LÀM THẾ NÀO XYLANASE CÓ THỂ NÂNG CAO NĂNG SUẤT LỢN
Việc sử dụng các phụ gia và thành phần có nhiều chất xơ trong công thức thức ăn chăn nuôi đã tăng lên trong các hoạt động chăn nuôi lợn. Được thúc đẩy bởi cả mục tiêu kinh tế và bền vững, sự thay đổi này đã nhấn mạnh tầm quan trọng của việc hiểu vai trò của chất xơ trong khẩu phần ăn và carbohydrase trong dinh dưỡng và sức khỏe của lợn (Petry & Patience, 2020). Những thức ăn giàu chất xơ này thường được coi là có giá trị dinh dưỡng thấp do năng lượng tiêu hóa hoặc mức axit amin thấp hơn khi so sánh với thức ăn cô đặc có nhiều tinh bột hoặc protein (Woyengo và cộng sự, 2014).
Chất xơ trong khẩu phần ăn rất quan trọng đối với dinh dưỡng của lợn, đòi hỏi phải có sự bổ sung cơ bản để hỗ trợ các chức năng đường tiêu hóa bình thường (Wenk, 2001). Việc đưa chất xơ vào khẩu phần ăn của động vật đơn dạ dày gây ra mối lo ngại do mối tương quan của nó với việc giảm sử dụng chất dinh dưỡng và giảm mức năng lượng ròng (Noblet; Le Goof, 2001). Khẩu phần ăn nhiều chất xơ có thể gây ra những thách thức khi đưa vào thức ăn của động vật dạ dày đơn, đặc biệt là động vật non, do bản chất cồng kềnh và khả năng lên men chất xơ hạn chế, ảnh hưởng đến quá trình hấp thụ chất dinh dưỡng dựa trên loại chất xơ, độ tuổi của lợn và thành phần khẩu phần ăn (Bach Knudsen và cộng sự, 2012).
Hơn nữa, khả năng tiêu hóa hồi tràng biểu kiến (AID) của các chất dinh dưỡng bị ảnh hưởng xấu bởi chất xơ trong khẩu phần ăn, do ruột non thiếu hụt các enzyme nội sinh cần thiết để phá vỡ các liên kết này (Bach Knudsen và cộng sự, 2012).
Bài viết này nhằm mục đích chứng minh cách phân hủy arabinoxylan bằng enzyme, đặc biệt là thông qua enzyme xylanase, có thể làm giảm tác dụng chống dinh dưỡng và tăng cường giá trị dinh dưỡng của khẩu phần ăn nhiều chất xơ cho lợn, do đó cải thiện sức khỏe và hiệu suất của vật nuôi.
VÀO THẾ GIỚI CỦA ARABINOXYLANS
Ở những loại thực vật được phân loại là thực vật một lá mầm, chẳng hạn như ngũ cốc, các thành phần polysaccharides không phải tinh bột (NSP) chính của thành tế bào là arabinoxylan, cellulose và β-glucan (Bach Knudsen, 1997). Arabinoxylan đại diện cho một nhóm phức tạp các chất xơ trong khẩu phần ăn có ý nghĩa quan trọng đối với dinh dưỡng và sức khỏe của lợn. Tính không đồng nhất về cấu trúc của chúng có thể ảnh hưởng đến các đặc tính lý hóa, hoạt động sinh học và ảnh hưởng đến hệ vi sinh vật đường ruột và hệ miễn dịch của lợn. Có ở cả dạng hòa tan và không hòa tan, nó bao gồm một xương sống của các gốc xylose với các chuỗi bên arabinose, đóng vai trò quan trọng trong động lực dinh dưỡng trong khẩu phần ăn của lợn (Mudgil & Barak, 2013).
TÁC ĐỘNG CỦA XYLANASE LÊN CHẤT XƠ VÀ SỨC KHỎE ĐƯỜNG RUỘT
Carbohydrate không tiêu hóa có thể được lên men bởi quần thể vi khuẩn dọc theo đường tiêu hóa để tổng hợp các axit béo chuỗi ngắn có thể được lợn hấp thụ và chuyển hóa. Các carbohydrate không tiêu hóa như vậy bao gồm các disaccharides, oligosaccharides, tinh bột kháng và polysaccharides không phải tinh bột cụ thể. Sự hiện diện và thành phần của các carbohydrate không tiêu hóa này trong khẩu phần ăn của lợn thay đổi tùy theo loại thành phần thức ăn được đưa vào bữa ăn của chúng (Navarro và cộng sự, 2019). Xylanase hoạt động trên quá trình thủy phân phần arabinoxylan của NSP. Các NSP có trong thành tế bào thực vật bao bọc các chất dinh dưỡng, khiến chúng không có sẵn cho hoạt động của các enzyme tiêu hóa của chính động vật. Hơn nữa, NSP thể hiện ái lực cao với nước trong lòng đường tiêu hóa, dẫn đến độ nhớt của chất tiêu hóa tăng cao. Độ nhớt tăng lên này làm giảm nhu động đường tiêu hóa, tạo điều kiện cho môi trường thuận lợi cho sự phát triển của hệ vi sinh vật gây bệnh (Choct, 1998). Các kết quả có lợi của việc bổ sung enzyme phát sinh từ sự phá vỡ enzyme của màng tế bào nguyên vẹn, dẫn đến việc giải phóng các chất dinh dưỡng bị cô lập hoặc là hậu quả của việc thay đổi các tính chất lý hóa của polysaccharides không phải tinh bột, do những thay đổi về độ nhớt và khả năng giữ nước và/hoặc những thay đổi về thành phần và hàm lượng vi khuẩn trong ruột (Bedford, MR, & Classen, 1992).
ARABINOXYLANS TRONG NGŨ CỐC VÀ CÁC SẢN PHẨM PHỤ CỦA CHÚNG
Các yếu tố như di truyền, khí hậu, giai đoạn trưởng thành, sử dụng phân bón và thời gian bảo quản sau thu hoạch ảnh hưởng đến tỷ lệ tổng polysaccharides thành tế bào trong hạt ngũ cốc. Các yếu tố này thay đổi tùy theo hệ thống sản xuất và quốc gia, tùy thuộc vào tính khả dụng của nguồn thức ăn chăn nuôi (Paloheimo và cộng sự, 2010).
Các loại ngũ cốc và sản phẩm phụ của chúng, bao gồm cám lúa mì, ngũ cốc khô chưng cất ngô có chất hòa tan (DDGS) và vỏ trấu, đóng vai trò là nguồn arabinoxylan quan trọng. Việc đưa chúng vào khẩu phần ăn của lợn đang ngày càng tăng do lợi thế về kinh tế.
Ngô, lúa mì và lúa mạch, là những thành phần chính trong thức ăn cho lợn, biểu hiện sự thay đổi đáng kể về hàm lượng NSP và arabinoxylans. Ở dạng hạt, ngô chứa 4,7% AX với thành phần hòa tan là 0,5%, trong khi lúa mì có hàm lượng arabinoxylans cao hơn ở mức 7,3% với 1,8% là hòa tan. Lúa mạch nổi bật với hàm lượng arabinoxylans cao nhất ở mức 8,4%, trong đó 1,2% là hòa tan, phản ánh thành phần chất xơ phong phú của nó. Quá trình chế biến thành bột dẫn đến việc giảm hàm lượng arabinoxylans trong cả ba loại ngũ cốc, làm nổi bật tác động của quá trình chế biến đối với tính khả dụng của chất xơ trong khẩu phần ăn (Knudsen, 2014).
Sản phẩm phụ của nhà máy chưng cất gạo được công nhận là nguồn protein có giá trị, tự hào có hàm lượng protein thô cao. Tuy nhiên, hàm lượng chất xơ cao của nó có thể hạn chế việc sử dụng (Huang và cộng sự, 2017). Cám lúa mì đặc biệt giàu arabinoxylan, làm tăng hàm lượng chất xơ trong khẩu phần ăn của nó. DDGS cũng chứa một lượng đáng kể arabinoxylan hòa tan và không hòa tan, là kết quả của polysaccharides không phải tinh bột còn sót lại của hạt ngô (Agyekum & Nyachoti, 2017).
Điều cần thiết là phải hiểu được hàm lượng cụ thể của arabinoxylans trong các thành phần này để tạo ra khẩu phần ăn cân bằng giúp tối ưu hóa lợi ích dinh dưỡng đồng thời giảm thiểu các tác dụng chống dinh dưỡng tiềm ẩn.
XỬ LÝ SỰ SUY THOÁI ARABINOXYLAN
Xylanase nhắm vào các chất nền cụ thể, đòi hỏi sự hiện diện của arabinoxylan để có tác dụng hiệu quả. Cấu trúc phức tạp của arabinoxylan khiến chúng chống lại sự phân hủy của các enzyme nội sinh của lợn, đặt ra một thách thức kép: làm thế nào để khai thác các tác dụng có lợi của arabinoxylan hòa tan trong khi giảm thiểu tác động tiêu cực của các chất tương ứng không hòa tan của chúng.
Các enzyme này đặc biệt cắt liên kết 1,4-β-D-xylosidic trong arabinoxylan, nhắm mục tiêu ngẫu nhiên vào các liên kết xylose trong cấu trúc xylan. Mỗi loại enzyme có một kiểu phân hủy riêng (Collins và cộng sự, 2005) và xylanase GH 10 chuyên phân hủy arabinoxylan có sự thay thế arabinose cao thành các oligosaccharide nhỏ hơn. Các oligosaccharide này có giá trị cho quá trình lên men, đóng vai trò là nguồn năng lượng hoặc prebiotic.
Ngoài ra, hoạt động của nhóm enzyme này không chỉ làm giảm độ nhớt của ruột mà còn có thể dẫn đến tăng hiệu quả thức ăn, hiệu suất tăng trưởng và sức khỏe tổng thể của lợn bằng cách cải thiện khả năng tiêu hóa các thành phần xơ trong thức ăn (Lærke và cộng sự, 2015). Xylanase GH 10 thường có hoạt động tối ưu ở mức pH có trong ruột động vật và độ ổn định nhiệt của chúng đảm bảo chúng duy trì hoạt động ở nhiệt độ chế biến thức ăn. Lei và cộng sự (2016) đã nhấn mạnh hiệu quả của xylanase trong việc cải thiện khả năng tiêu hóa chất dinh dưỡng và hiệu quả thức ăn tổng thể. Bằng cách nhắm mục tiêu vào arabinoxylan có trong khẩu phần ăn của lợn, enzyme xylanase tạo điều kiện chuyển đổi thức ăn thành năng lượng hiệu quả hơn, góp phần cải thiện tốc độ tăng trưởng và các chỉ số hiệu suất.
Theo Tiwari, Singh, & Jha (2019) trình bày chi tiết, arabinoxylan trải qua quá trình lên men trong ruột, dẫn đến sản xuất axit béo chuỗi ngắn (SCFA) có lợi cho việc thay đổi hệ sinh thái vi khuẩn đường ruột. Ứng dụng xylanase GH 10 đã được nhấn mạnh vì tiềm năng tăng cường đáng kể quá trình phân hủy arabinoxylan, do đó cải thiện quá trình lên men và tăng sản lượng SCFA. Sự phân hủy bằng enzym này tạo điều kiện cho quá trình hấp thụ chất dinh dưỡng hiệu quả hơn và sức khỏe đường tiêu hóa tổng thể tốt hơn, ảnh hưởng trực tiếp đến sự tăng trưởng và hiệu suất của lợn theo chiều hướng tích cực.
Một nghiên cứu cho thấy việc bổ sung xylanase làm giảm đáng kể tỷ lệ tử vong ở lợn theo cách phụ thuộc vào liều lượng. Với tỷ lệ tử vong giảm từ 4,16% ở nhóm đối chứng xuống mức thấp nhất là 2,25% với liều lượng xylanase cao nhất, kết quả làm nổi bật tiềm năng của xylanase trong việc cải thiện sức khỏe đường ruột và tăng tỷ lệ sống sót. Điều này cho thấy một phương pháp đầy hứa hẹn để tăng cường sức khỏe cho lợn và giảm sự phụ thuộc vào kháng sinh đường ruột, đánh dấu bước tiến đáng kể trong các hoạt động dinh dưỡng bền vững cho động vật. (Zier-Rush và cộng sự, 2016).
Nghiên cứu do Petry và cộng sự thực hiện (2020) đã chứng minh rằng xylanase làm tăng khả năng tiêu hóa polysaccharides không phải tinh bột, đặc biệt là arabinoxylan, trong khẩu phần ăn nhiều chất xơ ngô không hòa tan. Sự cải thiện khả năng hấp thụ chất dinh dưỡng này làm nổi bật vai trò của xylanase trong việc tối ưu hóa việc sử dụng các thành phần giàu chất xơ trong khẩu phần ăn của lợn, do đó tăng cường sức khỏe và hiệu suất của động vật. Do hiệu quả về mặt chi phí và hồ sơ dinh dưỡng, việc bổ sung xylanase làm tăng giá trị dinh dưỡng của DDG trong khẩu phần ăn của lợn.
Việc triển khai xylanase chiến lược trong khẩu phần ăn của lợn là một cách tiếp cận đầy hứa hẹn đối với những thách thức do các thành phần thức ăn giàu chất xơ gây ra. Bằng cách cải thiện khả năng tiêu hóa của arabinoxylan và các carbohydrate phức hợp khác, việc bổ sung xylanase có thể làm giảm tác dụng chống dinh dưỡng của chất xơ không hòa tan, tăng hiệu quả thức ăn và hỗ trợ tăng trưởng và sức khỏe tối ưu ở lợn.
NÂNG CAO NĂNG SUẤT CỦA LỢN BẰNG CÁC GIẢI PHÁP ENZYME
Với việc ngày càng có nhiều sản phẩm phụ được đưa vào thức ăn cho lợn, nhu cầu cấp thiết là phải biến hàm lượng chất xơ cao thành tài sản có lợi cho vật nuôi. Việc đưa các dung dịch enzyme, đặc biệt là enzyme xylanase, vào công thức thức ăn cho lợn nổi lên như một phương pháp tiếp cận được hỗ trợ khoa học để tăng đáng kể khả năng tiêu hóa của khẩu phần ăn nhiều chất xơ. Phương pháp này giải quyết hiệu quả những phức tạp về dinh dưỡng do arabinoxylan gây ra, tạo điều kiện cải thiện việc sử dụng thức ăn. Hơn nữa, tác dụng của enzyme xylanase không chỉ dừng lại ở việc tăng cường hấp thụ chất dinh dưỡng; nó đóng vai trò then chốt trong việc thúc đẩy sức khỏe và hiệu suất của lợn. Các chiến lược dinh dưỡng có mục tiêu như vậy rất quan trọng trong bối cảnh hệ thống chăn nuôi lợn, làm nổi bật sự cần thiết phải tích hợp các giải pháp enzyme này để đạt được sức khỏe, tăng trưởng và năng suất tối ưu cho vật nuôi.
Theo: efeedlink.com
