Giải pháp thay thế kháng sinh kích thích tăng trưởng trong chăn nuôi.

Từ trước tới nay việc sử dụng kháng sinh được ứng dụng rộng rãi trong chăn nuôi vì các lợi ích của nó mang lại như chữa bệnh, phòng bệnh và kích thích tăng trưởng. Nhưng việc lạm dụng kháng sinh trong thời gian dài đã gây nên hiện tượng kháng thuốc ở một số vi  khuẩn và gây nguy hiểm cho an toàn vật nuôi cũng như sức khỏe con người. Do đó hiện nay rất nhiều nước đã cấm việc sử dụng kháng sinh như là một chất kích thích tăng trưởng nhằm hạn chế, loại bỏ nguy cơ kháng thuốc của các loại vi khuẩn. Vậy giải pháp thay thế là gì khi kháng sinh mang lại những hiệu quả to lớn trong việc nâng cao năng suất vật nuôi như một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng dùng kháng sinh có thể giúp tăng trọng thêm 3.3-8.8% và tăng hiệu quả sử dụng thức ăn lên tới 2.5-7%.

Sự phát triển của việc kháng thuốc kháng sinh

Vi khuẩn rất dễ thích nghi với môi trường vì có vòng đời ngắn, nhiều loại chỉ sống trong 15 đến 20 phút trong môi trường lý tưởng, đồng thời chúng có khả năng chia sẻ thông tin di truyền cho cả các chủng vi khuẩn khác. Do đó mặc dù hầu hết các vi khuẩn sẽ bị tiêu diệt khi sử dụng kháng sinh nhưng một số ít trong chúng sẽ có khả năng đề kháng và sẽ dễ dàng hồi phục, nhân lên hoặc chuyển gen đó cho cả các chủng khác, từ đó dẫn đến việc thuốc kháng sinh sẽ không còn hiệu quả trị bệnh nữa.

Tác động kích thích tăng trưởng của kháng sinh

Việc sử dụng kháng sinh kích thích tăng trưởng đã được thực tế chứng minh có hiệu quả mặc dù cơ chế chính xác cho việc này vẫn chưa được hiểu rõ.  Một số nghiên cứu cho rằng đó là do tác đông của kháng sinh đến vi khuẩn, một số khác lại chỉ ra rằng kháng sinh sẽ làm ổn định đường ruột từ đó tăng hiệu quả tiêu hóa và sử dụng chất dinh dưỡng.

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, sử dụng kháng sinh kích thích tăng trưởng sẽ đạt hiệu quả tăng trưởng cao nhất so với các loại phụ gia khác. Như vậy để nói thay thế kháng sinh kích thích tăng trưởng thì gần như không có gì tốt bằng, các giải pháp thay thế chỉ nhằm làm sao giảm thiểu tối đa những bất lợi mà việc không sử dụng kháng sinh sẽ xảy ra nhất là trong điều kiện chăn nuôi còn yếu kém như Việt Nam.

Các phụ gia thức ăn có thể thay thế được cho kháng sinh

Với kháng sinh kích thích tăng trưởng sẽ có 3 tác động tới động vật như sau:
- Tăng trưởng
- Cải thiện hiệu quả sử dụng thức ăn
- Giảm việc nhiễm bệnh của vật nuôi

Như vậy để đạt hiệu quả thì các phụ gia thay thế cũng phải mang lại tác động tương tự. Tuy nhiên, các phụ gia thay thế sẽ có cơ chế hoạt động khác và các tác động có lợi hoặc có hại cũng phải xem xét. Và từ đó có thể cần thiết phải sử dụng kết hợp các yếu tố để đạt được hiệu quả tốt nhất.

Do đó để thay thế kháng sinh thì cần một chương trình quản lý vệ sinh chuồng trại tốt phối hợp với việc thay đổi công thức khi sử dụng các phụ gia thay thế có những kết quả nghiên cứu khả quan về khả năng thay thế kháng sinh kích thích tăng trưởng như:
Acid hữu cơ,
Pro-prebiotic,
Enzyme,
Phytochemical,
Và một số kim loại nặng, khoáng sét.

1. Organic acid
Khi kháng sinh kích thích tăng trưởng bị cấm ở Châu Âu thì acid hữu cơ được sử dụng rộng rãi ví dụ như acid lactic, benzoic, citric, fumaric, sorbic và các muối như calcium formate, calcium propionate, Kali diformate, NH3 formate, và nó được chấp nhận rộng rãi như một chất thay thế các các yếu tố kháng bệnh truyền thống. Hiệu quả sử dụng acid hữu cơ đã được chứng minh trên thành tích của vật nuôi nhất là trên thú non và có vẻ như hiệu quả cho gia cầm là cao hơn cho heo. Tác động của acid hữu cơ còn phụ thuộc vào cấu trúc sử dụng nguyên liệu và độ đệm của công thức. Bổ xung acid hữu cơ trong thức ăn cho gà có thể thấy được sự tăng trưởng và cải thiện thành tích lên tới 17%. Các kết quả tốt cũng được chứng minh trên heo, mặc dù với các giai đoạn khác nhau thì có kết quả không giống nhau. Acid hữu cơ làm giảm các vi khuẩn có hại trong đường tiêu hóa và được chứng minh có hiệu quả trong việc giảm tỉ lệ tiêu chảy của heo con sau cai sữa so với khẩu phần không chưa acid hữu cơ.
2. Enzyme

Cơ chế của Enzyme - Nguồn Popular Science

 

Hiệu quả của việc sử dụng kháng sinh chính là liên quan tới hệ vi sinh vật đường ruột do đó để tìm một chất thay thế thì việc gây tác động lên hệ sinh thái đường ruột là một lựa chọn. Các enzyme như NSP có thể hỗ trợ tiêu hóa và làm giảm môi trường thức ăn cho các vi khuẩn có hại là một lựa chọn tốt cho các khẩu phần có chứa nhiều NSP. Cơ chế kích thích tăng trưởng của Enzyme sử dụng trong thức ăn vẫn chưa được hiểu rõ hoàn toàn, nó có thể là khả năng thay đổi hệ vi sinh vật đường ruột, phân cắt nhỏ các phân tử thức ăn hoặc tác động lên cấu trúc của ruột non cũng như khả năng tiêu hóa chất dinh dưỡng của chúng. Enzyme sử dụng trong thức ăn còn có khả năng chống lại một số bệnh như viêm ruột hoại tử trên gia cầm. Các nghiên cứu được tiến hành nhiều và kết quả thường cũng biến đổi lớn tùy thuộc vào loại động vật. Các kết quả khả quan thường thấy là việc sử dụng enzyme trên gia cầm như một cách kích thích tăng trưởng, tăng khả năng tiêu hóa. Một số nghiên cứu chỉ ra rằng enzyme giúp tăng khả năng tăng trọng cũng như giảm được FCR cho gà thịt từ 42 ngày tuổi đến xuất chuồng. Các nghiên cứu cũng chỉ ra được hiểu quả của việc sử dụng Xylanase và Beta glucanase trên gia cầm và có thể phòng được viêm ruột hoại tử.

Các kết quả nghiên cứu trên heo thì thường biến động lớn hơn. Nồng độ acid cao trong đường tiêu hóa của heo cũng có thể bất hoạt hoạt động của enzym. Trên con heo thì hiệu quả của enzyme Phytase là cao nhất so với các loại enzyme khác. Một số nghiên cứu chỉ ra rằng enzyme trong thức ăn có thể ngăn ngừa một số loại bệnh ví dụ như nhiễm trực khuẩn E.coli của heo con sau cai sữa.

Enzyme sử dụng trong thức ăn cho bò thì không hiệu quả vì nó sẽ bị bất hoạt trước khi xuống tới ruột non.

3. Pro-prebiotic

Probiotic (Nguồn Animal health news)

 

Việc sử dụng probiotic là cần thiết khi nó sẽ bổ xung các chủng vi khuẩn có lợi trong thức ăn cho đường tiêu hóa, tăng tính cạnh tranh với các vi khuẩn có hại và làm tăng khả năng hấp thu dinh dưỡng theo các nghiên cứu khoa học đã chứng minh.

Probiotic có hiệu quả trên gia cầm đã được chứng minh qua  việc tăng trưởng và ngăn ngừa bệnh tật cũng như giảm tỉ lệ chết, thậm chí việc giảm tỷ lệ chết còn tương đương với việc sử dụng kháng sinh. Với gà đẻ cũng có hiệu quả trong việc tăng tỉ lệ đẻ. Nhiều thí nghiệm đã chứng minh rằng probiotic cho thức ăn gà thịt còn có hiệu quả hơn bổ xung enzyme trong việc giảm tỉ lệ chết và tăng khả năng sinh trưởng.

Việc sử dụng probiotic trong thức ăn cho heo cũng đã được chứng minh hiệu quả trên phương diện năng xuất và sức khỏe động vật.  Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, probiotic có hiệu quả trong việc kích thích tăng trưởng cho heo trong việc làm giảm tỉ lệ chết và ngăn ngừa tiêu chảy cho heo con. Cung cấp probiotic cho thức ăn heo con có thể tăng 7% tăng trọng và làm giảm tỷ lệ tiêu chảy tới 40%.

Nhưng việc bảo quản và quản lý probiotic cũng cần phải được quan tâm khi chúng có thể bị tiêu diệt khi sản xuất thức ăn viên ở nhiệt độ cao, và việc có thể lây nhiễm các vi sinh vật không mong muốn cũng như có thể gây ra những tác động không mong muốn ở hệ vi sinh vật đường ruột của động vật khi bổ xung probiotic vào.

Prebiotic cũng là một chất hiệu quả trong việc thay thế kháng sinh, khi đó là nguồn thức ăn cho các vi sinh vật có lợi phát triển. Các vi sinh vật có lợi trong đường tiêu hóa của heo có thể tiêu hóa được các loại thức ăn này và trong điều kiện stress sau cai sữa dẫn tới tiêu chảy thì prebiotic có thể cải thiện tình trạng này. Bên cạnh đó các prebiotic này với cấu trúc của chúng có thể gắn vào lớp niêm mạc ruột và làm cho các vi khuẩn có hại không có chỗ bám dính vào và bị thải ra ngoài. Các prebiotic cũng có khả năng hỗ trợ tiêu hóa các chất khoáng do tăng khả năng hòa tan sau khi được lên men.

Các nghiên cứu về hiệu quả của prebiotic lên gia cầm còn hạn chế mặc dù có một số đã chỉ ra được lợi ích lên thành tích và ngăn ngừa bệnh tật. Trên heo có nhiều báo cáo tác động hiệu quả hơn khi tăng thành tích lên 8% đối với heo sau cai sữa, và trong khẩu phần ăn cho heo có chứa cả probiotic và prebiotic sẽ làm cải thiện hệ miễn dịch và phòng chống được nhiễm samonella.

Tác động của các chủng  probiotic lên hệ vi sinh vật đường ruột của heo:

Các loại Prebiotic và nguồn gốc của nó:

4. Phytochemical

Cơ chế của Phytochemical (Nguồn Animal Science and Technology)

 

Đây là các dẫn xuất từ thực vật được chiết ra và có thể có khả năng kháng khuẩn như tinh dầu thiết yếu  hoặc tanin. Các hợp chất này đã được áp dụng rộng rãi trong thức ăn cho gia cầm và có hiệu quả trong việc tăng trưởng và ngăn ngừa bệnh tật như giảm tỉ lệ mắc bệnh cầu trùng và tăng sức khỏe đường ruột.

Dưới đây là các loại tinh dầu và tác động của nó trên heo:

5. Các loại phụ gia khác

Các phụ gia như kim loại nặng và khoáng sét cũng có khả năng thay thế kháng sinh trong việc kích thích tăng trưởng cũng như kháng khuẩn. Kẽm, đồng hay một số kim loại nặng khác thường vẫn được sử dụng như một một nguồn cung cấp khoáng cho động vật, nhưng cũng có thể dùng với hàm lượng cao hơn cho việc kích thích tăng trưởng hoặc trị bệnh. Ủy ban châu âu đã kết luận rằng, Đồng có khả năng  kích thích tăng trưởng cho gia cầm và heo, trong khi đó kẽm có khả năng cải thiện thành tích cho heo con. Các thí nghiệm cũng chỉ ra rằng gà thịt được cung cấp khẩu phần ăn với hỗn hợp các khoáng vô cơ như đồng, sắt, kẽm và mangan sẽ tăng khả năng tăng trọng một cách rõ rệt. Đồng còn được chứng minh làm tăng thành tích của gà đẻ, trong khi kẽm làm giảm tiêu chảy cho heo con. Tuy nhiên việc sử dụng kim loại nặng ở hàm lượng cao có thể gây độc hoặc những tồn dư không mong muốn nên cần phải xem xét kỹ trước khi sử dụng.

Bên cạnh đó một số các loại khoáng sét cũng được chứng minh có khả năng thúc đẩy tăng trưởng cũng như phòng và trị bệnh, nhưng dữ liệu nghiên cứu ít và thường xung đột lẫn nhau. Trong nhiều trường hợp thì tính an toàn khi sử dụng là kém.

Kết luận
1. Trên gia cầm

Từ các nghiên cứu cho thấy: có thể sử dụng các phụ gia sau để thay thế kháng sinh kích thích tăng trưởng với hiệu quả cao, đã có nhiều bằng chứng khoa học chứng minh và khuyến cáo sử dụng trong thương mại. Tác động cụ thể được thể hiện ở bảng dưới:

2. Trên heo

Có thể sử dụng các phụ gia sau để thay thế kháng sinh kích thích tăng trưởng với hiệu quả cao, đã có nhiều bằng chứng khoa học chứng minh và khuyến cáo sử dụng trong thương mại. Tác động cụ thể được thể hiện ở bảng dưới:

Như vậy hầu hết các phụ gia thay thế trên đều có cả tác động kích thích tăng trưởng và phòng bệnh hiệu quả trên gia cầm. Còn trên heo thì chủ yếu là tác động kích thích tăng trưởng.

References:

1.Cromwell GL. Why and how antibiotics are used in swine production. Anim Biotechnol. 2002;13:7–27. doi: 10.1081/ABIO-120005767. [PubMed] [Cross Ref]
2.Vondruskova H, Slamova R, Trckova M, Zraly Z, Pavli I. Alternatives to antibiotic growth promotors in prevention of diarrhea in weaned piglets: a review. Vet Med. 2010;55:199–224.
3.Van der Fels-Klerx HJ, Puister-Jansen LF, Van Asselt ED, Burgers SL. Farm factors associated with the use of antibiotics in pig production. J Anim Sci. 2011;89:1922–1929. doi: 10.2527/jas.2010-3046. [PubMed] [Cross Ref]
4.Jacela JY, DeRouchey JM, Tokach MD, Goodband RD, Nelssen JL, Renter DG, Dritz SS. Feed additives for swine: fact sheets-prebiotics and probiotics, and phytogenics. J Swine Health Prod. 2010;18:132–136.
5.Simon O. An interdisciplinary study on the mode of action of probiotics in pigs. J Anim Feed Sci. 2010;19:230–243.
6.Cho JH, Zhao PY, Kim IH. Probiotics as a dietary additive for pigs: a review. J Anim Vet Adv. 2011;10:2127–2134.
7.Halas V, Nochta I. Mannan oligosaccharides in nursery pig nutrition and their potential mode of action. Animals. 2012;2:261–274. doi: 10.3390/ani2020261. [PMC free article] [PubMed][Cross Ref]
8.Thacker PA. Recent advances in the use of enzymes with special reference to β-glucanases and pentosanases in swine rations. Asian-Aust J Anim Sci. 2000;13:376–385. (Special Issue)
9.Jacela JY, DeRouchey JM, Tokach MD, Goodband RD, Nelssen JL, Renter DG, Dritz SS. Feed additives for swine: fact sheets-carcass modifers, carbohydrate-degrading enzymes and proteases, and anthelmintics. J Swine Health Prod. 2009;17:325–332.
10.Adeola O, Cowieson AJ. Opportunities and challenges in using exogenous enzymes to improve nonruminant animal production. J Anim Sci. 2011;89:3189–3218. doi: 10.2527/jas.2010-3715.[PubMed] [Cross Ref]
11.Jacela JY, DeRouchey JM, Tokach MD, Goodband RD, Nelssen JL, Renter DG, Dritz SS. Feed additives for swine: fact sheets-acidifiers and antibiotics. J Swine Health Prod. 2009;17:270–275.
12.Kil DY, Kwon WB, Kim BG. Dietary acidifiers in weanling pig diets: a review. Revista Colombian de Diencias Pecuarias. 2011;24:1–22.
13.Suruanarayana MV, Suresh J, Rajasekhar MV. Organic acids in swine feeding: a review. Agric Sci Res J. 2012;2:523–533.
14.Papatsiros VG, Billinis C. In: Antimicrobial agents. Bobbarala V, editor. 2012. The prophylactic use of acidifiers as antibacterial agents in swine; pp. 295–310. InTech, DOI:10.5772/32278. Available from: http://www.intechopen.com/books/antimicrobial-agents/the-prophylactic-use-of-acidifiers-as-antibacterial-agents-in-swine. 978-953-51-0723-1.
15.Windisch W, Schedle K, Plitzner C, Kroismayr A. Use of phytogenic products as feed additives for swine and poultry. J Anim Sci. 2008;86(E. Suppl):E140–E148. [PubMed]
16.Liu HW, Tong JM, Zhou DW. Utilization of Chinese herbal feed additives in animal production. Agric Sci China. 2011;10:1262–1272. doi: 10.1016/S1671-2927(11)60118-1. [Cross Ref]
17.Pettigrew JE. Reduced use of antibiotic growth promoters in diets fed to weanling pigs: dietary tools, part 1. Anim Biotechnol. 2006;17:207–215. doi: 10.1080/10495390600956946. [PubMed][Cross Ref]
18.Jacela JY, DeRouchey JM, Tokach MD, Goodband RD, Nelssen JL, Renter DG, Dritz SS. Feed additives for swine: fact sheets-high dietary levels of copper and zinc for young pigs, and phytase. J Swine Health Prod. 2010;18:87–91.
19.Li YM, Xiang Q, Zhang QH, Huang YD, Su ZJ. Overview on the recent study of antimicrobial peptides: origins, functions, relative mechanisms and application. Peptides. 2012;37:207–215. doi: 10.1016/j.peptides.2012.07.001. [PubMed] [Cross Ref]
20.Trckova M, Vondruskova H, Zraly Z, Alexa P, Kummer V, Maskova J, Mrlik V, Krizova K, Slana I, Leva L, Pavlik I. The effect of kaolin feeding on efficiency, health status and course of diarrheoal infections caused by enterotoxigenic Esherichia coli strains in weaned piglets. Vet Med. 2009;54:47–63.
21.Song M, Liu Y, Soares JA, Che TM, Osuna O, Maddox CW, Pettigrew JE. Dietary clays alleviate diarrhea of weaned pigs. J Anim Sci. 2012;90:345–360. doi: 10.2527/jas.2010-3662. [PubMed][Cross Ref]
22.Stein HH, Kil DY. Reduced use of antibiotic growth promoters in diets fed to weanling pigs: dietary tools, Part 2. Anim Biotechnol. 2006;17:217–231. doi: 10.1080/10495390600957191. [PubMed][Cross Ref]
23.Gatnau R. Use of plant extracts in swine. 2009. Available at http://www.pig333.com/nutrition/use-of-plant-extracts-in-swine_957/
24.Michiels J, Missotten JA, Fremaut D, De Smet S, Dierick NA. In vitro characterization of the antimicrobial activity of selected essential oil components and binary combinations against the pig gut flora. Anim Feed Sci Technol. 2009;151:111–127. doi: 10.1016/j.anifeedsci.2009.01.004.[Cross Ref]
25.Brenes A, Roura E. Essential oils in poultry nutrition: main effects and modes of action. Anim Feed Sci Technol. 2010;158:1–14. doi: 10.1016/j.anifeedsci.2010.03.007. [Cross Ref]
26.Ragland D, Stevenson D, Hill MA. Oregano oil and multi-component carbohydrases as alternatives to antimicrobials in nursery diets. Swine Health Prod. 2008;16:238–243.
27.Cho JH, Chen YJ, Min BJ, Kim HJ, Kwon OS, Shon KS, Kim IH, Kim SJ, Asamer A. Effects of essential oils supplementation on growth performance, IgG concentration and fecal noxious gas concentration of weaned pigs. Asian-Aust J Anim Sci. 2006;19:80–85.
28.Maenner K, Vahjen W, Simon O. Studies on the effects of essential-oil based feed additives on performance, ileal nutrient digestibility, and selected bacterial groups in the gastrointestinal tract of piglets. J Anim Sci. 2011;89:2106–2112. doi: 10.2527/jas.2010-2950. [PubMed] [Cross Ref]
29.Li PF, Piao XS, Ru YJ, Han X, Xue LF, Zhang HY. Effects of adding essential oil to the diet of weaned pigs on performance, nutrient utilization, immune response and intestinal health. Asian-Aust J Anim Sci. 2012;25:1617–1626. doi: 10.5713/ajas.2012.12292. [PMC free article] [PubMed][Cross Ref]
30.Ahmed ST, Hossain ME, Kim GM, Hwang JA, Ji H, Yang CJ. Effect of resveratrol and essential oils on growth performance, immunity, digestibility and fecal microbial shedding in challenged piglets. Asian-Aust J Anim Sci. 2013;26:683–690. doi: 10.5713/ajas.2012.12683. [PMC free article][PubMed] [Cross Ref]
31.Huang Y, Yoo JS, Kim HJ, Wang Y, Chen YJ, Cho JH, Kim IH. Effects of dietary supplementation with blended essential oils on growth performance, nutrient digestibility, blood profiles and fecal characteristics in weanling pigs. Asian-Aust J Anim Sci. 2010;23:607–613.
32.Thacker PA. Effect of enzyme supplementation on the performance of growing-finishing pigs fed barley based diets supplemented with soybean meal or canola meal. Asian-Aust J Anim Sci. 2001;14:1008–1013.
33.Olukosi OA, Sands JS, Adeola O. Supplementation of carbohydrases or phytase individually or in combination to diets for weanling and growing-finishing pigs. J Anim Sci. 2007;85:1702–1711. doi: 10.2527/jas.2006-709. [PubMed] [Cross Ref]
34.Jones CK, Bergstrom JR, Tokach MD, DeRouchey JM, Goodband RD, Nelssen JL, Dritz SS. Efficacy of commercial enzymes in diets containing various concentrations and sources of dried distillers grains with solubles for nursery pigs. J Anim Sci. 2010;88:2084–2091. doi: 10.2527/jas.2009-2109. [PubMed] [Cross Ref]
35.Baas TC, Thacker PA. Impact of gastric pH on dietary enzyme activity and survivability in swine fed β-glucanase supplemented diets. Can J Anim Sci. 1996;76:245–252. doi: 10.4141/cjas96-036.[Cross Ref]
36.Thacker PA, Baas TC. Effect of gastric pH on the activity of exogenous pentosanase and the effect of pentosanase supplementation of the diet on the performance of growing-finishing pigs. Anim Feed Sci Technol. 1996;63:187–200. doi: 10.1016/S0377-8401(96)01028-0. [Cross Ref]
37.He J, Yin J, Wang L, Yu B, Chen D. Functional characterization of a recombinant xylanase from Pichia pastoris and effect of the enzyme on nutrient digestibility in weaned pigs. Brit J Nutr. 2010;103:1507–1513. doi: 10.1017/S0007114509993333. [PubMed] [Cross Ref]
38.Lv JN, Chen YQ, Guo XJ, Piao XS, Cao YH, Dong B. Effects of supplementation of β-mannanase in corn-soybean meal diets on performance and nutrient digestibility in growing pigs. Asian-Aust J Anim Sci. 2013;26:579–587. doi: 10.5713/ajas.2012.12612. [PMC free article] [PubMed][Cross Ref]
39.Cai H, Shi P, Luo H, Bai Y, Huang H, Yang P, Yao B. Acidic β-mannanase from penicillium pinophilum C1: cloning, characterization and assessment of its potential for animal feed application. J Biosci Bioeng. 2011;112:551–557. doi: 10.1016/j.jbiosc.2011.08.018. [PubMed] [Cross Ref]