3. CHITOSAN ỨNG DỤNG TRONG CHĂN NUÔ
3.4.1. Ứng dụng chitosan trên lợn
Chăn nuôi lợn chiếm tỷ trọng lớn trong ngành chăn ni, đóng góp nhiều giá trị cho ngành, tuy nhiên, việc sử dụng kháng sinh rộng rãi trong chăn nuôi lợn đang là một vấn đề cần khắc phục. Chitosan rất có tiềm năng trong việc thay thế một phần hoặc thay thế hoàn toàn kháng sinh trong chăn nuôi lợn, điều đó thể hiện qua các đặc tính sau.
3.4.1.1. Tác dụng lên hệ miễn dịch
Một số nghiên cứu chỉ ra rằng bổ sung chitosan dạng Chitosan Oligosaccharide (COS) vào thức ăn lợn nái giai đoạn trước khi đẻ và lúc nuôi con cải thiện năng suất
sinh trưởng trên lợn con và tăng miễn dịch trong suốt giai đoạn theo mẹ, cụ thể là tăng hàm lượng kháng thể IgM trong sữa đầu và lợn con có thể tự phát triển hệ miễn dịch như miễn dịch dịch thể, miễn dịch tự thân và đáp ứng viêm (Mair và ctv, 2014; Xie và ctv, 2015; Shokryazdan và ctv, 2017; Wan và ctv, 2018). Sun và ctv (2009) kết luận khi bổ sung COS vào khẩu phần ăn lợn con cai sữa sẽ làm tăng chức năng hệ miễn dịch thông qua các chỉ tiêu nồng độ IgG, IgA, IgM và interleukins.
Nghiên cứu của Yin và ctv (2008) thực hiện trên lợn con cai sữa cũng cho kết quả tương tự. Khi bổ sung COS vào khẩu phần thức ăn cho lợn với liều 0,025% có thể làm tăng nồng độ IL-1, IL-2, IL-6, IgA, IgG và IgM. Theo tài liệu công bố gần đây (Duan và ctv, 2020) cũng nhận định rằng bổ sung COS với liều lượng 30 mg/kg thức ăn vào khẩu phần lợn nái vào thời điểm 86 ngày trước khi đẻ đến khi cai sữa lợn con lúc 20 ngày tuổi đã cung cấp cho lợn con sơ sinh lượng miễn dịch thụ động thể hiện qua việc tăng hàm lượng IgM trong sữa đầu đồng thời cải thiện miễn dịch dịch thể, miễn dịch tự thân và khả năng kháng viêm trong thời gian theo mẹ. Ngoài ra, thí nghiệm này cịn cho thấy bổ sung COS vào khẩu phần thức ăn của lợn con có thể cải thiện năng suất sinh trưởng của lợn con trong giai đoạn tập ăn. Còn nếu bổ sung trong suốt thời gian mang thai có thể cải thiện năng suất sinh sản (Cheng và ctv, 2015; Wan và ctv, 2016).
3.4.1.2. Tác dụng lên sức khoẻ đường ruột
Đa số các nghiên cứu về tác dụng của chitosan trên đường ruột đều đưa ra một kết luận chung là có sự cải thiện đáng kể về hình thái nhung mao ruột và có chuyển biến tích cực lên sức khỏe đường ruột.
Xu và ctv (2013a) thực hiện nghiên cứu ứng dụng chitosan trên lợn con sau cai sữa với các liều lượng 1, 100, 500, 1000 và 2000 mg/ kg thức ăn, cho ăn trong vòng 28 ngày đã cho thấy có tác động tích cực lên sự phát triển của đường tiêu hố, cụ thể là có sự tăng về khối lượng khơng tràng. Trong khi đó chiều dài tá tràng có khuynh hướng tăng lên và liều dùng
chitosan tăng thì chiều dài và khối lượng của tá tràng cũng tăng tương ứng. Điều này cũng tương tự đối với không tràng. Nghiên cứu của Yin và ctv (2010) đã chứng minh được rằng khi bổ sung COS vào khẩu phần thức ăn cho lợn choai với liều lượng 0,01% có thể làm tăng cường hấp thu các axít amin từ thức ăn vào tĩnh mạch cửa, làm tăng hiệu quả sử dụng protein trong khẩu phần.
Một nghiên cứu khác của Xu và ctv (2013b) cũng thực hiện trên 180 lợn choai với mục đích nghiên cứu tác dụng của chitosan bổ sung vào thức ăn lên sự thay đổi của các hormon sinh trưởng, hình thái ruột và tăng khối lượng. Kết quả cũng chỉ ra rất rõ rằng khi cho lợn ăn thức ăn có bổ dung chitosan cho thấy khối lượng tăng lên rõ rệt. Chiều dài lông nhung mao ở đoạn không tràng và hồi tràng cũng tăng lên đáng kể sau 14 ngày thí nghiệm và có sự gia tăng đáng kể tỷ lệ chiều dài nhung mao/độ sâu mào ruột ở tất cả các đoạn của ruột non (P<0,05). Có ghi nhận được sự cải thiện nồng độ hormon GH trong huyết thanh ở ngày thứ 14.
Nghiên cứu của Tang và ctv (2005) đã ghi nhận được rằng khi bổ sung chitosan vào khẩu phần thức ăn có làm tăng hàm lượng GH và IGF-1 trong huyết thanh. GH-IGFs là thành phần nội tiết tố được tiết ra từ tế bào não, hormone này điều hoá phần lớn sự tăng trưởng của lợn bằng cách kích hoạt trực tiếp hay gián tiếp sự biến dưỡng các chất đạm, chất béo và chất bột đường (Pell và Bates, 1990). Chính IGF-I có tác dụng kích hoạt sự hấp thu các axít amin để tổng hợp nên cơ và có thể làm giảm tỷ lệ đứt gãy protein trong từng sợi cơ (Liu và ctv, 2008). Trong thí nghiệm này, chitosan đã cải thiện được cấu tạo hình thái ruột trên đoạn ruột non của heo, cụ thể là tăng chiều dài nhung mao và giảm độ sâu mào ruột. Một số nghiên cứu khác cũng kết luận tương tự (Torzsas và ctv, 1996; Han và ctv, 2012). Hơn nữa, chitosan cung cấp một môi trường thuận lợi cho sự tăng sinh của tế bào ruột, phòng vấn đề teo tế bào ruột (Han và ctv, 2012).
Tất cả các luận điểm trên đều cho thấy rằng chitosan có khả năng cải thiện cấu trúc và chức năng đường ruột, tăng nồng độ hormone sinh trưởng, đó cũng chính là một trong các lý do làm tăng năng suất chăn nuôi lợn khi bổ sung chitosan vào khẩu phần ăn. Liều sử dụng tối ưu được khuyến cáo trong thí nghiệm này là 500 mg/kg (Xu và ctv, 2013b).
Trên lợn thịt, nghiên cứu của Han và ctv (2007a) cho thấy khơng có nhiều tác động của COS lên tăng trọng hàng ngày, tỷ lệ tiêu hoá biểu kiến hoặc chất lượng quày thịt khi cho lợn thịt ăn khẩu phần có bổ sung 0,02-0,1% COS, nhưng nếu tăng khẩu phần lên 0,05- 0,1% thì có cải thiện FCR và chất lượng thịt cũng cải thiện đáng kể, cụ thể là màu sắc thịt đạt chuẩn hơn, giảm độ rỉ dịch đồng thời giảm hàm lượng chất béo LDL trong thịt. Nhiều nghiên cứu cho thấy chitosan cải thiện được tỷ lệ tiêu hố dưỡng chất có trong thức ăn, cụ thể là tỷ lệ tiêu hoá biểu kiến của protein, canxi và phospho trên lợn con được cải thiện đáng kể (Han và ctv, 2007a; Chen và ctv, 2009; Xu và ctv, 2014). Điều đó được lý giải rằng chitosan có tác dụng kích hoạt tăng cường hoạt lực của các enzyme tiêu hố điển hình như enzyme amylase (Xu và ctv, 2014). Tuy nhiên, khi quan sát chi tiết trong các thí nghiệm, có thể nhận thấy tỷ lệ tiêu hoá chất béo giảm rõ rệt khi heo ăn khẩu phần thức ăn có bổ sung chitosan.
3.4.1.3. Tác dụng lên hệ vi sinh vật đường ruột
Yang và ctv (2012) thực hiện thí nghiệm bổ sung COS vào khẩu phần thức ăn cho lợn con cai sữa với liều 0,02; 0,04 và 0,06% để đánh giá hệ vi sinh vật đường ruột. Kết quả cho thấy với liều bổ sung 0,04% COS đã làm tăng nhóm vi sinh vật có lợi (Bifidobacteria và
Lactobacilli) trong manh tràng của lợn con và
giảm số lượng vi khuẩn Staphylococcus aureus
vào ngày thứ 7 sau khi cai sữa, riêng với liều bổ sung COS 0,06% có làm tăng số lượng
Bifidobacteria vào ngày thứ 14 sau cai sữa. Cơ
chế tiêu diệt vi khuẩn được giải thích như cơ chế được nêu ở phần đặt vấn đề, ngồi ra, khi có sự tăng cường nhóm vi sinh vật có lợi thì có sự cạnh tranh loại trừ nhóm vi khuẩn S. aureus.
Nghiên cứu của Liu và ctv (2008) chỉ bổ sung COS với liều dùng 0,01 hoặc 0,02% nhưng cũng cho thấy có sự giảm lượng vi khuẩn E.
coli và tăng vi khuẩn Lactobacillus trong phân
của lợn con cai sữa. Trong khi đó, một nghiên cứu cho kết quả tương tự nhưng khẩu phần bổ sung liều dùng COS cao hơn rất nhiều là 0,3% (Yan và Kim, 2011). Tương tự vậy, Wang và ctv (2009) bổ sung COS liều 0,5% quan sát thấy có giảm hàm lượng vi khuẩn E. coli trong phân, nhưng khơng có tác dụng đến lượng vi khuẩn Lactobacilli.
3.4.1.4. Tác dụng của chitosan so với một số kháng sinh
Thí nghiệm của Chen và ctv (2009) thực hiện trên lợn con cai sữa. Lợn con được công cường độc bằng E. coli và đánh giá ảnh hưởng của COS lên khả năng phản ứng của cơ thể chống lại vi khuẩn này. COS được bổ sung với liều dùng 0,5% vào khẩu phần thức ăn heo con thí nghiệm. Sau khi cơng cường độc, nghiệm thức có bổ sung COS có biểu hiện giảm thân nhiệt đo tại trực tràng, giảm nồng độ cortisol trong máu và tăng nồng độ IGF-1, nhưng không ảnh hưởng đến số lượng tế bào lympho. Tác giả kết luận rằng, bổ sung COS vào khẩu phần thức ăn lợn con có tác động ít nhiều đến biểu hiện stress trên heo con nhiễm độc do vi khuẩn E. coli gây nên.
Nghiên cứu của Wang và ctv (2009) thực hiện để so sánh việc bổ sung COS vào khẩu phần thức ăn lợn choai với liều dùng 0,5% so với việc bổ sung tylosin. Kết quả cho thấy COS khơng có tác dụng lên tăng trọng ngày, FCR, khả năng tiêu hoá thức ăn trên cả 2 nghiệm thức sử dụng COS và Tylosin.
Thí nghiệm của Liu và ctv (2010) bổ sung COS với liều 0,016% vào khẩu phần thức ăn lợn con cai sữa nhằm thay thế kháng sinh cyadox có trong khẩu phần thức ăn của lơ đối chứng. Thí nghiệm này cũng thực hiện với tác động công cường độc bằng vi khuẩn E. Coli. Kết quả cho thấy rằng lợn ăn thức ăn có
COS có tăng nồng độ IGF-I trong huyết thanh, giảm tiêu chảy, giảm các dấu hiệu liên quan đến nhiễm trùng, tuy nhiên không làm tăng
năng suất tăng trưởng so với nghiệm thức sử dụng kháng sinh cyadox.
Nghiên cứu khác của Xiao và ctv (2013) bổ sung COS với liều dùng 0,03% cho thấy có tác dụng tương đương với nghiệm thức bổ sung chlortetracycline trong khi có sự tác động của
E. Coli. Kết quả cho thấy lợn ăn khẩu phần có
bổ sung COS có tác dụng tương đương với bổ sung chlortetracycline, cụ thể lượng tế bào lympho trong biểu mô ruột tăng, chiều dài nhung mao, tỷ lệ chiều dài nhung mao/độ sâu mào ruột và tế bào Goblet tăng, cải thiện FCR, tăng protein occludin trong mối nối chặt ở tế bào ruột, từ đó có thể kết luận rằng chitosan có thể thay thế chlortetracycline trong khẩu phần thức ăn cho lợn con.
Nghiên cứu của Han và ctv (2007b) đã dùng liều bổ sung COS là 0,1 và 0,3% vào khẩu phần thức ăn cho lợn choai (khối lượng bắt đầu thí nghiệm là 31kg). Sau 70 ngày thí nghiệm cho thấy có cải thiện đáp ứng miễn dịch sau khi tiêm vaccine phòng Actinobacillus
pleuropneumoniae và Pasteurella multocida
(thông qua hiệu giá kháng thể). Cùng thời điểm đó, tác giả cũng thực hiện một nghiên cứu khác sử dụng COS liều 0,3 và 0,4% trong khẩu phần thức ăn cho lợn có khối lượng cơ thể 25kg, kết quả kiểm tra phân cho thấy COS có thể ức chế sự tăng sinh của nhóm vi khuẩn có hại như E. coli và Clostridium spp.
Nhìn chung, dù ở các mức liều lượng khác nhau nhưng COS đã thể hiện được vai trị tích cực trong việc hỗ trợ thay thế kháng sinh trên lợn con.
3.4.1.5. Tác dụng lên chỉ số huyết học và sinh hoá máu
Nghiên cứu trên heo lợn cai sữa, Zhou và ctv (2012) bổ sung COS vào khẩu phần thức ăn với liều 0,1 hoặc 0,2% cho thấy có sự giảm nồng độ tế bào lympho trong máu nhưng khơng có tác dụng đến nồng độ hồng cầu và bạch cầu. Ngược lại, Yan và Kim (2011) kết luận rằng có sự tăng nồng độ tế bào lympho trong máu khi bổ sung COS vào thức ăn với liều dùng 0,3%. Riêng Wang và ctv (2009) ghi nhận có sự tác động tích cực lên các chỉ tiêu
sinh hố máu khi dùng liều 0,5%, có sự tăng nồng độ HDL cholesterol trong huyết thanh.