Makala haya ni sehemu ya mada ya utafiti "Matumizi ya dawa za kuua vijidudu, upinzani dhidi ya vijidudu na vijidudu vya wanyama wa chakula". Tazama makala zote 13
Asidi za kikaboni zinaendelea kuwa katika mahitaji makubwa kama viongeza vya chakula cha wanyama. Hadi sasa, lengo limekuwa katika usalama wa chakula, hasa kupunguza matukio ya vimelea vya magonjwa vinavyotokana na chakula kwa kuku na wanyama wengine. Asidi kadhaa za kikaboni zinasomwa kwa sasa au tayari zinatumika kibiashara. Miongoni mwa asidi nyingi za kikaboni ambazo zimesomwa kwa kina, asidi ya fomi ni mojawapo. Asidi ya fomi huongezwa kwenye lishe ya kuku ili kupunguza uwepo wa Salmonella na vimelea vingine vinavyotokana na chakula kwenye chakula na kwenye njia ya utumbo baada ya kumeza. Kadri uelewa wa ufanisi na athari ya asidi ya fomi kwenye vimelea vya mwenyeji na chakula unavyoongezeka, inakuwa wazi kwamba uwepo wa asidi ya fomi unaweza kusababisha njia maalum katika Salmonella. Mwitikio huu unaweza kuwa mgumu zaidi wakati asidi ya fomi inapoingia kwenye njia ya utumbo na kuingiliana sio tu na Salmonella ambayo tayari imeenea kwenye njia ya utumbo bali pia na mimea ya vijidudu ya utumbo. Mapitio yatachunguza matokeo ya sasa na matarajio ya utafiti zaidi kuhusu vijidudu vya kuku na malisho yaliyotibiwa na asidi ya fomi.
Katika uzalishaji wa mifugo na kuku, changamoto ni kutengeneza mikakati ya usimamizi inayoboresha ukuaji na tija huku ikipunguza hatari za usalama wa chakula. Kihistoria, utoaji wa viuavijasumu katika viwango vya chini ya tiba umeboresha afya ya wanyama, ustawi, na tija (1–3). Kutoka kwa mtazamo wa utaratibu wa utekelezaji, imependekezwa kwamba viuavijasumu vinavyotolewa katika viwango vya kuzuia huingilia majibu ya mwenyeji kwa kurekebisha mimea ya utumbo (GI) na, kwa upande wake, mwingiliano wao na mwenyeji (3). Hata hivyo, wasiwasi unaoendelea kuhusu kuenea kwa vimelea vinavyosababishwa na viuavijasumu vinavyosababishwa na chakula na uhusiano wao na maambukizi sugu ya viuavijasumu kwa binadamu umesababisha kuondolewa taratibu kwa matumizi ya viuavijasumu katika wanyama wa chakula (4–8). Kwa hivyo, ukuzaji wa viongeza vya malisho na viboreshaji vinavyokidhi angalau baadhi ya mahitaji haya (afya bora ya wanyama, ustawi, na tija) ni wa kuvutia sana kutoka kwa utafiti wa kitaaluma na mtazamo wa maendeleo ya kibiashara (5, 9). Aina mbalimbali za viongeza vya malisho ya kibiashara vimeingia katika soko la chakula cha wanyama, ikiwa ni pamoja na probiotics, prebiotics, mafuta muhimu na misombo inayohusiana kutoka vyanzo mbalimbali vya mimea, na kemikali kama vile aldehidi (10–14). Viongezeo vingine vya chakula cha kibiashara vinavyotumika sana katika kuku ni pamoja na bakteriofaji, oksidi ya zinki, vimeng'enya vya nje, bidhaa za ushindani za kuondoa, na misombo ya asidi (15, 16).
Miongoni mwa viongezeo vya kemikali vilivyopo, aldehidi na asidi kikaboni zimekuwa misombo iliyosomwa na kutumika sana kihistoria (12, 17–21). Asidi kikaboni, haswa asidi ya mafuta ya mnyororo mfupi (SCFAs), ni wapinzani wanaojulikana wa bakteria wa kusababisha magonjwa. Asidi hizi kikaboni hutumika kama viongezeo vya malisho sio tu kupunguza uwepo wa vimelea kwenye tumbo la malisho lakini pia kutoa athari hai kwenye utendaji wa utumbo (17, 20–24). Kwa kuongezea, SCFA huzalishwa kwa kuchachusha na mimea ya matumbo kwenye njia ya usagaji chakula na inadhaniwa kuchukua jukumu la kiufundi katika uwezo wa baadhi ya probiotics na prebiotics kukabiliana na vimelea vinavyomezwa kwenye njia ya utumbo (21, 23, 25).
Kwa miaka mingi, asidi mbalimbali za mafuta zenye mnyororo mfupi (SCFAs) zimevutia umakini mkubwa kama viongezeo vya malisho. Hasa, propionate, butyrate, na formate zimekuwa mada ya tafiti nyingi na matumizi ya kibiashara (17, 20, 21, 23, 24, 26). Ingawa tafiti za awali zililenga udhibiti wa vimelea vinavyotokana na chakula katika malisho ya wanyama na kuku, tafiti za hivi karibuni zimeelekeza umakini wao kwenye uboreshaji wa jumla wa utendaji wa wanyama na afya ya utumbo (20, 21, 24). Asetati, propionate, na butyrate zimevutia umakini mkubwa kama viongezeo vya malisho ya asidi kikaboni, miongoni mwao asidi ya formia pia ni mgombea anayeahidi (21, 23). Uangalifu mkubwa umeelekezwa kwenye vipengele vya usalama wa chakula vya asidi ya formia, haswa kupunguza matukio ya vimelea vinavyotokana na chakula katika malisho ya mifugo. Hata hivyo, matumizi mengine yanayowezekana pia yanazingatiwa. Lengo kuu la ukaguzi huu ni kuchunguza historia na hali ya sasa ya asidi ya formia kama kiboreshaji cha malisho ya mifugo (Mchoro 1). Katika utafiti huu, tutachunguza utaratibu wa antibacterial wa asidi ya formia. Zaidi ya hayo, tutaangalia kwa undani athari zake kwa mifugo na kuku na kujadili njia zinazowezekana za kuboresha ufanisi wake.
Mchoro 1. Ramani ya mawazo ya mada zilizojadiliwa katika tathmini hii. Hasa, malengo ya jumla yafuatayo yalilenga: kuelezea historia na hali ya sasa ya asidi ya fomi kama kiboreshaji cha chakula cha mifugo, mifumo ya antimicrobial ya asidi ya fomi na athari ya matumizi yake kwa afya ya wanyama na kuku, na mbinu zinazowezekana za kuboresha ufanisi.
Uzalishaji wa chakula cha mifugo na kuku ni operesheni ngumu inayohusisha hatua nyingi, ikiwa ni pamoja na usindikaji wa kimwili wa nafaka (km, kusaga ili kupunguza ukubwa wa chembe), usindikaji wa joto kwa ajili ya kupasua, na kuongeza virutubisho vingi kwenye lishe kulingana na mahitaji maalum ya lishe ya mnyama (27). Kwa kuzingatia ugumu huu, haishangazi kwamba usindikaji wa chakula huweka nafaka kwenye vipengele mbalimbali vya mazingira kabla ya kufika kwenye kinu cha kulishia, wakati wa kusaga, na baadaye wakati wa usafirishaji na kulisha katika mgao wa chakula cha mchanganyiko (9, 21, 28). Kwa hivyo, kwa miaka mingi, kundi tofauti sana la vijidudu limetambuliwa katika chakula, ikiwa ni pamoja na sio bakteria tu bali pia bacteriophages, kuvu, na chachu (9, 21, 28–31). Baadhi ya uchafuzi huu, kama vile kuvu fulani, unaweza kutoa mycotoxins ambazo zinahatarisha afya ya wanyama (32–35).
Idadi ya bakteria inaweza kuwa tofauti kiasi na inategemea kwa kiasi fulani mbinu husika zinazotumika kwa ajili ya kutenganisha na kutambua vijidudu pamoja na chanzo cha sampuli. Kwa mfano, wasifu wa utungaji wa vijidudu unaweza kutofautiana kabla ya matibabu ya joto yanayohusiana na kuganda (36). Ingawa mbinu za kitamaduni za utamaduni na upako wa sahani zimetoa taarifa fulani, matumizi ya hivi karibuni ya mbinu ya 16S rRNA-based next-generation sequencing (NGS) yametoa tathmini ya kina zaidi ya jumuiya ya vijidudu vya malisho (9). Wakati Solanki et al. (37) walipochunguza vijidudu vya bakteria vya nafaka za ngano zilizohifadhiwa kwa muda fulani mbele ya fosfini, dawa ya kudhibiti wadudu, waligundua kuwa vijidudu hivyo vilikuwa tofauti zaidi baada ya mavuno na baada ya miezi 3 ya kuhifadhi. Zaidi ya hayo, Solanki et al. (37) (37) walionyesha kwamba Proteobacteria, Firmicutes, Actinobacteria, Bacteroidetes, na Planctomyces walikuwa phyla kubwa katika nafaka za ngano, Bacillus, Erwinia, na Pseudomonas walikuwa jenasi kubwa, na Enterobacteriaceae walikuwa sehemu ndogo. Kulingana na ulinganisho wa taxonomic, walihitimisha kwamba ufukizaji wa fosfini ulibadilisha kwa kiasi kikubwa idadi ya bakteria lakini haukuathiri utofauti wa kuvu.
Solanki et al. (37) walionyesha kuwa vyanzo vya malisho vinaweza pia kuwa na vimelea vinavyotokana na chakula ambavyo vinaweza kusababisha matatizo ya afya ya umma kulingana na ugunduzi wa Enterobacteriaceae kwenye vijidudu. Vimelea vinavyotokana na chakula kama vile Clostridium perfringens, Clostridium botulinum, Salmonella, Campylobacter, Escherichia coli O157:H7, na Listeria monocytogenes vimehusishwa na chakula cha wanyama na silage (9, 31, 38). Kuendelea kwa vimelea vingine vinavyotokana na chakula katika chakula cha wanyama na kuku kwa sasa haijulikani. Ge et al. (39) walichunguza zaidi ya viungo 200 vya chakula cha wanyama na Salmonella, E. coli, na Enterococci zilizotengwa, lakini hawakugundua E. coli O157:H7 au Campylobacter. Hata hivyo, matrices kama vile chakula kikavu kinaweza kutumika kama chanzo cha E. coli inayosababisha magonjwa. Katika kufuatilia chanzo cha mlipuko wa 2016 wa serogroups za Escherichia coli (STEC) zinazozalisha sumu ya Shiga O121 na O26 zinazohusiana na ugonjwa wa binadamu, Crowe et al. (40) walitumia mpangilio wa jenomu nzima kulinganisha vijidudu vya kliniki na vijidudu vilivyopatikana kutoka kwa bidhaa za chakula. Kulingana na ulinganisho huu, walihitimisha kuwa chanzo kinachowezekana kilikuwa unga mbichi wa ngano wenye unyevu mdogo kutoka kwa viwanda vya unga. Kiwango cha chini cha unyevu wa unga wa ngano kinaonyesha kwamba STEC inaweza pia kuishi katika chakula cha wanyama chenye unyevu mdogo. Hata hivyo, kama Crowe et al. (40) wanavyosema, kutenganisha STEC kutoka kwa sampuli za unga ni vigumu na kunahitaji mbinu za utenganishaji wa kinga ya mwili ili kurejesha idadi ya kutosha ya seli za bakteria. Michakato kama hiyo ya utambuzi inaweza pia kugumu kugundua na kutenganisha vimelea adimu vinavyotokana na chakula katika chakula cha wanyama. Ugumu wa kugundua unaweza pia kuwa kutokana na kuendelea kwa muda mrefu kwa vimelea hivi katika matrices zenye unyevu mdogo. Forghani et al. (41) ilionyesha kuwa unga wa ngano uliohifadhiwa kwenye joto la kawaida na kuchanjwa kwa mchanganyiko wa serogroups za Escherichia coli (EHEC) O45, O121, na O145 na Salmonella (S. Typhimurium, S. Agona, S. Enteritidis, na S. Anatum) ulipimwa kwa siku 84 na 112 na bado uliweza kugunduliwa kwa wiki 24 na 52.
Kihistoria, Campylobacter haijawahi kutengwa kutoka kwa chakula cha wanyama na kuku kwa njia za kitamaduni za ufugaji (38, 39), ingawa Campylobacter inaweza kutengwa kwa urahisi kutoka kwa njia ya utumbo wa kuku na bidhaa za kuku (42, 43). Hata hivyo, chakula bado kina faida zake kama chanzo kinachowezekana. Kwa mfano, Alves et al. (44) walionyesha kwamba chanjo ya chakula cha kuku kilichonona na C. jejuni na uhifadhi wa chakula hicho katika halijoto mbili tofauti kwa siku 3 au 5 ulisababisha kupona kwa C. jejuni inayoweza kuishi na, katika baadhi ya matukio, hata kuongezeka kwao. Walihitimisha kwamba C. jejuni inaweza kuishi katika chakula cha kuku na, kwa hivyo, inaweza kuwa chanzo kinachowezekana cha maambukizi kwa kuku.
Uchafuzi wa Salmonella wa chakula cha wanyama na kuku umepewa kipaumbele kikubwa hapo awali na unabaki kuwa lengo la juhudi zinazoendelea za kutengeneza mbinu za kugundua zinazotumika haswa kwa chakula na kupata hatua bora zaidi za udhibiti (12, 26, 30, 45–53). Kwa miaka mingi, tafiti nyingi zimechunguza utengano na uainishaji wa Salmonella katika vituo mbalimbali vya malisho na viwanda vya malisho (38, 39, 54–61). Kwa ujumla, tafiti hizi zinaonyesha kuwa Salmonella inaweza kutengwa kutoka kwa viambato mbalimbali vya malisho, vyanzo vya malisho, aina za malisho, na shughuli za utengenezaji wa malisho. Viwango vya kuenea na serotypes kubwa za Salmonella zilizotengwa pia zilitofautiana. Kwa mfano, Li et al. (57) walithibitisha uwepo wa Salmonella spp. Iligunduliwa katika 12.5% ​​​​ya sampuli 2058 zilizokusanywa kutoka kwa malisho kamili ya wanyama, viambato vya malisho, vyakula vya wanyama kipenzi, vitafunio vya wanyama kipenzi, na virutubisho vya wanyama kipenzi wakati wa kipindi cha ukusanyaji wa data cha 2002 hadi 2009. Zaidi ya hayo, serotaipu za kawaida zilizogunduliwa katika 12.5% ​​ya sampuli za Salmonella zilizopimwa kuwa na virusi zilikuwa S. Senftenberg na S. Montevideo (57). Katika utafiti wa vyakula vilivyo tayari kuliwa na bidhaa za ziada za chakula cha wanyama huko Texas, Hsieh et al. (58) waliripoti kwamba kiwango cha juu zaidi cha Salmonella kilikuwa katika unga wa samaki, ikifuatiwa na protini za wanyama, huku S. Mbanka na S. Montevideo wakiwa serotaipu za kawaida zaidi. Viwanda vya kulishia chakula pia vinawasilisha sehemu kadhaa zinazowezekana za uchafuzi wa chakula wakati wa kuchanganya na kuongeza viungo (9, 56, 61). Magossi et al. (61) waliweza kuonyesha kwamba sehemu nyingi za uchafuzi zinaweza kutokea wakati wa uzalishaji wa chakula nchini Marekani. Kwa kweli, Magossi et al. (61) walipata angalau utamaduni mmoja chanya wa Salmonella katika viwanda 11 vya kulishia chakula (maeneo 12 ya sampuli jumla) katika majimbo manane nchini Marekani. Kwa kuzingatia uwezekano wa uchafuzi wa Salmonella wakati wa utunzaji, usafirishaji, na ulishaji wa kila siku wa chakula, haishangazi kwamba juhudi kubwa zinafanywa ili kutengeneza viongezeo vya chakula ambavyo vinaweza kupunguza na kudumisha viwango vya chini vya uchafuzi wa vijidudu katika mzunguko mzima wa uzalishaji wa wanyama.
Ni machache yanayojulikana kuhusu utaratibu wa mwitikio maalum wa Salmonella kwa asidi ya fomu. Hata hivyo, Huang et al. (62) walionyesha kuwa asidi ya fomu ipo kwenye utumbo mdogo wa mamalia na kwamba spp. ya Salmonella ina uwezo wa kutoa asidi ya fomu. Huang et al. (62) walitumia mfululizo wa mabadiliko ya ufutaji wa njia muhimu ili kugundua usemi wa jeni za Salmonella na kugundua kuwa fomu inaweza kutenda kama ishara inayosambazwa ili kushawishi Salmonella kuvamia seli za epithelial za Hep-2. Hivi majuzi, Liu et al. (63) walitenga kisafirisha fomu, FocA, kutoka kwa Salmonella typhimurium ambayo hufanya kazi kama njia maalum ya fomu kwenye pH 7.0 lakini pia inaweza kufanya kazi kama njia ya usafirishaji tulivu kwenye pH ya juu ya nje au kama njia ya pili ya uingizaji wa fomu/ioni ya hidrojeni kwenye pH ya chini. Hata hivyo, utafiti huu ulifanywa kwa serotype moja tu ya S. Typhimurium. Swali linabaki ikiwa serotype zote hujibu asidi ya fomu kwa mifumo sawa. Hili linabaki kuwa swali muhimu la utafiti ambalo linapaswa kushughulikiwa katika tafiti zijazo. Bila kujali matokeo, inabaki kuwa busara kutumia serotypes nyingi za Salmonella au hata aina nyingi za kila serotype katika majaribio ya uchunguzi wakati wa kutengeneza mapendekezo ya jumla ya matumizi ya virutubisho vya asidi ili kupunguza viwango vya Salmonella katika lishe. Mbinu mpya, kama vile matumizi ya msimbo wa vinasaba ili kusimba aina ili kutofautisha vikundi vidogo tofauti vya serotype moja (9, 64), hutoa fursa ya kutambua tofauti ndogo zaidi ambazo zinaweza kuathiri hitimisho na tafsiri ya tofauti.
Asili ya kemikali na umbo la kutengana kwa fomula pia inaweza kuwa muhimu. Katika mfululizo wa tafiti, Beyer et al. (65–67) walionyesha kwamba kizuizi cha Enterococcus faecium, Campylobacter jejuni, na Campylobacter coli kilihusiana na kiasi cha asidi ya fomi iliyotenganishwa na hakikuwa na pH au asidi ya fomi isiyotenganishwa. Umbo la kemikali la fomula ambalo bakteria huwekwa wazi pia linaonekana kuwa muhimu. Kovanda et al. (68) waligundua viumbe kadhaa vya Gram-hasi na Gram-chanya na kulinganisha viwango vya chini vya kizuizi (MICs) vya fomula ya sodiamu (500–25,000 mg/L) na mchanganyiko wa fomula ya sodiamu na fomula huru (40/60 m/v; 10–10,000 mg/L). Kulingana na thamani za MIC, waligundua kuwa sodiamu ya formate ilikuwa kizuizi pekee dhidi ya Campylobacter jejuni, Clostridium perfringens, Streptococcus suis, na Streptococcus pneumoniae, lakini si dhidi ya Escherichia coli, Salmonella typhimurium, au Enterococcus faecalis. Kwa upande mwingine, mchanganyiko wa sodiamu ya formate na sodiamu ya formate huru ulikuwa kizuizi dhidi ya viumbe vyote, na kusababisha waandishi kuhitimisha kwamba asidi ya formia huru ina sifa nyingi za kuua vijidudu. Ingekuwa ya kuvutia kuchunguza uwiano tofauti wa aina hizi mbili za kemikali ili kubaini kama kiwango cha thamani za MIC kinahusiana na kiwango cha asidi ya formia kilichopo katika fomula iliyochanganywa na mwitikio wa asidi ya formia 100%.
Gomez-Garcia et al. (69) walijaribu michanganyiko ya mafuta muhimu na asidi kikaboni (kama vile asidi fomi) dhidi ya vijidudu vingi vya Escherichia coli, Salmonella, na Clostridium perfringens vilivyopatikana kutoka kwa nguruwe. Walijaribu ufanisi wa asidi sita za kikaboni, ikiwa ni pamoja na asidi fomi, na mafuta sita muhimu dhidi ya vijidudu vya nguruwe, wakitumia formaldehyde kama udhibiti chanya. Gomez-García et al. (69) waliamua MIC50, MBC50, na MIC50/MBC50 ya asidi fomi dhidi ya Escherichia coli (600 na 2400 ppm, 4), Salmonella (600 na 2400 ppm, 4), na Clostridium perfringens (1200 na 2400 ppm, 2), kati ya hizo asidi fomi ilipatikana kuwa na ufanisi zaidi kuliko asidi zote kikaboni dhidi ya E. coli na Salmonella. (69) Asidi ya fomik inafanya kazi dhidi ya Escherichia coli na Salmonella kutokana na ukubwa wake mdogo wa molekuli na mnyororo mrefu (70).
Beyer na wenzake walichunguza aina za Campylobacter zilizotengwa kutoka kwa nguruwe (66) na aina za Campylobacter jejuni zilizotengwa kutoka kwa kuku (67) na kuonyesha kwamba asidi ya fomi hutengana katika viwango vinavyoendana na majibu ya MIC yaliyopimwa kwa asidi zingine za kikaboni. Hata hivyo, uwezo wa asidi hizi, ikiwa ni pamoja na asidi ya fomi, umetiliwa shaka kwa sababu Campylobacter inaweza kutumia asidi hizi kama substrates (66, 67). Matumizi ya asidi ya C. jejuni haishangazi kwa sababu imeonyeshwa kuwa na kimetaboliki isiyo ya glycolytic. Kwa hivyo, C. jejuni ina uwezo mdogo wa ukataboli wa wanga na inategemea glukoneogenesis kutoka kwa amino asidi na asidi za kikaboni kwa metaboli yake nyingi ya nishati na shughuli za kibiolojia (71, 72). Utafiti wa mapema na Line na wenzake (73) ulitumia safu ya phenotypic iliyo na vyanzo 190 vya kaboni na ilionyesha kuwa C. jejuni 11168(GS) inaweza kutumia asidi za kikaboni kama vyanzo vya kaboni, ambavyo vingi ni vya kati vya mzunguko wa asidi ya tricarboxylic. Uchunguzi zaidi na Wagli na wenzake. (74) kwa kutumia safu ya matumizi ya kaboni ya phenotypic ilionyesha kuwa aina za C. jejuni na E. coli zilizochunguzwa katika utafiti wao zina uwezo wa kukua kwenye asidi za kikaboni kama chanzo cha kaboni. Formate ndiye mtoaji mkuu wa elektroni kwa ajili ya umetaboli wa nishati ya kupumua ya C. jejuni na, kwa hivyo, chanzo kikuu cha nishati kwa C. jejuni (71, 75). C. jejuni ina uwezo wa kutumia formate kama mtoaji wa hidrojeni kupitia tata ya formate dehydrogenase iliyounganishwa na utando ambayo huoksidisha formate hadi kaboni dioksidi, protoni, na elektroni na hutumika kama mtoaji wa elektroni kwa ajili ya upumuaji (72).
Asidi ya formik ina historia ndefu ya matumizi kama kiboreshaji cha lishe ya antimicrobial, lakini baadhi ya wadudu wanaweza pia kutoa asidi ya formik kwa matumizi kama kemikali ya ulinzi wa antimicrobial. Rossini et al. (76) walipendekeza kwamba asidi ya formik inaweza kuwa sehemu ya utomvu wa asidi wa mchwa ulioelezewa na Ray (77) karibu miaka 350 iliyopita. Tangu wakati huo, uelewa wetu wa uzalishaji wa asidi ya formik katika mchwa na wadudu wengine umeongezeka sana, na sasa inajulikana kwamba mchakato huu ni sehemu ya mfumo tata wa ulinzi wa sumu kwa wadudu (78). Makundi mbalimbali ya wadudu, ikiwa ni pamoja na nyuki wasiouma, mchwa wenye ncha kali (Hymenoptera: Apidae), mende wa ardhini (Galerita lecontei na G. janus), mchwa wasiouma (Formicinae), na baadhi ya mabuu ya nondo (Lepidoptera: Myrmecophaga), wanajulikana kutoa asidi ya formik kama kemikali ya ulinzi (76, 78–82).
Mchwa labda wana sifa bora kwa sababu wana asidi, mashimo maalum ambayo huwawezesha kunyunyizia sumu iliyotengenezwa hasa na asidi ya formia (82). Mchwa hutumia serine kama mtangulizi na huhifadhi kiasi kikubwa cha formia katika tezi zao za sumu, ambazo zimetengwa vya kutosha kulinda mchwa mwenyeji kutokana na sumu ya formia hadi inyunyiziwe (78, 83). Asidi ya formia wanayotoa inaweza (1) kutumika kama pheromoni ya kengele ili kuvutia mchwa wengine; (2) kuwa kemikali ya kujikinga dhidi ya washindani na wanyama wanaowinda; na (3) kutenda kama wakala wa antifungal na antibacterial inapochanganywa na resini kama sehemu ya nyenzo za kiota (78, 82, 84–88). Asidi ya formia inayozalishwa na mchwa ina sifa za antimicrobial, ikidokeza kwamba inaweza kutumika kama nyongeza ya topical. Hii ilionyeshwa na Bruch et al. (88), ambao waliongeza asidi ya formia ya synthetic kwenye resini na kuboresha kwa kiasi kikubwa shughuli ya antifungal. Ushahidi zaidi wa ufanisi wa asidi ya fomi na manufaa yake ya kibiolojia ni kwamba wanyama wakubwa wa kutuliza wanyama, ambao hawawezi kutoa asidi ya tumbo, hutumia mchwa wenye asidi ya fomi ili kujipatia asidi ya fomi iliyokolea kama asidi mbadala ya usagaji chakula (89).
Matumizi halisi ya asidi ya fomi katika kilimo yamezingatiwa na kusomwa kwa miaka mingi. Hasa, asidi ya fomi inaweza kutumika kama nyongeza kwa chakula cha wanyama na silaji. Fomati ya sodiamu katika umbo gumu na kimiminika inachukuliwa kuwa salama kwa spishi zote za wanyama, watumiaji na mazingira (90). Kulingana na tathmini yao (90), mkusanyiko wa juu wa miligramu 10,000 za asidi ya fomi/kg ya chakula ulizingatiwa kuwa salama kwa spishi zote za wanyama, huku mkusanyiko wa juu wa miligramu 12,000 za asidi ya fomi/kg ya chakula ulizingatiwa kuwa salama kwa nguruwe. Matumizi ya asidi ya fomi kama kiboreshaji cha chakula cha wanyama yamesomwa kwa miaka mingi. Inachukuliwa kuwa na thamani ya kibiashara kama kihifadhi cha silaji na wakala wa kuua vijidudu katika chakula cha wanyama na kuku.
Viongezeo vya kemikali kama vile asidi vimekuwa kipengele muhimu katika uzalishaji wa silaji na usimamizi wa malisho (91, 92). Borreani et al. (91) walibainisha kuwa ili kufikia uzalishaji bora wa silaji ya ubora wa juu ni muhimu kudumisha ubora wa malisho huku ukihifadhi vitu vikavu vingi iwezekanavyo. Matokeo ya uboreshaji huo ni kupunguza hasara katika hatua zote za mchakato wa kusindika: kuanzia hali ya awali ya aerobic kwenye silo hadi uchachushaji unaofuata, uhifadhi na ufunguzi upya wa silo kwa ajili ya kulisha. Njia maalum za kuboresha uzalishaji wa silaji ya shambani na uchachushaji unaofuata wa silaji zimejadiliwa kwa undani mahali pengine (91, 93-95) na hazitajadiliwa kwa undani hapa. Tatizo kuu ni uchakavu wa oksidi unaosababishwa na chachu na ukungu wakati oksijeni ipo kwenye silaji (91, 92). Kwa hivyo, chanjo za kibiolojia na viongezeo vya kemikali vimeanzishwa ili kukabiliana na athari mbaya za uharibifu (91, 92). Mambo mengine ya kuzingatia kuhusu viongeza vya silage ni pamoja na kupunguza kuenea kwa vimelea vinavyoweza kuwepo katika silage (km, E. coli inayosababisha magonjwa, Listeria, na Salmonella) pamoja na fangasi zinazozalisha mycotoxin (96–98).
Mack et al. (92) waligawanya viongezeo vya asidi katika makundi mawili. Asidi kama vile asidi ya propionic, asetiki, sorbic, na benzoiki hudumisha uthabiti wa aerobic wa silage zinapolishwa kwa wanyama wanaocheua kwa kupunguza ukuaji wa chachu na ukungu (92). Mack et al. (92) walitenganisha asidi ya fomi kutoka kwa asidi zingine na waliiona kama kiongeza asidi moja kwa moja kinachozuia vijidudu vya clostridia na uharibifu huku wakidumisha uadilifu wa protini ya silage. Kwa vitendo, aina zao za chumvi ndizo aina za kawaida za kemikali ili kuepuka sifa za babuzi za asidi katika umbo lisilo la chumvi (91). Makundi mengi ya utafiti pia yamesoma asidi ya fomi kama kiongeza asidi kwa silage. Asidi ya fomi inajulikana kwa uwezo wake wa haraka wa kuongeza asidi na athari yake ya kuzuia ukuaji wa vijidudu vya silage vyenye madhara ambavyo hupunguza protini na kiwango cha wanga mumunyifu wa maji katika silage (99). Kwa hivyo, He et al. (92) walilinganisha asidi ya fomi na viongezeo vya asidi katika silage. (100) walionyesha kuwa asidi ya fomi inaweza kuzuia Escherichia coli na kupunguza pH ya silage. Tamaduni za bakteria zinazozalisha asidi ya fomi na laktiki pia ziliongezwa kwenye silaji ili kuchochea uundaji wa asidi na uzalishaji wa asidi ya kikaboni (101). Kwa kweli, Cooley et al. (101) waligundua kuwa silaji ilipoongezwa asidi na asidi ya fomi ya 3% (w/v), uzalishaji wa asidi ya laktiki na fomi ulizidi 800 mg na 1000 mg ya asidi ya kikaboni/sampuli ya 100 g, mtawalia. Mack et al. (92) walipitia machapisho ya utafiti wa nyongeza ya silaji kwa undani, ikiwa ni pamoja na tafiti zilizochapishwa tangu 2000 ambazo zililenga na/au zilijumuisha asidi ya fomi na asidi zingine. Kwa hivyo, tathmini hii haitajadili tafiti za kibinafsi kwa undani lakini itafupisha tu baadhi ya mambo muhimu kuhusu ufanisi wa asidi ya fomi kama nyongeza ya silaji ya kemikali. Asidi ya fomi isiyo na buffer na iliyo na buffer imesomwa na katika hali nyingi Clostridium spp. Shughuli zake zinazohusiana (wanga, protini, na ufyonzaji wa laktate na uondoaji wa butyrate) huwa zinapungua, huku uzalishaji wa amonia na butyrate ukipungua na uhifadhi wa vitu vikavu huongezeka (92). Kuna mapungufu katika utendaji wa asidi ya fomi, lakini matumizi yake kama nyongeza ya silaji pamoja na asidi zingine yanaonekana kushinda baadhi ya masuala haya (92).
Asidi ya fomi inaweza kuzuia bakteria waharibifu ambao huhatarisha afya ya binadamu. Kwa mfano, Pauly na Tam (102) walichanja silo ndogo za maabara zenye L. monocytogenes zenye viwango vitatu tofauti vya maada kavu (200, 430, na 540 g/kg) ya nyasi ya rye na kisha kuongezewa asidi ya fomi (3 ml/kg) au bakteria ya lactic acid (8 × 105/g) na vimeng'enya vya selulolitiki. Waliripoti kwamba matibabu yote mawili yalipunguza L. monocytogenes hadi viwango visivyoonekana katika silage ya maada kavu ya chini (200 g/kg). Hata hivyo, katika silage ya maada kavu ya wastani (430 g/kg), L. monocytogenes bado iliweza kugunduliwa baada ya siku 30 katika silage iliyotibiwa na formik acid. Kupungua kwa L. monocytogenes kulionekana kuhusishwa na pH ya chini, asidi ya lactic, na asidi zisizotenganishwa pamoja. Kwa mfano, Pauly na Tam (102) walibainisha kuwa asidi ya laktiki na viwango vya asidi visivyotenganishwa vilivyojumuishwa vilikuwa muhimu sana, ambayo inaweza kuwa sababu ya kutokuwepo kwa kupungua kwa monocytojeni za L. katika vyombo vya habari vilivyotibiwa na asidi ya fomi kutoka kwa silaji zenye maudhui mengi ya vitu vikavu. Tafiti kama hizo zinapaswa kufanywa katika siku zijazo kwa vimelea vingine vya kawaida vya silaji kama vile Salmonella na E. coli ya vimelea. Uchambuzi kamili zaidi wa mfuatano wa 16S rDNA wa jamii nzima ya vijidudu vya silaji unaweza pia kusaidia kutambua mabadiliko katika idadi ya jumla ya vijidudu vya silaji vinavyotokea katika hatua tofauti za uchachushaji wa silaji mbele ya asidi ya fomi (103). Kupata data ya vijidudu kunaweza kutoa usaidizi wa uchambuzi ili kutabiri vyema maendeleo ya uchachushaji wa silaji na kukuza michanganyiko bora ya nyongeza ili kudumisha ubora wa juu wa silaji.
Katika malisho ya wanyama yanayotokana na nafaka, asidi ya fomi hutumika kama wakala wa kuua vijidudu ili kupunguza viwango vya vimelea katika matrices mbalimbali za malisho yanayotokana na nafaka pamoja na viambato fulani vya malisho kama vile bidhaa za ziada za wanyama. Athari kwa idadi ya vimelea katika kuku na wanyama wengine zinaweza kugawanywa kwa upana katika makundi mawili: athari za moja kwa moja kwa idadi ya vimelea vya malisho yenyewe na athari zisizo za moja kwa moja kwa vimelea vinavyotawala njia ya utumbo ya wanyama baada ya kula chakula kilichotibiwa (20, 21, 104). Ni wazi kwamba makundi haya mawili yanahusiana, kwani kupungua kwa vimelea katika malisho kunapaswa kusababisha kupungua kwa ukoloni wakati mnyama anakula chakula. Hata hivyo, sifa za kuua vijidudu za asidi fulani inayoongezwa kwenye matrices ya malisho zinaweza kuathiriwa na mambo kadhaa, kama vile muundo wa chakula na umbo ambalo asidi huongezwa (21, 105).
Kihistoria, matumizi ya asidi ya fomi na asidi zingine zinazohusiana yamejikita zaidi katika udhibiti wa moja kwa moja wa Salmonella katika chakula cha wanyama na kuku (21). Matokeo ya tafiti hizi yamefupishwa kwa undani katika mapitio kadhaa yaliyochapishwa kwa nyakati tofauti (18, 21, 26, 47, 104–106), kwa hivyo ni baadhi tu ya matokeo muhimu kutoka kwa tafiti hizi yanayojadiliwa katika mapitio haya. Tafiti kadhaa zimeonyesha kuwa shughuli ya antimicrobial ya asidi ya fomi katika matrices ya chakula inategemea kipimo na muda wa kuathiriwa na asidi ya fomi, kiwango cha unyevu cha matrices ya chakula, na mkusanyiko wa bakteria katika chakula na njia ya utumbo ya mnyama (19, 21, 107–109). Aina ya matrices ya chakula na chanzo cha viungo vya chakula cha wanyama pia ni mambo yanayoathiri. Kwa hivyo, tafiti kadhaa zimeonyesha kuwa viwango vya Salmonella Sumu za bakteria zilizotengwa kutoka kwa bidhaa za ziada za wanyama zinaweza kutofautiana na zile zilizotengwa kutoka kwa bidhaa za ziada za mimea (39, 45, 58, 59, 110–112). Hata hivyo, tofauti katika mwitikio wa asidi kama vile asidi ya fomi zinaweza kuhusishwa na tofauti katika uhai wa serovar katika mlo na halijoto ambayo mlo husindikwa (19, 113, 114). Tofauti katika mwitikio wa serovar kwa matibabu ya asidi zinaweza pia kuwa sababu ya uchafuzi wa kuku na chakula kilichochafuliwa (113, 115), na tofauti katika usemi wa jeni la virulence (116) zinaweza pia kuchukua jukumu. Tofauti katika uvumilivu wa asidi zinaweza kuathiri ugunduzi wa Salmonella katika vyombo vya habari vya ufugaji ikiwa asidi zinazoenezwa kwenye malisho hazijahifadhiwa vya kutosha (21, 105, 117–122). Umbo la kimwili la mlo (kwa upande wa ukubwa wa chembe) linaweza pia kuathiri upatikanaji wa asidi ya fomi katika njia ya utumbo (123).
Mikakati ya kuboresha shughuli ya antimicrobial ya asidi ya fomi inayoongezwa kwenye malisho pia ni muhimu. Viwango vya juu vya asidi vimependekezwa kwa viambato vya malisho vyenye uchafuzi mwingi kabla ya kuchanganya malisho ili kupunguza uharibifu unaowezekana kwa vifaa vya kinu cha malisho na matatizo ya ulaji wa chakula cha wanyama (105). Jones (51) alihitimisha kuwa Salmonella iliyopo kwenye malisho kabla ya kusafisha kemikali ni ngumu zaidi kudhibiti kuliko Salmonella inapogusana na malisho baada ya matibabu ya kemikali. Matibabu ya joto ya malisho wakati wa usindikaji kwenye kinu cha malisho yamependekezwa kama njia ya kupunguza uchafuzi wa Salmonella kwenye malisho, lakini hii inategemea muundo wa malisho, ukubwa wa chembe, na mambo mengine yanayohusiana na mchakato wa kusaga (51). Shughuli ya antimicrobial ya asidi pia inategemea halijoto, na halijoto iliyoinuliwa mbele ya asidi za kikaboni inaweza kuwa na athari ya kuzuia Salmonella, kama inavyoonekana katika tamaduni za kioevu za Salmonella (124, 125). Tafiti kadhaa za malisho yaliyochafuliwa na Salmonella zinaunga mkono wazo kwamba halijoto iliyoinuliwa huongeza ufanisi wa asidi kwenye matrix ya malisho (106, 113, 126). Amado et al. (127) walitumia muundo mkuu wa mchanganyiko ili kusoma mwingiliano wa halijoto na asidi (asidi ya formiki au laktiki) katika aina 10 za Salmonella enterica na Escherichia coli zilizotengwa kutoka kwa malisho mbalimbali ya ng'ombe na kuchanjwa katika chembechembe za ng'ombe zenye asidi. Walihitimisha kuwa joto ndilo lilikuwa jambo kuu linaloathiri upunguzaji wa vijidudu, pamoja na asidi na aina ya seli ya bakteria. Athari ya ushirikiano na asidi bado inatawala, kwa hivyo halijoto ya chini na viwango vya asidi vinaweza kutumika. Hata hivyo, pia walibainisha kuwa athari za ushirikiano hazikuonekana kila wakati wakati asidi ya formiki ilitumika, na kuwafanya washuku kwamba tete ya asidi ya formiki katika halijoto ya juu au athari za kuzuia vipengele vya tumbo la malisho vilikuwa sababu.
Kupunguza muda wa kulisha kabla ya kuwalisha wanyama ni njia moja ya kudhibiti kuingizwa kwa vimelea vya magonjwa kwenye mwili wa mnyama wakati wa kulisha. Hata hivyo, mara tu asidi kwenye chakula inapoingia kwenye njia ya utumbo, inaweza kuendelea kutoa shughuli zake za kuua vijidudu. Shughuli ya kuua vijidudu ya vitu vyenye asidi vinavyotolewa nje kwenye njia ya utumbo inaweza kutegemea mambo mbalimbali, ikiwa ni pamoja na mkusanyiko wa asidi ya tumbo, eneo linalofanya kazi la njia ya utumbo, pH na kiwango cha oksijeni kwenye njia ya utumbo, umri wa mnyama, na muundo wa idadi ya vijidudu vya utumbo (ambayo inategemea eneo la njia ya utumbo na ukomavu wa mnyama) (21, 24, 128–132). Kwa kuongezea, idadi ya vijidudu visivyo na aerobiki katika njia ya utumbo (ambavyo huwa kubwa katika njia ya chini ya usagaji chakula ya wanyama mmoja wanapokomaa) hutoa asidi kikaboni kwa njia ya uchachushaji, ambayo inaweza pia kuwa na athari ya kupinga vimelea vya muda mfupi vinavyoingia kwenye njia ya utumbo (17, 19–21).
Utafiti mwingi wa awali ulilenga matumizi ya asidi kikaboni, ikiwa ni pamoja na formate, ili kupunguza Salmonella katika njia ya utumbo wa kuku, ambayo imejadiliwa kwa undani katika mapitio kadhaa (12, 20, 21). Wakati tafiti hizi zinazingatiwa pamoja, uchunguzi kadhaa muhimu unaweza kufanywa. McHan na Shotts (133) waliripoti kwamba kulisha asidi ya formik na propionic kulipunguza viwango vya Salmonella Typhimurium katika cecum ya kuku waliochanjwa na bakteria na kuvipima wakiwa na umri wa siku 7, 14, na 21. Hata hivyo, Hume et al. (128) walipofuatilia propionate yenye lebo ya C-14, walihitimisha kuwa propionate kidogo sana katika lishe inaweza kufikia cecum. Bado haijabainika ikiwa hii pia ni kweli kwa asidi ya formik. Hata hivyo, hivi karibuni Bourassa et al. (134) waliripoti kwamba kulisha asidi ya formi na propionic kulipunguza viwango vya Salmonella Typhimurium kwenye cecum ya kuku waliochanjwa bakteria, ambavyo vilipimwa wakiwa na umri wa siku 7, 14, na 21. (132) walibainisha kuwa kulisha asidi ya formik kwa 4 g/t kwa kuku wa kuku wa nyama wakati wa kipindi cha ukuaji wa wiki 6 kulipunguza mkusanyiko wa S. Typhimurium kwenye cecum hadi chini ya kiwango cha kugundua.
Uwepo wa asidi ya formik katika mlo unaweza kuwa na athari kwenye sehemu zingine za njia ya utumbo wa kuku. Al-Tarazi na Alshavabkeh (134) walionyesha kuwa mchanganyiko wa asidi ya formik na asidi ya propikniki unaweza kupunguza uchafuzi wa Salmonella pullorum (S. PRlorum) katika mazao na cecum. Thompson na Hinton (129) waliona kuwa mchanganyiko unaopatikana kibiashara wa asidi ya formik na asidi ya propikniki uliongeza mkusanyiko wa asidi zote mbili katika mazao na jipu na ulikuwa na bakteria dhidi ya Salmonella Enteritidis PT4 katika mfumo wa vitro chini ya hali ya ufugaji wakilishi. Wazo hili linaungwa mkono na data ya ndani ya mwili kutoka kwa Bird et al. (135) waliongezea asidi ya formik kwenye maji ya kunywa ya kuku wa kuku wa nyama wakati wa kipindi cha kufunga kilichoigwa kabla ya kusafirishwa, sawa na kuku wa kuku wa nyama wa kufunga wanaopitia kabla ya kusafirishwa hadi kiwanda cha kusindika kuku. Kuongezwa kwa asidi ya fomi kwenye maji ya kunywa kulisababisha kupungua kwa idadi ya S. Typhimurium katika mazao na epididymis, na kupungua kwa masafa ya mazao chanya ya S. Typhimurium, lakini si kwa idadi ya epididymis chanya (135). Maendeleo ya mifumo ya utoaji ambayo inaweza kulinda asidi za kikaboni zinapokuwa hai katika njia ya chini ya utumbo inaweza kusaidia kuboresha ufanisi. Kwa mfano, kufungika kwa asidi ya fomi na kuongezwa kwake kwenye malisho kumeonyeshwa kupunguza idadi ya Salmonella Enteritidis katika yaliyomo kwenye sekali (136). Hata hivyo, hii inaweza kutofautiana kulingana na spishi ya wanyama. Kwa mfano, Walia et al. (137) hawakuona kupungua kwa Salmonella katika sekamu au nodi za limfu za nguruwe wenye umri wa siku 28 waliolishwa mchanganyiko wa asidi ya fomi, asidi ya citric, na vidonge vya mafuta muhimu, na ingawa utokaji wa Salmonella kwenye kinyesi ulipunguzwa siku ya 14, haukupunguzwa siku ya 28. Walionyesha kuwa maambukizi ya Salmonella mlalo kati ya nguruwe yalizuiwa.
Ingawa tafiti za asidi ya fomi kama wakala wa antimicrobial katika ufugaji wa wanyama zimelenga hasa Salmonella inayotokana na chakula, pia kuna tafiti zingine zinazolenga vimelea vingine vya utumbo. Uchunguzi wa ndani ya vitro uliofanywa na Kovanda et al. (68) unaonyesha kuwa asidi ya fomi inaweza pia kuwa na ufanisi dhidi ya vimelea vingine vya utumbo vinavyotokana na chakula, ikiwa ni pamoja na Escherichia coli na Campylobacter jejuni. Uchunguzi wa awali umeonyesha kuwa asidi za kikaboni (km, asidi ya lactic) na michanganyiko ya kibiashara yenye asidi ya fomi kama kiungo inaweza kupunguza viwango vya Campylobacter katika kuku (135, 138). Hata hivyo, kama ilivyoelezwa hapo awali na Beyer et al. (67), matumizi ya asidi ya fomi kama wakala wa antimicrobial dhidi ya Campylobacter yanaweza kuhitaji tahadhari. Matokeo haya ni tatizo hasa kwa virutubisho vya lishe katika kuku kwa sababu asidi ya fomi ndiyo chanzo kikuu cha nishati ya kupumua kwa C. jejuni. Zaidi ya hayo, sehemu ya niche yake ya utumbo inadhaniwa kuwa ni kutokana na ulaji mtambuka wa kimetaboliki na bidhaa mchanganyiko wa uchachushaji wa asidi zinazozalishwa na bakteria ya utumbo, kama vile formate (139). Mtazamo huu una msingi fulani. Kwa sababu formate ni kivutio cha kemikali kwa C. jejuni, viumbe viwili vilivyobadilishwa vina kasoro katika formate dehydrogenase na hidrojeniasi vimepunguza viwango vya ukoloni wa sekali kwa kuku wa kuku wa nyama ikilinganishwa na aina za C. jejuni za porini (140, 141). Bado haijulikani ni kwa kiwango gani nyongeza ya asidi ya fomi ya nje huathiri ukoloni wa njia ya utumbo na C. jejuni kwa kuku. Viwango halisi vya formate ya utumbo vinaweza kuwa chini kutokana na ukataboli wa formate na bakteria wengine wa utumbo au unyonyaji wa formate katika njia ya juu ya utumbo, kwa hivyo vigezo kadhaa vinaweza kuathiri hili. Kwa kuongezea, formate ni bidhaa inayoweza kuchachushwa inayozalishwa na baadhi ya bakteria wa utumbo, ambayo inaweza kuathiri viwango vya jumla vya formate ya utumbo. Upimaji wa formate katika yaliyomo kwenye utumbo na utambuzi wa jeni za formate dehydrogenase kwa kutumia metagenomics kunaweza kutoa mwanga juu ya baadhi ya vipengele vya ikolojia ya vijidudu vinavyozalisha formate.
Roth et al. (142) walilinganisha athari za kulisha kuku wa kuku wa broiler, enrofloxacin ya antibiotiki au mchanganyiko wa asidi ya formic, asetiki, na propionic kwenye kuenea kwa Escherichia coli isiyo na antibiotiki. Jumla na jumla ya E. coli isiyo na antibiotiki zilihesabiwa katika sampuli za kinyesi zilizokusanywa kutoka kwa kuku wa kuku wa broiler wa siku 1 na katika sampuli za sekali kutoka kwa kuku wa kuku wa broiler wa siku 14 na 38. E. coli isolates zilijaribiwa kwa upinzani dhidi ya ampicillin, cefotaxime, ciprofloxacin, streptomycin, sulfamethoxazole, na tetracycline kulingana na sehemu zilizoainishwa hapo awali kwa kila antibiotiki. Wakati idadi husika ya E. coli ilipopimwa na kuainishwa, enrofloxacin wala nyongeza ya asidi haikubadilisha jumla ya idadi ya E. coli iliyotengwa kutoka kwa ceca ya kuku wa kuku wa broiler wa siku 17 na 28. Ndege waliolishwa lishe iliyoongezewa ya enrofloxacin walikuwa na viwango vilivyoongezeka vya E. coli sugu kwa ciprofloxacin, streptomycin, sulfamethoxazole, na tetracycline na viwango vilivyopungua vya E. coli sugu kwa cefotaxime katika ceca. Ndege waliolishwa kokteli walikuwa na idadi iliyopungua ya E. coli sugu kwa ampicillin na tetracycline katika ceca ikilinganishwa na ndege waliodhibitiwa na enrofloxacin. Ndege waliolishwa asidi mchanganyiko pia walikuwa na idadi iliyopungua ya E. coli sugu kwa ciprofloxacin na sulfamethoxazole katika cecum ikilinganishwa na ndege waliolishwa enrofloxacin. Utaratibu ambao asidi hupunguza idadi ya E. coli sugu kwa viuavijasumu bila kupunguza idadi ya E. coli bado haujafahamika. Hata hivyo, matokeo ya utafiti uliofanywa na Roth et al. yanaendana na yale ya kundi la enrofloxacin. (142) Hii inaweza kuwa dalili ya kupungua kwa usambazaji wa jeni za upinzani wa viuavijasumu katika E. coli, kama vile vizuizi vinavyohusishwa na plasmidi vilivyoelezewa na Cabezon et al. (143). Ingekuwa ya kuvutia kufanya uchambuzi wa kina zaidi wa upinzani wa viuavijasumu unaosababishwa na plasmidi katika idadi ya kuku wanaokula chakula cha kuku mbele ya viongeza vya chakula kama vile asidi ya fomi na kuboresha zaidi uchambuzi huu kwa kutathmini upinzani wa utumbo.
Ukuzaji wa viongeza bora vya kulisha viuavijasumu dhidi ya vimelea unapaswa kuwa na athari ndogo kwa mimea ya utumbo kwa ujumla, hasa kwa vijidudu vinavyoonekana kuwa na manufaa kwa mwenyeji. Hata hivyo, asidi za kikaboni zinazotolewa nje zinaweza kuwa na athari mbaya kwa vijidudu vya utumbo vilivyo hai na kwa kiasi fulani hupunguza sifa zao za kinga dhidi ya vimelea. Kwa mfano, Thompson na Hinton (129) waliona kupungua kwa viwango vya asidi ya laktiki ya mazao katika kuku wanaotaga waliolishwa mchanganyiko wa asidi ya formik na propioniki, ikidokeza kwamba uwepo wa asidi hizi za kikaboni za nje katika mazao ulisababisha kupungua kwa laktobacilli ya mazao. Laktobacilli ya mazao huchukuliwa kama kizuizi kwa Salmonella, na kwa hivyo kuvurugika kwa microbiota hii ya mazao kunaweza kuwa na madhara kwa kupunguzwa kwa mafanikio kwa ukoloni wa Salmonella kwenye njia ya utumbo (144). Açıkgöz et al. waligundua kuwa athari za chini za njia ya utumbo wa ndege zinaweza kuwa chini. (145) Hakuna tofauti zilizopatikana katika jumla ya mimea ya matumbo au hesabu za Escherichia coli katika kuku wa kuku wa kuku wa siku 42 wanaokunywa maji yenye asidi ya formik. Waandishi walipendekeza kwamba hii inaweza kuwa ni kutokana na umbo linalotengenezwa katika njia ya juu ya utumbo, kama ilivyoonekana na wachunguzi wengine walio na asidi fupi ya mafuta (SCFA) inayotolewa nje (128, 129).
Kulinda asidi ya fomi kupitia aina fulani ya kufungia kunaweza kusaidia kufikia njia ya chini ya utumbo. (146) ilibainisha kuwa asidi ya fomi iliyofungiwa ndani ya vijiti vidogo iliongeza kwa kiasi kikubwa kiwango cha jumla cha asidi ya mafuta ya mnyororo mfupi (SCFA) katika cecum ya nguruwe ikilinganishwa na nguruwe waliolishwa asidi ya fomi isiyolindwa. Matokeo haya yalisababisha waandishi kupendekeza kwamba asidi ya fomi inaweza kufikia njia ya chini ya utumbo kwa ufanisi ikiwa inalindwa ipasavyo. Hata hivyo, vigezo vingine kadhaa, kama vile viwango vya formate na lactate, ingawa vilikuwa juu kuliko vile vya nguruwe waliolishwa lishe ya kudhibiti, havikuwa tofauti kitakwimu na vile vya nguruwe waliolishwa lishe ya formate isiyolindwa. Ingawa nguruwe waliolishwa asidi ya fomi isiyolindwa na iliyolindwa walionyesha karibu ongezeko la mara tatu la asidi ya lactic, hesabu za lactobacilli hazikubadilishwa na matibabu yoyote. Tofauti zinaweza kujulikana zaidi kwa vijidudu vingine vinavyozalisha asidi ya lactic katika cecum (1) ambavyo havigundulwi kwa njia hizi na/au (2) ambavyo shughuli zao za kimetaboliki huathiriwa, na hivyo kubadilisha muundo wa uchachushaji ili lactobacilli iliyo hai itoe asidi ya lactic zaidi.
Ili kujifunza kwa usahihi zaidi athari za viongezeo vya malisho kwenye njia ya utumbo ya wanyama wa shambani, mbinu za utambuzi wa vijidudu zenye ubora wa juu zinahitajika. Katika miaka michache iliyopita, mpangilio wa kizazi kijacho (NGS) wa jeni la RNA la 16S umetumika kutambua taksa za vijidudu na kulinganisha utofauti wa jamii za vijidudu (147), ambao umetoa uelewa bora wa mwingiliano kati ya viongezeo vya lishe na vijidudu vya utumbo vya wanyama wa chakula kama vile kuku.
Tafiti kadhaa zimetumia mpangilio wa microbiome kutathmini mwitikio wa microbiome ya utumbo wa kuku kuunda nyongeza. Oakley et al. (148) walifanya utafiti katika kuku wa kuku wa kuku wa siku 42 walioongezewa michanganyiko mbalimbali ya asidi ya formiki, asidi ya propionic, na asidi ya mafuta ya mnyororo wa kati katika maji au malisho yao ya kunywa. Kuku waliochanjwa walikabiliwa na aina ya Salmonella typhimurium inayostahimili asidi ya nalidixic na ceca yao iliondolewa wakiwa na umri wa siku 0, 7, 21, na 42. Sampuli za Cecal zilitayarishwa kwa mpangilio wa pyrose na matokeo ya mpangilio yalitathminiwa kwa uainishaji na ulinganisho wa kufanana. Kwa ujumla, matibabu hayakuathiri sana microbiome ya cecal au viwango vya S. Typhimurium. Hata hivyo, viwango vya jumla vya kugundua Salmonella vilipungua kadri ndege walivyozeeka, kama ilivyothibitishwa na uchambuzi wa taxonomic wa microbiome, na wingi wa mfuatano wa Salmonella pia ulipungua baada ya muda. Waandishi wanabainisha kuwa kadri kuku wa kuku wanavyozeeka, utofauti wa idadi ya vijidudu vya sekali uliongezeka, huku mabadiliko makubwa zaidi katika mimea ya utumbo yakionekana katika makundi yote ya matibabu. Katika utafiti wa hivi karibuni, Hu et al. (149) walilinganisha athari za kunywa maji na kulisha lishe iliyoongezewa mchanganyiko wa asidi za kikaboni (asidi ya formiki, asidi asetiki, asidi ya propioni, na fomu ya ammonium) na virginiamycin kwenye sampuli za vijidudu vya sekali kutoka kwa kuku wa kuku zilizokusanywa katika hatua mbili (siku 1-21 na siku 22-42). Ingawa baadhi ya tofauti katika utofauti wa vijidudu vya sekali zilionekana miongoni mwa makundi ya matibabu wakiwa na umri wa siku 21, hakuna tofauti katika utofauti wa bakteria wa α- au β zilizogunduliwa wakiwa na umri wa siku 42. Kwa kuzingatia ukosefu wa tofauti wakiwa na umri wa siku 42, waandishi walidhani kwamba faida ya ukuaji inaweza kuwa kutokana na kuanzishwa mapema kwa vijidudu vya sekali vyenye utofauti bora.
Uchambuzi wa microbiome unaozingatia tu jamii ya vijidudu vya sekali huenda usionyeshe mahali ambapo athari nyingi za asidi kikaboni za lishe hutokea katika njia ya utumbo. Microbiome ya njia ya juu ya utumbo ya kuku wa kuku wa kuku inaweza kuwa rahisi zaidi kuathiriwa na athari za asidi kikaboni za lishe, kama inavyopendekezwa na matokeo ya Hume et al. (128). Hume et al. (128) walionyesha kuwa propionate nyingi zilizoongezwa nje zilifyonzwa katika njia ya juu ya utumbo wa ndege. Uchunguzi wa hivi karibuni kuhusu uainishaji wa vijidudu vya utumbo pia unaunga mkono mtazamo huu. Nava et al. (150) walionyesha kuwa mchanganyiko wa asidi kikaboni [DL-2-hydroxy-4(methylthio)butyric acid], fomik acid, na propionic acid (HFP) ziliathiri microbiota ya utumbo na kuongeza ukoloni wa Lactobacillus katika ileum ya kuku. Hivi karibuni, Goodarzi Borojeni et al. (150) ilionyesha kuwa mchanganyiko wa mchanganyiko wa asidi kikaboni [DL-2-hydroxy-4(methylthio)butyric acid], asidi fomi, na asidi propionic (HFP) uliathiri microbiota ya utumbo na kuongeza ukoloni wa Lactobacillus katika ileamu ya kuku. (151) walisoma kulisha kuku wa kuku mchanganyiko wa asidi fomi na asidi propionic katika viwango viwili (0.75% na 1.50%) kwa siku 35. Mwishoni mwa jaribio, mazao, tumbo, theluthi mbili ya ileamu, na cecum ziliondolewa na sampuli zilichukuliwa kwa ajili ya uchambuzi wa kiasi cha mimea maalum ya utumbo na metabolites kwa kutumia RT-PCR. Katika utamaduni, mkusanyiko wa asidi kikaboni haukuathiri wingi wa Lactobacillus au Bifidobacterium, lakini uliongeza idadi ya Clostridium. Katika ileamu, mabadiliko pekee yalikuwa kupungua kwa Lactobacillus na Enterobacter, ilhali katika ileamu mimea hii ilibaki bila kubadilika (151). Katika mkusanyiko wa juu zaidi wa nyongeza ya asidi kikaboni, mkusanyiko wa jumla wa asidi lactic (D na L) ulipunguzwa katika mazao, mkusanyiko wa asidi zote mbili kikaboni ulipunguzwa katika tundu la jicho, na mkusanyiko wa asidi kikaboni ulikuwa chini katika cecum. Hakukuwa na mabadiliko katika ileamu. Kuhusu asidi fupi ya mafuta (SCFAs), mabadiliko pekee katika mazao na tundu la jicho la ndege waliolishwa asidi kikaboni yalikuwa katika kiwango cha propionate. Ndege waliolishwa mkusanyiko wa chini wa asidi kikaboni walionyesha ongezeko la karibu mara kumi la propionate katika mazao, ilhali ndege waliolishwa viwango viwili vya asidi kikaboni walionyesha ongezeko la mara nane na kumi na tano la propionate katika tundu la jicho, mtawalia. Ongezeko la asetati katika ileamu lilikuwa chini ya mara mbili. Kwa ujumla, data hizi zinaunga mkono mtazamo kwamba athari nyingi za matumizi ya asidi kikaboni ya nje zilionekana wazi katika mavuno, ilhali asidi kikaboni zilikuwa na athari ndogo kwa jamii ya vijidudu vya utumbo wa chini, ikidokeza kwamba mifumo ya uchachushaji wa mimea ya juu ya utumbo inaweza kuwa imebadilishwa.
Ni wazi kwamba uainishaji wa kina zaidi wa microbiome unahitajika ili kufafanua kikamilifu majibu ya vijidudu ili kuunda katika njia yote ya utumbo. Uchambuzi wa kina zaidi wa uainishaji wa vijidudu wa sehemu maalum za utumbo, hasa sehemu za juu kama vile zao, unaweza kutoa ufahamu zaidi kuhusu uteuzi wa makundi fulani ya vijidudu. Shughuli zao za kimetaboliki na kimeng'enya pia zinaweza kubaini kama zina uhusiano wa kupinga na vijidudu vinavyoingia kwenye njia ya utumbo. Pia itakuwa ya kuvutia kufanya uchambuzi wa metagenomiki ili kubaini kama kuathiriwa na viongezeo vya kemikali vyenye asidi wakati wa maisha ya ndege huchagua bakteria wanaoishi "wenye kustahimili asidi", na kama uwepo na/au shughuli za kimetaboliki za bakteria hawa zingewakilisha kizuizi cha ziada kwa ukoloni wa vijidudu.
Asidi ya formik imetumika kwa miaka mingi kama nyongeza ya kemikali katika chakula cha wanyama na kama kiongeza asidi cha silage. Mojawapo ya matumizi yake makuu ni hatua yake ya kuua vijidudu ili kupunguza idadi ya vijidudu katika chakula na ukoloni wao unaofuata katika njia ya utumbo wa ndege. Uchunguzi wa ndani ya vitro umeonyesha kuwa asidi ya formik ni wakala mzuri wa kuua vijidudu dhidi ya Salmonella na vijidudu vingine. Hata hivyo, matumizi ya asidi ya formik katika matrices ya chakula yanaweza kupunguzwa na kiasi kikubwa cha vitu vya kikaboni katika viambato vya chakula na uwezo wao wa kuzuia. Asidi ya formik inaonekana kuwa na athari ya kupinga Salmonella na vijidudu vingine inapomezwa kupitia chakula au maji ya kunywa. Hata hivyo, uhasama huu hutokea hasa katika njia ya juu ya utumbo, kwani viwango vya asidi ya formik vinaweza kupunguzwa katika njia ya chini ya utumbo, kama ilivyo kwa asidi ya propionic. Wazo la kulinda asidi ya formik kupitia kufungia hutoa mbinu inayowezekana ya kutoa asidi zaidi kwenye njia ya chini ya utumbo. Zaidi ya hayo, tafiti zimeonyesha kuwa mchanganyiko wa asidi za kikaboni una ufanisi zaidi katika kuboresha utendaji wa kuku kuliko utoaji wa asidi moja (152). Campylobacter katika njia ya utumbo inaweza kujibu tofauti kwa fomu, kwani inaweza kutumia fomu kama mtoaji wa elektroni, na fomu ndiyo chanzo chake kikuu cha nishati. Haijulikani wazi kama kuongeza viwango vya fomu katika njia ya utumbo kungekuwa na manufaa kwa Campylobacter, na hii inaweza isitokee kulingana na mimea mingine ya utumbo ambayo inaweza kutumia fomu kama substrate.
Uchunguzi wa ziada unahitajika ili kuchunguza athari za asidi ya fomi ya utumbo kwenye vijidudu vya utumbo visivyo vya kuambukiza. Tunapendelea kulenga vimelea kwa hiari bila kuvuruga vijidudu vya utumbo ambavyo vina manufaa kwa mwenyeji. Hata hivyo, hii inahitaji uchambuzi wa kina zaidi wa mfuatano wa vijidudu vya utumbo wa jamii hizi za vijidudu vya utumbo. Ingawa baadhi ya tafiti zimechapishwa kuhusu vijidudu vya cecal vya ndege waliotibiwa na asidi ya fomi, umakini zaidi unahitajika kwa jamii ya vijidudu vya utumbo wa juu. Utambuzi wa vijidudu na kulinganisha kufanana kati ya jamii za vijidudu vya utumbo mbele au kutokuwepo kwa asidi ya fomi inaweza kuwa maelezo yasiyokamilika. Uchambuzi wa ziada, ikiwa ni pamoja na metabolomics na metagenomics, unahitajika ili kubainisha tofauti za utendaji kazi kati ya makundi yanayofanana kimaumbile. Uainishaji kama huo ni muhimu ili kuanzisha uhusiano kati ya jamii ya vijidudu vya utumbo na majibu ya utendaji wa ndege kwa viboreshaji vinavyotokana na asidi ya fomi. Kuchanganya mbinu nyingi za kubainisha kwa usahihi zaidi utendaji kazi wa utumbo kunapaswa kuwezesha maendeleo ya mikakati bora zaidi ya kuongeza asidi ya kikaboni na hatimaye kuboresha utabiri wa afya bora ya ndege na utendaji huku ikipunguza hatari za usalama wa chakula.
SR aliandika mapitio haya kwa usaidizi kutoka kwa DD na KR. Waandishi wote walitoa michango mikubwa kwa kazi iliyowasilishwa katika mapitio haya.
Waandishi wanatangaza kwamba ukaguzi huu ulipokea ufadhili kutoka kwa Anitox Corporation ili kuanzisha uandishi na uchapishaji wa ukaguzi huu. Wafadhili hawakuwa na ushawishi wowote kwenye maoni na hitimisho lililotolewa katika makala haya ya ukaguzi au kwenye uamuzi wa kuyachapisha.
Waandishi waliobaki wanatangaza kwamba utafiti ulifanyika bila uhusiano wowote wa kibiashara au kifedha ambao unaweza kutafsiriwa kama mgongano wa kimaslahi.
Dkt. DD angependa kutambua usaidizi kutoka Shule ya Uzamili ya Chuo Kikuu cha Arkansas kupitia Ushirika wa Kufundisha Uliotukuka, pamoja na usaidizi unaoendelea kutoka Programu ya Baiolojia ya Seli na Masi ya Chuo Kikuu cha Arkansas na Idara ya Sayansi ya Chakula. Zaidi ya hayo, waandishi wangependa kumshukuru Anitox kwa usaidizi wa awali katika kuandika ukaguzi huu.
1. Dibner JJ, Richards JD. Matumizi ya vichocheo vya ukuaji wa viuavijasumu katika kilimo: historia na utaratibu wa utendaji. Sayansi ya Kuku (2005) 84:634–43. doi: 10.1093/ps/84.4.634
2. Jones FT, Rick SC. Historia ya ukuaji wa vijidudu na ufuatiliaji katika chakula cha kuku. Sayansi ya Kuku (2003) 82:613–7. doi: 10.1093/ps/82.4.613
3. Broom LJ. Nadharia ya kuzuia ukuaji wa vichocheo vya ukuaji wa viuavijasumu. Sayansi ya Kuku (2017) 96:3104–5. doi: 10.3382/ps/pex114
4. Sorum H, L'Abe-Lund TM. Upinzani wa antibiotiki katika bakteria zinazoenezwa na chakula—matokeo ya usumbufu katika mitandao ya kijenetiki ya bakteria duniani. Jarida la Kimataifa la Microbiolojia ya Chakula (2002) 78:43–56. doi: 10.1016/S0168-1605(02)00241-6
5. Van Immerseel F, Cauwaerts K, Devriese LA, Heesebroek F, Ducatel R. Viungo vya kulisha kwa ajili ya kudhibiti Salmonella katika kulisha. Jarida la Dunia la Sayansi ya Kuku (2002) 58:501–13. doi: 10.1079/WPS20020036
6. Angulo FJ, Baker NL, Olsen SJ, Anderson A, Barrett TJ. Matumizi ya dawa za kuua vijidudu katika kilimo: kudhibiti uenezaji wa upinzani wa vijidudu kwa binadamu. Semina katika Magonjwa ya Kuambukiza ya Watoto (2004) 15:78–85. doi: 10.1053/j.spid.2004.01.010
7. Lekshmi M, Ammini P, Kumar S, Varela MF. Mazingira ya uzalishaji wa chakula na mageuko ya upinzani wa viuavijasumu katika vimelea vya binadamu vinavyotokana na wanyama. Microbiolojia (2017) 5:11. doi: 10.3390/vijidudu5010011
8. Lourenço JM, Seidel DS, Callaway TR. Sura ya 9: Antibiotiki na utendaji kazi wa utumbo: historia na hali ya sasa. Katika: Ricke SC, mh. Kuboresha afya ya utumbo kwa kuku. Cambridge: Burley Dodd (2020). Kurasa 189–204. DOI: 10.19103/AS2019.0059.10
9. Rick SC. Nambari 8: Usafi wa Chakula. Katika: Dewulf J, van Immerzeel F, ed. Usalama wa Bio katika Uzalishaji wa Wanyama na Dawa ya Mifugo. Leuven: ACCO (2017). Kurasa 144-76.