Tổng quan nghiên cứu
Ngành chăn nuôi gia cầm tại Việt Nam đang có tốc độ tăng trưởng nhanh với tỷ trọng đóng góp lớn vào tổng giá trị sản xuất nông nghiệp. Tuy nhiên, việc lạm dụng kháng sinh làm chất kích thích sinh trưởng đã dẫn đến tình trạng kháng thuốc và nguy cơ tồn dư hóa chất trong thực phẩm. Sau khi Liên minh Châu Âu chính thức cấm sử dụng kháng sinh kích thích sinh trưởng từ ngày 01 tháng 01 năm 2006, việc tìm kiếm các giải pháp sinh học thay thế đã trở thành yêu cầu cấp thiết. Mặc dù các dòng probiotic truyền thống như vi khuẩn lactic và nấm men mang lại nhiều lợi ích, nhưng nhược điểm lớn nhất là kém bền nhiệt, dễ bị phá hủy trong quy trình ép viên thức ăn công nghiệp vốn chiếm khoảng 60% đến 70% tổng sản lượng thức ăn chăn nuôi.
Luận văn hướng đến mục tiêu đánh giá ảnh hưởng của việc bổ sung chế phẩm probiotic chịu nhiệt BioS vào thức ăn ép viên đối với tỷ lệ bảo toàn vi sinh vật, năng suất sinh trưởng, hệ vi sinh vật đường ruột và hình thái vi thể của gà thịt lông màu. Nghiên cứu được triển khai từ ngày 01 tháng 07 năm 2016 đến ngày 30 tháng 12 năm 2016 tại Trại thực nghiệm thuộc Khoa Chăn nuôi, Học viện Nông nghiệp Việt Nam trên giống gà Ri - Dabaco từ 02 đến 14 tuần tuổi. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn to lớn khi chứng minh chế phẩm BioS ở liều lượng 250 g/tấn có thể thay thế hoàn toàn 400 g/tấn kháng sinh BMD 10%, duy trì tỷ lệ sống 100%, nâng cao khối lượng xuất chuồng lên 2.157,72 g và hạ hệ số chuyển đổi thức ăn FCR xuống mức 3,46.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
Khung lý thuyết áp dụng
Nghiên cứu được xây dựng trên lý thuyết cân bằng hệ vi sinh thái đường ruột theo trạng thái Eubiosis với tỷ lệ tối ưu 90:1:0,01 giữa hệ vi khuẩn chủ yếu, hệ vi khuẩn vệ tinh và hệ vi sinh vật cơ hội. Khi mất cân bằng dẫn đến trạng thái Dysbiosis, niêm mạc ruột bị tổn thương, làm giảm khả năng hấp thu dinh dưỡng và gia tăng khí độc như amoniac hay hydrosunfua. Bên cạnh đó, tác giả áp dụng nguyên lý cạnh tranh loại trừ và đối kháng sinh học của Fuller (1989) và Steiner (2006), chỉ ra rằng vi sinh vật hữu ích cạnh tranh thụ thể bám dính và dưỡng chất để đẩy lùi mầm bệnh.
Chế phẩm BioS chứa hai chủng gốc gồm Bacillus subtilis HU58 và Bacillus indicus HU36 với mật độ ban đầu từ 1 x 10^9 đến 1 x 10^11 CFU/g do Đại học Royal Holloway (Anh Quốc) phân lập. Nha bào Bacillus có khả năng chịu nhiệt độ lên tới 235 độ C trong 8 phút và duy trì tỷ lệ sống 89% sau 12 tuần bảo quản. Sau khi qua dạ dày, nha bào nảy mầm tại ruột non, tương tác với tế bào M tại mảng Peyer để kích thích sinh kháng thể IgA, đồng thời tiết ra enzyme tiêu hóa amylase, protease cùng các hoạt chất kháng khuẩn tự nhiên như bacteriocin và subtilin.
Phương pháp nghiên cứu
Thí nghiệm sử dụng 180 con gà Ri - Dabaco từ 02 đến 14 tuần tuổi, phân bố ngẫu nhiên vào 2 lô theo phương pháp khối ngẫu nhiên hoàn toàn nhằm kiểm soát sai số sinh học giữa các cá thể. Mỗi lô gồm 90 con được chia thành 3 ô lặp lại, mỗi ô 30 con gồm 15 con trống và 15 con mái với khối lượng khởi điểm đồng đều 146,49 g/con. Lô thí nghiệm sử dụng thức ăn ép viên bổ sung 250 g BioS/tấn (không kháng sinh), trong khi lô đối chứng sử dụng thức ăn ép viên bổ sung 400 g kháng sinh BMD 10%/tấn.
Nguồn dữ liệu được thu thập liên tục trong 12 tuần nuôi dưỡng thông qua việc cân khối lượng gà tại các mốc 2, 4 và 14 tuần tuổi, kết hợp ghi chép lượng thức ăn thu nhận hàng ngày. Tại thời điểm kết thúc thí nghiệm, mỗi lô lấy ngẫu nhiên 6 cá thể (gồm 3 con trống và 3 con mái) để mổ khảo sát hệ vi sinh vật chất chứa đường ruột theo tiêu chuẩn ISO 16649/2001 đối với E.coli, ISO 7937/2004 đối với Clostridium perfringens và ISO 11290/1994 đối với Lactobacillus spp. Kích thước vi lông nhung tá tràng và không tràng được đo trên kính hiển vi quang học Kniss MBL-2000T qua phần mềm Infinity Analysis. Toàn bộ số liệu được phân tích phương sai một nhân tố ANOVA và kiểm định khoảng cách Tukey qua phần mềm Minitab 16 với mức ý nghĩa thống kê P < 0,05 nhằm đảm bảo độ tin cậy tuyệt đối cho các kết luận khoa học.
Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Những phát hiện chính
Thứ nhất, chế phẩm BioS thể hiện khả năng chịu nhiệt và độ bảo toàn mật độ vi sinh vật vượt trội trong quy trình ép viên thức ăn công nghiệp. Mật độ Bacillus trong mẫu cám T200A trước xử lý nhiệt đạt 3,15 x 10^5 CFU/g và sau ép viên đạt 2,82 x 10^5 CFU/g (tỷ lệ suy giảm chỉ 10,48%). Đối với cám T201A, mật độ trước xử lý nhiệt là 3,09 x 10^5 CFU/g và sau ép viên duy trì ở mức 2,76 x 10^5 CFU/g (tỷ lệ suy giảm chỉ 10,68%). Sự sai khác về mật độ trước và sau xử lý nhiệt không có ý nghĩa thống kê (P > 0,05).
Thứ hai, gà ở lô thí nghiệm bổ sung BioS đạt khối lượng cơ thể lúc 14 tuần tuổi là 2.157,72 g/con, cao hơn 58,65 g/con (tương đương tăng 2,79%) so với lô đối chứng sử dụng kháng sinh đạt 2.099,07 g/con. Tốc độ tăng trọng bình quân ngày (ADG) của lô thí nghiệm đạt 20,17 g/con/ngày, vượt trội hơn so với mức 19,61 g/con/ngày của lô đối chứng (tăng 2,86%).
Thứ ba, việc sử dụng BioS giúp tối ưu hóa hiệu quả chuyển hóa thức ăn. Lượng thức ăn thu nhận bình quân hàng ngày (ADFI) ở lô thí nghiệm đạt 69,71 g/con/ngày so với lô đối chứng là 68,26 g/con/ngày. Hệ số chuyển đổi thức ăn (FCR) của lô thí nghiệm giảm xuống mức 3,46 kg thức ăn/kg tăng trọng so với mức 3,48 kg thức ăn/kg tăng trọng của lô đối chứng, trong khi tỷ lệ nuôi sống của cả hai lô đều đạt tuyệt đối 100%.
Thứ tư, hệ vi sinh vật và cấu trúc hình thái đường ruột được cải thiện rõ rệt. Số lượng vi khuẩn có hại E.coli và Clostridium perfringens trong chất chứa manh tràng và kết tràng ở lô thí nghiệm giảm đáng kể so với lô đối chứng, đồng thời mật độ Lactobacillus spp gia tăng. Chiều cao và chiều rộng vi lông nhung biểu mô tại tá tràng và không tràng của gà sử dụng BioS đều phát triển dày và dài hơn, mở rộng đáng kể diện tích bề mặt hấp thu dưỡng chất.
Thảo luận kết quả
Khả năng bảo tồn mật độ nha bào Bacillus trên 89% sau quá trình xử lý nhiệt độ cao của máy ép viên là yếu tố quyết định giúp BioS phát huy công năng sinh học trong đường tiêu hóa. Khi di chuyển xuống ruột non, các nha bào nhanh chóng phát triển thành tế bào sinh dưỡng và tổng hợp lượng lớn enzyme amylase cùng protease, giúp thủy phân tinh bột và protein trong thức ăn tốt hơn. Đồng thời, chủng Bacillus indicus HU36 sinh tổng hợp sắc tố carotenoid có hoạt tính chống oxy hóa mạnh mẽ, kích thích hệ thống miễn dịch biểu mô niêm mạc.
Kết quả này hoàn toàn tương đồng với các công bố của Phạm Kim Đăng và cộng sự (2016) trên giống gà Ri Ninh Hòa và gà thịt lông màu, khi ghi nhận nha bào Bacillus chịu nhiệt có khả năng cải thiện tăng trọng và kiểm soát vi khuẩn gây bệnh tương đương hoặc vượt trội so với việc sử dụng kháng sinh. Sự phát triển vượt bậc của hệ vi lông nhung giải thích trực tiếp cho việc giảm chỉ số FCR từ 3,48 xuống 3,46. Dữ liệu thực nghiệm này có thể được mô hình hóa trực quan thông qua biểu đồ cột kép so sánh mật độ vi sinh vật trước và sau ép nhiệt, kết hợp cùng bảng cấu trúc vi thể biểu mô đường ruột nhằm minh chứng tính ưu việt của giải pháp probiotic thay thế kháng sinh trong sản xuất công nghiệp.
Đề xuất và khuyến nghị
Thứ nhất, chuẩn hóa quy trình phối trộn chế phẩm BioS với liều lượng chính xác 250 g/tấn vào dây chuyền sản xuất thức ăn hỗn hợp ép viên hoàn chỉnh ở nhiệt độ ép đùn từ 80 đến 95 độ C. Mục tiêu kỹ thuật là duy trì mật độ vi sinh vật hữu ích sau chế biến đạt tối thiểu 2,7 x 10^5 CFU/g thức ăn thành phẩm. Giải pháp này do các nhà máy sản xuất thức ăn chăn nuôi đảm nhận thực hiện định kỳ trong suốt các chu kỳ sản xuất hàng năm.
Thứ hai, thay thế hoàn toàn kháng sinh phòng bệnh và chất kích thích sinh trưởng (như BMD 10% liều 400 g/tấn) bằng chế phẩm BioS trong khẩu phần thức ăn của gà thịt lông màu từ 02 đến 14 tuần tuổi. Mục tiêu hướng tới là giảm 100% tồn dư kháng sinh trong thịt gia cầm thương phẩm và hạ chi phí thức ăn cho mỗi kg tăng trọng. Các hợp tác xã và chủ trang trại chăn nuôi quy mô từ 5.000 đến 20.000 con cần xây dựng lộ trình chuyển đổi đồng bộ trong thời gian từ 3 đến 6 tháng.
Thứ ba, áp dụng đồng bộ các biện pháp an toàn sinh học và quản lý chuồng nuôi bằng cách duy trì độ dày đệm lót trấu từ 6 đến 8 cm kết hợp sử dụng men vi sinh xử lý môi trường. Mục tiêu là giảm thiểu 30% đến 40% nồng độ khí độc amoniac và hạn chế tối đa nguy cơ bùng phát bệnh tiêu chảy do vi khuẩn Clostridium perfringens. Kỹ thuật viên trang trại và người chăn nuôi chịu trách nhiệm giám sát hàng ngày trong suốt chu kỳ nuôi 14 tuần.
Thứ tư, mở rộng các đề tài nghiên cứu chuyên sâu về việc ứng dụng BioS trên các giống gia cầm chuyên trứng như gà ISA Brown hoặc thủy cầm thương phẩm, đồng thời khảo nghiệm các mức nhiệt độ ép viên từ 90 đến 100 độ C. Các viện nghiên cứu nông nghiệp và trường đại học chuyên ngành cần phối hợp cùng doanh nghiệp triển khai thực hiện trong khung thời gian từ 12 đến 24 tháng.
Đối tượng nên tham khảo luận văn
Nhóm doanh nghiệp và nhà máy sản xuất thức ăn chăn nuôi: Tài liệu cung cấp các thông số kỹ thuật thực nghiệm về độ bền nhiệt của nha bào Bacillus chịu nhiệt ở mức 235 độ C trong 8 phút và tỷ lệ hao hụt sau ép viên dưới 11%. Đây là căn cứ khoa học trực tiếp để bộ phận R&D nghiên cứu phát triển các dòng sản phẩm cám viên sinh học không kháng sinh, đáp ứng tiêu chuẩn xuất khẩu.
Nhóm chủ trang trại và gia trại chăn nuôi gia cầm quy mô thương phẩm: Luận văn cung cấp quy trình chăm sóc nuôi dưỡng chi tiết giúp nâng khối lượng gà Ri - Dabaco lên 2.157,72 g ở 14 tuần tuổi, duy trì tỷ lệ sống 100% và tối ưu hóa hệ số FCR ở mức 3,46. Người chăn nuôi có thể ứng dụng ngay để nâng cao tỷ suất lợi nhuận và giảm thiểu rủi ro dịch bệnh đường ruột.
Nhóm chuyên gia dinh dưỡng động vật và bác sĩ thú y: Công trình cung cấp hệ thống dữ liệu sinh lý học chuyên sâu về cơ chế tương tác giữa probiotic với hệ vi lông nhung tá tràng, khả năng ức chế vi khuẩn E.coli và điều hòa trạng thái Eubiosis đường tiêu hóa, hỗ trợ xây dựng các phác đồ phòng bệnh chủ động bằng chế phẩm sinh học.
Nhóm giảng viên, nghiên cứu sinh và sinh viên chuyên ngành Chăn nuôi - Thú y: Tài liệu là tài liệu tham khảo chuẩn mực về phương pháp bố trí thí nghiệm khối ngẫu nhiên hoàn toàn (n=180), kỹ thuật phân tích vi sinh vật theo tiêu chuẩn ISO và phương pháp phân tích phương sai ANOVA một nhân tố qua phần mềm Minitab 16.
Câu hỏi thường gặp
Bào tử Bacillus trong chế phẩm BioS có thực sự chịu được nhiệt độ cao trong quá trình ép viên thức ăn không?
Nha bào Bacillus trong BioS có cấu trúc vỏ bọc đặc biệt bền vững, chịu được nhiệt độ lên tới 235 độ C trong 8 phút. Thực tế kiểm nghiệm trên hai mã cám T200A và T201A cho thấy sau khi qua quy trình ép viên công nghiệp, mật độ Bacillus chỉ suy giảm từ 10,48% đến 10,68%, vẫn đạt nồng độ từ 2,76 x 10^5 đến 2,82 x 10^5 CFU/g, đáp ứng đầy đủ tiêu chuẩn hoạt tính sinh học trong đường ruột.
Việc thay thế hoàn toàn kháng sinh bằng chế phẩm BioS có làm giảm tốc độ sinh trưởng của đàn gà không?
Kết quả thực nghiệm trên 180 con gà Ri - Dabaco chứng minh việc thay thế 400 g/tấn kháng sinh BMD 10% bằng 250 g/tấn BioS không làm suy giảm sức sản xuất. Gà sử dụng BioS đạt khối lượng 2.157,72 g ở 14 tuần tuổi (cao hơn đối chứng 58,65 g) và tốc độ tăng trọng bình quân đạt 20,17 g/con/ngày, khẳng định hiệu quả kích thích sinh trưởng tự nhiên vượt trội.
Cơ chế sinh học nào giúp BioS cải thiện sức khỏe đường ruột và ức chế vi khuẩn gây bệnh ở gà thịt?
Khi di chuyển vào ruột non, các nha bào Bacillus nảy mầm thành tế bào sinh dưỡng, cạnh tranh mạnh mẽ vị trí bám dính và tiết ra hoạt chất kháng khuẩn bacteriocin để ức chế E.coli cùng Clostridium perfringens. Đồng thời, vi khuẩn tạo môi trường tối ưu cho vi khuẩn có lợi Lactobacillus spp phát triển, thiết lập trạng thái cân bằng Eubiosis bảo vệ niêm mạc ruột.
Sử dụng thức ăn ép viên bổ sung BioS tác động thế nào đến hệ số chuyển đổi thức ăn FCR?
Chế phẩm BioS kích thích tiết các enzyme tiêu hóa nội sinh như protease và amylase, kết hợp với việc gia tăng chiều cao của vi lông nhung tại tá tràng và không tràng. Quá trình này giúp gia tăng diện tích tiếp xúc và tỷ lệ hấp thu dinh dưỡng, từ đó hạ hệ số FCR từ mức 3,48 của lô đối chứng xuống còn 3,46 kg thức ăn/kg tăng trọng.
Liều lượng và quy trình sử dụng chế phẩm BioS trong chăn nuôi gà thịt lông màu như thế nào để đạt hiệu quả cao nhất?
Người chăn nuôi và nhà sản xuất nên phối trộn đồng đều 250 g chế phẩm BioS dạng bột vào 1 tấn nguyên liệu trước khi đưa vào máy ép viên. Cho gà ăn tự do từ 02 đến 14 tuần tuổi, kết hợp duy trì đệm lót trấu dày 6 đến 8 cm để đảm bảo tỷ lệ nuôi sống 100% và tối ưu hóa năng suất chăn nuôi.
Kết luận
- Bổ sung 250 g BioS/tấn thức ăn đảm bảo tỷ lệ sống sót của nha bào Bacillus sau ép viên đạt trên 89%, duy trì mật độ từ 2,76 x 10^5 đến 2,82 x 10^5 CFU/g thức ăn.
- Thay thế hoàn toàn 400 g/tấn kháng sinh BMD 10% trong khẩu phần, duy trì tỷ lệ nuôi sống tuyệt đối 100% và nâng khối lượng xuất chuồng lúc 14 tuần tuổi lên 2.157,72 g/con.
- Tối ưu hóa hiệu quả sử dụng thức ăn với hệ số FCR đạt 3,46 kg thức ăn/kg tăng trọng và tốc độ tăng khối lượng bình quân ngày đạt 20,17 g/con/ngày.
- Tái lập cân bằng hệ vi sinh đường ruột theo trạng thái Eubiosis, ức chế rõ rệt vi khuẩn gây bệnh E.coli và Clostridium perfringens, đồng thời thúc đẩy phát triển hệ vi lông nhung biểu mô.
- Mở ra giải pháp kỹ thuật bền vững giúp loại bỏ hoàn toàn tồn dư kháng sinh trong thịt gia cầm, bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng và giảm thiểu ô nhiễm môi trường chăn nuôi.
Luận văn đã đóng góp luận cứ khoa học thực nghiệm vững chắc về khả năng chịu nhiệt và công năng sinh học của chế phẩm probiotic dạng nha bào trong công nghệ thức ăn ép viên. Kế hoạch tiếp theo cần tập trung mở rộng mô hình thử nghiệm tại các vùng chăn nuôi trọng điểm trong giai đoạn từ quý 1 năm 2017 đến quý 4 năm 2018. Các doanh nghiệp và trang trại chăn nuôi hãy chủ động ứng dụng chế phẩm probiotic chịu nhiệt BioS vào quy trình sản xuất thức ăn ngay hôm nay để nâng cao giá trị chuỗi sản phẩm gia cầm an toàn sinh học.