Vi khuẩn lactic ủó ủược ứng dụng từ hàng trăm năm nay trong cỏc sản phẩm nuụi cấy, gần ủõy một số loài cũn ủược sử dụng nh− vi khuẩn trợ sống (probiotic) bổ sung vào thức ăn gia sỳc. ðối với ủộng vật khoẻ mạnh, khu hệ vi sinh vật luụn ở trạng thỏi ổn ủịnh. Thế nhưng trạng thỏi này cú thể bị phỏ vỡ bởi các yếu tố bên trong và bên ngoài cơ thể, chẳng hạn như những biến ủổi ủột ngột của chớnh bản thõn ủộng vật nuụi hay những biến ủổi của mụi trường xung quanh gõy tỏc ủộng mạnh ủến chúng, cỏc nguồn thức ăn lại
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 22 nhiễm vi khuẩn gõ bệnh hay chỳng vừa trải qua ủiều trị khỏng sinh. ðể phục hồi cho trạng thỏi cõn bằng của khu hệ ủường ruột một giải phỏp ủược quan tõm ủặc biệt hiện nay là bổ sung các vi sinh vật hữu ích sống vào thức ăn chăn nuôi nhằm tăng cường sự chuyển hoá thức ăn, duy trì trạng thái cân bằng của khu hệ vi khuẩn ủường ruột. Những sản phẩm vi khuẩn sống này cũn gọi là Probiotic.
Năm 1974 Parker ủó ủưa ra ủịnh nghĩa: Probiotic là những chế phẩm vi sinh vật sống gúp phần cõn bằng hệ vi sinh vật ủường ruột. Năm 1989 cũng chớnh ụng ủó bổ nghĩa: Những chế phẩm vi sinh vật sống cú lợi ủối với ủộng vật bởi nú cải thiện, cõn bằng hệ vi sinh vật ủường ruột . ðịnh nghĩa bổ sung này ủó nhấn mạnh tầm quan trọng của vi sinh vật nh− một thành phần cần thiết của chế phẩm Probiotic.
Ngày càng có nhiều công trình chứng minh tác dụng của Probiotic.
Theo Dr. Weiss Probiotic hỗ trợ enzym tiêu hoá trong quá trình tiêu hoá thức ăn. Enzym tiờu hoỏ Protein, Lipit, Gluxit hoạt ủộng trờn thức ăn, nú chuyển hoỏ những thức ăn từ dạng phức tạp thành dạng ủơn giản ủể con người dễ sử dụng tạo năng lượng. Không có enzym thì bộ máy tiêu hoá không thể tiêu hoá thức ăn và xử lý cặn bã. ðiều quan trọng là vi khuẩn Probiotic và enzym hoạt ủộng cựng nhau ủể ủảm bảo cho bộ mỏy tiờu hoỏ hoạt ủộng trụi chảy. Bằng cỏch này enzym ủó ủảm bảo cho bộ mỏy tiờu hoỏ cú vị trớ quan trọng hơn và giúp hấp thụ tốt thức ăn.
Cú thể núi Probiotic vụ cựng quan trọng ủối với hệ tiờu hoỏ. Sự mất cõn bằng của vi sinh vật ủường ruột thường gõy nờn bệnh ung thư ruột kết. Ăn những thức ăn cú giỏ trị dinh duỡng chứa vi khuẩn Probiotic cú thể giỳp ủỡ chống bệnh tật hoặc ngăn cản sự xâm nhập của bệnh tật. Vi sinh vật ruột già giúp tiêu hoá, bảo vệ trước sự xâm nhập của vi khuẩn gây bệnh và tăng khả năng miễn dịch.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 23 Chủng vi khuẩn lactic ủiển hỡnh cú ủặc tớnh Probiotic và ứng dụng của nó – Lactobacillus
Lactobacillus là vi khuẩn Gr+, hỡnh que kớch thước tế bào 0,7-1,1àm ủến 3-8 àm, khụng sinh bào tử, phỏt triển tốt nhất ở PH 5-7, nhiệt ủộ thớch hợp 37-400C, ở nhiệt ủộ < 150C và > 450C hầu như khụng phỏt triển.
Lợi ớch của lactobacillus acidophillus ủược biết ủến từ năm 1920 khi Cheoplin và Rettger phát hiện ra sự sống sót của L. acidophillus trong hệ ủường ruột của con người, kể từ ủú L. acidophillus ủược sử dụng nhiều trong các sản phẩm nuôi cấy như sữa, phomat, thịt… Tuy nhiên trong vài thập kỷ gần ủõy Lactobacillus cũn ủược xem nh− là vi khuẩn Probiotic cú lợi cho ủường ruột. Theo WySong Lactobacillus sản sinh ra axit lactic tạo mụii trường không thuận lợi kìm hãm sự phát triển của trên 25 loài vi sinh vật có hại, Lactobacillus cũng khử hoạt tớnh của acidnogenic ủường ruột, o- glucouroniclase và nitroreductase, cỏc sản phẩm cấy Lactobacillus tăng sức ủề kháng, giảm bệnh tật, ngoài ra những sản phẩm chứa Lactobacillus còn có vị ngọt, thơm nờn kớch thớch tiờu hoỏ, tăng cường quỏ trỡnh trao ủổi chất, tăng sản lượng của vật nuôi. Cũng theo WySong Lactobacillus platarum tổng hợp amino axit như lysine, tăng số lượngbạch cầu và kháng thể giúp vật thể chống lại bệnh tật. Lactobacillus sử dụng Carbohydrates làm môi trường phát triển trong khi ủú vi sinh vật gõy bệnh sử dụng Protein là cơ chất. Bằng cỏch giảm số lượng vi sinh vật gõy bệnh Lactobacillus ủó gúp phần tạo nờn mất số lượng ủỏng kể Protein. Giảm số lượng lớn vi khuẩn gõy thối. Giảm bớt sự tỏc ủộng của virut gây bệnh rộp da. Sản sinh ra vitamin B như B1, B6, B12, axit folic, niacin, những chất này ủống vai trũ là chất xỳc tỏc sinh học giỳp chuyển hoỏ thức ăn ủồng thời giảm sự căng thẳng. Lactobacillus sản sinh ra chất khỏng Cholesterrol, làm giảm Cholesterrol trong máu, ngăn sự phát triển của nấm
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 24 men Cadida albicans. Một nghiên cứu ở phòng thí nghiệm chống ưng thư của trường ủại học Nebraska ủó nhận ủịnh Lactobacillus sản sinh ra một chất khỏng sự hoạt ủộng của cỏc khối u và ngăn cản sự phỏt triển của cỏc khối u.
Lactobacillus bulgaricus khụng cú tỏc ủộng cõn bằng nhưng lại cú tỏc ủộng bảo vệ hệ ủường ruột, ủược sử dụng phổ biến trong cỏc sản phẩm nuôi cấy.
Lactobacillus Casei ngăn cản sự phát triển có hại trong ruột non.
Lactobacillus brevis là vi khuẩn lactic quan trọng tổng hợp nên vitamin D và K.
2.3.2. Vai trũ của cỏc vi khuẩn lactic và probiotic ủối với ủộng vật Hệ vi khuẩn ủường ruột của ủộng vật
Ở ủộng vật vừa mới sinh ra, ruột và dạ dày khụng cú vi khuẩn, vài giờ sau khi sinh ra mới thấy một vài loại vi khuẩn và từ ủú chỳng bắt ủầu sinh sản. Cỏc vi khuẩn xuất hiện lỳc ủầu thường là E.coli, Enterococcus và Clostridium. Sau ủú khi Lactobacillus xuất hiện thỡ số lượng Enterococcus và Clostridium giảm hẳn và Lactobacillus trở nên chiếm ưu thế.
Một ủiều thỳ vị là phần lớn cỏc loài ủộng vật cú một quỏ trỡnh chung về sự thiết lập khu hệ ủường ruột. E.coli, Enterococcus chiếm ưu thế ngay khi sinh ủỏng lẽ chỳng phải là loại sinh trưởng dễ dàng trong ủường ruột, nhưng chỳng ủó khụng chiếm ưu thế ở giai ủoạn sau của chu kỳ sống. ðiều này chứng tỏ việc chung sống với ủộng vật chủ là yờu cầu trước tiờn cho việc thiết lập nờn khu hệ vi sinh vật ủường ruột.
Sự tương tỏc giữa cỏc vi khuẩn trong ủường ruột
đã có nhiều nghiên cứu về mối quan hệ ựối kháng giữa các vi khuẩn trong ủú cú sự tỏc ủộng của một số vi khuẩn nhất ủịnh vào khả năng sống hay sinh trưởng của cỏc ủộng vật khỏc. Sự cạnh tranh về chất dinh dưỡng là một trong những kiểu ủối khỏng.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 25 Những biến ủổi về PH và thế oxy húa khử, sản phẩm của H202 và H2S axit hữu cơ và cỏc khỏng sinh là những nhõn tố gõy ảnh hưởng ủến sự sinh trưởng của vi khuẩn. H2S sinh ra bởi vi khuẩn kỵ khí chúng kìm hãm sự sinh trưởng của E.coli. ðiều này có thể giải thích một thực tế rằng số lượng E.coli trong ruột già của người và ủộng vật chỉ bằng một phần nghỡn số lượng vi khuẩn kỵ khớ cú trong ủú.
Trong mối quan hệ cộng sinh loại vi khuẩn này sinh ra những chất dinh dưỡng cần thiết cho loại vi khuẩn khỏc, hay chỳng làm thay ủổi PH và thế oxy hóa khử. đôi khi một số chất không sử dụng ựược bởi một thành viên nhưng lại ủược sử dụng khi kết hợp cỏc thành viờn với nhau dưới tỏc dụng của Enzym.
Sau sự sinh sản của vi khuẩn hiếu khớ, một mụi trường kỵ khớ ủó ủược tạo ra ở phần trên của bộ máy tiêu hóa. Vi khuẩn hiếu khi sinh trưởng và tiêu thụ hết oxy ủi xuống phần dưới của bộ mỏy tiờu húa, làm mụi trường càng kỵ khí hơn và vi khuẩn kỵ khí trở nên chiếm ưu thế.
Cơ chế hoạt ủộng của vi khuẩn lactic trong ruột
Vi khuẩn lactic sản sinh nhiều loại thực phẩm trao ủổi chất cú thể tỏc ủộng ủến vi sinh vật khỏc trong ủường ruột. Hơn nữa axit axetic ủược tiết ra trong quỏ trỡnh nuụi cấy dị hỡnh và H20 cú thể gõy ngộ ủộc cho cỏc vi khuẩn khác.
Các axit mật lại khử liên kết nhờ vi khuẩn lactic. Có thể là tác nhân ức chế một số vi khuẩn lactic cư chú trong ruột non và ruột kết. Bên cạnh tác ủộng vào quỏ trỡnh trao ủổi cholesterol và axớt mật. Vi khuẩn lactic cũn cú vai trò làm giảm sự sinh sản ra các hợp chất nitơ có hại.
Ở lợn con cho ăn sữa nuôi cấy bởi L. acidophillus, lượng amin trong ruột sinh ra ớt hơn so với lợn khụng ủược xử lý và chớnh sản sinh ra amin cũng thay ủổi từ ruột non tới manh tràng. Cỏc Enzym trong phõn cú khả năng sinh ung thư như : B. gluconidare, nitroductase, aroreductase giảm ủi ở người dùng L.aicidophillus trong khẩu phần ăn hàng ngày. Vi khuẩn
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 26 lactic ủược ăn vào ruột ủó sản sinh và giải phúng ra cỏc enzym thuỷ phõn, chỳng cú thể hỗ trợ tiờu hoỏ cho ủộng vật nuụi, ủặc biệt trong giai ủoạn ủầu ủời của bờ con và lợn.
Một số kết quả nhiên cứu cho thấy rằng Lactobacillus cũng có thể góp phần vào quá trình tiêu hoá các hydrat cacbon phức tạp hơn Lactoses. Cham và cộng sự ủó phõn lập ủược ba chủng Lactobacillus từ diều gà cú hoạt tớnh thuỷ phân tinh bột. Chủng có hoạt tính thuỷ phân tinh bột tốt nhất là L.
acidophillus ủó sản sinh ra mantoza và một chỳt ớt glucoza từ amino pectin.
Cỏc sản phẩm cú hoạt tớnh thuỷ phõn glucan cũng cú thể rất cú hiểu quả ủối với thức ăn của gia cầm và của lợn có dài mạch và yếu mạch, bởi vì các enzym của vật như khụng thể thuỷ phõn ủược β – D – glucan, như vậy nú hỗ trợ sự tiêu hoá tinh bột.
Nhiều tỏc giả ủó cụng bố những kết quả nghiờn cứu rất ủỏng khớch lệ khi cho rằng vi khuẩn lactic có thể hỗ trợ hệ miễn dịch cả trên bề mặt lớp chất nhày cũng như toàn bộ hệ thống. Thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của enzym faccium như một chủng ủơn lẻ ủối với chuột nuụi trong ủiều kiện vụ trựng ủó cho thấy số lượng salmonella (ủược ủưa qua ủường tĩnh mạch) trong lỏ lỏch giảm ủỏng kể. ðiều này chỉ ra cú sự ủỏp ứng của hệ thống miễn dịch.
Khi cho chuột ăn hai chủng L.acidophillus va L.casei qua ủường miệng ủó làm tăng chức năng thực bào của ủại thực bào ở chuột. Lessard và Brisson ủó cho lợn con ăn sữa nuụi cấy bởi một hỗn hợp cỏc L.bacillus và quan sỏt thấy một sự tăng chỳt ớt nồng ủộ IgG huyết thanh. L.casei ủược ủưa vào ruột qua ủường miệng ủó làm tăng sự sản sinh IgA trong khoang ruột, ủó giỳp cho màng nhày chống lại Salmonella tupphimurium.
Những kết quả nghiờn cứu trờn cho thấy vi khuẩn lactic thực sự ủó ủúng gúp vào quỏ trỡnh miễn dịch.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 27 Bảng 2.1. Tớnh chất ủối khỏng ủối với vi khuẩn gõy thối và
gây bệnh trong ruột
Vật chủ Vi khuẩn Tỏc ủộng Tỏc giả
nghiên cứu Lợn con L.lactis Giảm E.coli trong phân Muralidhara Lợn con L.reuteri Giảm pH và E.coli trong ruột Underdahl Lợn con S.faeclis Tăng vi khuẩn lactic, giảm salmonella Ozava Trâu bò L.acidophillus Kiềm chế E.coli Gilliand
Bảng 2.2. Lợi ích của vi khuẩn lactic cú ủặc tớnh probiotic ủối với quỏ trỡnh chuyển hoỏ cỏc chất ở ủộng vật chủ
Vật chủ Vi khuẩn cú ủặc
tớnh probiotic Tỏc ủộng Tỏc giả
nghiên cứu Lợn con L.acidophillus Giảm cholesterol trong huyết
thanh
Gilliand
Bê con L.acidophillus Khử axít mật liên kết tạo thành chất ức chế vi khuẩn
Gilliand
Người L.acidophillus Giảm sự sản sinh các hợp chất tiềm năng gây ung thư
Goldin
Chuột L.bulgaricus Các enzym thuỷ phân hỗ trợ tiêu hoá
Garivie
Lợn, gà L.acidophillus Hỗ trợ tiêu hoá
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 28 Chỉ tiêu lựa chọn vi khuẩn lactic làm chế phẩm probiotic
ðể tạo ra một chế phẩm probiotic lý tưởng cần phải chú ý các chỉ tiêu sau - Vi khuẩn ủược chọn phải là chủng khụng gõy bệnh ủại diện cho khu hệ ủường ruột thụng thường, ủặc trưng nhất cho vật chủ và giữ ủược hoạt tớnh của nú trong mụi trường cú ủộ axit cao trong dạ dày và nồng ủộ muối mật cao trong ruột non.
- Chủng vi khuẩn lactic tốt phải cã khả năng sinh trưởng nhanh và trao ủổi chất tốt, tồn tại với số lượng lớn trong ruột.
- Chủng probiotic lý tưởng là chủng cú thể bỏm ủược vào bề mặt biểu mô, nh− vậy có thể lưu chú ở một số phần của bộ máy tiêu hoá.
- Vi khuẩn lactic ủược chọn phải sinh ra axit hữu cơ một cỏch cú hiệu quả và có thể có tính kháng khuẩn, chống lại các vi khuẩn có hại.
- Chế phẩm probiotic phải dễ sản xuất, sinh trưởng ủược khi nuụi cấy ở qui mụ lớn, giữ ủược khả năng sống trong thời gian bảo quản và giỏ thành phải hợp lý ủể sử dụng trong chăn nuụi.
2.3.3. Chế phẩm probiotic
Chế phẩm gồm vi sinh vật trợ sống Lactobacillus 107 CFU/g kết hợp với các vitamin B1, PP, B2, B12 và axit amin Lysin.
Chế phẩm probiotic gồm có vi sinh vật có tính chất probiotic kết hợp với cỏc vitamin và axit amin. Nờn nú khụng chỉ mang ủầy ủủ tớnh chất và vai trò của probiotic mà còn mang tác dụng của vitamin và axit amin.
Nú cú khả năng cải thiện sự cõn bằng vi sinh vật ủường ruột, tăng cường sức khoẻ cho con người và vật nuôi. Chế phẩm có hoạt tính sinh học cao, an toàn. Nó có khả năng tiêu diệt vi sinh vật có hại, bổ sung vi sinh vật cú ớch, duy trỡ trạng thỏi cõn bằng của khu hệ vi sinh vật ủường ruột. Ngoài ra chế phẩm cũn cú khả năng tăng cường hệ miễn dịch, chống ung thư ủại tràng, giảm thiểu cholesterol trong máu.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 29 Những kết quả nghiên cứu cơ bản và ứng dụng của chế phẩm probiotic gần ủõy tập trung mạnh vào việc phỏt triển chăn nuụi gia sỳc, gia cầm ở cỏc trang trại. ðặc biệt ủó cú nhiều cụng trỡnh khoa học chứng minh về tỏc dụng phòng chống bệnh tật và kích thích tăng trưởng của chế phẩm probiotic. Tác giả Bair ủó bổ sung một chủng lactobacillus vào thức ăn cho lợn và kết quả làm tăng trọng lượng lợn ở giai ủoạn ủầu và giai ủoạn sinh trưởng, tăng 8,4%
so với mẫu ủối chứng.
Nhìn chung, những nghiên cứu ứng dụng chế phẩm probiotic có tác dụng ủỏng kể ủến hiệu quả chuyển hoỏ thức ăn, hạn chế bệnh và làm tăng trọng ủối với vật nuụi.
2.3.4. Chế phẩm EM- vi sinh vật hữu hiệu
- Chế phẩm EM dạng nước ủể phun nền chuồng với hàm lượng 1lớt chế phẩm/100 m2 bề mặt. Gồm nhiều loài vi sinh vật probiotic có trong chế phẩm gốc EM nh− nhóm sacharomyces, lactobacillus, các vi khuẩn quang hợp có lợi với mật ủộ 105-106 CFU/g trong mụi trường dịch ủường thớch hợp.
- Chế phẩm EM dạng BOKASHI bổ sung vào thức ăn gồm nhiều loài sinh vật probiotic có trong chế phẩm gốc EM nh−: Nhóm sacharomyces, lactobacillus, cỏc vi khuẩn quang hợp cú lợi với mật ủộ 105-106 CFU/g trong hỗn hợp bột ngũ cốc nh− bột ngụ, cỏm gạo, rỉ ủường và nước sạch.
EM dạng nước và BOKASHI ủó ủược giới thiệu ở Việt Nam trong những năm gần ủõy, do GS. TS Higa người Nhật phỏt minh ra. Tỏc dụng của EM rất rộng rãi trên nhiều lĩnh vực nh− trồng trọt, bảo vệ thực vật, bảo vệ môi trường trong chăn nuôi thú y.
Do ủặc ủiểm của EM là chế phẩm vi sinh vật nờn sử dụng trong nụng nghiệp là rất thớch hợp. Ở nhiều nước trờn thế giới, ủặc biệt là cỏc nước khu vực Chõu Á nh− Pakistan, Thỏi Lan, Trung Quốc, Triều Tiờn ủó sử dụng chế phẩm này ở phạm vi công nghiệp.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……… 30 ðề tài nghiên cứu ứng dụng chế phẩm này ở Việt Nam do PGS. TS.
Nguyễn Quang Thạch làm chủ nhiệm ủó triển khai trờn nhiều lĩnh vực.
a. EM dạng nước tác dụng nên môi trường
Sự phát triển ồ ạt của các vi sinh vật có trong chế phẩm tạo nên sự cạnh tranh sinh tồn với các vi khuẩn có hại khác trong môi trường chuồng trại. Các vi khuẩn có hại sẽ bị tiêu diệt do thiếu môi trường sống. Các vi khuẩn E.coli và Clostridium perfringens giảm ủỏng kể cú ý nghĩa rất lớn trong vệ sinh mụi trường, giảm thiểu mầm bệnh cú thể gõy bệnh ủường tiờu hoỏ cho vật nuụi.
ủồng thời EM1 dạng nước cú tỏc dụng làm giảm nồng ủộ khớ CO2, H2S và NH3 ủỏng kể.
Sản phẩm ủược ứng dụng rộng rói trong mụi trường chăn nuụi gia súc, gia cầm và cả môi trường nuôi trồng thuỷ sản.
Như ủó biết chăn nuụi hiện nay ủang là nguồn thu nhập quan trọng của cỏc hộ nụng dõn cỏ thể. Do ủiều kiện ủịa dư chật hẹp và nuụi với mật ủộ cao vỡ vậy yếu tố mụi trường là rất ủỏng quan tõm. Mựi hụi do chất thải ảnh hưởng ủến năng xuất vật nuụi và sức khoẻ con người.
Do vây việc sử dụng chế phẩm sinh học EM1 dạng nước là giải pháp mang lại hiệu quả kinh tế cao và ủảm bảo an toàn.
b. EM dạng BOKASHI trộn vào thức ăn
EM BOKASHI làm tăng các vi sinh vật có lợi nhằm cân bằng hệ vi sinh vật ủường ruột trong hội chứng rối loạn tiờu hoỏ, tiờu chảy do nhiễm khuẩn. Giỳp tăng cường sức khoẻ cho ủộng vật, tăng chất lượng thịt, tăng trong nhanh, tăng chất lượng phân, giảm mùi hôi trong chuồng nuôi.
Sự tăng lên của tập đồn vi sinh vật đường tiêu hố, đồng nghĩa với sự tăng lờn của hàm lượng axit amin. Cỏc tỏc giả cho rằng EM ủó hỗ trợ cho vi sinh vật ủường tiờu hoỏ phỏt triển và cú tỏc dụng tớch cực trong chuyển hoỏ