Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Cơ sở khoa học của đề tài 1. Sinh lý tiêu hóa của lợn và hệ vi sinh vật đường ruột của lợn 1. Sinh lý tiêu hóa của lợn Lợn là loài gia súc ăn tạp với dạ dày trung gian giữa dạ dày kép và dạ dày đơn.
Bộ máy tiêu hóa lợn bao gồm: miệng, hầu, thực quản, dạ dày, ruột non, ruột già. Ở miệng trong nước bọt tiết ra men amilaza để tiêu hóa tinh bột, vì lợn ăn nhanh nuốt liên tục nên tiêu hóa ở miệng là rất ít mà chủ yếu là tẩm ướt thức ăn rồi đẩy xuống dạ dày, ruột để tiêu hóa. Dạ dày tiết ra dịch vị, các men tiêu hóa, khi thức ăn xuống dạ dày cơ trơn nhào trộn thức ăn, cùng với đó là các men tiêu hóa ngấm vào thức ăn. Men pepsinogen nhờ tác dụng của HCl trở thành pepsin hoạt động, men này thủy phân protid thành axit amin và pepton để dạ dày và ruột non hấp thu.
Ở dạ dày lợn nhu động yếu nên thức ăn có hiện tượng xếp lớp, do vậy những thức ăn bên ngoài được tiêu hóa trước. Hàm lượng HCl trong dịch vị tăng dần lên để dần đạt tới sự ổn định gắn liền với sự hoàn chỉnh về cấu tạo và chức năng của dạ dày lợn. Ở lợn con hàm lượng HCl là 0,005 - 0,15%, lợn 90 ngày tuổi 0,2 - 0,25% còn ở lợn trưởng thành hàm lượng HCl là 0,35 - 0,4% (Nguyễn Thiện và cs, 1998) [20]. Ruột non của lợn dài 14 - 18 m, tiêu hóa ở ruột non chủ yêu do tác dụng của dịch tiêu hóa như: dịch tụy, dịch ruột, dịch mật và các dịch tiết ra từ 5 cơ quan tiêu hóa đưa xuống.
Lợn có khối lượng 100kg tiết 8 lít dịch tụy trong một ngày đêm và sự phân tiết này phụ thuộc vào các loại thức ăn, cách chế biến và cách cho ăn… Các nghiên cứu kỹ lưỡng về đặc điểm phân tiết các loại dịch tiêu hóa, các nhân tố ảnh hưởng… đã được tiến hành bởi các tác giả: Trần Cừ và Cù Xuân Dần (1975) [1] và đi tới các nhận xét có tính ứng dụng đó là: Số lượng và chất lượng dịch tiêu hóa của lợn thay đổi phụ thuộc vào loại thức ăn, phương pháp cho ăn và nhất là cách chế biến thức ăn. Nếu thức ăn được chế biến tốt sẽ nâng cao được hiệu suất tiêu hóa. Phần cuối cùng của bộ máy tiêu hóa là ruột già, ruột già dài khoảng 4 - 5 m bao gồm manh tràng, kết tràng và trực tràng. Ở ruột già chủ yếu xảy ra quá trình tiêu hóa chất xơ do vi sinh vật ở manh tràng phân giải tạo ra các sản phẩm chính là axit lactic có tác dụng ức chế vi khuẩn gây thối và các sinh vật có hại khác.
Ruột già chủ yếu hấp thu khoáng và nước. Với protein còn lại trong thức ăn chưa được tiêu hóa hết, đến ruột già sẽ bị vi khuẩn ở ruột già phân giải thành các chất Crerol, Indol có tính độc, chúng hấp thu vào máu và được giải độc ở gan. Phần cặn bã đi vào kết tràng, trực tràng và tạo thành phân ra ngoài. Hệ vi sinh vật đường ruột ở lợn Hệ vi sinh vật ở trong đường tiêu hóa ở lợn con đóng vai trò nâng cao việc sử dụng thức ăn đồng thời nâng cao sức đề kháng ở cơ thể lợn.
Sự phát triển của các vi khuẩn sinh axit và vi khuẩn tổng hợp các chất có hoạt tính sinh học, đồng thời ức chế vi khuẩn gây thối là một quá trình có lợi cho cơ thể (Đào Trọng Đạt và Phan Thanh Phượng,1996) [2]. 6 Ở dạ dày và ruột non của động vật mới sinh chưa có vi khuẩn, sau vài giờ thấy một vài loại vi khuẩn và từ đó chúng bắt đầu sinh sản dần. Hàng ngày, một số loại vi khuẩn khác theo thức ăn vào ruột, sống và sinh sôi nảy nở ở đó, chúng có thể biến đổi nhưng cơ bản chúng sống ở đó cho đến khi con vật chết. Thành phần và số lượng vi sinh vật phụ thuộc vào loại thức ăn.
Có thể chia vi sinh vật thành 2 loại “vi sinh vật tùy tiện” thay đổi theo tùy loại thức ăn và “vi sinh vật bắt buộc” là loại vi sinh vật thích nghi ngay được với môi trường đường ruột, dạ dày trở thành loại định cư vĩnh viễn. Hệ vi sinh vật bắt buộc bao gồm: Lactic, lactobacterium, acid ophilum, trực khuẩn lactic, E. coli (trực khuẩn ruột già), trực khuẩn đường ruột. Trong đường ruột và dạ dày là môi trường có độ ẩm, dinh dưỡng thuận tiện cho vi sinh vật phát triển, tuy nhiên sự phát triển của chúng có giới hạn vì trong dạ dày và ruột có chất kìm hãm sự phát triển của vi khuẩn đường ruột và vi khuẩn gây thối như mật, dịch vị và các tác động đối kháng của các vi khuẩn khác.
Theo Đào Trọng Đạt và Phan Thanh Phượng (1996) [2] trong hệ tiêu hóa của động vật, hệ vi sinh vật luôn luôn ổn định, đảm bảo cân bằng cho hệ tiêu hóa. Khi sự cân bằng bị phá vỡ thì những vi khuẩn có hại cạnh tranh phát triển gây rối loạn tiêu hóa, gây tiêu chảy (nhất là lợn con theo mẹ). Sự sinh trưởng và các chỉ tiêu đánh giá sức sinh trưởng của lợn - Khái niệm về sự sinh trưởng Sự sinh trưởng là quá trình tích lũy các chất do đồng hóa và dị hóa, là sự tăng lên về chiều cao, chiều dài, chiều ngang, khối lượng của các bộ phận và toàn bộ cơ thể con vật. Thực chất của sinh trưởng chính là sự tăng trưởng và sự phân chia của các tế bào trong cơ thể (Trần Đình Miên và cs, 1975) [10].
Quá trình phát triển của cơ thể là quá trình đồng hóa các vật chất dinh 7 dưỡng, các chất dinh dưỡng lấy vào cơ thể vừa là điều kiện để tế bào sinh sôi, nảy nở, vừa là cơ sở để hình thành chất trong tế bào và giữa các tế bào, đó là protein, lipit, gluxit và các chất khoáng… (Đàm Văn Tiệm và Lê Văn Thọ, 1992) [22]. - Các chỉ tiêu đánh giá sức sinh trưởng Sinh trưởng tích lũy là khối lượng, kích thước, thể tích của toàn bộ cơ thể hay của từng bộ phận cơ thể tại các thời điểm thực hiện phép cân, đo. Sinh trưởng tuyệt đối: là khối lượng, kích thước, thể tích của toàn bộ cơ thể hay từng bộ phận cơ thể tăng lên trong một đơn vị thời gian (TCVN, 1977) [16]. Đồ thị sinh trưởng tuyệt đối của lợn có dạng Parabol.
Sinh trưởng tương đối: là phần khối lượng, kích thước, thể tích của toàn bộ cơ thể hay từng bộ phận cơ thể tại thời điểm sinh trưởng sau tăng lên so với thời điểm sinh trưởng trước (TCVN, 1977) [17]. Đồ thị sinh trưởng tương đối của lợn có dạng Hyperbol và sinh trưởng tương đối của lợn giảm dần theo tuổi. Chế phẩm sinh học và ứng dụng chế phẩm sinh học trong chăn nuôi Thuật ngữ “Probiotics” dịch sang tiếng Việt, chúng ta có thể hiểu là chế phẩm sinh học. Vậy probiotics là gì và tác dụng của probiotics ra sao khi sử dụng sản phẩm này trong chăn nuôi là câu hỏi cần được làm rõ.
Theo Parker (1974) [60] probiotics là những vi sinh vật và là những chất giúp cho việc cân bằng vi khuẩn đường ruột. Theo Fuller (1989) [42] định nghĩa probiotics là một chất chứa những vi khuẩn sống bổ sung vào thức ăn có tác dụng hữu ích cho động vật chủ bằng cách cải thiện sự cân bằng vi khuẩn đường ruột. Probiotic là tổ hợp nhiều loại vi sinh vật như vi khuẩn, nấm men có tác dụng tương hỗ được bổ sung vào thực phẩm với mục đích điều chỉnh quần thể 8 sinh vật đường ruột của vật chủ và được sử dụng như một liệu pháp trong việc chữa trị bệnh tiêu chảy hay sự mất cân bằng của vi sinh vật đường ruột. Một probiotic tốt cần có những đặc tính cơ bản sau đây: là một chủng vi sinh vật có khả năng gây ra một tác dụng có lợi cho động vật chủ, ví dụ như tăng khả năng sinh trưởng hoặc đề kháng được với bệnh; không có chứa mầm bệnh và độc tố; là những tế bào sống và có một số lượng thích hợp có khả năng sống sót và chuyển hóa được trong môi trường đường ruột, ví dụ như đề kháng được với pH thấp và axít hữu cơ; bền vững và có khả năng duy trì sự sống trong thời gian nhất định ở điều kiện bảo tồn và tự nhiên (Ezema, 2013) [39].
Dưới đây là chức năng, cơ chế tác dụng của probiotics và những ảnh hưởng của việc bổ sung probiotics trong chăn nuôi lợn: 1. Chức năng và cơ chế tác dụng của probiotics Các nghiên cứu mới nhất cho thấy probiotics có chức năng kháng khuẩn, chức năng hàng rào, chức năng miễn dịch và cũng là những tác nhân có tính chất kháng lại dị ứng. Các chức năng này không chỉ thông qua bản thân vi khuẩn mà còn thông qua ADN, chất tiết và vách tế bào vi khuẩn (Sonia Michail, 2005) [65]. Chức năng hàng rào thể hiện ở chỗ probiotic kích thích sự gắn kết chặt chẽ các tế bào biểu mô ruột, giảm các chất tiết gây viêm của vi khuẩn bệnh, tăng sản sinh các phân tử bảo vệ như mucin và tăng sự sản sinh enzyme của diềm bàn chải của biểu mô ruột.
Chức năng miễn dịch thể hiện ở chỗ probiotic làm giảm sản sinh các chất gây viêm, gây đáp ứng sản sinh kháng thể của hệ miễn dịch ruột để ngăn ngừa bệnh cũng như đáp ứng miễn dịch để ngăn ngừa dị ứng. Chức năng kháng khuẩn thực hiện theo các cơ chế sau: Làm biến đổi hệ vi sinh vật đường ruột, giảm vi khuẩn bệnh, như 9 trong trường hợp bổ sung probiotic thuộc một số loài Lactobacilli và Bifidobacter thì làm giảm số lượng Clostridia, Bacteroides và Escherichia coli (E. Sản sinh các chất kháng khuẩn như axit béo mạch ngắn, axit lactic, hydrogen peroxit, pyroglutamate có tác dụng ức chế sự tăng trưởng của cả vi khuẩn gram âm và dương. Tranh giành sự bám dính vào niêm ruột với vi khuẩn bệnh hoặc phong toả các thụ quan (receptor) của niêm mạc ruột, nhờ vậy ngăn chặn vi khuẩn bệnh xâm lấn vào bên trong.
Tranh giành chất dinh dưỡng với vi khuẩn bệnh. Ví dụ, vi khuẩn probiotic có thể tiêu thụ các đường đơn làm giảm tăng trưởng của Clostridium difficile, một loài vi khuẩn có tăng trưởng phụ thuộc vào loại đường này. Trong ống tiêu hóa có hàng trăm nghìn tỷ vi khuẩn, số lượng vi khuẩn có lợi đường ruột thường được duy trì một tỷ lệ cân bằng so với vi khuẩn có hại, tỷ lệ này vào khoảng 85/15 (85% vi khuẩn có lợi và 15% vi khuẩn có hại).