Giới thiệu
Chất xơ trong khẩu phần có vai trò quan trọng, tác động lẫn nhau giữa khẩu phần, enzyme nội sinh, niêm mạc và hệ vi khuẩn cộng sinh. Tất cả các yếu tố này được xem là quan trọng trong việc đồng hóa các chất dinh dưỡng và là thành phần chủ chốt cho sức khỏe ruột tối ưu.
Bài tóm tắt lược dịch trong tạp chí allaboutfeed.net do TS Knud Erik Bach Knudsen GS đại học Copenhagen biên soạn với tiêu đề “Fibre’s role in animal nutrition and intestinal health” nói về vai trò của chất xơ khó tiêu nhưng lại là thành phần quan trọng trong hệ thống tiêu hóa ở vật nuôi dạ dày đơn. Xơ trong khẩu phần không thể tiêu hóa bằng các enzyme nội sinh nhưng có ảnh hưởng đến quá trình tiêu hóa và hấp thu và cũng chính là các prebiotic có lợi cho hệ vi khuẩn có ích ở đường ruột. Các phần tóm tắt của bài viết được trình bày ngắn gọn ở các nội dung dưới đây.
Xơ khẩu phần là gì?
Xơ khẩu phần (Dietary fibre, DF) là thành phần quan trọng của một số ít thực vật trong thực liệu làm thức ăn nuôi heo. Xơ đề kháng với sự tiêu hóa do enzyme sinh ra ở ruột non, do đó cung cấp lượng lớn đến xoang ruột và trở thành chất nền chính cho sự lên men của vi khuẩn, đặc biệt ở ruột già. Do đặc tính lý hóa của xơ khẩu phần nên xơ tác động đến cả hai hệ vi khuẩn và niêm mạc ở tất cả các điểm của đường dạ dày-ruột.
Xơ khẩu phần theo cách định nghĩa gần đây, bao gồm các polysaccharide không tinh bột (NPS), kháng tinh bột (RS), oligosaccharide không tiêu hóa (NDO) và polyphenolic ether lignin không carbohydrate. Các polysaccharide chủ yếu của NPS là cellulose và đa dạng polysacchride không cellulose (NCP), β-glucan, arabinoxylan, xylan, xyloglucan và các chất pectin. Lượng DF của các thực liệu thay đổi rộng, liên quan đến các loại ngũ cốc, nói chung có nồng độ thấp hơn loại họ đậu và cây trồng giàu protein và thường có nồng độ DF cao hơn trong các phụ phẩm nguồn gốc từ ngũ cốc và công nghiệp thực phẩm chế biến (Hình 1).
|
Hình 1: Nồng độ xơ khẩu phần (g/kg vật chất khô trong các thực liệu khác nhau |
Cũng có sự thay đổi rộng trong thành phần của NCP trong số các thực liệu; ở ngũ cốc arabinoxylan và β-glucan cao và β-glucan gây ra cho NCP hòa tan tương đối cao trong đại mạch và yến mạch khi so với mì và bắp. Ở họ đậu, cây protein và các chất giàu xơ, pectin và xyloglucan là các NCP chủ yếu và các pectin gây ra cho NCP hòa tan tương đối cao trong những thực liệu này. Nồng độ RS cao ở họ đậu hơn là ở ngũ cốc. Nói chung, họ đậu cũng có nồng độ cao NDO trong số các thực liệu. Vì thế có nhiều khả năng tập hợp các khẩu phần có thành phần xơ khác nhau.
Một nét chung của tất cả các nguồn xơ khẩu phần là có khả năng căng phồng, giữ nước trong ma trận vách tế bào và tăng độ nhớt khi đặt vào nước (Hình 2). Tuy nhiên, trong khi tất cả các nguồn xơ khẩu phần căng phồng và giữ nước, các đặc tính nhớt tùy thuộc vào loại và bản chất hóa học của các polysaccharide cấu thành phần xơ của khẩu phần. Ví dụ, bã củ cải đường sẽ tăng chủ yếu khả năng giữ nước của chất tiêu hóa, ngược lại đặc tính tăng độ nhớt của bã củ cải đường thấp. Trái ngược với điều đó, β-glucan sẽ hòa tan mức độ lớn hơn từ ma trận vách tế bào và làm tăng độ nhớt trong xoang.
|
Hình 2: Đặc tính giữ nước được biểu thị bằng khả năng căng phồng, tính tan và khả năng giữ nước. Phần đầu quá trình hòa tan của các chất cao phân tử là căng phồng do nước tản ra các đại phân tử cho đến khi căng và phân tán đầy đủ. Phần lớn các polysaccharide cho dung dịch nhớt nếu được tan trong nước. Độ nhớt tùy thuộc vào cấu trúc hóa học, trọng lượng phân tử của chất cao phân tử và nồng độ. |
Ảnh hưởng của sự tiêu hóa và quá trình lên men
Đường dạ dày-ruột gồm có các ngăn khác nhau như miệng, dạ dày, ruột non, ruột già và các cơ quan cung ứng như gan, tụy tạng cũng được bao hàm trong quá trình tiêu hóa và hấp thu. Tất cả bộ phận này kết hợp với các cơ quan ngoại biên nhờ một tập hợp rộng các thụ cảm (căng phồng, xúc giác, hóa học) giám sát quá trình tiêu hóa và hấp thu qua các tín hiệu phản hồi hormone và hệ thần kinh. Bằng cách này, những thay đổi về lượng dinh dưỡng trong máu được tối thiểu hóa và việc cung cấp các chất dinh dưỡng đến các cơ quan khác nhau được điều hòa và tối ưu hóa. Xơ khẩu phần là nhân tố khẩu phần quan trọng, trước nhất tác động đến quá trình tiêu hóa và hấp thu, do đó điều tiết và cung cấp các chất dinh dưỡng đến các cơ quan và mô không theo cách tiếp cận trực tiếp với đường tiêu hóa.
Xơ khẩu phần có ảnh hưởng đến quá trình tiêu hóa và hấp thu ở tất cả các điểm khác nhau ở đường dạ dày-ruột cũng như sự bài tiết dịch từ tụy tạng và gan (Hình 3). Tăng xơ khẩu phần sẽ làm tăng trọng lượng và chất chứa ở đường dạ dày-ruột và dẫn đến dòng chảy của các chất dinh dưỡng cao hơn ở tất cả các điểm. Xơ khẩu phần hòa tan sẽ làm tăng độ nhớt trong xoang, do đó kéo dài việc làm trống rỗng và gây trở ngại dạ dày cùng với quá trình tiêu hóa trong ruột non do cản trở sự tiếp xúc giữa chất nền và các enzyme tiêu hóa và làm chậm quá trình vận động của các sản phẩm thủy phân trong quá trình tiêu hóa. Xơ khẩu phần hòa tan cũng như không hòa tan sẽ cung cấp chất nền cho sự lên men do vi khuẩn trong ruột già. Xơ khẩu phần hòa tan có thể lên men dễ dàng; phần chủ yếu bị phân giải trong manh tràng và đầu gần kết tràng trong khi xơ khẩu phần không hòa tan lại được phân giải tại những điểm xa hơn và thành phần của nó sẽ không được phân giải hoàn toàn.
|
Hình 3: Ảnh hưởng của xơ khẩu phần đến quá trình sinh lý có liên quan đến thời gian di chuyển, quá trình tiêu hóa và hấp thu trong những đoạn khác nhau của đường dạ dày-ruột và khối xác trong sử dụng năng lượng. |
Các chất trao đổi chính được hình thành do kết quả của sự lên men vi khuẩn là các acid béo chuỗi ngắn (SCFA; phần lớn là acetate, propionate và butyrate), ngoài ra pH của chất chứa trong xoang cũng thấp hơn. Tuy nhiên, phần chủ yếu của acid béo chuỗi ngắn sinh ra được hấp thu nhanh chóng và cung cấp năng lượng cho vật chủ mặc dù sự sử dụng năng lượng do SCFA hầu như thấp hơn năng lượng này được hấp thu, ví dụ glucose từ ruột non. Lý do về sử dụng năng lượng của SCFA thấp hơn này được so với glucose, cần thấy trong lúc mất mát của sự lên men sinh thoát khí và sử dụng SCFA thấp hơn vì sự trao đổi trung gian. Vì thế Khẩu phần xơ cao nói chung có lượng năng lượng thấp hơn khẩu phần có xơ thấp, trước hết do do khả năng tiêu hóa thấp hơn nhưng cũng do sử dụng năng lượng được hấp thu thấp hơn.
Ảnh hưởng đến sức khỏe ruột
Prebiotic là thành phần thức ăn không tiêu hóa ảnh hưởng có lợi cho vật chủ bằng việc kích thích có chọn lọc trên sự sinh trưởng và/hoặc hoạt tính của một hoặc một số giới hạn vi khuẩn trong kết tràng và vì thế cải thiện sức khỏe vật chủ. Hệ Firmicutes và Bacteroidetes hiện diện trong hầu hết các loài động vật, Enterobacteria spp., như Escherichia coli được xem như không tốt cho sức khỏe ruột vì chúng thường can dự vào rối loạn ruột, ngược lại Lactobacillus spp., Bifidobacterium spp., và Roseburia spp. thường được xem có xu hướng tốt hơn do thuộc tính nâng cao sức khỏe.
Trong khi xơ khẩu phần nói chung làm tăng dòng chảy carbohydrate đến ruột già, do đó kích thích hoạt tính của toàn bộ quần thể vi khuẩn và do đó làm giảm thấp pH, chỉ có ít các polysaccharide của xơ khẩu phần có khả năng riêng biệt kích thích các nhóm vi khuẩn có lợi. Cả hai oligo- và polysaccharide thường có hiệu quả hơn trong việc điều biến thành phần vi khuẩn và thay đổi thành phần các quần thể vi khuẩn đã được thấy khi cho ăn inulin có các độ dài chuỗi thay đổi, các fructan (hỗn hợp của các oligo- và polysacchride của fructose) và RS.
Arabinoxylan, một thành phần xơ chủ yếu của mạch đen và mì cũng cho thấy có ảnh hưởng đến thành phần vi khuẩn bằng cách kích thích sự phát triển của của vi sinh vật sản sinh butyrate. Butyrate là chất trao đổi quan trọng cho các tế bào biểu mô, cung cấp năng lượng và có chức năng điều chỉnh đối với sự phát triển và biệt hóa của tế bào. Trong bối cảnh này điều đáng chú ý chỉ cho thấy là sử dụng xylanase để phân giải một phần arabinoxylan thành một hỗn hợp oligomer ở cuối ruột non. Khả năng điều này có thể cho là tiềm lực chưa được nghiên cứu đầy đủ để điều hòa sự trao đổi và thành phần của vi khuẩn trong ruột già.
Nhận xét và ứng dụng
Xơ khẩu phần không thể tiêu hóa bằng các loại enzyme nội sinh ở vật nuôi độc vị như heo và gia cầm, nếu có chỉ là một là một lượng xơ hòa tan rất nhỏ không đáng kể, được tiêu hóa bởi hệ vi khuẩn ruột, đặc biệt là ở manh tràng của gia cầm. Khẩu phần có xơ cao nói chung có lượng năng lượng thấp hơn khẩu phần có xơ thấp và cho khả năng tiêu hóa thấp hơn như bài viết đã dẫn. Tuy nhiên, khẩu phần có lượng xơ quá thấp lại gây bệnh táo bón cho vật nuôi. Trong chăn nuôi gà thịt không kháng sinh theo phương pháp an toàn sinh học hiện nay, một số thành phần xơ được xem là thức ăn prebiotic cho lợi khuẩn probiotic, giúp cải thiện quá trình tiêu hóa, sức khỏe và năng suất vật nuôi.
Trong chăn nuôi gia cầm, cần xây dựng khẩu phần có lượng xơ thích hợp cho từng loài, giống sử dụng và lứa tuổi vật nuôi sẽ giúp sinh lý tiêu hóa tốt, tăng khả năng tiêu hóa và hấp thu dưỡng chất cũng như duy trì được hệ vi khuẩn có ích, cân bằng hệ vi khuẩn đường ruột. Ví dụ, thức ăn gà thịt lông màu có lượng xơ tổng số trong khẩu phần chỉ khoảng 3,5 -4% nhưng ở gà hậu bị giống lông màu, khẩu phần có thể chứa hàm lượng xơ 4,5-5%, vv.
PGS Bùi Xuân Mến Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Vemedim.
Tài liệu tham khảo
Knudsen KEB (2016) Fibre’s role in animal nutrition and intestinal health.
