Bài giảng Phân loại thức ăn và phụ gia: Chương 3 (2017)

Bài giảng Phân loại thức ăn và phụ gia: Chương 3 sau khi học xong chương này người học có thể hiểu về: Kháng sinh, probiotic, prebiotic, synbiotic, Axit hữu cơ, enzymes; các chất hỗ trợ chức năng miễn dịch; Chất chiết thảo dược; Chất điện giải; Hormone và các chất thuộc nhóm β - Agonist. Để hiểu rõ những kiến thức cơ bản về chất phụ gia mang tính chăn nuôi, mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết bài giảng. Nội dung chương 3:

Chương 3

CHẤT PHỤ GIA MANG TÍNH CHẤT

CHĂN NUÔI

Nội dung chương 3

 Kháng sinh

 Probiotic, prebiotic, synbiotic

 Axit hữu cơ

Chăn nuôi - công nghệ chuyển hóa các

nguyên liệu thức ăn thành các sản phẩm động vật

Công nghệ này được vận hành thông qua quá trình trao đổi chất giữa cơ thể vật nuôi và môi trường - Hệ tiêu hoá được coi như một cơ quan chuyển hóa quan trọng

Năng suất vật nuôi cao hay thấp, quá trình chăn nuôi thành công hay thất bại phụ thuộc chủ yếu vào sức khỏe của hệ thống tiêu hóa

Sức khỏe của hệ tiêu hóa ảnh hưởng

trực tiếp đến năng suất vật nuôi

Sức khỏe đường tiêu hóa

Năng suất vật

nuôi

Trạng thái sinh lí Khẩu phần TĂ

Quần thể VSV đường tiêu hóa của vật nuôi

105 - 108 cfu/ml

109 - 1012 cfu/ml

101 - 103 cfu/ml

- 400 loài

Hệ VSV tác động đến sức khỏe hệ tiêu hóa theo hai chiều hướng:

- Có lợi: Kìm hãm VK gây bệnh, cải thiện tình trạng dinh dưỡng, tăng cường đáp ứng miễn dịch …

- Có hại: Sản sinh độc tố, tổn thương niêm mạc

Hướng tác động phụ thuộc vào trạng thái của hệ VSV ruột

VSV có hại

VSV có lợi

Trạng thái của hệ VSV ruột

Những VK sản

sinh axit lactic và

axit béo bay hơi

Những VK sản sinh độc tố

Những VK gây bệnh, sản sinh độc tố, làm tổn thương tế bào

C ó lợi cho

sức khoẻ

C ó hại cho sức khoẻ

Các phương pháp cải thiện cân bằng hệ

VSV đường tiêu hóa

Axit hữu cơ

Bổ sung kháng sinh trong thức ăn chăn nuôi

Kháng sinh và lịch sử khám phá

 Kháng sinh là những chất được tạo ra bởi các sinh vật sống (nấm men, nấm mốc, VK và một số loài thực vật) có đặc tính diệt VK hoặc kìm hãm

Sử dụng kháng sinh trong TĂ chăn nuôi

- Thí nghiệm của Stokstad và Juke (1944) trên gia cầm ăn thức ăn có bổ sung aureomycine

- Từ đó rất nhiều công trình nghiên cứu về kháng sinh như chất bổ sung trong thức ăn chăn nuôi được thực hiện

- Những năm 1950 và 1960 của thế kỉ 20, một kỉ nguyên mới của ngành chăn nuôi đã được mở ra khi kháng sinh được coi như một yếu tố không thể thiếu và đã tạo nên một bước đột phá về năng suất

và hiệu quả chăn nuôi ở nhiều nước trên thế giới

Mục đích sử dụng kháng sinh trong chăn nuôi

 Kháng sinh được sử dụng với 3 mục đích:

- Điều trị bệnh

- Phòng bệnh

- Dùng như chất kích thích sinh trưởng

 Tùy theo mục đích mà liều lượng và phương thức sử dụng khác nhau

Lợi ích của việc sử dụng kháng sinh trong TĂ chăn nuôi

 - Tăng năng suất sinh trưởng và sinh sản, tăng

hiệu quả sử dụng thức ăn

 - Dễ thích ứng với sự thay đổi bất thường của

Cơ chế tác động của kháng sinh như chất kích thích

sinh trưởng

Kìm hãm VSV gây bệnh dưới lâm sàng Kiểm soát bệnh tật

Tiết kiệm chất DD Giảm VSV cạnh tranh chất DD Tăng VSV tạo ra một số chất DD

năng của cơ thể

Cơ chế tác động của kháng sinh như chất

kích thích sinh trưởng

Ảnh hưởng đến

thu nhận TĂ&nước uống - Tăng lượng TĂ ăn vào

- Tăng tiêu thụ nước

Tăng khả năng

nuôi trở nên mỏng

Cơ chế tác động của kháng sinh như chất

kích thích sinh trưởng

Do mỗi loại kháng sinh có những đặc tính

riêng nên kiểu tác động của chúng cũng rất

Là chất bổ sung VSV sống vào thức ăn giúp cải thiện cân bằng hệ VSV ruột theo hướng có lợi cho vật chủ

Fuller (1989)

Cải thiện sức khỏe và

năng suất vật nuôi

VSV probiotic

Cải thiện cân bằng hệ VSV

Các amid độc

pH

TH các vitamin

Các kháng nguyên Kích thích hệ miễn dịch

(Ewing and Cole, 1994)

Cơ chế tác động của probiotic

Tác động của probiotic theo 3 cơ chế:

Cơ chế tác động của probiotic

- Tranh giành TĂ với các VK gây bệnh

- Tranh giành vị trí bám dính với VK gây bệnh

- Nâng cao đáp ứng miễn dịch của ruột

- SX axit hữu cơ → giảm pH đường tiêu hoá

Cơ chế tác động của probiotic

- SX enzyme nên tăng tiêu hoá

→ Tác động tốt đến sức khoẻ GS, giảm ỉa chảy, giảm tỉ

lệ chết

- Những đặc tính probiotic của VSV

+ Phải là các VSV hữu ích, vô hại với VN và con người + Có khả năng ức chế VSV có hại bằng nhiều cách (cạnh tranh loại trừ, sản sinh chất ức chế, tăng cường đáp ứng miễn dịch)

+ Chịu đựng được trong đường tiêu hoá, pH thấp = 3, chịu được sự phân huỷ của enzyme tiêu hoá

+ Có tốc độ sinh trưởng, PT nhanh trong đường tiêu hoá (gia cầm 24 h loại ra ngoài)

+ Chịu đựng được trong đường tiêu hoá, pH thấp = 3, chịu được sự phân huỷ của enzyme tiêu hoá

+ Có tốc độ sinh trưởng, PT nhanh trong đường tiêu hoá (gia cầm 24 h loại ra ngoài)

Những đặc tính của VSV probiotic

+ Chiếm chỗ nhanh trong đường tiêu hoá, giành chỗ của các loài khác

+ Bám được vào đường tiêu hoá

+ PT được bằng các chất có sẵn trong đường tiêu hoá Càng tốt nếu chúng sử dụng được các chất mà vật chủ không sử dụng được để tránh cạnh tranh dd với vật chủ

+ Vấn đề mẫn cảm với kháng sinh, độc tố: phải chịu được kháng sinh khi chữa bệnh, độc tố do VK khác tiết ra

+ Tương thích cao với các thành phần có hoạt tính trong thức ăn (muối kim loại, chất axit hóa …)

+ Đảm bảo an toàn sinh học

Tiêu chuẩn lựa chọn các VSV probiotic

– Không phải là VSV có hại

– Tồn tại và phát triển được trong đường tiêu hóa của vật nuôi

– Cải thiện được sức khoẻ đường tiêu hóa

Các VK và nấm men: Bifidobacterium longum, B breve,

B infantis, B bifidum, B adolescetis, Lactococcus cremoris, L lactis, Streptococcus thermophilus, Enterococcus feacium, Lactobacilus

rhamnosus, L acidophilus, L casei, L bulgaricus,

Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces boulardii

Sơ lược về quy trình kĩ thuật sản xuất probiotic

1 Phân lập (từ nhiều nguồn, nhưng tốt nhất là từ chính vật nuôi)

2 Đánh giá các đặc tính sinh học (cơ sở của các thông số kĩ thuật)

3 Đánh giá các đặc tính probiotic

1 Khả năng sống trong môi trường pH và muối mật khác nhau

2 Khả năng bám dính vào niêm mạc ruột

3 Khả năng sản sinh bactericins và các axit hữu cơ

4 Phân loại và định danh

5 Lên men, tạo sinh khối

6 Tạo môi trường (sản xuất chế phẩm probiotic dạng lỏng)

7 Tạo chất mang (sản xuất chế phẩm probiotic dạng bột)

8 Đánh giá chất lượng sản phẩm

9 Khảo sát khả năng bảo quản

10 Phương pháp sử dụng trên vật nuôi

Chế phẩm probiotic của Viện Chăn nuôi

1 Viên Chăn nuôi phối hợp với viện VSV và CNSH – ĐHQG Hà Nội sản xuất được chế phẩm probiotic đa chủng dạng bột dùng trong chăn nuôi lợn và gia cầm

2 Một số đặc điểm kĩ thuât của chế phẩm

Một số kết quả thử nghiệm trên vật nuôi

Kết quả thử nghiệm trên lợn con Kết quả thử nghiệm trên gà thịt

dinh d­ ì ng gia só c hµ l an Thøc ¨ n tèt nhÊt cho vËt nu«i

- NS sinh trưởng tăng: 16,7 %

- Tiêu tốn TĂ: Giảm 7,2 %

- Tỉ lệ tiêu chảy: Giảm 31%

- NS sinh trưởng tăng: 6-8%

- Tiêu tốn TĂ: Giảm từ 4,8-6,7%

Một số loại prebiotic

Một số loại prebiotic thông dụng:

Fructo-oligosacharides (FOS), galactooligosacharides (GOS), Manano-oligosacharides (MOS)

Một số loại prebiotic mới:

Pecticoligosacharides, lactosucrose,

gluco-oligosacharides, levans, xylosacharides …

Cơ chế tác động của prebiotic

- Là chất dinh dưỡng và kích thích chọn lọc các VSV hữu ích phát triển

- Can thiệp vào sự bám dính của VSV có hại

Vai trò và cách sử dụng một số nhóm chất phụ gia

VK Salmonella và E coli có những lectin chứa

manose có khả năng dính kết với dẫn chất manose trên bề mặt niêm mạc ruột Một khi những VK này dính kết vào vách ruột …

Khi MOS chứa manose được đưa vào Kp, manose của MOS sẽ dính kết với lectin của VK bệnh, tách chúng ra khỏi vách ruột → ra ngoài

Vai trò và cách sử dụng một số nhóm chất phụ gia

- Tăng khả năng miễn dịch

- Tạo axit hữu cơ, giảm pH ruột già

•

Sản xuất prebiotic

Prebiotic là một thành phần của thức ăn (là một thành phần của NSP) Nhưng không phải thành phần nào của NSP cũng là prebiotic

Tiêu chuẩn của prebiotic

Vai trò và cách sử dụng một số nhóm chất phụ gia

 Axit hữu cơ

- Sử dụng cách đây khoảng 20 năm, ngăn cản sự phát triển của nấm mốc trong TĂ

- Tác động đến tỉ lệ của VSV trong đường tiêu hoá

- Mức đưa vào TĂ:

- Chống 1 số VK và nấm mốc (axit propionic) Axit hữu

cơ chủ yếu tác động lên các vi khuẩn gây bệnh như E

coli và Samonella, làm vi khuẩn không gây bệnh được

Vai trò và cách sử dụng một số nhóm chất phụ gia

- Thường sử dụng dưới dạng dung dịch nên đôi khi gây khó khăn, có thể sử dụng dưới dạng muối tinh thể khô, nhưng hiệu quả kém hơn dạng dung dịch

- Rất hiệu quả chống lại 1 số bệnh đường tiêu hoá,

có hiệu quả đối với lợn con, lợn sinh trưởng, gia

cầm, đặc biệt chống lại Salmonella

- Độ mạnh axit: khối lượng phân tử càng nhỏ càng tốt (axit formic)

Vai trò và cách sử dụng một số nhóm chất phụ gia

Nhóm 1: A fumaric, A citric, A malic, A lactic

Nhóm 1 chỉ có tác dụng hạ thấp pH, ức chế VK gây bệnh phát triển

Nhóm 2: A formic, A axetic, A propionic, A butyric

và các muối của chúng Nhóm 2 ngoài tác dụng trên còn có tác dụng tiêu diệt VK gây bệnh

Citric COOHCH 2 C(OH)(COOH)CH 2 COOH 192,14

VK chung sống không gây bệnh: 1%

(Streptococcus, Enterococcus)

VK có hại: 1% (Clostridium, Staphylococcus,

Pseudomonas, E coli, Enteropathogen, Proteus, Campylobacter, …) gồm phần lớn VK sinh độc tố

và một phần rất nhỏ (<0,01%) VK gây bệnh

VK có hại thường sinh trưởng ở pH cao: 4,2-4,5

VK có lợi sinh trưởng ở pH thấp hơn: <3,5

Vai trò và cách sử dụng một số nhóm chất phụ gia

+ Tiêu diệt VK gây bệnh

sinh trưởng, chết

+ Hỗ trợ sự tiêu hoá và hấp thu các chất dd: Lợn con cai sữa sớm (21-28 ng), HCl thường sản sinh chưa đủ để đưa pH dạ dày xuống <3 → hoạt tính pepsin yếu, tiêu hoá protein kém Protein không tiêu hoá đi xuống ruột non, ruột già là môi trường tốt cho

VK gây bệnh phát triển

A hữu cơ làm chất khoáng vi lượng hoà tan tốt hơn → hấp thu tốt hơn

A hữu cơ làm pH ruột non thấp hơn → tăng tiết hormone secretin

→ tuỵ tiết nhiều bicarbonate và axit mật → tiêu hoá lipid tốt hơn

A Butyric có tác dụng tăng sự tái tạo lớp tế bào niêm mạc ruột non, tăng chiều dài lông nhung ruột non, tăng bề mặt hấp thu

- Sử dụng axit hữu cơ không làm tăng TĂTN mà tăng hiệu quả sử dụng TĂ, tăng tăng trưởng, giảm đáng kể bệnh ỉa chảy ở lợn

- Ảnh hưởng tích cực đến lợn sinh trưởng và vỗ béo

Vai trò và cách sử dụng một số nhóm chất phụ gia

- Hiệu quả phụ thuộc vào hệ đệm của TĂ, loại axit, liều lượng, thời gian sử dụng, thời điểm sử dụng

- Ở gia cầm phối hợp formic + propionic cho kết quả tốt

- Bây giờ xuất hiện một số loại VK kháng axit

→ Chăn nuôi công nghiệp phải phòng trừ tổng hợp

Sử dụng chế phẩm axit: Lactic, formic, phôtphoric

Sử dụng chế phẩm axit: Lactic, formic, phôtphoric

Tình hình SX và sử dụng enzyme thức ăn

 Trước 1980s: chủ yếu phục vụ cho mục đích công nghiệp (tẩy rửa: 27%; chế biến: 8%; sợi và dệt: 6%; sản xuất tinh bột: 12% và khác: 47%)

 Trong thập kỉ 80: tổng giá trị các sản phẩm enzyme công nghiệp khoảng 400 triệu USD Năm 1995>1 tỉ USD, năm

2005 xấp xỉ 2 tỉ USD

 Ý tưởng sử dụng enzyme để bổ sung vào thức ăn chăn nuôi đã bắt đầu từ những năm 1960, nhưng phải đến những năm 1990 mới được phát triển mạnh và chủ yếu là các chế phẩm enzyme dùng để bổ sung vào khẩu phần thức ăn cho các loài động vật dạ dày đơn

Phân loại enzyme thức ăn

Tác dụng chủ yếu của enzyme

 Tăng tỉ lệ tiêu hóa TĂ, làm cho các chất dinh dưỡng trong

TĂ được giải phóng khỏi các liên kết bền vững mà các enzyme nội sinh không thực hiện được và làm cho chúng trở thành dạng dễ hấp thu

 Giảm độ nhớt của chất chứa đường tiêu hóa, tạo điều kiện cho các enzyme (cả nội sinh và ngoại sinh) tiếp cận với nguồn cơ chất trong TĂ, tăng hiệu quả hấp thu và giảm bài tiết chất DD ra môi trường

 Giúp cho nhà chăn nuôi và sản xuất TĂ có nhiều cơ hội lựa chọn và sử dụng nguyên liệu thức ăn đa dạng và phong phú hơn

Feed Ingredients

Quá trình hấp thu dinh dưỡng bình thường

Đường Axit amin

Axit béo

Thành phần

TĂ

Tinh bột Protein Lipit

Quá trình hấp thu dinh dưỡng bị tác động bởi ß-Mannan

Tinh bột Protein Lipit

Enzyme chia nhỏ phân tử ß-Mannan polymer

Cơ chế tác động của enzyme

Enzyme

Oligosaccharide (MOS)

H H

CH 2 - OH OH

O H O H H H

HO H

CH 2 - OH

H OH

O HO H H

H H

CH 2 - OH OH

O HO H H

H H

CH 2 - OH

OH H

H H

CH 2 - OH OH

O H O H H H

HO H

CH 2 - OH

H OH

O HO H H

H H

CH 2 - OH OH

O HO H H

H H

CH 2 - OH

OH H

HO H

CH 2 - OH

H OH

O H O HO H H

H

CH 2 - OH

HO H H

H H

CH 2 - OH OH

O O H H H

HO H

CH 2 - OH

H OH

O HO H H

H

CH 2 - OH

HO H

H

CH 2 - OH OH H

O

H O

O

O H O H H H

HO H

CH 2 - OH

H OH

O H O HO H H

H

CH 2 - OH

HO H H

H H

CH 2 - OH OH

O O H H H

HO H

CH 2 - OH

H OH

O HO H H

H

CH 2 - OH

HO H

H

CH 2 - OH OH H

O

H O

O

O H O H H H

HO H CH2 - OH

H OH

O H O HO H H

H H CH2- OH OH

O HO H H

H H CH2- OH OH

O H O H H H

HO H CH2- OH

H OH

O HO H H

H H CH2 - OH OH

O HO H H

H H CH2 - OH OH H

O

H O

O

n

O H O H H H

HO H CH2 - OH

H OH

O H O HO H H

H H CH2- OH OH

O HO H H

H H CH2- OH OH

O H O H H H

HO H CH2- OH

H OH

O HO H H

H H CH2 - OH OH

O HO H H

H H CH2 - OH OH H

O

H O

O

n

O O H H H

HO H

CH 2 - OH

H OH

O H O HO H H

H

CH 2 - OH

HO H H

H

CH 2 - OH OH

O O H H H

HO H

CH 2 - OH

H OH

O HO H H

H

CH 2 - OH

HO H H

H

CH 2 - OH OH H

O

H O

O

n

O O H H H

HO H

CH 2 - OH

H OH

O H O HO H H

H

CH 2 - OH

HO H H

H

CH 2 - OH OH

O O H H H

HO H

CH 2 - OH

H OH

O HO H H

H

CH 2 - OH

HO H H

H

CH 2 - OH OH H

O

H O

O

n

O H O H H H

HO H

CH 2 - OH

H OH

O H O HO H H

H H

CH 2 - OH OH

O HO H H

H H

CH 2 - OH OH

O H O H H H

HO H

CH 2 - OH

H OH

O HO H H

H H

CH 2 - OH OH

O HO H H

H H

CH 2 - OH

OH H

HO H

CH 2 - OH

H OH

O H O HO H H

H H

CH 2 - OH OH

O HO H H

H H

CH 2 - OH OH

O H O H H H

HO H

CH 2 - OH

H OH

O HO H H

H H

CH 2 - OH OH

O HO H H

H H

CH 2 - OH

OH H

O

H

n

Hemicell cải thiện việc hấp thu dưỡng chất

Carbohydrates Proteins Fats

Hemicell Hemicell

Hiệu quả của Hemicell đến tiêu hóa

Đường

Axit béo Amino Acids

Tác dụng chủ yếu của enzyme

Những yêu cầu cơ bản của các enzyme TĂ được

sản xuất bằng công nghệ vi sinh

– Được sản xuất từ những VSV vô hại

– Có hoạt tính cao

– Không bị phân huỷ trong môi trường dạ dày-ruột

– Không mất hoạt tính trong quá trình chế biến

– Dễ bảo quản và sử dụng

Quy trình kĩ thuật sản xuất enzyme từ VSV

- Tuyển chọn các chủng VSV có khả năng sản sinh enzyme

cao

- Đánh giá các đặc tính sinh học (cơ sở của các thông số kĩ

thuật)

- Phân loại và định danh

- Lên men, tạo sinh khối

- Đánh giá hoạt lực enzyme

- Tinh sạch (nếu cần)

- Tạo chất mang

- Đánh giá chất lượng sản phẩm

- Khảo sát khả năng bảo quản

- Phương pháp sử dụng trên vật nuôi

Những lưu ý khi sử dụng enzyme

 Tránh tạo ra hiệu ứng phản hồi âm, ức chế tạo ra enzyme nội sinh

 Có bản chất protein nên các enzyme thức ăn không bền với nhiệt

 Phải hết sức thận trọng khi sử dụng các ma trận dinh dưỡng khi sử dụng một số loại enzyme thương mại

Những lưu ý khi sử dụng enzyme

 Enzyme phải có khả năng hoạt động tốt trong môi trường

có độ pH biến động từ rất toan đến kiềm

 Chỉ sử dụng các enzyme thích hợp tương ứng với từng đối tượng vật nuôi theo nguyên tắc bù đắp sự thiếu hụt (vật nuôi không có khả năng tiết enzyme hoặc thay đổi thức ăn đột ngột)

 Bổ sung vào thức ăn cho những vật nuôi năng suất cao, những vật nuôi ở cuối giai đoạn vỗ béo