TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC  KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP: TÌM HIỂU TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT VÀ ỨNG DỤNG PROBIOTIC TRONG THỨC ĂN CHĂN NUÔI Chuyên ngành: Công nghệ sinh học Mã số chuyên ngành: C 73 GVHD: TS. NGUYỄN HOÀI HƯƠNG SVTH: NGUYỄN THỊ THÚY HIỀN TP. HCM, THÁNG 7 NĂM 2010 1 LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành gửi lòng biết ơn sâu sắc đến: Ban giám hiệu trường ĐH Kỹ Thuật Công Nghệ TP.HCM Qúy thầy, cô giảng dạy tại khoa Môi Trường và Công Nghệ Sinh Học. cùng tất cả các thầy, cô đã truyền đạt những kiến thức quý báu trong những năm học vừa qua, giúp em có những kiến thức như ngày hôm nay để em có thể áp dụng những kiến thức vào quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp này cũng như vào thực tiễn cuộc sống sau này. Đặc biệt em xin chân thành gửi lời cảm ơn tới cô Nguyễn Hoài Hương. Đã định hướng , tận tụy hướng dẫn, giúp đỡ em suốt thời gian làm khóa luận này Bên cạnh đó em xin cảm ơn những người bạn, anh, chị đã nhiệt tình giúp đỡ em trong những ngày tháng vừa qua Cảm ơn tập thể 07CSH đa giúp đỡ tôi vượt qua những ngày tháng khó khăn trong những năm học vừa qua và cho tôi những năm tháng học tập Cùng các bạn rất vui. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tất cả các bạn. Kính chúc thầy, cô, các anh, chị và các bạn dồi dào sức khỏe và luôn luôn có được niềm vui trong cuộc sống. 2 LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự phát triển của nền kinh tế thế giới, các quan hệ buôn bán trao đổi, dịch vụ từng bước phát triển về cả số lượng và chất lượng. đặc biệt là những dịch vụ trong lĩnh vực khoa học đem lại lợi ích cho con người. Thêm vào đó thế kỷ XX là thế kỷ mà khoa học công nghệ phát triển nhằm đáp ứng lại những nhu cầu ngày càng cao của con người, trong đó công nghệ sinh học cao là lĩnh vực mà con người đang hướng tới ngày nay, tìm ra những sản phẩm mang lại lợi ích phục vụ cho con người. Một trong những nghiên cứu khoa học đem lại lợi ích kinh tế cao trong ngành chăn nuôi chính là việc bổ sung những vi khuẩn có lợi vào thức ăn chăn nuôi hay được gọi là probiotic. Probiotic xuất hiện là sự kết hợp của khoa học kỹ thuật với sự tìm tòi nghiên cứu. Probiotic có những đặc điểm mà có thể nói nó là sự sống. Đối với con người là một sản phẩm có giá trị cao mang lại sức sống cho cơ thể, hồi phục và trẻ hóa,… Trong vai trò là thức ăn chăn nuôi, probiotic góp phần vào việc giảm lượng tồn dư kháng sinh trong sản phẩm thịt, bù đắp lượng vi sinh vật cho đường ruột do việc điều trị kháng sinh trong thời gian dài, kích thích tiêu hóa, tăng trưởng và hạn chế bệnh tiêu chảy cho vật nuôi,… Chính nhờ những ưu điểm trên mà probiotic đã trở thành sản phẩm hữu ích trong lĩnh vực chăn nuôi trên thế giới và ở Việt Nam. Ở Việt Nam, nền kinh tế ngày một phát triển, đời sống người dân ngày càng cao, thêm vào đó là xu thế hội nhập phát triển với nền kinh tế thế giới. việc xuất hiện của sản phẩm có chất lượng cao trong chăn nuôi là rất cần thiết. Vì giải quyết được sản phẩm thịt của nước ta luôn tồn dư lượng kháng sinh, sản phẩm thịt không đủ tiêu chuẩn để xuất khẩu qua các nước khác. Nắm bắt được nhu cầu này các nhà khoa học trong nước đã bắt tay vào nghiên cứu và tìm ra những vi sinh vật có lợi, sản xuất chế phẩm vi sinh cao đưa vào ứng dụng trong chăn nuôi ở Việt Nam. 3 Sau hàng loạt các nghiên cứu, một số sản phẩm đã có mặt trên thị trường và cũng đạt được những thành công nhất định Nhưng bên cạnh đó vẫn không ít khó khăn, hạn chế để những chế phẩm vi sinh là probiotic trở nên phổ biến trong lĩnh vực chăn nuôi và phát triển mạnh mẽ ở Việt nam. Vì vậy em đã chọn đề tài “TÌM HIỂU TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT VÀ ỨNG DỤNG PROBIOTIC TRONG THỨC ĂN CHĂN NUÔI” Làm đề tài cho khóa luận tốt nghiệp của mình. Đề tài chia làm 4 chương Chương I: Mở đầu Chương II: Tổng quan về probiotic Chương III: Thực nghiệm Chương IV: Kết luận và đề nghị 4 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CM: Chất mang CMC: Cacboxylmetyl cellulose CNSH: Công nghệ sinh học ĐH: Đại học ĐHQGHN: Đại học quốc gia hà nội ĐHKHTN: Đại học khoa học tự nhiên ĐHKTCN: Đại học kỹ thuật công nghệ KHKT: Khoa học kỹ thuật LAB: Lactic acid bacteria LGG: Lactobacillus GG MT I: Môi trường Một MT II: Môi trường hai MT III: Môi trường ba NDOs: Non-degestible oligosaccharides TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam Tp.HCM: Thành phố Hồ Chí Minh Vk: vi khuẩn VSV: vi sinh vật 5 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU 1 1.1. Đặt vấn đề 1 1.2. Mục đích đề tài 2 1.3. Nội dung đề tài 2 1.4. Ứng dụng đề tài 3 CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ PROBIOTIC 4 2.1. Lịch sử nguồn gốc 4 2.2. Định nghĩa 6 2.3. Tiêu chuẩn an toàn sinh học 8 2.4. Hoạt tính sinh học 8 2.5. Đặc tính kỹ thuật 9 2.6. Cơ chế hoạt động của probiotic 9 2.6.1. Tác dụng trên biểu mô ruột 10 2.6.1.1. Cơ chế kháng khuẩn 11 2.6.1.2. Cơ chế tăng cường miễn dịch v cc hoạt tính khc 12 2.7. Những vi sinh vật đóng vai trò là probiotic 14 2.7.1. Vi khuẩn Lactic 14 2.7.1.1. Hình thái, sinh lý vi khuẩn lactic 14 2.7.1.2. Giới thiệu một số vi khuẩn lactic được sử dụng là probiotic 22 2.7.1.3. Một số cơ chế chuyển hóa trong vi khuẩn probiotic LAB 24 2.7.2. Vi khuẩn Bacillus 24 2.7.2.1. Hình thái, sinh ly 24 2.7.2.2. Một số loài bacillus sử dụng làm probiotic 25 2.7.2.3. Một số sản phẩm probiotic thương mại chứa bào tử Bacillus.ssp.27 2.7.3. Giới thiệu về nấm men saccharomyces 29 2.7.3.1. Một số loài nấm men là probiotic 29 6 2.7.3.2. Mô hình cơ chế hoạt động của S. booulardie chống vibrio cholerae, clostridium difficile và Escherichia coli gây bệnh 29 2.8. Probiotic trong chăn nuôi 31 2.9. Tìm hiểu một số đề tài nghiên cứu về probiotic trong thức ăn chăn nuôi 32 2.9.1. Một số đề tài nghiên cứu trên thế giới 32 2.9.2. Nghiên cứu trong nước 33 2.9.2.1. Đề tài nghiên cứu phân lập đặc điểm vi khuẩn lactic ứng dụng làm chế phẩm vi sinh. Khoa sinh học Trường ĐH Khoa Học Tự Nhiên ĐHQGHN 33 2.9.2.2. Đề tài nghiên cứu phân lập tuyển chọn vi khuẩn lên men lactic làm chế phẩm probiotic. Trường ĐH Kỹ thuật Công nghệ Tp.HCM 34 2.9.2.3. Đề tài nghiên cứu sản xuất chế phẩm vi sinh, probiotic sử dụng trong thức ăn chăn nuôi. Viện KHKT Nông Nghiệp Miền Nam 34 2.9.3. Một số công trình nghiên cứu đã công bố 36 2.10. Những mặt tích cực và hạn chế của những sản phẩm nghiên cứu trong nước 37 2.11. Một số sản phẩm men vi sinh probiotic trong thức ăn chăn nuôi trên thế giới và ở Việt Nam sản xuất 37 2.11.1. Sản phẩm trên thế giới 37 2.11.2. sản phẩm sản xuất tại Việt Nam 39 2.12. Mức tiêu thụ của những chế phẩm probiotics có mặt trên thị trường43 2.13. Kết quả thử nghiệm một số sản phẩm probiotics trên heo và gia cầm. 44 2.14. Kết quả sử dụng probiotic ở một số trang trại chăn nuôi 46 CHƯƠNG III: THỰC NGHIỆM 48 3.1. Mục đích thực nghiệm 48 3.2. Nơi thực hiện 48 3.3. Vật liệu 48 3.4. Môi trường lên men 48 3.5. Phương pháp thực nghiệm 49 3.5.1. Thử nghiệm lên men tìm thời gian lên men thích hợp 49 7 3.5.2. Khảo sát các phương pháp sấy, xác định tỉ lệ sống sót của vsv 50 3.5.2.1. Phương pháp sấy phun sương 50 3.5 2.2. Phương pháp sấy đông khô 50 3.5.2.3. Sấy bằng nhiệt 50 3.5.2.4. Phơi ngoài không khí 51 3.5.3. Khảo sát tìm chất mang phối trộn thích hợp 51 3.5.4. Các chế độ bảo quản sản phẩm 51 3.5.5. Khảo sát khả năng sinh enzym cellulase thuộc chủng Asperiglus Niger, Asp. Oryza 52 3.5.5.1. Môi trường lên men cho chủng Asperiglus Niger, Asp. Oryza 52 3.5.5.2. Bố trí thí nghiệm 52 3.5.5.3. Cch tiến hnh 52 3.5.6. Lên men thu chế phẩm enzyme cellulase bổ sung vào chế phẩm probiotic 54 3.5.6.2. Quy trình nhân giống 54 3.5.6.3. Quy trình lên men thu chế phẩm enzyme cellulase 55 3.5.6.4. Thuyết minh quy trình 55 3.6. Kết quả v thảo luận 57 3.6.1. Sản xuất thử chế phẩm probiotic vi sinh 57 3.6.2. Sản xuất thử enzyme cellulase hỗ trợ tiêu hóa 60 3.6.3. Hoàn thành quy trình sản xuất chế phẩm 61 3.6.4. Chế phẩm probiotic dạng lỏng và dạng bột 66 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 67 4.1. Kết luận 67 4.2. Đề nghị 67 8 CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề : Trong quá trình cải biến di truyền, năng suất chăn nuôi gia súc gia cầm tăng lên đáng kể. Việc tăng mật độ nuôi thách thức bệnh tật gia tăng do bị nhiễm các mầm bệnh khác nhau, đặc biệt là vi khuẩn đường ruột như E.coli, Salmonella ssp., Clostridium perfringens và Campylobacter ssp. Bệnh đường ruột có ảnh hưởng rất lớn đến ngành chăn nuôi. Chúng làm giảm năng suất, tăng tỷ lệ chết và cũng là nguồn nhiễm tiềm năng cho các sản phẩm thịt, giảm an toàn thực phẩm cho con người. Sản phẩm thịt của chúng ta bị hạn chế xuất khẩu do không đủ chất lượng hay tồn dư kháng sinh, chất kích thích sinh trưởng (người chăn nuôi trộn vào thức ăn để kích thích sinh trưởng, ngăn ngừa bệnh tật, giảm tiêu tốn thức ăn). Với ý thức ngày càng tăng của con người về sự kháng thuốc của vi khuẩn, nên việc sử dụng kháng sinh chữa bệnh, phòng bệnh cho gia cầm đã giảm dần. Từ lâu đã có những mối quan tâm đến việc tìm ra một loại chất thay thế kháng sinh trong chăn nuôi. Vi sinh vật sống trong ống tiêu hóa của vật nuôi có ảnh hưởng sâu sắc đến một vài quá trình sinh lí của vật chủ. Vì vậy, điều quan trong là phải hiểu cơ chế của hệ vi khuẩn đường ruột gia cầm, gia súc, tìm ra chất thay thế chất kháng sinh. Trong trạng thái bình thường thì trong đường ruột có sự cân bằng giữa vi khuẩn có lợi và gây bệnh. Nó bị ảnh hưởng bởi các tương tác và quan hệ cộng sinh và cạnh tranh. Cộng đồng vi khuẩn đó không chỉ bảo vệ bộ máy tiêu hóa mà còn tăng khả năng sản xuất trong động vật chủ. Probiotic là một sản phẩm được các nhà khoa học nghiên cứu và ứng dụng vào thức ăn gia súc, gia cầm nhằm thay thế chất kháng sinh, tăng cường miễn dịch cho vật nuôi. Probiotic có khả năng hạn chế tiêu chảy ở heo con, kích thích sự tiêu hóa cũng như tăng trưởng của heo thịt đang là đòi hỏi cấp thiết của các nhà chăn nuôi. Việc sản xuất chế phẩm probiotic từ các chủng vi sinh vật cùng với enzyme bổ sung vào thức ăn chăn nuôi sẽ góp phần nâng cao năng suất thông qua việc tăng sức đề kháng cho gia súc, gia cầm, đặc biệt là gia súc non, tăng khả năng tiêu hóa, hấp thụ chất dinh dưỡng, từ đó tăng thu nhập cho nông hộ, giải quyết công ăn việc làm, thúc đẩy sản xuất phát triển. 9 Để có được thịt sạch đáp ứng nhu cầu tiêu thụ trong nước và xuất khẩu, ngành chăn nuôi Việt Nam có thể tìm thấy lời giải trong việc thay thế việc sử dụng kháng sinh, chất kích thích sinh trưởng bằng probiotics kết hợp với enzyme hỗ trợ tiu hĩa. Cụ thể probiotic là gì? Và việc bổ sung probiotic vào thức ăn cho vật nuôi thì có lợi như thế nào? Để sản xuất chế phẩm probiotic đặc thù cho chăn nuôi cần nghiên cứu triển khai những vấn đề gì? Để giải đáp những câu hỏi trên tôi chọn đề tài khóa luận tốt nghiệp nhan đề: “Tìm hiểu tình hình nghiên cứu, sản xuất và ứng dụng probiotic trong chăn nuôi”. 1.2. Mục đích đề tài: Mục đích của đề tài nhằm tìm hiểu những nghiên cứu về phân lập, tuyển chọn các vi sinh vật làm chế phẩm probiotic trong chăn nuôi trên thế giới và ở Việt Nam. Tìm hiểu về quy trình sản xuất chế phẩm probiotic Ứng dụng của chế phẩm trong chăn nuôi 1.3. Nội dung đề tài: - Tổng quan về nghiên cứu sản xuất và ứng dụng probiotic trong chăn nuôi, cụ thể là vi khuẩn lên men lactic, Bacillus spp. và nấm men cũng như các enzyme hỗ trợ tiêu hóa nhằm tăng hiệu suất sử dụng thức ăn. - Thực nghiệm quy trình sản xuất thử chế phẩm probiotic: khảo sát tìm các môi trường sản xuất và điều kiện bảo quản chế phẩm; khảo sát khả năng sinh enzym cellulase từ chủng nấm mốc Aspergillus niger, Asperigillus oryzae; thu chế phẩm enzym cellulase bổ sung vào chế phẩm probiotic. 1.4. Ứng dụng đề tài: Đề tài là cơ sở lý thuyết cho nghiên cứu thực nghiệm về phân lập tuyển chọn những chủng vi sinh vật có hoạt tính probiotic để sản xuất và phát triển chế phẩm probiotic ứng dụng trong chăn nuôi tại Việt Nam. 10 [...]... proteaza, enzyme amylaza ) Chính vì vậy trong chăn nuôi thường bổ sung thêm các vi sinh vật tốt cho đường tiêu hóa vào chế phẩm probiotic để có được công thức thức ăn bổ sung hoàn hảo hơn 2.9 Tìm hiểu một số đề tài nghiên cứu về probiotic trong chăn nuôi 33 2.9.1 Một số đề tài nghiên cứu trên thế giới: Nghiên cứu sản xuất chế phẩm vi sinh, probiotic bổ sung vào thức ăn chăn nuôi đang được phát triển mạnh mẽ... Saccharomyces cerevisiae có tác dụng làm nâng cao chất béo trong sữa dê Nghiên cứu khác cho thấy sử dụng chế phẩm probiotic trên gà đẻ làm tăng sản lượng trứng 5% (Mohal et al., 1995) Cải thiện số ngày đẻ trứng, hệ số chuyển biến thức ăn, trọng lượng trứng và chất lượng lòng đỏ (Tortuero và Fernandez, 1995) Nghiên cứu của Tortuero (1989) cho thấy bổ sung hỗn hợp L.acidophilus và S faecium cho gà thịt giai... (phương pháp khuếch tán trên bề mặt thạch, qua giếng thạch và khả năng đối kháng bằng phương pháp Tubidimetric assay (đo độ đục)) Trình bày tại hình 4, hình 5, phụ lục 35 - Khng acid v muối mật Quy trình Sản xuất chế phẩm probiotic, (hình 6, phụ lục) 2.9.2.3 Đề tài nghiên cứu sản xuất chế phẩm vi sinh, probiotic sử dụng trong thức ăn chăn nuôi Viện KHKT Nông Nghiệp Miền Nam 121 Nguyễn Bỉnh Khieâm,... các phản ứng miễn dịch của probiotics Nghiên cứu được thực hiện bởi một nhóm các nhà khoa học của Viện Dinh dưỡng và thực phẩm (TIFN) thuộc trường Đại học Maastricht và trường Đại học Radboud (Hà Lan) và trung tâm nghiên cứu Hà Lan NIZO (hình 2.2.) Hình 2.2 Cơ chế miễn dịch Lactobacillus plantarum-tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS Early Edition) Trong nhóm các tình nguyện... con người, họ đã nghĩ rằng bổ sung chúng vào chế độ ăn uống bằng cách, ăn các loại thực phẩm lên men sẽ làm giảm lượng độc tố sản xuất trong ruột kết Nhóm Lactobacilli của vi khuẩn, một số trong đó được tìm thấy trong sữa chua, đây là những người đầu tiên tìm hiểu, xác định probiotic Trong thập niên 1920 và 1930, nhiều bác sĩ khuyến cáo Acidophillus có trong sữa, trong đó có các loài vi khuẩn Lactobacillus... ruột thấm Hippoocrates và nhều người khác đã chỉ định sữa lên men có tác dụng dinh dưỡng và nó có thể chữa trị rối loạn ruột và dạ dày ( oberman, 1985) Từ thời đó thì các nhà khoa học đã nghiên cứu và rất nhiều người đã tìm ra những vi sinh vật sống và lợi ích của chúng có ý nghĩa rất lớn đến cuộc sống của con người Với hai nhà khoa học Lourens Hattigh và Viljoen, 2001, những nghiên cứu từ trước các kiến... ny là đề cập đến việc sử dụng sữa lên men để điều trị bệnh lây nhiễm đường ruột, các nghiên cứu gần đây tập trung vào lợi ích khác cuả các vi khuẩn khi ở trong đường ruột và các loại thực phẩm để vận chuyển vào cơ thể con người và vật nuôi 2.2 Định nghĩa probiotic: Thuật ngữ probiotic do Metchnikoff đưa ra khi nghiên cứu tại sao những người nông dân BUNGARY có sức khỏe tốt vào năm 1970 Probiotic là... phẩm vi sinh, probiotic, prebiotic bổ sung vào thức ăn nhằm cải thiện khả năng năng tiêu hóa, hấp thu; nâng cao sức đề kháng và thay thế sử dụng kháng sinh, hóa dược trong thức ăn chăn nuôi (Simon, 2001) Nghiên cứu của Luc Shiming (1980) cho thấy chế phẩm Lactobacillus được phân lập từ gà con khỏe mạnh có tác dụng phòng và trị bệnh pullorum (tiêu chảy cấp tính và ác tính hàng loạt ở gà) Reverdin (1996)... thực dân trong ruột kết được minh chứng trong các nghiên cứu, đã nổi lên trên thế giới Điều này cho thấy, probiotic đã được sàng lọc từ nhiều chủng của lactobacilli Goldin, Sherwood Gorbach và Barry đã nghiên cứu Lactobacillus GG (LGG) v chứng minh có hiệu quả chống viêm đại tràng Clostridium difficile chống nhiễm trùng ruột kết là kết quả của Overkill, kháng sinh của vi khuẩn hữu ích và chống dị ứng ở... trọng và hiệu quả sử dụng thức ăn Nghiên cứu của Kyriakis (1999) sử dụng Bacillus licheniformis với liều 107 bào tử/g, có tác dụng làm giảm tỷ lệ tiêu chảy, cải thiện tăng trọng và tiêu tốn thức ăn cho heo Nghiên cứu Lema (2001) sử dụng các loài Lactobacillus acidophilus; Streptocccus faecium ; phối hợp giữa Lactobacillus acidophilus với Streptocccus faecium, Lactobacillus casei, L fermentum và L plantarum . Việt Nam. Tìm hiểu về quy trình sản xuất chế phẩm probiotic Ứng dụng của chế phẩm trong chăn nuôi 1.3. Nội dung đề tài: - Tổng quan về nghiên cứu sản xuất và ứng dụng probiotic trong chăn nuôi, . nên phổ biến trong lĩnh vực chăn nuôi và phát triển mạnh mẽ ở Việt nam. Vì vậy em đã chọn đề tài “TÌM HIỂU TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT VÀ ỨNG DỤNG PROBIOTIC TRONG THỨC ĂN CHĂN NUÔI” Làm đề. chăn nuôi cần nghiên cứu triển khai những vấn đề gì? Để giải đáp những câu hỏi trên tôi chọn đề tài khóa luận tốt nghiệp nhan đề: Tìm hiểu tình hình nghiên cứu, sản xuất và ứng dụng probiotic trong