See artikkel on osa uurimisteemast „Antimikroobsete ainete kasutamine, antimikroobne resistentsus ja toiduloomade mikrobioom“. Vaata kõiki 13 artiklit
Orgaaniliste hapete järele on loomasööda lisanditena jätkuvalt suur nõudlus. Praegu on tähelepanu keskmes olnud toiduohutus, eriti toidust levivate patogeenide esinemissageduse vähendamine kodulindudel ja teistel loomadel. Mitmeid orgaanilisi happeid uuritakse praegu või kasutatakse juba kaubanduslikult. Paljude põhjalikult uuritud orgaaniliste hapete hulgas on üks neist sipelghape. Sipelghapet lisatakse kodulindude toidule, et piirata Salmonella ja teiste toidust levivate patogeenide esinemist söödas ja seedetraktis pärast allaneelamist. Kuna sipelghappe efektiivsuse ja mõju sipelghappele peremeesorganismile ja toidust levivatele patogeenidele paraneb arusaam, saab selgemaks, et sipelghappe esinemine võib käivitada Salmonellas spetsiifilisi radasid. See reaktsioon võib muutuda keerukamaks, kui sipelghape siseneb seedetrakti ja interakteerub mitte ainult seedetraktis juba koloniseeriva Salmonellaga, vaid ka soolestiku enda mikroobse flooraga. Ülevaates uuritakse praeguseid tulemusi ja edasiste uuringute väljavaateid kodulindude ja sipelghappega töödeldud sööda mikrobioomi kohta.
Nii loomakasvatuses kui ka linnukasvatuses on väljakutseks selliste juhtimisstrateegiate väljatöötamine, mis optimeerivad kasvu ja tootlikkust, piirates samal ajal toiduohutusriske. Ajalooliselt on antibiootikumide manustamine subterapeutilistes kontsentratsioonides parandanud loomade tervist, heaolu ja tootlikkust (1–3). Toimemehhanismi vaatenurgast on oletatud, et subinhibeerivates kontsentratsioonides manustatud antibiootikumid vahendavad peremeesorganismi reaktsioone, moduleerides seedetrakti (GI) floorat ja seega ka selle koostoimet peremeesorganismiga (3). Siiski on pidev mure antibiootikumiresistentsete toidust levivate patogeenide võimaliku leviku ja nende võimaliku seose pärast antibiootikumiresistentsete infektsioonidega inimestel viinud antibiootikumide kasutamise järkjärgulise kaotamiseni toiduloomadel (4–8). Seetõttu on söödalisandite ja parendajate väljatöötamine, mis vastavad vähemalt mõnele neist nõuetest (loomade tervise, heaolu ja tootlikkuse paranemine), väga huvipakkuv nii akadeemilise uurimistöö kui ka kaubandusliku arengu seisukohast (5, 9). Loomasööda turule on jõudnud mitmesuguseid kaubanduslikke söödalisandeid, sealhulgas probiootikumid, prebiootikumid, eeterlikud õlid ja nendega seotud ühendid erinevatest taimsetest allikatest ning kemikaalid nagu aldehüüdid (10–14). Muud kodulindudel tavaliselt kasutatavad kaubanduslikud söödalisandid on bakteriofaagid, tsinkoksiid, eksogeensed ensüümid, konkurentsi tõrjutavad tooted ja happelised ühendid (15, 16).
Olemasolevate keemiliste söödalisandite hulgas on aldehüüdid ja orgaanilised happed ajalooliselt olnud enim uuritud ja kasutatud ühendid (12, 17–21). Orgaanilised happed, eriti lühikese ahelaga rasvhapped (SCFA-d), on tuntud patogeensete bakterite antagonistid. Neid orgaanilisi happeid kasutatakse söödalisanditena mitte ainult patogeenide esinemise piiramiseks söödamaatriksis, vaid ka seedetrakti funktsioonile aktiivse mõju avaldamiseks (17, 20–24). Lisaks toodetakse SCFA-sid seedetraktis soolestiku mikrofloora kääritamise teel ja arvatakse, et neil on mehhanistlik roll mõnede probiootikumide ja prebiootikumide võimes neutraliseerida seedetraktis allaneelatud patogeene (21, 23, 25).
Aastate jooksul on mitmesugused lühikese ahelaga rasvhapped (SCFA-d) pälvinud palju tähelepanu söödalisanditena. Eelkõige on propionaat, butüraat ja formiaat olnud arvukate uuringute ja kaubanduslike rakenduste objektiks (17, 20, 21, 23, 24, 26). Kui varased uuringud keskendusid toidust levivate patogeenide tõrjele looma- ja linnusöödas, siis uuemad uuringud on nihutanud oma fookuse loomade tootlikkuse ja seedetrakti tervise üldisele parandamisele (20, 21, 24). Atsetaat, propionaat ja butüraat on pälvinud palju tähelepanu orgaaniliste hapete söödalisanditena, mille hulgas on samuti paljulubav kandidaat sipelghape (21, 23). Suurt tähelepanu on pööratud sipelghappe toiduohutuse aspektidele, eriti toidust levivate patogeenide esinemissageduse vähendamisele kariloomade söödas. Siiski kaalutakse ka teisi võimalikke kasutusviise. Selle ülevaate üldeesmärk on uurida sipelghappe ajalugu ja praegust staatust kariloomade sööda parandajana (joonis 1). Selles uuringus uurime sipelghappe antibakteriaalset mehhanismi. Lisaks vaatleme lähemalt selle mõju kariloomadele ja kodulindudele ning arutame võimalikke meetodeid selle tõhususe parandamiseks.
Joonis 1. Käesolevas ülevaates käsitletud teemade mõttekaart. Eelkõige keskenduti järgmistele üldeesmärkidele: sipelghappe ajaloo ja praeguse staatuse kirjeldamine kariloomade sööda parandajana, sipelghappe antimikroobsed mehhanismid ja selle kasutamise mõju loomade ja kodulindude tervisele ning võimalikud meetodid efektiivsuse parandamiseks.
Kariloomade ja kodulindude sööda tootmine on keeruline toiming, mis hõlmab mitut etappi, sealhulgas teravilja füüsikalist töötlemist (nt jahvatamine osakeste suuruse vähendamiseks), termilist töötlemist graanuliteks ja mitmete toitainete lisamist söödale sõltuvalt looma konkreetsetest toitumisvajadustest (27). Seda keerukust arvestades pole üllatav, et sööda töötlemisel puutub teravili enne söödaveskisse jõudmist, jahvatamise ajal ning seejärel transportimise ja segasöödaratsioonides söötmise ajal kokku mitmesuguste keskkonnateguritega (9, 21, 28). Seega on aastate jooksul söödas tuvastatud väga mitmekesine mikroorganismide rühm, mis hõlmab lisaks bakteritele ka bakteriofaage, seeni ja pärmseeni (9, 21, 28–31). Mõned neist saasteainetest, näiteks teatud seened, võivad toota mükotoksiine, mis kujutavad endast loomade terviseriski (32–35).
Bakteripopulatsioonid võivad olla suhteliselt mitmekesised ja sõltuvad teatud määral mikroorganismide eraldamise ja identifitseerimise meetoditest ning proovi allikast. Näiteks võib mikroobide koostise profiil enne granuleerimisega seotud kuumtöötlust erineda (36). Kuigi klassikalised kultuuri- ja plaadistusmeetodid on andnud mõningast teavet, on 16S rRNA geenil põhineva järgmise põlvkonna sekveneerimise (NGS) meetodi hiljutine rakendamine andnud söödakultuuride mikrobioomi koosluse põhjalikuma hinnangu (9). Kui Solanki jt (37) uurisid nisuterade bakteriaalset mikrobioomi, mida hoiti teatud aja jooksul putukatõrjefumigandi fosfiini juuresolekul, leidsid nad, et mikrobioom oli pärast koristamist ja pärast 3-kuulist säilitamist mitmekesisem. Lisaks näitasid Solanki jt (37) (37), et nisuterade domineerivad hõimkonnad olid proteobakterid, firmicutes, aktinobakterid, bakteroidetes ja planktomütseesid, domineerivad perekonnad olid Bacillus, Erwinia ja Pseudomonas ning Enterobacteriaceae moodustasid väikese osa. Taksonoomiliste võrdluste põhjal jõudsid nad järeldusele, et fosfiiniga fumigatsioon muutis oluliselt bakterite populatsioone, kuid ei mõjutanud seente mitmekesisust.
Solanki jt (37) näitasid, et söödaallikad võivad sisaldada ka toidust pärinevaid patogeene, mis võivad põhjustada rahvatervise probleeme, tuginedes mikrobioomis tuvastatud enterobakteritele. Toidust pärinevaid patogeene, nagu Clostridium perfringens, Clostridium botulinum, Salmonella, Campylobacter, Escherichia coli O157:H7 ja Listeria monocytogenes, on seostatud loomasööda ja siloga (9, 31, 38). Teiste toidust pärinevate patogeenide püsivus looma- ja linnusöödas on praegu teadmata. Ge jt (39) sõelusid üle 200 loomasööda koostisosa ja isoleerisid Salmonella, E. coli ja enterokokke, kuid ei tuvastanud E. coli O157:H7 ega Campylobacterit. Siiski võivad sellised maatriksid nagu kuivsööt olla patogeense E. coli allikaks. 2016. aasta Shiga toksiini tootvate Escherichia coli (STEC) serogruppide O121 ja O26 puhangu, mis on seotud inimeste haigustega, allika leidmisel Crowe jt... (40) kasutasid kliiniliste isolaatide võrdlemiseks toiduainetest saadud isolaatidega täisgenoomi sekveneerimist. Selle võrdluse põhjal jõudsid nad järeldusele, et tõenäoline allikas oli jahuveskitest pärit madala niiskusesisaldusega toores nisujahu. Nisujahu madal niiskusesisaldus viitab sellele, et STEC võib ellu jääda ka madala niiskusesisaldusega loomasöödas. Nagu Crowe jt (40) aga märgivad, on STEC eraldamine jahuproovidest keeruline ja nõuab piisava arvu bakterirakkude taastamiseks immunomagnetilisi eraldusmeetodeid. Sarnased diagnostilised protsessid võivad samuti raskendada haruldaste toidust pärinevate patogeenide tuvastamist ja eraldamist loomasöödas. Avastamise raskus võib olla tingitud ka nende patogeenide pikast püsivusest madala niiskusesisaldusega maatriksites. Forghani jt (41) näitas, et toatemperatuuril hoitud ja enterohemorraagilise Escherichia coli (EHEC) serogruppide O45, O121 ja O145 ning Salmonella (S. Typhimurium, S. Agona, S. Enteritidis ja S. Anatum) seguga inokuleeritud nisujahu oli kvantifitseeritav 84 ja 112 päeva pärast ning tuvastatav veel 24 ja 52 nädalal.
Ajalooliselt pole Campylobacterit kunagi traditsiooniliste kultiveerimismeetoditega looma- ja linnusöödast eraldatud (38, 39), kuigi Campylobacterit saab hõlpsasti eraldada linnuliha ja linnulihatoodete seedetraktist (42, 43). Söödal on aga potentsiaalse allikana oma eelised. Näiteks Alves jt ​​(44) näitasid, et nuumatud kanade sööda nakatamine C. jejuni'ga ja sellele järgnev sööda säilitamine kahel erineval temperatuuril 3 või 5 päeva jooksul viis elujõuliste C. jejuni taastumiseni ja mõnel juhul isegi nende vohamiseni. Nad jõudsid järeldusele, et C. jejuni võib linnusöödas kindlasti ellu jääda ja seetõttu võib see olla kanade potentsiaalne nakkusallikas.
Looma- ja linnusööda salmonella saastumine on varem palju tähelepanu pälvinud ning on jätkuvalt pidevate jõupingutuste keskmes, et töötada välja spetsiaalselt söödale kohaldatavad avastamismeetodid ja leida tõhusamaid kontrollimeetmeid (12, 26, 30, 45–53). Aastate jooksul on paljudes uuringutes uuritud salmonella isoleerimist ja iseloomustamist erinevates söödaettevõtetes ja söödaveskites (38, 39, 54–61). Üldiselt näitavad need uuringud, et salmonellat saab isoleerida mitmesugustest sööda koostisosadest, söödaallikatest, söödatüüpidest ja sööda tootmisprotsessidest. Ka levimusmäärad ja peamised isoleeritud salmonella serotüübid varieerusid. Näiteks Li jt (57) kinnitasid Salmonella spp. esinemist. Seda tuvastati 12,5%-l 2058 proovist, mis koguti täisväärtuslikest loomasöödadest, sööda koostisosadest, lemmikloomatoitudest, lemmikloomatoitudest ja lemmikloomatoidulisanditest aastatel 2002–2009 andmekogumisperioodil. Lisaks olid 12,5%-l positiivse testiga Salmonella proovidest kõige levinumad serotüübid S. Senftenberg ja S. Montevideo (57). Texase osariigis läbi viidud valmistoitude ja loomasööda kõrvalsaaduste uuringus teatasid Hsieh jt (58), et Salmonella kõrgeim levimus oli kalajahus, millele järgnesid loomsed valgud, kusjuures kõige levinumad serotüübid olid S. Mbanka ja S. Montevideo. Söödatehastes esineb ka mitmeid potentsiaalseid sööda saastumise kohti koostisosade segamise ja lisamise ajal (9, 56, 61). Magossi jt (61) suutsid näidata, et Ameerika Ühendriikides võib sööda tootmise ajal esineda mitu saastumiskohta. Tegelikult leidsid Magossi jt (61) vähemalt ühe positiivse Salmonella kultuuri 11 söödatehases (kokku 12 proovivõtukohta) kaheksas Ameerika Ühendriikide osariigis. Arvestades salmonella saastumise võimalust sööda käitlemise, transportimise ja igapäevase söötmise ajal, pole üllatav, et tehakse märkimisväärseid pingutusi söödalisandite väljatöötamiseks, mis suudavad vähendada ja hoida madalat mikroobse saastumise taset kogu loomakasvatustsükli vältel.
Salmonella spetsiifilise reaktsiooni mehhanismi kohta sipelghappele on vähe teada. Huang jt (62) on aga näidanud, et sipelghapet leidub imetajate peensooles ja et Salmonella spp. on võimelised sipelghapet tootma. Huang jt (62) kasutasid Salmonella virulentsusgeenide ekspressiooni tuvastamiseks võtmeradade deletsioonmutantide seeriat ja leidsid, et formiaat võib toimida difundeeruva signaalina, mis indutseerib Salmonella tungimist Hep-2 epiteelirakkudesse. Hiljuti isoleerisid Liu jt (63) Salmonella typhimurium'ist formiaadi transporteri FocA, mis toimib spetsiifilise formiaadikanalina pH 7,0 juures, kuid võib toimida ka passiivse ekspordikanalina kõrge välise pH juures või sekundaarse aktiivse formiaadi/vesinikiooni impordikanalina madala pH juures. See uuring viidi aga läbi ainult ühe S. Typhimurium'i serotüübiga. Jääb küsimus, kas kõik serotüübid reageerivad sipelghappele sarnaste mehhanismide kaudu. See jääb kriitiliseks uurimisküsimuseks, millele tuleks tulevastes uuringutes vastata. Sõltumata tulemustest on söödas sisalduva salmonella sisalduse vähendamiseks happelisandite kasutamise üldiste soovituste väljatöötamisel mõistlik kasutada sõeluuringutes mitut Salmonella serotüüpi või isegi iga serotüübi mitut tüve. Uuemad lähenemisviisid, näiteks geneetilise vöötkoodimise kasutamine tüvede kodeerimiseks sama serotüübi erinevate alarühmade eristamiseks (9, 64), pakuvad võimalust eristada peenemaid erinevusi, mis võivad mõjutada järeldusi ja erinevuste tõlgendamist.
Samuti võivad olulised olla formiaadi keemiline olemus ja dissotsiatsioonivorm. Beyer jt (65–67) näitasid uuringute seerias, et Enterococcus faecium'i, Campylobacter jejuni ja Campylobacter coli inhibeerimine oli korrelatsioonis dissotsieerunud sipelghappe hulgaga ning sõltumatu pH-st või dissotsieerumata sipelghappest. Samuti näib oluline olevat formiaadi keemiline vorm, millega bakterid kokku puutuvad. Kovanda jt (68) skriiniti mitmeid gramnegatiivseid ja grampositiivseid organisme ning võrdlesid naatriumformiaadi (500–25 000 mg/l) ja naatriumformiaadi ning vaba formiaadi segu (40/60 m/v; 10–10 000 mg/l) minimaalseid inhibeerivaid kontsentratsioone (MIC). MIK-väärtuste põhjal leidsid nad, et naatriumformiaat oli inhibeeriv ainult Campylobacter jejuni, Clostridium perfringens'i, Streptococcus suis'i ja Streptococcus pneumoniae suhtes, kuid mitte Escherichia coli, Salmonella typhimurium'i ega Enterococcus faecalis'e suhtes. Seevastu naatriumformiaadi ja vaba naatriumformiaadi segu oli inhibeeriv kõigi organismide suhtes, mis viis autorid järeldusele, et vabal sipelghappel on enamik antimikroobsetest omadustest. Oleks huvitav uurida nende kahe keemilise vormi erinevaid suhteid, et teha kindlaks, kas MIK-väärtuste vahemik korreleerub segatud valemis sisalduva sipelghappe tasemega ja vastusega 100% sipelghappele.
Gomez-Garcia jt (69) testisid eeterlike õlide ja orgaaniliste hapete (näiteks sipelghappe) kombinatsioone mitmete sigadelt saadud Escherichia coli, Salmonella ja Clostridium perfringens isolaatide vastu. Nad testisid kuue orgaanilise happe, sealhulgas sipelghappe, ja kuue eeterliku õli efektiivsust sigade isolaatide vastu, kasutades positiivse kontrollina formaldehüüdi. Gomez-García jt (69) määrasid sipelghappe MIC50, MBC50 ja MIC50/MBC50 väärtused Escherichia coli (600 ja 2400 ppm, 4), Salmonella (600 ja 2400 ppm, 4) ja Clostridium perfringens (1200 ja 2400 ppm, 2) vastu, mille hulgas leiti, et sipelghape on E. coli ja Salmonella vastu kõigist orgaanilistest hapetest tõhusam. (69) Sipelghape on Escherichia coli ja Salmonella vastu efektiivne oma väikese molekulmassi ja pika ahela tõttu (70).
Beyer jt. skriinisid sigadelt eraldatud Campylobacteri tüvesid (66) ja kodulindudelt eraldatud Campylobacter jejuni tüvesid (67) ning näitasid, et sipelghape dissotsieerub kontsentratsioonidel, mis on kooskõlas teiste orgaaniliste hapete puhul mõõdetud MIK-vastustega. Nende hapete, sealhulgas sipelghappe, suhtelist potentsiaali on aga kahtluse alla seatud, kuna Campylobacter saab neid happeid substraatidena kasutada (66, 67). C. jejuni happe kasutamine ei ole üllatav, kuna on näidatud, et sellel on mitteglükolüütiline metabolism. Seega on C. jejuni süsivesikute katabolismi võime piiratud ja see tugineb suurema osa oma energia metabolismi ja biosünteesi aktiivsuse jaoks glükoneogeneesile aminohapetest ja orgaanilistest hapetest (71, 72). Line jt. varases uuringus (73) kasutati 190 süsinikuallikat sisaldavat fenotüübilist massiivi ja näidati, et C. jejuni 11168(GS) saab süsinikuallikatena kasutada orgaanilisi happeid, millest enamik on trikarboksüülhappe tsükli vaheühendid. Wagli jt. edasised uuringud. (74) näitas fenotüübilise süsiniku kasutamise skeemi abil, et nende uuringus uuritud C. jejuni ja E. coli tüved on võimelised kasvama orgaanilistel hapetel süsinikuallikana. Formiaat on C. jejuni hingamisenergia metabolismi peamine elektrondoonor ja seega C. jejuni peamine energiaallikas (71, 75). C. jejuni suudab formiaati kasutada vesinikudoonorina membraaniga seotud formiaadi dehüdrogenaasi kompleksi kaudu, mis oksüdeerib formiaadi süsinikdioksiidiks, prootoniteks ja elektronideks ning toimib elektrondoonorina hingamisel (72).
Sipelghapet on pikka aega kasutatud antimikroobse söödaparandajana, kuid mõned putukad suudavad toota ka sipelghapet, mida kasutatakse antimikroobse kaitsekemikaalina. Rossini jt (76) pakkusid välja, et sipelghape võib olla sipelgate happelise mahla koostisosa, mida Ray (77) kirjeldas ligi 350 aastat tagasi. Sellest ajast alates on meie arusaam sipelghappe tootmisest sipelgates ja teistes putukates märkimisväärselt suurenenud ning nüüd on teada, et see protsess on osa putukate keerulisest toksiinide kaitsesüsteemist (78). On teada, et mitmesugused putukarühmad, sealhulgas nõelamata mesilased, teravatipulised sipelgad (Hymenoptera: Apidae), mardikad (Galerita lecontei ja G. janus), nõelamata sipelgad (Formicinae) ja mõned koilaste vastsed (Lepidoptera: Myrmecophaga), toodavad sipelghapet kaitsekemikaalina (76, 78–82).
Sipelgaid on ehk kõige paremini iseloomustatud, kuna neil on atsidotsüüdid – spetsiaalsed avad, mis võimaldavad neil pihustada peamiselt sipelghappest koosnevat mürki (82). Sipelgad kasutavad seriini eelkäijana ja säilitavad oma mürginäärmetes suures koguses formiaati, mis on piisavalt isoleeritud, et kaitsta peremeessipelgaid formiaadi tsütotoksilisuse eest kuni selle pritsimiseni (78, 83). Nende eritatav sipelghape võib (1) toimida häireferomoonina teiste sipelgate ligimeelitamiseks; (2) olla kaitsekemikaal konkurentide ja kiskjate vastu; ning (3) toimida seenevastase ja antibakteriaalse ainena, kui seda kombineerida vaiguga pesamaterjali osana (78, 82, 84–88). Sipelgate toodetud sipelghappel on antimikroobsed omadused, mis viitab sellele, et seda saaks kasutada paikse lisandina. Seda näitasid Bruch jt (88), kes lisasid vaigule sünteetilist sipelghapet ja parandasid oluliselt seenevastast toimet. Sipelghappe tõhususe ja bioloogilise kasulikkuse täiendavaks tõendiks on see, et hiiglaslikud sipelgaõgijad, kes ei suuda maohapet toota, tarbivad sipelghapet sisaldavaid sipelgaid, et varustada end kontsentreeritud sipelghappega alternatiivse seedehappena (89).
Sipelghappe praktilist kasutamist põllumajanduses on kaalutud ja uuritud aastaid. Eelkõige saab sipelghapet kasutada loomasööda ja silo lisandina. Naatriumformiaati nii tahkel kui ka vedelal kujul peetakse ohutuks kõikidele loomaliikidele, tarbijatele ja keskkonnale (90). Nende hinnangu (90) põhjal peeti maksimaalset kontsentratsiooni 10 000 mg sipelghappe ekvivalenti/kg sööda ohutuks kõikidele loomaliikidele, samas kui maksimaalset kontsentratsiooni 12 000 mg sipelghappe ekvivalenti/kg sööda peeti sigadele ohutuks. Sipelghappe kasutamist loomasööda parendajana on uuritud aastaid. Sellel peetakse kaubanduslikku väärtust silo säilitusainena ja antimikroobse ainena looma- ja linnusöödas.
Keemilised lisandid, näiteks happed, on alati olnud silotootmise ja söödakäitlemise lahutamatu osa (91, 92). Borreani jt (91) märkisid, et kvaliteetse silo optimaalse tootmise saavutamiseks on vaja säilitada sööda kvaliteeti, säilitades samal ajal võimalikult palju kuivainesisaldust. Sellise optimeerimise tulemuseks on kadude minimeerimine sileerimisprotsessi kõigis etappides: alates silo esialgsetest aeroobsetest tingimustest kuni järgneva kääritamise, ladustamise ja silo söötmiseks uuesti avamiseni. Spetsiifilisi meetodeid põllul silo tootmise ja sellele järgneva kääritamise optimeerimiseks on üksikasjalikult käsitletud mujal (91, 93–95) ja neid siin üksikasjalikult ei käsitleta. Peamine probleem on pärmide ja hallitusseente põhjustatud oksüdatiivne riknemine, kui silos on hapnik (91, 92). Seetõttu on riknemise kahjulike mõjude neutraliseerimiseks kasutusele võetud bioloogilised inokulandid ja keemilised lisandid (91, 92). Silokonservantide puhul tuleks kaaluda ka silos esineda võivate patogeenide (nt patogeense E. coli, Listeria ja Salmonella) ja mükotoksiine tootvate seente leviku piiramist (96–98).
Mack jt (92) jagasid happelised lisandid kahte kategooriasse. Happed nagu propioon-, äädik-, sorbiin- ja bensoehape säilitavad silo aeroobset stabiilsust mäletsejalistele söötmisel, piirates pärmide ja hallitusseente kasvu (92). Mack jt (92) eraldasid sipelghappe teistest hapetest ja pidasid seda otseseks hapestajaks, mis pärsib klostriidiaid ja riknemist põhjustavaid mikroorganisme, säilitades samal ajal silovalgu terviklikkuse. Praktikas on nende soolavormid kõige levinumad keemilised vormid, et vältida hapete söövitavaid omadusi mittesoola vormis (91). Paljud uurimisrühmad on uurinud ka sipelghapet silo happelise lisandina. Sipelghape on tuntud oma kiire hapestava potentsiaali ja kahjulike silo mikroorganismide kasvu pärssiva toime poolest, mis vähendavad silo valgu ja vees lahustuvate süsivesikute sisaldust (99). Seetõttu võrdlesid He jt (92) sipelghapet happeliste lisanditega silos. (100) näitas, et sipelghape võib pärssida Escherichia coli ja alandada silo pH-d. Silole lisati ka sipelg- ja piimhapet tootvaid bakterikultuure, et stimuleerida hapendamist ja orgaaniliste hapete tootmist (101). Tegelikult leidsid Cooley jt (101), et kui silo hapustati 3% (massiprotsent/mahtprotsent) sipelghappega, ületas piim- ja sipelghappe tootmine vastavalt 800 ja 1000 mg orgaanilist hapet 100 g proovi kohta. Mack jt (92) vaatasid üksikasjalikult läbi silokonservantide uurimiskirjanduse, sealhulgas alates 2000. aastast avaldatud uuringud, mis keskendusid sipelghappele ja/või hõlmasid neid. Seetõttu ei käsitle see ülevaade üksikasjalikult üksikuid uuringuid, vaid lihtsalt võtab kokku mõned põhipunktid sipelghappe kui keemilise silokonservandi efektiivsuse kohta. Uuritud on nii puhverdamata kui ka puhverdatud sipelghapet ja enamasti on Clostridium spp. Selle suhteline aktiivsus (süsivesikute, valkude ja laktaadi omastamine ning butüraadi eritumine) kipub vähenema, samal ajal kui ammoniaagi ja butüraadi tootmine väheneb ning kuivaine peetus suureneb (92). Sipelghappe toimivusel on piirangud, kuid selle kasutamine silo lisandina koos teiste hapetega näib lahendavat mõned neist probleemidest (92).
Sipelghape suudab pärssida patogeensete bakterite kasvu, mis kujutavad endast ohtu inimeste tervisele. Näiteks Pauly ja Tam (102) inokuleerisid väikeseid laborisilosid L. monocytogenes'ega, mis sisaldasid kolme erineva kuivainesisaldusega (200, 430 ja 540 g/kg) raiheina, ning seejärel lisasid neile sipelghapet (3 ml/kg) või piimhappebaktereid (8 × 105/g) ja tsellulolüütilisi ensüüme. Nad teatasid, et mõlemad töötlused vähendasid L. monocytogenes'e taset madala kuivainesisaldusega silos (200 g/kg) tuvastamatule tasemele. Keskmise kuivainesisaldusega silos (430 g/kg) oli L. monocytogenes aga sipelghappega töödeldud silos 30 päeva pärast ikka veel tuvastatav. L. monocytogenes'e vähenemine näis olevat seotud madalama pH, piimhappe ja kombineeritud dissotsieerumata hapetega. Näiteks Pauly ja Tam (102) märkisid, et piimhappe ja kombineeritud dissotsieerumata hapete tasemed olid eriti olulised, mis võib olla põhjuseks, miks L. monocytogenes'i vähenemist ei täheldatud suurema kuivainesisaldusega silodest saadud sipelghappega töödeldud söötmes. Sarnaseid uuringuid tuleks tulevikus läbi viia ka teiste levinud silopatogeenide, näiteks Salmonella ja patogeense E. coli puhul. Kogu silo mikroobikoosluse põhjalikum 16S rDNA järjestuse analüüs võib samuti aidata tuvastada muutusi silo mikroobikoosluses, mis toimuvad silo kääritamise eri etappides sipelghappe juuresolekul (103). Mikrobioomiandmete saamine võib pakkuda analüütilist tuge silo kääritamise edenemise paremaks ennustamiseks ja optimaalsete lisandite kombinatsioonide väljatöötamiseks kõrge silokvaliteedi säilitamiseks.
Teraviljapõhistes loomasöödades kasutatakse sipelghapet antimikroobse ainena, et piirata patogeenide taset erinevates teraviljast saadud söödamaterjalides, samuti teatud sööda koostisosades, näiteks loomsetes kõrvalsaadustes. Mõju kodulindude ja teiste loomade patogeenide populatsioonidele võib laias laastus jagada kahte kategooriasse: otsene mõju sööda enda patogeenide populatsioonile ja kaudne mõju patogeenidele, mis koloniseerivad loomade seedetrakti pärast töödeldud sööda söömist (20, 21, 104). On selge, et need kaks kategooriat on omavahel seotud, kuna patogeenide vähenemine söödas peaks kaasa tooma koloniseerimise vähenemise, kui loom sööta tarbib. Söödamaterjalile lisatud konkreetse happe antimikroobseid omadusi võivad aga mõjutada mitmed tegurid, näiteks sööda koostis ja happe lisamise vorm (21, 105).
Ajalooliselt on sipelghappe ja muude sarnaste hapete kasutamine keskendunud peamiselt salmonella otsesele tõrjele looma- ja linnusöödas (21). Nende uuringute tulemusi on üksikasjalikult kokku võetud mitmes eri aegadel avaldatud ülevaates (18, 21, 26, 47, 104–106), seega käsitletakse käesolevas ülevaates ainult mõningaid nende uuringute põhijäreldusi. Mitmed uuringud on näidanud, et sipelghappe antimikroobne toime söödamaatriksites sõltub sipelghappe annusest ja kokkupuute ajast, söödamaatriksi niiskusesisaldusest ning bakterite kontsentratsioonist söödas ja looma seedetraktis (19, 21, 107–109). Söödamaatriksi tüüp ja loomasööda koostisosade allikas on samuti mõjutavad tegurid. Seega on mitmed uuringud näidanud, et loomsetest kõrvalsaadustest eraldatud salmonella bakteriaalsete toksiinide tase võib erineda taimsetest kõrvalsaadustest eraldatud bakteriaalsetest toksiinidest (39, 45, 58, 59, 110–112). Siiski võivad erinevused reaktsioonis hapetele, näiteks sipelghappele, olla seotud serovari ellujäämise erinevustega söödas ja temperatuuriga, mille juures sööta töödeldakse (19, 113, 114). Serovari reaktsiooni erinevused happetöötlusele võivad olla ka teguriks kodulindude saastumisel saastunud söödaga (113, 115) ja samuti võivad rolli mängida erinevused virulentsusgeeni ekspressioonis (116). Happetaluvuse erinevused võivad omakorda mõjutada Salmonella avastamist söötmes, kui söödas leiduvad happed ei ole piisavalt puhverdatud (21, 105, 117–122). Sööda füüsiline vorm (osakeste suuruse poolest) võib samuti mõjutada sipelghappe suhtelist kättesaadavust seedetraktis (123).
Samuti on kriitilise tähtsusega strateegiad söödale lisatava sipelghappe antimikroobse toime optimeerimiseks. Enne sööda segamist on soovitatud kõrge saastusega sööda koostisosade puhul happe kõrgemaid kontsentratsioone, et minimeerida söödaveski seadmete võimalikku kahjustamist ja loomasööda maitsega seotud probleeme (105). Jones (51) jõudis järeldusele, et enne keemilist puhastamist söödas esinevat salmonellat on raskem kontrollida kui pärast keemilist töötlemist söödaga kokkupuutuvat salmonellat. Sööda termilist töötlemist söödaveskis töötlemise ajal on pakutud sekkumisena sööda salmonella saastumise piiramiseks, kuid see sõltub sööda koostisest, osakeste suurusest ja muudest jahvatusprotsessiga seotud teguritest (51). Hapete antimikroobne toime sõltub samuti temperatuurist ja orgaaniliste hapete juuresolekul kõrgendatud temperatuurid võivad avaldada salmonellale sünergistlikku pärssivat toimet, nagu on täheldatud salmonella vedelkultuurides (124, 125). Mitmed salmonellaga saastunud söötade uuringud toetavad arusaama, et kõrgendatud temperatuurid suurendavad hapete efektiivsust söödamaatriksis (106, 113, 126). Amado jt. (127) kasutas tsentraalset komposiitdisaini, et uurida temperatuuri ja happe (sipelghappe või piimhappe) vastastikmõju kümnes Salmonella enterica ja Escherichia coli tüves, mis eraldati erinevatest veisesöötadest ja inokuleeriti hapestatud veisepelletitesse. Nad jõudsid järeldusele, et kuumus oli domineeriv tegur, mis mõjutas mikroobide vähenemist koos happe ja bakteriaalse isolaadi tüübiga. Sünergistlik efekt happega on endiselt domineeriv, seega saab kasutada madalamaid temperatuure ja happe kontsentratsioone. Samas märkisid nad ka, et sipelghappe kasutamisel ei täheldatud sünergilist efekti alati, mis pani neid kahtlustama, et teguriks oli sipelghappe lendumine kõrgematel temperatuuridel või sööda maatriksikomponentide puhverdav toime.
Sööda säilivusaja piiramine enne loomadele söötmist on üks viis kontrollida toidust pärinevate patogeenide sattumist looma organismi söötmise ajal. Kui söödas olev hape on aga juba seedetrakti sattunud, võib see jätkata oma antimikroobse toime avaldumist. Eksogeenselt manustatud happeliste ainete antimikroobne toime seedetraktis võib sõltuda paljudest teguritest, sealhulgas maohappe kontsentratsioonist, seedetrakti aktiivsest tsentrist, seedetrakti pH-st ja hapnikusisaldusest, looma vanusest ning seedetrakti mikroobide populatsiooni suhtelisest koostisest (mis sõltub seedetrakti asukohast ja looma küpsusest) (21, 24, 128–132). Lisaks toodab seedetraktis olev anaeroobsete mikroorganismide residentpopulatsioon (mis muutub monogaastsete loomade alumises seedetraktis nende küpsedes domineerivaks) aktiivselt kääritamise teel orgaanilisi happeid, millel omakorda võib olla antagonistlik toime seedetrakti sisenevatele transientsetele patogeenidele (17, 19–21).
Suur osa varajastest uuringutest keskendus orgaaniliste hapete, sealhulgas formiaadi kasutamisele lindude seedetraktis salmonella piiramiseks, mida on üksikasjalikult käsitletud mitmetes ülevaates (12, 20, 21). Neid uuringuid koos vaadeldes saab teha mitu olulist tähelepanekut. McHan ja Shotts (133) teatasid, et sipelghappe ja propioonhappe söötmine vähendas Salmonella Typhimurium'i taset bakteritega inokuleeritud kanade pimesooles ning kvantifitseerisid seda 7, 14 ja 21 päeva vanuselt. Kui Hume jt (128) aga jälgisid C-14-märgistatud propionaati, jõudsid nad järeldusele, et väga väike osa toidus sisalduvast propionaadist võib jõuda pimesoolde. Jääb veel kindlaks teha, kas see kehtib ka sipelghappe kohta. Hiljuti teatasid Bourassa jt (134) aga, et sipelghappe ja propioonhappe söötmine vähendas Salmonella Typhimurium'i taset bakteritega inokuleeritud kanade pimesooles ning kvantifitseerisid seda 7, 14 ja 21 päeva vanuselt. (132) märkis, et broileritibude söötmine 6-nädalase kasvuperioodi jooksul annuses 4 g/t vähendas S. Typhimurium'i kontsentratsiooni pimesooles allapoole avastamispiiri.
Sipelghappe olemasolu toidus võib mõjutada ka teisi kodulindude seedetrakti osi. Al-Tarazi ja Alshavabkeh (134) näitasid, et sipelghappe ja propioonhappe segu võib vähendada Salmonella pullorum'i (S. PRlorum) saastumist saagis ja pimesooles. Thompson ja Hinton (129) täheldasid, et kaubanduslikult saadaval olev sipelghappe ja propioonhappe segu suurendas mõlema happe kontsentratsiooni saagis ja pugus ning oli bakteritsiidne Salmonella Enteritidis PT4 vastu in vitro mudelis representatiivsetes kasvatustingimustes. Seda arusaama toetavad Bird jt (135) in vivo andmed, kus nad lisasid sipelghapet broilerkanade joogiveele simuleeritud paastuperioodil enne transportimist, mis sarnanes paastuperioodile, mille broilerkanad läbivad enne transportimist linnuliha töötlemisettevõttesse. Sipelghappe lisamine joogiveele vähendas S. Typhimurium'i arvu põllukultuuris ja munandimanustes ning vähendas S. Typhimurium'i-positiivsete põllukultuuride esinemissagedust, kuid mitte positiivsete munandimanuste arvu (135). Selliste manustamissüsteemide väljatöötamine, mis kaitsevad orgaanilisi happeid nende aktiivsuse ajal seedetrakti alumises osas, võib aidata efektiivsust parandada. Näiteks on näidatud, et sipelghappe mikrokapseldamine ja selle lisamine söödale vähendab Salmonella Enteritidis'e arvu umbsooles (136). See võib aga olenevalt loomaliigist erineda. Näiteks Walia jt (137) ei täheldanud Salmonella vähenemist 28-päevaste sigade umbsooles ega lümfisõlmedes, keda söödeti sipelghappe, sidrunhappe ja eeterlike õlide kapslite seguga, ning kuigi Salmonella eritumine väljaheitega vähenes 14. päeval, ei vähenenud see 28. päeval. Nad näitasid, et Salmonella horisontaalne ülekanne sigade vahel oli ära hoitud.
Kuigi sipelghappe kui antimikroobse ainena uuringud loomakasvatuses on keskendunud peamiselt toidust levivale salmonellale, on ka mõningaid uuringuid, mis on suunatud teistele seedetrakti patogeenidele. Kovanda jt (68) in vitro uuringud näitavad, et sipelghape võib olla efektiivne ka teiste seedetrakti toidust levivate patogeenide, sealhulgas Escherichia coli ja Campylobacter jejuni vastu. Varasemad uuringud on näidanud, et orgaanilised happed (nt piimhape) ja kaubanduslikud segud, mis sisaldavad koostisosana sipelghapet, võivad vähendada Campylobacteri taset kodulindudel (135, 138). Nagu Beyer jt (67) on aga varem märkinud, võib sipelghappe kasutamine antimikroobse ainena Campylobacteri vastu vajada ettevaatust. See leid on eriti problemaatiline kodulindude toidulisandite puhul, kuna sipelghape on C. jejuni peamine hingamisenergiaallikas. Lisaks arvatakse, et osa selle seedetrakti nišist on tingitud metaboolsest risttoitmisest seedetrakti bakterite toodetud segatud happeliste käärimisproduktidega, näiteks formaadiga (139). Sellel seisukohal on teatav alus. Kuna formiaat on C. jejuni kemoatraktant, on topeltmutantidel, millel on defektid nii formiaadi dehüdrogenaasis kui ka hüdrogenaasis, broilerkanadel umbsoole koloniseerimise kiirus väiksem võrreldes metsiktüüpi C. jejuni tüvedega (140, 141). Siiani pole selge, mil määral mõjutab väline sipelghappe lisamine C. jejuni seedetrakti koloniseerimist kanadel. Tegelik seedetrakti formiaadi kontsentratsioon võib olla madalam formiaadi katabolismi tõttu teiste seedetrakti bakterite poolt või formiaadi imendumise tõttu seedetrakti ülaosas, seega võivad seda mõjutada mitmed muutujad. Lisaks on formiaat potentsiaalne käärimisprodukt, mida toodavad mõned seedetrakti bakterid ja mis võib mõjutada seedetrakti formiaadi kogutaset. Formiaadi kvantifitseerimine seedetrakti sisus ja formiaadi dehüdrogenaasi geenide identifitseerimine metagenoomika abil võib heita valgust formiaati tootvate mikroorganismide ökoloogia mõnele aspektile.
Roth jt (142) võrdlesid broilerikanade söötmise mõju antibiootikumiresistentse Escherichia coli levimusele, kui seda söödeti antibiootikumile enrofloksatsiiniga või sipelghappe, äädikhappe ja propioonhappe seguga. 1-päevaste broilerikanade koondatud väljaheiteproovides ja 14- ja 38-päevaste broilerikanade pimesooleproovides loendati nii kogu- kui ka antibiootikumiresistentsete E. coli isolaatide arv. E. coli isolaate testiti ampitsilliini, tsefotaksiimi, tsiprofloksatsiini, streptomütsiini, sulfametoksasooli ja tetratsükliini resistentsuse suhtes vastavalt iga antibiootikumi eelnevalt kindlaksmääratud piirväärtustele. Kui vastavaid E. coli populatsioone kvantifitseeriti ja iseloomustati, ei muutnud enrofloksatsiin ega happekokteili lisamine 17- ja 28-päevaste broilerikanade pimesoolest eraldatud E. coli koguarvu. Enrofloksatsiiniga rikastatud dieediga söödetud lindudel oli tsefotaksiimiresistentsete E. coli bakterite arv umbsooles suurenenud ning tsefotaksiimiresistentsete E. coli bakterite arv vähenenud. Kokteiliga söödetud lindudel oli umbsooles ampitsilliini- ja tetratsükliiniresistentsete E. coli bakterite arv väiksem kui kontrollrühmal ja enrofloksatsiiniga rikastatud lindudel. Segatud happega söödetud lindudel oli samuti tsiprofloksatsiini- ja sulfametoksasooliresistentsete E. coli bakterite arv väiksem kui enrofloksatsiiniga söödetud lindudel. Mehhanism, mille abil happed vähendavad antibiootikumiresistentsete E. coli bakterite arvu ilma E. coli bakterite koguarvu vähendamata, on endiselt ebaselge. Rothi jt uuringu tulemused on aga kooskõlas enrofloksatsiini rühma tulemustega. (142) See võib viidata antibiootikumiresistentsuse geenide vähenenud levikule E. coli bakterites, näiteks Cabezoni jt kirjeldatud plasmiidiga seotud inhibiitorite puhul (143). Oleks huvitav läbi viia põhjalikum analüüs plasmiidide vahendatud antibiootikumiresistentsuse kohta kodulindude seedetrakti populatsioonis söödalisandite, näiteks sipelghappe juuresolekul, ja seda analüüsi veelgi täpsustada seedetrakti resistoomi hindamise abil.
Optimaalsete antimikroobsete söödalisandite väljatöötamine patogeenide vastu peaks ideaalis avaldama minimaalset mõju seedetrakti üldisele floorale, eriti sellele mikrobiootale, mida peetakse peremeesorganismile kasulikuks. Eksogeenselt manustatud orgaanilised happed võivad aga avaldada kahjulikku mõju seedetrakti mikrobiootale ja teatud määral neutraliseerida nende kaitsvaid omadusi patogeenide vastu. Näiteks Thompson ja Hinton (129) täheldasid sipelghappe ja propioonhappe seguga söödetud munakanade piimhappe taseme langust, mis viitab sellele, et nende eksogeensete orgaaniliste hapete olemasolu põllukultuuris vähendas põllukultuuride laktobatsillide hulka. Põllukultuuride laktobatsille peetakse salmonella barjääriks ja seetõttu võib selle põllukultuuride mikrobioota häirimine kahjustada seedetrakti salmonella koloniseerimise edukat vähendamist (144). Açıkgöz jt leidsid, et lindude seedetrakti alumise osa mõju võib olla väiksem. (145) 42-päevastel broilerkanadel, kes jootsid sipelghappega hapestatud vett, ei leitud erinevusi kogu soolestiku floora ega Escherichia coli arvu osas. Autorid pakkusid välja, et see võib olla tingitud formiaadi metaboliseerumisest seedetrakti ülaosas, nagu on täheldanud ka teised uurijad eksogeenselt manustatud lühikese ahelaga rasvhapete (SCFA) puhul (128, 129).
Sipelghappe kaitsmine mingisuguse kapseldamise teel võib aidata sellel jõuda seedetrakti alumisse ossa. (146) märkis, et mikrokapseldatud sipelghape suurendas oluliselt lühikese ahelaga rasvhapete (SCFA) kogusisaldust sigade umbsooles võrreldes kaitsmata sipelghappega söödetud sigadega. See tulemus ajendas autoreid oletama, et sipelghape võib tõhusalt jõuda seedetrakti alumisse ossa, kui see on korralikult kaitstud. Siiski ei erinenud mitmed teised parameetrid, näiteks formiaadi ja laktaadi kontsentratsioonid, kuigi kõrgemad kui kontrolltoiduga söödetud sigadel, statistiliselt kaitsmata formiaadiga söödetud sigade omadest. Kuigi nii kaitsmata kui ka kaitstud sipelghappega söödetud sigadel täheldati piimhappe peaaegu kolmekordset suurenemist, ei muutnud kumbki ravi laktobatsillide arvu. Erinevused võivad olla ilmsemad teiste piimhapet tootvate mikroorganismide puhul umbsooles, (1) mida need meetodid ei tuvasta ja/või (2) mille metaboolne aktiivsus on mõjutatud, muutes seeläbi fermentatsioonimustrit nii, et residentsed laktobatsillid toodavad rohkem piimhapet.
Söödalisandite mõju põllumajandusloomade seedetraktile täpsemaks uurimiseks on vaja kõrgema eraldusvõimega mikroobide identifitseerimismeetodeid. Viimastel aastatel on mikrobioomi taksonite tuvastamiseks ja mikroobikoosluste mitmekesisuse võrdlemiseks kasutatud 16S RNA geeni järgmise põlvkonna sekveneerimist (NGS) (147), mis on andnud parema arusaama toidusöödalisandite ja toiduloomade, näiteks kodulindude, seedetrakti mikrobioota vastastikmõjust.
Mitmed uuringud on kasutanud mikrobioomi sekveneerimist, et hinnata kanade seedetrakti mikrobioomi reaktsiooni formiaadi lisamisele. Oakley jt (148) viisid läbi uuringu 42-päevaste broilerkanadega, kellele lisati joogivees või söödas erinevaid sipelghappe, propioonhappe ja keskmise ahelaga rasvhapete kombinatsioone. Immuniseeritud kanadele manustati nalidiksiinhappe suhtes resistentset Salmonella typhimurium tüve ja nende umbsool eemaldati 0, 7, 21 ja 42 päeva vanuselt. Umbsoole proovid valmistati ette 454 pürosekvenseerimiseks ja sekveneerimise tulemusi hinnati klassifitseerimise ja sarnasuse võrdlemise eesmärgil. Üldiselt ei mõjutanud ravi oluliselt umbsoole mikrobioomi ega S. Typhimurium taset. Salmonella avastamise üldine määr vähenes aga lindude vananedes, mida kinnitas mikrobioomi taksonoomiline analüüs, ja ka Salmonella järjestuste suhteline arvukus vähenes aja jooksul. Autorid märgivad, et broilerite vananedes suurenes umbsoole mikroobide populatsiooni mitmekesisus, kusjuures kõige olulisemaid muutusi täheldati seedetrakti floora osas kõigis ravirühmades. Hiljutises uuringus, Hu jt... (149) võrdles joogivee söötmise ja orgaaniliste hapete (sipelghape, äädikhape, propioonhape ja ammooniumformiaat) ja virginiamütsiini seguga rikastatud dieedi mõju broilerkanade umbsoole mikrobioomi proovidele, mis koguti kahes etapis (1–21 päeva ja 22–42 päeva). Kuigi 21 päeva vanuselt täheldati ravirühmade vahel umbsoole mikrobioomi mitmekesisuses mõningaid erinevusi, ei tuvastatud 42 päeva vanuselt α- ega β-bakterite mitmekesisuses erinevusi. Arvestades erinevuste puudumist 42 päeva vanuselt, püstitasid autorid hüpoteesi, et kasvueelis võib olla tingitud optimaalselt mitmekesise mikrobioomi varasemast kujunemisest.
Ainult umbsoole mikroobikooslusele keskenduv mikrobioomianalüüs ei pruugi kajastada, kus seedetraktis enamik toidus sisalduvate orgaaniliste hapete mõjusid avaldub. Broilerikanade ülemise seedetrakti mikrobioom võib olla toidus sisalduvate orgaaniliste hapete mõjude suhtes vastuvõtlikum, nagu näitavad Hume jt (128) tulemused. Hume jt (128) näitasid, et suurem osa eksogeenselt lisatud propionaadist imendus lindude ülemises seedetraktis. Hiljutised uuringud seedetrakti mikroorganismide iseloomustamise kohta toetavad seda seisukohta. Nava jt (150) näitasid, et orgaaniliste hapete segu [DL-2-hüdroksü-4(metüültio)võihape], sipelghappe ja propioonhappe (HFP) kombinatsioon mõjutas soolestiku mikrobiootat ja suurendas Lactobacillus'e koloniseerimist kanade iileumis. Hiljuti avaldasid Goodarzi Borojeni jt ... (150) näitas, et orgaaniliste hapete segu [DL-2-hüdroksü-4(metüültio)võihape], sipelghappe ja propioonhappe (HFP) kombinatsioon mõjutas soolestiku mikrobiootat ja suurendas laktobatsillide koloniseerimist kanade iileumis. (151) uuris broilerkanade söötmist sipelghappe ja propioonhappe seguga kahes kontsentratsioonis (0,75% ja 1,50%) 35 päeva jooksul. Katse lõpus eemaldati pugu, magu, iileumi distaalne kaks kolmandikku ja pimesool ning võeti proovid spetsiifilise seedetrakti floora ja metaboliitide kvantitatiivseks analüüsiks RT-PCR abil. Kultuuris ei mõjutanud orgaaniliste hapete kontsentratsioon laktobatsillide ega bifidobacteriumide arvukust, kuid suurendas Clostridium'ide populatsiooni. Niudesooles olid ainsad muutused laktobatsillide ja enterobakterite vähenemine, samas kui pimesooles jäid need floora samaks (151). Orgaaniliste hapete lisamise kõrgeima kontsentratsiooni korral vähenes piimhappe (D ja L) kogukontsentratsioon saagis, mõlema orgaanilise happe kontsentratsioon vähenes pugus ja orgaaniliste hapete kontsentratsioon oli madalam umbsooles. Niudesooles muutusi ei täheldatud. Lühikese ahelaga rasvhapete (SCFA) osas oli orgaaniliste hapetega söödetud lindude saagis ja pugus ainus muutus propionaadi tasemes. Madalama orgaanilise happe kontsentratsiooniga söödetud lindudel täheldati propionaadi sisalduse peaaegu kümnekordset suurenemist saagis, samas kui kahe orgaanilise happe kontsentratsiooniga söödetud lindudel täheldati vastavalt kaheksa- ja viieteistkordset propionaadi sisalduse suurenemist pugus. Atsetaadi sisalduse suurenemine niudesooles oli vähem kui kahekordne. Üldiselt toetavad need andmed seisukohta, et enamik orgaanilise happe välise kasutamise mõjusid ilmnesid saagikuses, samas kui orgaanilistel hapetel oli minimaalne mõju seedetrakti alumise osa mikroobikooslusele, mis viitab sellele, et seedetrakti ülemise osa residentse floora fermentatsioonimustrid võisid olla muutunud.
Ilmselgelt on mikrobioomi põhjalikum iseloomustamine vajalik, et täielikult selgitada mikroobide reaktsioone formiaadile kogu seedetraktis. Põhjalikum analüüs seedetrakti teatud osade, eriti ülemiste osade, näiteks põllukultuuride, mikroobide taksonoomia kohta võib anda täiendavat teavet teatud mikroorganismide rühmade valiku kohta. Nende metaboolne ja ensümaatiline aktiivsus võib samuti määrata, kas neil on antagonistlik seos seedetrakti sisenevate patogeenidega. Samuti oleks huvitav läbi viia metagenoomilisi analüüse, et teha kindlaks, kas kokkupuude happeliste keemiliste lisanditega lindude eluea jooksul selekteerib rohkem "happetaluvaid" residentbaktereid ja kas nende bakterite olemasolu ja/või metaboolne aktiivsus kujutaks endast täiendavat takistust patogeenide koloniseerimisele.
Sipelghapet on aastaid kasutatud keemilise lisandina loomasöödas ja silo hapestajana. Üks selle peamisi kasutusviise on antimikroobne toime, mis piirab patogeenide arvu söödas ja nende hilisemat koloniseerimist lindude seedetraktis. In vitro uuringud on näidanud, et sipelghape on suhteliselt tõhus antimikroobne aine salmonella ja teiste patogeenide vastu. Sipelghappe kasutamist söödamaatriksites võib aga piirata sööda koostisosade suur orgaanilise aine sisaldus ja nende potentsiaalne puhverdusvõime. Sipelghappel näib olevat antagonistlik toime salmonella ja teiste patogeenide suhtes, kui neid manustatakse sööda või joogiveega. See antagonism esineb aga peamiselt seedetrakti ülaosas, kuna sipelghappe kontsentratsioon võib seedetrakti alumises osas väheneda, nagu see on propioonhappe puhul. Sipelghappe kaitsmine kapseldamise teel pakub potentsiaalset lähenemisviisi suurema happe hulga manustamiseks seedetrakti alumisse ossa. Lisaks on uuringud näidanud, et orgaaniliste hapete segu on lindude tootlikkuse parandamisel tõhusam kui ühe happe manustamine (152). Seedetraktis olevad kampülobakterid võivad formiaadile reageerida erinevalt, kuna nad saavad formiaati kasutada elektronidoonorina ja formiaat on nende peamine energiaallikas. Pole selge, kas formiaadi kontsentratsiooni suurendamine seedetraktis oleks kampülobakteritele kasulik ja see ei pruugi juhtuda, olenevalt teistest seedetrakti mikroflooradest, mis saavad formiaati substraadina kasutada.
Seedetrakti sipelghappe mõju uurimiseks mittepatogeensetele seedetrakti mikroobidele on vaja täiendavaid uuringuid. Eelistame selektiivselt sihtida patogeene, häirimata seedetrakti mikrobioomi liikmeid, mis on peremeesorganismile kasulikud. See nõuab aga nende seedetrakti mikroobikoosluste mikrobioomi järjestuse põhjalikumat analüüsi. Kuigi sipelghappega töödeldud lindude umbsoole mikrobioomi kohta on avaldatud mõningaid uuringuid, tuleb rohkem tähelepanu pöörata seedetrakti ülaosa mikroobikooslusele. Mikroorganismide tuvastamine ja seedetrakti mikroobikoosluste sarnasuste võrdlemine sipelghappe juuresolekul või puudumisel võib olla mittetäielik kirjeldus. Sarnaste koostisega rühmade funktsionaalsete erinevuste iseloomustamiseks on vaja täiendavaid analüüse, sealhulgas metaboloomikat ja metagenoomikat. Selline iseloomustus on kriitilise tähtsusega, et teha kindlaks seos seedetrakti mikroobikoosluse ja lindude sooritusreaktsioonide vahel sipelghappepõhistele parandajatele. Mitme lähenemisviisi kombineerimine seedetrakti funktsiooni täpsemaks iseloomustamiseks peaks võimaldama välja töötada tõhusamaid orgaaniliste hapete lisamise strateegiaid ja lõppkokkuvõttes parandada lindude optimaalse tervise ja sooritusvõime ennustusi, piirates samal ajal toiduohutusriske.
SR kirjutas selle ülevaate DD ja KR abiga. Kõik autorid andsid ülevaates esitatud töösse olulise panuse.
Autorid kinnitavad, et selle ülevaate kirjutamise ja avaldamise algatamiseks rahastas Anitox Corporation. Rahastajatel ei olnud mingit mõju käesolevas ülevaateartiklis väljendatud seisukohtadele ja järeldustele ega selle avaldamise otsusele.
Ülejäänud autorid kinnitavad, et uuring viidi läbi ilma igasuguste äriliste või rahaliste suheteta, mida võiks tõlgendada potentsiaalse huvide konfliktina.
Dr DD soovib tänada Arkansase Ülikooli magistrikooli toetust silmapaistva õpetamise stipendiumi kaudu, samuti Arkansase Ülikooli raku- ja molekulaarbioloogia programmi ning toiduteaduste osakonna jätkuvat toetust. Lisaks soovivad autorid tänada Anitoxi esialgse toetuse eest selle ülevaate kirjutamisel.
1. Dibner JJ, Richards JD. Antibiootikumide kasvustimulaatorite kasutamine põllumajanduses: ajalugu ja toimemehhanismid. Poultry Science (2005) 84:634–43. doi: 10.1093/ps/84.4.634
2. Jones FT, Rick SC. Antimikroobsete ainete väljatöötamise ja seire ajalugu kodulindude söödas. Poultry Science (2003) 82:613–7. doi: 10.1093/ps/82.4.613
3. Broom LJ. Antibiootikumide kasvustimulaatorite subinhibitoorne teooria. Poultry Science (2017) 96:3104–5. doi: 10.3382/ps/pex114
4. Sorum H, L'Abe-Lund TM. Toidu kaudu levivate bakterite antibiootikumiresistentsus – globaalsete bakterite geneetiliste võrgustike häirete tagajärjed. 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. Söödalisandid salmonella tõrjeks söödas. World Journal of Poultry Science (2002) 58:501–13. doi: 10.1079/WPS20020036
6. Angulo FJ, Baker NL, Olsen SJ, Anderson A, Barrett TJ. Antimikroobsete ainete kasutamine põllumajanduses: antimikroobse resistentsuse leviku kontrollimine inimestele. Seminars in Pediatric Infectious Diseases (2004) 15:78–85. doi: 10.1053/j.spid.2004.01.010
7. Lekshmi M, Ammini P, Kumar S, Varela MF. Toidutootmiskeskkonnad ja antimikroobse resistentsuse areng loomset päritolu inimese patogeenides. Mikrobioloogia (2017) 5:11. doi: 10.3390/microorganisms5010011
8. Lourenço JM, Seidel DS, Callaway TR. 9. peatükk: Antibiootikumid ja soolestiku talitlus: ajalugu ja praegune olukord. Teoses: Ricke SC, toim. Kodulindude soolestiku tervise parandamine. Cambridge: Burley Dodd (2020). Leheküljed 189–204. DOI: 10.19103/AS2019.0059.10
9. Rick SC. Nr 8: Söödahügieen. In: Dewulf J, van Immerzeel F, toim. Bioohutus loomakasvatuses ja veterinaarmeditsiinis. Leuven: ACCO (2017). Lk 144–76.