Đổi mới thúc đẩy phát triển, công nghệ peptide nhỏ dẫn đầu tương lai của chăn nuôi

Trong bối cảnh mục tiêu “carbon kép” và quá trình chuyển đổi xanh của ngành chăn nuôi toàn cầu, công nghệ nguyên tố vi lượng peptide nhỏ đã trở thành công cụ cốt lõi để giải quyết mâu thuẫn kép giữa “cải thiện chất lượng và hiệu quả” và “bảo vệ sinh thái” trong ngành với đặc tính hấp thụ và giảm phát thải hiệu quả của nó. Với việc thực hiện “Quy định đồng phụ gia (2024/EC)” của EU và sự phổ biến của công nghệ chuỗi khối, lĩnh vực vi khoáng hữu cơ đang trải qua quá trình chuyển đổi sâu sắc từ công thức thực nghiệm sang mô hình khoa học và từ quản lý mở rộng sang truy xuất nguồn gốc đầy đủ. Bài viết này phân tích một cách có hệ thống giá trị ứng dụng của công nghệ peptide nhỏ, kết hợp định hướng chính sách của ngành chăn nuôi, những thay đổi về nhu cầu thị trường, đột phá công nghệ của peptide nhỏ, yêu cầu về chất lượng và các xu hướng tiên tiến khác, đồng thời đề xuất lộ trình chuyển đổi xanh cho ngành chăn nuôi vào năm 2025.

1. Xu hướng chính sách

1) EU chính thức thực hiện Đạo luật Giảm phát thải chăn nuôi vào tháng 1 năm 2025, yêu cầu giảm 30% lượng dư lượng kim loại nặng trong thức ăn chăn nuôi và đẩy nhanh quá trình chuyển đổi của ngành sang các nguyên tố vi lượng hữu cơ. Đạo luật Thức ăn xanh năm 2025 yêu cầu rõ ràng rằng việc sử dụng các nguyên tố vi lượng vô cơ (như kẽm sunfat và đồng sunfat) trong thức ăn chăn nuôi phải giảm 50% vào năm 2030 và các sản phẩm chelat hữu cơ phải được ưu tiên thúc đẩy.

2) Bộ Nông nghiệp và Nông thôn Trung Quốc đã ban hành “Danh mục tiếp cận xanh cho phụ gia thức ăn chăn nuôi” và các sản phẩm chelat peptide nhỏ được liệt kê là “lựa chọn thay thế được khuyến nghị” lần đầu tiên.

3) Đông Nam Á: Nhiều quốc gia cùng nhau triển khai “Kế hoạch canh tác không kháng sinh” để thúc đẩy các nguyên tố vi lượng từ “bổ sung dinh dưỡng” sang “điều hòa chức năng” (như chống căng thẳng và tăng cường miễn dịch).

2. Sự thay đổi nhu cầu thị trường

Nhu cầu của người tiêu dùng đối với “thịt không có dư lượng kháng sinh” tăng đột biến đã thúc đẩy nhu cầu về các nguyên tố vi lượng thân thiện với môi trường với tỷ lệ hấp thụ cao ở phía trang trại. Theo thống kê của ngành, quy mô thị trường toàn cầu của các nguyên tố vi lượng chelat peptide nhỏ đã tăng 42% so với cùng kỳ năm trước trong quý 1 năm 2025.

Do khí hậu khắc nghiệt thường xuyên xảy ra ở Bắc Mỹ và Đông Nam Á, các trang trại đang chú ý nhiều hơn đến vai trò của các nguyên tố vi lượng trong việc chống lại căng thẳng và tăng cường khả năng miễn dịch của vật nuôi.

3. Đột phá công nghệ: sức cạnh tranh cốt lõi của các sản phẩm vi lượng chelate peptide nhỏ

1) Khả dụng sinh học hiệu quả, phá vỡ nút thắt của sự hấp thụ truyền thống

Các peptit nhỏ gắn các nguyên tố vi lượng bằng cách bao bọc các ion kim loại qua các chuỗi peptit để tạo thành các phức hợp ổn định, được hấp thu tích cực qua hệ thống vận chuyển peptit ở ruột (như PepT1), tránh tổn thương axit dạ dày và đối kháng ion, và khả dụng sinh học của chúng cao hơn 2-3 lần so với các muối vô cơ.

2) Sự phối hợp chức năng để cải thiện hiệu suất sản xuất ở nhiều khía cạnh

Các nguyên tố vi lượng peptide nhỏ điều chỉnh hệ vi khuẩn đường ruột (vi khuẩn axit lactic tăng sinh 20-40 lần), tăng cường sự phát triển của các cơ quan miễn dịch (nồng độ kháng thể tăng 1,5 lần) và tối ưu hóa khả năng hấp thụ chất dinh dưỡng (tỷ lệ thức ăn/thịt đạt 2,35:1), do đó cải thiện hiệu suất sản xuất ở nhiều khía cạnh, bao gồm tỷ lệ sản xuất trứng (+4%) và tăng trọng hàng ngày (+8%).

3) Độ ổn định cao, bảo vệ hiệu quả chất lượng thức ăn

Các peptit nhỏ tạo thành sự phối hợp đa răng cưa với các ion kim loại thông qua amino, carboxyl và các nhóm chức năng khác để tạo thành cấu trúc chelate vòng năm thành viên/sáu thành viên. Sự phối hợp vòng làm giảm năng lượng hệ thống, sự cản trở không gian che chắn sự can thiệp bên ngoài và sự trung hòa điện tích làm giảm lực đẩy tĩnh điện, cùng nhau tăng cường độ ổn định của chelate.

Hình 1 Hằng số ổn định của các phối tử khác nhau liên kết với Cu²⁺

Các nguồn khoáng vi lượng liên kết yếu có nhiều khả năng trải qua phản ứng oxy hóa khử với vitamin, dầu, enzyme và chất chống oxy hóa, ảnh hưởng đến giá trị hiệu quả của chất dinh dưỡng trong thức ăn. Tuy nhiên, có thể giảm tác động này bằng cách lựa chọn cẩn thận một nguyên tố vi lượng có độ ổn định cao và phản ứng thấp với vitamin.

Lấy vitamin làm ví dụ, Concarr et al. (2021a) đã nghiên cứu tính ổn định của vitamin E sau khi bảo quản ngắn hạn sunfat vô cơ hoặc các dạng premix khoáng hữu cơ khác nhau. Các tác giả nhận thấy rằng nguồn nguyên tố vi lượng ảnh hưởng đáng kể đến tính ổn định của vitamin E và premix sử dụng glycinate hữu cơ có mức mất vitamin cao nhất là 31,9%, tiếp theo là premix sử dụng phức hợp axit amin, là 25,7%. Không có sự khác biệt đáng kể nào về mức mất tính ổn định của vitamin E trong premix chứa muối protein so với nhóm đối chứng.

Tương tự như vậy, tỷ lệ giữ lại vitamin trong chelat nguyên tố vi lượng hữu cơ dưới dạng peptit nhỏ (gọi là khoáng chất đa peptit x) cao hơn đáng kể so với các nguồn khoáng chất khác (Hình 2). (Lưu ý: Khoáng chất đa hữu cơ trong Hình 2 là khoáng chất đa chuỗi glycine).

Hình 2 Ảnh hưởng của hỗn hợp premix từ các nguồn khác nhau đến tỷ lệ giữ lại vitamin

1) Giảm ô nhiễm và phát thải để giải quyết các vấn đề quản lý môi trường

4. Yêu cầu về chất lượng: chuẩn hóa và tuân thủ: giành vị thế cao trong cạnh tranh quốc tế

1) Thích ứng với các quy định mới của EU: đáp ứng các yêu cầu của quy định 2024/EC và cung cấp bản đồ đường dẫn chuyển hóa

2) Xây dựng các chỉ số bắt buộc và ghi nhãn tỷ lệ tạo phức, hằng số phân ly và các thông số về độ ổn định của ruột

3) Thúc đẩy công nghệ lưu trữ bằng chứng blockchain, tải lên các thông số quy trình và báo cáo thử nghiệm trong suốt quá trình

Công nghệ nguyên tố vi lượng peptide nhỏ không chỉ là cuộc cách mạng về phụ gia thức ăn chăn nuôi mà còn là động lực cốt lõi của quá trình chuyển đổi xanh của ngành chăn nuôi. Đến năm 2025, với sự tăng tốc của số hóa, quy mô và quốc tế hóa, công nghệ này sẽ định hình lại sức cạnh tranh của ngành thông qua ba con đường “nâng cao hiệu quả-bảo vệ môi trường và giảm phát thải-giá trị gia tăng”. Trong tương lai, cần tăng cường hơn nữa sự hợp tác giữa ngành công nghiệp, học viện và nghiên cứu, thúc đẩy quốc tế hóa các tiêu chuẩn kỹ thuật và biến giải pháp của Trung Quốc thành chuẩn mực cho sự phát triển bền vững của ngành chăn nuôi toàn cầu.