Protein trong cám không tiêu hóa được ảnh hưởng đến sức khỏe của heo

Ai cũng biết rằng quá trình lên men vi khuẩn xảy ra hầu hết trong ruột già của heo, cũng như hậu quả của nó đối với "hệ sinh thái" đường ruột của chúng, chủ yếu bởi carbohydrate trong khẩu phần ăn đã thoát ra khỏi quá trình tiêu hóa và hấp thụ ở ruột non. Tuy nhiên, ảnh hưởng của quá trình lên men vi khuẩn của protein trong khẩu phần ăn (cũng thoát khỏi quá trình tiêu hóa và đến ruột già mà chưa tiêu hóa được) đối với sức khỏe đường ruột của heo ít được biết đến. Loại protein không tiêu hóa này cũng là chất nền quan trọng cho quá trình lên men diễn ra trong ruột già của heo. Lượng protein lên men phụ thuộc vào các yếu tố như hàm lượng protein trong khẩu phần, khả năng tiêu hóa của nó, tương tác với các thành phần khác của khẩu phần hoặc với các yếu tố phản dinh dưỡng, và sự bài tiết protein nội sinh trong lòng ruột. Có rất nhiều loài vi khuẩn có khả năng lên men tốt số protein không tiêu hóa này khi chúng đến cuối đường tiêu hóa, chẳng hạn như Escherichia coli, Klebsiella spp., Campylobacter spp., Streptococcus spp., Clostridium perfringens, Clostridium difficile và Bacteroides fragilis. Sự đa dạng vi khuẩn này sẽ giải thích tại sao chế độ ăn có hàm lượng protein cao thường liên quan đến rối loạn sinh học đường ruột và các quá trình tiêu hoá liên quan đến tiêu chảy .

Ngoài các axit béo chuỗi ngắn (SCFA) —cũng có nguồn gốc từ quá trình lên men carbohydrate— quá trình lên men protein dẫn đến sự hình thành các axit béo chuỗi nhánh (BCFA) từ các axit amin phân nhánh. Tuy nhiên, quá trình lên men phân giải protein trong ruột già cũng tạo ra các chất chuyển hóa có khả năng gây độc như amoniac và một số amin (histamine, tyramine, diamines) và polyamine (putrescine, spermine và spermidine), cũng như các hợp chất phenolic như cresol, indole và skatole từ axit amin thơm. Cuối cùng, các axit amin lưu huỳnh và sulfomucin của biểu mô ruột được chuyển hóa thành các chất chuyển hóa có chứa lưu huỳnh như hydro sulfua (H2S). Các tác động tiêu cực của các chất chuyển hóa được tạo ra trong quá trình lên men phân giải protein này là rất đa dạng. Vì vậy, ví dụ, amoniac có thể can thiệp vào quá trình chuyển hóa oxy hóa của các axit béo chuỗi ngắn bên trong các tế bào biểu mô, có thể dẫn đến sự thiếu hụt năng lượng trong các tế bào này. Các amin, chẳng hạn như histamine, dẫn đến viêm ruột và có thể gây sản sinh clo trong kết tràng heo và hậu quả là tiêu chảy. Mặt khác, các hợp chất phenolic làm tăng tính thấm của biểu mô và chúng dường như tham gia vào việc sản xuất các chất chuyển hóa độc hại, chẳng hạn như nitrophenol và diazoquinone. Đối với hydro sulfua, ảnh hưởng phụ thuộc vào nồng độ của nó trong ruột. Nồng độ cao có thể ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình hô hấp của tế bào và làm hỏng DNA ở cấp độ biểu mô, ngoài ra còn kích thích sản sinh clo. Tóm lại, việc tính toán kém trong lượng protein sử dụng trong khẩu phần ăn không chỉ làm giảm các axit amin cần thiết cho sự tăng trưởng và trao đổi chất của heo, mà còn dẫn đến rối loạn sinh học đường ruột, với sự gia tăng của vi khuẩn gây bệnh và hậu quả là tổn thương biểu mô, điều này sẽ góp phần vào phát triển các rối loạn đường ruột.

Các chiến lược khác nhau được áp dụng, cả ở cấp độ dinh dưỡng (ví dụ, giảm mức protein thô trong khẩu phần ăn và bổ sung axit amin) và chiến lược sử dụng kháng sinh, để ngăn ngừa hoặc giảm thiểu các vấn đề phát sinh từ quá trình lên men phân giải protein. Mặc dù tác động tích cực của việc giảm protein trong khẩu phần đã được ghi nhận rõ ràng, nhưng các nghiên cứu khoa học gần đây cũng đã chỉ ra tác động tiêu cực có thể có của việc sử dụng sớm kháng sinh trong khẩu phần lên quá trình lên men phân giải protein ở heo. Một công trình gần đây được công bố trên tạp chí khoa học Anaerobe, được thực hiện bởi Zhang và cộng sự (2016), đã nghiên cứu ảnh hưởng của việc sử dụng sớm kháng sinh (oxytetracycline, oliquindox và kitasamycin) trong thức ăn đối với hệ vi sinh và quá trình lên men phân giải protein trong ruột của heo được cho ăn ở hai mức protein khác nhau: mức "bình thường" (20% từ 42 đến 77 ngày và 18% từ 77 đến 120 ngày) và mức thấp (16% từ 42 đến 77 ngày và 14% từ 77 đến 120 ngày). Nghiên cứu cho thấy việc sử dụng kháng sinh sớm trong thức ăn làm giảm đáng kể một số quần thể lợi khuẩn, chẳng hạn như lactobacilli, trong trung hạn (77 ngày tuổi) và các loài Clostridium sản sinh butyrate trong dài hạn (120 ngày tuổi) ở heo cho ăn mức protein bình thường. Ngoài ra, như được chỉ ra trong bảng dưới, việc sử dụng kháng sinh trong thức ăn ở độ tuổi nhỏ làm tăng sản xuất một số chất chuyển hóa của quá trình lên men phân giải protein ở các độ tuổi sau, có thể làm tăng nguy cơ mắc các bệnh đường ruột hoặc ít nhất là ảnh hưởng đến sự tăng trưởng tối ưu của heo.

Bảng 1. Ảnh hưởng của việc sử dụng sớm kháng sinh trong khẩu phần đối với quá trình lên men phân giải protein về sau (Zhang và cộng sự, 2016)

	Mức protein thấp		Mức protein trung bình
	Đối chứng	Kháng sinh	Đối chứng	Kháng sinh
Tuổi 70 ngày
Cresol	1.5b	9.0a	3.5b	4.6b
Indols	1.8b	1.8b	2.3b	6.5a
Skatole	2.0b	9.6a	4.0b	3.3b
Tuổi 120 ngày
Putrescine	3.2c	8.8a	7.1ab	5.7b
Spermidine	0.6b	2.6a	0.9b	0.8b
Tổng amin	9.7b	18.7a	17.2a	15.7b

Với những quy định hạn chế ngày càng tăng trong việc sử dụng kháng sinh trong thức ăn chăn nuôi trên toàn thế giới, chắc chắn các chiến lược phòng chống rối loạn sinh học có nguồn gốc dinh dưỡng gợi ý kết hợp việc sử dụng hàm lượng protein thấp trong chế độ ăn với các nguồn protein dễ tiêu hóa và với một số chế phẩm sinh học (ví dụ: Bacillus licheniformis và Bacillus subtilis) mà ngoài tác dụng điều hòa hệ vi sinh vật đường ruột còn tổng hợp và bài tiết các men tiêu hóa làm tăng khả năng tiêu hóa protein trong khẩu phần ăn.