Đặt vấn đề Probiotic là thức ăn bổ sung vi khuẩn sống có lợi mà ảnh hưởng đến động vật chủ bằng cách cải thiện sự cân bằng vi khuẩn đường ruột của mình [28]. Yêu cầu của probiotic là các vi sinh vật sống, khi đưa vào đường tiêu hóa chúng phải còn sống và có khả năng sinh trưởng, phát triển trong đường tiêu hóa. Một loại vi sinh vật có lợi, sẽ được coi là “ứng cử viên” cho việc chế tạo các chế phẩm probiotic khi chúng đáp ứng được một trong các tiêu chí cơ bản đó là (i) khả năng sống sót trong môi trường dịch dạ dày; (ii) Có khả năng chống chịu với muối mật trong ruột non; (iii) Có ảnh hưởng tốt đến sức khỏe vật nuôi [40]. Các vi khuẩn probiotic đã được chứng minh có thể tạo ra nhiều lợi ích cho con người và vật nuôi như tăng cường khả năng đề kháng với bệnh nhiễm trùng, ngăn ngừa các bệnh đường ruột, chống nhiễm trùng đường tiết liệu và sinh dục, giảm nguy cơ ung thư ruột và tăng khả năng đề kháng với các hóa liệu pháp chống ung thư, và ngăn chặn việc sinh trưởng của hệ vi sinh vật có hại hay điều chỉnh trạng thái miễn dịch ở mô niêm mạc khoang miệng.
Chiếm thành phần đông đảo nhất trong số các probiotics là các vi khuẩn thuộc chi Bifidobacterium và Lactobacillus. Ngoài ra, các đại diện của chi Bacillus hay các chủng Escherichia coli cũng được sử dụng làm probiotics [30]. Các loài Bacillus đã được sử dụng như probiotics cách đây ít nhất 55 năm vì chế phẩm Enterogermina® đã được đăng ký từ năm 1958 ở Italia. Trong số vi khuẩn chi Bacillus từng được sử dụng làm probiotics, các loài đã được nghiên cứu sâu rộng nhất là Bacillus subtilis,Bacillus clausii, Bacillus cereus, Bacillus coagulans và Bacillus licheniformis [32].
Hiện nay, trên thị trường nước ta có một số sản phẩm probiotic sử dụng trong chăn nuôi, tuy nhiên giá thành còn cao. Hơn nữa các nhà khoa học cho rằng tác dụng của probiotic đối với vật nuôi còn phụ thuộc vào hệ vi sinh vật của vật nuôi bản địa. Do đó, việc nghiên cứu tạo chế phẩm probiotic từ vi sinh vật bản địa sẽ có tác dụng giảm giá thành sản phẩm, tăng hiệu quả đối với vật nuôi ở nước ta. n 2 Xuất phát từ thực tiễn, tôi tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu một số đặc tính của các chủng Bacillus subtilis trong điều kiện in vitro nhằm tạo chế phẩm ứng dụng trong chăn nuôi”.
Mục tiêu nghiên cứu Khảo sát được sự tồn tại và phát triển của các chủng Bacillus subtilis trong các điều kiện bất lợi in vitro. Trên cơ sở đó chọn lựa ra các chủng mang đặc tính probiotic để tạo chế phẩm sau này. Ý nghĩa của đề tài 1. Ý nghĩa khoa học Bổ sung thêm các chủng Bacillus subtilis vào danh sách các vi sinh vật dùng tạo chế phẩm ứng dụng trong chăn nuôi.
Đồng thời là nguồn tài liệu cho các nghiên cứu tiếp theo. Ý nghĩa thực tiễn Là cơ sở để phục vụ chế tạo probiotic bổ sung vào thức ăn chăn nuôi. n 3 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Giới thiệu chung về Probiotic 2.
Lịch sử nghiên cứu probiotic Việc sử dụng probiotic đã được biết đến từ lâu, nhưng việc nghiên cứu hệ vi sinh vật đường ruột và sử dụng probiotic mới thực sự phát triển từ những năm 80 của thể kỷ 20. Sau đó, năm 1907, Elie Metchnikoff – người Nga, đạt giải Nobel – đã chứng minh rằng việc tiêu thụ Lactobacillus sẽ hạn chế các nội độc tố của hệ vi sinh vật đường ruột. Ông giải thích được điều bí ẩn về sức khỏe của những người Cô-dăc ở Bulgary, họ sống rất khỏe mạnh và tuổi thì có thể lên tới 115 tuổi hoặc hơn, nguyên nhân có thể do họ tiêu thụ rất lớn các sản phẩm sữa lên men, điều này được ông báo cáo trong sách “kéo dài cuộc sống”[4]. Có thể nói Tisser và Metchnikoff là người đầu tiên đưa ra những đề xuất mang tính khoa học về probiotic, làm cơ sở cho những nghiên cứu tiếp theo về probiotic [28].
Năm 1930, nhà khoa học người Nhật Minoru Shirota đã phân lập được các vi khuẩn lactic từ phân của các em thiếu nhi khỏe mạnh [29]. Cùng năm đó, các nhà nghiên cứu Hoa Kỳ đã chứng minh là Lactobacillusacidophilus có khả năng làm giảm bệnh táo bón thường xuyên. Nhiều nhà khoa học đại học Havard phát hiện ra các vi khuẩn đường ruột đóng một vai trò quyết định trong quá trình tiêu hóa, giúp tiêu hóa thức ăn, cung cấp một số vitamin và các chất dinh dưỡng khác nhau mà cơ thể vật chủ không tự sản xuất ra được. Sau đó 5 năm, một trong các đồ uống lên men – đặt tên là “Yakult” từ sữa được cho là hỗ trợ sức khỏe đường ruột (intestinal health) được sản xuất.
Khái niệm chung probiotic được chấp nhận ở Châu Á trong nhiều năm khi các sản phẩm lên men từ sữa probiotic đầu tiên được giới thiệu ở Châu Âu những năm của thập niên 80 [29]. Định nghĩa Probiotic “ Probiotic – chất trợ sinh – là các vi sinh vật sống khi đưa vào ruột với một lượng thích hợp sẽ có lợi cho sức khỏe” (FAO/WHO, 2002) [27]. Trái với Antibiotics, “Probiotic” là các chất do vi khuẩn tiết ra có tác dụng kích thích sự phát triển các vi khuẩn khác (Kollath, 1953, là người đầu tiên đưa ra từ này). Theo ngôn ngữ Hy Lạp, probiotic có nghĩa là vì sự sống.
Thuật ngữ probiotic được Parker định nghĩa lần đầu tiên vào năm 1974 chỉ “những sinh vật và các chất giúp cân bằng hệ sinh vật đường ruột”. Nhưng 1989, Fuller đã định nghĩa lại Probiotic: “là những vi sinh vật sống khi bổ sung vào thức ăn chúng có tác động tốt đến sức khoẻ của động vật chủ bằng cách tạo cân bằng hệ sinh vật đường ruột”. Nhóm làm việc tại Châu Âu thuộc Viện Khoa học quốc tế năm 1998 đã định nghĩa: probiotic là vi sinh vật sống bổ sung vào thức ăn tác động có lợi đến vật chủ” [38]. Theo Gram và cs (1999) đề nghị probiotic là chất bổ sung vi khuẩn sống, tác dụng có lợi đối với động vật chủ bằng cách cải thiện sự cân bằng vi khuẩn của nó, định nghĩa này không gắn liền với thức ăn [31].
Chúng chịu được ảnh hưởng của nhiệt độ, nồng độ muối khác nhau. Ngày nay, probiotic đã được sử dụng trong thức ăn nhân tạo, thức ăn tươi sống và sử dụng trong môi trường nước. Vai trò của Probiotic Cho đến nay, vẫn còn có ít tài liệu chứng minh được việc bổ sung probiotic có thể thay thế hoàn toàn quần thể VSV tự nhiên trong đường ruột. Tuy nhiên, người ta hy vọng rằng probiotic có thể hình thành những tập đoàn vi khuẩn có lợi, có thể hỗ trợ cho cơ thể động vật mà vẫn duy trì được những chức năng như những VSV đường ruột tự nhiên (trong trường hợp tập đoàn VSV tự nhiên này bị suy yếu và phải sau một thời gian mới hồi phục được).
Từ đó, probiotic được xem như là yếu tố điều hoà cho hệ sinh thái nội quan [1]. Một vài tác dụng có lợi của probiotic được liệt kê dưới đây [1]: - Làm giảm cholesterol: nhiều chủng lactic làm giảm cholesterol huyết thanh ở động vật bằng cách phân ly mật trong ruột, nhờ đó ức chế quá trình tái hấp thu mật (mật vào trong máu có vai trò như cholesterol). n 5 - Đề phòng được ung thư kết tràng: một số chủng vi khuẩn lactic có tác dụng kháng chất gây đột biến, có khả năng đính vào các amin khác vòng và các chất gây ung thư, thấy rõ ở loài gặm nhấm. Đối với người, có những chủng có tác dụng kháng ung thư do giảm hoạt tính enzyme β - glucuronidase (enzyme xúc tác hình thành chất gây ung thư đường ruột).
- Điều hoà trường hợp không dung nạp lactose: có những cá thể không dung nạp được lactose, nhưng nhờ chủng vi khuẩn tích cực có trong probiotic giúp cơ thể chịu đựng được lactose tốt hơn. - Giảm viêm: probiotic có các vi khuẩn lactic điều hoà được quá trình viêm và những đáp ứng quá mẫn nhờ điều hoà chức năng cytokin, ngăn ngừa tái phát viêm ruột. - Cải thiện hấp thu khoáng: vi khuẩn lactic trong probiotic có thể vô hiệu hoá chứng suy hấp thu các khoáng vi lượng. - Cải thiện chức phận miễn dịch và phòng ngừa nhiễm trùng: các vi khuẩn lactic có thể ngăn ngừa những mầm bệnh bằng sự ức chế cạnh tranh (cạnh tranh sinh trưởng).
- Vi khuẩn trong probiotic có tác dụng ngăn ngừa sự phát triển vi khuẩn gây bệnh viêm ruột (đặc biệt đối với bệnh viêm ruột hoại tử ở gà). - Làm tăng năng suất vật nuôi [4]. - Giảm hàm lượng amoniac và urê trong chất thải [4]. Hệ vi sinh vật đường ruột và tác động của hệ vi sinh vật tới sức khỏe vật nuôi Bên cạnh sự hấp thụ các chất dinh dưỡng, đường tiêu hóa còn đóng vai trò quan trọng như là cơ quan miễn dịch lớn nhất trong cơ thể.
Do đó, nó là hệ thống bảo vệ và là hàng rào quan trọng chống lại các tác nhân gây bệnh xâm nhiễm. Thêm vào các cơ chế bảo vệ nói chung, hệ thống miễn dịch, với các phản ứng đặc hiệu và không đặc hiệu, giúp chống lại các vi sinh vật gây bệnh. Khu hệ vi sinh vật đường ruột cũng được coi là một trong các yếu tố chống lại các tác nhân gây bệnh. Khi còn ở trong bào thai, đường tiêu hóa của vật nuôi ở trạng thái vô trùng, nhưng chỉ vài giờ sau khi vật nuôi được sinh ra các vi sinh vật đã bắt n 6 đầu cư trú và trở thành những “cư dân” bình thường trong đường tiêu hóa [26].
Theo thời gian, do tiếp xúc trực tiếp với môi trường, đặc biệt là qua thức ăn và nước uống, số lượng và tính đa dạng sinh học của các vi sinh vật cộng sinh không ngừng tăng lên. Số lượng tế bào vi sinh vật cư trú trong đường tiêu hóa của vật nuôi có thể cao gấp mười lần số lượng tế bào cấu tạo nên cơ thể chúng. Số lượng loài có thể lên tới từ 400-500. Tuy nhiên, mật độ vi sinh vật ở các phân đoạn khác nhau của đường tiêu hóa (dạ dày, tá tràng, ruột non và ruột già) ở loài động vật dạ dày đơn rất khác nhau (khoảng 101-103, 101- 104, 105-108 và 109-1012 CFU/ml chất chứa tương ứng) [4].
Sức khỏe của vật nuôi phụ thuộc vào 3 yếu tố chính: trạng thái sinh lý của vật chủ, khẩu phần thức ăn và hệ vi sinh vật. Các yếu tố này chịu tác động của môi trường, của các stress và tác động qua lại lẫn nhau.