Ang artikulong ito ay bahagi ng temang pananaliksik na “Paggamit ng antimicrobial, resistensya laban sa antimicrobial at ang microbiome ng mga hayop na kumakain ng pagkain”. Tingnan ang lahat ng 13 artikulo.
Ang mga organikong asido ay patuloy na mataas ang demand bilang mga additive sa pagkain ng hayop. Sa ngayon, ang pokus ay nasa kaligtasan ng pagkain, lalo na ang pagbabawas ng insidente ng mga foodborne pathogen sa mga manok at iba pang mga hayop. Maraming mga organikong asido ang kasalukuyang pinag-aaralan o ginagamit na sa komersyo. Kabilang sa maraming organikong asido na malawakang pinag-aralan, ang formic acid ay isa sa mga ito. Ang formic acid ay idinaragdag sa mga diyeta ng manok upang limitahan ang presensya ng Salmonella at iba pang mga foodborne pathogen sa pagkain at sa gastrointestinal tract pagkatapos kainin. Habang lumalago ang pag-unawa sa bisa at epekto ng formic acid sa host at foodborne pathogens, nagiging malinaw na ang presensya ng formic acid ay maaaring mag-trigger ng mga partikular na pathway sa Salmonella. Ang tugon na ito ay maaaring maging mas kumplikado kapag ang formic acid ay pumasok sa gastrointestinal tract at nakikipag-ugnayan hindi lamang sa Salmonella na naninirahan na sa gastrointestinal tract kundi pati na rin sa sariling microbial flora ng bituka. Susuriin ng pagsusuri ang kasalukuyang mga resulta at mga prospect para sa karagdagang pananaliksik sa microbiome ng manok at pagkain na ginagamot ng formic acid.
Sa parehong produksyon ng mga alagang hayop at manok, ang hamon ay ang pagbuo ng mga estratehiya sa pamamahala na nag-o-optimize sa paglago at produktibidad habang nililimitahan ang mga panganib sa kaligtasan ng pagkain. Ayon sa kasaysayan, ang pagbibigay ng mga antibiotic sa mga subtherapeutic na konsentrasyon ay nakapagpabuti sa kalusugan, kapakanan, at produktibidad ng hayop (1–3). Mula sa isang mekanismo ng pagkilos, iminungkahi na ang mga antibiotic na ibinibigay sa mga subinhibitory na konsentrasyon ay namamagitan sa mga tugon ng host sa pamamagitan ng pag-modulate sa gastrointestinal (GI) flora at, kaugnay nito, ang kanilang mga interaksyon sa host (3). Gayunpaman, ang patuloy na mga alalahanin tungkol sa potensyal na pagkalat ng mga antibiotic-resistant foodborne pathogens at ang kanilang potensyal na kaugnayan sa mga impeksyon na lumalaban sa antibiotic sa mga tao ay humantong sa unti-unting paghinto ng paggamit ng antibiotic sa mga hayop na kumakain (4–8). Samakatuwid, ang pagbuo ng mga feed additives at improvers na nakakatugon sa kahit ilan sa mga kinakailangang ito (pinabuting kalusugan, kapakanan, at produktibidad ng hayop) ay lubhang interesante mula sa parehong akademikong pananaliksik at komersyal na pananaw sa pag-unlad (5, 9). Iba't ibang komersyal na feed additives ang pumasok sa merkado ng pagkain ng hayop, kabilang ang mga probiotics, prebiotics, essential oils at mga kaugnay na compound mula sa iba't ibang pinagmumulan ng halaman, at mga kemikal tulad ng aldehydes (10–14). Ang iba pang mga komersyal na feed additives na karaniwang ginagamit sa mga manok ay kinabibilangan ng mga bacteriophage, zinc oxide, exogenous enzymes, competitive exclusion products, at acidic compounds (15, 16).
Sa mga umiiral na kemikal na additives sa feed, ang mga aldehyde at organic acids ang siyang pinakamalawak na pinag-aaralan at ginagamit na compounds (12, 17–21). Ang mga organic acids, lalo na ang mga short-chain fatty acids (SCFAs), ay kilalang mga antagonist ng pathogenic bacteria. Ang mga organic acids na ito ay ginagamit bilang feed additives hindi lamang upang limitahan ang presensya ng mga pathogens sa feed matrix kundi pati na rin upang magkaroon ng aktibong epekto sa gastrointestinal function (17, 20–24). Bukod pa rito, ang mga SCFAs ay nalilikha sa pamamagitan ng fermentation ng intestinal flora sa digestive tract at pinaniniwalaang gumaganap ng mekanistikong papel sa kakayahan ng ilang probiotics at prebiotics na kontrahin ang mga pathogens na nakain sa gastrointestinal tract (21, 23, 25).
Sa paglipas ng mga taon, ang iba't ibang short-chain fatty acids (SCFAs) ay nakaakit ng maraming atensyon bilang mga feed additive. Sa partikular, ang propionate, butyrate, at formate ay naging paksa ng maraming pag-aaral at komersyal na aplikasyon (17, 20, 21, 23, 24, 26). Habang ang mga unang pag-aaral ay nakatuon sa pagkontrol ng mga foodborne pathogens sa pagkain ng hayop at manok, ang mga mas bagong pag-aaral ay inilipat ang kanilang pokus sa pangkalahatang pagpapabuti ng pagganap ng hayop at kalusugan ng gastrointestinal (20, 21, 24). Ang acetate, propionate, at butyrate ay nakaakit ng maraming atensyon bilang mga organic acid feed additive, kung saan ang formic acid ay isa ring promising candidate (21, 23). Malaking atensyon ang nakatuon sa mga aspeto ng kaligtasan ng pagkain ng formic acid, lalo na ang pagbawas ng insidente ng mga foodborne pathogens sa pagkain ng mga hayop. Gayunpaman, isinasaalang-alang din ang iba pang posibleng gamit. Ang pangkalahatang layunin ng pagsusuring ito ay upang suriin ang kasaysayan at kasalukuyang katayuan ng formic acid bilang isang nagpapabuti sa pagkain ng mga hayop (Larawan 1). Sa pag-aaral na ito, susuriin natin ang mekanismo ng antibacterial ng formic acid. Bukod pa rito, susuriin nating mabuti ang mga epekto nito sa mga alagang hayop at manok at tatalakayin ang mga posibleng pamamaraan upang mapabuti ang bisa nito.
Larawan 1. Mapa ng isip ng mga paksang tinalakay sa pagsusuring ito. Sa partikular, ang mga sumusunod na pangkalahatang layunin ay nakatuon sa: upang ilarawan ang kasaysayan at kasalukuyang kalagayan ng formic acid bilang isang pampabuti ng pagkain ng mga hayop, ang mga mekanismong antimicrobial ng formic acid at ang epekto ng paggamit nito sa kalusugan ng mga hayop at manok, at mga potensyal na pamamaraan upang mapabuti ang bisa.
Ang produksyon ng pagkain para sa mga alagang hayop at manok ay isang masalimuot na operasyon na kinasasangkutan ng maraming hakbang, kabilang ang pisikal na pagproseso ng butil (hal., paggiling upang mabawasan ang laki ng particle), thermal processing para sa pelleting, at ang pagdaragdag ng maraming sustansya sa diyeta depende sa mga partikular na pangangailangan sa nutrisyon ng hayop (27). Dahil sa ganitong kasalimuotan, hindi nakakagulat na ang pagproseso ng pagkain ay naglalantad sa butil sa iba't ibang salik sa kapaligiran bago ito makarating sa feed mill, habang naggiling, at kasunod nito habang dinadala at pinapakain sa mga compound feed ration (9, 21, 28). Kaya, sa paglipas ng mga taon, isang magkakaibang grupo ng mga mikroorganismo ang natukoy sa pagkain, kabilang hindi lamang ang bacteria kundi pati na rin ang mga bacteriophage, fungi, at yeast (9, 21, 28–31). Ang ilan sa mga kontaminadong ito, tulad ng ilang fungi, ay maaaring makagawa ng mga mycotoxin na nagdudulot ng mga panganib sa kalusugan ng mga hayop (32–35).
Ang mga populasyon ng bakterya ay maaaring medyo magkakaiba at nakadepende sa ilang antas sa kani-kanilang mga pamamaraan na ginagamit para sa paghihiwalay at pagkilala sa mga mikroorganismo pati na rin sa pinagmulan ng sample. Halimbawa, ang profile ng komposisyon ng mikrobyo ay maaaring magkaiba bago ang paggamot sa init na nauugnay sa pelleting (36). Bagama't ang mga klasikong pamamaraan ng kultura at plate plating ay nagbigay ng ilang impormasyon, ang kamakailang aplikasyon ng 16S rRNA gene-based next-generation sequencing (NGS) na pamamaraan ay nagbigay ng mas komprehensibong pagtatasa ng komunidad ng forage microbiome (9). Nang suriin nina Solanki et al. (37) ang bacterial microbiome ng mga butil ng trigo na nakaimbak sa loob ng isang panahon sa presensya ng phosphine, isang fumigant na pangkontrol ng insekto, natuklasan nila na ang microbiome ay mas magkakaiba pagkatapos ng ani at pagkatapos ng 3 buwan ng pag-iimbak. Bukod dito, si Solanki et al. (37) Ipinakita ng (37) na ang Proteobacteria, Firmicutes, Actinobacteria, Bacteroidetes, at Planctomyces ang nangingibabaw na phyla sa mga butil ng trigo, ang Bacillus, Erwinia, at Pseudomonas ang nangingibabaw na genera, at ang Enterobacteriaceae ay bumubuo ng isang maliit na proporsyon. Batay sa mga paghahambing sa taxonomy, napagpasyahan nila na ang phosphine fumigation ay makabuluhang nagpabago sa mga populasyon ng bacteria ngunit hindi nakakaapekto sa pagkakaiba-iba ng fungi.
Ipinakita nina Solanki et al. (37) na ang mga pinagmumulan ng pagkain ay maaari ring maglaman ng mga pathogen na dala ng pagkain na maaaring magdulot ng mga problema sa kalusugan ng publiko batay sa pagtuklas ng Enterobacteriaceae sa microbiome. Ang mga pathogen na dala ng pagkain tulad ng Clostridium perfringens, Clostridium botulinum, Salmonella, Campylobacter, Escherichia coli O157:H7, at Listeria monocytogenes ay naiugnay sa pagkain ng hayop at silage (9, 31, 38). Ang pananatili ng iba pang mga pathogen na dala ng pagkain sa pagkain ng hayop at manok ay kasalukuyang hindi alam. Sinuri nina Ge et al. (39) ang mahigit 200 sangkap ng pagkain ng hayop at inihiwalay ang Salmonella, E. coli, at Enterococci, ngunit hindi nakita ang E. coli O157:H7 o Campylobacter. Gayunpaman, ang mga matrice tulad ng tuyong pagkain ay maaaring magsilbing pinagmumulan ng pathogenic na E. coli. Sa pagsubaybay sa pinagmulan ng pagsiklab noong 2016 ng mga serogroup na Escherichia coli (STEC) na nagpoprodyus ng Shiga toxin na O121 at O26 na nauugnay sa sakit ng tao, ginamit nina Crowe et al. (40) ang whole-genome sequencing upang ihambing ang mga clinical isolate sa mga isolate na nakuha mula sa mga produktong pagkain. Batay sa paghahambing na ito, napagpasyahan nila na ang malamang na pinagmulan ay ang low-moisture raw wheat flour mula sa mga flour mill. Ang mababang moisture content ng wheat flour ay nagmumungkahi na ang STEC ay maaari ring mabuhay sa low-moisture animal feed. Gayunpaman, gaya ng nabanggit nina Crowe et al. (40), ang paghihiwalay ng STEC mula sa mga sample ng harina ay mahirap at nangangailangan ng mga immunomagnetic separation methods upang mabawi ang sapat na bilang ng mga bacterial cell. Ang mga katulad na proseso ng diagnostic ay maaari ring magpakomplikado sa pagtuklas at paghihiwalay ng mga bihirang foodborne pathogens sa pagkain ng hayop. Ang kahirapan sa pagtuklas ay maaari ring dahil sa matagal na pagtitiyaga ng mga pathogen na ito sa low-moisture matrices. Forghani et al. (41) ipinakita na ang harina ng trigo na nakaimbak sa temperatura ng silid at binakunahan ng pinaghalong enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC) serogroups na O45, O121, at O145 at Salmonella (S. Typhimurium, S. Agona, S. Enteritidis, at S. Anatum) ay maaaring masukat sa ika-84 at ika-112 araw at matutukoy pa rin sa ika-24 at ika-52 linggo.
Sa kasaysayan, ang Campylobacter ay hindi kailanman nahiwalay mula sa pagkain ng hayop at manok sa pamamagitan ng mga tradisyunal na pamamaraan ng pagpaparami (38, 39), bagama't ang Campylobacter ay madaling maihiwalay mula sa gastrointestinal tract ng manok at mga produktong manok (42, 43). Gayunpaman, ang pagkain ay mayroon pa ring mga bentahe bilang isang potensyal na mapagkukunan. Halimbawa, ipinakita nina Alves et al. (44) na ang pagbabakuna ng pinatabang pagkain ng manok gamit ang C. jejuni at kasunod na pag-iimbak ng pagkain sa dalawang magkaibang temperatura sa loob ng 3 o 5 araw ay nagresulta sa pagbawi ng mabubuhay na C. jejuni at, sa ilang mga kaso, maging ang kanilang paglaganap. Napagpasyahan nila na ang C. jejuni ay tiyak na mabubuhay sa pagkain ng manok at, samakatuwid, ay maaaring maging isang potensyal na mapagkukunan ng impeksyon para sa mga manok.
Ang kontaminasyon ng Salmonella sa pagkain ng hayop at manok ay nakatanggap ng maraming atensyon noon at nananatiling pokus ng patuloy na pagsisikap upang bumuo ng mga pamamaraan ng pagtuklas na partikular na naaangkop sa pagkain at upang makahanap ng mas epektibong mga hakbang sa pagkontrol (12, 26, 30, 45–53). Sa paglipas ng mga taon, maraming pag-aaral ang sumuri sa paghihiwalay at paglalarawan ng Salmonella sa iba't ibang mga establisyimento ng pagkain at mga gilingan ng pagkain (38, 39, 54–61). Sa pangkalahatan, ipinapahiwatig ng mga pag-aaral na ito na ang Salmonella ay maaaring ihiwalay mula sa iba't ibang sangkap ng pagkain, pinagmumulan ng pagkain, uri ng pagkain, at mga operasyon sa paggawa ng pagkain. Ang mga rate ng pagkalat at mga pangunahing serotype ng Salmonella na nakahiwalay ay iba-iba rin. Halimbawa, kinumpirma nina Li et al. (57) ang pagkakaroon ng Salmonella spp. Ito ay natukoy sa 12.5% ​​​​ng 2058 na sample na nakolekta mula sa kumpletong mga pagkain ng hayop, mga sangkap ng pagkain, mga pagkain ng alagang hayop, mga panggagamot ng alagang hayop, at mga suplemento ng alagang hayop noong panahon ng pagkolekta ng datos mula 2002 hanggang 2009. Bukod pa rito, ang mga pinakakaraniwang serotype na natukoy sa 12.5% ​​​​ng mga sample ng Salmonella na nagpositibo sa pagsusuri ay sina S. Senftenberg at S. Montevideo (57). Sa isang pag-aaral ng mga pagkaing handa nang kainin at mga by-product ng pagkain ng hayop sa Texas, iniulat nina Hsieh et al. (58) na ang pinakamataas na prevalence ng Salmonella ay sa fishmeal, na sinusundan ng mga protina ng hayop, kung saan sina S. Mbanka at S. Montevideo ang pinakakaraniwang serotype. Ang mga feed mill ay nagpapakita rin ng ilang potensyal na punto ng kontaminasyon ng pagkain habang hinahalo at dinadagdag ang mga sangkap (9, 56, 61). Naipakita nina Magossi et al. (61) na maraming punto ng kontaminasyon ang maaaring mangyari habang gumagawa ng pagkain sa Estados Unidos. Sa katunayan, si Magossi et al. (61) ay nakahanap ng kahit isang positibong kultura ng Salmonella sa 11 feed mill (12 lokasyon ng sampling sa kabuuan) sa walong estado sa Estados Unidos. Dahil sa potensyal ng kontaminasyon ng Salmonella habang hinahawakan, dinadala, at pinapakain ang mga hayop, hindi kataka-taka na may mga makabuluhang pagsisikap na ginagawa upang makabuo ng mga feed additives na maaaring makabawas at makapagpanatili ng mababang antas ng kontaminasyon ng mikrobyo sa buong siklo ng produksyon ng hayop.
Kaunti lamang ang nalalaman tungkol sa mekanismo ng tiyak na tugon ng Salmonella sa formic acid. Gayunpaman, ipinahiwatig nina Huang et al. (62) na ang formic acid ay nasa maliit na bituka ng mga mammal at ang Salmonella spp. ay may kakayahang gumawa ng formic acid. Gumamit si Huang et al. (62) ng isang serye ng mga deletion mutant ng mga pangunahing pathway upang matukoy ang ekspresyon ng mga gene ng virulence ng Salmonella at natuklasan na ang formate ay maaaring kumilos bilang isang diffusible signal upang hikayatin ang Salmonella na salakayin ang mga Hep-2 epithelial cell. Kamakailan lamang, inihiwalay nina Liu et al. (63) ang isang formate transporter, ang FocA, mula sa Salmonella typhimurium na gumaganap bilang isang tiyak na formate channel sa pH 7.0 ngunit maaari ring gumana bilang isang passive export channel sa mataas na panlabas na pH o bilang isang pangalawang aktibong formate/hydrogen ion import channel sa mababang pH. Gayunpaman, ang pag-aaral na ito ay isinagawa lamang sa isang serotype ng S. Typhimurium. Ang tanong ay nananatili kung ang lahat ng serotype ay tumutugon sa formic acid sa pamamagitan ng magkatulad na mekanismo. Ito ay nananatiling isang kritikal na tanong sa pananaliksik na dapat tugunan sa mga pag-aaral sa hinaharap. Anuman ang mga resulta, nananatiling maingat na gumamit ng maraming serotype ng Salmonella o kahit maraming strain ng bawat serotype sa mga eksperimento sa screening kapag bumubuo ng mga pangkalahatang rekomendasyon para sa paggamit ng mga acid supplement upang mabawasan ang antas ng Salmonella sa pagkain. Ang mga mas bagong pamamaraan, tulad ng paggamit ng genetic barcoding upang i-encode ang mga strain upang makilala ang iba't ibang subgroup ng parehong serotype (9, 64), ay nag-aalok ng pagkakataong matukoy ang mas pinong mga pagkakaiba na maaaring makaapekto sa mga konklusyon at interpretasyon ng mga pagkakaiba.
Ang kemikal na katangian at anyo ng paghihiwalay ng formate ay maaari ring mahalaga. Sa isang serye ng mga pag-aaral, ipinakita nina Beyer et al. (65–67) na ang pagsugpo sa Enterococcus faecium, Campylobacter jejuni, at Campylobacter coli ay may kaugnayan sa dami ng dissociated formic acid at hindi nakadepende sa pH o undissociated formic acid. Ang kemikal na anyo ng formate kung saan nakalantad ang bakterya ay tila mahalaga rin. Sinuri nina Kovanda et al. (68) ang ilang Gram-negative at Gram-positive na organismo at inihambing ang minimum inhibitory concentrations (MICs) ng sodium formate (500–25,000 mg/L) at isang halo ng sodium formate at free formate (40/60 m/v; 10–10,000 mg/L). Batay sa mga halaga ng MIC, natuklasan nila na ang sodium formate ay pumipigil lamang laban sa Campylobacter jejuni, Clostridium perfringens, Streptococcus suis, at Streptococcus pneumoniae, ngunit hindi laban sa Escherichia coli, Salmonella typhimurium, o Enterococcus faecalis. Sa kabaligtaran, ang pinaghalong sodium formate at free sodium formate ay pumipigil laban sa lahat ng organismo, na humantong sa mga may-akda na maghinuha na ang free formic acid ay nagtataglay ng karamihan sa mga antimicrobial na katangian. Magiging interesante na suriin ang iba't ibang ratio ng dalawang kemikal na anyo na ito upang matukoy kung ang saklaw ng mga halaga ng MIC ay nauugnay sa antas ng formic acid na nasa mixed formula at ang tugon sa 100% formic acid.
Sinubukan nina Gomez-Garcia et al. (69) ang mga kombinasyon ng mga mahahalagang langis at mga organikong asido (tulad ng formic acid) laban sa maraming isolate ng Escherichia coli, Salmonella, at Clostridium perfringens na nakuha mula sa mga baboy. Sinubukan nila ang bisa ng anim na organikong asido, kabilang ang formic acid, at anim na mahahalagang langis laban sa mga isolate ng baboy, gamit ang formaldehyde bilang positibong kontrol. Tinukoy nina Gomez-García et al. (69) ang MIC50, MBC50, at MIC50/MBC50 ng formic acid laban sa Escherichia coli (600 at 2400 ppm, 4), Salmonella (600 at 2400 ppm, 4), at Clostridium perfringens (1200 at 2400 ppm, 2), kung saan ang formic acid ay natagpuang mas epektibo kaysa sa lahat ng organikong asido laban sa E. coli at Salmonella. (69) Ang formic acid ay epektibo laban sa Escherichia coli at Salmonella dahil sa maliit na laki ng molekula at mahabang kadena nito (70).
Sinuri nina Beyer et al. ang mga strain ng Campylobacter na nakahiwalay mula sa mga baboy (66) at ang mga strain ng Campylobacter jejuni na nakahiwalay mula sa mga manok (67) at ipinakita na ang formic acid ay naghihiwalay sa mga konsentrasyon na naaayon sa mga tugon ng MIC na sinusukat para sa iba pang mga organic acid. Gayunpaman, ang relatibong potensyal ng mga acid na ito, kabilang ang formic acid, ay pinagdududahan dahil maaaring gamitin ng Campylobacter ang mga acid na ito bilang mga substrate (66, 67). Ang paggamit ng acid ng C. jejuni ay hindi nakakagulat dahil ipinakita na mayroon itong nonglycolytic metabolism. Kaya, ang C. jejuni ay may limitadong kapasidad para sa carbohydrate catabolism at umaasa sa gluconeogenesis mula sa mga amino acid at organic acid para sa karamihan ng metabolismo ng enerhiya at biosynthetic activity nito (71, 72). Isang maagang pag-aaral nina Line et al. (73) ang gumamit ng isang phenotypic array na naglalaman ng 190 carbon sources at ipinakita na ang C. jejuni 11168(GS) ay maaaring gumamit ng mga organic acid bilang mga carbon sources, na karamihan ay mga intermediate ng tricarboxylic acid cycle. Mga karagdagang pag-aaral nina Wagli et al. (74) gamit ang isang phenotypic carbon utilization array ay nagpakita na ang mga strain ng C. jejuni at E. coli na sinuri sa kanilang pag-aaral ay may kakayahang lumaki sa mga organic acid bilang pinagmumulan ng carbon. Ang formate ang pangunahing electron donor para sa metabolismo ng enerhiya sa paghinga ng C. jejuni at, samakatuwid, ang pangunahing pinagmumulan ng enerhiya para sa C. jejuni (71, 75). Nagagamit ng C. jejuni ang formate bilang hydrogen donor sa pamamagitan ng isang membrane-bound formate dehydrogenase complex na nag-o-oxidize ng formate sa carbon dioxide, protons, at electrons at nagsisilbing electron donor para sa respiration (72).
Ang formic acid ay may mahabang kasaysayan ng paggamit bilang isang antimicrobial feed improver, ngunit ang ilang mga insekto ay maaari ring gumawa ng formic acid para magamit bilang isang antimicrobial defense chemical. Iminungkahi nina Rossini et al. (76) na ang formic acid ay maaaring isang sangkap ng acidic na dagta ng mga langgam na inilarawan ni Ray (77) halos 350 taon na ang nakalilipas. Simula noon, ang ating pag-unawa sa produksyon ng formic acid sa mga langgam at iba pang mga insekto ay tumaas nang malaki, at alam na ngayon na ang prosesong ito ay bahagi ng isang kumplikadong sistema ng depensa laban sa lason sa mga insekto (78). Iba't ibang grupo ng mga insekto, kabilang ang mga bubuyog na walang kagat, mga matutulis na langgam (Hymenoptera: Apidae), mga ground beetle (Galerita lecontei at G. janus), mga stingless ants (Formicinae), at ilang larvae ng gamu-gamo (Lepidoptera: Myrmecophaga), ay kilalang gumagawa ng formic acid bilang isang defensive chemical (76, 78–82).
Ang mga langgam ay marahil ang pinakamahusay na nailalarawan dahil mayroon silang mga acidocytes, mga espesyal na butas na nagpapahintulot sa kanila na mag-spray ng kamandag na pangunahing binubuo ng formic acid (82). Ginagamit ng mga langgam ang serine bilang precursor at nag-iimbak ng malalaking dami ng formate sa kanilang mga glandula ng kamandag, na sapat ang insulasyon upang protektahan ang mga host na langgam mula sa cytotoxicity ng formate hanggang sa ito ay i-spray (78, 83). Ang formic acid na kanilang inilalabas ay maaaring (1) magsilbing alarm pheromone upang maakit ang iba pang mga langgam; (2) maging isang nagtatanggol na kemikal laban sa mga kakumpitensya at mandaragit; at (3) kumilos bilang isang antifungal at antibacterial agent kapag sinamahan ng resin bilang bahagi ng materyal ng pugad (78, 82, 84–88). Ang formic acid na ginawa ng mga langgam ay may mga antimicrobial na katangian, na nagmumungkahi na maaari itong gamitin bilang isang topical additive. Ito ay ipinakita nina Bruch et al. (88), na nagdagdag ng synthetic formic acid sa resin at makabuluhang nagpabuti sa antifungal activity. Ang karagdagang ebidensya ng bisa ng formic acid at ng biyolohikal na gamit nito ay ang mga higanteng anteater, na hindi kayang gumawa ng stomach acid, ay kumakain ng mga langgam na naglalaman ng formic acid upang mabigyan ang kanilang sarili ng concentrated formic acid bilang alternatibong digestive acid (89).
Ang praktikal na paggamit ng formic acid sa agrikultura ay matagal nang pinag-aralan at isinaalang-alang. Sa partikular, ang formic acid ay maaaring gamitin bilang pandagdag sa pagkain ng hayop at silage. Ang sodium formate sa parehong solid at likidong anyo ay itinuturing na ligtas para sa lahat ng uri ng hayop, mga mamimili at sa kapaligiran (90). Batay sa kanilang pagtatasa (90), ang pinakamataas na konsentrasyon na 10,000 mg formic acid equivalents/kg feed ay itinuturing na ligtas para sa lahat ng uri ng hayop, habang ang pinakamataas na konsentrasyon na 12,000 mg formic acid equivalents/kg feed ay itinuturing na ligtas para sa mga baboy. Ang paggamit ng formic acid bilang pampabuti ng pagkain ng hayop ay pinag-aralan sa loob ng maraming taon. Ito ay itinuturing na may komersyal na halaga bilang isang preserbatibo ng silage at isang antimicrobial agent sa pagkain ng hayop at manok.
Ang mga kemikal na additives tulad ng mga acid ay palaging isang mahalagang elemento sa produksyon ng silage at pamamahala ng feed (91, 92). Nabanggit nina Borreani et al. (91) na upang makamit ang pinakamainam na produksyon ng mataas na kalidad na silage, kinakailangang mapanatili ang kalidad ng forage habang pinapanatili ang pinakamaraming tuyong bagay hangga't maaari. Ang resulta ng naturang pag-optimize ay ang pagliit ng mga pagkalugi sa lahat ng yugto ng proseso ng ensiling: mula sa mga unang aerobic na kondisyon sa silo hanggang sa kasunod na fermentation, pag-iimbak at muling pagbubukas ng silo para sa pagpapakain. Ang mga partikular na pamamaraan para sa pag-optimize ng produksyon ng silage sa bukid at kasunod na fermentation ng silage ay tinalakay nang detalyado sa ibang lugar (91, 93-95) at hindi tatalakayin nang detalyado dito. Ang pangunahing problema ay ang oxidative deterioration na dulot ng mga yeast at mold kapag ang oxygen ay nasa silage (91, 92). Samakatuwid, ipinakilala ang mga biological inoculant at kemikal na additives upang labanan ang masamang epekto ng pagkasira (91, 92). Kabilang sa iba pang mga konsiderasyon para sa mga additives sa silage ang paglilimita sa pagkalat ng mga pathogen na maaaring naroroon sa silage (hal., pathogenic E. coli, Listeria, at Salmonella) pati na rin ang mga fungi na gumagawa ng mycotoxin (96–98).
Hinati nina Mack et al. (92) ang mga acidic additives sa dalawang kategorya. Ang mga acid tulad ng propionic, acetic, sorbic, at benzoic acid ay nagpapanatili ng aerobic stability ng silage kapag ipinakain sa mga ruminant sa pamamagitan ng paglilimita sa paglaki ng mga yeast at molde (92). Pinaghiwalay nina Mack et al. (92) ang formic acid mula sa iba pang mga acid at itinuring itong isang direktang acidifier na pumipigil sa clostridia at mga spoilage microorganism habang pinapanatili ang integridad ng silage protein. Sa pagsasagawa, ang kanilang mga salt form ang pinakakaraniwang mga kemikal na anyo upang maiwasan ang mga corrosive properties ng mga acid sa non-salt form (91). Maraming mga grupo ng pananaliksik ang nag-aral din ng formic acid bilang isang acidic additive para sa silage. Ang formic acid ay kilala sa mabilis nitong acidifying potential at ang inhibitory effect nito sa paglaki ng mga nakapipinsalang silage microorganism na nagpapababa sa protina at water-soluble carbohydrate content ng silage (99). Samakatuwid, inihambing nina He et al. (92) ang formic acid sa mga acidic additives sa silage. (100) ay nagpakita na ang formic acid ay maaaring pumigil sa Escherichia coli at nagpapababa sa pH ng silage. Ang mga bacterial culture na gumagawa ng formic at lactic acid ay idinagdag din sa silage upang pasiglahin ang acidification at produksyon ng organic acid (101). Sa katunayan, natuklasan nina Cooley et al. (101) na kapag ang silage ay na-asido gamit ang 3% (w/v) formic acid, ang produksyon ng lactic at formic acid ay lumampas sa 800 at 1000 mg organic acid/100 g sample, ayon sa pagkakabanggit. Sinuri nang detalyado nina Mack et al. (92) ang mga literatura sa pananaliksik tungkol sa silage additive, kabilang ang mga pag-aaral na inilathala mula noong 2000 na nakatuon sa at/o kasama ang formic acid at iba pang mga acid. Samakatuwid, ang pagsusuring ito ay hindi tatalakay nang detalyado sa mga indibidwal na pag-aaral ngunit ibubuod lamang ang ilang mahahalagang punto tungkol sa pagiging epektibo ng formic acid bilang isang kemikal na additive ng silage. Parehong unbuffered at buffered formic acid ay pinag-aralan at sa karamihan ng mga kaso ang Clostridium spp. Ang mga relatibong aktibidad nito (carbohydrate, protein, at lactate uptake at butyrate excretion) ay may posibilidad na bumababa, habang ang produksyon ng ammonia at butyrate ay bumababa at ang pagpapanatili ng dry matter ay tumataas (92). May mga limitasyon sa pagganap ng formic acid, ngunit ang paggamit nito bilang isang silage additive kasama ng iba pang mga acid ay tila nakakalutas sa ilan sa mga isyung ito (92).
Maaaring pigilan ng formic acid ang mga pathogenic bacteria na nagdudulot ng panganib sa kalusugan ng tao. Halimbawa, sina Pauly at Tam (102) ay nag-inoculate ng maliliit na laboratory silos na may L. monocytogenes na naglalaman ng tatlong magkakaibang antas ng dry matter (200, 430, at 540 g/kg) ng ryegrass at pagkatapos ay dinagdagan ng formic acid (3 ml/kg) o lactic acid bacteria (8 × 105/g) at mga cellulolytic enzyme. Iniulat nila na ang parehong paggamot ay nagpababa sa L. monocytogenes sa mga antas na hindi matukoy sa low dry matter silage (200 g/kg). Gayunpaman, sa medium dry matter silage (430 g/kg), ang L. monocytogenes ay natutukoy pa rin pagkatapos ng 30 araw sa formic acid-treated silage. Ang pagbawas sa L. monocytogenes ay tila nauugnay sa mas mababang pH, lactic acid, at pinagsamang undissociated acids. Halimbawa, binanggit nina Pauly at Tam (102) na ang antas ng lactic acid at pinagsamang undissociated acid ay partikular na mahalaga, na maaaring dahilan kung bakit walang naobserbahang pagbawas sa L. monocytogenes sa formic acid-treated media mula sa mga silage na may mas mataas na nilalaman ng dry matter. Dapat isagawa ang mga katulad na pag-aaral sa hinaharap para sa iba pang karaniwang mga pathogen ng silage tulad ng Salmonella at pathogenic E. coli. Ang mas komprehensibong pagsusuri ng sequence ng 16S rDNA ng buong komunidad ng microbial ng silage ay maaari ring makatulong upang matukoy ang mga pagbabago sa pangkalahatang populasyon ng microbial ng silage na nangyayari sa iba't ibang yugto ng pagbuburo ng silage sa presensya ng formic acid (103). Ang pagkuha ng datos ng microbiome ay maaaring magbigay ng analytical support upang mas mahusay na mahulaan ang pag-usad ng pagbuburo ng silage at upang bumuo ng pinakamainam na mga kumbinasyon ng additive upang mapanatili ang mataas na kalidad ng silage.
Sa mga pakain ng hayop na nakabase sa butil, ang formic acid ay ginagamit bilang isang antimicrobial agent upang limitahan ang antas ng pathogen sa iba't ibang feed matrices na nagmula sa butil pati na rin ang ilang sangkap ng pakain tulad ng mga by-product ng hayop. Ang mga epekto sa populasyon ng pathogen sa manok at iba pang mga hayop ay maaaring malawak na hatiin sa dalawang kategorya: direktang epekto sa populasyon ng pathogen ng pakain mismo at hindi direktang epekto sa mga pathogen na naninirahan sa gastrointestinal tract ng mga hayop pagkatapos kainin ang ginagamot na pakain (20, 21, 104). Maliwanag, ang dalawang kategoryang ito ay magkakaugnay, dahil ang pagbawas ng mga pathogen sa pakain ay dapat magresulta sa pagbawas ng kolonisasyon kapag kinakain ng hayop ang pakain. Gayunpaman, ang mga antimicrobial na katangian ng isang partikular na acid na idinagdag sa isang feed matrix ay maaaring maimpluwensyahan ng ilang mga salik, tulad ng komposisyon ng pakain at ang anyo kung saan idinagdag ang acid (21, 105).
Sa kasaysayan, ang paggamit ng formic acid at iba pang kaugnay na mga acid ay pangunahing nakatuon sa direktang pagkontrol ng Salmonella sa pagkain ng hayop at manok (21). Ang mga resulta ng mga pag-aaral na ito ay detalyadong naibuod sa ilang mga pagsusuri na inilathala sa iba't ibang panahon (18, 21, 26, 47, 104–106), kaya ilan lamang sa mga pangunahing natuklasan mula sa mga pag-aaral na ito ang tinalakay sa pagsusuring ito. Ipinakita ng ilang pag-aaral na ang antimicrobial activity ng formic acid sa mga feed matrice ay nakasalalay sa dosis at oras ng pagkakalantad sa formic acid, ang moisture content ng feed matrix, at ang bacterial concentration sa feed at gastrointestinal tract ng hayop (19, 21, 107–109). Ang uri ng feed matrix at ang pinagmumulan ng mga sangkap ng pagkain ng hayop ay mga salik din na nakakaimpluwensya. Kaya, ipinakita ng ilang pag-aaral na ang mga antas ng Salmonella. Ang mga bacterial toxin na nakahiwalay mula sa mga by-product ng hayop ay maaaring magkaiba sa mga nakahiwalay mula sa mga by-product ng halaman (39, 45, 58, 59, 110–112). Gayunpaman, ang mga pagkakaiba sa tugon sa mga asido tulad ng formic acid ay maaaring may kaugnayan sa mga pagkakaiba sa kaligtasan ng serovar sa diyeta at sa temperatura kung saan pinoproseso ang diyeta (19, 113, 114). Ang mga pagkakaiba sa tugon ng serovar sa paggamot ng asido ay maaari ring maging isang salik sa kontaminasyon ng manok gamit ang kontaminadong pagkain (113, 115), at ang mga pagkakaiba sa virulence gene expression (116) ay maaari ring gumanap ng papel. Ang mga pagkakaiba sa acid tolerance ay maaaring makaapekto sa pagtuklas ng Salmonella sa culture media kung ang mga acid na dala ng pagkain ay hindi sapat na na-buffer (21, 105, 117–122). Ang pisikal na anyo ng diyeta (sa mga tuntunin ng laki ng particle) ay maaari ring makaimpluwensya sa relatibong pagkakaroon ng formic acid sa gastrointestinal tract (123).
Mahalaga rin ang mga estratehiya upang ma-optimize ang antimicrobial activity ng formic acid na idinagdag sa feed. Iminungkahi ang mas mataas na konsentrasyon ng acid para sa mga sangkap ng feed na may mataas na kontaminasyon bago ang paghahalo ng feed upang mabawasan ang potensyal na pinsala sa kagamitan ng feed mill at mga problema sa palatability ng feed ng hayop (105). Napagpasyahan ni Jones (51) na ang Salmonella na nasa feed bago ang kemikal na paglilinis ay mas mahirap kontrolin kaysa sa Salmonella na nakadikit sa feed pagkatapos ng kemikal na paggamot. Ang thermal treatment ng feed habang pinoproseso sa feed mill ay iminungkahi bilang isang interbensyon upang limitahan ang kontaminasyon ng Salmonella sa feed, ngunit ito ay depende sa komposisyon ng feed, laki ng particle, at iba pang mga salik na nauugnay sa proseso ng paggiling (51). Ang antimicrobial activity ng mga acid ay nakadepende rin sa temperatura, at ang mataas na temperatura sa presensya ng mga organic acid ay maaaring magkaroon ng synergistic inhibitory effect sa Salmonella, tulad ng naobserbahan sa mga likidong kultura ng Salmonella (124, 125). Ilang pag-aaral ng mga feed na kontaminado ng Salmonella ang sumusuporta sa paniwala na ang mataas na temperatura ay nagpapataas ng bisa ng mga acid sa feed matrix (106, 113, 126). Amado et al. (127) gumamit ng isang sentral na disenyo ng composite upang pag-aralan ang interaksyon ng temperatura at asido (formic o lactic acid) sa 10 uri ng Salmonella enterica at Escherichia coli na nakahiwalay mula sa iba't ibang mga pagkain ng baka at ininom sa mga acidified na pellet ng baka. Napagpasyahan nila na ang init ang nangingibabaw na salik na nakakaimpluwensya sa pagbawas ng microbial, kasama ang asido at ang uri ng bacterial isolate. Ang synergistic effect sa acid ay nangingibabaw pa rin, kaya maaaring gamitin ang mas mababang temperatura at konsentrasyon ng acid. Gayunpaman, nabanggit din nila na ang mga synergistic effect ay hindi palaging naoobserbahan kapag ginamit ang formic acid, na humantong sa kanilang paghihinala na ang volatilization ng formic acid sa mas mataas na temperatura o mga buffering effect ng mga bahagi ng feed matrix ay isang salik.
Ang paglimita sa shelf life ng pagkain bago ipakain sa mga hayop ay isang paraan upang makontrol ang pagpasok ng mga foodborne pathogens sa katawan ng hayop habang nagpapakain. Gayunpaman, kapag ang acid sa pagkain ay nakapasok na sa gastrointestinal tract, maaari itong magpatuloy sa paggamit ng antimicrobial activity nito. Ang antimicrobial activity ng mga exogenously administered acidic substances sa gastrointestinal tract ay maaaring depende sa iba't ibang salik, kabilang ang konsentrasyon ng gastric acid, ang active site ng gastrointestinal tract, ang pH at oxygen content ng gastrointestinal tract, ang edad ng hayop, at ang relatibong komposisyon ng gastrointestinal microbial population (na depende sa lokasyon ng gastrointestinal tract at ang maturity ng hayop) (21, 24, 128–132). Bukod pa rito, ang resident population ng anaerobic microorganisms sa gastrointestinal tract (na nagiging dominant sa lower digestive tract ng mga monogastric na hayop habang sila ay nag-mature) ay aktibong gumagawa ng mga organic acids sa pamamagitan ng fermentation, na maaari ring magkaroon ng antagonistic effect sa mga transient pathogens na pumapasok sa gastrointestinal tract (17, 19–21).
Karamihan sa mga naunang pananaliksik ay nakatuon sa paggamit ng mga organic acid, kabilang ang formate, upang limitahan ang Salmonella sa gastrointestinal tract ng mga manok, na tinalakay nang detalyado sa ilang mga pagsusuri (12, 20, 21). Kapag pinagsama-sama ang mga pag-aaral na ito, maaaring magawa ang ilang mahahalagang obserbasyon. Iniulat nina McHan at Shotts (133) na ang pagpapakain ng formic at propionic acid ay nagbawas ng mga antas ng Salmonella Typhimurium sa cecum ng mga manok na inoculated ng bacteria at tinantiya ang mga ito sa edad na 7, 14, at 21 araw. Gayunpaman, nang subaybayan nina Hume et al. (128) ang C-14-labeled propionate, napagpasyahan nila na napakakaunting propionate sa diyeta ang maaaring makarating sa cecum. Kailangan pang matukoy kung totoo rin ito para sa formic acid. Gayunpaman, kamakailan lamang ay sinuri nina Bourassa et al. (134) iniulat na ang pagpapakain ng formic at propionic acid ay nagpababa ng antas ng Salmonella Typhimurium sa cecum ng mga manok na binakunahan ng bacteria, na nasukat sa edad na 7, 14, at 21 araw. (132) nabanggit na ang pagpapakain ng formic acid sa 4 g/t sa mga broiler na manok sa loob ng 6 na linggong panahon ng paglaki ay nagpababa ng konsentrasyon ng S. Typhimurium sa cecum sa ibaba ng antas ng pagtuklas.
Ang pagkakaroon ng formic acid sa diyeta ay maaaring magkaroon ng mga epekto sa iba pang bahagi ng gastrointestinal tract ng manok. Ipinakita nina Al-Tarazi at Alshavabkeh (134) na ang isang halo ng formic acid at propionic acid ay maaaring mabawasan ang kontaminasyon ng Salmonella pullorum (S. PRlorum) sa pananim at cecum. Naobserbahan nina Thompson at Hinton (129) na ang isang komersyal na makukuhang halo ng formic acid at propionic acid ay nagpataas ng konsentrasyon ng parehong acid sa pananim at gizzard at bactericidal laban sa Salmonella Enteritidis PT4 sa isang in vitro model sa ilalim ng mga representatibong kondisyon ng pag-aalaga. Ang ideyang ito ay sinusuportahan ng in vivo data mula kay Bird et al. (135) na nagdagdag ng formic acid sa inuming tubig ng mga manok na broiler sa panahon ng simulated fasting period bago ang pagpapadala, katulad ng mga fasting chicken na broiler na dumaranas bago ang transportasyon sa isang planta ng pagproseso ng manok. Ang pagdaragdag ng formic acid sa inuming tubig ay nagresulta sa pagbawas sa bilang ng S. Typhimurium sa pananim at epididymis, at pagbawas sa dalas ng mga pananim na positibo sa S. Typhimurium, ngunit hindi sa bilang ng mga positibong epididymis (135). Ang pagbuo ng mga sistema ng paghahatid na maaaring protektahan ang mga organic acid habang aktibo ang mga ito sa ibabang bahagi ng gastrointestinal tract ay maaaring makatulong na mapabuti ang bisa. Halimbawa, ang microencapsulation ng formic acid at ang pagdaragdag nito sa pagkain ay ipinakita na nakakabawas sa bilang ng Salmonella Enteritidis sa mga nilalaman ng cecal (136). Gayunpaman, maaaring mag-iba ito depende sa uri ng hayop. Halimbawa, si Walia et al. (137) ay hindi nakapansin ng pagbawas sa Salmonella sa cecum o lymph nodes ng 28-araw na gulang na mga baboy na pinakain ng pinaghalong formic acid, citric acid, at mga capsule ng essential oil, at kahit na nabawasan ang paglabas ng Salmonella sa dumi sa ika-14 na araw, hindi ito nabawasan sa ika-28 araw. Ipinakita nila na napigilan ang pahalang na pagkalat ng Salmonella sa pagitan ng mga baboy.
Bagama't ang mga pag-aaral ng formic acid bilang isang antimicrobial agent sa pag-aalaga ng hayop ay pangunahing nakatuon sa Salmonella na dala ng pagkain, mayroon ding ilang mga pag-aaral na nagta-target sa iba pang mga gastrointestinal pathogen. Ang mga in vitro na pag-aaral nina Kovanda et al. (68) ay nagmumungkahi na ang formic acid ay maaari ring maging epektibo laban sa iba pang mga gastrointestinal food-borne pathogen, kabilang ang Escherichia coli at Campylobacter jejuni. Ipinakita ng mga naunang pag-aaral na ang mga organic acid (hal., lactic acid) at mga komersyal na halo na naglalaman ng formic acid bilang isang sangkap ay maaaring magpababa ng mga antas ng Campylobacter sa mga manok (135, 138). Gayunpaman, tulad ng nabanggit dati nina Beyer et al. (67), ang paggamit ng formic acid bilang isang antimicrobial agent laban sa Campylobacter ay maaaring mangailangan ng pag-iingat. Ang natuklasang ito ay partikular na problematiko para sa dietary supplementation sa mga manok dahil ang formic acid ang pangunahing pinagmumulan ng enerhiya sa paghinga para sa C. jejuni. Bukod dito, ang bahagi ng gastrointestinal niche nito ay pinaniniwalaang dahil sa metabolic cross-feeding sa mga produktong fermentation na halo-halong acid na ginawa ng mga gastrointestinal bacteria, tulad ng formate (139). Ang pananaw na ito ay may ilang batayan. Dahil ang formate ay isang chemoattractant para sa C. jejuni, ang mga double mutant na may mga depekto sa parehong formate dehydrogenase at hydrogenase ay may nabawasang rate ng cecal colonization sa mga broiler chicken kumpara sa wild-type C. jejuni strains (140, 141). Hindi pa rin malinaw kung gaano kalawak ang epekto ng external formic acid supplementation sa gastrointestinal tract colonization ng C. jejuni sa mga manok. Ang aktwal na konsentrasyon ng gastrointestinal formate ay maaaring mas mababa dahil sa formate catabolism ng iba pang gastrointestinal bacteria o formate absorption sa upper gastrointestinal tract, kaya maraming variable ang maaaring makaimpluwensya dito. Bukod pa rito, ang formate ay isang potensyal na produktong fermentation na ginawa ng ilang gastrointestinal bacteria, na maaaring makaimpluwensya sa kabuuang antas ng gastrointestinal formate. Ang pagkuwantipika ng formate sa mga nilalaman ng gastrointestinal at pagtukoy ng mga gene ng formate dehydrogenase gamit ang metagenomics ay maaaring magbigay-liwanag sa ilang aspeto ng ekolohiya ng mga mikroorganismo na gumagawa ng formate.
Pinagkumpara nina Roth et al. (142) ang mga epekto ng pagpapakain sa mga manok na broiler ng antibiotic na enrofloxacin o isang halo ng formic, acetic, at propionic acid sa paglaganap ng antibiotic-resistant na Escherichia coli. Ang total at antibiotic-resistant na E. coli isolates ay binilang sa pinagsama-samang mga sample ng dumi mula sa 1-araw na gulang na manok na broiler at sa mga sample ng cecal content mula sa 14- at 38-araw na gulang na manok na broiler. Ang mga isolate ng E. coli ay sinubukan para sa resistensya sa ampicillin, cefotaxime, ciprofloxacin, streptomycin, sulfamethoxazole, at tetracycline ayon sa naunang natukoy na mga breakpoint para sa bawat antibiotic. Nang ang kani-kanilang populasyon ng E. coli ay binilang at kinilala, hindi binago ng enrofloxacin o ng acid cocktail supplementation ang kabuuang bilang ng E. coli na nakahiwalay mula sa ceca ng 17- at 28-araw na gulang na manok na broiler. Ang mga ibong pinakain ng enrofloxacin supplemented diet ay nagkaroon ng mas mataas na antas ng ciprofloxacin-, streptomycin-, sulfamethoxazole-, at tetracycline-resistant E. coli at nabawasang antas ng cefotaxime-resistant E. coli sa ceca. Ang mga ibong pinakain ng cocktail ay nagkaroon ng nabawasang bilang ng ampicillin- at tetracycline-resistant E. coli sa ceca kumpara sa mga kontrol at mga ibong binigyan ng enrofloxacin supplemented. Ang mga ibong pinakain ng mixed acid ay nagkaroon din ng pagbawas sa bilang ng ciprofloxacin- at sulfamethoxazole-resistant E. coli sa cecum kumpara sa mga ibong pinakain ng enrofloxacin. Ang mekanismo kung paano binabawasan ng mga acid ang bilang ng antibiotic-resistant E. coli nang hindi binabawasan ang kabuuang bilang ng E. coli ay hindi pa rin malinaw. Gayunpaman, ang mga resulta ng pag-aaral nina Roth et al. ay naaayon sa mga resulta ng enrofloxacin group. (142) Maaaring ito ay isang indikasyon ng nabawasang pagkalat ng mga antibiotic resistance gene sa E. coli, tulad ng mga plasmid-linked inhibitor na inilarawan nina Cabezon et al. (143). Magiging interesante na magsagawa ng mas malalim na pagsusuri ng plasmid-mediated antibiotic resistance sa gastrointestinal population ng mga manok sa presensya ng mga feed additives tulad ng formic acid at upang higit pang pinuhin ang pagsusuring ito sa pamamagitan ng pagtatasa ng gastrointestinal resistome.
Ang pagbuo ng pinakamainam na antimicrobial feed additives laban sa mga pathogen ay dapat magkaroon ng kaunting epekto sa pangkalahatang gastrointestinal flora, lalo na sa mga microbiota na itinuturing na kapaki-pakinabang sa host. Gayunpaman, ang mga exogenous na ibinibigay na organic acid ay maaaring magkaroon ng mga nakakapinsalang epekto sa resident gastrointestinal microbiota at sa ilang antas ay nagpapawalang-bisa sa kanilang mga proteksiyon na katangian laban sa mga pathogen. Halimbawa, naobserbahan nina Thompson at Hinton (129) ang pagbaba ng antas ng lactic acid sa mga inahing manok na pinakain ng pinaghalong formic at propionic acid, na nagmumungkahi na ang pagkakaroon ng mga exogenous organic acid na ito sa pananim ay nagresulta sa pagbawas ng lactobacilli sa pananim. Ang mga lactobacilli sa pananim ay itinuturing na isang hadlang sa Salmonella, at samakatuwid ang pagkagambala sa resident crop microbiota na ito ay maaaring makapinsala sa matagumpay na pagbawas ng kolonisasyon ng Salmonella sa gastrointestinal tract (144). Natuklasan nina Açıkgöz et al. na ang mga epekto ng mga ibon sa mas mababang gastrointestinal tract ay maaaring mas mababa. (145) Walang nakitang pagkakaiba sa kabuuang intestinal flora o bilang ng Escherichia coli sa 42-araw na gulang na broiler chickens na iniinom ng tubig na may acidic formic acid. Iminungkahi ng mga may-akda na maaaring ito ay dahil sa formate na na-metabolize sa itaas na bahagi ng gastrointestinal tract, gaya ng naobserbahan ng ibang mga imbestigador na may exogenously administered short-chain fatty acids (SCFA) (128, 129).
Ang pagprotekta sa formic acid sa pamamagitan ng ilang uri ng encapsulation ay maaaring makatulong dito na maabot ang ibabang bahagi ng gastrointestinal tract. (146) ay nabanggit na ang microencapsulated formic acid ay makabuluhang nagpataas ng kabuuang short-chain fatty acid (SCFA) na nilalaman sa cecum ng mga baboy kumpara sa mga baboy na pinakain ng walang proteksyon na formic acid. Ang resultang ito ang nagtulak sa mga may-akda na imungkahi na ang formic acid ay maaaring epektibong makarating sa ibabang bahagi ng gastrointestinal tract kung ito ay maayos na protektado. Gayunpaman, maraming iba pang mga parameter, tulad ng mga konsentrasyon ng formate at lactate, bagama't mas mataas kaysa sa mga baboy na pinakain ng control diet, ay hindi istatistikal na naiiba sa mga baboy na pinakain ng walang proteksyon na formate diet. Bagama't ang mga baboy na pinakain ng parehong walang proteksyon at protektadong formic acid ay nagpakita ng halos tatlong beses na pagtaas sa lactic acid, ang bilang ng lactobacilli ay hindi nabago ng alinmang paggamot. Ang mga pagkakaiba ay maaaring mas malinaw para sa iba pang mga mikroorganismo na gumagawa ng lactic acid sa cecum (1) na hindi natukoy ng mga pamamaraang ito at/o (2) na ang metabolic activity ay apektado, sa gayon ay binabago ang pattern ng fermentation upang ang mga residenteng lactobacilli ay makagawa ng mas maraming lactic acid.
Upang mas tumpak na mapag-aralan ang mga epekto ng mga feed additives sa gastrointestinal tract ng mga hayop sa bukid, kinakailangan ang mga mas mataas na resolution na microbial identification methods. Sa mga nakaraang taon, ang next-generation sequencing (NGS) ng 16S RNA gene ay ginamit upang matukoy ang microbiome taxa at ihambing ang pagkakaiba-iba ng mga microbial community (147), na nagbigay ng mas mahusay na pag-unawa sa mga interaksyon sa pagitan ng mga dietary feed additives at ng gastrointestinal microbiota ng mga hayop sa pagkain tulad ng manok.
Ilang pag-aaral ang gumamit ng microbiome sequencing upang suriin ang tugon ng gastrointestinal microbiome ng manok sa formate supplementation. Nagsagawa sina Oakley et al. (148) ng isang pag-aaral sa 42-araw na gulang na broiler chickens na nilagyan ng iba't ibang kombinasyon ng formic acid, propionic acid, at medium-chain fatty acids sa kanilang inuming tubig o pagkain. Ang mga nabakunahang manok ay hinamon ng nalidixic acid-resistant Salmonella typhimurium strain at ang kanilang ceca ay tinanggal sa edad na 0, 7, 21, at 42 araw. Ang mga sample ng cecal ay inihanda para sa 454 pyrosequencing at ang mga resulta ng sequencing ay sinuri para sa klasipikasyon at paghahambing ng pagkakatulad. Sa pangkalahatan, ang mga paggamot ay hindi makabuluhang nakakaapekto sa cecal microbiome o mga antas ng S. Typhimurium. Gayunpaman, ang pangkalahatang mga rate ng pagtuklas ng Salmonella ay bumababa habang tumatanda ang mga ibon, gaya ng kinumpirma ng taxonomic analysis ng microbiome, at ang relatibong kasaganaan ng mga sequence ng Salmonella ay bumababa rin sa paglipas ng panahon. Nabanggit ng mga may-akda na habang tumatanda ang mga broiler, tumataas ang pagkakaiba-iba ng populasyon ng cecal microbial, kung saan ang pinakamahalagang pagbabago sa gastrointestinal flora ang naobserbahan sa lahat ng mga grupo ng paggamot. Sa isang kamakailang pag-aaral, inihambing ni Hu et al. (149) ang mga epekto ng pag-inom ng tubig at pagpapakain ng diyeta na may suplemento ng pinaghalong organic acids (formic acid, acetic acid, propionic acid, at ammonium formate) at virginiamycin sa mga sample ng cecal microbiome mula sa mga manok na broiler na nakolekta sa dalawang yugto (1–21 araw at 22–42 araw). Bagama't may ilang pagkakaiba sa pagkakaiba-iba ng cecal microbiome ang naobserbahan sa mga grupo ng paggamot sa edad na 21 araw, walang pagkakaiba sa pagkakaiba-iba ng α- o β-bacteria ang nakita sa 42 araw. Dahil sa kawalan ng pagkakaiba-iba sa edad na 42 araw, ipinapalagay ng mga may-akda na ang bentahe sa paglaki ay maaaring dahil sa mas maagang pagtatatag ng isang optimally diverse microbiome.
Ang pagsusuri ng microbiome na nakatuon lamang sa cecal microbial community ay maaaring hindi sumasalamin kung saan sa gastrointestinal tract nangyayari ang karamihan sa mga epekto ng dietary organic acids. Ang upper gastrointestinal tract microbiome ng mga broiler chickens ay maaaring mas madaling kapitan ng mga epekto ng dietary organic acids, gaya ng iminungkahi ng mga resulta nina Hume et al. (128). Ipinakita ni Hume et al. (128) na karamihan sa exogenously na idinagdag na propionate ay nasisipsip sa upper gastrointestinal tract ng mga ibon. Sinusuportahan din ng mga kamakailang pag-aaral sa paglalarawan ng mga gastrointestinal microorganism ang pananaw na ito. Ipinakita ni Nava et al. (150) na ang kombinasyon ng pinaghalong organic acids [DL-2-hydroxy-4(methylthio)butyric acid], formic acid, at propionic acid (HFP) ay nakaapekto sa gut microbiota at nagpataas ng Lactobacillus colonization sa ileum ng mga manok. Kamakailan lamang, si Goodarzi Borojeni et al. (150) ay nagpakita na ang kombinasyon ng pinaghalong organic acid [DL-2-hydroxy-4(methylthio)butyric acid], formic acid, at propionic acid (HFP) ay nakaapekto sa gut microbiota at nagpapataas ng kolonisasyon ng Lactobacillus sa ileum ng mga manok. (151) pinag-aralan ang pagpapakain sa mga broiler chicken ng pinaghalong formic acid at propionic acid sa dalawang konsentrasyon (0.75% at 1.50%) sa loob ng 35 araw. Sa pagtatapos ng eksperimento, ang crop, tiyan, distal two-thirds ng ileum, at cecum ay tinanggal at ang mga sample ay kinuha para sa quantitative analysis ng mga partikular na gastrointestinal flora at metabolites gamit ang RT-PCR. Sa culture, ang konsentrasyon ng mga organic acid ay hindi nakaapekto sa kasaganaan ng Lactobacillus o Bifidobacterium, ngunit nagpapataas ng populasyon ng Clostridium. Sa ileum, ang tanging mga pagbabago ay ang pagbaba ng Lactobacillus at Enterobacter, samantalang sa cecum ang mga flora na ito ay nanatiling hindi nagbabago (151). Sa pinakamataas na konsentrasyon ng organic acid supplementation, ang kabuuang konsentrasyon ng lactic acid (D at L) ay nabawasan sa pananim, ang konsentrasyon ng parehong organic acid ay nabawasan sa baul, at ang konsentrasyon ng organic acids ay mas mababa sa cecum. Walang mga pagbabago sa ileum. Tungkol sa short-chain fatty acids (SCFAs), ang tanging pagbabago sa pananim at baul ng mga ibong pinakain ng organic acids ay sa antas ng propionate. Ang mga ibong pinakain ng mas mababang konsentrasyon ng organic acid ay nagpakita ng halos sampung beses na pagtaas sa propionate sa pananim, samantalang ang mga ibong pinakain ng dalawang konsentrasyon ng organic acid ay nagpakita ng walo at labinlimang beses na pagtaas sa propionate sa baul, ayon sa pagkakabanggit. Ang pagtaas ng acetate sa ileum ay mas mababa sa doble. Sa pangkalahatan, sinusuportahan ng mga datos na ito ang pananaw na karamihan sa mga epekto ng panlabas na aplikasyon ng organic acid ay kitang-kita sa ani, samantalang ang mga organic acids ay may kaunting epekto sa komunidad ng microbial sa ibabang gastrointestinal, na nagmumungkahi na ang mga pattern ng fermentation ng upper gastrointestinal resident flora ay maaaring nabago.
Maliwanag, kailangan ang mas malalim na paglalarawan ng microbiome upang lubos na maipaliwanag ang mga tugon ng microbial sa pagbuo sa buong gastrointestinal tract. Ang mas malalim na pagsusuri ng microbial taxonomy ng mga partikular na gastrointestinal compartment, lalo na ang mga upper compartment tulad ng pananim, ay maaaring magbigay ng karagdagang pananaw sa pagpili ng ilang grupo ng mga mikroorganismo. Ang kanilang mga metabolic at enzymatic na aktibidad ay maaari ring matukoy kung mayroon silang antagonistic na relasyon sa mga pathogen na pumapasok sa gastrointestinal tract. Magiging interesante rin na magsagawa ng metagenomic analyses upang matukoy kung ang pagkakalantad sa mga acidic chemical additives habang nabubuhay ang mga ibon ay pumipili para sa mas "acid-tolerant" na resident bacteria, at kung ang presensya at/o metabolic activity ng mga bacteria na ito ay kumakatawan sa isang karagdagang hadlang sa kolonisasyon ng pathogen.
Ang formic acid ay ginagamit sa loob ng maraming taon bilang isang kemikal na additive sa pagkain ng hayop at bilang isang silage acidifier. Isa sa mga pangunahing gamit nito ay ang antimicrobial action nito upang limitahan ang bilang ng mga pathogen sa pagkain at ang kanilang kasunod na kolonisasyon sa gastrointestinal tract ng mga ibon. Ipinakita ng mga in vitro na pag-aaral na ang formic acid ay isang medyo epektibong antimicrobial agent laban sa Salmonella at iba pang mga pathogen. Gayunpaman, ang paggamit ng formic acid sa mga feed matrices ay maaaring limitado ng mataas na dami ng organikong bagay sa mga sangkap ng pagkain at ang kanilang potensyal na buffering capacity. Ang formic acid ay tila may antagonistic effect sa Salmonella at iba pang mga pathogen kapag nakain sa pamamagitan ng pagkain o inuming tubig. Gayunpaman, ang antagonism na ito ay pangunahing nangyayari sa itaas na gastrointestinal tract, dahil ang konsentrasyon ng formic acid ay maaaring mabawasan sa ibabang gastrointestinal tract, tulad ng kaso sa propionic acid. Ang konsepto ng pagprotekta sa formic acid sa pamamagitan ng encapsulation ay nag-aalok ng isang potensyal na diskarte sa paghahatid ng mas maraming acid sa ibabang gastrointestinal tract. Bukod dito, ipinakita ng mga pag-aaral na ang isang halo ng mga organic acid ay mas epektibo sa pagpapabuti ng performance ng manok kaysa sa pagbibigay ng isang acid (152). Ang Campylobacter sa gastrointestinal tract ay maaaring tumutugon nang iba sa formate, dahil maaari nitong gamitin ang formate bilang isang electron donor, at ang formate ang pangunahing pinagkukunan ng enerhiya nito. Hindi malinaw kung ang pagtaas ng konsentrasyon ng formate sa gastrointestinal tract ay magiging kapaki-pakinabang sa Campylobacter, at maaaring hindi ito mangyari depende sa iba pang gastrointestinal flora na maaaring gumamit ng formate bilang isang substrate.
Kinakailangan ang mga karagdagang pag-aaral upang siyasatin ang mga epekto ng gastrointestinal formic acid sa mga non-pathogenic resident gastrointestinal microbes. Mas gusto naming piliing i-target ang mga pathogen nang hindi ginagambala ang mga miyembro ng gastrointestinal microbiome na kapaki-pakinabang sa host. Gayunpaman, nangangailangan ito ng mas malalim na pagsusuri sa pagkakasunod-sunod ng microbiome ng mga resident gastrointestinal microbial community na ito. Bagama't nailathala na ang ilang pag-aaral sa cecal microbiome ng mga ibong ginagamot ng formic acid, mas maraming atensyon ang kailangan sa upper gastrointestinal microbial community. Ang pagkilala sa mga microorganism at paghahambing ng mga pagkakatulad sa pagitan ng mga gastrointestinal microbial community sa presensya o kawalan ng formic acid ay maaaring hindi kumpletong paglalarawan. Ang mga karagdagang pagsusuri, kabilang ang metabolomics at metagenomics, ay kinakailangan upang makilala ang mga pagkakaiba sa paggana sa pagitan ng mga grupong magkatulad sa komposisyon. Ang ganitong paglalarawan ay mahalaga upang maitatag ang ugnayan sa pagitan ng gastrointestinal microbial community at mga tugon sa pagganap ng ibon sa mga formic acid-based improvers. Ang pagsasama-sama ng maraming pamamaraan upang mas tumpak na makilala ang gastrointestinal function ay dapat na magbigay-daan sa pagbuo ng mas epektibong mga diskarte sa pagdaragdag ng organic acid at sa huli ay mapabuti ang mga hula ng pinakamainam na kalusugan at pagganap ng ibon habang nililimitahan ang mga panganib sa kaligtasan ng pagkain.
Isinulat ni SR ang rebyu na ito sa tulong nina DD at KR. Malaki ang naiambag ng lahat ng mga may-akda sa akdang inilahad sa rebyu na ito.
Ipinapahayag ng mga may-akda na ang pagsusuring ito ay nakatanggap ng pondo mula sa Anitox Corporation upang simulan ang pagsulat at paglalathala ng pagsusuring ito. Ang mga nagpondo ay walang impluwensya sa mga pananaw at konklusyong ipinahayag sa artikulong ito ng pagsusuri o sa desisyon na ilathala ito.
Ipinapahayag ng mga natitirang may-akda na ang pananaliksik ay isinagawa nang walang anumang komersyal o pinansyal na ugnayang maaaring bigyang-kahulugan bilang isang potensyal na salungatan ng interes.
Nais pasalamatan ni Dr. DD ang suporta mula sa University of Arkansas Graduate School sa pamamagitan ng isang Distinguished Teaching Fellowship, pati na rin ang patuloy na suporta mula sa University of Arkansas Cell and Molecular Biology Program at sa Department of Food Sciences. Bukod pa rito, nais pasalamatan ng mga may-akda ang Anitox para sa paunang suporta sa pagsulat ng rebyu na ito.
1. Dibner JJ, Richards JD. Paggamit ng mga antibiotic growth promoter sa agrikultura: kasaysayan at mga mekanismo ng pagkilos. Poultry Science (2005) 84:634–43. doi: 10.1093/ps/84.4.634
2. Jones FT, Rick SC. Kasaysayan ng pag-unlad at pagsubaybay sa antimikrobyo sa pagkain ng manok. Poultry Science (2003) 82:613–7. doi: 10.1093/ps/82.4.613
3. Broom LJ. Teorya ng subinhibitory ng mga tagapagtaguyod ng paglago ng antibiotic. Poultry Science (2017) 96:3104–5. doi: 10.3382/ps/pex114
4. Sorum H, L'Abe-Lund TM. Paglaban sa antibiotic sa mga bacteria na nakukuha sa pagkain—mga bunga ng mga pagkagambala sa mga pandaigdigang bacterial genetic network. International Journal of Food Microbiology (2002) 78:43–56. doi: 10.1016/S0168-1605(02)00241-6
5. Van Immerseel F, Cauwaerts K, Devriese LA, Heesebroek F, Ducatel R. Mga additives sa pagkain para sa pagkontrol ng Salmonella sa pagkain ng hayop. World Journal of Poultry Science (2002) 58:501–13. doi: 10.1079/WPS20020036
6. Angulo FJ, Baker NL, Olsen SJ, Anderson A, Barrett TJ. Paggamit ng antimicrobial sa agrikultura: pagkontrol sa pagkalat ng resistensya laban sa antimicrobial sa mga tao. Seminars in Pediatric Infectious Diseases (2004) 15:78–85. doi: 10.1053/j.spid.2004.01.010
7. Lekshmi M, Ammini P, Kumar S, Varela MF. Mga kapaligiran sa produksyon ng pagkain at ang ebolusyon ng resistensya laban sa antimicrobial sa mga pathogen ng tao na nagmula sa hayop. Microbiology (2017) 5:11. doi: 10.3390/microorganisms5010011
8. Lourenço JM, Seidel DS, Callaway TR. Kabanata 9: Mga antibiotic at tungkulin ng bituka: kasaysayan at kasalukuyang kalagayan. Sa: Ricke SC, ed. Pagpapabuti ng kalusugan ng bituka sa mga manok. Cambridge: Burley Dodd (2020). Mga Pahina 189–204. DOI: 10.19103/AS2019.0059.10
9. Rick SC. No. 8: Kalinisan ng Feed. Sa: Dewulf J, van Immerzeel F, eds. Biosecurity sa Animal Production at Veterinary Medicine. Leuven: ACCO (2017). Mga pahina 144–76.