Nghiên cứu kết hợp In vitro và In vivo cho thấy hai loài tảo Ascophyllum nodosum và Fucus vesiculosus có tác dụng kiểm soát stress oxy hóa đầy hứa hẹn.
Sử dụng các chất phụ gia chức năng có nguồn gốc từ biển đang ngày càng phổ biến khi ngành chăn nuôi phát triển bền vững và năng suất cao. Trong số đó, tảo nâu – từ lâu đã được biết rõ các đặc điểm dinh dưỡng và hoạt tính sinh học – đang nổi lên như những ứng viên đầy triển vọng nhằm tăng sức đề kháng và sức khỏe cho vật nuôi.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Marine Drugs (2025), cung cấp bằng chứng thuyết phục mới về tiềm năng chống oxy hóa của 2 loài tảo nâu thường sử dụng trong thức ăn chăn nuôi: Ascophyllum nodosum (AN) và Fucus vesiculosus (FV). Nghiên cứu kết hợp in vitro trên tế bào biểu mô ruột và in vivo trên giun tròn Caenorhabditis elegans (một mô hình sinh học được công nhận về stress oxy hóa và tuổi thọ) để đánh giá ảnh hưởng của chất chiết từ rong biển đến stress oxy hóa và hỗ trợ chức năng sinh lý.
Phương pháp tiếp cận mô hình kép này cung cấp thông tin toàn diện về tác động ở cấp độ tế bào và hệ thống của các thành phần có nguồn gốc từ rong biển, đồng thời củng cố tiềm năng của chúng như những công cụ quý giá để quản lý sức khỏe đường ruột và giảm thiểu stess trong dinh dưỡng vật nuôi.
Lea Karlsberger tại Đại học Wels (FH Wels, Áo) chủ trì nghiên cứu, và Tiến sĩ Stéphanie Ladirat đại diện của FFoQSI (Trung tâm Đổi mới Áo) và NUQO hỗ trợ. NUQO là đơn vị tiên phong trong nghiên cứu về ứng dụng tảo biển làm phụ gia thức ăn chăn nuôi.
Tầm quan trọng của kiểm soát chất chống oxy hóa trong dinh dưỡng động vật
Stress oxy hóa, do sự mất cân bằng giữa các loại oxy phản ứng (reactive oxygen species- ROS) và hệ thống phòng vệ chống oxy hóa của cơ thể, đóng vai trò quan trọng đối với sức khỏe vật nuôi. Trong đường tiêu hóa, các tế bào biểu mô liên tục tiếp xúc với các chất chuyển hóa của vi khuẩn, nhận các tín hiệu miễn dịch và các thách thức từ khẩu phần ăn, và stress oxy hóa có thể làm suy giảm chức năng rào cản của tế bào, giảm hấp thu chất dinh dưỡng và gây viêm – cuối cùng ảnh hưởng đến sức sản xuất của vật nuôi.
Các chất chống oxy hóa tự nhiên từ lâu đã thay thế cho các chất chống oxy hóa tổng hợp và kháng sinh kích thích tăng trưởng (antibiotic growth promoter-AGP), vốn đang ngày càng bị hạn chế ở nhiều thị trường. Tuy nhiên, việc xác định các nguồn hợp chất chống oxy hóa hiệu quả, tin cậy và an toàn, phù hợp để phối hợp vào thức ăn chăn nuôi thương mại vẫn là một thách thức.
Tảo nâu: Nguồn dự trữ sinh học từ đại dương
Tảo nâu chứa nhiều hợp chất sinh học phong phú, bao gồm polysaccharid, axit béo không bão hòa mạch dài, vitamin, khoáng và – đặc biệt – phlorotannin, một loại chất chống oxy hóa polyphenol độc đáo chỉ có ở tảo biển.
Trong số các loài tảo biển được nghiên cứu nhiều nhất trong thức ăn chăn nuôi, có thể kể đến Ascophyllum nodosum (AN) và Fucus vesiculosus (FV), cả hai đều được thu hoạch dọc theo bờ biển Bắc Đại Tây Dương. Các loài tảo biển có tiềm năng chống oxy hóa trong điều kiện in vitro trước đây và đã được sử dụng trong một số công thức thức ăn chăn nuôi thương mại. Tuy nhiên, việc xác nhận trong in vivo, đặc biệt là trong điều kiện được kiểm soát và có cơ chế cụ thể, vẫn còn hạn chế.
Nghiên cứu này giải quyết khoảng trống đó bằng cách khám phá hoạt tính chống oxy hóa của các loại tảo này trong tế bào biểu mô và tác động sinh học trong cơ thể ở cấp độ biểu hiện gen để hiểu rõ hơn các con đường cải thiện tình trạng oxy hóa.
Thiết kế nghiên cứu: Từ nuôi cấy tế bào đến hiểu biết toàn diện về cơ thể
Để đánh giá tiềm năng chống oxy hóa của các chất chiết từ AN và FV, các nhà nghiên cứu đã tiến hành thí nghiệm gồm hai giai đoạn:
In vitro: Các chiết xuất được áp dụng lên tế bào biểu mô ruột (Caco-2 và IPEC-J2), và định lượng độ ROS nội bào sau khi cảm ứng bằng AAPH -một hợp chất gây oxy hóa.
In vivo: Giun tròn C. elegans được sử dụng để mô hình hóa stress oxy hóa và chức năng sinh lý. Giun được tiếp xúc với paraquat (một chất tạo ra ROS), và đánh giá các tác động lên vận động, dấu hiệu stress oxy hóa và biểu hiện gen. Phân tích số liệu ở điều kiện stress và không stress.
Các chất chiết được phân tích hóa học bằng LC-HRMS/MS để xác định hàm lượng phlorotannin và khả năng chống oxy hóa thông qua các xét nghiệm TEAC và FRAP. Điều này cho phép xác định tương quan giữa thành phần phân tử và hoạt tính sinh học.
Hoạt tính sinh học bổ sung
Thay vì cho rằng loài này vượt trội hơn loài kia, nghiên cứu nhấn mạnh cách AN và FV có thể mang lại lợi ích bổ sung cho nhau trong xây dựng công thức thức ăn chăn nuôi. Sự khác biệt về cấu trúc, thành phần và tác dụng sinh học của từng loài tảo cho thấy việc kết hợp cả hai có thể cho phép hỗ trợ chống stress oxy hóa phù hợp, tùy thuộc vào trạng thái sinh lý hoặc giai đoạn sản xuất của vật nuôi.
Điều này phù hợp với khái niệm mở rộng về dinh dưỡng chính xác, trong đó các phân tử mang hoạt tính sinh học cụ thể được lựa chọn dựa trên chức năng đã được chứng minh và khả năng tương thích của chúng trong ma trận dinh dưỡng.
Hoàn thiện ứng dụng: Từ nghiên cứu đến thương mại
Mặc dù nghiên cứu này đã xác định tầm quan trọng của Ascophyllum nodosum và Fucus vesiculosus như các chất chống oxy hóa, nhưng quá trình chuyển từ nghiên cứu sang ứng dụng trong thức ăn thương mại vẫn còn phức tạp. Một số công bố trước đây cho biết tiềm năng của tảo biển trong dinh dưỡng vật nuôi, tuy nhiên kết quả thường cho thấy sự biến động về thành phần – chủ yếu do sự không đồng nhất về đặc tính nguyên liệu thô, công thức và phương pháp chế biến.
Nghiên cứu gần đây cho thấy rõ hiệu quả của chất chiết từ tảo nâu trong việc hỗ trợ sức khỏe và sức sản xuất của vật nuôi phụ thuộc vào sự kết hợp của các thông số sau:
- Lựa chọn chính xác các loài tảo với nguồn gốc và điều kiện thu hoạch đã được xác minh
- Tiêu chuẩn hóa hàm lượng hoạt chất sinh học, đặc biệt là nồng độ và cấu trúc phlorotannin
- Kỹ thuật chế biến tiên tiến, như sấy khô và vi phân hóa tối ưu, để đảm bảo hoạt tính
- Xây dựng công thức phù hợp có các hoạt chất bổ sung từ các loài thực vật khác, để hỗ trợ tương tác chức năng đường ruột
- Các công nghệ bảo vệ, như vi bao bọc, để đảm bảo các hợp chất có hoạt tính sinh học trong đường ruột nguyên vẹn và có hiệu quả trong quá trình tiêu hóa.
Việc áp dụng các chiến lược kể trên cho phép thu được kết quả thống nhất hơn trong các nghiên cứu gần đây và các thử nghiệm thực tế. Tuy nhiên, cần nhiều nghiên cứu hơn nữa để hiểu đầy đủ về khả năng sinh học trong cơ thể và cơ chế hoạt động của từng hợp chất phlorotannin riêng lẻ, cũng như để đánh giá các phương pháp chế biến mới có thể tăng cường tính ổn định và hiệu quả.
Đặc biệt trong tương lai, các nghiên cứu nên tập trung vào ảnh hưởng của phương pháp chiết xuất, kỹ thuật sấy khô và phương pháp bao bọc khác nhau đến tính ổn định, hoạt tính sinh học của các thành phần có nguồn gốc từ tảo trên các loài vật nuôi và điều kiện sản xuất khác nhau.
Kết luận
Nghiên cứu này đóng góp dữ liệu quý giá vào việc sử dụng tảo nâu như một chất phụ gia chức năng. Cả hai loài Ascophyllum nodosum và Fucus vesiculosus đều có tác dụng chống oxy hóa rõ rệt trong in vitro và in vivo, có khả năng bảo vệ đường ruột và tăng khả năng chống chịu stress ở vật nuôi.
Hai loài tảo này có những khác biệt về đặc tính sinh học và khi xây dựng khẩu phần cần tính đến các đặc điểm sinh học cụ thể đó. Chất chiết từ tảo nâu có thể là thành phần hữu hiệu trong các chương trình dinh dưỡng tiên tiến – đặc biệt chương trình hướng tới việc giảm phụ thuộc vào các chất phụ gia tổng hợp.
Tảo nâu đại diện cho một công cụ bền vững, mạnh mẽ và ngày càng được chứng minh có chức năng điều chỉnh stress oxy hóa và cải thiện năng suất của vật nuôi khi dinh dưỡng động vật tiếp tục chuyển dịch sang các giải pháp tự nhiên. Những đổi mới liên tục trong chế biến nguyên liệu thô, bảo đảm hoạt chất sinh học và phối hợp khẩu phần sẽ là chìa khóa để khai thác hết tiềm năng của chúng.
Tác giả: Stephanie Ladira và Lea Karlsberger
Người dịch: Lê Đức Ngoan
