(Luận văn thạc sĩ) đánh giá tác dụng của bacillus dạng bào tử chịu nhiệt đến sinh trưởng, hệ vi khuẩn đường ruột và hình thái niêm mạc ruột lợn con theo mẹ và lợn con sau cai sữa

HỌC VIỆN NƠNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGUYỄN ĐÌNH TRÌNH

ĐÁNH GIÁ TÁC DỤNG CỦA BACILLUS DẠNG BÀO
TỬ CHỊU NHIỆT ĐẾN SINH TRƯỞNG, HỆ VI KHUẨN
ĐƯỜNG RUỘT VÀ HÌNH THÁI NIÊM MẠC RUỘT
LỢN CON THEO MẸ VÀ LỢN CON SAU CAI SỮA

Ngành:

Thú y

Mã số:

60.64.01.01

Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Bá Tiếp

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2017


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu khoa học của tôi. Các số liệu, kết
quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong bất kỳ cơng
trình nghiên cứu nào. Các tài liệu tham khảo trích dẫn đều có nguồn gốc xác thực.

Hà Nội, ngày tháng
Tác giả luận văn

Nguyễn Đình Trình

i


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình thực hiện đề tài và hồn thành bản luận văn, tơi ln
nhận được sự giúp đỡ của nhiều tổ chức và cá nhân. Nhân dịp này tôi xin cảm
ơn Ban Giám hiệu, Viện đào tạo Sau đại học, Ban Chủ nhiệm khoa Thú Y – Học
viện Nông nghiệp Việt Nam, Bộ môn Giải Phẩu - Tổ Chức, Khoa Thú Y đã nhiệt
tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi nhất để tơi hồn thành đề tài nghiên cứu.

Đặc biệt, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến Thầy hướng dẫn
khoa học, TS. Nguyễn Bá Tiếp, đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ tơi trong
q trình thực hiện đề tài và hồn thành luận văn.
Tơi ln biết ơn gia đình, các cộng sự, đồng nghiệp và bạn bè đã đóng
góp cơng sức, động viên, giúp đỡ tơi hồn thành đề tài nghiên cứu và luận văn.

Hà Nội, ngày tháng
Tác giả luận văn

Nguyễn Đình Trình

ii


MỤC LỤC
Lời cam đoan........................................................................................................................... i
Lời cảm ơn.............................................................................................................................. ii
Mục lục..................................................................................................................................... iii
Danh mục những từ viết tắt............................................................................................. v

Danh mục bảng.................................................................................................................... vi
Danh mục hình.................................................................................................................... vii
Trích yếu luận văn............................................................................................................. viii
Thesis abstract...................................................................................................................... x
Phần 1. Mở đầu...................................................................................................................... 1
1.1.

Đặt vấn đề.................................................................................................................... 1

1.2.

Mục đích nghiên cứu............................................................................................. 2

Phần 2. Tổng quan tài liệu................................................................................................ 3
2.1.

Tổng quan về probiotic......................................................................................... 3

2.1.1. Tổng quan về Probiotic........................................................................................ 3
2.1.2. Đặc điểm chung probiotics nhóm Bacillus ................................................. 9
2.1.3. Các nghiên cứu ứng dụng Probiotics trong chăn nuôi...................... 14
2.2.

Đặc điểm sinh trưởng và hệ vi sinh vật đường ruột lợn con ............17

2.2.1. Khủng hoảng sinh lý của lợn con trước và sau cai sữa .................... 17
2.2.2. Hệ vi sinh vật đường ruột lợn con trước và sau cai sữa ...................18
Phần 3. Đối tượng - nội dung và phương pháp nghiên cứu.......................... 21
3.1.

Đối tượng - thời gian – địa điểm nghiên cứu........................................... 21

3.1.1. Đối tượng nghiên cứu........................................................................................ 21
3.1.2. Thời gian nghiên cứu.......................................................................................... 21
3.1.3. Địa điểm nghiên cứu........................................................................................... 21
3.2.

Nội dung nghiên cứu............................................................................................ 21

3.2.1. Kiểm tra độ bảo toàn số lượng bào tử Bacillus sau quá trình ép viên thức ăn .....21

3.2.2. Đánh giá tác động của PBW trên lợn con theo mẹ ............................... 22
3.2.3. Đánh giá tác động của PBW trên lợn con sau cai sữa ........................22
3.3.

Phương pháp nghiên cứu.................................................................................. 22

3.3.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm một nhân tố............................................ 22

iii


3.3.2. Các phương pháp xác định số lượng vi khuẩn...................................... 24
3.3.3. Phương pháp tính tốn các chỉ tiêu sinh trưởng .................................. 29
3.3.4. Phương pháp kiểm tra vi thể biểu mô niêm mạc ruột......................... 31
3.3.5. Phương pháp phân tích số liệu...................................................................... 31
Phần 4. Kết quả và thảo luận......................................................................................... 32
4.1.

Kết quả kiểm tra độ bảo tồn bào tử Bacillus sau q trình ép viên thức ăn ......32

4.2.

Kết quả tác động của chế phẩm PBW trên lợn con theo mẹ.............34

4.2.1. Tác động của chế phẩm PBW đến chỉ tiêu sinh trưởng trên lợn con theo mẹ ......34
4.2.2. Tác động của chế phẩm PBW đến lượng thức ăn thu nhận lợn con theo mẹ ......35
4.2.3. Tác động của chế phẩm PBW đến tỷ lệ tiêu chảy và tỷ lệ chết trên lợn con

theo mẹ.................................................................................................................... 37
4.3.

Kết quả tác động của chế phẩm PBW Trên lợn con sau cai sữa....48

4.3.1. Tác động của PBW đến một số chỉ tiêu sinh trưởng lợn con sau cai sữa
48

4.3.2. Tác động của chế phẩm PBW đến hiệu quả sử dụng thức ăn trên lợn con

sau cai sữa............................................................................................................. 50
4.3.3. Tác động của chế phẩm PBW đến tỷ lệ tiêu chảy và tỷ lệ chết trên lợn con

sau cai sữa............................................................................................................. 53
4.3.4. Kết quả tác động của chế phẩm PBW đến một số vi khuẩn đường ruột lợn

con cai sữa............................................................................................................. 40
4.3.3. Kết quả tác động của chế phẩm PBW đến hình thái và kích thước biểu mơ

niêm mạc ruột lợn con theo mẹ và sau cai sữa.................................... 55
4.4.

Thảo luận chung..................................................................................................... 58

Phần 5. Kết luận và kiến nghị........................................................................................ 60
5.1.

Kết luận....................................................................................................................... 60

5.2.

Kiến nghị.................................................................................................................... 61

Tài liệu tham khảo.............................................................................................................. 62

iv


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt
ADG

- Average Daily Gain (tăng trọng trung bình /ngày)

ADFI

- Average Daily Feed Intake (lượng thức ăn thu nhận /ngày)

ATP

- Adenosine Triphosphate

CNSH

- Công Nghệ Sinh Học

ĐC

- Đối Chứng

FCR

- Feed Conversion Ratio (Hệ số chuyển hóa chức ăn)

FAO

- Food and Agriculture Organization of the United Nations
(Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc)

PBW

- Chế phẩm Probiotics Bacillus Weaner

NB

- Nutrien broth

VK

- Vi Khuẩn

WHO

- World Health Organization (Tổ chức Y tế Thế giới)

v


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Các vi sinh vật được sử dụng phổ biến trong chế phẩm probiotic 4
Bảng 2.2. Tóm tắt thơng tin về một số sản phẩm probiotic có mặt trên thị trường ......16
Bảng 2.3. Trạng thái Eubiosis và Dysbiosis trong đường ruột trên lợn con 19
Bảng 3.1.Bố trí thí nghiệm trên lợn con theo mẹ................................................ 23
Bảng 3.2.Bố trí thí nghiệm lợn con sau cai sữa................................................... 23
Bảng 3.3.Khẩu phần dinh dưỡng cơ sở cho thí nghiệm................................. 24
Bảng 4.1. Kết quả đánh giá độ bảo toàn của bào tử Bacillus sau quá trình ép viên .......32

Bảng 4.2. Tác động của chế phẩm PBW đến tỷ lệ mắc tiêu chảy và tỷ lệ chết của
lợn con theo mẹ.............................................................................................. 38
Bảng 4.3. Số lượng một số vi khuẩn trong chất chứa các đoạn ruột của lợn con
cai sữa................................................................................................................ 41
Bảng 4.4. Tác động của PBW đến tỷ lệ mắc tiêu chảy và tỷ lệ chết của lợn con sau
cai sữa................................................................................................................ 53

vi


DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1. Cơ chế tác động của probiotic trong đường ruột............................ 8
Hình 2.2. Trực khuẩn Bacillus subtilis điển hình trong chi Bacillus ..........10

Hình 3.1. Pha lồng mẫu từ 10-1 đến 10-5.............................................................. 26
Hình 3.2. Các bước xác định số lượng một số vi khuẩn đường ruột lợn con
theo mẹ............................................................................................................... 27
Hình 4.1. Khối lượng cơ thể ở các giai đoạn trên lợn con theo mẹ...........34
Hình 4.2. Tăng trọng trung bình ngày trên lợn con theo mẹ......................... 35
Hình 4.3. Lượng thức ăn thu nhận trung bình/ngày trên lợn con theo mẹ
36

Hình 4.5. Chiều cao lông nhung biểu mô ruột non lợn con theo mẹ.........46
Hình 4.6. Chiều rộng lơng nhung biểu mơ ruột non lợn con theo mẹ......47
Hình 4.7. Khối lượng cơ thể ở các giai đoạn trên lợn con sau cai sữa
(Mean±SD) nhóm đối chứng (ĐC) và bổ sung chế phẩm (PBW)

................................................................................................................................ 48

Hình 4.8. Tăng trọng trung bình/ngày trên lợn con sau cai sữa.................. 49
Hình 4.9. Lượng thức ăn thu nhận trung bình/ngày trên lợn con sau cai sữa
50

Hình 4.10. Hệ số chuyển hóa thức ăn FCR trên lợn con sau cai sữa........51
Hình 4.11. Biểu mơ niêm mạc khơng tràng lợn con 56 ngày tuổi (HE x 400) 55

Hình 4.12. Biểu mô niêm mạc hồi tràng lợn con 56 ngày tuổi (HE x 400) 56
Hình 4.13. Chiều cao lơng nhung biểu mơ ruột non lợn con sau cai sữa 57
Hình 4.14. Chiều rộng lông nhung biểu mô ruột non lợn con sau cai sữa
..................................................................................................................................................... 57


vii

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
Tên tác giả: Nguyễn Đình Trình
Tên luận văn: Đánh giá hiệu quả của Bacillus dạng bào tử chịu nhiệt đến sinh trưởng, hệ vi
sinh vật đường ruột và hình thái niêm mạc ruột lợn con theo mẹ và lợn con sau cai sữa.

Ngành: Thú y

Mã số: 60.64.01.01

Cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
1. Mục đích nghiên cứu
Đánh giá được tác động của Bacillus dạng bào tử chịu nhiệt trong chế
phẩm PBW đến một số chỉ tiêu năng suất, hệ vi sinh vật đường ruột và hình
thái niêm mạc ruột lợn con theo mẹ và lợn con sau cai sữa nhằm cung cấp
cơ sở khoa học cho ứng dụng chế phẩm này trong chăn nuôi lợn.
2. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp bố trí thí nghiệm một nhân tố đánh giá tác dụng của

chế phẩm PBW đến các chỉ tiêu sinh trưởng, tỷ lệ chết, tỷ lệ tiêu chảy
trên lợn con theo mẹ và lợn con sau cai sữa.
- Phương pháp thường quy nuôi cấy xác định số lượng một số vi

khuẩn: Bacillus spp. (TCVN 8736:2011), tổng vi sinh vật hiếu khí (TCVN
5165 : 1990), E.coli (TCVN7924-2:2008), Clotridium perfringens (TCVN
4991:2005), Lactobacillus spp. (TCVN 8737:2011).
- Phương pháp thường quy làm tiêu bản vi thể nhuộm HE.
- Kích thước lơng nhung được đo bằng phần mềm Infinity Analysis
trên kính hiển vi Kniss MBL-2000T (Olympus, Japan).
3. Kết quả nghiên cứu chính

- Bacillus dạng bảo tử trong chế phẩm PBW tỷ lệ bảo toàn cao (92
o

đến 94%) ở nhiệt độ 80 C.
- PBW cải thiện 9,82% tăng trọng bình trung bình/ngày ở tuần tuổi
22 đến 28; giảm 68,75% tỷ lệ tiêu chảy; giảm 65,41% số ngày tiêu chảy và

giảm 33,33% tỷ lệ chết với lợn con theo mẹ..
- Đối với lợn con giai đoạn sau cai sữa, PBW làm giảm 5,7% giá trị FCR;
giảm 57,14% tỷ lệ tiêu chảy, 53,95% số ngày tiêu chảy và 50% tỷ lệ chết.

- Bổ sung PBW cho lợn con theo mẹ không ảnh hưởng đến số lượng E.coli,
Clotridium perfringens trong chất chứa đường ruột nhưng làm tăng số lượng vi khuẩn

viii


Lactobacillus spp. trong không tràng, hồi tràng và kết tràng; tăng số lượng
tổng vi khuẩn hiếu khí tại khơng tràng, hồi tràng, mạnh tràng và kết tràng.
- PBW không ảnh hưởng đến kích thước lơng nhung biểu mơ niêm
mạc ruột non lợn con theo mẹ nhưng làm tăng chiều cao và chiều rộng

lông nhung tá tràng và không tràng của lợn sau cai sữa.
4. Kết luận
Tác dụng của chế phẩm PBW chứa bào tử Bacillus spp phụ thuộc vào tuổi
của lợn con. Mức độ ảnh hưởng đến các chỉ tiêu sinh trưởng, chuyển hóa thức
ăn, chỉ hội chứng tiêu chảy, vi sinh vật đường ruột và kích thước biểu mơ niêm
mạc ruột khác nhau giữa lợn con theo mẹ và lợn con sau cai sữa.

Những kết quả của nghiên cứu này góp phần chứng minh tác dụng

tích cực của bào tử Bacillus spp. trong PBW; là cơ sở cho việc ứng
dụng chế phẩm này trong chăn nuôi lợn, giảm thiểu sử dụng kháng sinh.

ix


THESIS ABSTRACT
Author name: Nguyen Dinh Trinh
Thesis title: Effect of heat resistance Bacillus spores in probiotic feed
supplement on the growth, intestinal bacterial counts and intestinal
epithelial villum of suckling and post-weaning piglets.
Major: Veterinary Medicine

Code: 60.64.01.01

Institution: Vietnam National University of
Agriculture 1. Aims of the research
Evaluation of effects of heat resistance Bacillus spores in commercial
product PBW on some the performance parameters, intestinal microflora and
intestinal epithelial villum measurements in suckling and post-weaning piglets
as scientific background for the application of PBW in pig production.

2. Methods
- One factor experimental design for assessing the effects of PBW on performance
parameters, diarrhea morbidity and mortality rates of suckling and post-weaning piglets.

- VN standard methods for intestinal bacterial counts employed including TCVN
8736:2011, TCVN 5165:1990; TCVN7924-2:2008; TCVN 4991:2005; and TCVN

8737:2011 for Bacillus spp., total aerobic microorganisms, E. coli, C.

perfringens, and Lactobacillus spp., respectively.
- Routine methods for microscopic examination with HE staining slides.
- Small intestinal epithelial villum measurement was performed with Infinity
Analysis software using Kniss MBL-2000T microscope (Olympus, Japan).

3. Main results
- Bacillus spores in PBW had high conservation rates at 80oC (from 92% to

94%).
- PBW supplement resulted in 9.82% increase of ADG from 22 to 28

days of age; 68.75% decrease of diarrhea rate; 65.41% decrease of total
diarrhea days and 33.33% decrease of mortality rates.
- For post-weaning piglets, PBW supplement led to 5.7% decreae of

FCR; 57.14% decrease of diarrhea rate; 53.95% decrease of total diarrhea
days and 50% decrease of mortality rates.
- PBW did not alter intestinal E.coli, Clotridium perfringens counts but led
to increases in jejunal, ileal and colon Lactobacillus counts; increase in total
aerobic bacteria in jejunum, ileum, caecum and colon of suckling piglets.

x


- Small intestinal epithelial villum measurements of suckling piglets
were not affected by PBW supplement while duodenal and jejunal villum
height and width were increased in PBW supplement post-weaning piglets.
4. Conclusions
- Effects of PBW in piglets were age-dependant. The effecting levels of
PBW in growth parameters, feed conversion, diarrhea parameters, intestinal

bacterium counts, and intestinal epithelial villum measurements were
different between suckling and post-weaning piglets.
- The results partly proved positive effects of Bacillus spores in PBW
and can be considered as evidences for the application of this product in
pig production, contributing to the elimination of antibiotic usage.

xi


PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong những năm gần đây, chăn nuôi là một trong những ngành kinh tế
mũi nhọn của nước ta. Trong đó, sản phẩm từ thịt lợn không những đã đáp ứng
nguồn thực phẩm cho nhu cầu tiêu dùng trong nước mà còn xuất khẩu thu
ngoại tệ cho kinh tế quốc dân. Do đó, vấn đề dịch bệnh, năng suất và chất
lượng của sản phẩm thịt luôn được đặt lên hàng đầu. Trong các vấn đề thường
gặp trong chăn nuôi lợn, vấn đề bệnh đường ruột đã gây thiệt hại nghiêm trọng.
Trong đó, hội chứng tiêu chảy ở lợn con gây thiệt hại nặng nề nhất cho nhà
chăn ni. Có rất nhiều biện pháp đã được áp dụng để phòng và trị tiêu chảy
cho lợn con. Trong đó, việc dùng kháng sinh đã và đang là lựa chọn hàng đầu
của người chăn nuôi hiện nay. Dù biện pháp này có hiệu quả cao, nhưng gần
đây có nhiều lo ngại về hàm lượng kháng sinh tồn dư trong sản phẩm chăn
nuôi như thịt, trứng, sữa và thủy sản đã ảnh hưởng xấu đến sức khỏe người
tiêu dùng và xuất khẩu các sản phẩm sản phẩm chăn nuôi. Việc lạm dụng
kháng sinh quá mức còn gây ra nguy cơ kháng kháng sinh của các chủng vi
khuẩn gây bệnh, ảnh hưởng khó khăn cho việc điều trị và kiểm sốt dịch bệnh.
Chính vì những lí do đó mà các phương pháp phòng và trị bệnh bằng các
biện pháp sinh học ngày càng được ưa chuộng như vacxin, chất tăng cường
hệ miễn dịch, chế phẩm sinh học probiotic, prebiotics, synbiotics,…Trong đó,
probiotic được xem là một giải pháp có nhiều ưu điểm vượt trội, hiệu quả lâu

dài và an toàn sinh học. Probiotic khơng chỉ giúp phịng chống bệnh thơng qua
việc đối kháng trực tiếp với vi khuẩn gây bệnh đường ruột đặc biệt là E. Coli,
Salmonella, Clostriudium perfringens hoặc gián tiếp thơng qua sự kích thích hệ
miễn dịch của vật ni, duy trì vi sinh vật có lợi, nâng cao sức khỏe đường
ruột, bảo vệ hệ vi lông nhung đường ruột mà cịn giúp vật ni tiêu hóa hấp thu
triệt để chất dinh dưỡng trong thức ăn và tăng trưởng nhanh.
Hiện nay, có rất nhiều chế phẩm sinh học nhập khẩu hoặc sản xuất trong
nước được ứng dụng trong chăn nuôi. Các chủng vi sinh được sử dụng làm
probiotic chủ yếu thuộc nhóm Bacillus sp., Lactobacillus sp., Nitrosomonas sp.,
Nitrobacter sp., nấm men Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces boulardii.
Trong số đó, vi khuẩn Bacillus dạng bào tử được xem là một trong những đối
tượng giàu tiềm năng để nghiên cứu, sản xuất ứng dụng làm probiotic bổ sung

1


trong thức ăn chăn ni. Do Bacillus khơng chỉ có khả năng sinh bào tử để chịu
nhiệt cao và các điều kiện môi trường bất lợi (Sanders et al., 2003; Hong, 2005).
Ngồi ra, Bacillus có thể sinh chất tương tự như kháng sinh, chất kháng khuẩn
kìm hãm vi khuẩn gây bệnh phát triển (Sanders et al., 2003). Bào tử có thể sống
sót khi di chuyển qua mơi trường pH acid của dịch vị dạ dày (Barbosa et al.,
2005; Spinosa et al., 2000), trong khi phần lớn các Lactobacillus ở dạng vi
khuẩn sống sẽ bị tiêu giệt (Tuohy et al., 2007). Ngồi ra, nhờ hệ enzyme ngoại
bào đa dạng, nhóm vi khuẩn này cịn có thể chuyển hóa các chất khó biến đổi
thành chất dễ tiêu hóa làm cải thiện dinh dưỡng hấp thu, kích thích tiêu hóa
thức ăn và giúp vật nuôi tăng trọng nhanh. Đặc biệt, chế phẩm probiotic từ
Bacillus dễ sản xuất, bảo quản, sử dụng và không gây hại cho người, động vật.
Để góp phần đánh giá hiệu quả của Bacillus dạng bào tử và cung cấp
thêm cơ sở khoa học cho việc ứng dụng chế phẩm này trong chăn nuôi thú y
nhằm nâng cao năng suất chăn nuôi, hạn chế một số bệnh liên quan đến đường

ruột, giảm sử dụng kháng sinh, chúng tôi đã tiến hành đề tài: “Đánh giá tác
dụng của Bacillus dạng bào tử chịu nhiệt đến sinh trưởng, hệ vi sinh vật đường
ruột và hình thái niêm mạc ruột lợn con theo mẹ và lợn con sau cai sữa”.

1.2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Kết quả của nghiên cứu này cung cấp dữ liệu khoa học cho ứng
dụng chế phẩm PBW trong chăn nuôi lợn an toàn, giảm sử dụng
kháng sinh và hạn chế ô nhiễm môi trường.

2


PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. TỔNG QUAN VỀ PROBIOTIC
2.1.1. Tổng quan về Probiotic
2.1.1.1. Lịch sử probiotic
Những nghiên cứu về probiotic mới chỉ bắt đầu vào thế kỷ 20,
Henry Tisser (1900), một bác sỹ người Pháp đã quan sát và thấy rằng
phân của những đứa trẻ mắc bệnh tiêu chảy có ít vi khuẩn lạ hình trứng
hoặc hình chữ Y hơn những đứa trẻ khỏe mạnh (Idris et al., 2007).
Sau đó năm 1907, Elie Metchnikoff đã chứng minh rằng Lactobacillus hạn chế
các nội độc tố của hệ vi sinh vật đường ruột, giải thích được điều bí ẩn về sức khỏe
của những người Cơ-dăc ở Bulgary có thể thọ 115 tuổi hoặc hơn, do họ tiêu thụ rất
lớn các sản phẩm sữa lên men (The Prolongation of life, 1908). Tisser and
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 (Fuller, 1989).
Năm 1930, Minoru Shirota phân lập các vi khuẩn lactic từ phân của các trẻ em
khỏe mạnh (Fuller, 1992). Cùng năm đó, các nhà nghiên cứu Hoa Kỳ đã chứng minh
là Lactobacillus acidophilus có khả năng làm giảm bệnh táo bón thường xuyên. Các
nhà khoa học đại học Havard phát hiện ra các vi khuẩn đường ruột đóng một vai trị

quyết định trong q 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
(Fuller, 1989). 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 (Fuller, 1992).

Ngày nay, các sản phẩm probiotic có chứa Bifidobacteria,
Lactobacillus, Nấm men Sacchromyces hoặc Bacillus được tiêu thụ
rộng rãi và phổ biến trên khắp thế giới như những nguồn thực phẩm
chính giúp tăng cường sức khỏe cho con người cũng như vật nuôi.
2.1.1.2. Định nghĩa probiotic
Theo ngơn ngữ Hi Lạp, probiotic có nghĩa là “vì sự sống”. Thuật ngữ probiotic
được Parker đề nghị sử dụng lần đầu tiên vào năm 1974 để chỉ “những vi sinh vật
và những chất làm cân bằng hệ vi sinh vật ruột” (Fuller, 1989). Đến

3


nay, thuật ngữ probiotic đã được cả thế giới sử dụng để chỉ những chế
phẩm vi sinh vật sống hữu ích khi được đưa vào cơ thể động vật thông qua
thức ăn hoặc nước uống tạo nên những ảnh hưởng có lợi cho vật chủ. Hiện
nay có hai định nghĩa được chấp nhận: (i) probiotic là “chất bổ sung vi sinh
vật sống vào thức ăn giúp cải thiện cân bằng của hệ vi sinh vật đường tiêu
hóa theo hướng có lợi cho vật chủ” (Fuller, 1989); (ii) probiotic là “các vi
sinh vật sống khi đưa vào cơ thể theo đường tiêu hoá với một số lượng đủ
sẽ đem lại sức khoẻ tốt cho vật chủ” (WHO, 2001).

2.1.1.3. Các vi sinh vật thường được sử dụng trong chế phẩm probiotics

Một số vi sinh vật được sử dụng phổ biến trong chế phẩm
Probiotic gồm (bảng 2.1.):
Bảng 2.1. Các vi sinh vật được sử dụng phổ biến trong chế phẩm probiotic

Các nhóm chính

Nhóm Lactic

Nhóm sinh
bào tử

Nhóm nấm men

4


Nhóm vi khuẩn Lactic
Là nhóm vi khuẩn thân thuộc với con người, phân bố rất rộng rãi, thường
gặp nhiều trong các sản phẩm muối chua. Ngoài khả năng sinh axit lactic do lên
men đồng hình và dị hình, vi khuẩn lactic cịn có thể sinh hàng loạt chất có hoạt
tính kháng sinh được gọi chung là bacteriocin gồm nizin, diplococin, acidofilin,
lactoxindin, lactolin, brevin. Các chất này được dùng rộng rãi trong bảo quản
thực phẩm, trong chăn ni với vai trị là chất kích thích sinh trưởng, ứng dụng
trong việc phịng và trị các bệnh đường tiêu hóa cho người và vật nuôi.

Theo Lee et al. (1999), các chế phẩm được biết đến nhiều nhất
probiotic chứa các vi khuẩn lactic như: L. casei, L. plantarum, L.
acidophilus, L. bulgaricus, L. kefir, L. delbruckii, Bifidobacterium, Bifidus
L. sporogenes, bacteria, S. faecalis,…

Các chế phẩm probiotic có thể sử dụng một chủng vi sinh vật như chế phẩm

Antibio (Hàn Quốc) chứa L. acidophilus hay Biosubtyl (Việt Nam) chứa bào tử
B. subtilis hoặc kết hợp nhiều chủng vi sinh vật có lợi như chế phẩm Emina thuộc

Viện Sinh học Nơng nghiệp Hà Nội (ngồi vi khuẩn lactic cịn có vi khuẩn
Bacillus, vi khuẩn quang dưỡng khử H2S và nấm men (Lương Đức Phẩm, 2007).

Nhiều nghiên cứu đã cho thấy rằng: các vi khuẩn lactic có vai trị
quan trọng trong q trình tiêu hóa và hấp thu thức ăn của vật chủ.
Nhờ khả năng sản sinh axit lactic, axit pyruvic, tổng hợp vitamin
nhóm B, sản sinh enzyme,…nên có tác dụng ức chế vi sinh vật
đường ruột, cải thiện tăng trưởng và sức đề kháng của vật chủ.
Nhóm vi khuẩn Bacillus
Bacillus có lợi là nhóm trực khuẩn sinh bào tử, sống hiếu khí tùy tiện, phân bố
rộng rãi trong tự nhiên. Một số lồi cịn thấy trong xoang miệng, trong đường ruột
của người và động vật. Tất cả các lồi Bacillus đều có khả năng phân giải hợp chất
hữu cơ như protein, tinh bột, cellulose nhờ khả năng sinh enzyme ngoại bào như:
amylase, cellulase, protease. Ngoài ra, các vi khuẩn này cịn sinh bacteriocin, chất
có hoạt tính ức chế một số vi khuẩn gây bệnh đường ruột đặc biệt là E. coli, đồng
thời giúp kích thích tiêu hóa và tăng trọng ở vật nuôi.
Trong chế phẩm probiotic, người ta thường sử dụng các chủng Bacillus sau:

B. subtilis, B. mesentericus, B. megathericum, B. licheniformis, B. clausii,

Bacillus coagulan (Lương Đức Phẩm, 2007).

5

Nhóm nấm men Saccharomyces:
Nhóm này sử dụng trong nghề làm bánh mì, nấu rượu, làm bia, ủ rượu vang
từ lâu. Trong nấm men rất giàu protein, vitamin nhóm B và khoáng chất nên thường
được bổ sung vào chế phẩm probiotic để làm giàu sinh khối. Chúng còn hấp thu và
phân giải độc tố, tham gia chuyển hóa glucose thành axit pyruvic là cơ chất cho các
vi sinh vật có lợi hoạt động và sinh sản. Ngoài ra, tế bào nấm men có trong chế
phẩm cịn tạo mùi thơm, giúp cải thiện mùi cho môi trường và nâng cao hiệu quả
sử dụng thức ăn cho vật nuôi. Các chủng thường được sử dụng gồm: S.
cerevisiae, S. carlsbergensis, S. vini hoặc S. pombe, S. boulardii.

2.1.1.4. Đặc điểm chung của vi sinh vật sử dụng làm
probiotic Khả năng chống chịu tác dụng của dịch mật
Dịch mật có khả năng kháng khuẩn trong đường tiêu hóa, bảo vệ ruột
khỏi sự xâm nhập của các vi sinh vật gây bệnh. Do vậy, khi thức ăn cùng
với vi sinh vật probiotic từ dạ dày chuyển xuống sẽ chịu tác động của muối
mật. Khả năng sống sót của các chủng vi sinh vật sau tác dụng dịch mật là
một trong những đặc tính quan trọng của vi sinh vật probiotic.

Chịu pH thấp
Nhiều nghiên cứu cho thấy, probiotic phải trải qua các q trình tiêu
hóa khắc nghiệt hơn 90 phút trước khi được giải phóng từ dạ dày vào ruột.
Tuy nhiên, các q trình tiêu hóa có thời gian xảy ra lâu hơn nên vi sinh vật
probiotic phải chịu được áp lực của dạ dày với pH thấp đến khoảng 1,5. Do
đó, các chủng được sử dụng làm probiotic phải chịu được pH thấp ít nhất
90 phút, nhưng vẫn bảo tồn khả năng gắn vào biểu mơ ruột và phát triển
được trong ruột trước khi phát huy vai trị đối với vật chủ. Vì vậy, đây là yếu
tố cần thiết để tạo sự thích nghi ban đầu, là một trong những tiêu chí quan
trọng khi sàng lọc, tuyển chọn các chủng probiotic.

Ít bị tác động bởi kháng sinh

Kháng sinh được sử dụng phổ biến trong điều trị bệnh đường ruột cho người
cũng như vật nuôi. Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích do kháng sinh mang lại thì
phương pháp trị liệu bằng kháng sinh có một số hạn chế nhất định như: tác động
loại bỏ không chọn lọc, không phân biệt được mầm bệnh thật sự và hệ vi sinh vật
có lợi trong đường ruột. Vì thế, đã dẫn đến sự mất cân bằng hệ vi sinh vật đường
ruột, gây tiêu chảy, rối loạn tiêu hóa. Chính vì vậy, bổ sung Probiotic

6


cho vật nuôi trong thời gian điều trị bằng kháng sinh có thể hạn chế mất
cân bằng hệ vi sinh vật đường ruột. Do đó, các chủng dùng làm
probiotic cần phải có khả năng chịu được kháng sinh và phải đảm bảo
không chuyển gen đề kháng kháng sinh sang những vi khuẩn khác có
mặt trong đường tiêu hóa, đặc biệt là những vi khuẩn gây bệnh.

Khả năng bám dính vào tế bào biểu mô ruột
Các vi sinh vật probiotic chỉ có thể tác động tốt khi có thể sinh trưởng và
phát triển được trong đường tiêu hóa. Bên cạnh khả năng sống sót, chúng phải
có khả năng bám dính vào biểu mơ thành ruột. Nhờ khả năng bám dính, các vi
sinh vật probiotic có thể ngăn cản được sự khu trú của các vi khuẩn gây bệnh
bằng cách giành vị trí bám trên thành ruột hay trên các bề mặt biểu mơ khác.

Tóm lại, những u cầu của probiotic cần đạt được là:
- An toàn cho người và động vật, khơng gây bệnh và khơng tạo độc tố.
- Có khả năng sống sót trong đường ruột của vật chủ, chịu

được pH thấp ở dạ dày và muối mật trong đường ruột.
- Có khả năng bám dính vào tế bào biểu mơ ruột, cạnh tranh vị

trí và làm giảm số lượng vi sinh vật gây bệnh.
- Có khả năng ức chế các vi sinh vật gây bệnh nhờ khả năng sinh

chất có hoạt tính kháng khuẩn giúp cân bằng hệ vi sinh vật đường ruột.
- Có lợi cho q trình tiêu hóa của vật chủ nhờ khả năng sinh

một số loại enzyme ngoại bào.
- Có khả năng tăng cường đáp ứng miễn dịch và sức đề kháng của vật chủ.
- Có khả năng sống sót cao và giữ được đặc tính ổn định trong

thời gian dài ở điều kiện thường.
- Chế phẩm có chất lượng cảm quan tốt.
8

9

- Đủ số lượng yêu cầu, đạt 10 -10 CFU/g chế phẩm.
- Phù hợp với u cầu sản xuất cơng nghiệp, quy trình ni cấy

và sản xuất đơn giản, chi phí thấp, cách sử dụng đơn giản.
2.1.1.5. Cơ chế tác động chung của probiotic
Bên cạnh khả năng sống sót và phát triển được trong điều kiện khắc nghiệt
của đường tiêu hóa, vi sinh vật probiotic cịn có khả năng sản sinh những chất có
hoạt tính kháng khuẩn như các axit hữu cơ, bacterioxin, H2O2,… Những chất này

7


được sản sinh cùng với quá trình sinh trưởng và phát triển của chúng trong đường
tiêu hóa, tác động ức chế và tiêu diệt các vi khuẩn gây bệnh, tạo nên sự cân bằng

hệ vi sinh vật đường ruột. Ngoài ra, một số chủng vi sinh vật probiotic cịn có khả
năng sinh nhiều loại enzyme có lợi cho việc tiêu hóa thức ăn, kích thích tăng trọng,
điều hịa hệ miễn dịch vật chủ và tăng khả năng đề kháng cho vật chủ.

Theo Fuller (1992), WHO (2001) and Han Poong industry Co. Ltd
(2002), cơ chế tác động của probiotic được tóm tắt như sau (hình 2.1):

Hình 2.1. Cơ chế tác động của probiotic trong đường ruột
Khả năng đối kháng với vi sinh vật gây bệnh: Cạnh tranh về vị trí bám dính
trên nhung mao ruột để tranh giành chất dinh dưỡng và khối lượng các chất
được sinh ra. Khi vi sinh vật gây bệnh bị cạnh tranh, thiếu chất dinh dưỡng nên
khơng thể sinh trưởng và phát triển được. Từ đó có thể ức chế hoặc tiêu diệt vi
sinh vật gây bệnh, thiết lập lại sự cân bằng hệ vi sinh vật đường ruột. Phương
pháp sử dụng probiotic để loại trừ các vi khuẩn có hại bằng q trình cạnh
tranh tốt hơn nhiều so với phương pháp sử dụng kháng sinh.

8


Ngoài khả năng gia tăng về số lượng để cạnh tranh vị trí bám với vi
sinh vật gây bệnh, vi sinh vật probiotic cịn có thể tác động nhờ khả
năng sản sinh các chất có hoạt tính kháng khuẩn như: kháng sinh,
bacterioxin, axit hữu cơ, H2O2, ethanol,… Những chất này được sinh ra
trong quá trình sống của vi sinh vật, có khả năng tiêu diệt có chọn lọc
các vi khuẩn gây bệnh, tạo nên sự cân bằng hệ vi sinh đường ruột.
Tăng lượng thức ăn ăn vào và khả năng tiêu hóa: probiotic kích thích tính
thèm ăn, làm tăng tích lũy mỡ, nitrogen, Ca, P, Cu, Mn (Nahashon et al., 19921996), tiết các enzyme tiêu hóa như amylase, cellulase, lipase, protease,… giúp
phân giải các chất dinh dưỡng phức tạp thành chất đơn giản dễ hấp thụ.
Tổng hợp vitamin nhóm B như: B1, B2, B6, B12, làm giảm hoạt tính urease
trong ruột non, ngăn chặn tổng hợp những amin độc, giảm nồng độ NH 3 trong

phân gia súc, gia cầm, do đó có ảnh hưởng tốt đối với mơi trường.

Kích thích hệ thống miễn dịch: yếu tố được xác định có vai trị kích
thích hệ thống miễn dịch là thành phần của vách tế bào vi khuẩn
(peptidoglycan). Sự phân hủy peptidoglycan tạo ra chất muramyl peptid
có tác dụng kích thích hoạt động của đại thực bào (Tannock et al., 1997).
Theo Saarela et al. (2000) cho rằng khả năng bám vào niêm mạc ruột của
probiotic tạo nên sự tương tác giúp probiotic tiếp xúc với hệ thống
lympho bào đường ruột và hệ thống miễn dịch, nhờ đó thúc đẩy hiệu
quả miễn dịch và tạo nên sự ổn định của hàng rào bảo vệ ruột.

Tóm lại, probiotic được xem là sản phẩm hữu hiệu cho việc
phòng ngừa và điều trị bệnh tiêu chảy ở vật nuôi nhờ cơ chế cạnh
tranh và đối kháng với vi sinh vật gây bệnh, sản sinh các chất có hoạt
tính kháng khuẩn, kích thích đáp ứng miễn dịch của cơ thể vật chủ
(hình 1.1). Tuy nhiên, lợi ích của nó chỉ thể hiện rõ khi vật ni có sức
khỏe kém, stress hoặc có sự xáo trộn hệ vi sinh vật đường ruột.
2.1.2. Đặc điểm chung probiotics nhóm Bacillus
2.1.2.1. Đặc điểm sinh học của nhóm Bacillus
Đặc điểm phân loại: Theo khóa phân loại của Bergey, chi Bacillus là một
chi lớn và đa dạng, được phân loại như sau: giới: Bacteria, ngành: Firmicutes,

lớp: Bacilli, bộ: Bacillales, họ: Bacillaceae, chi: Bacillus.

9


Khuẩn lạc trên mơi

Hình ảnh bắt màu

trường NB

Gram (+)

Nhuộm soi bào tử

Hình 2.2.
Trực
khuẩn
Bacillus
subtilis
điển hình
trong chi
Bacillus
Vi
khuẩn
Bacillus
được
Ehrenberg
mơ

tả

lần

đầu

tiên

năm 1835 là
“Virbrio
subtilis”.
Năm

1872,

Cohn

đặt

tên lại là B.
subtilis
(Gordon,
1981).

Họ

Bacillaceae
được
làm

chia
5

gồm:
Bacillus,

chi

Sporolactobacillus,

catalase

nhau.
Do
vậy,
có
thể
phân
lập
Bacill
us từ
nhiều
nguồ
n
khác
nhau
trong
tự
nhiên
và
trong
thực
phẩm
.

dương tính. Chúng

D

Clostridium,
Sporosarcina,
Desulfortomaculum,
đặc trưng của họ
này là hình thành nội
bào tử.

Đặc điểm hình
thái: tế bào hình
que,

thẳng

hoặc

gần

thẳng,

kích

thước 0,3 - 2,2 x 1,2
-7µm. Các tế bào
thường xếp thành
cặp hay chuỗi, đầu
trịn

hoặc

hơi

vng. Là vi khuẩn
Gram dương, hầu
hết

có

thường

di

động

inh

nhờ roi. Một tế bào

dưỡn

chỉ

g

có

thể

hình

và

thành duy nhất một

phát

nội bào tử, nội bào

triển:

tử

oval

hầu

hoặc hình trụ. Bào

hết

có

hình

tử có khả năng chịu
nhiệt, axit, sự hình
thành nội bào tử
khơng bị ngăn cản
bởi

sự

tiếp

xúc

khơng khí.

Đặc
điểm
phân bố: Bacillus
có thể tồn tại
trong thời gian
rất dài dưới các
điều kiện khác

Bacill
us

là

nhữn
g sinh
vật dị
dưỡn
g, thu
năng
lượng
nhờ

sự
oxi

hóa

các

hợp

chất

hữu

cơ

như
đường,
amino axit,
axit

hữu

cơ,...

Một

số

tự

dưỡng
khơng

bắt

buộc

(B.

schlegelli)
có

khả

năng

phát

triển trong
mơi trường
chỉ có CO2.
B.

subtilis

và một số
chủng
Bacillus
khác

có

khả

năng

sử

dụng

các chất vơ
cơ,

trong

khi

B.

sphaericus
và

B.

cereus cần
các

hợp

chất

hữu

cơ

(axit

amin,
vitamin)
cho

sự

sinh
trưởng.
Đặc

biệt

Bacillus


10