Postbiotic: Chìa khóa nâng cao đề kháng và năng suất TTCT

Chọn prebiotic, probiotic, hay postbiotic?

Từ thập niên 1960, các chế phẩm probiotic và prebiotic đã được sử dụng chủ yếu để cải thiện hiệu quả sản xuất. Tuy nhiên, hơn một thập kỷ trở lại đây, tiềm năng của nấm men và vi khuẩn lên men (postbiotic) mới được nhận thức đầy đủ hơn. Nếu như prebiotic và probiotic thường có tác dụng cụ thể và giới hạn, thì postbiotic mang lại lợi ích rộng hơn, góp phần cải thiện sức khỏe tổng thể, tăng cường miễn dịch và khả năng chống chịu của vật nuôi.

Theo Gibson và Roberfroid (1995), prebiotic là thành phần thực phẩm không tiêu hóa được, có lợi cho vật chủ nhờ kích thích chọn lọc sự tăng trưởng và hoạt động của một hay một số vi khuẩn ở đại tràng. Prebiotic thường là các mảnh hoặc cấu trúc hoàn chỉnh của màng tế bào vi sinh vật, điển hình như FOS, GOS, MOS, β-glucan, peptidoglycan, inulin,… Chúng chủ yếu được tạo ra bằng cách nuôi vi sinh vật với số lượng lớn, sau đó dùng enzyme cắt tách thành phần mong muốn, hầu như không qua quá trình lên men.

Probiotic là những vi sinh vật có lợi, giúp cải thiện sức khỏe đường ruột thông qua cạnh tranh với vi khuẩn gây hại, củng cố hàng rào bảo vệ ruột và tiết ra các chất kháng khuẩn. Nhờ vậy, chúng tăng cường tiêu hóa, miễn dịch, trao đổi chất, đồng thời tham gia điều hòa trục ruột – não và khử độc. Hai nhóm probiotic phổ biến ở vật nuôi là Lactobacillus và Bacillus, nổi bật nhờ khả năng tiết axit lactic. Dưới dạng chưa phân ly, axit lactic có tính kháng khuẩn mạnh, dễ dàng khuếch tán qua màng tế bào, làm rối loạn chuyển hóa, phá vỡ cấu trúc vi khuẩn. Hiệu quả của axit lactic càng rõ trong môi trường pH thấp, lý giải lợi ích của việc bổ sung axit hữu cơ để giảm pH, hỗ trợ phòng bệnh tự nhiên.

Postbiotic là các hợp chất sinh học được tạo ra trong quá trình lên men bởi vi khuẩn có lợi như Lactobacillus farciminis, L. rhamnosus hoặc nấm men như Saccharomyces cerevisiae, L. boulardii. Khác với probiotic, postbiotic không cần vi khuẩn sống để phát huy tác dụng, do đó ổn định hơn trước nhiệt và dễ bổ sung vào thức ăn chăn nuôi. Trong dịch lên men chứa hàng trăm chất chuyển hóa từ axit béo chuỗi ngắn (SCFA), peptide, axit hữu cơ, enzyme, đến các mảnh vách tế bào vi khuẩn đều góp phần tăng cường sức khỏe đường ruột, điều hòa miễn dịch và cải thiện hiệu quả chăn nuôi.

Postbiotic nấm men và vi khuẩn

Các postbiotic từ nấm men có sự khác biệt rõ rệt so với từ vi khuẩn, bắt nguồn từ đặc điểm cơ chế phòng vệ riêng của từng nhóm vi sinh vật. Nấm men, điển hình là Saccharomyces cerevisiae, đã tiến hóa hàng triệu năm để chống lại sự tấn công của vi khuẩn và virus. Hàng rào phòng thủ đầu tiên là thành tế bào vững chắc giàu β-glucan, mannoprotein và chitin. Ngoài ra, nấm men còn có thể kích hoạt quá trình tự thực bào nhằm hạn chế virus lan rộng. Để cạnh tranh với vi khuẩn, nấm men tước đi nguồn dinh dưỡng thiết yếu như đường, axit amin và điều chỉnh pH môi trường, tạo điều kiện bất lợi cho vi khuẩn phát triển.

Một số cơ chế phòng vệ khác gồm: protein sốc nhiệt (HSPs) giúp tái cấu trúc protein bị tổn thương do độc tố vi khuẩn hoặc virus; enzyme chống ôxy hóa như superoxide dismutase và catalase giúp trung hòa gốc tự do. Một số chủng nấm men còn sản sinh độc tố diệt khuẩn khi bị nhiễm virus RNA sợi kép, hoặc điều tiết quá trình nhân bản virus để hạn chế tải lượng virus.

Vi khuẩn lại có hệ thống phòng vệ rất khác, gồm ba nhóm chính: cấu trúc, hóa học và di truyền. Nhóm cấu trúc cạnh tranh dinh dưỡng và không gian sống, tương tự nấm men. Nhóm hóa học tiết hợp chất kháng khuẩn như bacteriocin, kháng sinh, axit hữu cơ, hydrogen peroxide, cùng enzyme như protease, lysozyme và peptidoglycan hydrolase. Nhóm di truyền với hệ thống CRISPR-Cas giúp nhận diện và tiêu diệt vật chất di truyền lạ. Ngoài ra, hệ thống Restriction-Modification với enzyme cắt DNA ngoại lai và methyl hóa DNA nội sinh cũng là tuyến phòng vệ quan trọng.

Rõ ràng, nấm men và vi khuẩn sở hữu chiến lược phòng vệ khác biệt. Trong quá trình lên men, dưới tác động của thiếu ôxy, thiếu dinh dưỡng, nhiệt độ và cạnh tranh không gian, cả hai nhóm vi sinh đều giải phóng nhiều chất chuyển hóa phòng vệ. Những hợp chất này đã được chứng minh có tác động tích cực đến sức khỏe đường ruột của nhiều loài vật nuôi thủy sản.

Hiệu quả với TTCT

Hiệu quả của sản phẩm postbiotic Metalac (STI Biotechnologie) đã được kiểm chứng qua nhiều thử nghiệm trên TTCT. Metalac được tạo ra từ quá trình lên men kép hai chủng Lactobacillus (L. farciminis và L. rhamnosus).

Trong bốn thử nghiệm trước đây (Orapint, 2012), bổ sung 1 kg Metalac/tấn thức ăn cho tôm từ giai đoạn PL5 đến PL30 đã giúp vật nuôi tăng khả năng chống chịu với các điều kiện bất lợi. Kết quả cho thấy, tỷ lệ sống tăng lần lượt 62%, 8%, 22%, 23% và 10% khi tôm bị sốc môi trường: giảm nhiệt từ 29°C xuống 15°C, tăng nhiệt lên 35°C, thay đổi độ mặn từ 25 xuống 0 ppt và từ 25 lên 40 ppt, cũng như xử lý formaline ở mức 600 ppm. Điều này chứng tỏ postbiotic từ Lactobacillus giúp tôm thích ứng tốt hơn trước biến động môi trường.

Trong một nghiên cứu mới (Sritunyalucksana, 2025), TTCT được cho ăn khẩu phần có bổ sung Metalac (0,5 kg/tấn thức ăn) trong 4 tuần. Kết quả cho thấy tôm bổ sung Metalac có trọng lượng trung bình cao hơn nhóm đối chứng (4,16 g so với 3,64 g). Các chỉ số miễn dịch bẩm sinh như hoạt tính thực bào và chỉ số thực bào của tế bào máu (hemocyte) đều tăng đáng kể, trong khi tổng số tế bào máu không thay đổi. Biểu hiện gen liên quan đến prophenoloxidase (proPO) cũng tăng rõ rệt, dù nồng độ phenoloxidase không khác biệt nhiều.

Đáng chú ý, thí nghiệm ngưng kết vi khuẩn cho thấy nhóm Metalac có hiệu giá ngưng kết vi khuẩn cao hơn hẳn (p=0,002). Ở thử nghiệm in vitro, Metalac cũng thể hiện khả năng ngưng kết với Vibrio parahaemolyticus gây hoại tử gan tụy (VP-AHPND). Trong thử nghiệm gây cảm nhiễm VP-AHPND tại phòng thí nghiệm thương mại, nhóm Metalac đạt tỷ lệ sống 55%, cao hơn đáng kể so 30% ở nhóm đối chứng.

Dũng Nguyên
(Theo Aquafeed)