2.4.1. Khái niệm về probiotic
Thuật ngữ probiotic được nhắc tới đầu tiên bởi Lilly and Stillwell (1965) để miêu tả những yếu tố kích thích sinh trưởng được sản sinh bởi vi sinh vật. Probiotic được bắt nguồn từ gốc Hy Lạp với nghĩa trợ sinh (Prolife). Fuller (1989) định nghĩa Probiotic như một loại thức ăn bổ sung vi sinh vật sống, có tác động có lợi đến động vật chủ nhờ khả năng duy trì sự cân bằng hệ vi sinh vật đường ruột. Năm 1989, US FDA (Food and Drug Administriation) đã yêu cầu những nhà sản xuất dùng thuật ngữ vi sinh vật được cho ăn trực tiếp là DFM (Direct Fed Microbials) hơn là dùng probiotic. FDA định nghĩa DFM như một nguồn vi sinh vật sống tìm thấy trong tự nhiên, nó bao gồm cả vi khuẩn, nấm mốc, nấm men (Lã Văn Kính, 1998).
2.4.2. Cơ chế tác dụng của probiotic
Trong ống tiêu hóa có hàng trăm nghìn tỷ vi khuẩn, số lượng vi khuẩn có lợi đường ruột thường được duy trì ở một tỷ lệ cân bằng so với vi khuẩn có hại, tỷ lệ này vào khoảng 85/15 (85% vi khuẩn có lợi và 15% vi khuẩn có hại). Nếu tỷ lệ cân bằng này nghiêng về phía vi khuẩn có hại thì xuất hiện rối loạn tiêu hóa, suy giảm khả năng miễn dịch niêm mạc ruột, dẫn đến suy giảm sức kháng bệnh của toàn cơ thể. Sự suy giảm vi khuẩn có ích thường xẩy ra khi sử dụng kháng sinh, tiếp xúc với hóa chất nông nghiệp hoặc do ô nhiễm. Bổ sung probiotic là gieo lại vi khuẩn có ích bị tổn hại do các yếu tố trên.
Theo tài liệu của Han Poong industry Co., Ltd., (2002), Fuller (1992); Fuller (1989); Lã Văn Kính (1998), cơ chế tác dụng của probiotic như sau:
- Duy trì hệ vi sinh vật có lợi trong đường ruột bằng cách loại trừ cạnh tranh và hoạt động đối kháng.
Cạnh tranh bao gồm: Cạnh tranh về vị trí bám dính trên nhung mao ruột, cạnh tranh chất dinh dưỡng, cạnh tranh về khối lượng các chất sinh ra bởi vi sinh vật. Nhiều nghiên cứu chứng minh probiotic ức chế bám dính trên nhung mao của vi sinh vật gây bệnh như: E.coli, sallmonella, tryphimurium.Việc ức chế khả năng bám dính của vi sinh vật gây bệnh sẽ ngăn ngừa sự phát triển và gây bệnh của chúng, từ đó probiotics được coi là giải pháp phòng ngừa bệnh đường ruột.
- Tăng khả năng tiêu hóa thức ăn: Kích thích tính thèm ăn, làm tăng tích lũy mỡ, nitrogen, Ca, P, Cu, Mn (Nahason et al., 1992 - 1996; trích dẫn bởi Lã Văn Kính, 1998).
- Làm giảm urease trong chất chứa ruột non, ngăn chặn tổng hợp những amin độc, giảm nồng độ NH3 trong phân gia súc, gia cầm, do đó ảnh hưởng có lợi đối với môi trường.
- Tổng hợp vitamin nhóm B như: B1, B2, B6, B12.
- Trung hòa và khử độc tố trong đường ruột. Ảnh hưởng có lợi của probiotic trong thức ăn là sự sản xuất các chất kháng khuẩn có tác dụng trung hòa độc tố tiêu chảy của vi khuẩn E.coli.
- Kích thích hệ thống miễn dịch: Yếu tố được xác định có vai trò kích thích hệ thống miễn dịch là thành phần của vách tế bào vi khuẩn (peptidoglycan). Sự phân hủy peptidoglycan tạo ra chất muramin peptid có tác dụng kích thích hoạt động của đại thực bào. Khả năng bám vào niêm mạc ruột của probiotic tạo lên sự tương tác giúp probiotic tiếp xúc với hệ thống lympho đường ruột và hệ thống miễn dịch, nhờ đó thúc đẩy hiệu quả miễn dịch và tạo nên sự ổn định của hàng rào bảo vệ của ruột.
2.4.3. Thông tin về sản phẩm Bacillus Weaner
Bacillus Weaner là sản phẩm Probiotic có chứa 3 loại vi khuẩn là:
Bacillus subtilis, Bacillus coagulans, Bacillus licheformis dạng bào tử bền nhiệt
của công ty BioSpring sản xuất.
Thành phần của sản phẩm: Tổng số bào từ Bacillus ≥1 x 1012CFU/kg
+ Bào tử Bacillus subtilis...……≥4 x 1011CFU/kg
+ Bào tử Bacillus coagulans………..≥3 x 1011CFU/kg
2.4.3.1. Bacillus subtilis,
Đặc điểm: Trực khuẩn gram dương, có bào tử, hiếu khí, di động được không có giáp mô, thích hợp ở nhiệt độ 350C, lên men đường glucose và saccharose.
Tác dụng: Sản sinh enzyme tiêu hoá: amylase, cellulase, pectinase, protease, lipase, tripsin, mannase, sản sinh các acid hữu cơ: acid lactic, acid acetic làm giảm pH đường ruột, tổng hợp vitamin nhóm B, cạnh tranh vị trí bám với vi khuẩn gây bệnh.
Hình 2.1. Hình thái Bacillus subtilis 2.4.3.2. Bacillus coagulans
Đặc điểm: là vi khuẩn Gram dương, dạng que di động,nhiệt độ phát triển tối ưu từ 35 - 50 ° C, pH thích hợp từ 5,5 – 6,5. Bacillus coagulans là loại vi khuẩn sinh bào tử, có khả năng chịu nhiệt và môi trường khắc nghiệt tốt.
Tác dụng: có khả năng sinh ra acid lactic, acid này dễ dàng được hấp thu hoàn toàn và có tính phản ứng miễn dịch.
2.4.3.3. Bacillus licheformis
Hình 2.3. Hình thái Bacillus licheformis
Đặc điểm: là vi khuẩn Gram dương, hình que, ưa nhiệt. Nhiệt độ tăng trưởng tối ưu khoảng 30° C, tuy nhiên nó có thể tồn tại ở nhiệt độ cao hơn nhiều. Trong điều kiện môi trường khắc nghiệt, nghèo dinh dưỡng, đặc biệt trong đất,
Bacillus licheformis có khả năng tạo bào tử. Những bào từ này có khả năng chịu
nhiệt, lạnh, bức xạ và các áp lực từ môi trường tốt. Dưới những điều kiện tốt, các bào tử nảy mầm trở thành tế bào vi khuẩn.
Tác dụng: tiết ra enzyme phân hủy carbohydrate, chất béo, đạm thành các đơn vị nhỏ hơn nên giúp cải thiện trọng lượng, chuyển hóa thức ăn, giảm bệnh tiêu chảy và giảm tỷ lệ chết non ở vật nuôi.
Bảng 2.1. Khả năng chịu nhiệt của các chủng Bacillus trong sản phẩm Bacillus Weaner
Chủng Bacillus
Mật số ban đầu (CFU/g)
Mật số bảo toàn khi sốc nhiệt 10 phút (CFU/g)
80° C 90° C 100° C
Bacillus subtilis 1 x 109 0,98 x 109 0,94 x 109 0,92 x 109
Bacillus licheformis 1 x 109 0,98 x 109 0,95 x 109 0,92 x 109
Bacillus coagulans 1 x 109 0,95 x 109 0,95 x 109 0,90 x 109 Nguồn: Phòng R&D, công ty cổ phần CNSH Mùa Xuân (2017)
Có thể thấy bào tử các chủng Bacillus trong chế phẩm Bacillus Weaner có khả năng chịu nhiệt tốt. Mật số bảo toàn cao, khả năng chịu nhiệt trong quá trình ép viên tốt.
Bảng 2.2. Khả năng sinh Enzyme của các chủng Bacillus - BioSpring
Chủng Bacillus
Khả năng sản sinh các loại Enzyme tiêu hóa Protease (IU/g) Amylase (IU/g) Phytase (IU/g) Cellulase (IU/g) Tiêu hóa Protein Tiêu hóa tinh bột Tiêu hóa phytase, giải phóng Ca, P
Tiêu hóa xơ
Bacillus subtilis 64,9 462,9 397,7 24,7
Bacillus licheformis 26,1 336,7 390,1 21,2
Bacillus coagulans 77,5 357,7 409,0 20,0
Khả năng sinh enzyme tiêu hóa của các chủng Bacillus có trong sản phẩm Bacillus Weaner ở nồng độ
105– 106 CFU/g trong điều kiện sinh lý tiêu hóa vât nuôi.
Nguồn: Phòng R&D, công ty cổ phần CNSH Mùa Xuân 2017
Bảng 2.3. Khả năng sinh Enzyme của sản phẩm Bacillus Weaner
Khả năng sinh Enzyme
Protease (IU/g) Amylase (IU/g) Phytase (IU/g) Cellulase (IU/g) Tiêu hóa Protein Tiêu hóa tinh bột Tiêu hóa phytase, giải phóng Ca, P Tiêu hóa xơ
Bacillus Weaner (IU/g) 5281,0 336660,0 319660,0 18470,0
Khả năng sinh enzyme tiêu hóa của sản phẩm Bacillus Weaner khi được bổ sung với liều 108– 109
CFU/kg thức ăn trong điều kiện sinh lý vật nuôi.
Nguồn: Phòng R&D, công ty cổ phần CNSH Mùa Xuân (2017)
2.5. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VÀ NGOÀI NƯỚC 2.5.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước thuộc lĩnh vực đề tài 2.5.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước thuộc lĩnh vực đề tài
Những kết quả nghiên cứu về Probiotics trên lợn đã được E.Doyle (2001) Viện nghiên cứu thực phẩm thuộc Trường Đại Học Wisconsin - Madison tập hợp như sau:
- Lactobacillus và Bifidobacteria giúp lợn con tăng trưởng và giảm tỷ lệ tử vong.
- Lactobacillus casei cải thiện tăng trưởng lợn con và giảm tiêu chảy có hiệu quả hơn so với kháng sinh liều thấp.
Kyriakis et al. (1999) nghiên cứu ảnh hưởng của Probiotics LSP- 122 đến việc phòng ngừa bệnh tiêu chảy ở heo con giai đoạn 28 ngày tuổi. Thí nghiệm được tiến hành trên 4 lô: lô 1 không dùng Probiotic, lô 2 sử dụng vi khuẩn
Bacillus toyoi với liều 106 bào tử/g TA, lô 3 và lô 4 sử dụng Bacillus licheniformis với liều 106 và 107 bào tử/g TA. Kết quả cho thấy các lô thí nghiệm (lô 2,3 và 4) đều có tỷ lệ tiêu chảy và tình trạng tiêu chảy ít nghiêm trọng hơn so với lô đối chứng (p< 0,05). Ngoài ra, tăng trọng/ngày, tiêu tốn thức ăn cũng cải thiện hơn so với lô đối chứng. Trong đó lô sử dụng 107 bào tử Bacillus lichenniformis kết quả tốt nhất.
Scheuemann (1993) bổ sung probiotic trong thức ăn của lợn con sẽ cải thiện được tỷ lệ tiêu hoá protein 5 - 6%.
Kyrikis et al. (1999) đã nghiên cứu ảnh hưởng của probitic LSP 122 đến phòng ngừa bệnh tiêu chảy ở lợn con giai đoạn 28 ngày tuổi. Thí nghiệm được tiến hành trên 4 lô: lô 1 không dùng probitic, lô 2 sử dụng vi khuẩn Bacillus toyoi với liều 106 bào tử/g TA, lô 3 và lô 4 sử dụng Bacillus licheniformis với liều 106 và 107 bào tử/g TA. Kết quả thí nghiệm cho thấy các thí nghiệm ở lô 2,3 và 4 đều có tỷ lệ tiêu chảy và tình trạng tiêu chảy ít nghiêm trọng hơn so với lô đối chứng (p<0,05). Ngoài ra tăng trọng/ngày, tiêu tốn thức ăn cũng cải thiện hơn lô đối chứng.
Hadani et al. (2002) sử dụng chế phẩm probactric (probiotic dạng lỏng, chứa vi khuẩn hoại sinh E.coli dòng ATCC 202226) cho lợn con với liều 3ml/con vào ngày thứ nhất và ngày thứ 3 sau khi sinh để phòng ngừa tiêu chảy. Kết quả cho thấy tỷ lệ tiêu chảy giảm 6,6%, tăng trọng/ ngày là 11g và tỷ lệ chết giảm 5,4% so với đối chứng.
2.5.2. Tình hình nghiên cứu trong nước thuộc lĩnh vực đề tài
Trong đường ruột của động vật, hệ vi sinh vật luôn luôn ổn định, đảm bảo trạng thái thăng bằng cho hoạt động của đường ruột. Khi hệ vi sinh vật cân bằng thì những vi sinh vật có lợi, phần lớn là vi khuẩn lactic, chiếm 90% sẽ hoạt động hữu ích cho đường ruột. Nếu sự cân bằng này bị phá vỡ thì vi khuẩn có hại cạnh tranh phát triển, gây rối loạn đường tiêu hoá đẫn tới tiêu chảy. Xuất phát từ cơ sở trên, nhiều nhà nghiên cứu đã tạo các dạng chế phẩm khác nhau của vi khuẩn
hữu ích để đưa vào đường ruột tạo sự cân bằng hệ vi sinh vật đường ruột. Ở nước ta nhiều công trình nghiên cứu về vấn đề này đã được công bố.
Nguyễn Như Viên (1976); (Chu Đức Thắng, 1997) đã sản xuất thành công chế phẩm Bacillus subtilis bằng cách cấy vi khuẩn Bacillus subtilis vào môi trường đậu tương, nước cám gạo, thậm chí trong cả nước râu ngô. Theo tác giả, trong hàm lượng Bacillus subtilis có thể hạn chế được vi khuẩn gram âm và gram dương. Có thể dùng chế phẩm để điều trị viêm ruột, ỉa chảy ở lợn các lứa tuổi khác nhau.
Đậu Ngọc Hào và cs. (2000) tiến hành bổ sung chế phẩm Saccharomyces
cerevisiae cho lợn con sau cai sữa, kết quả cho thấy, sau 14 ngày thí nghiệm, lô
thí nghiệm tăng trọng so với lô đối chứng là 103%, sau 21 ngày là 102%, sau 35 ngày là 102%. Như vậy khi bổ sung 1% chế phẩm nấm men Saccharomyces
cerevisiae thì khối lượng trung bình của lợn con sau cai sữa ở lô thí nghiệm cao
hơn so với lô đối chứng. Ngoài việc giúp cho tăng trọng của lợn con thì việc sử dụng chế phẩm Saccharomyces cerevisiae còn giảm được phần nào lượng thức ăn tiêu tốn. Ở lô có bổ sung 1% chế phẩm vào thức ăn thì lượng thức ăn tiêu tốn cho một lợn trong 17 ngày ít hơn so với lô đối chứng 1,5 kg thức ăn và trong 25 ngày ít hơn 1,1 kg.
Vũ Văn Quang (1999) dùng chế phẩm vi sinh vật Lactobacillus
acidophilus bổ sung cho lợn con thì tỷ lệ nhiễm bệnh tiêu chảy giảm từ 58,33%
xuống còn 25%. Đồng thời chế phẩm vi sinh vật này có tác dụng làm cho vi khuẩn E.coli giảm đi như sau: Lô ĐC E.coli 68 ± 1,79 triệu vi khuẩn/1g phân
Salmonella 27,75 ± 0,81 triệu vi khuẩn/ 1g phân. Còn lô TN E.coli 61,18 ± 0,92
triệu vi khuẩn /1g phân, Salmonella 26,17 ± 1,81 triệu vi khuẩn/ 1g phân.
Phạm Khắc Hiếu và cs. (2002) nghiên cứu thức ăn vi sinh vật dạng kháng khuẩn của chế phẩm EM1 đã cho thấy chế phẩm EM1 có tác dụng ức chế với
E.coli, Samonella, Klebsiella, Shigella, Staphylococcus, Steptococcus,
Clostridium perfringen, Sarcina lutae. Kết quả điều tra số lượng vi khuẩn E.coli
trong 1g phân lợn sau khi dùng EM1 cho thấy giảm 7% ở lợn 1- 21 ngày tuổi, giảm 5,3% ở lợn 22- 60 ngày tuổi (phòng bệnh) và giảm 93% ở lợn 1- 21 ngày tuổi, giảm 53,6% ở lợn 22- 66 ngày tuổi (điều trị tiêu chảy).
Nguyễn Như Pho và Trần Thị Thu Thủy (2003) bước đầu thông báo các kết quả sử dụng chế phẩm Probiotics (Organic Green) trong phòng ngừa tiêu chảy trên
lợn con giai đoạn theo mẹ và giai đoạn sau cai sữa cho thấy tỷ lệ tiêu chảy giảm 1,5 - 3% trên lợn con theo mẹ và giảm 1,5 - 5,7% trên lợn con cai sữa; Tỷ lệ chết giảm 2 - 6% trên lợn con theo mẹ và trên lợn con cai sữa tỷ lệ chết là 0%.
Ngô Thị Hồng Thịnh (2008) sử dụng chế phẩm BIOSAF (probiotic). BIOSAF được sản xuất từ chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae. Trong khẩu phần lợn nái nuôi con và lợn con giống ngoại từ tập ăn đến cai sữa kết luận rằng:
+ Đối với lợn nái: việc bổ sung Biosaf trong thức ăn của lợn nái với 2 mức 0,1% và 0,16% không ảnh hưởng rõ rệt đến tỷ lệ hao mòn và thời gian động dục trở lại của lợn nái. Tuy nhiên lại có ảnh hưởng tích cực đến khả năng tiết sữa của lợn nái.
+ Đối với lợn con: ảnh hưởng tích cực đến khả năng thu nhận và chuyển hoá thức ăn. Tăng dần từ lô ĐC, TN1, TN2 là 10,4; 10,65; 10,80 g/con/ngày. Tăng khối lượng lợn con cai sữa/ổ. Lô ĐC là 45,23kg, tăng dần ở lô TN1 là 52,93kg và TN2 là 61,98kg. Giảm tỷ lệ tiêu chảy 22% ở TN2 so với ĐC, giảm chết với ĐC là 9,02%, ở TN2 so với ĐC là 12,73%.
Trần Quốc Việt (2006 - 2009) kết quả nghiên cứu hết năm 2008 đã phân lập được 64 chủng vi sinh vật từ các nguồn khác nhau, trong đó có 27 chủng vi khuẩn lactic và 39 chủng nấm men. Các chủng trên lại tiếp tục được sàng lọc, đánh giá các đặc điểm hình thái, trao đổi chất, phân loại sơ bộ và các lựa chọn được 4 chủng (hai chủng vi khuẩn lactic và hai chủng nấm men). Các chủng này đã được đánh giá là có các đặc tính probiotics, sau đó đã được định danh bằng phân tích trình tự 16S ARN. Kết quả phân loại và định dạnh cho thấy 2 chủng vi khuẩn lactic là: Lactobacillus fermantum và Lactobacillus casei. Hai chủng nấm men là Saccharomyces cerevisiae và Saccharomyces boulardi. Đã nghiên cứu tính tương thích của các chủng vi sinh vật probiotics. Các kết quả nghiên cứu cho thấy, tất cả các chủng vi sinh vật probiotics đều có tính chất tương thích cao và có thể tổ hợp theo nhiều cách khác nhau.
Đã tạo được môi trường lên men thích hợp để tạo chế phẩm probiotics dạng lỏng (môi trường MT0). Xác định được thời gian lên men thích hợp (48 giờ đối với vi khuẩn Bacillus và nấm men và 56 giờ đối với vi khuẩn Lactic). Chọn được chất mang thích hợp để sản xuất probiotics dạng bột theo phương pháp sấy phun và đưa ra được qui trình kỹ thuật sản xuất chế phẩm probiotics dạng lỏng và bột. Đã sản xuất được chế phẩm probiotics dạng lỏng (mật độ vi sinh vật hữu ích đạt 108-109 cfu/g) và dạng bột (mật độ vi sinh vật hữu ích đạt 107-108 cfu/g).
Những kết quả nghiên cứu trên lợn cho thấy, lợn ở các lô được ăn khẩu phần có bổ sung chế phẩm probiotics đa chủng (Bacillus subtilis (H4);
Saccharomyces boulardi - (SB.; Enterococcus faecium - 6H2; Lactobacillus
acidophilus - C3; Pediococcus pentosaceus - Đ7 và Lactobacillus fermentum - NC1) dạng bột có tốc độ sinh trưởng cao hơn so với lô đối chứng (không bổ sung kháng sinh và probiotics) 16,4%.
Trần Quốc Việt và cs. (2007) khi bổ sung chế phẩm Probiotic được sản xuất từ 2 chủng vi khuẩn lactic (Enterococcus faecium - 6H2; Lactobacillus acidophilus- C3) và một chủng Bacillus (Bacillus subtilis - H4) có hiệu quả rõ rệt với lợn con giai đoạn từ sau cai sữa 21 đến 60 ngày tuổi cả về khả năng tiêu hoá