Đối tác marketing
VTV Youtube Bao Nguoi chan nuoi TH Ben Tre
Ứng dụng công nghệ nano trong dinh dưỡng của gia súc, gia cầm
Ứng dụng công nghệ nano trong dinh dưỡng của gia súc, gia cầm
Cập nhật 2020-05-06 01:32:52

Vật liệu nano là vật liệu trong đó ít nhất một chiều có kích thước nanomet (nm). Vật liệu nano có thể tồn tại ở ba trạng thái: Rắn, lỏng, khí; trong đó vật liệu nano rắn đang được quan tâm nghiên cứu nhiều nhất.

 

Khái niệm về công nghệ nano

 

Khái niệm công nghệ nano đã được đưa ra lần đầu tiên vào năm 1959 bởi nhà vật lý nổi tiếng Richard Feynman. Công nghệ Nano (Nanotechnology) được định nghĩa là chuyên ngành về vật liệu ở kích thước nhỏ cỡ nguyên tử, phân tử và siêu phân tử. Định nghĩa cụ thể hơn về công nghệ nano được đưa ra bởi Hiệp hội Công nghệ nano Mỹ, theo đó công nghệ nano là chuyên ngành về vật liệu có kích cỡ tối thiểu 1 - 100 nanomet (1 tỷ nanomet mới bằng 1 m).

 

Vật liệu nano là vật liệu trong đó ít nhất một chiều có kích thước nanomet (nm). Vật liệu nano có thể tồn tại ở ba trạng thái: Rắn, lỏng, khí; trong đó vật liệu nano rắn đang được quan tâm nghiên cứu nhiều nhất. Có thể phân chia vật liệu nano thành 3 loại dựa trên hình dạng:

 

- Vật liệu nano ba chiều: Là vật liệu cả 3 chiều đều có kích thước nanomet (ví dụ đám nano, keo nano, hạt nano…).

 

- Vật liệu nano hai chiều: Là vật liệu trong đó chỉ có 2 chiều có kích thước nanomet (Ví dụ màng nano…).

 

- Vật liệu nano một chiều: Là vật liệu trong đó chỉ có duy nhất một chiều có kích thước nanomet (Ví dụ ống nano, dây nano…).

 

- Vật liệu nanocompozit: Là vật liệu trong đó chỉ một phần của vật liệu có kích thước nano hoặc cấu trúc của có 3 chiều, 2 chiều và 1 chiều đan xen nhau (ví dụ nanocomposit bạc/silica; bạc/uretan…).

 

Trong lĩnh vực sinh học, dựa trên tính chất hóa học của chúng, các hạt nano có thể được phân loại thành vô cơ, hữu cơ, nhũ tương, phân tán và phân tử nano. Các hạt nano vô cơ bao gồm các thành phần khoáng vô cơ khác nhau đã được chấp thuận cho sử dụng trong công nghiệp sản xuất thức ăn chăn nuôi. Ví dụ, titan dioxide, silic dioxide, canxi, magiê và nano bạc vừa được bổ sung vào thành phần thức ăn vừa làm bao bì kháng khuẩn và bảo quản thức ăn. Các hạt nano hữu cơ bao gồm protein, phân tử chất béo và đường. Các hạt nano hữu cơ thông qua đường tiêu hóa có thể cải thiện giá trị dinh dưỡng của vật nuôi.

 

Việc chế tạo các hạt nano khác nhau và phụ thuộc vào mục đích mà chúng được sử dụng. Tính ổn định của thành phần hoạt tính, độc tính cũng cần được xem xét. Một số phương pháp để điều chế các hạt nano là liên kết ngang nhũ tương, kết tủa, sấy phun, kết hợp nhũ tương - giọt, keo hóa ion, micellar ngược.

 

Các chất chiết xuất từ thực vật đóng vai trò quan trọng trong việc giảm kích thước hạt trong các ion kim loại. Các chất chiết xuất có chứa các hợp chất khác nhau như đường, ancaloit, polyphenol, protein... Các hợp chất này ngoài ra còn mang lại sự ổn định cho các ion kim loại. Các hạt nano được tổng hợp theo phương pháp này sẽ có các màu khác nhau như vàng, xám và vàng dựa trên nguồn nguyên liệu thực vật được sử dụng.

 

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng các nguồn thực vật khác nhau để tổng hợp các hạt nano này, như sau: Các hạt nano vàng và bạc xanh đã được tổng hợp từ nhiều nguồn thực vật khác nhau, cây phong lữ (Pelargonium graveolens), chiết xuất từ lá chanh (Cymbopogon flexuosus), Cinnamommum camphora, neem (Azadirachta indica), Aloe vera, amarind (Tamarindus indica), Abelmoschus esculentus và chiết xuất từ trái cây Emblica officinalis, yến mạch (Avena sativa), cỏ linh lăng (Medicago sativa) và ngâm đậu gram (Cicer arietinum) và Piper nigrum Concoction. Cỏ linh lăng (Medicago sativa) và Brassica juncea đã được sử dụng để tổng hợp hạt nano hợp kim bạc và Ag - Au - Cu. Các hạt nano mangan được tổng hợp dưới dạng mangan acetate từ chất khử chiết xuất chanh với chất curcumin là chất ổn định.

 

Quá trình tổng hợp các hạt/khoáng chất nano theo quy trình này có 2 ưu điểm nổi bật so với phương pháp tổng hợp thông thường/hóa học. Đầu tiên, các hạt kích thước nano này có tính hấp thu cao hơn qua các thành mao quản và do đó, chúng đóng vai trò quan trọng trong việc vận chuyển dinh dưỡng và thuốc điều trị. Thứ hai, quá trình này sử dụng các vật liệu phân hủy sinh học, loại trừ khả năng tích tụ và ô nhiễm môi trường do hóa chất.

 

Ở động vật, sự hấp thu của các hạt nano theo nhiều cách khác nhau bao gồm thông qua đường tiêu hóa và đường hô hấp. Sự hấp thụ, phân phối, chuyển hóa và bài tiết của các hạt nano trong cơ thể phụ thuộc vào các tính chất hóa lý của chúng như độ hòa tan, điện tích và kích thước. Kích thước hạt nhỏ hơn khoảng 300 nm có thể dễ dàng hấp thu vào mao mạch, trong khi các hạt nhỏ hơn 100 nm có thể đi vào các mô và cơ quan khác nhau. Thông qua đường hô hấp, các hạt siêu mịn hít vào cơ thể vào hệ thống thần kinh trung ương, vượt qua chướng ngại vật đầy thách thức của hàng rào máu não. Nhưng phản ứng của chúng với các chất khác có thể gây hậu quả cho sức khỏe và môi trường. Gần đây, các hạt nano chức năng sinh học (BN) đã được chấp nhận rộng rãi để điều trị nhiễm trùng đường ruột, vì các tác nhân thanh lọc mầm bệnh trước khi vận chuyển và xử lý. Ngoài ra, người ta đã phát hiện ra rằng D-mannose có thể ức chế sự gắn kết của vi khuẩn với tế bào ruột. Bằng chứng thông qua một số công trình sơ bộ cho thấy BN chấp nhận cụ thể cho các vị trí thụ thể mannose trên các tế bào Campylobacter.

 

Vai trò của nano đối với dinh dưỡng động vật

 

Trong ngành chăn nuôi, ứng dụng công nghệ nano chủ yếu ở dạng khoáng chất nano. Lĩnh vực này có tầm quan trọng vì nó làm tăng sự hấp thụ khoáng vi lượng bằng cách giảm hiệu ứng đối kháng giữa các cation hóa trị.

 

 

 

 

Quá trình chuyển đổi các phân tử lớn hơn này thành một phân tử nhỏ tạo ra những thay đổi về bản chất vật lý và hóa học vốn có của vật liệu cơ bản. Những thay đổi này bao gồm thay đổi về độ hòa tan, sự hấp thụ, cơ chế vận chuyển, bài tiết và quan trọng là sự đối kháng. Sự đối kháng khoáng chất trong đường ruột gia súc, gia cầm hoặc trong tế bào dẫn đến mất cân bằng khoáng chất ở sự hấp thụ, vận chuyển và bài tiết. 

 

Các chất phụ gia nano như vậy sẽ có lợi thế về sinh khả dụng tốt hơn, tỷ lệ liều nhỏ và tương tác ổn định với các thành phần khác. Do sử dụng liều thấp, chúng có thể được sử dụng thay thế cho kháng sinh làm chất kích thích tăng trưởng, loại bỏ dư lượng kháng sinh trong các sản phẩm động vật, giảm ô nhiễm môi trường và sản xuất các sản phẩm động vật bảo đảm an toàn thực phẩm. Phụ gia nano cũng có thể được kết hợp trong viên nang protein hoặc một thành phần thức ăn tự nhiên khác.

 

Ở cừu, việc bổ sung Nano-Selenium với nồng độ 3 ppm trong chế độ ăn cơ bản đã làm giảm đáng kể pH dạ cỏ (khoảng 6,68 - 6,8) và nồng độ amoniac (khoảng 9,95 - 12,49 mg/100 ml) và tăng tổng nồng độ VFA (phạm vi 73,63 - 77,72 mM) tuyến tính (p < 0,01) và bậc hai (p < 0,01) với việc tăng bổ sung nano-Se. Trong một thử nghiệm khác trên cừu, nano-Se có tác dụng tích cực chống lại tổn thương peroxidative trong các thành phần máu khi được cho ở mức 1 mg kg1 của thức ăn. Tương tự ở dê đực, việc bổ sung nano-Se vào chế độ ăn kiêng với nồng độ 0,3 ppm cho thấy sự gia tăng trọng lượng cơ thể cuối cùng (p < 0,05) và tăng trưởng trung bình hàng ngày. Toàn bộ máu, huyết thanh và mô Se, hoạt động của enzyme chống ôxy hóa trong huyết thanh cũng được tăng lên nhờ bổ sung nano-Selen trong chế độ ăn uống. Đối với các cơ quan sinh sản ở dê đực, bổ sung 0,3 mg kg -1 của chế độ ăn uống của nano-Se (60 - 80 nm) dẫn đến ảnh hưởng thuận lợi trên vi cấu trúc tinh hoàn, tinh trùng cấu trúc ultramicroscopic tinh hoàn, tinh hoàn hoạt động peroxit glutathione và chất lượng tinh dịch .

 

Bổ sung crom (Cr) vào chế độ ăn uống như crom nanocompozit (CrNano) với tỷ lệ 200 μg ở heo làm giảm đáng kể nồng độ glucose, nitơ urê, triglyceride, cholesterol và axit béo không este hóa trong huyết thanh. Ngược lại, nồng độ protein trong huyết thanh, lipoprotein mật độ cao và hoạt động lipase tăng đáng kể. Cũng có sự gia tăng yếu tố tăng trưởng giống như insulin trong huyết thanh và làm giảm đáng kể nồng độ insulin và cortisol trong huyết thanh. Ngoài ra, CrNano bổ sung dẫn đến mức độ cao hơn của globulin miễn dịch, Ig M và Ig G trong huyết tương. Nano Crom cũng có tác dụng đáng kể đối với các đặc tính thân thịt, chất lượng thịt heo, khối lượng cơ xương và tăng nồng độ crom mô trong các cơ. Ở heo con, việc bổ sung đồng nano (Cu) với nồng độ 50 ppm đã tạo ra những cải thiện đáng kể về hiệu suất tăng trưởng. Hàm lượng đồng trong phân đã giảm và tính khả dụng của Đồng được cải thiện đáng kể so với nhóm đồng sunfat (CuSO4) thông thường. Cũng có sự khác biệt đáng kể đã được quan sát thấy trong việc cải thiện khả năng tiêu hóa chất béo và năng lượng thô ở heo theo chế độ ăn nano Cu. Những cải thiện đáng kể về mặt thống kê đã được quan sát thấy về các chỉ tiêu IgG,-globulin và tổng mức protein globulin và trong hoạt động SOD của nhóm nanoCu.

 

Bổ sung các hạt nano bạc kim loại 20 và 40 ppm làm chất kích thích tăng trưởng và kháng khuẩn trong giai đoạn chuyển tiếp (trọng lượng 5 - 20 kg) của heo con cai sữa dẫn đến giảm Coliform trong đường ruột. Bên cạnh đó, nồng độ của Clostridium perfringens hoặc Cl. nhóm histolyticum ở hồi tràng đã giảm với 20 ppm bạc.

 

Ở gà thịt, việc bổ sung 1,20 mg kg1 Se (Nano-Se) cho thấy phạm vi rộng hơn giữa mức độ tối ưu và độc hại của Nano-Se với khả năng duy trì hiệu quả trong cơ thể so với natri selenite. Cũng trong nghiên cứu này, việc bổ sung các nano-Se (60 nm) cho gà thịt cho thấy sự nâng lên của tỷ lệ sống, tăng trọng trung bình hàng ngày và thức ăn với tỷ lệ tăng với 0,15 - 1,20 mg kg-1 nồng Se. Ở gà con, khi bổ sung nano Se 0,3 mg/ kg1 vào chế độ ăn đã mang lại tác dụng sinh lý tốt hơn .

 

Một nghiên cứu về nano kẽm cho thấy, việc bổ sung 0,06 ppm trong chế độ ăn cơ bản của gà thịt cho thấy tình trạng miễn dịch và khả dụng sinh học được cải thiện so với kẽm vô cơ. Hơn nữa, nồng độ khác nhau của các hạt nano ZnO cũng được tìm thấy để ức chế sự phát triển của nấm gây độc (A. flavus , A. ochraceus và A. niger) và các mycotoxin tương ứng (AF, OA và Fs). Do đó phương pháp này có thể được sử dụng để giảm các mối nguy tiềm ẩn của nhiễm độc nấm. Khi gà thịt được cho ăn bằng canxi photphat nano bằng cách thay thế tới 50% nhu cầu của dicalcium phosphate, chúng cho thấy tỷ lệ chuyển đổi thức ăn tốt nhất (1,39 ± 0,02) và khác biệt đáng kể so với các nhóm đối chứng (p < 0,05).

 

Nano bạc được sử dụng như một chế phẩm diệt vi khuẩn đã làm giảm đáng kể số lượng Escherichia coli, vi khuẩn Streptococcus, Salmonella có hại và tổng số vi khuẩn mesophilic trong đường ruột. Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, nano bạc là phụ gia thức ăn có tác động chọn lọc tích cực đến số lượng vi khuẩn có lợi trong đường tiêu hóa của gia cầm. Khi bổ sung vào thức ăn 20, 40 và 60 ppm, nano-bạc quan sát thấy trọng lượng thấp nhất ở mức 60 ppm cho ăn trong 42 ngày tuổi. Sự giảm trọng lượng này tương quan với đặc tính chống vi trùng của các NP-Ag có thể dẫn đến tỷ lệ thuận lợi của các vi sinh vật không gây bệnh so với các VSV gây bệnh trong ruột. Một nghiên cứu của Andi et al đã cho thấy, sự cải thiện về tăng trọng lượng và hiệu quả chuyển hóa thức ăn của gà thịt khi được bổ sung hạt nano bạc. Tuy nhiên, Loghman et al đã nghiên cứu độc tính của nano bạc và nhận thấy những thay đổi về hình thái và bệnh lý ở gan gà thịt. Họ kết luận rằng mức độ cao hơn của nano bạc (8 và 12 ppm) có thể gây ra các tổn thương nghiêm trọng ở gan gà thịt.

 

Bên cạnh các mặt tích cực, việc ứng dụng công nghệ nano trong chăn nuôi cũng cần được đánh giá, phân tích các rủi ro có thể có. Cần có khung pháp lý và các quy trình sản xuất và ứng dụng được chuẩn hóa để đảm bảo an toàn cho các sản phẩm nano trong nông nghiệp ở phạm vi mỗi quốc gia và trên toàn cầu.

Nguồn:nguoichannuoi.vn

t g
0775 009 169
m