Mae'r erthygl hon yn rhan o'r thema ymchwil “Defnydd gwrthficrobaidd, ymwrthedd i wrthficrobaidd a microbiom anifeiliaid bwyd”. Gweld pob un o'r 13 erthygl
Mae galw mawr am asidau organig fel ychwanegion i fwyd anifeiliaid. Hyd yn hyn, y ffocws fu ar ddiogelwch bwyd, yn enwedig lleihau nifer yr achosion o pathogenau a gludir gan fwyd mewn dofednod ac anifeiliaid eraill. Mae sawl asid organig yn cael eu hastudio ar hyn o bryd neu maent eisoes mewn defnydd masnachol. Ymhlith y nifer o asidau organig sydd wedi'u hastudio'n helaeth, asid fformig yw un ohonynt. Ychwanegir asid fformig at ddeietau dofednod i gyfyngu ar bresenoldeb Salmonela a pathogenau eraill a gludir gan fwyd yn y bwyd ac yn y llwybr gastroberfeddol ar ôl ei lyncu. Wrth i'r ddealltwriaeth o effeithiolrwydd ac effaith asid fformig ar y gwesteiwr a pathogenau a gludir gan fwyd dyfu, mae'n dod yn amlwg y gall presenoldeb asid fformig sbarduno llwybrau penodol yn Salmonela. Gall yr ymateb hwn ddod yn fwy cymhleth pan fydd asid fformig yn mynd i mewn i'r llwybr gastroberfeddol ac yn rhyngweithio nid yn unig â Salmonela sydd eisoes yn gwladychu'r llwybr gastroberfeddol ond hefyd â fflora microbaidd y coluddyn ei hun. Bydd yr adolygiad yn archwilio'r canlyniadau cyfredol a'r rhagolygon ar gyfer ymchwil bellach ar ficrobiom dofednod a bwyd anifeiliaid a gafodd ei drin ag asid fformig.
Mewn cynhyrchu da byw a dofednod, yr her yw datblygu strategaethau rheoli sy'n optimeiddio twf a chynhyrchiant wrth gyfyngu ar risgiau diogelwch bwyd. Yn hanesyddol, mae rhoi gwrthfiotigau ar grynodiadau is-therapiwtig wedi gwella iechyd, lles a chynhyrchiant anifeiliaid (1-3). O safbwynt mecanwaith gweithredu, cynigiwyd bod gwrthfiotigau a roddir ar grynodiadau is-ataliol yn cyfryngu ymatebion gwesteiwr trwy fodiwleiddio fflora gastroberfeddol (GI) ac, yn ei dro, eu rhyngweithiadau â'r gwesteiwr (3). Fodd bynnag, mae pryderon parhaus ynghylch lledaeniad posibl pathogenau a gludir gan fwyd sy'n gwrthsefyll gwrthfiotigau a'u cysylltiad posibl â heintiau sy'n gwrthsefyll gwrthfiotigau mewn bodau dynol wedi arwain at dynnu'n ôl yn raddol ar ddefnyddio gwrthfiotigau mewn anifeiliaid bwyd (4-8). Felly, mae datblygu ychwanegion a gwellawyr bwyd anifeiliaid sy'n bodloni o leiaf rai o'r gofynion hyn (iechyd, lles a chynhyrchiant anifeiliaid gwell) o ddiddordeb mawr o safbwynt ymchwil academaidd a datblygiad masnachol (5, 9). Mae amrywiaeth o ychwanegion bwyd anifeiliaid masnachol wedi dod i mewn i'r farchnad bwyd anifeiliaid, gan gynnwys probiotegau, prebiotegau, olewau hanfodol a chyfansoddion cysylltiedig o wahanol ffynonellau planhigion, a chemegau fel aldehydau (10-14). Mae ychwanegion porthiant masnachol eraill a ddefnyddir yn gyffredin mewn dofednod yn cynnwys bacterioffagau, ocsid sinc, ensymau alldarddol, cynhyrchion gwahardd cystadleuol, a chyfansoddion asidig (15, 16).
Ymhlith ychwanegion porthiant cemegol sy'n bodoli eisoes, aldehydau ac asidau organig fu'r cyfansoddion a astudiwyd a'u defnyddio fwyaf yn hanesyddol (12, 17–21). Mae asidau organig, yn enwedig asidau brasterog cadwyn fer (SCFAs), yn wrthwynebwyr adnabyddus i facteria pathogenig. Defnyddir yr asidau organig hyn fel ychwanegion porthiant nid yn unig i gyfyngu ar bresenoldeb pathogenau yn y matrics porthiant ond hefyd i gael effeithiau gweithredol ar swyddogaeth gastroberfeddol (17, 20–24). Yn ogystal, cynhyrchir SCFAs trwy eplesu gan fflora berfeddol yn y llwybr treulio a chredir eu bod yn chwarae rhan fecanyddol yng ngallu rhai probiotegau a phrebiotegau i wrthweithio pathogenau a lyncir yn y llwybr gastroberfeddol (21, 23, 25).
Dros y blynyddoedd, mae amrywiol asidau brasterog cadwyn fer (SCFAs) wedi denu llawer o sylw fel ychwanegion bwyd anifeiliaid. Yn benodol, mae propionad, bwtyrad, a fformad wedi bod yn destun nifer o astudiaethau a chymwysiadau masnachol (17, 20, 21, 23, 24, 26). Er bod astudiaethau cynnar wedi canolbwyntio ar reoli pathogenau a gludir gan fwyd mewn bwyd anifeiliaid a dofednod, mae astudiaethau mwy diweddar wedi symud eu ffocws i wella perfformiad anifeiliaid ac iechyd gastroberfeddol yn gyffredinol (20, 21, 24). Mae asetad, propionad, a bwtyrad wedi denu llawer o sylw fel ychwanegion bwyd anifeiliaid asid organig, ac ymhlith y rhain mae asid fformig hefyd yn ymgeisydd addawol (21, 23). Mae llawer o sylw wedi'i ganolbwyntio ar agweddau diogelwch bwyd asid fformig, yn enwedig lleihau nifer yr achosion o pathogenau a gludir gan fwyd mewn bwyd anifeiliaid. Fodd bynnag, mae defnyddiau posibl eraill hefyd yn cael eu hystyried. Amcan cyffredinol yr adolygiad hwn yw archwilio hanes a statws cyfredol asid fformig fel gwellawr bwyd anifeiliaid (Ffigur 1). Yn yr astudiaeth hon, byddwn yn archwilio mecanwaith gwrthfacteria asid fformig. Yn ogystal, byddwn yn edrych yn agosach ar ei effeithiau ar dda byw a dofednod ac yn trafod dulliau posibl i wella ei effeithiolrwydd.
Ffig. 1. Map meddwl o'r pynciau a gwmpesir yn yr adolygiad hwn. Yn benodol, canolbwyntiwyd ar yr amcanion cyffredinol canlynol: disgrifio hanes a statws cyfredol asid fformig fel gwellawr porthiant da byw, mecanweithiau gwrthficrobaidd asid fformig ac effaith ei ddefnydd ar iechyd anifeiliaid a dofednod, a dulliau posibl i wella effeithiolrwydd.
Mae cynhyrchu porthiant ar gyfer da byw a dofednod yn weithrediad cymhleth sy'n cynnwys sawl cam, gan gynnwys prosesu grawn yn gorfforol (e.e., melino i leihau maint gronynnau), prosesu thermol ar gyfer pelenni, ac ychwanegu maetholion lluosog at y diet yn dibynnu ar anghenion maethol penodol yr anifail (27). O ystyried y cymhlethdod hwn, nid yw'n syndod bod prosesu porthiant yn amlygu grawn i amrywiaeth o ffactorau amgylcheddol cyn iddo gyrraedd y felin borthiant, yn ystod y melino, ac wedi hynny yn ystod cludiant a bwydo mewn dognau porthiant cyfansawdd (9, 21, 28). Felly, dros y blynyddoedd, mae grŵp amrywiol iawn o ficro-organebau wedi'u nodi mewn porthiant, gan gynnwys nid yn unig bacteria ond hefyd bacterioffagau, ffyngau a burumau (9, 21, 28–31). Gall rhai o'r halogion hyn, fel rhai ffyngau, gynhyrchu mycotocsinau sy'n peri risgiau iechyd i anifeiliaid (32–35).
Gall poblogaethau bacteria fod yn gymharol amrywiol ac maent yn dibynnu i ryw raddau ar y dulliau priodol a ddefnyddir ar gyfer ynysu ac adnabod micro-organebau yn ogystal â ffynhonnell y sampl. Er enghraifft, gall proffil y cyfansoddiad microbaidd fod yn wahanol cyn y driniaeth wres sy'n gysylltiedig â pheledu (36). Er bod dulliau diwylliant clasurol a phlatio platiau wedi darparu rhywfaint o wybodaeth, mae'r defnydd diweddar o'r dull dilyniannu cenhedlaeth nesaf (NGS) sy'n seiliedig ar enyn rRNA 16S wedi darparu asesiad mwy cynhwysfawr o gymuned microbiom porthiant (9). Pan archwiliodd Solanki et al. (37) ficrobiom bacteriol grawn gwenith a storiwyd am gyfnod o amser ym mhresenoldeb ffosffin, mygdarth rheoli pryfed, canfuwyd bod y microbiom yn fwy amrywiol ar ôl y cynhaeaf ac ar ôl 3 mis o storio. Ar ben hynny, Solanki et al. (37) (37) dangosodd mai Proteobacteria, Firmicutes, Actinobacteria, Bacteroidetes, a Planctomyces oedd y ffyla mwyaf amlwg mewn grawn gwenith, Bacillus, Erwinia, a Pseudomonas oedd y genera mwyaf amlwg, ac roedd Enterobacteriaceae yn gyfran fach. Yn seiliedig ar gymhariaethau tacsonomegol, daethant i'r casgliad bod mygdarthu ffosffin wedi newid poblogaethau bacteriol yn sylweddol ond nad oedd yn effeithio ar amrywiaeth ffwngaidd.
Dangosodd Solanki et al. (37) y gall ffynonellau porthiant hefyd gynnwys pathogenau a gludir gan fwyd a all achosi problemau iechyd y cyhoedd yn seiliedig ar ganfod Enterobacteriaceae yn y microbiom. Mae pathogenau a gludir gan fwyd fel Clostridium perfringens, Clostridium botulinum, Salmonella, Campylobacter, Escherichia coli O157:H7, a Listeria monocytogenes wedi'u cysylltu â bwyd anifeiliaid a silwair (9, 31, 38). Ar hyn o bryd nid yw parhad pathogenau eraill a gludir gan fwyd mewn bwyd anifeiliaid a dofednod yn hysbys. Sgriniodd Ge et al. (39) dros 200 o gynhwysion bwyd anifeiliaid ac ynysu Salmonella, E. coli, ac Enterococci, ond ni chanfuwyd E. coli O157:H7 na Campylobacter. Fodd bynnag, gall matricsau fel porthiant sych fod yn ffynhonnell E. coli pathogenig. Wrth olrhain ffynhonnell achos yn 2016 o serogrwpiau O121 ac O26 Escherichia coli (STEC) sy'n cynhyrchu tocsin Shiga sy'n gysylltiedig â chlefyd dynol, Crowe et al. (40) defnyddiodd ddilyniannu genom cyfan i gymharu ynysyddion clinigol ag ynysyddion a gafwyd o gynhyrchion bwyd. Yn seiliedig ar y gymhariaeth hon, daethant i'r casgliad mai'r ffynhonnell debygol oedd blawd gwenith amrwd lleithder isel o felinau blawd. Mae cynnwys lleithder isel blawd gwenith yn awgrymu y gall STEC hefyd oroesi mewn porthiant anifeiliaid lleithder isel. Fodd bynnag, fel y nododd Crowe et al. (40), mae ynysu STEC o samplau blawd yn anodd ac mae angen dulliau gwahanu imiwnomagnetig i adfer niferoedd digonol o gelloedd bacteriol. Gall prosesau diagnostig tebyg hefyd gymhlethu canfod ac ynysu pathogenau prin a gludir gan fwyd mewn porthiant anifeiliaid. Gall yr anhawster i'w ganfod hefyd fod oherwydd parhad hir y pathogenau hyn mewn matricsau lleithder isel. Forghani et al. (41) dangosodd fod blawd gwenith wedi'i storio ar dymheredd ystafell ac wedi'i frechu â chymysgedd o serogrwpiau enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC) O45, O121, ac O145 a Salmonella (S. Typhimurium, S. Agona, S. Enteritidis, a S. Anatum) yn fesuradwy ar 84 a 112 diwrnod ac yn dal i fod yn ganfyddadwy ar 24 a 52 wythnos.
Yn hanesyddol, nid yw Campylobacter erioed wedi'i ynysu o borthiant anifeiliaid a dofednod gan ddefnyddio dulliau diwylliant traddodiadol (38, 39), er y gellir ynysu Campylobacter yn hawdd o lwybr gastroberfeddol dofednod a chynhyrchion dofednod (42, 43). Fodd bynnag, mae gan borthiant ei fanteision o hyd fel ffynhonnell bosibl. Er enghraifft, dangosodd Alves et al. (44) fod brechu porthiant cyw iâr wedi'i besgi â C. jejuni a storio'r porthiant wedyn ar ddau dymheredd gwahanol am 3 neu 5 diwrnod wedi arwain at adferiad C. jejuni hyfyw ac, mewn rhai achosion, hyd yn oed eu lluosogiad. Daethant i'r casgliad y gall C. jejuni oroesi mewn porthiant dofednod yn sicr ac, felly, y gall fod yn ffynhonnell haint bosibl i ieir.
Mae halogiad Salmonela mewn porthiant anifeiliaid a dofednod wedi derbyn llawer o sylw yn y gorffennol ac mae'n parhau i fod yn ffocws ymdrechion parhaus i ddatblygu dulliau canfod sy'n berthnasol yn benodol i borthiant ac i ddod o hyd i fesurau rheoli mwy effeithiol (12, 26, 30, 45–53). Dros y blynyddoedd, mae llawer o astudiaethau wedi archwilio ynysu a nodweddu Salmonela mewn amrywiol sefydliadau porthiant a melinau porthiant (38, 39, 54–61). At ei gilydd, mae'r astudiaethau hyn yn dangos y gellir ynysu Salmonela o amrywiaeth o gynhwysion porthiant, ffynonellau porthiant, mathau o borthiant, a gweithrediadau gweithgynhyrchu porthiant. Roedd y cyfraddau cyffredinolrwydd a'r seroteipiau Salmonela mwyaf cyffredin a ynyswyd hefyd yn amrywio. Er enghraifft, cadarnhaodd Li et al. (57) bresenoldeb Salmonella spp. Fe'i canfuwyd mewn 12.5% ​​o 2058 o samplau a gasglwyd o borthiant anifeiliaid cyflawn, cynhwysion porthiant, bwydydd anifeiliaid anwes, danteithion anifeiliaid anwes, ac atchwanegiadau anifeiliaid anwes yn ystod y cyfnod casglu data rhwng 2002 a 2009. Yn ogystal, y seroteipiau mwyaf cyffredin a ganfuwyd yn y 12.5% ​​o samplau Salmonella a brofodd yn bositif oedd S. Senftenberg ac S. Montevideo (57). Mewn astudiaeth o fwydydd parod i'w bwyta a sgil-gynhyrchion bwyd anifeiliaid yn Texas, adroddodd Hsieh et al. (58) mai mewn blawd pysgod oedd y nifer uchaf o Salmonella, ac yna proteinau anifeiliaid, gyda S. Mbanka ac S. Montevideo fel y seroteipiau mwyaf cyffredin. Mae melinau bwyd anifeiliaid hefyd yn cyflwyno sawl pwynt posibl o halogiad bwyd anifeiliaid wrth gymysgu ac ychwanegu cynhwysion (9, 56, 61). Llwyddodd Magossi et al. (61) i ddangos y gall sawl pwynt o halogiad ddigwydd yn ystod cynhyrchu bwyd anifeiliaid yn yr Unol Daleithiau. Mewn gwirionedd, canfu Magossi et al. (61) o leiaf un diwylliant Salmonella positif mewn 11 melin bwyd anifeiliaid (cyfanswm o 12 lleoliad samplu) mewn wyth talaith yn yr Unol Daleithiau. O ystyried y potensial ar gyfer halogiad Salmonela wrth drin porthiant, cludo a bwydo bob dydd, nid yw'n syndod bod ymdrechion sylweddol yn cael eu gwneud i ddatblygu ychwanegion porthiant a all leihau a chynnal lefelau isel o halogiad microbaidd drwy gydol y cylch cynhyrchu anifeiliaid.
Ychydig a wyddys am fecanwaith ymateb penodol Salmonella i asid fformig. Fodd bynnag, nododd Huang et al. (62) fod asid fformig yn bresennol yng ngholuddyn bach mamaliaid a bod Salmonella spp. yn gallu cynhyrchu asid fformig. Defnyddiodd Huang et al. (62) gyfres o fwtaniadau dileu llwybrau allweddol i ganfod mynegiant genynnau firwsedd Salmonella a chanfod y gall fformad weithredu fel signal tryledadwy i ysgogi Salmonella i oresgyn celloedd epithelaidd Hep-2. Yn ddiweddar, ynysodd Liu et al. (63) gludwr fformad, FocA, o Salmonella typhimurium sy'n gweithredu fel sianel fformad benodol ar pH 7.0 ond gall hefyd weithredu fel sianel allforio goddefol ar pH allanol uchel neu fel sianel fewnforio fformad/ïon hydrogen eilaidd weithredol ar pH isel. Fodd bynnag, perfformiwyd yr astudiaeth hon ar un seroteip yn unig o S. Typhimurium. Mae'r cwestiwn yn parhau a yw pob seroteip yn ymateb i asid fformig trwy fecanweithiau tebyg. Mae hyn yn parhau i fod yn gwestiwn ymchwil hollbwysig y dylid mynd i'r afael ag ef mewn astudiaethau yn y dyfodol. Waeth beth fo'r canlyniadau, mae'n dal yn ddoeth defnyddio seroteipiau Salmonella lluosog neu hyd yn oed sawl math o bob seroteip mewn arbrofion sgrinio wrth ddatblygu argymhellion cyffredinol ar gyfer defnyddio atchwanegiadau asid i leihau lefelau Salmonella mewn porthiant. Mae dulliau mwy newydd, fel defnyddio cod bar genetig i amgodio mathau i wahaniaethu rhwng gwahanol is-grwpiau o'r un seroteip (9, 64), yn cynnig y cyfle i ganfod gwahaniaethau manylach a all effeithio ar gasgliadau a dehongli gwahaniaethau.
Gall natur gemegol a ffurf daduniad fformad fod yn bwysig hefyd. Mewn cyfres o astudiaethau, dangosodd Beyer et al. (65–67) fod ataliad Enterococcus faecium, Campylobacter jejuni, a Campylobacter coli yn gysylltiedig â faint o asid fformig dadunedig ac roedd yn annibynnol ar pH neu asid fformig heb ei ddadansoddi. Ymddengys bod ffurf gemegol fformad y mae'r bacteria'n agored iddo hefyd yn bwysig. Sgriniodd Kovanda et al. (68) sawl organeb Gram-negatif a Gram-bositif a chymharu'r crynodiadau ataliol lleiaf (MICs) o fformad sodiwm (500–25,000 mg/L) a chymysgedd o fformad sodiwm a fformad rhydd (40/60 m/v; 10–10,000 mg/L). Yn seiliedig ar werthoedd MIC, fe wnaethant ganfod mai dim ond yn erbyn Campylobacter jejuni, Clostridium perfringens, Streptococcus suis, a Streptococcus pneumoniae yr oedd sodiwm fformad yn ataliol, ond nid yn erbyn Escherichia coli, Salmonella typhimurium, neu Enterococcus faecalis. Mewn cyferbyniad, roedd cymysgedd o sodiwm fformad a sodiwm fformad rhydd yn ataliol yn erbyn pob organeb, gan arwain yr awduron i'r casgliad bod gan asid fformig rhydd y rhan fwyaf o'r priodweddau gwrthficrobaidd. Byddai'n ddiddorol archwilio gwahanol gymharebion o'r ddwy ffurf gemegol hyn i benderfynu a yw'r ystod o werthoedd MIC yn cydberthyn â lefel yr asid fformig sy'n bresennol yn y fformiwla gymysg a'r ymateb i 100% o asid fformig.
Profodd Gomez-Garcia et al. (69) gyfuniadau o olewau hanfodol ac asidau organig (megis asid fformig) yn erbyn nifer o ynysyddion o Escherichia coli, Salmonella, a Clostridium perfringens a gafwyd o foch. Profasant effeithiolrwydd chwe asid organig, gan gynnwys asid fformig, a chwe olew hanfodol yn erbyn yr ynysyddion moch, gan ddefnyddio fformaldehyd fel rheolaeth bositif. Penderfynodd Gomez-García et al. (69) MIC50, MBC50, a MIC50/MBC50 asid fformig yn erbyn Escherichia coli (600 a 2400 ppm, 4), Salmonella (600 a 2400 ppm, 4), a Clostridium perfringens (1200 a 2400 ppm, 2), ac ymhlith y rhain canfuwyd bod asid fformig yn fwy effeithiol na phob asid organig yn erbyn E. coli a Salmonella. (69) Mae asid fformig yn effeithiol yn erbyn Escherichia coli a Salmonella oherwydd ei faint moleciwlaidd bach a'i gadwyn hir (70).
Sgriniodd Beyer et al. straeniau Campylobacter a ynyswyd o foch (66) a straeniau Campylobacter jejuni a ynyswyd o ddofednod (67) a dangosodd fod asid fformig yn daduno ar grynodiadau sy'n gyson ag ymatebion MIC a fesurwyd ar gyfer asidau organig eraill. Fodd bynnag, mae cryfderau cymharol yr asidau hyn, gan gynnwys asid fformig, wedi'u cwestiynu oherwydd gall Campylobacter ddefnyddio'r asidau hyn fel swbstradau (66, 67). Nid yw defnydd asid C. jejuni yn syndod oherwydd dangoswyd bod ganddo fetaboledd an-glycolytig. Felly, mae gan C. jejuni gapasiti cyfyngedig ar gyfer cataboliaeth carbohydrad ac mae'n dibynnu ar glwconeogenesis o asidau amino ac asidau organig ar gyfer y rhan fwyaf o'i fetaboledd ynni a'i weithgaredd biosynthetig (71, 72). Defnyddiodd astudiaeth gynnar gan Line et al. (73) arae ffenoteipig yn cynnwys 190 o ffynonellau carbon a dangosodd y gall C. jejuni 11168(GS) ddefnyddio asidau organig fel ffynonellau carbon, y mae'r rhan fwyaf ohonynt yn ganolradd o'r gylchred asid tricarboxylig. Astudiaethau pellach gan Wagli et al. (74) dangosodd defnyddio arae defnyddio carbon ffenoteipig fod y straeniau C. jejuni ac E. coli a archwiliwyd yn eu hastudiaeth yn gallu tyfu ar asidau organig fel ffynhonnell carbon. Fformad yw'r prif roddwr electronau ar gyfer metaboledd ynni resbiradol C. jejuni ac, felly, y prif ffynhonnell ynni ar gyfer C. jejuni (71, 75). Mae C. jejuni yn gallu defnyddio fformad fel rhoddwr hydrogen trwy gymhlyg dehydrogenase fformad sy'n rhwymo i bilen sy'n ocsideiddio fformad i garbon deuocsid, protonau ac electronau ac yn gwasanaethu fel rhoddwr electronau ar gyfer resbiradaeth (72).
Mae gan asid fformig hanes hir o ddefnydd fel gwellawr porthiant gwrthficrobaidd, ond gall rhai pryfed hefyd gynhyrchu asid fformig i'w ddefnyddio fel cemegyn amddiffyn gwrthficrobaidd. Awgrymodd Rossini et al. (76) y gallai asid fformig fod yn gyfansoddyn o sudd asidig morgrug a ddisgrifiwyd gan Ray (77) bron i 350 mlynedd yn ôl. Ers hynny, mae ein dealltwriaeth o gynhyrchu asid fformig mewn morgrug a phryfed eraill wedi cynyddu'n sylweddol, ac mae bellach yn hysbys bod y broses hon yn rhan o system amddiffyn tocsin gymhleth mewn pryfed (78). Mae gwahanol grwpiau o bryfed, gan gynnwys gwenyn di-bigo, morgrug pigfain (Hymenoptera: Apidae), chwilod daear (Galerita lecontei a G. janus), morgrug di-bigo (Formicinae), a rhai larfa gwyfynod (Lepidoptera: Myrmecophaga), yn hysbys i gynhyrchu asid fformig fel cemegyn amddiffynnol (76, 78–82).
Morgrug yw'r rhai a nodweddir orau efallai oherwydd bod ganddynt asidocytau, agoriadau arbenigol sy'n caniatáu iddynt chwistrellu gwenwyn sy'n cynnwys asid fformig yn bennaf (82). Mae'r morgrug yn defnyddio serin fel rhagflaenydd ac yn storio llawer iawn o fformad yn eu chwarennau gwenwyn, sydd wedi'u hinswleiddio'n ddigonol i amddiffyn morgrug y gwesteiwr rhag cytotocsinedd fformad nes iddo gael ei chwistrellu (78, 83). Gall yr asid fformig maen nhw'n ei secretu (1) wasanaethu fel fferomon larwm i ddenu morgrug eraill; (2) bod yn gemegyn amddiffynnol yn erbyn cystadleuwyr ac ysglyfaethwyr; a (3) gweithredu fel asiant gwrthffyngol a gwrthfacteria pan gaiff ei gyfuno â resin fel rhan o ddeunydd y nyth (78, 82, 84–88). Mae gan asid fformig a gynhyrchir gan forgrug briodweddau gwrthficrobaidd, sy'n awgrymu y gellid ei ddefnyddio fel ychwanegyn topig. Dangoswyd hyn gan Bruch et al. (88), a ychwanegodd asid fformig synthetig at y resin a gwella'r gweithgaredd gwrthffyngol yn sylweddol. Tystiolaeth bellach o effeithiolrwydd asid fformig a'i ddefnyddioldeb biolegol yw bod morgrug anferth, sy'n methu â chynhyrchu asid stumog, yn bwyta morgrug sy'n cynnwys asid fformig i ddarparu asid fformig crynodedig iddynt eu hunain fel asid treulio amgen (89).
Mae defnydd ymarferol asid fformig mewn amaethyddiaeth wedi cael ei ystyried a'i astudio ers blynyddoedd lawer. Yn benodol, gellir defnyddio asid fformig fel ychwanegyn at borthiant anifeiliaid a silwair. Ystyrir bod sodiwm fformad ar ffurf solet a hylif yn ddiogel i bob rhywogaeth anifeiliaid, defnyddwyr a'r amgylchedd (90). Yn seiliedig ar eu hasesiad (90), ystyriwyd bod crynodiad uchaf o 10,000 mg o gyfwerth asid fformig/kg o borthiant yn ddiogel i bob rhywogaeth anifeiliaid, tra bod crynodiad uchaf o 12,000 mg o gyfwerth asid fformig/kg o borthiant yn ddiogel i foch. Mae defnyddio asid fformig fel gwellawr porthiant anifeiliaid wedi cael ei astudio ers blynyddoedd lawer. Ystyrir bod ganddo werth masnachol fel cadwolyn silwair ac asiant gwrthficrobaidd mewn porthiant anifeiliaid a dofednod.
Mae ychwanegion cemegol fel asidau wedi bod yn elfen annatod erioed mewn cynhyrchu silwair a rheoli porthiant (91, 92). Nododd Borreani et al. (91) er mwyn sicrhau'r cynhyrchiad gorau posibl o silwair o ansawdd uchel ei bod yn angenrheidiol cynnal ansawdd porthiant wrth gadw cymaint o ddeunydd sych â phosibl. Canlyniad optimeiddio o'r fath yw lleihau colledion ym mhob cam o'r broses silweirio: o'r amodau aerobig cychwynnol yn y silo i'r eplesu, storio ac ailagor y silo ar gyfer bwydo wedi hynny. Mae dulliau penodol ar gyfer optimeiddio cynhyrchu silwair cae ac eplesu silwair wedi hynny wedi'u trafod yn fanwl mewn mannau eraill (91, 93-95) ac ni fyddant yn cael eu trafod yn fanwl yma. Y brif broblem yw dirywiad ocsideiddiol a achosir gan furumau a llwydni pan fydd ocsigen yn bresennol yn y silwair (91, 92). Felly, mae brechlynnau biolegol ac ychwanegion cemegol wedi'u cyflwyno i wrthweithio effeithiau andwyol difetha (91, 92). Mae ystyriaethau eraill ar gyfer ychwanegion silwair yn cynnwys cyfyngu ar ledaeniad pathogenau a all fod yn bresennol mewn silwair (e.e., E. coli pathogenig, Listeria, a Salmonella) yn ogystal â ffyngau sy'n cynhyrchu mycotocsinau (96–98).
Rhannodd Mack et al. (92) ychwanegion asidig yn ddau gategori. Mae asidau fel asidau propionig, asetig, sorbig, a bensoig yn cynnal sefydlogrwydd aerobig silwair pan gaiff ei fwydo i anifeiliaid cnoi cil trwy gyfyngu ar dwf burumau a llwydni (92). Gwahanodd Mack et al. (92) asid fformig oddi wrth asidau eraill a'i ystyried yn asidydd uniongyrchol sy'n atal clostridia a micro-organebau difetha wrth gynnal cyfanrwydd protein silwair. Yn ymarferol, eu ffurfiau halen yw'r ffurfiau cemegol mwyaf cyffredin i osgoi priodweddau cyrydol yr asidau yn y ffurf nad yw'n halen (91). Mae llawer o grwpiau ymchwil hefyd wedi astudio asid fformig fel ychwanegyn asidig ar gyfer silwair. Mae asid fformig yn adnabyddus am ei botensial asideiddio cyflym a'i effaith ataliol ar dwf micro-organebau silwair niweidiol sy'n lleihau'r protein a chynnwys carbohydrad hydawdd mewn dŵr silwair (99). Felly, cymharodd He et al. (92) asid fformig ag ychwanegion asidig mewn silwair. Dangosodd (100) y gallai asid fformig atal Escherichia coli a gostwng pH silwair. Ychwanegwyd diwylliannau bacteriol a gynhyrchai asid fformig a lactig at silwair hefyd i ysgogi asideiddio a chynhyrchu asid organig (101). Mewn gwirionedd, canfu Cooley et al. (101) pan asideiddiwyd silwair â 3% (w/v) asid fformig, fod cynhyrchiad asidau lactig a fformig yn fwy na 800 a 1000 mg o asid organig/100 g o sampl, yn y drefn honno. Adolygodd Mack et al. (92) y llenyddiaeth ymchwil ychwanegion silwair yn fanwl, gan gynnwys astudiaethau a gyhoeddwyd ers 2000 a oedd yn canolbwyntio ar a/neu'n cynnwys asid fformig ac asidau eraill. Felly, ni fydd yr adolygiad hwn yn trafod astudiaethau unigol yn fanwl ond bydd yn crynhoi rhai pwyntiau allweddol ynghylch effeithiolrwydd asid fformig fel ychwanegyn silwair cemegol. Astudiwyd asid fformig heb ei glustogi ac wedi'i glustogi ac yn y rhan fwyaf o achosion Clostridium spp. Mae ei weithgareddau cymharol (carbohydrad, protein, a chymeriant lactad ac ysgarthiad butyrad) yn tueddu i leihau, tra bod cynhyrchiad amonia a butyrad yn lleihau a chadw deunydd sych yn cynyddu (92). Mae cyfyngiadau ar berfformiad asid fformig, ond mae'n ymddangos bod ei ddefnydd fel ychwanegyn silwair ar y cyd ag asidau eraill yn goresgyn rhai o'r problemau hyn (92).
Gall asid fformig atal bacteria pathogenig sy'n peri risg i iechyd pobl. Er enghraifft, brechodd Pauly a Tam (102) silos labordy bach gyda L. monocytogenes yn cynnwys tair lefel wahanol o ddeunydd sych (200, 430, a 540 g/kg) o rygwellt ac yna eu hategu ag asid fformig (3 ml/kg) neu facteria asid lactig (8 × 105/g) ac ensymau cellwlolytig. Adroddasant fod y ddau driniaeth wedi lleihau L. monocytogenes i lefelau na ellir eu canfod yn y silwair deunydd sych isel (200 g/kg). Fodd bynnag, yn y silwair deunydd sych canolig (430 g/kg), roedd L. monocytogenes yn dal i fod yn ganfyddadwy ar ôl 30 diwrnod yn y silwair a gafodd ei drin ag asid fformig. Ymddengys bod y gostyngiad mewn L. monocytogenes yn gysylltiedig â pH is, asid lactig, ac asidau heb eu daduno cyfunol. Er enghraifft, nododd Pauly a Tam (102) fod lefelau asid lactig a lefelau asid heb ei ddatgysylltu cyfunol yn arbennig o bwysig, a allai fod y rheswm pam na welwyd unrhyw ostyngiad mewn L. monocytogenes mewn cyfryngau wedi'u trin ag asid fformig o silwair â chynnwys deunydd sych uwch. Dylid cynnal astudiaethau tebyg yn y dyfodol ar gyfer pathogenau silwair cyffredin eraill fel Salmonella ac E. coli pathogenig. Gall dadansoddiad dilyniant rDNA 16S mwy cynhwysfawr o'r gymuned microbaidd silwair gyfan hefyd helpu i nodi newidiadau ym mhoblogaeth microbaidd silwair gyffredinol sy'n digwydd mewn gwahanol gamau o eplesu silwair ym mhresenoldeb asid fformig (103). Gall cael data microbiom ddarparu cefnogaeth ddadansoddol i ragweld cynnydd eplesu silwair yn well ac i ddatblygu cyfuniadau ychwanegion gorau posibl i gynnal ansawdd silwair uchel.
Mewn porthiant anifeiliaid sy'n seiliedig ar rawn, defnyddir asid fformig fel asiant gwrthficrobaidd i gyfyngu ar lefelau pathogenau mewn amrywiol fatricsau porthiant sy'n deillio o rawn yn ogystal â rhai cynhwysion porthiant fel sgil-gynhyrchion anifeiliaid. Gellir rhannu'r effeithiau ar boblogaethau pathogenau mewn dofednod ac anifeiliaid eraill yn fras yn ddau gategori: effeithiau uniongyrchol ar boblogaeth pathogenau'r porthiant ei hun ac effeithiau anuniongyrchol ar bathogenau sy'n gwladychu llwybr gastroberfeddol anifeiliaid ar ôl bwyta'r porthiant wedi'i drin (20, 21, 104). Yn amlwg, mae'r ddau gategori hyn yn gysylltiedig â'i gilydd, gan y dylai gostyngiad mewn pathogenau yn y porthiant arwain at ostyngiad mewn gwladychu pan fydd yr anifail yn bwyta'r porthiant. Fodd bynnag, gall sawl ffactor ddylanwadu ar briodweddau gwrthficrobaidd asid penodol a ychwanegir at fatrics porthiant, megis cyfansoddiad y porthiant a'r ffurf y mae'r asid yn cael ei ychwanegu ynddi (21, 105).
Yn hanesyddol, mae defnyddio asid fformig ac asidau cysylltiedig eraill wedi canolbwyntio'n bennaf ar reoli Salmonela yn uniongyrchol mewn porthiant anifeiliaid a dofednod (21). Mae canlyniadau'r astudiaethau hyn wedi'u crynhoi'n fanwl mewn sawl adolygiad a gyhoeddwyd ar wahanol adegau (18, 21, 26, 47, 104–106), felly dim ond rhai o'r canfyddiadau allweddol o'r astudiaethau hyn a drafodir yn yr adolygiad hwn. Mae sawl astudiaeth wedi dangos bod gweithgaredd gwrthficrobaidd asid fformig mewn matricsau porthiant yn dibynnu ar y dos ac amser dod i gysylltiad ag asid fformig, cynnwys lleithder y matrics porthiant, a chrynodiad y bacteria yn y porthiant a llwybr gastroberfeddol yr anifail (19, 21, 107–109). Mae math y matrics porthiant a ffynhonnell cynhwysion porthiant anifeiliaid hefyd yn ffactorau dylanwadol. Felly, mae nifer o astudiaethau wedi dangos bod lefelau Salmonela yn gallu bod yn wahanol i'r rhai a ynysir o sgil-gynhyrchion planhigion (39, 45, 58, 59, 110–112). Fodd bynnag, gall gwahaniaethau mewn ymateb i asidau fel asid fformig fod yn gysylltiedig â gwahaniaethau yng ngoroesiad serovar yn y diet a'r tymheredd y mae'r diet yn cael ei brosesu arno (19, 113, 114). Gall gwahaniaethau mewn ymateb serovar i driniaeth asid hefyd fod yn ffactor mewn halogiad dofednod â bwyd anifeiliaid halogedig (113, 115), a gall gwahaniaethau mewn mynegiant genynnau firwleiddiad (116) chwarae rhan hefyd. Gall gwahaniaethau mewn goddefgarwch asid yn eu tro effeithio ar ganfod Salmonela mewn cyfryngau diwylliant os nad yw asidau a gludir mewn bwyd anifeiliaid wedi'u byffro'n ddigonol (21, 105, 117–122). Gall ffurf gorfforol y diet (o ran maint gronynnau) hefyd ddylanwadu ar argaeledd cymharol asid fformig yn y llwybr gastroberfeddol (123).
Mae strategaethau i wneud y gorau o weithgaredd gwrthficrobaidd asid fformig sy'n cael ei ychwanegu at borthiant hefyd yn hanfodol. Awgrymwyd crynodiadau uwch o'r asid ar gyfer cynhwysion porthiant halogedig iawn cyn cymysgu porthiant er mwyn lleihau'r difrod posibl i offer melin borthiant a phroblemau gyda blasusrwydd porthiant anifeiliaid (105). Daeth Jones (51) i'r casgliad bod Salmonella sy'n bresennol mewn porthiant cyn glanhau cemegol yn anoddach i'w reoli na Salmonella mewn cysylltiad â phorthiant ar ôl triniaeth gemegol. Awgrymwyd triniaeth thermol o borthiant yn ystod prosesu yn y felin borthiant fel ymyrraeth i gyfyngu ar halogiad Salmonella o borthiant, ond mae hyn yn dibynnu ar gyfansoddiad porthiant, maint gronynnau, a ffactorau eraill sy'n gysylltiedig â'r broses felino (51). Mae gweithgaredd gwrthficrobaidd asidau hefyd yn ddibynnol ar dymheredd, a gall tymereddau uchel ym mhresenoldeb asidau organig gael effaith ataliol synergaidd ar Salmonella, fel y gwelwyd mewn diwylliannau hylif o Salmonella (124, 125). Mae sawl astudiaeth o borthiant halogedig â Salmonella yn cefnogi'r syniad bod tymereddau uchel yn cynyddu effeithiolrwydd asidau yn y matrics porthiant (106, 113, 126). Amado et al. (127) defnyddiodd ddyluniad cyfansawdd canolog i astudio rhyngweithio tymheredd ac asid (asid fformig neu lactig) mewn 10 straen o Salmonella enterica ac Escherichia coli a ynyswyd o wahanol borthiant gwartheg ac a frechwyd i belenni gwartheg asidig. Daethant i'r casgliad mai gwres oedd y ffactor mwyaf amlwg a oedd yn dylanwadu ar leihau microbaidd, ynghyd ag asid a'r math o ynysiad bacteriol. Mae'r effaith synergaidd gydag asid yn dal i drech, felly gellir defnyddio tymereddau a chrynodiadau asid is. Fodd bynnag, nodwyd ganddynt hefyd nad oedd effeithiau synergaidd bob amser yn cael eu gweld pan ddefnyddiwyd asid fformig, gan eu harwain i amau ​​bod anweddu asid fformig ar dymheredd uwch neu effeithiau byffro cydrannau matrics porthiant yn ffactor.
Mae cyfyngu ar oes silff porthiant cyn ei fwydo i anifeiliaid yn un ffordd o reoli cyflwyno pathogenau a gludir gan fwyd i gorff yr anifail yn ystod y bwydo. Fodd bynnag, unwaith y bydd yr asid yn y porthiant wedi mynd i mewn i'r llwybr gastroberfeddol, gall barhau i arfer ei weithgaredd gwrthficrobaidd. Gall gweithgaredd gwrthficrobaidd sylweddau asidig a weinyddir yn alldarddol yn y llwybr gastroberfeddol ddibynnu ar amrywiaeth o ffactorau, gan gynnwys crynodiad asid gastrig, safle gweithredol y llwybr gastroberfeddol, cynnwys pH ac ocsigen y llwybr gastroberfeddol, oedran yr anifail, a chyfansoddiad cymharol y boblogaeth ficrobaidd gastroberfeddol (sy'n dibynnu ar leoliad y llwybr gastroberfeddol ac aeddfedrwydd yr anifail) (21, 24, 128–132). Yn ogystal, mae'r boblogaeth breswyl o ficro-organebau anaerobig yn y llwybr gastroberfeddol (sy'n dod yn drech yn llwybr treulio isaf anifeiliaid ungastrig wrth iddynt aeddfedu) yn cynhyrchu asidau organig yn weithredol trwy eplesu, a all yn ei dro hefyd gael effaith antagonistaidd ar bathogenau dros dro sy'n mynd i mewn i'r llwybr gastroberfeddol (17, 19–21).
Canolbwyntiodd llawer o'r ymchwil gynnar ar ddefnyddio asidau organig, gan gynnwys fformad, i gyfyngu ar Salmonella yn llwybr gastroberfeddol dofednod, sydd wedi'i drafod yn fanwl mewn sawl adolygiad (12, 20, 21). Pan ystyrir yr astudiaethau hyn gyda'i gilydd, gellir gwneud sawl arsylwad allweddol. Adroddodd McHan a Shotts (133) fod bwydo asid fformig a phropionig wedi lleihau lefelau Salmonella Typhimurium yng nghecwm ieir a gafodd eu brechu â'r bacteria a'u mesur yn 7, 14, a 21 diwrnod oed. Fodd bynnag, pan fonitrodd Hume et al. (128) propionad wedi'i labelu â C-14, daethant i'r casgliad y gallai ychydig iawn o propionad yn y diet gyrraedd y cecwm. Mae'n parhau i fod i'w benderfynu a yw hyn hefyd yn wir am asid fformig. Fodd bynnag, yn ddiweddar gwnaeth Bourassa et al. (134) adroddodd fod bwydo asid fformig a phropionig wedi lleihau lefelau Salmonella Typhimurium yng nghecwm ieir a gafodd eu brechu â'r bacteria, a fesurwyd yn 7, 14, a 21 diwrnod oed. (132) nododd fod bwydo asid fformig ar 4 g/t i ieir broiler yn ystod y cyfnod twf 6 wythnos wedi lleihau crynodiad S. Typhimurium yn y cecwm i lawr islaw'r lefel canfod.
Gall presenoldeb asid fformig yn y diet gael effeithiau ar rannau eraill o lwybr gastroberfeddol dofednod. Dangosodd Al-Tarazi ac Alshavabkeh (134) y gallai cymysgedd o asid fformig ac asid propionig leihau halogiad Salmonella pullorum (S. PRlorum) yn y cnwd a'r cecwm. Sylwodd Thompson a Hinton (129) fod cymysgedd o asid fformig ac asid propionig sydd ar gael yn fasnachol wedi cynyddu crynodiad y ddau asid yn y cnwd a'r gizzard ac yn bactericidal yn erbyn Salmonella Enteritidis PT4 mewn model in vitro o dan amodau magu cynrychioliadol. Cefnogir y syniad hwn gan ddata in vivo o Bird et al. (135) a ychwanegodd asid fformig at ddŵr yfed ieir broiler yn ystod cyfnod ymprydio efelychiedig cyn eu cludo, yn debyg i'r hyn y mae ieir broiler yn ymprydio yn ei gael cyn eu cludo i ffatri brosesu dofednod. Arweiniodd ychwanegu asid fformig at y dŵr yfed at ostyngiad yn nifer S. Typhimurium yn y cnwd a'r epididymis, a gostyngiad yn amlder cnydau positif am S. Typhimurium, ond nid yn nifer yr epididymis positif (135). Gall datblygu systemau dosbarthu a all amddiffyn asidau organig tra byddant yn weithredol yn y llwybr gastroberfeddol isaf helpu i wella effeithiolrwydd. Er enghraifft, dangoswyd bod microgapsiwleiddio asid fformig a'i ychwanegu at y porthiant yn lleihau nifer y Salmonella Enteritidis yng nghynnwys y cecal (136). Fodd bynnag, gall hyn amrywio yn dibynnu ar rywogaeth yr anifail. Er enghraifft, ni welodd Walia et al. (137) ostyngiad mewn Salmonella yn y cecwm na nodau lymff moch 28 diwrnod oed a fwydwyd â chymysgedd o asid fformig, asid citrig, a chapsiwlau olew hanfodol, ac er bod ysgarthiad Salmonella mewn feces wedi'i leihau ar ddiwrnod 14, ni chafodd ei leihau ar ddiwrnod 28. Dangosasant fod trosglwyddiad llorweddol Salmonella rhwng moch wedi'i atal.
Er bod astudiaethau o asid fformig fel asiant gwrthficrobaidd mewn hwsmonaeth anifeiliaid wedi canolbwyntio'n bennaf ar Salmonella a gludir gan fwyd, mae yna hefyd rai astudiaethau sy'n targedu pathogenau gastroberfeddol eraill. Mae astudiaethau in vitro gan Kovanda et al. (68) yn awgrymu y gallai asid fformig hefyd fod yn effeithiol yn erbyn pathogenau gastroberfeddol eraill a gludir gan fwyd, gan gynnwys Escherichia coli a Campylobacter jejuni. Mae astudiaethau cynharach wedi dangos y gall asidau organig (e.e. asid lactig) a chymysgeddau masnachol sy'n cynnwys asid fformig fel cynhwysyn leihau lefelau Campylobacter mewn dofednod (135, 138). Fodd bynnag, fel y nodwyd yn flaenorol gan Beyer et al. (67), efallai y bydd angen bod yn ofalus wrth ddefnyddio asid fformig fel asiant gwrthficrobaidd yn erbyn Campylobacter. Mae'r canfyddiad hwn yn arbennig o broblematig ar gyfer atchwanegiadau dietegol mewn dofednod oherwydd mai asid fformig yw'r prif ffynhonnell egni resbiradu ar gyfer C. jejuni. Ar ben hynny, credir bod rhan o'i gilfach gastroberfeddol oherwydd croesfwydo metabolig gyda chynhyrchion eplesu asid cymysg a gynhyrchir gan facteria gastroberfeddol, fel formate (139). Mae rhywfaint o sail i'r farn hon. Gan fod fformad yn gemoattractant ar gyfer C. jejuni, mae gan fwtaniadau dwbl â diffygion yn y ddau fformad dehydrogenase a hydrogenase gyfraddau is o wladychu cecal mewn ieir broiler o'i gymharu â straenau C. jejuni math gwyllt (140, 141). Mae'n dal yn aneglur i ba raddau y mae atchwanegiadau asid fformig allanol yn effeithio ar wladychu'r llwybr gastroberfeddol gan C. jejuni mewn ieir. Gall crynodiadau fformad gastroberfeddol gwirioneddol fod yn is oherwydd cataboliaeth fformad gan facteria gastroberfeddol eraill neu amsugno fformad yn y llwybr gastroberfeddol uchaf, felly gall sawl newidyn ddylanwadu ar hyn. Yn ogystal, mae fformad yn gynnyrch eplesu posibl a gynhyrchir gan rai bacteria gastroberfeddol, a all ddylanwadu ar gyfanswm lefelau fformad gastroberfeddol. Gall meintioli fformad mewn cynnwys gastroberfeddol ac adnabod genynnau fformad dehydrogenase gan ddefnyddio metagenomeg daflu goleuni ar rai agweddau ar ecoleg micro-organebau sy'n cynhyrchu fformad.
Cymharodd Roth et al. (142) effeithiau bwydo ieir broiler yr gwrthfiotig enrofloxacin neu gymysgedd o asidau fformig, asetig, a phropionig ar gyffredinolrwydd Escherichia coli sy'n gwrthsefyll gwrthfiotigau. Cyfrifwyd cyfanswm ynysyddion E. coli ac ynysyddion sy'n gwrthsefyll gwrthfiotigau mewn samplau fecal cronedig o ieir broiler 1 diwrnod oed ac mewn samplau cynnwys cecal o ieir broiler 14 a 38 diwrnod oed. Profwyd ynysyddion E. coli am wrthwynebiad i ampicillin, cefotaxime, ciprofloxacin, streptomycin, sulfamethoxazole, a tetracycline yn ôl pwyntiau torri a bennwyd yn flaenorol ar gyfer pob gwrthfiotig. Pan fesurwyd a nodweddwyd y poblogaethau E. coli priodol, ni newidiodd enrofloxacin na'r atchwanegiad coctel asid gyfanswm y niferoedd o E. coli a ynyswyd o ceca ieir broiler 17 a 28 diwrnod oed. Roedd gan adar a fwydwyd y diet wedi'i ategu ag enrofloxacin lefelau uwch o E. coli sy'n gwrthsefyll ciprofloxacin, streptomycin, sulfamethoxazole, a tetracyclin a lefelau is o E. coli sy'n gwrthsefyll cefotaxime yn y ceca. Roedd gan adar a fwydwyd y coctel niferoedd is o E. coli sy'n gwrthsefyll ampicillin a tetracyclin yn y ceca o'i gymharu â rheolyddion ac adar a ategir ag enrofloxacin. Roedd gan adar a fwydwyd yr asid cymysg ostyngiad hefyd yn nifer yr E. coli sy'n gwrthsefyll ciprofloxacin a sulfamethoxazole yn y cecwm o'i gymharu ag adar a fwydwyd ag enrofloxacin. Mae'r mecanwaith y mae asidau'n lleihau nifer yr E. coli sy'n gwrthsefyll gwrthfiotigau heb leihau cyfanswm nifer yr E. coli yn dal yn aneglur. Fodd bynnag, mae canlyniadau'r astudiaeth gan Roth et al. yn gyson â chanlyniadau'r grŵp enrofloxacin. (142) Gall hyn fod yn arwydd o ledaeniad llai o enynnau gwrthsefyll gwrthfiotigau yn E. coli, fel yr atalyddion sy'n gysylltiedig â plasmid a ddisgrifiwyd gan Cabezon et al. (143). Byddai'n ddiddorol cynnal dadansoddiad mwy manwl o wrthwynebiad gwrthfiotig a gyfryngir gan plasmidau ym mhoblogaeth gastroberfeddol dofednod ym mhresenoldeb ychwanegion bwyd anifeiliaid fel asid fformig ac i fireinio'r dadansoddiad hwn ymhellach trwy asesu'r gwrthiant gastroberfeddol.
Yn ddelfrydol, dylai datblygu ychwanegion porthiant gwrthficrobaidd gorau posibl yn erbyn pathogenau gael yr effaith leiaf posibl ar y fflora gastroberfeddol cyffredinol, yn enwedig ar y microbiota hynny a ystyrir yn fuddiol i'r gwesteiwr. Fodd bynnag, gall asidau organig a weinyddir yn alldarddol gael effeithiau niweidiol ar y microbiota gastroberfeddol preswyl ac i ryw raddau negyddu eu priodweddau amddiffynnol yn erbyn pathogenau. Er enghraifft, gwelodd Thompson a Hinton (129) lefelau is o asid lactig mewn cnydau mewn ieir dodwy a fwydir â chymysgedd o asidau fformig a phropionig, gan awgrymu bod presenoldeb yr asidau organig alldarddol hyn yn y cnwd wedi arwain at ostyngiad mewn lactobacilli cnydau. Ystyrir bod lactobacilli cnydau yn rhwystr i Salmonella, ac felly gall tarfu ar y microbiota cnydau preswyl hwn fod yn niweidiol i leihau gwladychu Salmonella yn llwyddiannus yn y llwybr gastroberfeddol (144). Canfu Açıkgöz et al. y gallai effeithiau adar ar y llwybr gastroberfeddol isaf fod yn is. (145) Ni chanfuwyd unrhyw wahaniaethau yng nghyfrifon y fflora berfeddol cyfan na Escherichia coli mewn ieir broiler 42 diwrnod oed yn yfed dŵr wedi'i asideiddio ag asid fformig. Awgrymodd yr awduron y gallai hyn fod oherwydd bod fformad yn cael ei fetaboleiddio yn y llwybr gastroberfeddol uchaf, fel y gwelwyd gan ymchwilwyr eraill gydag asidau brasterog cadwyn fer (SCFA) a weinyddir yn alldarddol (128, 129).
Gall amddiffyn asid fformig trwy ryw fath o gapsiwleiddio ei helpu i gyrraedd y llwybr gastroberfeddol isaf. Nododd (146) fod asid fformig wedi'i ficro-gapsiwleiddio wedi cynyddu cyfanswm cynnwys asid brasterog cadwyn fer (SCFA) yn sylweddol yng nghecwm moch o'i gymharu â moch a fwydir ag asid fformig heb ei amddiffyn. Arweiniodd y canlyniad hwn yr awduron i awgrymu y gallai asid fformig gyrraedd y llwybr gastroberfeddol isaf yn effeithiol os caiff ei amddiffyn yn iawn. Fodd bynnag, nid oedd sawl paramedr arall, megis crynodiadau fformad a lactad, er eu bod yn uwch na'r rhai mewn moch a fwydir â diet rheoli, yn wahanol yn ystadegol i'r rhai mewn moch a fwydir â diet fformad heb ei amddiffyn. Er bod moch a fwydir ag asid fformig heb ei amddiffyn a'i amddiffyn wedi dangos cynnydd bron i dair gwaith mewn asid lactig, ni newidiwyd cyfrifiadau lactobacilli gan y naill driniaeth na'r llall. Gall y gwahaniaethau fod yn fwy amlwg ar gyfer micro-organebau eraill sy'n cynhyrchu asid lactig yn y cecwm (1) nad ydynt yn cael eu canfod gan y dulliau hyn a/neu (2) y mae eu gweithgaredd metabolig yn cael ei effeithio, gan newid y patrwm eplesu fel bod lactobacilli preswyl yn cynhyrchu mwy o asid lactig.
Er mwyn astudio effeithiau ychwanegion bwyd anifeiliaid ar lwybr gastroberfeddol anifeiliaid fferm yn fwy cywir, mae angen dulliau adnabod microbaidd cydraniad uwch. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, defnyddiwyd dilyniannu cenhedlaeth nesaf (NGS) y genyn RNA 16S i nodi tacsa microbiom a chymharu amrywiaeth cymunedau microbaidd (147), sydd wedi darparu gwell dealltwriaeth o'r rhyngweithiadau rhwng ychwanegion bwyd anifeiliaid dietegol a microbiota gastroberfeddol anifeiliaid bwyd fel dofednod.
Mae sawl astudiaeth wedi defnyddio dilyniannu microbiom i werthuso ymateb microbiom gastroberfeddol cyw iâr i atchwanegiadau fformad. Cynhaliodd Oakley et al. (148) astudiaeth mewn cyw iâr broiler 42 diwrnod oed a ychwanegwyd at wahanol gyfuniadau o asid fformig, asid propionig, ac asidau brasterog cadwyn ganolig yn eu dŵr yfed neu borthiant. Heriwyd cyw iâr wedi'u himiwneiddio â straen Salmonella typhimurium sy'n gwrthsefyll asid nalidixig a thynnwyd eu ceca yn 0, 7, 21, a 42 diwrnod oed. Paratowyd samplau cecal ar gyfer 454 o ddilyniannu pyro a gwerthuswyd canlyniadau dilyniannu ar gyfer dosbarthu a chymharu tebygrwydd. Ar y cyfan, ni effeithiodd triniaethau'n sylweddol ar y microbiom cecal na lefelau S. Typhimurium. Fodd bynnag, gostyngodd cyfraddau canfod Salmonella cyffredinol wrth i'r adar heneiddio, fel y cadarnhawyd gan ddadansoddiad tacsonomegol o'r microbiom, a gostyngodd nifer gymharol dilyniannau Salmonella hefyd dros amser. Mae'r awduron yn nodi, wrth i'r broilers heneiddio, fod amrywiaeth y boblogaeth microbaidd cecal wedi cynyddu, gyda'r newidiadau mwyaf arwyddocaol yn y fflora gastroberfeddol yn cael eu harsylwi ar draws yr holl grwpiau triniaeth. Mewn astudiaeth ddiweddar, cymharodd Hu et al. (149) effeithiau yfed dŵr a bwydo diet wedi'i ategu â chymysgedd o asidau organig (asid fformig, asid asetig, asid propionig, a fformad amoniwm) a virginiamycin ar samplau microbiom cecal o ieir broiler a gasglwyd mewn dau gam (1–21 diwrnod a 22–42 diwrnod). Er bod rhai gwahaniaethau yn amrywiaeth microbiom cecal wedi'u harsylwi ymhlith grwpiau triniaeth yn 21 diwrnod oed, ni chanfuwyd unrhyw wahaniaethau yn amrywiaeth α- neu β-bacteria yn 42 diwrnod oed. O ystyried y diffyg gwahaniaethau yn 42 diwrnod oed, rhagdybiodd yr awduron y gallai'r fantais twf fod oherwydd sefydlu microbiom amrywiol optimaidd yn gynharach.
Efallai na fydd dadansoddiad microbiom sy'n canolbwyntio ar y gymuned ficrobaidd cecal yn unig yn adlewyrchu ble yn y llwybr gastroberfeddol mae'r rhan fwyaf o effeithiau asidau organig dietegol yn digwydd. Gall microbiom llwybr gastroberfeddol uchaf ieir broiler fod yn fwy agored i effeithiau asidau organig dietegol, fel yr awgrymir gan ganlyniadau Hume et al. (128). Dangosodd Hume et al. (128) fod y rhan fwyaf o'r propionad a ychwanegwyd yn alldarddol wedi'i amsugno yn llwybr gastroberfeddol uchaf adar. Mae astudiaethau diweddar ar nodweddu micro-organebau gastroberfeddol hefyd yn cefnogi'r farn hon. Dangosodd Nava et al. (150) fod cyfuniad o gymysgedd o asidau organig [asid DL-2-hydroxy-4(methylthio)butyric], asid fformig, ac asid propionig (HFP) wedi effeithio ar ficrobiota'r perfedd a chynyddu gwladychu Lactobacillus yn ilewm ieir. Yn ddiweddar, Goodarzi Borojeni et al. (150) dangosodd fod cyfuniad o gymysgedd asid organig [asid DL-2-hydroxy-4(methylthio)butyrig], asid fformig, ac asid propionig (HFP) wedi effeithio ar ficrobiota'r perfedd a chynyddu gwladychu Lactobacillus yn ilewm ieir. (151) astudiodd fwydo cywion broiler â chymysgedd o asid fformig ac asid propionig ar ddau grynodiad (0.75% ac 1.50%) am 35 diwrnod. Ar ddiwedd yr arbrawf, tynnwyd y cnwd, y stumog, dwy ran o dair distal yr ilewm, a'r cecwm a chymerwyd samplau ar gyfer dadansoddiad meintiol o fflora a metabolion gastroberfeddol penodol gan ddefnyddio RT-PCR. Mewn diwylliant, ni effeithiodd crynodiad asidau organig ar helaethrwydd Lactobacillus na Bifidobacterium, ond cynyddodd boblogaeth Clostridium. Yn yr ilewm, yr unig newidiadau oedd gostyngiad mewn Lactobacillus ac Enterobacter, tra yn y cecwm arhosodd y fflora hyn yn ddigyfnewid (151). Ar y crynodiad uchaf o atchwanegiad asid organig, gostyngwyd cyfanswm crynodiad yr asid lactig (D ac L) yn y cnwd, gostyngwyd crynodiad y ddau asid organig yn y gizzard, ac roedd crynodiad yr asidau organig yn is yn y cecwm. Ni chafwyd unrhyw newidiadau yn yr ilewm. O ran asidau brasterog cadwyn fer (SCFAs), yr unig newid yn y cnwd a'r gizzard o adar a fwydwyd ag asidau organig oedd yn lefel y propionad. Dangosodd adar a fwydwyd â'r crynodiad isaf o asid organig gynnydd bron i ddeg gwaith mewn propionad yn y cnwd, tra bod adar a fwydwyd â'r ddau grynodiad o asid organig wedi dangos cynnydd wyth a phymtheg gwaith mewn propionad yn y gizzard, yn y drefn honno. Roedd y cynnydd mewn asetat yn yr ilewm yn llai na dwywaith. Ar y cyfan, mae'r data hyn yn cefnogi'r farn bod y rhan fwyaf o effeithiau rhoi asid organig allanol yn amlwg yn y cynnyrch, tra bod gan asidau organig effeithiau lleiaf posibl ar y gymuned ficrobaidd gastroberfeddol isaf, gan awgrymu y gallai patrymau eplesu'r fflora preswyl gastroberfeddol uchaf fod wedi newid.
Yn amlwg, mae angen nodweddu'r microbiom yn fwy manwl i egluro ymatebion microbaidd i fformad yn llawn ledled y llwybr gastroberfeddol. Gall dadansoddiad mwy manwl o dacsonomeg microbaidd adrannau gastroberfeddol penodol, yn enwedig adrannau uchaf fel y cnwd, roi mwy o fewnwelediad i ddetholiad grwpiau penodol o ficro-organebau. Gall eu gweithgareddau metabolaidd ac ensymatig hefyd bennu a oes ganddynt berthynas antagonistaidd â pathogenau sy'n mynd i mewn i'r llwybr gastroberfeddol. Byddai hefyd yn ddiddorol cynnal dadansoddiadau metagenomig i bennu a yw dod i gysylltiad ag ychwanegion cemegol asidig yn ystod bywyd adar yn dewis bacteria preswyl mwy "goddefgar i asid", ac a fyddai presenoldeb a/neu weithgaredd metabolaidd y bacteria hyn yn cynrychioli rhwystr ychwanegol i wladychu pathogenau.
Mae asid fformig wedi cael ei ddefnyddio ers blynyddoedd lawer fel ychwanegyn cemegol mewn porthiant anifeiliaid ac fel asidydd silwair. Un o'i brif ddefnyddiau yw ei weithred gwrthficrobaidd i gyfyngu ar nifer y pathogenau mewn porthiant a'u gwladychu dilynol yn llwybr gastroberfeddol adar. Mae astudiaethau in vitro wedi dangos bod asid fformig yn asiant gwrthficrobaidd cymharol effeithiol yn erbyn Salmonela a pathogenau eraill. Fodd bynnag, gall y defnydd o asid fformig mewn matricsau porthiant gael ei gyfyngu gan y swm uchel o fater organig mewn cynhwysion porthiant a'u gallu byffro posibl. Ymddengys bod gan asid fformig effaith antagonistaidd ar Salmonela a pathogenau eraill pan gaiff ei lyncu trwy borthiant neu ddŵr yfed. Fodd bynnag, mae'r antagoniaeth hon yn digwydd yn bennaf yn y llwybr gastroberfeddol uchaf, gan y gall crynodiadau asid fformig gael eu lleihau yn y llwybr gastroberfeddol isaf, fel sy'n wir gydag asid propionig. Mae'r cysyniad o amddiffyn asid fformig trwy gapsiwleiddio yn cynnig dull posibl o gyflwyno mwy o asid i'r llwybr gastroberfeddol isaf. Ar ben hynny, mae astudiaethau wedi dangos bod cymysgedd o asidau organig yn fwy effeithiol wrth wella perfformiad dofednod na rhoi un asid (152). Gall Campylobacter yn y llwybr gastroberfeddol ymateb yn wahanol i fformad, gan y gall ddefnyddio fformad fel rhoddwr electronau, a fformad yw ei brif ffynhonnell ynni. Nid yw'n glir a fyddai cynyddu crynodiadau fformad yn y llwybr gastroberfeddol o fudd i Campylobacter, ac efallai na fydd hyn yn digwydd yn dibynnu ar fflora gastroberfeddol arall a all ddefnyddio fformad fel swbstrad.
Mae angen astudiaethau ychwanegol i ymchwilio i effeithiau asid fformig gastroberfeddol ar ficrobau gastroberfeddol preswyl nad ydynt yn bathogenig. Rydym yn well ganddo dargedu pathogenau yn ddetholus heb amharu ar aelodau o'r microbiom gastroberfeddol sy'n fuddiol i'r gwesteiwr. Fodd bynnag, mae hyn yn gofyn am ddadansoddiad mwy manwl o ddilyniant microbiom y cymunedau microbaidd gastroberfeddol preswyl hyn. Er bod rhai astudiaethau wedi'u cyhoeddi ar ficrobiom cecal adar sydd wedi'u trin ag asid fformig, mae angen mwy o sylw i'r gymuned microbaidd gastroberfeddol uchaf. Gall nodi micro-organebau a chymharu tebygrwydd rhwng cymunedau microbaidd gastroberfeddol ym mhresenoldeb neu absenoldeb asid fformig fod yn ddisgrifiad anghyflawn. Mae angen dadansoddiadau ychwanegol, gan gynnwys metabolomeg a metagenomeg, i nodweddu gwahaniaethau swyddogaethol rhwng grwpiau tebyg o ran cyfansoddiad. Mae nodweddu o'r fath yn hanfodol i sefydlu'r berthynas rhwng y gymuned microbaidd gastroberfeddol ac ymatebion perfformiad adar i wellhawyr sy'n seiliedig ar asid fformig. Dylai cyfuno dulliau lluosog i nodweddu swyddogaeth gastroberfeddol yn fwy cywir alluogi datblygu strategaethau atchwanegiadau asid organig mwy effeithiol ac yn y pen draw gwella rhagfynegiadau o iechyd a pherfformiad gorau posibl adar wrth gyfyngu ar risgiau diogelwch bwyd.
Ysgrifennodd SR yr adolygiad hwn gyda chymorth gan DD a KR. Gwnaeth yr holl awduron gyfraniadau sylweddol at y gwaith a gyflwynir yn yr adolygiad hwn.
Mae'r awduron yn datgan bod yr adolygiad hwn wedi derbyn cyllid gan Gorfforaeth Anitox i gychwyn ysgrifennu a chyhoeddi'r adolygiad hwn. Ni chafodd y cyllidwyr unrhyw ddylanwad ar y safbwyntiau a'r casgliadau a fynegir yn yr erthygl adolygu hon nac ar y penderfyniad i'w chyhoeddi.
Mae'r awduron sy'n weddill yn datgan bod yr ymchwil wedi'i chynnal yn absenoldeb unrhyw berthnasoedd masnachol neu ariannol y gellid eu dehongli fel gwrthdaro buddiannau posibl.
Hoffai Dr. DD gydnabod cefnogaeth gan Ysgol Graddedigion Prifysgol Arkansas trwy Gymrodoriaeth Addysgu Nodedig, yn ogystal â chefnogaeth barhaus gan Raglen Bioleg Celloedd a Moleciwlaidd Prifysgol Arkansas ac Adran Gwyddorau Bwyd. Yn ogystal, hoffai'r awduron ddiolch i Anitox am y gefnogaeth gychwynnol wrth ysgrifennu'r adolygiad hwn.
1. Dibner JJ, Richards JD. Defnyddio hyrwyddwyr twf gwrthfiotig mewn amaethyddiaeth: hanes a mecanweithiau gweithredu. Gwyddoniaeth Dofednod (2005) 84:634–43. doi: 10.1093/ps/84.4.634
2. Jones FT, Rick SC. Hanes datblygu a goruchwylio gwrthficrobaidd mewn porthiant dofednod. Gwyddoniaeth Dofednod (2003) 82:613–7. doi: 10.1093/ps/82.4.613
3. Broom LJ. Damcaniaeth is-ataliol hyrwyddwyr twf gwrthfiotig. Gwyddoniaeth Dofednod (2017) 96:3104–5. doi: 10.3382/ps/pex114
4. Sorum H, L'Abe-Lund TM. Gwrthiant gwrthfiotig mewn bacteria a gludir gan fwyd—canlyniadau tarfu mewn rhwydweithiau genetig bacteriol byd-eang. 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. Ychwanegion bwyd anifeiliaid ar gyfer rheoli Salmonela mewn bwyd anifeiliaid. Cylchgrawn Byd-eang Gwyddoniaeth Dofednod (2002) 58:501–13. doi: 10.1079/WPS20020036
6. Angulo FJ, Baker NL, Olsen SJ, Anderson A, Barrett TJ. Defnydd gwrthficrobaidd mewn amaethyddiaeth: rheoli trosglwyddiad ymwrthedd gwrthficrobaidd i bobl. Seminarau mewn Clefydau Heintus Pediatrig (2004) 15:78–85. doi: 10.1053/j.spid.2004.01.010
7. Lekshmi M, Ammini P, Kumar S, Varela MF. Amgylcheddau cynhyrchu bwyd ac esblygiad ymwrthedd i wrthficrobiaid mewn pathogenau dynol sy'n deillio o anifeiliaid. Microbioleg (2017) 5:11. doi: 10.3390/microorganisms5010011
8. Lourenço JM, Seidel DS, Callaway TR. Pennod 9: Gwrthfiotigau a swyddogaeth y coluddyn: hanes a statws cyfredol. Yn: Ricke SC, gol. Gwella iechyd y coluddyn mewn dofednod. Caergrawnt: Burley Dodd (2020). Tudalennau 189–204. DOI: 10.19103/AS2019.0059.10
9. Rick SC. Rhif 8: Hylendid Porthiant. Yn: Dewulf J, van Immerzeel F, gol. Bioddiogelwch mewn Cynhyrchu Anifeiliaid a Meddygaeth Filfeddygol. Leuven: ACCO (2017). Tudalennau 144–76.