Butyrate – Phát hiện mới cho công nghiệp chăn nuôi

Việc cung cấp các axit hữu cơ cho khẩu phần ăn của heo giúp kiểm soát hội chứng tiêu chảy ở  giai đoạn sau cai sữa và nâng cao hiệu suất tăng trưởng. Muối butyrate có một vai trò đặc biệt quan trọng trong việc cải thiện hiệu suất tăng trưởng của lợn con sau cai sữa. Axit butyric là nguồn năng lương chính cho các tế bào biểu mô ở ruột và hồi tràng. Trong các thử nghiệm với lợn thịt, muối butyrate không chỉ cải thiện tăng trưởng động vật mà còn làm tăng chiều dài  và độ dày của vi lông. Muối Butyrate còn thúc đẩy sản xuất peptide, giúp kích thích tăng sinh tế bào và nguyên phân trong đại tràng, hồi tràng và biểu mô hỗng tràng. Ngoài ra muối butyrate còn tăng trưởng sự phát triển của ruột ở heo con và tăng cường khả năng tiêu hóa và hấp thụ của của heo con.

Các tiểu nang Lieberkuhn là những khoang tăng sinh biểu mô đường ruột (các tế bào dương tính Ki67). Từng tiểu nang biệt lập là những tế bào chuyên biệt, phù hợp với công đoạn chế biến thực phẩm, và được tìm thấy trên các nhung mao của ruột non. Quá trình ấn giấu của những tiểu nang/ngăn nói trên diễn ra chậm, làm phân chia tế bào gốc đa năng. Các lứa tế bào con sinh ra từ những tế bào gốc này phát triển nhanh chóng hơn và được gọi là các tế bào chuyển khuếch đại (TA). Trong thời gian di chuyển của các tế bào con TA-hóa tới bề mặt nhung mao, chúng được phân loại thành bốn dòng biểu mô trưởng thành như sau:

Tế bào niêm mạc ruột hấp thụ sản xuất ra enzyme giúp tiêu hóa đường và protein – ba dòng khác là tế bào tiết, gồm có: tế bào có chân sản xuất ra niêm dịch, qua đó bảo vệ biểu mô chống lại stress và tổn thương hóa chất; tế bào nội tiết ruột tiết ra các chất kích thích tố như secretin, serotonin, chất P và somatostatin; tế bào Paneth vi phân khi di chuyển đến địa điểm hoạt động – ở đây là đáy của tiểu nang. Chúng bài tiết các peptide kháng khuẩn và các loại enzyme như lysozyme và phospholipase. Ki-67 kháng nguyên có trong sinh sản tế bào trừ nhưng tế bào thụ động, dấu hiệu của hiện tưởng tăng sinh hạt nhân. Tế bào Ki-67 có thể được phát hiện sử dụng một kháng thể đơn dòng – kháng thể có khả năng phản ứng kháng nguyên tăng sinh Ki-67.

Quá trình nguyên phân là một cơ chế hình thái xảy ra trong giai đoạn rất ngắn (< 1 giờ), đó là lý do vì sao tỷ lệ phân bào ít hơn tỷ lệ của Ki-67. Sự tương quan giữa mức độ tế bào Ki-67 (%) và mức biến đổi pH cũng có thể được tạo lập rõ ràng. Việc giảm thiểu độ pH trong đường ruột sẽ làm tăng mức độ của tế bào Ki-67, mức độ của tế bào nhân rộng. Sử dụng muối butyrate trong thành phần của thức ăn chăn nuôi rất có lợi trong việc mở rộng bề mặt hấp thụ của nhung mao và tỷ lệ của lông nhung trên lằn. Việc phát triển và sử dụng các phép đo oxi hóa khử kết hợp với độ pH để sớm phát hiện tình trạng của cơ chế lên men đang bất thường hay không là hoàn toàn có thể. Sự tăng trưởng của tế bào vi khuẩn phụ thuốc rất nhiều vào điều kiện môi trường như độ pH, khả năng oxy hóa khử và các hợp chất ức chế. Vi khuẩn lactobacillus thay đổi khả năng giảm quá trình oxy hóa thông qua sự điều tiết của các chất chuyển hóa như axit lactic

Trong quá trình phát triển của vi khuẩn lactobacillus, việc suy giảm độ pH và khả năng giảm quá trình oxy hóa thay đổi thuộc tính thấm của màng; mức độ suy giảm quá trình oxy hóa tại -170mV là thích hợp hơn cho sự hình thành của axit lactic. Khả năng bảo vệ trước quá trình nhiễm khuẩn salmonella và shigella cũng có liên quan đến độ axit cao, độ pH thấp, và khả năng giảm quá trình oxy hóa thấp.

Các sản phẩm trao đổi chất/ phân tử vi sinh được sản xuất tại bề mặt giao diện của sinh vật eukaryote/prokaryote có thể ảnh hưởng đến một loạt quá trình điều tiết của eukaryotes và hệ vi khuẩn đường ruôt. Chủng vi khuẩn Lactobacillus có khả năng lên men tạo thành axit lactic, tạo nên một môi trường axit trong ruột già để bảo vệ khỏi những vi khuẩn có hại. Axit L-lactic cũng di chuyển vào ruột từ mô ký chủ và chuyển hóa nhanh chóng. Mức độ gia tăng của L-lactate là dấu hiệu nhận biết được hoạt động của vi khuẩn lactic trong ruột. D-Lactate được sản xuất bởi vi khuẩn trong đường tiêu hóa, nhưng các động vật có vú không sở hữu những enzyme có khả năng chuyển hóa D-lactate một cách nhanh chóng. Vì vây, hàm lượng D-lactate tích lũy trong máu là kết quả từ nhiễm trùng trong cơ thể, hay rối loạn tiêu hóa – một dấu hiệu của nhiễm trùng huyết.

Trong nghiên cứu này, ảnh hưởng của các phân tử butyrate được bảo vệ trên hiệu suất của ruột và hình thái của heo lớn đều được đo lường kỹ lưỡng. Mục đích của thí nghiệm là để đánh giá hiệu quả của Butyrate được bọc (Butirex C4) trên các tham số của đường ruột và các tác động của Butyrate trên tỷ lệ tăng trưởng và chuyển hóa thức ăn. Những quan tâm đặc biệt cho sức khỏe đường ruột và các thông số để đánh giá hiệu quả của Butirex C4 gồm có độ pH trong đường ruột, khả năng khử oxy hóa, số lượng vi khuẩn lactobacillus, lactate, hàm lượng VFA và các tế bào Ki67.

Cuộc thử nghiệm này được thực hiện tại Budapest. Tổng cộng có 8 heo thịt trọng lượng cơ thể 40 kg được sử dụng trong thử nghiệm kéo dài 4 tuần. Có hai phương pháp điều trị, nhóm kiểm soát không sử dụng butyrate, và nhóm sử dụng Butirex C4 (Muối butyrate bọc 54%) 1.5kg/mt. Trong giai đoạn thử nghiệm, trọng lượng cở thể trước và sau thử nghiệm cùng với hàm lượng thức ăn hấp thụ đều được đo lường kỹ càng, để đánh giá tỷ lệ tăng trọng hàng ngày (DWG), tỷ lệ ăn hàng ngày (DFI) và tỷ lệ chuyển hóa thức ăn (FCR). Vào cuối giai đoạn thử nghiệm, tất cả 8 con heo đều được xử lý để thu thập lại các mẫu khác nhau của đường ruột, sau đó thực hiện đo lường độ pH trong ruột, khả năng khử oxy hóa, VFAs, số lượng Lactobacillus và tế bào Ki67.

Không có sự khác biệt đáng kể đã được quan sát các thông số hiệu suất, số lượng thấp hoặc nhắc lại (Bảng 2). Biến thể của trọng lượng cơ thể cuối cùng cho thấy kết quả tốt nhất đã thu được với Butirex C4, 63.8kg (Hình. 2). Kết quả tương tự cũng được quan sát cho tăng trọng hàng ngày trọng lượng (DWG) và tỷ lệ chuyển đổi thức ăn (FCR). thông số đường ruột của lợn cho thấy sự khác biệt với sự bao gồm của butyrate. pH đường ruột ở mức ít ỏi đã giảm từ 5,9 ở nhóm chứng, đến 5.5 với Butirex C4, và có thể làm giảm khả năng oxi hóa khử của đường tiêu hóa (Bảng 3). Lý do cho sự thay đổi này trong các giá trị pH đường ruột có thể là do một sự thay đổi trong hệ vi sinh đường ruột. đếm Lactobacillus (UFC / g) ở hồi tràng đã được tăng lên đáng kể (P <0,05) với sự bao gồm từ 2,5

Theo dõi Bảng 2, ta có thể thấy không có sự khác biệt rõ rệt trong hai phương pháp điều trị theo những thông số về hiệu quả hoạt động trên. Biến thể của trong lượng cơ thể sau giai đoạn thử nghiệm cho thấy kết quả tốt nhất thu được từ Butirex C4, 63.8 kg (Hình 2). Kết quả tương tự cũng được thể hiện trên tỷ lệ tăng trọng hàng ngày (DWG) và tỷ lệ chuyển đổi thức ăn (FCR). Thông số về đường ruột cho thấy sự khác biệt lớn khi sử dụng butyrate so với nhóm kiểm soát. Độ pH tại đường ruột giảm từ 5.9 trên nhóm kiểm soát xuống 5.5 khi điều trị với Butirex C4, và có thể làm giảm khả năng oxi hóa khử của đường tiêu hóa (Bảng 3). Lý do cho sự thay đổi này trên độ pH của đường ruột có thể do có sự thay đổi đáng kể trong hệ vi sinh đường ruôt, số lượng Lactobacillus (UFC/g) ở hồi tràng gia tăng đáng kể (P<0.05) gấp 10 lần khi sử dụng Butirex C4.

Việc gia tăng hàm lượng của vi sinh axit lactic có thể là lý do gây ra sự gia tăng của L-lactate (mM/kg) ở hồi tràng (P<0.05) khi sử dụng Butirex C4 (Bảng 3). Khả năng trao đổi chất, ảnh hưởng bởi năng suất của axit lactic, rõ ràng bị tác động rõ rệt bởi việc giảm thiểu khả năng oxy hóa khử khi sử dụng Butirex C4. Cơ chế đo điện hóa cho khả năng oxy hóa khử là một tham số kiểm soát hợp lý cho quá trình lên men bởi đặc tính nhạy cảm của giải pháp này. Những thay đổi trên hệ vi sinh trong ruột và độ pH thúc đẩy sự gia tăng đáng kể trong hàm lượng VFA (P<0.05) và những thay đổi trên hệ vi sinh trong manh tràng. Hàm lượng VFA ở manh tràng tăng từ 108mM/kg ở nhóm kiểm soát tới 142mM/kg ở nhóm điều trị với Butirex C4. Sự gia tăng VFA chủ yếu là do sự thay đổi của axit axetic và propionic, cao hơn đáng kể ở nhóm điều trị với Butirex C4 trong manh tràng.

Tác dụng chính của Butyrate được thể hiện rõ nhất trên chiều dài của vi nhung  và số lượng vi lông nhung của hồi tràng. Sự gia tăng đáng kể (P<0.1) trong tế bào Ki67 được nhận diện ở hồi tràng ở nhóm điều trị với Butirex C4.

Có thể kết luận rằng, dựa trên kết quả trên cơ sở hiệu suất tăng trưởng và hiện trạng của ruột, các hoạt động của muối Butyrate bọc  (Butirex C4) có tác dụng hiệu quả trên mọi khía cạnh sinh trưởng của lợn và dung để thay thế kháng sinh trong thức ăn chăn nuôi.

Daniel Diaz, Novation, Arcos de Jalon, Soria 42250, Spain.

International Pig Topics – Volume 28 Page 6-7