Khoa học ngày càng tiến bộ, nhiều khám phá ngày càng rõ hơn đặc tính sinh học và hệ gien của quần thể vi sinh vật ruột, đặc biệt là vi khuẩn có lợi cho vật chủ trong chăn nuôi và phát triển ngành gia cầm. Hiểu biết đầy đủ về hệ vi khuẩn ruột người chăn nuôi có thể vận dụng khẩu phần và probiotic trong thức ăn chăn nuôi và sản xuất sản phẩm an toàn. Bài tóm tắt lược dịch từ nguồn đăng trên tạp chí World Poultry 10/2016, do nhà nghiên cứu vi khuẩn học Callaway T R (2016), thuộc cơ quan nghiên cứu an toàn thức ăn và thực phẩm USDA/ARS sẽ giúp người đọc hiểu rõ hơn về hệ vi khuẩn ruột, chức năng và những lợi ích to lớn của chúng đối với chăn nuôi gia cầm.

• Kiểm soát sức khỏe ruột gia cầm cho năng suất tối đa
• 6 giải pháp dinh dưỡng mới đối với bệnh cầu trùng gia cầm
• Các giai đoạn quan trọng trong dinh dưỡng gà con giai đoạn đầu

Sơ lược về hệ vi khuẩn ruột: Ở người, gia cầm và các động vật khác có quần thể vi sinh vật gồm rất nhiều loại khác nhau, sống trong môi trường cạnh tranh nhau dữ dội, đó là ở ruột. Mặc dù nấm, động vật nguyên sinh và virus là những thành phần quan trọng của hệ sinh thái vi khuẩn, nhưng vi khuẩn lại là phần lớn nhất và được biết rõ nhất trong hệ sinh thái này. Đường dạ dày-ruột được biết là môi trường có vi khuẩn đông đúc và thay đổi nhất. Có hơn 10.000 loài vi khuẩn được thấy trong ruột. Quần thể vi khuẩn này sống trong mối quan hệ cộng sinh (cùng có lợi) với vật chủ, đã tiến hóa qua hàng triệu năm để có lợi cho vật chủ và cho cả quần thể vi khuẩn. Điều này có nghĩa là quần thể vi khuẩn điển hình ở ruột không bị “tinh chỉnh” để bảo đảm hiệu quả sản xuất tối đa, sức khỏe vật nuôi hoặc an toàn thực phẩm. Ví dụ, gần 10% năng lượng sử dụng do gia cầm đến từ sự lên men các thực liệu thức ăn do vi khuẩn ruột thực hiện. Quá trình lên men vốn đã không mạnh bởi vì xuất hiện sự thiếu vắng của oxy, nhưng điều kiện kị khí ở ruột lại cho phép vi khuẩn này phân giải nhiều loại thực liệu khác nhau.

Trong những năm gần đây khám phá thông tin về quần thể vi khuẩn ruột và nhiều nghiên cứu đã tập trung vào khả năng của hệ gien vi sinh. Nghiên cứu trên các loài đã cho thấy thay đổi thành phần hệ sinh thái vi khuẩn có thể làm thay đổi một cách sâu sắc sinh lý học của vật chủ, chẳng hạn như mức độ của béo phì. Tỷ lệ của hệ vi khuẩn (là những nhóm lớn của các loài) Firmicutes/Bacteroidetes ở đường ruột, ví dụ ở chuột, có tương quan với sự phát triển béo phì. Các nhà nghiên cứu khác đã nhận thấy chuột được nuôi trong điều kiện ‘không có mầm bệnh’ có thể ăn 30% calori nhiều hơn chuột thông thường và có thể không trở thành vật béo phì. Nhưng nếu quần thể vi khuẩn được cấy trong chuột vô khuẩn này, chúng sẽ có thể trở thành vật béo phì. Những nghiên cứu trên người cũng nhận thấy có những nhóm vi khuẩn nào đó (bao gồm Roseburia và Eubacterium) có liên quan đến sự gia tăng béo phì và vì thế đã làm tăng ‘hiệu quả chuyển hóa thức ăn’. Một số dữ liệu giữa các động vật chủ thay đổi hoặc là trái ngược, nhưng có biểu lộ chung là hệ vi khuẩn Firmicutes cân xứng hơn với hệ Bacteroidetes sẽ có liên quan hơn đến béo phì và làm tăng hiệu quả chuyển hóa thức ăn. Dựa trên các dữ liệu chung này có thể đưa ra hiểu biết sâu hơn về cơ hội lớn mà “nếu khi nhận được sự cân bằng đúng của vi khuẩn” sau đó sẽ có thể cải thiện năng suất sinh trưởng và hiệu quả sản xuất của vật nuôi làm thực phẩm.  

Thay đổi thành phần vi khuẩn ở gia cầm: Ngành gia cầm đã ban cho một cơ hội hứng thú để thay đổi thành phần vi khuẩn ở gà con khi chúng bắt đầu sinh trưởng. Khi gia cầm trưởng thành thì quần thể vi khuẩn của ruột sẽ thay đổi một cách kịch tính. Ở thời gian mới nở ruột gà con cơ bản là vô trùng, nhưng sẽ được vi khuẩn đến định cư nhanh chóng từ gà mái, vỏ trứng hoặc môi trường ấp nở. Quần thể vi khuẩn cũng tăng lên nhanh chóng về mật số và đa dạng về thành phần, đặc biệt là sự thay đổi quần thể vi khuẩn sản sinh acid lactic nhiều hơn (nhóm vi khuẩn điển hình Firmicutes), sẽ lên men nhanh chóng các thành phần trong khẩu phần nuôi gia cầm. Những nghiên cứu khác đã cho thấy tính đa dạng và mật số vi khuẩn tăng lên ở ruột làm cho gia cầm đề kháng hơn với sự chiếm chỗ từ mầm bệnh vật nuôi và vi khuẩn gây bệnh ngộ độc thực phẩm, chẳng hạn như Salmonella, mà có thể ảnh hưởng đến người tiêu thụ sau đó. Để khai thác năng lượng của quần thể vi khuẩn, cần phải tập trung vào phương thức chăn nuôi không kháng sinh để cải thiện năng suất sinh trưởng, sức khỏe vật nuôi và an toàn thực phẩm. Một trong những phương pháp chung nhất đang được dùng là lựa chọn khẩu phần. Khẩu phần có thể thay đổi quần thể vi khuẩn, đơn giản bằng cách cung cấp các chất liệu khác nhau để vi khuẩn lên men (ví dụ tinh bột so với chất xơ) sẽ làm thuận lợi cho sự thay đổi có chọn lọc đối với một số nhóm vi khuẩn. Sản phẩm cuối của sự lên men là các acid béo bay hơi chung nhất, sẽ được vật chủ hấp thu và cung cấp năng lượng cho chính sự sinh trưởng của vật chủ. Các acid béo bay hơi cũng cung cấp năng lượng cho sự sinh trưởng của các tế bào ruột, dẫn đến khả năng hấp thu chất dinh dưỡng và sau đó là dự trữ mỡ được tích lũy khi năng lượng vượt quá nhu cầu của vật nuôi.

Quan tâm hiện nay đến probiotic: Phương pháp probiotic (gồm sự loại trừ cạnh tranh, các sản phẩm probiotic và prebiotic) đã có nhiều quan tâm hơn gần đây. Probiotic sử dụng trên vật nuôi được biết là những vi khuẩn cho ăn trực tiếp và là vi khuẩn đặc trưng hoặc những mẻ cấy của nấm, có thể bao gồm cả những sản phẩm cuối sự lên men. Mục tiêu của probiotic là cung cấp quần thể vi khuẩn để tăng cường hiệu quả sinh trưởng hay sức khỏe vật nuôi. Khi sử dụng probiotic ở gia cầm con mới nở, phương pháp này được gọi là ‘loại trừ cạnh tranh’ và nó thường được dùng để cải thiện tăng trọng và tình trạng năng lượng ở gia cầm sau ấp nở. Nó cũng là phương pháp loại trừ vi khuẩn gây bệnh từ việc chiếm chỗ ở ruột. Điều này cho thấy có thể làm giảm đáng kể vi khuẩn gây bệnh bằng cách thay đổi đột ngột, bắt đầu bằng chuỗi quần thể vi khuẩn để đạt nhanh hơn hệ sinh thái vi khuẩn đông đúc và đa dạng mà có thể cải thiện năng suất sinh trưởng. Prebiotic là trường hợp đặc biệt đang được quan tâm trong cả hai can thiệp khẩu phần và sự tiếp cận probiotic. Prebiotic là những chất nền mà vật chủ không thể tiêu hóa nhưng ở nó vi khuẩn có thể lên men, như các oligosaccharides. Những hợp chất này được lên men do các thành viên chuyên biệt trong quần thể của vi khuẩn, cũng để tạo thuận lợi cho chúng trong sự cạnh tranh dữ dội ở ruột.

Kết luận: Những tiến bộ nghiên cứu gần đây đã dẫn đường cho những khám phá thông tin về thành phần và tác động của hệ gien vi khuẩn trên sức khỏe và năng suất. Tốc độ tăng nhanh chóng mặt những khám phá cho thấy cách mà trước chưa bao giờ thấy tầm quan trọng của quần thể vi khuẩn ruột và ảnh hưởng một cách sâu sắc ra sao đến tình trạng khỏe mạnh và năng suất của vật chủ. Thực tế là, hệ gien vi khuẩn cũng liên kết chặt chẽ với tình trạng năng lượng và sinh trưởng của vật chủ, chỉ ra sự hứa hẹn cho việc cải thiện hiệu quả sinh trưởng của gia cầm bằng việc vận dụng quần thể vi khuẩn qua cách tiếp cận của khẩu phần và probiotic. Bằng việc sử dụng những gì đã học được từ hệ sinh thái học của thế giới rộng mở, chúng ta có thể vận dụng những quần cư nhỏ để tăng cường tích cực môi trường của gia cầm để cải thiện hiệu quả sản xuất.

PGS TS Bùi Xuân Mến

Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Vemedim

• Kiểm soát sức khỏe ruột gia cầm cho năng suất tối đa
• 6 giải pháp dinh dưỡng mới đối với bệnh cầu trùng gia cầm
• Các giai đoạn quan trọng trong dinh dưỡng gà con giai đoạn đầu