gây ra bởi các hợp chất như concanavalin A (Con A), phytohemagglutinin (PHA), và phorbol-12-myristate-13-acetate (PMA) (Ranjan D và cs.,2004) Nó cũng đã được chứng minh là làm giảm sản xuất IL2 thông qua điều chế con đường NFκB (Ranjan D và cs, 1998) Nó có thể vừa ức chế vừa kích thích sự tăng sinh tế bào T tùy thuộc vào bối cảnh và liều dùng Nghiên cứu của Tomita và cs đã chỉ ra rằng chất curcumin có thể ngăn chặn sự gia tăng của các

tế bào T bị nhiễm HTLV-1 và các tế bào ATL chính thông qua việc bắt giữ chu kỳ tế bào bằng cách điều chỉnh Cyclin D1, Cdk1 và Cdc25C và cảm ứng apoptosis bằng XIAP điều chỉnh và sống sót (Tomita và cs, 2006) Một nghiên cứu khác của Hussain et

al thực hiện trong tế bào T bạch cầu lymphoblastic cấp tính cho thấy rằng chất curcumin

ức chế các mục tiêu hoạt hóa của PI3-kinase (AKT, FOXO và GSK3) trong các tế bào

T dẫn đến sự ức chế tăng sinh và khởi phát apoptosis phụ thuộc caspase (Hussain và cs, 2006) Tuy nhiên các nghiên cứu khác cho rằng tác dụng của curcumin trên tế bào T phụ thuộc vào liều Curcumin liều thấp làm tăng sự gia tăng của các tế bào lympho lách, trong khi chất curcumin liều cao làm giảm nó ở chuột ( Li và Liu, 2005)

Curcumin đã được chứng minh là điều chỉnh các hoạt động của đại thực bào và ức chế sự tạo ra ROS trong các đại thực bào Nó thúc đẩy tăng sinh thực bào của đại thực bào phúc mạc ở chuột (Joe và Lokesh, 1994)

Curcumin cũng có hiệu quả chống lại các dòng tế bào lympho tế bào T tự nhiên của

kẻ giết người, nơi nó thúc đẩy quá trình apoptosis bằng cách điều chỉnh con đường NFκB

và tắc nghẽn BCL-XL, Cyclin D1, (Kim và cs, 2005a)

Một báo cáo khác cho thấy chất curcumin có thể ngăn chặn sự biểu hiện của các kháng nguyên CD80, CD86 và lớp II bằng các tế bào đuôi gai Curcumin cũng ngăn chặn sự giải phóng các cytokine gây viêm như IL1β, IL6 và TNFα từ các tế bào đuôi gai kích thích LPS Curcumin được chứng minh là điều chỉnh sự phosphoryl hóa của MAPK và sự dịch chuyển hạt nhân của NFκB trong tế bào dendritc ( Kim và cs, 2005b) Một số nghiên cứu khác cũng xác nhận rằng chất curcumin có tác dụng tích cực đối với khả năng miễn dịch chống khối u Varalakshmi báo cáo rằng tiêm kéo dài của chất curcumin không có bất kỳ tác động bất lợi trên hệ thống miễn dịch, thay vào đó họ duy trì mức độ sản xuất cytokine Th1, hoạt động độc tế bào NK và tạo ra các loại oxy phản ứng và oxit nitric bằng đại thực bào (Varalakshmi và cs, 2008) Các nghiên cứu in vivo liên quan đến chuột mang tế bào ung thư cổ tử cung cũng cho thấy tác dụng tương tự của chất curcumin trên hệ miễn dịch Nó đã được chứng minh rằng chính quyền của curcumin trong chuột mang khối u dẫn đến ức chế apoptosis gây ra khối u trong cả hai

tế bào lympho và tế bào lympho, do đó khôi phục số lượng tế bào miễn dịch và hồi quy

thành công của khối u (Pal và cs, 2005)

Như vậy, các nghiên cứu trước đây đã cho thấy được một số ảnh hưởng tích cực của việc sử dụng curcumin trong thức ăn và chăn nuôi Tuy vậy, tác dụng của curcumin trong việc cải thiện năng suất, sức kháng bệnh và đáp ứng miễn dịch còn tùy thuộc vào liều lượng sử dụng curcumin nữa Hiện nay, ở Việt Nam vẫn chưa có nhiều nghiên cứu liên quan đến việc bổ sung curcumin trong thức ăn gia cầm Vì vậy, việc nghiên cứu ảnh hưởng của curcumin đến năng suất và đáp ứng miễn dịch ở gà thịt là hết sức cần thiết Điều này góp phần khai thác tối đa những lợi ích của curcumin để ứng dụng nó hiệu quả trong điều kiện chăn nuôi thực tế và hướng tới một nền chăn nuôi bền vững bằng các giải pháp giúp vật nuôi tăng trưởng tự nhiên, hướng tới mục tiêu không dùng kháng sinh như một chất tăng trưởng nữa