3. CHITOSAN ỨNG DỤNG TRONG CHĂN NUÔ
3.4.3. Ứng dụng chitosan trên gia cầm
3.4.3.1. Các vấn đề thường gặp ở gia cầm
Stress nhiệt là một trong các vấn đề thường gặp nhất ở gia cầm. Khi gà bị stress
nhiệt sẽ uống nước nhiều (giảm lượng ăn), và thở nhiều để thoát nhiệt nên cần sử dụng nhiều năng lượng (thiếu hụt năng lượng để tăng trưởng). Stress nhiệt dẫn đến gà bị stress oxy hóa, giảm sức đề kháng, tăng tính nhạy cảm với mầm bệnh, thay đổi hệ vi sinh và hình thái đường ruột, từ đó dẫn đến giảm tăng trưởng và năng suất chăn nuôi thịt, trứng (Osho và ctv, 2020).
Ngoài ra, các loài gia cầm rất nhạy cảm với các mầm bệnh gây ra bởi vi khuẩn (E. coli,
Salmonella), hoặc nguyên sinh động vật họ
Coccidia (bệnh cầu trùng), cũng như các bệnh do virus gây ra (các bệnh cúm). Hậu quả việc nhiễm bệnh trên gà là việc giảm năng suất chăn ni (thịt, trứng), việc tiêu hủy để đề phịng lây lan và nguy cơ truyền bệnh sang người (thịt gia cầm có chứa salmonella là nguồn chính gây bệnh nhiễm khuẩn Salmonella trên
người (Menconi và ctv, 2014).
Các vấn đề hiện nay trong chăn nuôi gia cầm được giải quyết bằng: 1. Sử dụng kháng sinh đề điều trị, phịng bệnh và kích thích tăng trưởng với nguy cơ cao dẫn đến kháng kháng sinh và truyền sang người, cũng như lo ngại về tồn dư kháng sinh trong thành phẩm chăn nuôi; 2. Bổ sung các chất dinh dưỡng phụ trợ vào chế độ ăn (chất làm tăng khả năng tiêu hóa, hấp thụ, chất chống oxy hóa, vitamin tăng cường miễn dịch); 3. Sử dụng vaccine để phòng bệnh.
Các nghiên cứu về ứng dụng của chitosan trên gia cầm tập trung vào ứng dụng chitosan mạch ngắn – chitosan oligosaccharide (COS).
3.4.3.2. Tác dụng lên chức năng đường ruột
Đối với gà thịt, bổ sung chitosan (hoặc COS) vào chế độ ăn giúp tăng các chỉ số năng suất (tăng trưởng, FCR) và độ tiêu hóa dinh dưỡng (Suk và ctv, 2004; Huang và ctv, 2005; Shi và ctv, 2005; Zhou và ctv, 2005; Li và ctv, 2007; Swiatkiewicz và ctv, 2013; Tufan và Arslan, 2021). Kết quả nghiên cứu cho thấy, việc bổ sung chitosan vào thức ăn cho gà thịt đem đến các tác động có lợi tương đương với bổ sung kháng sinh falvomycin (Huang và ctv, 2005) trong tăng BWG, FCR, độ tiêu hóa
hỗng tràng vật chất khơ, Ca, P, protein thơ và axít amin. Bên cạnh đó, việc tăng hiệu quả sử dụng nitơ (Shi và ctv, 2005), tăng lượng ăn vào, cũng như tác động điều chỉnh có lợi lên hệ vi sinh vật ở manh tràng (tăng vi khuẩn
Lactobacillus, giảm E. coli) (Li và ctv, 2007) là các
nguyên nhân giải thích cho tác động tích cực của chitosan/COS lên tăng trưởng của gà thịt. Tác giả (Khambualai và ctv, 2009) lý giải rằng các ảnh hưởng tích cực của chitosan lên hình thái đường ruột với sự có mặt của các nhung mao phình đại và tế bào thụ thể dẫn đến ảnh hưởng tích cực lên tăng trưởng của gà được bổ sung chitosan trong khẩu phần ăn. COS cũng thể hiện khả năng cải thiện tăng trưởng trên gà thịt, cùng với tăng độ tiêu hóa dinh dưỡng và độ chuyển hóa N, Ca (Swiatkiewicz và ctv, 2014).
Số lượng các nghiên cứu ảnh hưởng của chitosan lên gà đẻ khá là hạn chế so với gà thịt. Yan và ctv (2010) cho thấy chế độ ăn chứa 0,01 hoặc 0,02% COS giúp tăng khối lượng trứng, màu lòng đỏ và chỉ số Haugh, tuy nhiên, không ảnh hưởng đến sản lượng trứng hoặc các chỉ số chất lượng vỏ trứng (Yan và ctv, 2010). Một nghiên cứu trên gà đẻ được cho ăn khẩu phần chứa 20% DDGS, Swiatkiewicz và ctv (2013) cho thấy khi bổ sung 0,01% COS vào thức ăn giúp tăng số lượng trứng và khối lượng trứng hằng ngày. Thí nghiệm của Meng và ctv (2010) cho thấy bổ sung COS giúp tăng tần suất đẻ, chất lượng trứng (đo bằng chỉ số Haugh) và độ tiêu hóa biểu kiến của vật chất khơ và nitơ.
3.4.3.3. Tác dụng lên khả năng kháng khuẩn và đáp ứng miễn dịch
Chitosan đã được chứng minh bằng các thí nghiệm in vivo khả năng giúp gà thịt
tăng cường đáp ứng miễn dịch tương đương so với flavomycin hoặc vượt trội hơn so với chlortetracycline là các kháng sinh đang được sử dụng trên gà (Huang và ctv, 2007; Deng và ctv, 2008). Các cơ chế giải thích cho ảnh hưởng tích cực của chitosan lên hệ miễn dịch của gà được đề xuất gồm: tăng trọng lượng của các cơ quan nội tạng miễn dịch (lách, tuyến ức,
cơ quan miễn dịch), tăng cường tiết ra IgM, IgG, IgA, tối ưu chức năng thực bào bằng các thúc đẩy sự giải phóng các Cytokines ((TNF-a, IL-1b, IL-6 and IFN-c) và kích hoạt tổng hợp oxic nitric cảm ứng để phát sinh NO. Nghiên cứu của nhóm tác giả Li và ctv (2009) cho thấy COS làm tăng hàm lượng nitric oxide và hoạt lực của iNOS trong huyết thanh, cũng như mức độ biểu hiện tương đối của mRNA iNOS trong tá tràng, không tràng, hồi tràng của gà thịt, từ đó tăng cường chức năng miễn dịch của gà. Các kết quả này cho thấy chitosan là một chất thay thế hiệu quả cho các kháng sinh kích thích tăng trưởng trên gà.
Nghiên cứu của Menconi và ctv (2014) về ảnh hưởng của COS bổ sung vào khẩu phần ăn lên gà thịt bị gây nhiễm vi khuẩn Samonella
Typhimurium cho thấy COS có khả năng giảm
đáng kể số khuẩn lạc trong thí nghiệm in vitro (trên mơ hình diều gà) và in vivo, hứa hẹn
là một công cụ thay thế nhằm giảm nhiễm khuẩn Samonella Typhimurium trong diều gà,
manh tràng và thịt, cũng như giảm lượng
Samonella Typhimurium thải ra môi trường
và việc truyền nhiễm theo chiều ngang. Kết quả này tương thích với kết quả từ nhóm nghiên cứu Balicka-Ramisz và ctv (2007): các triệu chứng lâm sàng của bệnh nhiễm khuẩn
Salmonella (tiêu chảy, ủ rủ và xù lông) cũng
như những thay đổi trong giải phẫu bệnh trên gà thịt bị nhiễm khuẩn Salmonella gallinarum
yếu đi, trong khi đó tăng trọng ngày được đo 7 ngày sau gây nhiễm thì cao hơn so với nhóm gà được bổ sung COS. Nghiên cứu sau đó của nhóm này cho thấy khả năng COS (liều dùng hằng ngày 0,6g/ con gà) ức chế sự phát triển của bệnh cầu trùng (coccidiosis), do đó có thể sử dụng COS để cải thiện chương trình tiêm chủng trong chăn nuôi gà (Balicka-Ramisz và ctv, 2008). Một nghiên cứu gần đây cũng cho thấy khả năng COS làm giảm ảnh hưởng tiêu cực của bệnh cầu trùng lên gà khi bổ sung vào khẩu phần ăn: tăng độ tiêu hóa hồi tràng, tăng hình thái khơng tràng (độ cao nhung mao, tỷ lệ chiều cao nhung mao: chiều sâu khe ruột), tăng khối lượng ngày và lượng ăn vào (Osho và ctv, 2021).
3.4.3.4. Tác dụng lên các chỉ số huyết học và các chỉ tiêu lipid
Chitosan cho tác động tích cực lên các chỉ số máu, huyết học và cải thiện chất lượng gà thịt. Zhou và ctv (2005) nghiên cứu bổ sung COS vào chế độ ăn của gà thịt làm giảm lượng mỡ bụng, tăng hồng cầu và nồng độ cholesterol HDL trong máu, cũng như tăng chất lượng thịt ức. Tác giả Keser và ctv (2012) cho biết việc bổ sung COS vào khẩu phần số ăn gà thịt làm giảm LDL cholesterol trong máu mà không ảnh hưởng lên sinh trưởng, nồng độ cholesterol tổng, HDL và triglyceride. Đối với gà đẻ, bổ sung COS vào khẩu phần ăn giúp tăng nồng độ hồng cầu, bạch cầu và tế bào lympho trong máu (Yan và ctv, 2010). Kết quả thí nghiệm của Meng và ctv (2010) cho thấy tác dụng của COS làm tăng số lượng bạch cầu và tổng protein trong máu của gà đẻ.
Mục đích của một trong những nghiên cứu sớm nhất về chitosan trên gia cầm là đánh giá ảnh hưởng của COS trong khẩu phần ăn lên trao đổi chất lipid (Razdan và Pettersson, 1994; Razdan và Pettersson, 1996), cho thấy COS có tác động có lợi: giảm nồng độ plasma cholesterol, tăng tỷ lệ HDL trên cholesterol tổng số. Tuy nhiên, thêm COS vào thức ăn làm giảm độ tiêu hóa chất béo tại hồi tràng, được giải thích có thể là do COS làm tăng độ nhớt của dạ dày và tá tràng, liên kết với các thành phần micelle tá tràng và trì hỗn sự làm trống dạ dày. Nghiên cứu sau đó của Razdan và Pettersson (1997) cho thấy hiệu ứng hạ cholesterol trong máu của COS liên quan đến việc COS làm tăng liên kết với axít mật và kết quả là giảm hàm lượng axít mật tá tràng. Kết quả này tương tự với giải thích từ thí nghiệm của nhóm Li và ctv (2007) về tác động liên kết của COS với các axít mật, dẫn đến giảm hấp thụ lipid vào đường ruột, từ đó làm tăng HDL, giảm LDL và cholesterol tổng số, triglyceride. Một nghiên cứu mới đây của nhóm tác giả Tufan và Arslan (2021) cho thấy việc bổ sung COS vào chế độ ăn của gà thịt giúp tăng hiệu suất thịt và có hiệu ứng hạ cholesterol nhằm cải thiện thành phần lipid.
Tác động của COS lên giá trị dinh dưỡng của trứng được quan sát bởi các tác giả Nogueria và ctv (2003) cho thấy COS giảm hàm lượng cholesterol, axít palmitic và stearic và tăng hàm lượng axít oleic trong lòng đỏ trứng. Tương tự, tác giả Swiatkiewicz và ctv (2013) báo cáo về sự giảm nồng độ cholesterol trong lòng đỏ trứng của gà đẻ được bổ sung COS.
Các nghiên cứu khác cho các kết quả tích cực về tác động của chitosan lên tăng trưởng, tăng cường miễn dịch, hệ vi sinh đường ruột của vịt (Shi-Bin và Hong, 2012; Tufan và ctv, 2015) và chim cút (Tufan và ctv, 2015).
3.4.3.5. Tác dụng lên việc giảm stress oxy hóa
Stress nhiệt dẫn đến rối loạn sức khỏe đường ruột trên gia cầm (giảm trọng lượng tá tràng, hỗng tràng, giảm chiều dài và chiều cao lông nhung mao, giảm tỷ lệ giữa chiều cao nhung mao và độ sâu khe ruột làm giảm độ hấp thụ dinh dưỡng; tăng hàm lượng MDA, IL-1b trong tá tràng và hỗng tràng làm sản ính các cytokine tiền viêm làm rối loạn chức năng đường ruột). Bổ sung COS vào chế độ ăn của gà thịt bị stress giúp cải thiện chức năng đường ruột (tăng niêm mạc tá tràng, hỗng tràng, hồi tràng) và hạn chế các tổn thương khi vật nuôi bị stress nhiệt gây ra (Lan và ctv, 2020).
3.4.3.6. Tác dụng làm tăng hiệu quả vaccine
Do đó các chất phụ trợ vaccine cần kích thích đáp ứng miễn dịch dịch thể và miễn dịch trung gian tế bào nhằm tăng cường hiệu quả phòng bệnh của vaccine. Chitosan và chitosan dưới dạng nano đã được chứng minh là có khả năng tăng cường đáp ứng miễn dịch dịch thể và trung gian tế bào khi được sử dụng như chất bổ trợ vaccine phòng bệnh cúm và bệnh nhiễm khuẩn E. coli (Mohamed và ctv, 2018; Mohamed và ctv, 2021). Kết quả cho thấy, chitosan và chitosan nanoparticle giúp tăng nồng độ kháng thể chống lại virus (chỉ số HI) cũng như giúp tăng hoạt động thực bào và lượng tế bào lympho tham gia vào quá trình điều hịa miễn dịch cơ thể trên gà thịt, chống lại virus cúm gia cầm H5N1. Gà được
tiêm vaccine được bao bọc bởi nanochitosan có chỉ số HI tăng nhẹ sau 3 tuần tiêm chủng sau đó mới tăng cao, sự trì hỗn này có thể do chitosan nanoparticles có khả năng kiểm sốt sự phân giải của kháng nguyên sau khi tiêm vaccine, được xem là một ứng dụng tiềm năng của chitosan sử dụng làm chất mang thuốc.
3.4.3.7. Tác dụng của chitosan lên hấp phụ độc tố nấm mốc
Độc tố nấm mốc sinh ra bởi các nấm sợi là các chất độc hại thứ cấp mang đến nhiều tác hại cho sức khỏe vật nuôi và con người. Chitosan đã được chứng minh có khả năng hấp phụ các loại độc tố nấm mốc thường có trong thức ăn cho gia cầm (Zhao và ctv, 2015; Solis-Cruz và ctv, 2017; Hernandez-Patlan, 2018). Nghiên cứu của tác giả (Solis-Cruz và ctv, 2017) khảo sát khả năng hấp phụ độc tố nấm mốc của chitosan trên mơ hình đường ruột gia cầm in vitro cho thấy chitosan có khối lượng phân tử cao và khơng có liên kết chéo thể hiện khả năng hấp phụ đối với 5 trong số 6 loại độc tố nấm mốc phổ biến (AFB1; FUB1; OTA; T-2; DON; ZEA).