Làm cách nào để kích thích sự phát triển của vi sinh vật có lợi đường ruột giúp nâng cao năng suất heo? Và thời điểm nào là thích hợp để làm việc đó?
Ước tính rằng mỗi heo có tổng cộng khoảng 10^10 – 10^12 vi khuẩn trong đường ruột, gấp 10 lần số lượng tế bào trong cơ thể chúng. Vì vậy, cần phải quan tâm đến thành phần này khi thiết kế chế độ ăn cho heo, bởi khi khi heo có một hệ vi sinh đường ruột khỏe mạnh thì chúng mới đạt hiệu quả tiêu hóa tốt, cải thiện hệ miễn dịch và tăng năng suất.
Ảnh hưởng của hệ vi sinh đường ruột bằng các con đường sau:
Biến đổi những chất dinh dưỡng có sẵn cho vi sinh vật đường ruột.
Nhìn chung, vi khuẩn ở ruột già có một lượng lớn dinh dưỡng từ thức ăn không tiêu hóa và chất dinh dưỡng này bị giảm ở những vùng ruột xa.


Hình 1: Chúng ta có thể sử dụng prebiotics đặc hiệu để tăng quần thể hệ vi sinh vật có lợi. Ví dụ lactoluse làm tăng lượng vi khuẩn lactobacillus spp.

Một trong những giải pháp giải quyết vấn đề này là prebiotics. Khái niệm về prebiotics bắt nguồn khi người ta quan sát thấy rằng inulin và fructooligosaccharides (FOS) có tác dụng kích thích sự phát triển của bifidobacteria một loại vi khuẩn có lợi cho đường ruột. Tác dụng này của hệ vi sinh vật còn tương đương với việc đưa vào chế độ ăn một lượng chất xơ lên men, để kích thích sự lên men ở ruột già. Việc giảm nồng độ protein trong khẩu phần ăn để tránh lên men protein; đưa vào khẩu phần ăn enzyme ngoại sinh sẽ tạo ra oligosaccharides (một prebiotics) từ polysaccharides phi tinh bột.


Hình 2: Cơ chế hoạt động của enzyme ngoại sinh, enzyme ngoại sinh có tác dụng như một prebiotics do hoạt động thủy phân polysaccharides phi tinh bột để tạo ra oligosaccharides mà được vi sinh vật sử dụng.

Ngoài ra bạn cũng có thể sử dụng Probiotic nhằm mục đích biến đổi dinh dưỡng có trong đường ruột. Để bắt đầu có thể giảm chất dinh dưỡng và ngăn sự phát triển của vi khuẩn có hại trong đường ruột, thúc đẩy quần thể vi sinh vật có lợi. Mục đích này đạt được thông qua việc sử dụng vi khuẩn probiotics để cạnh tranh với những chất dinh dưỡng này và sử dụng chúng hiệu quả hơn.

Một chiến lược khác của sử dụng probiotics là dựa trên hiện tượng cộng dưỡng, có nghĩa là sử dụng một probiotics mà có các sản phẩm trao đổi chất của chúng để kích thích sự phát triển của hầu hết hệ vi sinh vật đường ruột. Hiện tượng này được thể hiện trong nghiên cứu của Belenguer và cs năm 2006, vi khuẩn bifidobacteria sản xuất ra lactate và acetate giúp kích thích sựu phát triển của vi khuẩn butyrogenic khác (cung cấp năng lượng cho các tế bào biểu mô ruột kết)
Tạo ra những thay đổi trong môi trường tiêu hóa.
Thay đổi môi trường lên men và pH cũng ảnh hưởng đến hệ vi sinh vật đường ruột. Có thể trực tiếp axit hóa thức ăn hoặc gián tiếp bằng probiotics, ví dụ với vi khuẩn lactic có sản phẩm trao đổi chất chủ yếu là axit lactic. Sự lên men của Prebiotics như FOS hay inulin cũng tạo ra axit hữu cơ, làm giảm pH đường ruột và ngăn chặn sự xâm nhập của vi khuẩn entero hoặc clostridia nhạy cảm với pH axit.
Cắt đứt sự giao tiếp của vi khuẩn (Quorum Sensing)
Một hướng nghiên cứu rất hứa hẹn là cản trở sự giao tiếp của vi khuẩn Quorum Sensing (QS). Sự giao tiếp này xảy ra thông qua các phân tử tín hiệu và cho phép vi khuẩn tạo ra các phản ứng phối hợp, kích hoạt hoặc bất hoạt biểu hiện của một số gen nhất định và cuối cùng quần thể vi khuẩn sẽ hoạt động phối hợp có lợi cho sinh tồn như tạo màng bọc sinh học hoặc sinh bào tử. Thông qua việc sử dụng Probiotics sẽ giải phóng ra các phân tử tín hiệu hoặc enzyme mà có thể thủy phân các phân tử tín hiệu của vi khuẩn, điều này sẽ phá vỡ sự giao tiếp của quần thể vi khuẩn. Tuy nhiên, phải thừa nhận rằng phần lớn các thông tin chúng ta đang có về sự giao tiếp của vi khuẩn chỉ dừng lại ở mức độ in vitro (phòng thí nghiệm), vì vậy sẽ rất hữu ích nếu biết được kết quả khi thực hiện ở điều kiện in vivo (thực địa) có phù hợp hoặc phụ thuộc vào môi trường đường tiêu hóa của con vật hay không?

Hình 3: Sự ảnh hưởng đến hệ thống truyền tín hiệu trong quần thể vi sinh vật thông qua probiotics, bằng cách này có thể ngăn chặn những cách thức sinh tồn của vi khuẩn trong điều kiện sống bất lợi.

Biến đổi mô hình hình thành và phát triển của đường tiêu hóa. 

Cuối cùng, điều đáng nói là ở những tuần đầu tiên của vật nuôi là giai đoạn mà tất cả những biện pháp trên có tiềm năng về hiệu quả và tác dụng lâu dài hơn. Một là do người ta đã chứng minh rằng hệ vi sinh vật còn non trẻ thì hoạt động hơn và ảnh hưởng bị nhiều bởi môi trường và hệ vi sinh vật mẹ. Hai là thành phần vi sinh vật trong giai đoạn đầu là yếu tố quyết định cho giai đoạn sau, được biết đến như là “dấu ấn vi sinh vật”. Hơn nữa người ta cũng biết rằng hệ vi sinh vật đóng vai trò quan trọng trong việc “huấn luyện” đường tiêu hóa chưa trưởng thành để tạo ra hệ thống tiêu hóa hoạt động hoàn thiện khi con vật lớn lên. Điều này được chứng minh trong một nghiên cứu trên động vật không có vi khuẩn đường ruột thì chúng có hệ miễn dịch và cấu trúc ruột phát triển không hoàn toàn.
Tương tự điều này cũng được chứng minh trong một nghiên cứu tại trang trại nơi mà con vật được tiếp xúc với nhiều loại vi sinh vật có lợi thì chúng thích nghi với sự thay đổi môi trường và đề kháng với vi khuẩn gây bệnh hơn.
Tóm lại, từ quan điểm thực tế cho thấy con vật ở giai đoạn sơ sinh thậm chí là đối với cả heo nái thì đây là thời điểm tốt nhất để tác động lên hệ vi sinh vật tạo ra hiệu quả tốt và kéo dài hơn.