Tất tần tật về Beta-glucan (β-glucan) đầy đủ và chi tiết nhất

Beta-glucan là hoạt chất chiết xuất từ nấm và các loại ngũ cốc có tác dụng kích thích miễn dịch mạnh nhất trong các hoạt chất từ thực vật. Beta-glucan thường được sử dụng để tăng sức đề kháng, dùng cho bệnh nhân ung thư, tiểu đường, mỡ máu cao,… Chất lượng của beta-glucan do nguồn gốc và phương pháp chiết xuất quyết định.

1. Beta-glucan là gì và phân loại beta-glucan

Beta glucan là polysaccharide có trong thành tế bào nấm men, các loại nấm ăn được, vỏ các loại ngũ cốc như yến mạch, lúa mạch, lúa mì. Đây là hoạt chất kích thích miễn dịch mạnh nhất trong các hoạt chất chiết xuất từ thực vật. Beta-glucan được phát hiện và nghiên cứu từ những năm 1960 ở châu Âu và Nhật Bản.

Ở châu Âu, các nhà khoa học phát hiện ra beta-glucan có trong một loại thuốc kích thích miễn dịch tên là Zymosan. Zymosan là hỗn hợp thành tế bào nấm men gồm protein, lipids, polysaccharide tuy nhiên thuốc này đã bị cấm sử dụng từ những năm 1940 do những tác dụng phụ trên bệnh nhân.

Mãi tới năm 1960, các nhà khoa học tại Đại học Tulane, Hoa Kỳ đã phát hiện ra thành phần chính có tác dụng kích thích miễn dịch trong Zymosan là beta-1,3/1,6-D-glucan, không có độc tính và tác dụng phụ. Kể từ đó các nghiên cứu về beta-glucan được thực hiện ngày càng nhiều trên thế giới. Tính đến nay số lượng nghiên cứu công bố trên tạp chí y khoa Hoa Kỳ Pubmed đã lên tới gần 30.000.

β-glucan được nghiên cứu chủ yếu gồm 2 loại chính là β-(1,3/1,6)-D-glucan và β-(1,3/1,4)-D-glucan. Trong đó, β-(1,3/1,6)-D-glucan có trong thành tế bào các loại nấm còn β-(1,3/1,4)-D-glucan có trong vỏ ngũ cốc. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng β-(1,3/1,4)-D-glucan là dạng hòa tan, có hoạt tính sinh học kém hơn  β-(1,3/1,6)-D-glucan là dạng không hòa tan.

Ngay cả dạng beta-1,3/1,6-D-glucan thì được chiết xuất từ các loại nấm khác nhau thì tỷ lệ % giữa liên kết 1,3 và 1,6 cũng khác nhau. Tỷ lệ này ảnh hưởng đến đặc tính hóa lý và hoạt tính sinh học của beta-1,3/1,6-D-glucan. Trong đó, nếu % liên kết 1,6 càng nhiều thì hoạt tính sinh học càng mạnh.

Nấm men Saccharomyces cerevisiae, 1 loại vi sinh vật được dùng cho quá trình lên men bánh mì, rượu bia có chứa 60% beta-1,3/1,6-D-glucan là loại nấm được sử dụng phổ biến để chiết xuất beta-glucan do tỷ lệ beta-1,6-D-glucan cao nhất là 15%.

Beta-glucan từ thành tế bào nấm men

2. Tác dụng của beta-glucan

Do beta-1,3/1,6-D-glucan có hoạt tính sinh học mạnh hơn nên trong bài viết này sẽ chỉ đề cập đến tác dụng của loại beta-glucan này.

2.1. Tăng cường miễn dịch toàn thân

Beta-glucan giúp tăng cường miễn dịch cho tất cả các đối tượng  từ người già, trẻ nhỏ đến người bị suy giảm miễn dịch do ốm, bệnh ung thư, tiểu đường. Cơ chế tăng cường miễn dịch của beta-glucan như sau:

• Beta-glucan liên kết với các thụ thể khác nhau được biểu hiện trên bề mặt tế bào của các tế bào miễn dịch bẩm sinh thực bào và độc tế bào, bao gồm bạch cầu đơn nhân, đại thực bào, bạch cầu trung tính và tế bào diệt tự nhiên. Từ đó tăng cường hoạt động của các tế bào này phát hiện và tiêu diệt các tác nhân lạ xâm nhập vào cơ thể gồm vi khuẩn, virus, nấm, ký sinh trùng
• Khi tế bào miễn dịch tự nhiên liên kết với beta-glucan. Các tế bào này sẽ kích hoạt các tế bào miễn dịch đặc hiệu gồm lympho T và lympho B bằng cách tiết ra các cytokine khác nhau như Interleukin (IL-4, IL-6) và yếu tố hoại tử khối u TNF-α. Từ đó tăng tiết các kháng thể Immunoglobulin như IgG, IgA,…, tăng khả năng bảo vệ cơ thể khỏi các tác nhân gây bệnh.

2.2. Ức chế sự phát triển của khối u và ngăn ngừa di căn

Nhờ khả năng điều hòa cả miễn dịch bẩm sinh và miễn dịch đặc hiệu nên beta-glucan có tác dụng với tế bào khối u – một tế bào lạ, phân chia theo cấp số nhân và phát triển thành khối u.

• Beta-glucan hoạt động trên một số thụ thể miễn dịch bao gồm Dectin-1, bổ thể (CR3), TLR-2/6 và kích hoạt các tế bào miễn dịch tự nhiên gồm: đại thực bào, bạch cầu trung tính, bạch cầu đơn nhân, tế bào diệt tự nhiên NK và tế bào đuôi gai.
• Kích hoạt đại thực bào: tăng cường khả năng của đại thực bào nhận diện tế bào lạ bất thường như tế bào ung thư và thực bào để tiêu diệt các tế bào này.
• Kích thích tăng tiết yếu tố hoại tử u TNF-? giúp ức chế sự phát triển của khối u
• Kích thích tế bào diệt tự nhiên NK tăng ly giải các tế bào ung thư
• Liên kết với bạch cầu đa nhân trung tính kích hoạt quá trình chết theo chương trình apoptosis của tế bào ung thư.
• Kích hoạt đại thực bào, bạch cầu trung tính, bạch cầu đơn nhân, và tế bào đuôi gai tăng tiết các cytokin TNF-?, IL-2, IL-10, IL-12 gây hoạt hóa hệ thống miễn dịch dịch thể tế bào lympho T, B. Từ đó kích thích sản sinh kháng thể tiêu diệt tế bào ung thư

2.3. Beta-glucan chống viêm

Giảm các dấu hiệu viêm toàn thân: bổ sung beta-glucan làm giảm đáng để các cytokine tiền viêm IL-6. Dùng beta glucan còn có thể huấn luyện các bạch cầu đơn nhân phản ứng nhanh hơn và hiệu quả hơn bằng cách sản xuất mạnh mẽ các cytokine chống viêm, tạo điều kiện thuận lợi cho việc ngăn chặn quá trình viêm và mức độ nghiêm trọng của các triệu chứng viêm như sưng, nóng, đỏ, đau.

Sử dụng beta-glucan có thể giảm viêm trong các bệnh lý như gút, viêm ruột IBD, viêm nha chu, viêm đường hô hấp

2.4. Beta-glucan giảm đường huyết, cholesterol máu

• Beta-glucan giảm đường huyết qua cơ chế ức chế thụ thể SGLT-1 ở niêm mạc ruột – thụ thể giúp hấp thu đường tại ruột, thúc đẩy quá trình tổng hợp glycogen tại gan, ức chế sự tích tụ chất béo trong gan.
• Beta-glucan có tác dụng điều hòa miễn dịch, điều chỉnh phản ứng của tế bào lympho T với kháng nguyên tế bào ? đảo tụy. Do đó đảo ngược tình trạng tăng đường huyết giai đoạn đầu ở BN tiểu đường tuýp I
• Beta-glucan còn giúp chống oxy hóa, thu dọn các gốc tự do dư thừa nên ức chế stress oxy hóa, ngăn ngừa tiến triển biến chứng tiểu đường
• Beta-glucan giảm cholesterol máu nhờ khả năng kích hoạt các tế bào thực bào giúp bắt giữ LDL-cholesterol trong máu. Beta-glucan còn hoạt động như một chất xơ trong đường tiêu hóa. Do đó giảm hấp thu chất béo tại ruột.
• Beta-glucan kích hoạt thực bào (ăn) các mảng bám trên thành mạch (mảng bám là dị vật). Do đó ngăn ngừa xơ vữa và các bệnh lý tim mạch như thiếu máu não, đau thắt ngực,…

2.5. Beta-glucan giúp vết thương mau lành

Beta-glucan giúp vết thương mau lành bằng cách tăng sự xâm nhập của đại thực bào, kích thích tạo mô hạt, lắng đọng collagen và tái tạo biểu mô. Do đó giúp vết thương mau lành, đặc biệt là ở bệnh nhân tiểu đường.

3. Phương pháp sản xuất beta-glucan

Hiện nay, beta-glucan được chiết xuất bằng 2 phương pháp chính là hóa học và sinh học. Phương pháp hóa học sử dụng các dung dịch kiềm, acid để tách chiết beta-glucan. Phương pháp này tạo ra beta-glucan bị lẫn nhiều tạp chất, phá vỡ cấu trúc nên làm giảm hoạt tính sinh học của phân tử beta-D-glucan. Đồng thời, quá trình tách chiết còn thải ra nhiều sản phẩm phụ gây ô nhiễm môi trường.

Với phương pháp sinh học, các nhà khoa học sử dụng enzyme để tách chiết beta-glucan. Thành tế bào nấm giống như một bức tường thành. Trong đó, protein, lipid và một số loại polysaccharide trong thành tế bào nấm được ví như xi măng còn beta-1,3/1,6-D glucan là các khung thép. Muốn lấy được thép phải loại bỏ xi măng và đây chính là nhiệm vụ của các enzyme.

Ưu điểm của phương pháp enzyme là bảo toàn được cấu trúc nguyên bản của beta-1,3/1,6-D glucan nên giữ nguyên được hoạt tính sinh học của hoạt chất này. Sử dụng enzyme còn giảm thiểu các chất thải gây ô nhiễm nên rất thân thiện với môi trường.

4. Ứng dụng beta-glucan trong chăn nuôi

4.1. Ứng dụng beta-glucan trong nuôi trồng thủy sản

Beta-glucan là một polysaccharide tự nhiên được tìm thấy trong thành tế bào của vi khuẩn, nấm, tảo, và ngũ cốc như yến mạch và lúa mạch.

Trong nuôi trồng thủy sản, beta-glucan được ứng dụng như một chất bổ sung giúp tăng cường hệ miễn dịch và cải thiện sức khỏe tổng thể của động vật thủy sản, đồng thời giảm sự phụ thuộc vào kháng sinh.

Lợi ích của Beta-Glucan trong nuôi trồng thủy sản:

• Tăng cường miễn dịch: Beta-glucan kích hoạt các tế bào miễn dịch như đại thực bào và bạch cầu, giúp động vật thủy sản chống lại vi khuẩn, virus và ký sinh trùng hiệu quả hơn. Cơ chế này giảm nguy cơ bùng phát dịch bệnh trong ao nuôi.
• Cải thiện khả năng sinh trưởng: Việc bổ sung beta-glucan vào thức ăn không chỉ tăng cường sức đề kháng mà còn giúp cá, tôm tiêu hóa và hấp thụ dinh dưỡng tốt hơn, thúc đẩy tăng trưởng nhanh.
• Giảm sử dụng kháng sinh: Beta-glucan giúp giảm sự phụ thuộc vào kháng sinh trong kiểm soát bệnh tật, đồng thời đáp ứng yêu cầu của các thị trường khó tính như EU về sản phẩm không tồn dư kháng sinh.
• Tăng cường sức khỏe gan và ruột: Beta-glucan bảo vệ gan và cải thiện môi trường vi sinh đường ruột, từ đó giúp động vật thủy sản duy trì trạng thái khỏe mạnh trong điều kiện nuôi khắc nghiệt.

Cách sử dụng Beta-Glucan trong nuôi trồng thủy sản:

• Phương pháp bổ sung:
  • Trộn trực tiếp vào thức ăn: Đây là cách phổ biến và hiệu quả nhất, đảm bảo động vật thủy sản hấp thụ tối ưu.
  • Hòa tan trong nước: Beta-glucan có thể được hòa tan và phun trực tiếp vào môi trường nuôi để giảm stress và cải thiện sức khỏe tổng thể.
• Liều lượng sử dụng:
  • Đối với tôm: 0,5-1 g beta-glucan/kg thức ăn.
  • Đối với cá: 0,1-0,5 g beta-glucan/kg thức ăn.
  • Liều lượng có thể điều chỉnh tùy theo loại động vật và điều kiện môi trường nuôi.

Các nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn về việc sử dụng beta-glucan trong nuôi trồng thủy sản:

• Ứng dụng trên tôm: Các nghiên cứu cho thấy tôm nuôi được bổ sung beta-glucan có tỷ lệ sống sót cao hơn khi đối mặt với bệnh đốm trắng (White Spot Syndrome Virus – WSSV) và bệnh hoại tử gan tụy cấp (Acute Hepatopancreatic Necrosis Disease – AHPND).
• Ứng dụng trên cá: Beta-glucan giúp tăng cường miễn dịch không đặc hiệu ở cá rô phi, cá tra và cá hồi, đồng thời cải thiện khả năng chịu đựng stress do nhiệt độ và ô nhiễm môi trường.

Tiềm năng phát triển của Beta-Glucan trong thủy sản là rất lớn. Với xu hướng giảm sử dụng kháng sinh và nhu cầu về sản phẩm thủy sản sạch, beta-glucan đang trở thành một phụ gia quan trọng trong ngành.

Các thị trường lớn như EU và Mỹ ngày càng yêu cầu sản phẩm thủy sản không tồn dư hóa chất, điều này tạo cơ hội lớn cho việc mở rộng ứng dụng beta-glucan.

Tuy nhiên, việc sử dụng beta-glucan trong nuôi trồng thủy sản cũng gặp nhiều thách thức, chẳng hạn như:

• Chi phí cao: Việc sản xuất beta-glucan chất lượng cao từ nguồn tự nhiên như nấm men đòi hỏi công nghệ tiên tiến, làm tăng giá thành.
• Người nuôi tôm chưa có nhiều kiến thức về beta-glucan: Nhiều người nuôi chưa nhận thức đầy đủ về lợi ích và cách sử dụng beta-glucan, dẫn đến việc áp dụng không hiệu quả.
• Việc bảo quản khó khăn: Beta-glucan dễ bị phân hủy khi tiếp xúc với nhiệt độ cao hoặc ánh sáng, đòi hỏi quy trình bảo quản nghiêm ngặt.

Beta-glucan là một giải pháp tiềm năng và hiệu quả để tăng cường sức khỏe động vật thủy sản, giảm phụ thuộc vào kháng sinh và đáp ứng yêu cầu của các thị trường quốc tế. Tuy còn nhiều thách thức, nhưng với chiến lược đúng đắn, việc ứng dụng beta-glucan sẽ góp phần thúc đẩy sự phát triển bền vững của ngành nuôi trồng thủy sản.

4.2. Ứng dụng beta-glucan trong chăn nuôi gia súc – gia cầm

Trong những năm gần đây, ngành chăn nuôi gia súc – gia cầm đang đối mặt với nhiều thách thức như dịch bệnh, giảm năng suất, và yêu cầu ngày càng cao về sản phẩm sạch và an toàn.

Để giải quyết các vấn đề này, việc sử dụng beta-glucan, một hợp chất tự nhiên có nguồn gốc từ nấm men, yến mạch, và vi khuẩn, đang trở thành giải pháp hữu hiệu và bền vững.

Lợi ích của Beta-Glucan trong Chăn Nuôi Gia Súc – Gia Cầm:

• Tăng cường hệ miễn dịch tự nhiên: Beta-glucan kích hoạt các đại thực bào và bạch cầu, giúp cải thiện khả năng nhận diện và tiêu diệt mầm bệnh của cơ thể.
  • Đối với gia súc: Giúp giảm nguy cơ mắc các bệnh về đường hô hấp và tiêu hóa.
  • Đối với gia cầm: Tăng cường sức đề kháng trước các bệnh phổ biến như bệnh cầu trùng gà, Newcastle, và viêm phổi.
• Giảm căng thẳng và tăng năng suất: Trong điều kiện chăn nuôi công nghiệp, gia súc và gia cầm thường bị căng thẳng do mật độ nuôi cao, tiếng ồn, và thay đổi nhiệt độ. Beta-glucan giúp giảm thiểu các tác động tiêu cực này bằng cách duy trì trạng thái miễn dịch ổn định. Động vật khỏe mạnh thường tăng trọng nhanh hơn, cải thiện hiệu quả sử dụng thức ăn.
• Cải thiện sức khỏe đường ruột: Beta-glucan hoạt động như một prebiotic, nuôi dưỡng các vi khuẩn có lợi trong đường ruột. Điều này giúp:
  • Gia tăng sự hấp thụ dinh dưỡng: Đường ruột khỏe mạnh đồng nghĩa với việc hấp thụ tốt hơn các dưỡng chất từ thức ăn.
  • Giảm tiêu chảy: Đặc biệt quan trọng đối với gia cầm non và bê con trong giai đoạn đầu đời.
• Giảm sự phụ thuộc vào kháng sinh: Beta-glucan là một giải pháp thay thế tiềm năng cho kháng sinh, giúp hạn chế vấn đề kháng kháng sinh trong chăn nuôi. Việc giảm sử dụng kháng sinh không chỉ bảo vệ sức khỏe cộng đồng mà còn nâng cao chất lượng sản phẩm thịt, trứng, và sữa.
• Tăng giá trị kinh tế: Gia súc – gia cầm có sức khỏe tốt sẽ phát triển nhanh hơn, giúp rút ngắn thời gian nuôi và giảm chi phí chăn nuôi. Bên cạnh đó, thịt, trứng, và sữa từ động vật được bổ sung beta-glucan thường có chất lượng vượt trội, đáp ứng tốt hơn các tiêu chuẩn xuất khẩu.

Các nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn về việc sử dụng beta-glucan trong chăn nuôi gia súc – gia cầm:

• Sử dụng trong khẩu phần ăn: Beta-glucan được bổ sung vào thức ăn gia súc – gia cầm dưới dạng premix (phụ gia trộn sẵn) hoặc các chế phẩm chuyên dụng.
  • Liều lượng: Thường dao động từ 0,05% – 0,2% trong khẩu phần, tùy thuộc vào loại động vật và mục đích sử dụng.
  • Hình thức: Beta-glucan thường được cung cấp ở dạng bột hoặc viên, dễ dàng trộn lẫn vào thức ăn hoặc nước uống.
• Ứng dụng trong chăn nuôi gia cầm:
  • Gà thịt: Beta-glucan giúp cải thiện tỷ lệ chuyển đổi thức ăn (FCR), tăng trọng nhanh hơn, và giảm tỷ lệ tử vong.
  • Gà đẻ trứng: Tăng chất lượng vỏ trứng và sản lượng trứng, đồng thời giảm tỷ lệ mắc bệnh viêm phế quản.
• Ứng dụng trong chăn nuôi gia súc:
  • Bê con: Giảm tiêu chảy và tăng cường sức khỏe đường ruột trong giai đoạn cai sữa.
  • Bò sữa: Cải thiện năng suất sữa và tăng khả năng kháng bệnh trong giai đoạn cho sữa.
• Kết hợp với các thành phần khác: Beta-glucan thường được kết hợp với các hợp chất khác như enzyme, axit hữu cơ, và khoáng vi lượng để tăng hiệu quả sử dụng.

Tuy nhiên, việc sử dụng beta-glucan trong chăn nuôi gia súc – gia cầm cũng gặp nhiều thách thức, chẳng hạn như:

• Chi phí đầu tư: Beta-glucan chất lượng cao có giá thành khá đắt đỏ, khiến nhiều trang trại nhỏ gặp khó khăn khi áp dụng.
• Thiếu kiến thức chuyên môn: Việc sử dụng beta-glucan yêu cầu hiểu biết về liều lượng, thời điểm sử dụng và cách bảo quản, điều mà không phải người chăn nuôi nào cũng nắm rõ.
• Chất lượng sản phẩm trên thị trường: Không phải tất cả các sản phẩm beta-glucan đều đạt tiêu chuẩn. Việc lựa chọn nhà cung cấp uy tín là một yếu tố quan trọng để đảm bảo hiệu quả.

Beta-glucan không chỉ là một giải pháp hiệu quả trong việc nâng cao sức khỏe và năng suất của gia súc – gia cầm mà còn phù hợp với xu hướng chăn nuôi bền vững và an toàn sinh học.

Trong tương lai, với sự tiến bộ của công nghệ sinh học và nhận thức ngày càng cao về tầm quan trọng của chất lượng sản phẩm chăn nuôi, beta-glucan hứa hẹn sẽ trở thành một thành phần không thể thiếu trong ngành chăn nuôi hiện đại.

Việc ứng dụng beta-glucan trong chăn nuôi gia súc – gia cầm không chỉ mang lại lợi ích về sức khỏe cho động vật mà còn nâng cao chất lượng và giá trị kinh tế của sản phẩm đầu ra. Mặc dù còn một số thách thức cần giải quyết, nhưng với sự hỗ trợ từ các nhà khoa học, doanh nghiệp, và chính phủ, beta-glucan hoàn toàn có thể trở thành “chìa khóa vàng” giúp ngành chăn nuôi Việt Nam phát triển bền vững và cạnh tranh trên thị trường quốc tế.