Artikel ini adalah sebahagian daripada tema penyelidikan “Penggunaan antimikrob, rintangan antimikrob dan mikrobiom haiwan makanan”. Lihat semua 13 artikel
Asid organik terus mendapat permintaan tinggi sebagai bahan tambahan kepada makanan haiwan. Sehingga kini, tumpuan diberikan kepada keselamatan makanan, terutamanya mengurangkan kejadian patogen bawaan makanan dalam ayam dan haiwan lain. Beberapa asid organik sedang dikaji atau telah digunakan secara komersial. Antara banyak asid organik yang telah dikaji secara meluas, asid formik adalah salah satunya. Asid formik ditambah kepada diet ayam untuk mengehadkan kehadiran Salmonella dan patogen bawaan makanan lain dalam makanan dan dalam saluran gastrousus selepas pengambilan. Apabila pemahaman tentang keberkesanan dan kesan asid formik terhadap perumah dan patogen bawaan makanan semakin meningkat, semakin jelas bahawa kehadiran asid formik boleh mencetuskan laluan tertentu dalam Salmonella. Tindak balas ini boleh menjadi lebih kompleks apabila asid formik memasuki saluran gastrousus dan berinteraksi bukan sahaja dengan Salmonella yang telah menjajah saluran gastrousus tetapi juga dengan flora mikrob usus itu sendiri. Kajian ini akan mengkaji keputusan semasa dan prospek untuk penyelidikan lanjut mengenai mikrobiom ayam dan makanan yang dirawat dengan asid formik.
Dalam kedua-dua pengeluaran ternakan dan ayam, cabarannya adalah untuk membangunkan strategi pengurusan yang mengoptimumkan pertumbuhan dan produktiviti sambil mengehadkan risiko keselamatan makanan. Dari segi sejarah, pemberian antibiotik pada kepekatan subterapeutik telah meningkatkan kesihatan, kebajikan, dan produktiviti haiwan (1–3). Dari perspektif mekanisme tindakan, telah dicadangkan bahawa antibiotik yang diberikan pada kepekatan subinhibitori menjadi perantara tindak balas perumah dengan memodulasi flora gastrousus (GI) dan, seterusnya, interaksinya dengan perumah (3). Walau bagaimanapun, kebimbangan berterusan tentang potensi penyebaran patogen bawaan makanan yang tahan antibiotik dan potensi kaitannya dengan jangkitan tahan antibiotik pada manusia telah menyebabkan penarikan penggunaan antibiotik secara beransur-ansur dalam haiwan makanan (4–8). Oleh itu, pembangunan bahan tambahan dan penambahbaik makanan yang memenuhi sekurang-kurangnya sebahagian daripada keperluan ini (peningkatan kesihatan, kebajikan, dan produktiviti haiwan) adalah sangat menarik dari perspektif penyelidikan akademik dan pembangunan komersial (5, 9). Pelbagai bahan tambahan makanan komersial telah memasuki pasaran makanan haiwan, termasuk probiotik, prebiotik, minyak pati dan sebatian berkaitan daripada pelbagai sumber tumbuhan, dan bahan kimia seperti aldehid (10–14). Bahan tambahan makanan komersial lain yang biasa digunakan dalam ayam termasuk bakteriofaj, zink oksida, enzim eksogen, produk pengecualian kompetitif dan sebatian berasid (15, 16).
Antara bahan tambahan makanan kimia sedia ada, aldehid dan asid organik secara sejarahnya merupakan sebatian yang paling banyak dikaji dan digunakan (12, 17–21). Asid organik, terutamanya asid lemak rantai pendek (SCFA), merupakan antagonis bakteria patogen yang terkenal. Asid organik ini digunakan sebagai bahan tambahan makanan bukan sahaja untuk mengehadkan kehadiran patogen dalam matriks makanan tetapi juga untuk memberi kesan aktif pada fungsi gastrousus (17, 20–24). Di samping itu, SCFA dihasilkan melalui penapaian oleh flora usus dalam saluran penghadaman dan dianggap memainkan peranan mekanistik dalam keupayaan beberapa probiotik dan prebiotik untuk mengatasi patogen yang dimakan dalam saluran gastrousus (21, 23, 25).
Selama bertahun-tahun, pelbagai asid lemak rantai pendek (SCFA) telah menarik banyak perhatian sebagai bahan tambahan makanan. Khususnya, propionat, butirat, dan format telah menjadi subjek pelbagai kajian dan aplikasi komersial (17, 20, 21, 23, 24, 26). Walaupun kajian awal tertumpu pada kawalan patogen bawaan makanan dalam makanan haiwan dan ayam, kajian yang lebih baru telah mengalihkan tumpuan mereka kepada peningkatan keseluruhan prestasi haiwan dan kesihatan gastrousus (20, 21, 24). Asetat, propionat, dan butirat telah menarik banyak perhatian sebagai bahan tambahan makanan asid organik, antaranya asid formik juga merupakan calon yang berpotensi (21, 23). Banyak perhatian telah difokuskan pada aspek keselamatan makanan asid formik, khususnya pengurangan kejadian patogen bawaan makanan dalam makanan ternakan. Walau bagaimanapun, kemungkinan kegunaan lain juga sedang dipertimbangkan. Objektif keseluruhan kajian ini adalah untuk mengkaji sejarah dan status semasa asid formik sebagai penambahbaik makanan ternakan (Rajah 1). Dalam kajian ini, kita akan mengkaji mekanisme antibakteria asid formik. Di samping itu, kami akan melihat dengan lebih dekat kesannya terhadap ternakan dan ayam serta membincangkan kaedah yang mungkin untuk meningkatkan keberkesanannya.
Rajah 1. Peta minda topik yang diliputi dalam ulasan ini. Secara khususnya, objektif umum berikut difokuskan pada: untuk menerangkan sejarah dan status semasa asid formik sebagai penambahbaik makanan ternakan, mekanisme antimikrob asid formik dan kesan penggunaannya terhadap kesihatan haiwan dan ayam, dan kaedah berpotensi untuk meningkatkan keberkesanan.
Pengeluaran makanan untuk ternakan dan ayam merupakan operasi kompleks yang melibatkan pelbagai langkah, termasuk pemprosesan fizikal bijirin (contohnya, penggilingan untuk mengurangkan saiz zarah), pemprosesan haba untuk pelet, dan penambahan pelbagai nutrien kepada diet bergantung pada keperluan pemakanan khusus haiwan (27). Memandangkan kerumitan ini, tidak hairanlah pemprosesan makanan mendedahkan bijirin kepada pelbagai faktor persekitaran sebelum ia sampai ke kilang makanan, semasa penggilingan, dan seterusnya semasa pengangkutan dan pemberian makanan dalam ransum makanan sebatian (9, 21, 28). Oleh itu, selama ini, sekumpulan mikroorganisma yang sangat pelbagai telah dikenal pasti dalam makanan, termasuk bukan sahaja bakteria tetapi juga bakteriofaj, kulat, dan yis (9, 21, 28–31). Sebahagian daripada bahan pencemar ini, seperti kulat tertentu, boleh menghasilkan mikotoksin yang menimbulkan risiko kesihatan kepada haiwan (32–35).
Populasi bakteria boleh agak pelbagai dan bergantung pada tahap tertentu pada kaedah masing-masing yang digunakan untuk pengasingan dan pengenalpastian mikroorganisma serta sumber sampel. Contohnya, profil komposisi mikrob mungkin berbeza sebelum rawatan haba yang berkaitan dengan pelet (36). Walaupun kaedah kultur klasik dan penyaduran plat telah memberikan beberapa maklumat, aplikasi kaedah penjujukan generasi akan datang (NGS) berasaskan gen rRNA 16S baru-baru ini telah memberikan penilaian yang lebih komprehensif tentang komuniti mikrobiom makanan ternakan (9). Apabila Solanki et al. (37) memeriksa mikrobiom bakteria bijirin gandum yang disimpan untuk tempoh masa dengan kehadiran fosfin, sejenis fumigan kawalan serangga, mereka mendapati bahawa mikrobiom lebih pelbagai selepas penuaian dan selepas 3 bulan penyimpanan. Tambahan pula, Solanki et al. (37) (37) menunjukkan bahawa Proteobacteria, Firmicutes, Actinobacteria, Bacteroidetes, dan Planctomyces adalah filum dominan dalam bijirin gandum, Bacillus, Erwinia, dan Pseudomonas adalah genera dominan, dan Enterobacteriaceae membentuk sebahagian kecil. Berdasarkan perbandingan taksonomi, mereka menyimpulkan bahawa pengasapan fosfin mengubah populasi bakteria dengan ketara tetapi tidak menjejaskan kepelbagaian kulat.
Solanki et al. (37) menunjukkan bahawa sumber makanan juga boleh mengandungi patogen bawaan makanan yang boleh menyebabkan masalah kesihatan awam berdasarkan pengesanan Enterobacteriaceae dalam mikrobiom. Patogen bawaan makanan seperti Clostridium perfringens, Clostridium botulinum, Salmonella, Campylobacter, Escherichia coli O157:H7, dan Listeria monocytogenes telah dikaitkan dengan makanan haiwan dan silaj (9, 31, 38). Kegigihan patogen bawaan makanan lain dalam makanan haiwan dan ayam pada masa ini tidak diketahui. Ge et al. (39) telah menapis lebih 200 bahan makanan haiwan dan mengasingkan Salmonella, E. coli, dan Enterococci, tetapi tidak mengesan E. coli O157:H7 atau Campylobacter. Walau bagaimanapun, matriks seperti makanan kering boleh berfungsi sebagai sumber E. coli patogen. Dalam mengesan sumber wabak serogroup Escherichia coli (STEC) penghasil toksin Shiga O121 dan O26 pada tahun 2016 yang berkaitan dengan penyakit manusia, Crowe et al. (40) menggunakan penjujukan seluruh genom untuk membandingkan isolat klinikal dengan isolat yang diperoleh daripada produk makanan. Berdasarkan perbandingan ini, mereka menyimpulkan bahawa sumber yang mungkin adalah tepung gandum mentah berlembapan rendah dari kilang tepung. Kandungan lembapan tepung gandum yang rendah menunjukkan bahawa STEC juga boleh hidup dalam makanan haiwan berlembapan rendah. Walau bagaimanapun, seperti yang dinyatakan oleh Crowe et al. (40), pengasingan STEC daripada sampel tepung adalah sukar dan memerlukan kaedah pemisahan imunomagnet untuk mendapatkan semula bilangan sel bakteria yang mencukupi. Proses diagnostik yang serupa juga boleh merumitkan pengesanan dan pengasingan patogen bawaan makanan yang jarang ditemui dalam makanan haiwan. Kesukaran dalam pengesanan juga mungkin disebabkan oleh kegigihan patogen ini yang lama dalam matriks berlembapan rendah. Forghani et al. (41) menunjukkan bahawa tepung gandum yang disimpan pada suhu bilik dan diinokulasi dengan campuran serogroup Escherichia coli enterohemoragik (EHEC) O45, O121, dan O145 dan Salmonella (S. Typhimurium, S. Agona, S. Enteritidis, dan S. Anatum) boleh diukur pada 84 dan 112 hari dan masih boleh dikesan pada 24 dan 52 minggu.
Dari segi sejarah, Campylobacter tidak pernah diasingkan daripada makanan haiwan dan ayam melalui kaedah kultur tradisional (38, 39), walaupun Campylobacter boleh diasingkan dengan mudah daripada saluran gastrousus ayam dan produk ayam (42, 43). Walau bagaimanapun, makanan masih mempunyai kelebihannya sebagai sumber yang berpotensi. Contohnya, Alves et al. (44) menunjukkan bahawa inokulasi makanan ayam yang digemukkan dengan C. jejuni dan penyimpanan makanan seterusnya pada dua suhu berbeza selama 3 atau 5 hari mengakibatkan pemulihan C. jejuni yang berdaya maju dan, dalam beberapa kes, malah percambahannya. Mereka menyimpulkan bahawa C. jejuni pastinya boleh hidup dalam makanan ayam dan, oleh itu, mungkin menjadi sumber jangkitan yang berpotensi untuk ayam.
Pencemaran Salmonella terhadap makanan haiwan dan ayam telah mendapat banyak perhatian pada masa lalu dan kekal menjadi tumpuan usaha berterusan untuk membangunkan kaedah pengesanan yang khusus digunakan untuk makanan dan untuk mencari langkah kawalan yang lebih berkesan (12, 26, 30, 45–53). Selama bertahun-tahun, banyak kajian telah mengkaji pengasingan dan pencirian Salmonella di pelbagai tempat makan dan kilang makanan (38, 39, 54–61). Secara keseluruhan, kajian ini menunjukkan bahawa Salmonella boleh diasingkan daripada pelbagai bahan makanan, sumber makanan, jenis makanan dan operasi pembuatan makanan. Kadar prevalens dan serotaip Salmonella utama yang diasingkan juga berbeza-beza. Contohnya, Li et al. (57) mengesahkan kehadiran Salmonella spp. Ia dikesan dalam 12.5% ​​​​daripada 2058 sampel yang dikumpulkan daripada makanan haiwan lengkap, bahan makanan, makanan haiwan peliharaan, snek haiwan peliharaan dan makanan tambahan haiwan peliharaan semasa tempoh pengumpulan data 2002 hingga 2009. Selain itu, serotaip paling biasa dikesan dalam 12.5% ​​sampel Salmonella yang diuji positif ialah S. Senftenberg dan S. Montevideo (57). Dalam satu kajian terhadap makanan sedia dimakan dan hasil sampingan makanan haiwan di Texas, Hsieh et al. (58) melaporkan bahawa prevalens Salmonella tertinggi adalah dalam tepung ikan, diikuti oleh protein haiwan, dengan S. Mbanka dan S. Montevideo sebagai serotaip yang paling biasa. Kilang makanan ternakan juga menunjukkan beberapa titik pencemaran makanan ternakan yang berpotensi semasa mencampurkan dan menambah bahan (9, 56, 61). Magossi et al. (61) dapat menunjukkan bahawa pelbagai titik pencemaran boleh berlaku semasa pengeluaran makanan ternakan di Amerika Syarikat. Malah, Magossi et al. (61) mendapati sekurang-kurangnya satu kultur Salmonella positif di 11 kilang makanan ternakan (12 lokasi persampelan keseluruhan) di lapan negeri di Amerika Syarikat. Memandangkan potensi pencemaran Salmonella semasa pengendalian makanan, pengangkutan dan pemberian makanan harian, tidak hairanlah usaha yang ketara sedang dilakukan untuk membangunkan bahan tambahan makanan yang dapat mengurangkan dan mengekalkan tahap pencemaran mikrob yang rendah sepanjang kitaran pengeluaran haiwan.
Sedikit yang diketahui tentang mekanisme tindak balas khusus Salmonella terhadap asid formik. Walau bagaimanapun, Huang et al. (62) menunjukkan bahawa asid formik terdapat dalam usus kecil mamalia dan Salmonella spp. mampu menghasilkan asid formik. Huang et al. (62) menggunakan satu siri mutan penghapusan laluan utama untuk mengesan ekspresi gen virulensi Salmonella dan mendapati bahawa format boleh bertindak sebagai isyarat meresap untuk mendorong Salmonella menyerang sel epitelium Hep-2. Baru-baru ini, Liu et al. (63) mengasingkan pengangkut format, FocA, daripada Salmonella typhimurium yang berfungsi sebagai saluran format khusus pada pH 7.0 tetapi juga boleh berfungsi sebagai saluran eksport pasif pada pH luaran yang tinggi atau sebagai saluran import format/ion hidrogen aktif sekunder pada pH rendah. Walau bagaimanapun, kajian ini hanya dijalankan pada satu serotaip S. Typhimurium. Persoalannya masih sama ada semua serotaip bertindak balas terhadap asid formik melalui mekanisme yang serupa. Ini kekal sebagai soalan penyelidikan kritikal yang harus ditangani dalam kajian masa hadapan. Walau apa pun keputusannya, adalah tetap bijak untuk menggunakan pelbagai serotaip Salmonella atau pelbagai strain bagi setiap serotaip dalam eksperimen saringan apabila membangunkan cadangan umum untuk penggunaan suplemen asid bagi mengurangkan tahap Salmonella dalam makanan. Pendekatan yang lebih baharu, seperti penggunaan pengekodan bar genetik untuk mengekod strain bagi membezakan subkumpulan berbeza bagi serotaip yang sama (9, 64), menawarkan peluang untuk membezakan perbezaan yang lebih halus yang mungkin memberi kesan kepada kesimpulan dan tafsiran perbezaan.
Sifat kimia dan bentuk penceraian format juga mungkin penting. Dalam satu siri kajian, Beyer et al. (65–67) menunjukkan bahawa perencatan Enterococcus faecium, Campylobacter jejuni, dan Campylobacter coli berkorelasi dengan jumlah asid formik yang tercerai dan tidak bergantung kepada pH atau asid formik yang tidak tercerai. Bentuk kimia format yang terdedah kepada bakteria juga kelihatan penting. Kovanda et al. (68) telah menapis beberapa organisma Gram-negatif dan Gram-positif dan membandingkan kepekatan perencatan minimum (MIC) natrium format (500–25,000 mg/L) dan campuran natrium format dan format bebas (40/60 m/v; 10–10,000 mg/L). Berdasarkan nilai MIC, mereka mendapati bahawa natrium format hanya bersifat perencatan terhadap Campylobacter jejuni, Clostridium perfringens, Streptococcus suis, dan Streptococcus pneumoniae, tetapi tidak terhadap Escherichia coli, Salmonella typhimurium, atau Enterococcus faecalis. Sebaliknya, campuran natrium format dan natrium format bebas bersifat perencatan terhadap semua organisma, yang mendorong penulis untuk menyimpulkan bahawa asid formik bebas mempunyai kebanyakan sifat antimikrob. Adalah menarik untuk mengkaji nisbah yang berbeza bagi kedua-dua bentuk kimia ini untuk menentukan sama ada julat nilai MIC berkorelasi dengan tahap asid formik yang terdapat dalam formula campuran dan tindak balas terhadap 100% asid formik.
Gomez-Garcia et al. (69) menguji kombinasi minyak pati dan asid organik (seperti asid formik) terhadap pelbagai isolat Escherichia coli, Salmonella, dan Clostridium perfringens yang diperoleh daripada babi. Mereka menguji keberkesanan enam asid organik, termasuk asid formik, dan enam minyak pati terhadap isolat babi, menggunakan formaldehid sebagai kawalan positif. Gomez-García et al. (69) menentukan MIC50, MBC50, dan MIC50/MBC50 asid formik terhadap Escherichia coli (600 dan 2400 ppm, 4), Salmonella (600 dan 2400 ppm, 4), dan Clostridium perfringens (1200 dan 2400 ppm, 2), antaranya asid formik didapati lebih berkesan daripada semua asid organik terhadap E. coli dan Salmonella. (69) Asid formik berkesan terhadap Escherichia coli dan Salmonella kerana saiz molekulnya yang kecil dan rantainya yang panjang (70).
Beyer et al. telah menyaring strain Campylobacter yang diasingkan daripada babi (66) dan strain Campylobacter jejuni yang diasingkan daripada ayam (67) dan menunjukkan bahawa asid formik terurai pada kepekatan yang konsisten dengan tindak balas MIC yang diukur untuk asid organik lain. Walau bagaimanapun, potensi relatif asid ini, termasuk asid formik, telah dipersoalkan kerana Campylobacter boleh menggunakan asid ini sebagai substrat (66, 67). Penggunaan asid C. jejuni tidak mengejutkan kerana ia telah terbukti mempunyai metabolisme bukan glikolitik. Oleh itu, C. jejuni mempunyai kapasiti terhad untuk katabolisme karbohidrat dan bergantung pada glukoneogenesis daripada asid amino dan asid organik untuk kebanyakan metabolisme tenaga dan aktiviti biosintetiknya (71, 72). Satu kajian awal oleh Line et al. (73) menggunakan susunan fenotip yang mengandungi 190 sumber karbon dan menunjukkan bahawa C. jejuni 11168(GS) boleh menggunakan asid organik sebagai sumber karbon, yang kebanyakannya adalah perantaraan kitaran asid trikarboksilik. Kajian lanjut oleh Wagli et al. (74) menggunakan tatasusunan penggunaan karbon fenotip menunjukkan bahawa strain C. jejuni dan E. coli yang diperiksa dalam kajian mereka mampu tumbuh pada asid organik sebagai sumber karbon. Formate ialah penderma elektron utama untuk metabolisme tenaga pernafasan C. jejuni dan, oleh itu, sumber tenaga utama untuk C. jejuni (71, 75). C. jejuni mampu menggunakan formate sebagai penderma hidrogen melalui kompleks formate dehidrogenase yang terikat membran yang mengoksidakan formate kepada karbon dioksida, proton dan elektron serta berfungsi sebagai penderma elektron untuk respirasi (72).
Asid formik mempunyai sejarah penggunaan yang panjang sebagai penambah makanan antimikrob, tetapi sesetengah serangga juga boleh menghasilkan asid formik untuk digunakan sebagai bahan kimia pertahanan antimikrob. Rossini et al. (76) mencadangkan bahawa asid formik mungkin merupakan juzuk getah berasid semut yang diterangkan oleh Ray (77) hampir 350 tahun yang lalu. Sejak itu, pemahaman kita tentang penghasilan asid formik dalam semut dan serangga lain telah meningkat dengan ketara, dan kini diketahui bahawa proses ini adalah sebahagian daripada sistem pertahanan toksin yang kompleks dalam serangga (78). Pelbagai kumpulan serangga, termasuk lebah tanpa sengat, semut runcing (Hymenoptera: Apidae), kumbang tanah (Galerita lecontei dan G. janus), semut tanpa sengat (Formicinae), dan beberapa larva rama-rama (Lepidoptera: Myrmecophaga), diketahui menghasilkan asid formik sebagai bahan kimia pertahanan (76, 78–82).
Semut mungkin paling dicirikan kerana ia mempunyai asidosit, bukaan khusus yang membolehkan mereka menyembur racun yang terdiri terutamanya daripada asid formik (82). Semut menggunakan serina sebagai prekursor dan menyimpan sejumlah besar format dalam kelenjar racun mereka, yang cukup terlindung untuk melindungi semut perumah daripada sitotoksisiti format sehingga ia disembur (78, 83). Asid formik yang mereka rembeskan mungkin (1) berfungsi sebagai feromon penggera untuk menarik semut lain; (2) menjadi bahan kimia pertahanan terhadap pesaing dan pemangsa; dan (3) bertindak sebagai agen antikulat dan antibakteria apabila digabungkan dengan resin sebagai sebahagian daripada bahan sarang (78, 82, 84–88). Asid formik yang dihasilkan oleh semut mempunyai sifat antimikrob, menunjukkan bahawa ia boleh digunakan sebagai bahan tambahan topikal. Ini ditunjukkan oleh Bruch et al. (88), yang menambah asid formik sintetik pada resin dan meningkatkan aktiviti antikulat dengan ketara. Bukti lanjut tentang keberkesanan asid formik dan kegunaan biologinya ialah tenggiling gergasi, yang tidak dapat menghasilkan asid perut, memakan semut yang mengandungi asid formik untuk membekalkan diri mereka dengan asid formik pekat sebagai asid pencernaan alternatif (89).
Penggunaan asid formik secara praktikal dalam pertanian telah dipertimbangkan dan dikaji selama bertahun-tahun. Khususnya, asid formik boleh digunakan sebagai bahan tambahan kepada makanan haiwan dan silaj. Natrium format dalam bentuk pepejal dan cecair dianggap selamat untuk semua spesies haiwan, pengguna dan alam sekitar (90). Berdasarkan penilaian mereka (90), kepekatan maksimum 10,000 mg setara asid formik/kg makanan dianggap selamat untuk semua spesies haiwan, manakala kepekatan maksimum 12,000 mg setara asid formik/kg makanan dianggap selamat untuk babi. Penggunaan asid formik sebagai penambah baik makanan haiwan telah dikaji selama bertahun-tahun. Ia dianggap mempunyai nilai komersial sebagai pengawet silaj dan agen antimikrob dalam makanan haiwan dan ayam.
Bahan tambahan kimia seperti asid sentiasa menjadi elemen penting dalam pengeluaran silaj dan pengurusan makanan (91, 92). Borreani et al. (91) menyatakan bahawa untuk mencapai pengeluaran silaj berkualiti tinggi yang optimum, adalah perlu untuk mengekalkan kualiti makanan ternakan sambil mengekalkan sebanyak mungkin bahan kering. Hasil daripada pengoptimuman sedemikian adalah pengurangan kehilangan pada semua peringkat proses penyimpanan: daripada keadaan aerobik awal dalam silo hingga penapaian, penyimpanan dan pembukaan semula silo untuk pemakanan seterusnya. Kaedah khusus untuk mengoptimumkan pengeluaran silaj lapangan dan penapaian silaj seterusnya telah dibincangkan secara terperinci di tempat lain (91, 93-95) dan tidak akan dibincangkan secara terperinci di sini. Masalah utama ialah kemerosotan oksidatif yang disebabkan oleh yis dan kulat apabila oksigen terdapat dalam silaj (91, 92). Oleh itu, inokulan biologi dan bahan tambahan kimia telah diperkenalkan untuk mengatasi kesan buruk kerosakan (91, 92). Pertimbangan lain untuk bahan tambahan silaj termasuk mengehadkan penyebaran patogen yang mungkin terdapat dalam silaj (contohnya, E. coli patogen, Listeria, dan Salmonella) serta kulat penghasil mikotoksin (96–98).
Mack et al. (92) membahagikan bahan tambahan berasid kepada dua kategori. Asid seperti asid propionik, asetik, sorbik dan benzoik mengekalkan kestabilan aerobik silaj apabila diberi makan kepada ruminan dengan mengehadkan pertumbuhan yis dan kulat (92). Mack et al. (92) memisahkan asid formik daripada asid lain dan menganggapnya sebagai pengasid langsung yang menghalang klostridia dan mikroorganisma pembusuk sambil mengekalkan integriti protein silaj. Dalam praktiknya, bentuk garamnya adalah bentuk kimia yang paling biasa untuk mengelakkan sifat menghakis asid dalam bentuk bukan garam (91). Banyak kumpulan penyelidikan juga telah mengkaji asid formik sebagai bahan tambahan berasid untuk silaj. Asid formik dikenali kerana potensi pengasidannya yang cepat dan kesan perencatannya terhadap pertumbuhan mikroorganisma silaj yang memudaratkan yang mengurangkan kandungan protein dan karbohidrat larut air silaj (99). Oleh itu, He et al. (92) membandingkan asid formik dengan bahan tambahan berasid dalam silaj. (100) menunjukkan bahawa asid formik boleh menghalang Escherichia coli dan menurunkan pH silaj. Kultur bakteria yang menghasilkan asid formik dan laktik juga ditambah kepada silaj untuk merangsang pengasidan dan penghasilan asid organik (101). Malah, Cooley et al. (101) mendapati bahawa apabila silaj diasidkan dengan 3% (w/v) asid formik, penghasilan asid laktik dan formik masing-masing melebihi 800 dan 1000 mg asid organik/100 g sampel. Mack et al. (92) mengulas literatur penyelidikan bahan tambahan silaj secara terperinci, termasuk kajian yang diterbitkan sejak tahun 2000 yang menumpukan pada dan/atau memasukkan asid formik dan asid lain. Oleh itu, ulasan ini tidak akan membincangkan kajian individu secara terperinci tetapi hanya akan meringkaskan beberapa perkara penting mengenai keberkesanan asid formik sebagai bahan tambahan silaj kimia. Kedua-dua asid formik tanpa penimbal dan penimbal telah dikaji dan dalam kebanyakan kes Clostridium spp. Aktiviti relatifnya (serapan karbohidrat, protein, dan laktat serta perkumuhan butirat) cenderung berkurangan, manakala penghasilan ammonia dan butirat berkurangan dan pengekalan bahan kering meningkat (92). Terdapat batasan terhadap prestasi asid formik, tetapi penggunaannya sebagai bahan tambahan silaj dalam kombinasi dengan asid lain nampaknya dapat mengatasi beberapa isu ini (92).
Asid formik boleh menghalang bakteria patogen yang menimbulkan risiko kepada kesihatan manusia. Contohnya, Pauly dan Tam (102) menyuntik silo makmal kecil dengan L. monocytogenes yang mengandungi tiga tahap bahan kering yang berbeza (200, 430, dan 540 g/kg) rumput rai dan kemudian ditambah dengan asid formik (3 ml/kg) atau bakteria asid laktik (8 × 105/g) dan enzim selulosa. Mereka melaporkan bahawa kedua-dua rawatan mengurangkan L. monocytogenes kepada tahap yang tidak dapat dikesan dalam silaj bahan kering rendah (200 g/kg). Walau bagaimanapun, dalam silaj bahan kering sederhana (430 g/kg), L. monocytogenes masih dapat dikesan selepas 30 hari dalam silaj yang dirawat dengan asid formik. Pengurangan L. monocytogenes nampaknya dikaitkan dengan pH yang lebih rendah, asid laktik, dan gabungan asid tak terurai. Sebagai contoh, Pauly dan Tam (102) menyatakan bahawa tahap asid laktik dan gabungan asid tak tercerai adalah sangat penting, yang mungkin menjadi sebab mengapa tiada pengurangan L. monocytogenes diperhatikan dalam media yang dirawat asid formik daripada silaj dengan kandungan bahan kering yang lebih tinggi. Kajian serupa harus dijalankan pada masa hadapan untuk patogen silaj biasa yang lain seperti Salmonella dan E. coli patogen. Analisis urutan 16S rDNA yang lebih komprehensif bagi keseluruhan komuniti mikrob silaj juga boleh membantu mengenal pasti perubahan dalam populasi mikrob silaj keseluruhan yang berlaku pada peringkat penapaian silaj yang berbeza dengan kehadiran asid formik (103). Memperoleh data mikrobiom boleh memberikan sokongan analitikal untuk meramalkan kemajuan penapaian silaj dengan lebih baik dan untuk membangunkan kombinasi bahan tambahan yang optimum untuk mengekalkan kualiti silaj yang tinggi.
Dalam makanan haiwan berasaskan bijirin, asid formik digunakan sebagai agen antimikrob untuk mengehadkan tahap patogen dalam pelbagai matriks makanan yang diperoleh daripada bijirin serta bahan makanan tertentu seperti hasil sampingan haiwan. Kesan terhadap populasi patogen dalam ayam dan haiwan lain boleh dibahagikan secara meluas kepada dua kategori: kesan langsung terhadap populasi patogen makanan itu sendiri dan kesan tidak langsung terhadap patogen yang menjajah saluran gastrousus haiwan selepas memakan makanan yang dirawat (20, 21, 104). Jelas sekali, kedua-dua kategori ini saling berkaitan, kerana pengurangan patogen dalam makanan sepatutnya mengakibatkan pengurangan penjajahan apabila haiwan memakan makanan tersebut. Walau bagaimanapun, sifat antimikrob asid tertentu yang ditambah pada matriks makanan boleh dipengaruhi oleh beberapa faktor, seperti komposisi makanan dan bentuk asid ditambah (21, 105).
Dari segi sejarah, penggunaan asid formik dan asid berkaitan lain tertumpu terutamanya pada kawalan langsung Salmonella dalam makanan haiwan dan ayam (21). Keputusan kajian ini telah diringkaskan secara terperinci dalam beberapa ulasan yang diterbitkan pada masa yang berbeza (18, 21, 26, 47, 104–106), jadi hanya beberapa penemuan utama daripada kajian ini dibincangkan dalam ulasan ini. Beberapa kajian telah menunjukkan bahawa aktiviti antimikrob asid formik dalam matriks makanan bergantung pada dos dan masa pendedahan kepada asid formik, kandungan lembapan matriks makanan, dan kepekatan bakteria dalam makanan dan saluran gastrousus haiwan (19, 21, 107–109). Jenis matriks makanan dan sumber bahan makanan haiwan juga merupakan faktor yang mempengaruhi. Oleh itu, beberapa kajian telah menunjukkan bahawa tahap Salmonella Toksin bakteria yang diasingkan daripada hasil sampingan haiwan mungkin berbeza daripada yang diasingkan daripada hasil sampingan tumbuhan (39, 45, 58, 59, 110–112). Walau bagaimanapun, perbezaan tindak balas terhadap asid seperti asid formik mungkin berkaitan dengan perbezaan dalam kemandirian serovar dalam diet dan suhu di mana diet diproses (19, 113, 114). Perbezaan dalam tindak balas serovar terhadap rawatan asid juga mungkin menjadi faktor pencemaran ayam dengan makanan yang tercemar (113, 115), dan perbezaan dalam ekspresi gen virulensi (116) juga mungkin memainkan peranan. Perbezaan dalam toleransi asid seterusnya boleh menjejaskan pengesanan Salmonella dalam media kultur jika asid bawaan makanan tidak ditimbal secukupnya (21, 105, 117–122). Bentuk fizikal diet (dari segi saiz zarah) juga boleh mempengaruhi ketersediaan relatif asid formik dalam saluran gastrousus (123).
Strategi untuk mengoptimumkan aktiviti antimikrob asid formik yang ditambah kepada makanan juga penting. Kepekatan asid yang lebih tinggi telah dicadangkan untuk bahan makanan yang mempunyai pencemaran tinggi sebelum pencampuran makanan untuk meminimumkan potensi kerosakan pada peralatan kilang makanan dan masalah dengan kelazatan makanan haiwan (105). Jones (51) menyimpulkan bahawa Salmonella yang terdapat dalam makanan sebelum pembersihan kimia adalah lebih sukar dikawal berbanding Salmonella yang bersentuhan dengan makanan selepas rawatan kimia. Rawatan haba makanan semasa pemprosesan di kilang makanan telah dicadangkan sebagai intervensi untuk mengehadkan pencemaran Salmonella terhadap makanan, tetapi ini bergantung pada komposisi makanan, saiz zarah dan faktor lain yang berkaitan dengan proses penggilingan (51). Aktiviti antimikrob asid juga bergantung pada suhu dan suhu yang tinggi dengan kehadiran asid organik mungkin mempunyai kesan perencatan sinergi terhadap Salmonella, seperti yang diperhatikan dalam kultur cecair Salmonella (124, 125). Beberapa kajian tentang makanan yang tercemar Salmonella menyokong tanggapan bahawa suhu yang tinggi meningkatkan keberkesanan asid dalam matriks makanan (106, 113, 126). Amado et al. (127) menggunakan reka bentuk komposit pusat untuk mengkaji interaksi suhu dan asid (asid formik atau laktik) dalam 10 strain Salmonella enterica dan Escherichia coli yang diasingkan daripada pelbagai makanan lembu dan diinokulasikan ke dalam pelet lembu berasid. Mereka menyimpulkan bahawa haba adalah faktor dominan yang mempengaruhi pengurangan mikrob, bersama-sama dengan asid dan jenis isolat bakteria. Kesan sinergi dengan asid masih mendominasi, jadi suhu dan kepekatan asid yang lebih rendah boleh digunakan. Walau bagaimanapun, mereka juga menyatakan bahawa kesan sinergi tidak selalu diperhatikan apabila asid formik digunakan, yang menyebabkan mereka mengesyaki bahawa pengewapan asid formik pada suhu yang lebih tinggi atau kesan penimbal komponen matriks makanan adalah satu faktor.
Mengehadkan jangka hayat makanan sebelum diberikan kepada haiwan adalah salah satu cara untuk mengawal kemasukan patogen bawaan makanan ke dalam badan haiwan semasa pemberian makanan. Walau bagaimanapun, sebaik sahaja asid dalam makanan memasuki saluran gastrousus, ia mungkin terus menunjukkan aktiviti antimikrobnya. Aktiviti antimikrob bahan berasid yang diberikan secara eksogen dalam saluran gastrousus mungkin bergantung kepada pelbagai faktor, termasuk kepekatan asid gastrik, tapak aktif saluran gastrousus, kandungan pH dan oksigen saluran gastrousus, umur haiwan, dan komposisi relatif populasi mikrob gastrousus (yang bergantung pada lokasi saluran gastrousus dan kematangan haiwan) (21, 24, 128–132). Di samping itu, populasi mikroorganisma anaerobik yang tinggal di saluran gastrousus (yang menjadi dominan di saluran pencernaan bawah haiwan monogastrik apabila mereka matang) secara aktif menghasilkan asid organik melalui penapaian, yang seterusnya juga mungkin mempunyai kesan antagonistik terhadap patogen sementara yang memasuki saluran gastrousus (17, 19–21).
Kebanyakan kajian awal tertumpu pada penggunaan asid organik, termasuk format, untuk mengehadkan Salmonella dalam saluran gastrousus ayam, yang telah dibincangkan secara terperinci dalam beberapa ulasan (12, 20, 21). Apabila kajian ini dipertimbangkan bersama, beberapa pemerhatian utama boleh dibuat. McHan dan Shotts (133) melaporkan bahawa pemberian asid formik dan propionik mengurangkan tahap Salmonella Typhimurium dalam sekum ayam yang diinokulasi dengan bakteria dan mengukurnya pada usia 7, 14, dan 21 hari. Walau bagaimanapun, apabila Hume et al. (128) memantau propionat berlabel C-14, mereka menyimpulkan bahawa sangat sedikit propionat dalam diet mungkin sampai ke sekum. Masih belum ditentukan sama ada ini juga benar untuk asid formik. Walau bagaimanapun, baru-baru ini Bourassa et al. (134) melaporkan bahawa pemberian asid formik dan propionik mengurangkan tahap Salmonella Typhimurium dalam sekum ayam yang diinokulasi dengan bakteria, yang diukur pada usia 7, 14, dan 21 hari. (132) menyatakan bahawa pemberian asid formik pada 4 g/t kepada ayam pedaging semasa tempoh pertumbuhan 6 minggu mengurangkan kepekatan S. Typhimurium dalam sekum ke bawah tahap pengesanan.
Kehadiran asid formik dalam diet mungkin memberi kesan kepada bahagian lain saluran gastrousus ayam. Al-Tarazi dan Alshavabkeh (134) menunjukkan bahawa campuran asid formik dan asid propionik dapat mengurangkan pencemaran Salmonella pullorum (S. PRlorum) dalam tanaman dan sekum. Thompson dan Hinton (129) memerhatikan bahawa campuran asid formik dan asid propionik yang tersedia secara komersial meningkatkan kepekatan kedua-dua asid dalam tanaman dan ampela dan bersifat bakteria terhadap Salmonella Enteritidis PT4 dalam model in vitro di bawah keadaan pemeliharaan yang representatif. Tanggapan ini disokong oleh data in vivo daripada Bird et al. (135) yang menambahkan asid formik ke dalam air minuman ayam pedaging semasa tempoh simulasi puasa sebelum penghantaran, sama seperti ayam pedaging puasa yang dilalui sebelum pengangkutan ke kilang pemprosesan ayam. Penambahan asid formik ke dalam air minuman mengakibatkan pengurangan bilangan S. Typhimurium dalam tanaman dan epididimis, dan pengurangan kekerapan tanaman positif S. Typhimurium, tetapi tidak dalam bilangan epididimis positif (135). Pembangunan sistem penghantaran yang boleh melindungi asid organik semasa ia aktif di saluran gastrousus bawah boleh membantu meningkatkan keberkesanan. Contohnya, mikroenkapsulasi asid formik dan penambahannya kepada makanan telah terbukti dapat mengurangkan bilangan Salmonella Enteritidis dalam kandungan sekal (136). Walau bagaimanapun, ini mungkin berbeza-beza bergantung pada spesies haiwan. Contohnya, Walia et al. (137) tidak memerhatikan pengurangan Salmonella dalam sekum atau nodus limfa babi berusia 28 hari yang diberi campuran asid formik, asid sitrik, dan kapsul minyak pati, dan walaupun perkumuhan Salmonella dalam najis berkurangan pada hari ke-14, ia tidak berkurangan pada hari ke-28. Mereka menunjukkan bahawa penghantaran Salmonella secara mendatar antara babi telah dicegah.
Walaupun kajian asid formik sebagai agen antimikrob dalam penternakan tertumpu terutamanya pada Salmonella bawaan makanan, terdapat juga beberapa kajian yang menyasarkan patogen gastrousus lain. Kajian in vitro oleh Kovanda et al. (68) menunjukkan bahawa asid formik juga mungkin berkesan terhadap patogen bawaan makanan gastrousus lain, termasuk Escherichia coli dan Campylobacter jejuni. Kajian terdahulu telah menunjukkan bahawa asid organik (contohnya, asid laktik) dan campuran komersial yang mengandungi asid formik sebagai ramuan boleh mengurangkan tahap Campylobacter dalam ayam (135, 138). Walau bagaimanapun, seperti yang dinyatakan sebelum ini oleh Beyer et al. (67), penggunaan asid formik sebagai agen antimikrob terhadap Campylobacter mungkin memerlukan perhatian. Penemuan ini amat bermasalah untuk suplemen diet dalam ayam kerana asid formik merupakan sumber tenaga pernafasan utama untuk C. jejuni. Tambahan pula, sebahagian daripada niche gastroususnya dianggap disebabkan oleh pemakanan silang metabolik dengan produk penapaian asid campuran yang dihasilkan oleh bakteria gastrousus, seperti format (139). Pandangan ini mempunyai beberapa asas. Oleh kerana format merupakan kemoatraktan untuk C. jejuni, mutan berganda dengan kecacatan dalam kedua-dua format dehidrogenase dan hidrogenase telah mengurangkan kadar penjajahan sekal dalam ayam pedaging berbanding strain C. jejuni jenis liar (140, 141). Masih belum jelas sejauh mana suplemen asid formik luaran mempengaruhi penjajahan saluran gastrousus oleh C. jejuni dalam ayam. Kepekatan format gastrousus sebenar mungkin lebih rendah disebabkan oleh katabolisme format oleh bakteria gastrousus lain atau penyerapan format dalam saluran gastrousus atas, jadi beberapa pembolehubah mungkin mempengaruhi ini. Di samping itu, format merupakan produk penapaian berpotensi yang dihasilkan oleh beberapa bakteria gastrousus, yang mungkin mempengaruhi jumlah tahap format gastrousus. Kuantifikasi format dalam kandungan gastrousus dan pengenalpastian gen format dehidrogenase menggunakan metagenomik mungkin memberi gambaran tentang beberapa aspek ekologi mikroorganisma penghasil format.
Roth et al. (142) membandingkan kesan pemberian antibiotik enrofloxacin atau campuran asid formik, asetik, dan propionik kepada ayam pedaging terhadap kelaziman Escherichia coli yang tahan antibiotik. Isolat E. coli total dan tahan antibiotik dikira dalam sampel najis yang dikumpulkan daripada ayam pedaging berusia 1 hari dan dalam sampel kandungan sekal daripada ayam pedaging berusia 14 dan 38 hari. Isolat E. coli diuji untuk ketahanan terhadap ampisilin, cefotaxime, ciprofloxacin, streptomycin, sulfamethoxazole, dan tetracycline mengikut titik putus yang ditentukan sebelum ini untuk setiap antibiotik. Apabila populasi E. coli masing-masing diukur dan dicirikan, enrofloxacin mahupun suplemen koktel asid tidak mengubah jumlah E. coli yang diasingkan daripada seka ayam pedaging berusia 17 dan 28 hari. Burung yang diberi diet tambahan enrofloxacin mempunyai peningkatan tahap E. coli yang tahan ciprofloxacin, streptomycin, sulfamethoxazole, dan tetracycline dan penurunan tahap E. coli yang tahan cefotaxime dalam ceca. Burung yang diberi koktel mempunyai penurunan bilangan E. coli yang tahan ampicillin dan tetracycline dalam ceca berbanding dengan kawalan dan burung yang diberi suplemen enrofloxacin. Burung yang diberi asid campuran juga mengalami pengurangan bilangan E. coli yang tahan ciprofloxacin dan sulfamethoxazole dalam cecum berbanding burung yang diberi makan enrofloxacin. Mekanisme bagaimana asid mengurangkan bilangan E. coli yang tahan antibiotik tanpa mengurangkan jumlah E. coli masih belum jelas. Walau bagaimanapun, keputusan kajian oleh Roth et al. adalah selaras dengan kumpulan enrofloxacin. (142) Ini mungkin merupakan petunjuk penyebaran gen rintangan antibiotik yang berkurangan dalam E. coli, seperti perencat berkaitan plasmid yang diterangkan oleh Cabezon et al. (143). Adalah menarik untuk menjalankan analisis yang lebih mendalam tentang rintangan antibiotik yang dimediasi plasmid dalam populasi unggas gastrousus dengan kehadiran bahan tambahan makanan seperti asid formik dan untuk memperhalusi lagi analisis ini dengan menilai rintangan gastrointestinal.
Pembangunan bahan tambahan makanan antimikrob optimum terhadap patogen idealnya mempunyai kesan minimum terhadap flora gastrousus keseluruhan, terutamanya pada mikrobiota yang dianggap bermanfaat kepada perumah. Walau bagaimanapun, asid organik yang diberikan secara eksogen boleh memberi kesan buruk kepada mikrobiota gastrousus penduduk dan sehingga tahap tertentu menafikan sifat perlindungannya terhadap patogen. Contohnya, Thompson dan Hinton (129) memerhatikan penurunan tahap asid laktik tanaman pada ayam petelur yang diberi campuran asid formik dan propionik, menunjukkan bahawa kehadiran asid organik eksogen ini dalam tanaman mengakibatkan pengurangan laktobasilus tanaman. Laktobasilus tanaman dianggap sebagai penghalang kepada Salmonella, dan oleh itu gangguan mikrobiota tanaman penduduk ini mungkin memudaratkan kejayaan pengurangan penjajahan Salmonella pada saluran gastrousus (144). Açıkgöz et al. mendapati bahawa kesan saluran gastrousus bawah burung mungkin lebih rendah. (145) Tiada perbezaan ditemui dalam jumlah flora usus atau kiraan Escherichia coli dalam air minuman ayam pedaging berusia 42 hari yang diasidkan dengan asid formik. Penulis mencadangkan bahawa ini mungkin disebabkan oleh format yang dimetabolismekan di saluran gastrousus atas, seperti yang telah diperhatikan oleh penyiasat lain dengan asid lemak rantai pendek (SCFA) yang diberikan secara eksogen (128, 129).
Melindungi asid formik melalui beberapa bentuk enkapsulasi boleh membantu ia sampai ke saluran gastrousus bawah. (146) menyatakan bahawa asid formik yang dimikroenkapsulasi meningkatkan jumlah kandungan asid lemak rantai pendek (SCFA) dalam sekum babi dengan ketara berbanding babi yang diberi asid formik tanpa perlindungan. Keputusan ini mendorong penulis untuk mencadangkan bahawa asid formik boleh sampai ke saluran gastrousus bawah dengan berkesan jika ia dilindungi dengan betul. Walau bagaimanapun, beberapa parameter lain, seperti kepekatan format dan laktat, walaupun lebih tinggi daripada yang terdapat pada babi yang diberi diet kawalan, tidak berbeza secara statistik daripada yang terdapat pada babi yang diberi diet format tanpa perlindungan. Walaupun babi yang diberi kedua-dua asid formik tanpa perlindungan dan dilindungi menunjukkan peningkatan hampir tiga kali ganda dalam asid laktik, kiraan laktobasilus tidak diubah oleh mana-mana rawatan. Perbezaannya mungkin lebih ketara untuk mikroorganisma penghasil asid laktik lain dalam sekum (1) yang tidak dikesan oleh kaedah ini dan/atau (2) yang aktiviti metaboliknya terjejas, sekali gus mengubah corak penapaian supaya laktobasilus pemastautin menghasilkan lebih banyak asid laktik.
Untuk mengkaji kesan bahan tambahan makanan pada saluran gastrousus haiwan ternakan dengan lebih tepat, kaedah pengenalpastian mikrob beresolusi tinggi diperlukan. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, penjujukan generasi akan datang (NGS) bagi gen RNA 16S telah digunakan untuk mengenal pasti takson mikrobiom dan membandingkan kepelbagaian komuniti mikrob (147), yang telah memberikan pemahaman yang lebih baik tentang interaksi antara bahan tambahan makanan diet dan mikrobiota gastrousus haiwan makanan seperti ayam.
Beberapa kajian telah menggunakan penjujukan mikrobiom untuk menilai tindak balas mikrobiom gastrousus ayam terhadap suplemen format. Oakley et al. (148) menjalankan kajian terhadap ayam pedaging berusia 42 hari yang ditambah dengan pelbagai kombinasi asid formik, asid propionik, dan asid lemak rantai sederhana dalam air minuman atau makanan mereka. Ayam yang diimunisasi diuji dengan strain Salmonella typhimurium yang tahan asid nalidiksik dan ceca mereka dikeluarkan pada usia 0, 7, 21, dan 42 hari. Sampel cecal disediakan untuk 454 pirosenjujukan dan keputusan penjujukan dinilai untuk pengelasan dan perbandingan persamaan. Secara keseluruhan, rawatan tidak menjejaskan tahap mikrobiom cecal atau S. Typhimurium dengan ketara. Walau bagaimanapun, kadar pengesanan Salmonella secara keseluruhan menurun apabila burung semakin tua, seperti yang disahkan oleh analisis taksonomi mikrobiom, dan kelimpahan relatif urutan Salmonella juga menurun dari semasa ke semasa. Para penulis menyatakan bahawa apabila ayam pedaging semakin tua, kepelbagaian populasi mikrob sekal meningkat, dengan perubahan paling ketara dalam flora gastrousus diperhatikan merentasi semua kumpulan rawatan. Dalam satu kajian baru-baru ini, Hu et al. (149) membandingkan kesan minum air dan memberi diet yang ditambah dengan campuran asid organik (asid formik, asid asetik, asid propionik, dan ammonium format) dan virginiamycin pada sampel mikrobiom sekal daripada ayam pedaging yang dikumpulkan pada dua peringkat (1–21 hari dan 22–42 hari). Walaupun beberapa perbezaan dalam kepelbagaian mikrobiom sekal diperhatikan antara kumpulan rawatan pada usia 21 hari, tiada perbezaan dalam kepelbagaian bakteria α- atau β- dikesan pada 42 hari. Memandangkan kekurangan perbezaan pada usia 42 hari, penulis membuat hipotesis bahawa kelebihan pertumbuhan mungkin disebabkan oleh pembentukan mikrobiom yang pelbagai secara optimum lebih awal.
Analisis mikrobiom yang hanya tertumpu pada komuniti mikrob sekal mungkin tidak mencerminkan di mana kebanyakan kesan asid organik diet berlaku dalam saluran gastrousus. Mikrobiom saluran gastrousus atas ayam pedaging mungkin lebih mudah terdedah kepada kesan asid organik diet, seperti yang dicadangkan oleh keputusan Hume et al. (128). Hume et al. (128) menunjukkan bahawa kebanyakan propionat yang ditambah secara eksogen diserap dalam saluran gastrousus atas burung. Kajian terbaru mengenai pencirian mikroorganisma gastrousus juga menyokong pandangan ini. Nava et al. (150) menunjukkan bahawa gabungan campuran asid organik [DL-2-hidroksi-4(metiltio)asid butirik], asid formik, dan asid propionik (HFP) menjejaskan mikrobiota usus dan meningkatkan penjajahan Lactobacillus dalam ileum ayam. Baru-baru ini, Goodarzi Borojeni et al. (150) menunjukkan bahawa gabungan campuran asid organik [DL-2-hidroksi-4(metiltio)butirik], asid formik, dan asid propionik (HFP) mempengaruhi mikrobiota usus dan meningkatkan kolonisasi Lactobacillus dalam ileum ayam. (151) mengkaji pemberian campuran asid formik dan asid propionik pada dua kepekatan (0.75% dan 1.50%) kepada ayam pedaging selama 35 hari. Pada akhir eksperimen, tanaman, perut, dua pertiga distal ileum, dan sekum telah dikeluarkan dan sampel diambil untuk analisis kuantitatif flora dan metabolit gastrousus tertentu menggunakan RT-PCR. Dalam kultur, kepekatan asid organik tidak menjejaskan kelimpahan Lactobacillus atau Bifidobacterium, tetapi meningkatkan populasi Clostridium. Dalam ileum, satu-satunya perubahan ialah penurunan Lactobacillus dan Enterobacter, manakala dalam sekum flora ini kekal tidak berubah (151). Pada kepekatan tertinggi suplemen asid organik, jumlah kepekatan asid laktik (D dan L) berkurangan dalam tanaman, kepekatan kedua-dua asid organik berkurangan dalam ampela, dan kepekatan asid organik lebih rendah dalam sekum. Tiada perubahan dalam ileum. Berkenaan dengan asid lemak rantai pendek (SCFA), satu-satunya perubahan dalam tanaman dan ampela burung yang diberi makan asid organik adalah pada tahap propionat. Burung yang diberi makan kepekatan asid organik yang lebih rendah menunjukkan peningkatan propionat hampir sepuluh kali ganda dalam tanaman, manakala burung yang diberi makan dua kepekatan asid organik masing-masing menunjukkan peningkatan propionat lapan dan lima belas kali ganda dalam ampela. Peningkatan asetat dalam ileum adalah kurang daripada dua kali ganda. Secara keseluruhan, data ini menyokong pandangan bahawa kebanyakan kesan aplikasi asid organik luaran adalah jelas dalam hasil, manakala asid organik mempunyai kesan minimum pada komuniti mikrob gastrousus bawah, menunjukkan bahawa corak penapaian flora residen gastrousus atas mungkin telah diubah.
Jelas sekali, pencirian mikrobiom yang lebih mendalam diperlukan untuk menjelaskan sepenuhnya tindak balas mikrob untuk membentuk di seluruh saluran gastrousus. Analisis taksonomi mikrob bagi petak gastrousus tertentu yang lebih mendalam, terutamanya petak atas seperti tanaman, boleh memberikan wawasan lanjut tentang pemilihan kumpulan mikroorganisma tertentu. Aktiviti metabolik dan enzimatik mereka juga boleh menentukan sama ada mereka mempunyai hubungan antagonistik dengan patogen yang memasuki saluran gastrousus. Adalah juga menarik untuk menjalankan analisis metagenomik untuk menentukan sama ada pendedahan kepada bahan tambahan kimia berasid semasa hayat burung memilih bakteria pemastautin yang lebih "tahan asid", dan sama ada kehadiran dan/atau aktiviti metabolik bakteria ini akan mewakili penghalang tambahan kepada penjajahan patogen.
Asid formik telah digunakan selama bertahun-tahun sebagai bahan tambahan kimia dalam makanan haiwan dan sebagai pengasid silaj. Salah satu kegunaan utamanya ialah tindakan antimikrobnya untuk mengehadkan bilangan patogen dalam makanan dan penjajahan seterusnya dalam saluran gastrousus burung. Kajian in vitro telah menunjukkan bahawa asid formik adalah agen antimikrob yang agak berkesan terhadap Salmonella dan patogen lain. Walau bagaimanapun, penggunaan asid formik dalam matriks makanan mungkin dihadkan oleh jumlah bahan organik yang tinggi dalam bahan makanan dan kapasiti penimbal berpotensinya. Asid formik nampaknya mempunyai kesan antagonistik terhadap Salmonella dan patogen lain apabila ditelan melalui makanan atau air minuman. Walau bagaimanapun, antagonisme ini berlaku terutamanya di saluran gastrousus atas, kerana kepekatan asid formik boleh dikurangkan di saluran gastrousus bawah, seperti halnya dengan asid propionik. Konsep melindungi asid formik melalui enkapsulasi menawarkan pendekatan yang berpotensi untuk menghantar lebih banyak asid ke saluran gastrousus bawah. Tambahan pula, kajian telah menunjukkan bahawa campuran asid organik lebih berkesan dalam meningkatkan prestasi ayam daripada pemberian satu asid (152). Campylobacter dalam saluran gastrousus mungkin bertindak balas secara berbeza terhadap format, kerana ia boleh menggunakan format sebagai penderma elektron, dan format adalah sumber tenaga utamanya. Tidak jelas sama ada peningkatan kepekatan format dalam saluran gastrousus akan memberi manfaat kepada Campylobacter, dan ini mungkin tidak berlaku bergantung pada flora gastrousus lain yang boleh menggunakan format sebagai substrat.
Kajian tambahan diperlukan untuk mengkaji kesan asid formik gastrousus terhadap mikrob gastrousus yang tidak patogenik. Kami lebih suka menyasarkan patogen secara selektif tanpa mengganggu ahli mikrobiom gastrousus yang bermanfaat kepada perumah. Walau bagaimanapun, ini memerlukan analisis yang lebih mendalam tentang jujukan mikrobiom komuniti mikrob gastrousus yang tinggal ini. Walaupun beberapa kajian telah diterbitkan mengenai mikrobiom sekal burung yang dirawat dengan asid formik, lebih banyak perhatian diperlukan terhadap komuniti mikrob gastrousus atas. Pengenalpastian mikroorganisma dan perbandingan persamaan antara komuniti mikrob gastrousus dengan kehadiran atau ketiadaan asid formik mungkin merupakan penerangan yang tidak lengkap. Analisis tambahan, termasuk metabolomik dan metagenomik, diperlukan untuk mencirikan perbezaan fungsi antara kumpulan yang serupa secara komposisi. Pencirian sedemikian adalah penting untuk mewujudkan hubungan antara komuniti mikrob gastrousus dan tindak balas prestasi burung terhadap penambahbaik berasaskan asid formik. Menggabungkan pelbagai pendekatan untuk mencirikan fungsi gastrousus dengan lebih tepat akan membolehkan pembangunan strategi suplemen asid organik yang lebih berkesan dan akhirnya meningkatkan ramalan kesihatan dan prestasi burung yang optimum sambil mengehadkan risiko keselamatan makanan.
SR menulis ulasan ini dengan bantuan DD dan KR. Semua penulis telah memberikan sumbangan yang besar kepada karya yang dibentangkan dalam ulasan ini.
Para penulis mengisytiharkan bahawa ulasan ini menerima dana daripada Anitox Corporation untuk memulakan penulisan dan penerbitan ulasan ini. Pembiaya tidak mempunyai pengaruh terhadap pandangan dan kesimpulan yang dinyatakan dalam artikel ulasan ini atau terhadap keputusan untuk menerbitkannya.
Penulis-penulis yang selebihnya mengisytiharkan bahawa penyelidikan telah dijalankan tanpa sebarang hubungan komersial atau kewangan yang boleh ditafsirkan sebagai potensi konflik kepentingan.
Dr. DD ingin mengucapkan terima kasih kepada sokongan daripada Sekolah Siswazah Universiti Arkansas melalui Fellowship Pengajaran Cemerlang, serta sokongan berterusan daripada Program Biologi Sel dan Molekul Universiti Arkansas dan Jabatan Sains Makanan. Selain itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada Anitox atas sokongan awal dalam menulis ulasan ini.
1. Dibner JJ, Richards JD. Penggunaan promoter pertumbuhan antibiotik dalam pertanian: sejarah dan mekanisme tindakan. Sains Unggas (2005) 84:634–43. doi: 10.1093/ps/84.4.634
2. Jones FT, Rick SC. Sejarah perkembangan dan pengawasan antimikrob dalam makanan ayam. Sains Ayam (2003) 82:613–7. doi: 10.1093/ps/82.4.613
3. Broom LJ. Teori subinhibitori bagi promoter pertumbuhan antibiotik. Sains Unggas (2017) 96:3104–5. doi: 10.3382/ps/pex114
4. Sorum H, L'Abe-Lund TM. Rintangan antibiotik dalam bakteria bawaan makanan—akibat gangguan dalam rangkaian genetik bakteria global. Jurnal Antarabangsa Mikrobiologi Makanan (2002) 78:43–56. doi: 10.1016/S0168-1605(02)00241-6
5. Van Immerseel F, Cauwaerts K, Devriese LA, Heesebroek F, Ducatel R. Bahan tambahan makanan untuk kawalan Salmonella dalam makanan ternakan. Jurnal Sains Unggas Dunia (2002) 58:501–13. doi: 10.1079/WPS20020036
6. Angulo FJ, Baker NL, Olsen SJ, Anderson A, Barrett TJ. Penggunaan antimikrob dalam pertanian: mengawal penularan rintangan antimikrob kepada manusia. Seminar dalam Penyakit Berjangkit Pediatrik (2004) 15:78–85. doi: 10.1053/j.spid.2004.01.010
7. Lekshmi M, Ammini P, Kumar S, Varela MF. Persekitaran pengeluaran makanan dan evolusi rintangan antimikrob dalam patogen manusia yang berasal dari haiwan. Mikrobiologi (2017) 5:11. doi: 10.3390/mikroorganisma5010011
8. Lourenço JM, Seidel DS, Callaway TR. Bab 9: Antibiotik dan fungsi usus: sejarah dan status semasa. Dalam: Ricke SC, ed. Meningkatkan kesihatan usus pada ayam. Cambridge: Burley Dodd (2020). Muka surat 189–204. DOI: 10.19103/AS2019.0059.10
9. Rick SC. No. 8: Kebersihan Makanan. Dalam: Dewulf J, van Immerzeel F, eds. Biosekuriti dalam Pengeluaran Haiwan dan Perubatan Veterinar. Leuven: ACCO (2017). Muka surat 144–76.