Este artigo forma parte do tema de investigación "Uso antimicrobiano, resistencia antimicrobiana e o microbioma dos animais destinados á alimentación". Ver os 13 artigos
Os ácidos orgánicos seguen a ter unha gran demanda como aditivos para a alimentación animal. Ata a data, o foco centrouse na seguridade alimentaria, en particular na redución da incidencia de patóxenos transmitidos polos alimentos nas aves de curral e outros animais. Actualmente están a ser estudados ou xa se usan comercialmente varios ácidos orgánicos. Entre os moitos ácidos orgánicos que foron amplamente estudados, o ácido fórmico é un deles. O ácido fórmico engádese ás dietas das aves de curral para limitar a presenza de Salmonella e outros patóxenos transmitidos polos alimentos nos alimentos e no tracto gastrointestinal despois da inxestión. A medida que medra a comprensión da eficacia e o impacto do ácido fórmico no hóspede e nos patóxenos transmitidos polos alimentos, está a facerse evidente que a presenza de ácido fórmico pode desencadear vías específicas en Salmonella. Esta resposta pode volverse máis complexa cando o ácido fórmico entra no tracto gastrointestinal e interactúa non só coa Salmonella que xa coloniza o tracto gastrointestinal, senón tamén coa flora microbiana do propio intestino. A revisión examinará os resultados actuais e as perspectivas para futuras investigacións sobre o microbioma das aves de curral e os alimentos tratados con ácido fórmico.
Tanto na produción gandeira como na avícola, o reto é desenvolver estratexias de xestión que optimicen o crecemento e a produtividade, á vez que limiten os riscos para a seguridade alimentaria. Historicamente, a administración de antibióticos en concentracións subterapéuticas mellorou a saúde, o benestar e a produtividade dos animais (1-3). Desde a perspectiva do mecanismo de acción, propúxose que os antibióticos administrados en concentracións subinhibitorias median as respostas do hóspede modulando a flora gastrointestinal (GI) e, á súa vez, as súas interaccións co hóspede (3). Non obstante, as preocupacións continuas sobre a posible propagación de patóxenos transmitidos por alimentos resistentes aos antibióticos e a súa posible asociación con infeccións resistentes aos antibióticos en humanos levaron á retirada gradual do uso de antibióticos en animais destinados á alimentación (4-8). Polo tanto, o desenvolvemento de aditivos e melloradores para pensos que cumpran polo menos algúns destes requisitos (mellora da saúde, o benestar e a produtividade dos animais) é de grande interese tanto desde a perspectiva da investigación académica como do desenvolvemento comercial (5, 9). Unha variedade de aditivos comerciais para pensos entraron no mercado da alimentación animal, incluíndo probióticos, prebióticos, aceites esenciais e compostos relacionados de diversas fontes vexetais, e produtos químicos como os aldehídos (10-14). Outros aditivos comerciais para pensos que se empregan habitualmente nas aves de curral inclúen bacteriófagos, óxido de cinc, encimas exóxenos, produtos de exclusión competitiva e compostos ácidos (15, 16).
Entre os aditivos químicos para pensos existentes, os aldehídos e os ácidos orgánicos foron historicamente os compostos máis estudados e utilizados (12, 17–21). Os ácidos orgánicos, en particular os ácidos graxos de cadea curta (AGCC), son antagonistas ben coñecidos das bacterias patóxenas. Estes ácidos orgánicos utilízanse como aditivos para pensos non só para limitar a presenza de patóxenos na matriz alimentaria, senón tamén para exercer efectos activos sobre a función gastrointestinal (17, 20–24). Ademais, os AGCC prodúcense mediante a fermentación da flora intestinal no tracto dixestivo e pénsase que desempeñan un papel mecanicista na capacidade dalgúns probióticos e prebióticos para contrarrestar os patóxenos inxeridos no tracto gastrointestinal (21, 23, 25).
Ao longo dos anos, varios ácidos graxos de cadea curta (AGCC) atraeron moita atención como aditivos para pensos. En particular, o propionato, o butirato e o formiato foron obxecto de numerosos estudos e aplicacións comerciais (17, 20, 21, 23, 24, 26). Mentres que os primeiros estudos se centraron no control de patóxenos transmitidos polos alimentos na alimentación animal e avícola, estudos máis recentes cambiaron o seu enfoque cara á mellora xeral do rendemento animal e a saúde gastrointestinal (20, 21, 24). O acetato, o propionato e o butirato atraeron moita atención como aditivos para pensos de ácidos orgánicos, entre os cales o ácido fórmico tamén é un candidato prometedor (21, 23). Centrouse moita atención nos aspectos de seguridade alimentaria do ácido fórmico, en particular na redución da incidencia de patóxenos transmitidos polos alimentos na alimentación animal. Non obstante, tamén se están a considerar outros posibles usos. O obxectivo xeral desta revisión é examinar a historia e o estado actual do ácido fórmico como mellorador da alimentación animal (Figura 1). Neste estudo, examinaremos o mecanismo antibacteriano do ácido fórmico. Ademais, analizaremos máis de cerca os seus efectos no gando e nas aves de curral e discutiremos posibles métodos para mellorar a súa eficacia.
Fig. 1. Mapa mental dos temas tratados nesta revisión. En particular, centráronse nos seguintes obxectivos xerais: describir a historia e o estado actual do ácido fórmico como mellorador da alimentación animal, os mecanismos antimicrobianos do ácido fórmico e o impacto do seu uso na saúde animal e das aves de curral, e os posibles métodos para mellorar a eficacia.
A produción de pensos para gando e aves de curral é unha operación complexa que implica múltiples pasos, incluíndo o procesamento físico do gran (por exemplo, a moenda para reducir o tamaño das partículas), o procesamento térmico para a peletización e a adición de múltiples nutrientes á dieta dependendo das necesidades nutricionais específicas do animal (27). Dada esta complexidade, non é de estrañar que o procesamento de pensos expoña o gran a unha variedade de factores ambientais antes de chegar á fábrica de pensos, durante a moenda e, posteriormente, durante o transporte e a alimentación en racións de pensos compostos (9, 21, 28). Así, ao longo dos anos, identificouse un grupo moi diverso de microorganismos nos pensos, incluíndo non só bacterias, senón tamén bacteriófagos, fungos e lévedos (9, 21, 28–31). Algúns destes contaminantes, como certos fungos, poden producir micotoxinas que supoñen riscos para a saúde dos animais (32–35).
As poboacións bacterianas poden ser relativamente diversas e dependen ata certo punto dos respectivos métodos empregados para o illamento e a identificación de microorganismos, así como da fonte da mostra. Por exemplo, o perfil de composición microbiana pode diferir antes do tratamento térmico asociado á pelletización (36). Aínda que os métodos clásicos de cultivo e siembra en placas proporcionaron certa información, a aplicación recente do método de secuenciación de próxima xeración (NGS) baseado no xene 16S rRNA proporcionou unha avaliación máis completa da comunidade do microbioma da forraxe (9). Cando Solanki et al. (37) examinaron o microbioma bacteriano dos grans de trigo almacenados durante un período de tempo en presenza de fosfina, un fumigante para o control de insectos, descubriron que o microbioma era máis diverso despois da colleita e despois de 3 meses de almacenamento. Ademais, Solanki et al. (37) (37) demostraron que Proteobacteria, Firmicutes, Actinobacteria, Bacteroidetes e Planctomyces eran os filos dominantes nos grans de trigo, Bacillus, Erwinia e Pseudomonas eran os xéneros dominantes e Enterobacteriaceae constituían unha proporción menor. Baseándose en comparacións taxonómicas, concluíron que a fumigación con fosfina alterou significativamente as poboacións bacterianas pero non afectou á diversidade fúnxica.
Solanki et al. (37) demostraron que as fontes de alimentación tamén poden conter patóxenos transmitidos polos alimentos que poden causar problemas de saúde pública baseándose na detección de Enterobacteriaceae no microbioma. Patóxenos transmitidos polos alimentos como Clostridium perfringens, Clostridium botulinum, Salmonella, Campylobacter, Escherichia coli O157:H7 e Listeria monocytogenes foron asociados coa alimentación animal e o ensilado (9, 31, 38). A persistencia doutros patóxenos transmitidos polos alimentos na alimentación animal e avícola é actualmente descoñecida. Ge et al. (39) analizaron máis de 200 ingredientes de alimentación animal e illaron Salmonella, E. coli e Enterococci, pero non detectaron E. coli O157:H7 nin Campylobacter. Non obstante, matrices como a alimentación seca poden servir como fonte de E. coli patóxena. Ao rastrexar a orixe dun brote de Escherichia coli produtora de toxina Shiga (STEC) dos serogrupos O121 e O26 en 2016 asociado a enfermidades humanas, Crowe et al. (40) empregaron a secuenciación do xenoma completo para comparar illamentos clínicos con illamentos obtidos de produtos alimenticios. Baseándose nesta comparación, concluíron que a fonte probable era a fariña de trigo crúa con baixa humidade procedente de muíños de fariña. O baixo contido de humidade da fariña de trigo suxire que a STEC tamén pode sobrevivir en pensos animais con baixa humidade. Non obstante, como sinalan Crowe et al. (40), o illamento de STEC a partir de mostras de fariña é difícil e require métodos de separación inmunomagnética para recuperar un número suficiente de células bacterianas. Procesos de diagnóstico similares tamén poden complicar a detección e o illamento de patóxenos raros transmitidos por alimentos nos pensos animais. A dificultade na detección tamén pode deberse á longa persistencia destes patóxenos en matrices con baixa humidade. Forghani et al. (41) demostraron que a fariña de trigo almacenada a temperatura ambiente e inoculada cunha mestura de Escherichia coli enterohemorráxica (EHEC) serogrupos O45, O121 e O145 e Salmonella (S. Typhimurium, S. Agona, S. Enteritidis e S. Anatum) era cuantificable aos 84 e 112 días e aínda detectable ás 24 e 52 semanas.
Historicamente, o Campylobacter nunca se illou da alimentación animal e avícola mediante métodos de cultivo tradicionais (38, 39), aínda que o Campylobacter pódese illar facilmente do tracto gastrointestinal das aves e dos produtos avícolas (42, 43). Non obstante, a alimentación aínda ten as súas vantaxes como fonte potencial. Por exemplo, Alves et al. (44) demostraron que a inoculación de alimentos para galiñas cebadas con C. jejuni e o posterior almacenamento do alimento a dúas temperaturas diferentes durante 3 ou 5 días deu lugar á recuperación de C. jejuni viable e, nalgúns casos, mesmo á súa proliferación. Concluíron que o C. jejuni pode sobrevivir sen dúbida na alimentación das aves e, polo tanto, pode ser unha fonte potencial de infección para as galiñas.
A contaminación por Salmonella nos alimentos para animais e aves de curral recibiu moita atención no pasado e segue a ser un foco de esforzos continuos para desenvolver métodos de detección especificamente aplicables aos alimentos e para atopar medidas de control máis eficaces (12, 26, 30, 45–53). Ao longo dos anos, moitos estudos examinaron o illamento e a caracterización de Salmonella en varios establecementos e fábricas de alimentos para animais (38, 39, 54–61). En xeral, estes estudos indican que a Salmonella pódese illar dunha variedade de ingredientes de alimentos, fontes de alimentos, tipos de alimentos e operacións de fabricación de alimentos. As taxas de prevalencia e os serotipos predominantes de Salmonella illados tamén variaron. Por exemplo, Li et al. (57) confirmaron a presenza de Salmonella spp. Detectouse no 12,5 % das 2058 mostras recollidas de alimentos completos para animais, ingredientes de alimentos para animais, alimentos para mascotas, lambetadas para mascotas e suplementos para mascotas durante o período de recollida de datos de 2002 a 2009. Ademais, os serotipos máis comúns detectados no 12,5 % das mostras de Salmonella que deron positivo foron S. Senftenberg e S. Montevideo (57). Nun estudo de alimentos listos para consumir e subprodutos de alimentación animal en Texas, Hsieh et al. (58) informaron de que a maior prevalencia de Salmonella estaba na fariña de peixe, seguida das proteínas animais, con S. Mbanka e S. Montevideo como os serotipos máis comúns. As fábricas de pensos tamén presentan varios puntos potenciais de contaminación dos pensos durante a mestura e a adición de ingredientes (9, 56, 61). Magossi et al. (61) puideron demostrar que poden producirse múltiples puntos de contaminación durante a produción de pensos nos Estados Unidos. De feito, Magossi et al. (61) atoparon polo menos un cultivo positivo de Salmonella en 11 fábricas de pensos (12 lugares de mostraxe en total) en oito estados dos Estados Unidos. Dado o potencial de contaminación por Salmonella durante a manipulación, o transporte e a alimentación diaria dos alimentos, non é de estrañar que se estean a realizar esforzos significativos para desenvolver aditivos para pensos que poidan reducir e manter baixos niveis de contaminación microbiana ao longo de todo o ciclo de produción animal.
Sábese pouco sobre o mecanismo da resposta específica de Salmonella ao ácido fórmico. Non obstante, Huang et al. (62) indicaron que o ácido fórmico está presente no intestino delgado dos mamíferos e que Salmonella spp. son capaces de producir ácido fórmico. Huang et al. (62) empregaron unha serie de mutantes de deleción de vías clave para detectar a expresión de xenes de virulencia de Salmonella e descubriron que o formiato pode actuar como un sinal difusible para inducir a Salmonella a invadir as células epiteliais Hep-2. Recentemente, Liu et al. (63) illaron un transportador de formiato, FocA, de Salmonella typhimurium que funciona como un canal de formiato específico a pH 7,0, pero tamén pode funcionar como un canal de exportación pasivo a pH externo alto ou como un canal secundario activo de importación de ións de formiato/hidróxeno a pH baixo. Non obstante, este estudo realizouse só nun serotipo de S. Typhimurium. A pregunta segue sendo se todos os serotipos responden ao ácido fórmico por mecanismos similares. Esta segue sendo unha cuestión de investigación crítica que debería abordarse en estudos futuros. Independentemente dos resultados, segue sendo prudente empregar varios serotipos de Salmonella ou mesmo varias cepas de cada serotipo en experimentos de cribado á hora de desenvolver recomendacións xerais para o uso de suplementos ácidos para reducir os niveis de Salmonella nos pensos. As abordaxes máis recentes, como o uso de códigos de barras xenéticos para codificar cepas para distinguir diferentes subgrupos do mesmo serotipo (9, 64), ofrecen a oportunidade de discernir diferenzas máis sutís que poden influír nas conclusións e na interpretación das diferenzas.
A natureza química e a forma de disociación do formiato tamén poden ser importantes. Nunha serie de estudos, Beyer et al. (65–67) demostraron que a inhibición de Enterococcus faecium, Campylobacter jejuni e Campylobacter coli estaba correlacionada coa cantidade de ácido fórmico disociado e era independente do pH ou do ácido fórmico non disociado. A forma química do formiato á que están expostas as bacterias tamén parece ser importante. Kovanda et al. (68) examinaron varios organismos gramnegativos e grampositivos e compararon as concentracións mínimas inhibitorias (CMI) do formiato de sodio (500–25.000 mg/L) e unha mestura de formiato de sodio e formiato libre (40/60 m/v; 10–10.000 mg/L). Baseándose nos valores da concentración mínima inhibitoria (CMI), descubriron que o formiato de sodio só inhibiu Campylobacter jejuni, Clostridium perfringens, Streptococcus suis e Streptococcus pneumoniae, pero non Escherichia coli, Salmonella typhimurium ou Enterococcus faecalis. Pola contra, unha mestura de formiato de sodio e formiato de sodio libre inhibiu todos os organismos, o que levou aos autores a concluír que o ácido fórmico libre posúe a maioría das propiedades antimicrobianas. Sería interesante examinar diferentes proporcións destas dúas formas químicas para determinar se o rango de valores da CMI se correlaciona co nivel de ácido fórmico presente na fórmula mesturada e a resposta ao 100 % de ácido fórmico.
Gomez-García et al. (69) probaron combinacións de aceites esenciais e ácidos orgánicos (como o ácido fórmico) contra múltiples illamentos de Escherichia coli, Salmonella e Clostridium perfringens obtidos de porcos. Probaron a eficacia de seis ácidos orgánicos, incluído o ácido fórmico, e seis aceites esenciais contra os illamentos de porco, usando formaldehido como control positivo. Gomez-García et al. (69) determinaron a MIC50, a MBC50 e a MIC50/MBC50 do ácido fórmico contra Escherichia coli (600 e 2400 ppm, 4), Salmonella (600 e 2400 ppm, 4) e Clostridium perfringens (1200 e 2400 ppm, 2), entre os cales se descubriu que o ácido fórmico era máis eficaz que todos os ácidos orgánicos contra E. coli e Salmonella. (69) O ácido fórmico é eficaz contra Escherichia coli e Salmonella debido ao seu pequeno tamaño molecular e á súa longa cadea (70).
Beyer et al. examinaron cepas de Campylobacter illadas de porcos (66) e cepas de Campylobacter jejuni illadas de aves de curral (67) e demostraron que o ácido fórmico se disocia en concentracións consistentes coas respostas á concentración mínima inhibitoria (CMI) medidas para outros ácidos orgánicos. Non obstante, as potencias relativas destes ácidos, incluído o ácido fórmico, foron cuestionadas porque o Campylobacter pode utilizar estes ácidos como substratos (66, 67). A utilización de ácidos por parte de C. jejuni non é sorprendente porque se demostrou que ten un metabolismo non glicolítico. Polo tanto, C. jejuni ten unha capacidade limitada para o catabolismo dos carbohidratos e depende da gliconeoxénese a partir de aminoácidos e ácidos orgánicos para a maior parte do seu metabolismo enerxético e actividade biosintética (71, 72). Un estudo inicial realizado por Line et al. (73) utilizou unha matriz fenotípica que contiña 190 fontes de carbono e mostrou que C. jejuni 11168(GS) pode utilizar ácidos orgánicos como fontes de carbono, a maioría dos cales son intermediarios do ciclo do ácido tricarboxílico. Estudos adicionais realizados por Wagli et al. (74) empregando unha matriz de utilización de carbono fenotípica demostrou que as cepas de C. jejuni e E. coli examinadas no seu estudo son capaces de crecer en ácidos orgánicos como fonte de carbono. O formiato é o principal doante de electróns para o metabolismo enerxético respiratorio de C. jejuni e, polo tanto, a principal fonte de enerxía para C. jejuni (71, 75). C. jejuni é capaz de utilizar o formiato como doante de hidróxeno a través dun complexo de formiato deshidroxenase unido á membrana que oxida o formiato a dióxido de carbono, protóns e electróns e serve como doante de electróns para a respiración (72).
O ácido fórmico ten unha longa historia de uso como mellorador antimicrobiano da alimentación, pero algúns insectos tamén poden producir ácido fórmico para o seu uso como produto químico de defensa antimicrobiana. Rossini et al. (76) suxeriron que o ácido fórmico pode ser un constituínte da saiba ácida das formigas descrita por Ray (77) hai case 350 anos. Desde entón, a nosa comprensión da produción de ácido fórmico en formigas e outros insectos aumentou considerablemente, e agora sábese que este proceso forma parte dun complexo sistema de defensa contra toxinas nos insectos (78). Sábese que varios grupos de insectos, incluíndo as abellas sen aguillón, as formigas puntiagudas (Hymenoptera: Apidae), os escaravellos terrestres (Galerita lecontei e G. janus), as formigas sen aguillón (Formicinae) e algunhas larvas de avelaíñas (Lepidoptera: Myrmecophaga), producen ácido fórmico como produto químico defensivo (76, 78–82).
As formigas son quizais as mellor caracterizadas porque teñen acidócitos, aberturas especializadas que lles permiten pulverizar un veleno composto principalmente de ácido fórmico (82). As formigas usan a serina como precursor e almacenan grandes cantidades de formiato nas súas glándulas velenosas, que están suficientemente illadas para protexer as formigas hóspedes da citotoxicidade do formiato ata que se pulveriza (78, 83). O ácido fórmico que segregan pode (1) servir como feromona de alarma para atraer outras formigas; (2) ser unha substancia química defensiva contra competidores e depredadores; e (3) actuar como axente antifúnxico e antibacteriano cando se combina con resina como parte do material do niño (78, 82, 84–88). O ácido fórmico producido polas formigas ten propiedades antimicrobianas, o que suxire que podería usarse como aditivo tópico. Isto foi demostrado por Bruch et al. (88), que engadiron ácido fórmico sintético á resina e melloraron significativamente a actividade antifúnxica. Outra proba da eficacia do ácido fórmico e da súa utilidade biolóxica é que os formigueiros xigantes, que non son capaces de producir ácido estomacal, consomen formigas que conteñen ácido fórmico para obter ácido fórmico concentrado como ácido dixestivo alternativo (89).
O uso práctico do ácido fórmico na agricultura leva moitos anos sendo considerado e estudado. En particular, o ácido fórmico pódese empregar como aditivo para a alimentación animal e o ensilado. O formiato de sodio, tanto en forma sólida como líquida, considérase seguro para todas as especies animais, os consumidores e o medio ambiente (90). Segundo a súa avaliación (90), unha concentración máxima de 10 000 mg de equivalentes de ácido fórmico/kg de alimento considerouse segura para todas as especies animais, mentres que unha concentración máxima de 12 000 mg de equivalentes de ácido fórmico/kg de alimento considerouse segura para os porcos. O uso do ácido fórmico como mellorador da alimentación animal leva moitos anos sendo estudado. Considérase que ten valor comercial como conservante de ensilado e axente antimicrobiano na alimentación animal e de aves de curral.
Os aditivos químicos como os ácidos sempre foron un elemento integral na produción de ensilado e na xestión da alimentación (91, 92). Borreani et al. (91) sinalaron que para lograr unha produción óptima de ensilado de alta calidade é necesario manter a calidade da forraxe e, ao mesmo tempo, conservar a maior cantidade posible de materia seca. O resultado desta optimización é a minimización das perdas en todas as etapas do proceso de ensilado: desde as condicións aeróbicas iniciais no silo ata a posterior fermentación, almacenamento e reapertura do silo para a alimentación. Os métodos específicos para optimizar a produción de ensilado no campo e a posterior fermentación do ensilado foron discutidos en detalle noutros lugares (91, 93-95) e non se discutirán en detalle aquí. O principal problema é o deterioro oxidativo causado por lévedos e mofos cando hai osíxeno presente no ensilado (91, 92). Polo tanto, introducíronse inoculantes biolóxicos e aditivos químicos para contrarrestar os efectos adversos da deterioración (91, 92). Outras consideracións para os aditivos para ensilaxe inclúen a limitación da propagación de patóxenos que poden estar presentes no ensilaxe (por exemplo, E. coli, Listeria e Salmonella patóxenas), así como fungos produtores de micotoxinas (96–98).
Mack et al. (92) dividiron os aditivos ácidos en dúas categorías. Ácidos como os propionico, acético, sórbico e benzoico manteñen a estabilidade aeróbica da ensilada cando se lles administra aos ruminantes ao limitar o crecemento de lévedos e mofos (92). Mack et al. (92) separaron o ácido fórmico doutros ácidos e considerárono un acidificante directo que inhibe os clostridios e os microorganismos de alteración, mantendo ao mesmo tempo a integridade da proteína da ensilada. Na práctica, as súas formas salinas son as formas químicas máis comúns para evitar as propiedades corrosivas dos ácidos na forma non salina (91). Moitos grupos de investigación tamén estudaron o ácido fórmico como aditivo ácido para a ensilada. O ácido fórmico é coñecido polo seu rápido potencial acidificante e o seu efecto inhibitorio sobre o crecemento de microorganismos prexudiciais da ensilada que reducen o contido de proteínas e carbohidratos solubles en auga da ensilada (99). Polo tanto, He et al. (92) compararon o ácido fórmico cos aditivos ácidos da ensilada. (100) demostraron que o ácido fórmico podía inhibir a Escherichia coli e baixar o pH da ensilada. Tamén se engadiron cultivos bacterianos produtores de ácido fórmico e láctico ao ensilado para estimular a acidificación e a produción de ácidos orgánicos (101). De feito, Cooley et al. (101) descubriron que cando o ensilado se acidificaba con ácido fórmico ao 3 % (p/v), a produción de ácidos láctico e fórmico superaba os 800 e os 1000 mg de ácido orgánico/100 g de mostra, respectivamente. Mack et al. (92) revisaron en detalle a literatura de investigación sobre aditivos para ensilado, incluíndo estudos publicados desde o ano 2000 que se centraban e/ou incluían ácido fórmico e outros ácidos. Polo tanto, esta revisión non analizará estudos individuais en detalle, senón que simplemente resumirá algúns puntos clave sobre a eficacia do ácido fórmico como aditivo químico para ensilado. Estudáronse tanto o ácido fórmico non tamponado como o tamponado e, na maioría dos casos, Clostridium spp. As súas actividades relativas (absorción de carbohidratos, proteínas e lactato e excreción de butirato) tenden a diminuír, mentres que a produción de amoníaco e butirato diminúe e a retención de materia seca aumenta (92). Existen limitacións no rendemento do ácido fórmico, pero o seu uso como aditivo para ensilaxe en combinación con outros ácidos parece superar algúns destes problemas (92).
O ácido fórmico pode inhibir as bacterias patóxenas que supoñen un risco para a saúde humana. Por exemplo, Pauly e Tam (102) inocularon pequenos silos de laboratorio con L. monocytogenes que contiñan tres niveis diferentes de materia seca (200, 430 e 540 g/kg) de raigrás e despois suplementáronos con ácido fórmico (3 ml/kg) ou bacterias do ácido láctico (8 × 105/g) e encimas celulolíticas. Informaron de que ambos tratamentos reduciron L. monocytogenes a niveis indetectables no ensilado baixo en materia seca (200 g/kg). Non obstante, no ensilado medio en materia seca (430 g/kg), L. monocytogenes aínda era detectable despois de 30 días no ensilado tratado con ácido fórmico. A redución de L. monocytogenes pareceu estar asociada cun pH máis baixo, ácido láctico e ácidos non disociados combinados. Por exemplo, Pauly e Tam (102) sinalaron que os niveis de ácido láctico e de ácido non disociado combinado eran particularmente importantes, o que pode ser a razón pola que non se observou ningunha redución de L. monocytogenes en medios tratados con ácido fórmico procedentes de ensilaxes con maiores contidos de materia seca. No futuro, deberíanse realizar estudos similares para outros patóxenos comúns do ensilaxe, como Salmonella e a E. coli patóxena. Unha análise máis exhaustiva da secuencia de ARNr 16S de toda a comunidade microbiana do ensilaxe tamén pode axudar a identificar os cambios na poboación microbiana global do ensilaxe que se producen nas diferentes etapas da fermentación do ensilaxe en presenza de ácido fórmico (103). A obtención de datos do microbioma pode proporcionar apoio analítico para predicir mellor o progreso da fermentación do ensilaxe e para desenvolver combinacións óptimas de aditivos para manter unha alta calidade do ensilaxe.
Nos alimentos para animais a base de grans, o ácido fórmico utilízase como axente antimicrobiano para limitar os niveis de patóxenos en diversas matrices de alimentos derivadas de grans, así como en certos ingredientes de alimentos, como os subprodutos animais. Os efectos sobre as poboacións de patóxenos nas aves de curral e outros animais pódense dividir en dúas categorías: efectos directos sobre a poboación de patóxenos do propio alimento e efectos indirectos sobre os patóxenos que colonizan o tracto gastrointestinal dos animais despois de consumir o alimento tratado (20, 21, 104). Claramente, estas dúas categorías están interrelacionadas, xa que unha redución dos patóxenos no alimento debería resultar nunha redución da colonización cando o animal o consume. Non obstante, as propiedades antimicrobianas dun ácido particular engadido a unha matriz de alimentos poden verse influenciadas por varios factores, como a composición do alimento e a forma en que se engade o ácido (21, 105).
Historicamente, o uso de ácido fórmico e outros ácidos relacionados centrouse principalmente no control directo de Salmonella na alimentación animal e de aves de curral (21). Os resultados destes estudos foron resumidos en detalle en varias revisións publicadas en diferentes momentos (18, 21, 26, 47, 104–106), polo que só algúns dos achados clave destes estudos se tratan nesta revisión. Varios estudos demostraron que a actividade antimicrobiana do ácido fórmico nas matrices alimentarias depende da dose e do tempo de exposición ao ácido fórmico, do contido de humidade da matriz alimentaria e da concentración bacteriana na alimentación e no tracto gastrointestinal do animal (19, 21, 107–109). O tipo de matriz alimentaria e a fonte dos ingredientes da alimentación animal tamén son factores inflúentes. Polo tanto, varios estudos demostraron que os niveis de Salmonella As toxinas bacterianas illadas de subprodutos animais poden diferir das illadas de subprodutos vexetais (39, 45, 58, 59, 110–112). Non obstante, as diferenzas na resposta a ácidos como o ácido fórmico poden estar relacionadas coas diferenzas na supervivencia dos serovares na dieta e coa temperatura á que se procesa a dieta (19, 113, 114). As diferenzas na resposta dos serovares ao tratamento con ácido tamén poden ser un factor na contaminación das aves de curral con pensos contaminados (113, 115), e as diferenzas na expresión xénica da virulencia (116) tamén poden desempeñar un papel. As diferenzas na tolerancia ao ácido poden, á súa vez, afectar á detección de Salmonella en medios de cultivo se os ácidos transmitidos polos pensos non están tamponados adecuadamente (21, 105, 117–122). A forma física da dieta (en termos de tamaño de partícula) tamén pode influír na dispoñibilidade relativa do ácido fórmico no tracto gastrointestinal (123).
Tamén son fundamentais as estratexias para optimizar a actividade antimicrobiana do ácido fórmico engadido á alimentación. Suxeríronse concentracións máis altas do ácido para ingredientes de alimentación con alta contaminación antes da mestura da alimentación para minimizar os posibles danos aos equipos da fábrica de alimentación e os problemas coa palatabilidade da alimentación animal (105). Jones (51) concluíu que a Salmonella presente na alimentación antes da limpeza química é máis difícil de controlar que a Salmonella en contacto coa alimentación despois do tratamento químico. Suxeriuse o tratamento térmico da alimentación durante o procesamento na fábrica de alimentación como unha intervención para limitar a contaminación da alimentación por Salmonella, pero isto depende da composición da alimentación, o tamaño das partículas e outros factores asociados co proceso de moenda (51). A actividade antimicrobiana dos ácidos tamén depende da temperatura, e as temperaturas elevadas en presenza de ácidos orgánicos poden ter un efecto inhibitorio sinérxico sobre a Salmonella, como se observou en cultivos líquidos de Salmonella (124, 125). Varios estudos de alimentacións contaminadas con Salmonella apoian a idea de que as temperaturas elevadas aumentan a eficacia dos ácidos na matriz da alimentación (106, 113, 126). Amado et al. (127) empregaron un deseño composto central para estudar a interacción da temperatura e o ácido (ácido fórmico ou láctico) en 10 cepas de Salmonella enterica e Escherichia coli illadas de diversos pensos para gando e inoculadas en gránulos de gando acidificados. Concluíron que a calor era o factor dominante que influía na redución microbiana, xunto co ácido e o tipo de illado bacteriano. O efecto sinérxico co ácido aínda predomina, polo que se poden usar temperaturas e concentracións de ácido máis baixas. Non obstante, tamén sinalaron que os efectos sinérxicos non sempre se observaban cando se usaba ácido fórmico, o que os levou a sospeitar que a volatilización do ácido fórmico a temperaturas máis altas ou os efectos tamponantes dos compoñentes da matriz alimentaria eran un factor.
Limitar a vida útil dos pensos antes de darlles aos animais é unha forma de controlar a introdución de patóxenos transmitidos polos alimentos no corpo do animal durante a alimentación. Non obstante, unha vez que o ácido do penso entra no tracto gastrointestinal, pode continuar exercendo a súa actividade antimicrobiana. A actividade antimicrobiana das substancias ácidas administradas exóxenamente no tracto gastrointestinal pode depender dunha variedade de factores, incluíndo a concentración de ácido gástrico, o sitio activo do tracto gastrointestinal, o pH e o contido de osíxeno do tracto gastrointestinal, a idade do animal e a composición relativa da poboación microbiana gastrointestinal (que depende da localización do tracto gastrointestinal e da madurez do animal) (21, 24, 128–132). Ademais, a poboación residente de microorganismos anaerobios no tracto gastrointestinal (que se volve dominante no tracto dixestivo inferior dos animais monogástricos a medida que maduran) produce activamente ácidos orgánicos a través da fermentación, que á súa vez tamén pode ter un efecto antagónico sobre os patóxenos transitorios que entran no tracto gastrointestinal (17, 19–21).
Gran parte das primeiras investigacións centrouse no uso de ácidos orgánicos, incluído o formiato, para limitar a Salmonella no tracto gastrointestinal das aves de curral, algo que se analizou en detalle en varias revisións (12, 20, 21). Cando se consideran estes estudos conxuntamente, pódense facer varias observacións clave. McHan e Shotts (133) informaron de que a alimentación con ácido fórmico e propiónico reduciu os niveis de Salmonella Typhimurium no ceco das galiñas inoculadas coas bacterias e cuantificounos aos 7, 14 e 21 días de idade. Non obstante, cando Hume et al. (128) monitorizaron o propionato marcado con C-14, concluíron que moi pouco propionato da dieta pode chegar ao ceco. Queda por determinar se isto tamén é certo para o ácido fórmico. Non obstante, recentemente Bourassa et al. (134) informou de que a administración de ácido fórmico e propiónico reduciu os niveis de Salmonella Typhimurium no ceco das galiñas inoculadas coa bacteria, que foron cuantificados aos 7, 14 e 21 días de idade. (132) observou que a administración de ácido fórmico a 4 g/t a galiñas de engorde durante o período de crecemento de 6 semanas reduciu a concentración de S. Typhimurium no ceco por debaixo do nivel de detección.
A presenza de ácido fórmico na dieta pode ter efectos noutras partes do tracto gastrointestinal das aves de curral. Al-Tarazi e Alshavabkeh (134) demostraron que unha mestura de ácido fórmico e ácido propiónico podería reducir a contaminación por Salmonella pullorum (S. PRlorum) no buche e no cego. Thompson e Hinton (129) observaron que unha mestura de ácido fórmico e ácido propiónico dispoñible comercialmente aumentaba a concentración de ambos os ácidos no buche e na molha e era bactericida contra Salmonella Enteritidis PT4 nun modelo in vitro en condicións de cría representativas. Esta noción está respaldada por datos in vivo de Bird et al. (135) que engadiron ácido fórmico á auga de bebida dos polos de engorde durante un período de xexún simulado antes do envío, similar ao xexún ao que se someten os polos de engorde antes do transporte a unha planta de procesamento de aves de curral. A adición de ácido fórmico á auga de bebida resultou nunha redución no número de *S. Typhimurium* no buche e no epidídimo, e nunha redución na frecuencia de buches positivos para *S. Typhimurium*, pero non no número de epidídimo positivo (135). O desenvolvemento de sistemas de administración que poidan protexer os ácidos orgánicos mentres están activos no tracto gastrointestinal inferior pode axudar a mellorar a eficacia. Por exemplo, demostrouse que a microencapsulación de ácido fórmico e a súa adición ao penso reducen o número de *Salmonella Enteritidis* no contido cecal (136). Non obstante, isto pode variar dependendo da especie animal. Por exemplo, Walia et al. (137) non observaron unha redución de *Salmonella* no ceco ou nos ganglios linfáticos de porcos de 28 días alimentados cunha mestura de ácido fórmico, ácido cítrico e cápsulas de aceite esencial, e aínda que a excreción de *Salmonella* nas feces se reduciu no día 14, non se reduciu no día 28. Demostraron que se evitaba a transmisión horizontal de *Salmonella* entre porcos.
Aínda que os estudos sobre o ácido fórmico como axente antimicrobiano na gandería centráronse principalmente na Salmonella transmitida polos alimentos, tamén hai algúns estudos dirixidos a outros patóxenos gastrointestinais. Os estudos in vitro de Kovanda et al. (68) suxiren que o ácido fórmico tamén pode ser eficaz contra outros patóxenos gastrointestinais transmitidos polos alimentos, como Escherichia coli e Campylobacter jejuni. Estudos anteriores demostraron que os ácidos orgánicos (por exemplo, o ácido láctico) e as mesturas comerciais que conteñen ácido fórmico como ingrediente poden reducir os niveis de Campylobacter nas aves de curral (135, 138). Non obstante, como sinalaron previamente Beyer et al. (67), o uso de ácido fórmico como axente antimicrobiano contra o Campylobacter pode requirir precaución. Este achado é particularmente problemático para a suplementación dietética nas aves de curral porque o ácido fórmico é a principal fonte de enerxía respiratoria para C. jejuni. Ademais, pénsase que parte do seu nicho gastrointestinal se debe á alimentación cruzada metabólica con produtos de fermentación de ácidos mixtos producidos por bacterias gastrointestinais, como o formiato (139). Esta opinión ten certo fundamento. Dado que o formiato é un quimioatractante para C. jejuni, os mutantes dobres con defectos tanto na formiato deshidroxenase como na hidroxenase presentan taxas reducidas de colonización cecal en polos de engorde en comparación coas cepas de tipo salvaxe de C. jejuni (140, 141). Aínda non está claro ata que punto a suplementación externa con ácido fórmico afecta á colonización do tracto gastrointestinal por C. jejuni nos polos. As concentracións reais de formiato gastrointestinal poden ser menores debido ao catabolismo do formiato por outras bacterias gastrointestinais ou á absorción de formiato no tracto gastrointestinal superior, polo que varias variables poden influír nisto. Ademais, o formiato é un posible produto de fermentación producido por algunhas bacterias gastrointestinais, que pode influír nos niveis totais de formiato gastrointestinal. A cuantificación do formiato no contido gastrointestinal e a identificación dos xenes da formiato deshidroxenase mediante metaxenómica poden arroxar luz sobre algúns aspectos da ecoloxía dos microorganismos produtores de formiato.
Roth et al. (142) compararon os efectos da alimentación de polos de engorde co antibiótico enrofloxacino ou unha mestura de ácidos fórmico, acético e propiónico na prevalencia de Escherichia coli resistente aos antibióticos. Os illamentos totais e resistentes aos antibióticos contáronse en mostras fecais agrupadas de polos de engorde de 1 día de idade e en mostras de contido cecal de polos de engorde de 14 e 38 días de idade. Os illamentos de E. coli analizáronse para determinar a súa resistencia á ampicilina, cefotaxima, ciprofloxacino, estreptomicina, sulfametoxazol e tetraciclina segundo os puntos de corte determinados previamente para cada antibiótico. Cando se cuantificaron e caracterizaron as respectivas poboacións de E. coli, nin a enrofloxacino nin a suplementación con cóctel de ácidos alteraron o número total de E. coli illadas dos cecos de polos de engorde de 17 e 28 días de idade. As aves alimentadas coa dieta suplementada con enrofloxacina tiveron niveis aumentados de E. coli resistente á ciprofloxacina, estreptomicina, sulfametoxazol e tetraciclina e niveis diminuídos de E. coli resistente á cefotaxima nos cegos. As aves alimentadas co cóctel tiveron un número reducido de E. coli resistente á ampicilina e á tetraciclina nos cegos en comparación cos controis e as aves suplementadas con enrofloxacina. As aves alimentadas co ácido mixto tamén tiveron unha redución no número de E. coli resistentes á ciprofloxacina e ao sulfametoxazol no cego en comparación coas aves alimentadas con enrofloxacina. O mecanismo polo cal os ácidos reducen o número de E. coli resistentes aos antibióticos sen reducir o número total de E. coli aínda non está claro. Non obstante, os resultados do estudo de Roth et al. son consistentes cos do grupo de enrofloxacina. (142) Isto pode ser un indicio dunha diseminación reducida de xenes de resistencia a antibióticos en E. coli, como os inhibidores ligados a plásmidos descritos por Cabezon et al. (143). Sería interesante realizar unha análise máis exhaustiva da resistencia a antibióticos mediada por plásmidos na poboación gastrointestinal de aves de curral en presenza de aditivos para pensos como o ácido fórmico e refinar aínda máis esta análise avaliando o resistoma gastrointestinal.
O desenvolvemento de aditivos antimicrobianos óptimos para a alimentación contra os patóxenos debería ter idealmente un impacto mínimo na flora gastrointestinal xeral, especialmente na microbiota que se considera beneficiosa para o hóspede. Non obstante, os ácidos orgánicos administrados de forma exóxena poden ter efectos prexudiciais na microbiota gastrointestinal residente e, ata certo punto, anular as súas propiedades protectoras contra os patóxenos. Por exemplo, Thompson e Hinton (129) observaron unha diminución dos niveis de ácido láctico na colleita en galiñas poñedoras alimentadas cunha mestura de ácidos fórmicos e propiónicos, o que suxire que a presenza destes ácidos orgánicos exóxenos na colleita provocou unha redución dos lactobacilos da colleita. Os lactobacilos da colleita considéranse unha barreira para a Salmonella e, polo tanto, a alteración desta microbiota residente da colleita pode ser prexudicial para a redución exitosa da colonización por Salmonella no tracto gastrointestinal (144). Açıkgöz et al. descubriron que os efectos no tracto gastrointestinal inferior das aves poden ser menores. (145) Non se atoparon diferenzas na flora intestinal total nin nas contagens de Escherichia coli en polos de engorde de 42 días de idade que beberon auga acidificada con ácido fórmico. Os autores suxeriron que isto pode deberse a que o formiato se metaboliza no tracto gastrointestinal superior, como xa observaron outros investigadores con ácidos graxos de cadea curta (AGCC) administrados exóxenamente (128, 129).
Protexer o ácido fórmico mediante algunha forma de encapsulación pode axudar a que chegue ao tracto gastrointestinal inferior. (146) observaron que o ácido fórmico microencapsulado aumentou significativamente o contido total de ácidos graxos de cadea curta (AGCC) no ceco dos porcos en comparación cos porcos alimentados con ácido fórmico desprotexido. Este resultado levou aos autores a suxerir que o ácido fórmico pode chegar eficazmente ao tracto gastrointestinal inferior se está protexido adecuadamente. Non obstante, outros parámetros, como as concentracións de formiato e lactato, aínda que maiores que as dos porcos alimentados cunha dieta de control, non foron estatisticamente diferentes das dos porcos alimentados cunha dieta de formiato desprotexida. Aínda que os porcos alimentados con ácido fórmico desprotexido e protexido mostraron un aumento de case o triplo no ácido láctico, as contagens de lactobacilos non se viron alteradas por ningún dos tratamentos. As diferenzas poden ser máis pronunciadas para outros microorganismos produtores de ácido láctico no ceco (1) que non se detectan con estes métodos e/ou (2) cuxa actividade metabólica se ve afectada, alterando así o patrón de fermentación de tal xeito que os lactobacilos residentes producen máis ácido láctico.
Para estudar con maior precisión os efectos dos aditivos para pensos no tracto gastrointestinal dos animais de granxa, necesítanse métodos de identificación microbiana de maior resolución. Nos últimos anos, utilizouse a secuenciación de nova xeración (NGS) do xene ARN 16S para identificar taxons do microbioma e comparar a diversidade das comunidades microbianas (147), o que proporcionou unha mellor comprensión das interaccións entre os aditivos para pensos da dieta e a microbiota gastrointestinal dos animais destinados á alimentación, como as aves de curral.
Varios estudos empregaron a secuenciación do microbioma para avaliar a resposta do microbioma gastrointestinal das galiñas á suplementación con formiato. Oakley et al. (148) realizaron un estudo en galiñas de engorde de 42 días de idade suplementadas con varias combinacións de ácido fórmico, ácido propiónico e ácidos graxos de cadea media na súa auga de bebida ou penso. As galiñas inmunizadas expuxéronse a unha cepa de Salmonella typhimurium resistente ao ácido nalidíxico e retiráronselles os cecos aos 0, 7, 21 e 42 días de idade. Preparáronse mostras cecais para a pirosecuenciación de 454 días e avaliáronse os resultados da secuenciación para a clasificación e a comparación de semellanzas. En xeral, os tratamentos non afectaron significativamente o microbioma cecal nin os niveis de S. Typhimurium. Non obstante, as taxas globais de detección de Salmonella diminuíron a medida que as aves envellecían, como confirmou a análise taxonómica do microbioma, e a abundancia relativa das secuencias de Salmonella tamén diminuíu co tempo. Os autores sinalan que a medida que os polos de engorde envellecían, a diversidade da poboación microbiana cecal aumentaba, observándose os cambios máis significativos na flora gastrointestinal en todos os grupos de tratamento. Nun estudo recente, Hu et al. (149) compararon os efectos de beber auga e alimentar unha dieta suplementada cunha mestura de ácidos orgánicos (ácido fórmico, ácido acético, ácido propiónico e formiato de amonio) e virxiniamicina en mostras de microbioma cecal de polos de engorde recollidos en dúas etapas (1-21 días e 22-42 días). Aínda que se observaron algunhas diferenzas na diversidade do microbioma cecal entre os grupos de tratamento aos 21 días de idade, non se detectaron diferenzas na diversidade das bacterias α ou β aos 42 días. Dada a falta de diferenzas aos 42 días de idade, os autores formularon a hipótese de que a vantaxe de crecemento pode deberse ao establecemento máis temperán dun microbioma óptimamente diverso.
A análise do microbioma centrada unicamente na comunidade microbiana cecal pode non reflectir en que parte do tracto gastrointestinal se producen a maioría dos efectos dos ácidos orgánicos da dieta. O microbioma do tracto gastrointestinal superior dos polos de engorde pode ser máis susceptible aos efectos dos ácidos orgánicos da dieta, como suxiren os resultados de Hume et al. (128). Hume et al. (128) demostraron que a maior parte do propionato engadido exóxenamente se absorbía no tracto gastrointestinal superior das aves. Estudos recentes sobre a caracterización dos microorganismos gastrointestinais tamén apoian esta opinión. Nava et al. (150) demostraron que unha combinación dunha mestura de ácidos orgánicos [ácido DL-2-hidroxi-4(metiltio)butírico], ácido fórmico e ácido propiónico (HFP) afectaba a microbiota intestinal e aumentaba a colonización de Lactobacillus no íleo dos polos. Recentemente, Goodarzi Borojeni et al. (150) demostraron que unha combinación dunha mestura de ácidos orgánicos [ácido DL-2-hidroxi-4(metiltio)butírico], ácido fórmico e ácido propiónico (HFP) afectaba a microbiota intestinal e aumentaba a colonización por Lactobacillus no íleo das galiñas. (151) estudaron a alimentación de galiñas de engorde cunha mestura de ácido fórmico e ácido propiónico a dúas concentracións (0,75 % e 1,50 %) durante 35 días. Ao final do experimento, retiráronse o buche, o estómago, os dous terzos distais do íleo e o ceco e tomáronse mostras para a análise cuantitativa da flora e os metabolitos gastrointestinales específicos mediante RT-PCR. No cultivo, a concentración de ácidos orgánicos non afectou á abundancia de Lactobacillus ou Bifidobacterium, pero aumentou a poboación de Clostridium. No íleo, os únicos cambios foron unha diminución de Lactobacillus e Enterobacter, mentres que no ceco esta flora permaneceu sen cambios (151). Coa maior concentración de suplementación con ácido orgánico, a concentración total de ácido láctico (D e L) reduciuse no buche, a concentración de ambos os ácidos orgánicos reduciuse na moella e a concentración de ácidos orgánicos foi menor no ceco. Non houbo cambios no íleo. Con respecto aos ácidos graxos de cadea curta (AGCC), o único cambio no buche e na moella das aves alimentadas con ácidos orgánicos foi no nivel de propionato. As aves alimentadas coa menor concentración de ácido orgánico mostraron un aumento de case dez veces no propionato no buche, mentres que as aves alimentadas coas dúas concentracións de ácido orgánico mostraron un aumento de oito e quince veces no propionato na moella, respectivamente. O aumento do acetato no íleo foi menos do dobre. En xeral, estes datos apoian a opinión de que a maioría dos efectos da aplicación externa de ácido orgánico foron evidentes no rendemento, mentres que os ácidos orgánicos tiveron efectos mínimos na comunidade microbiana gastrointestinal inferior, o que suxire que os patróns de fermentación da flora residente gastrointestinal superior poden terse alterado.
Claramente, é necesaria unha caracterización máis profunda do microbioma para dilucidar completamente as respostas microbianas ao formiato en todo o tracto gastrointestinal. Unha análise máis exhaustiva da taxonomía microbiana de compartimentos gastrointestinais específicos, particularmente compartimentos superiores como o buche, pode proporcionar máis información sobre a selección de certos grupos de microorganismos. As súas actividades metabólicas e encimáticas tamén poden determinar se teñen unha relación antagónica cos patóxenos que entran no tracto gastrointestinal. Tamén sería interesante realizar análises metaxenómicas para determinar se a exposición a aditivos químicos ácidos durante a vida das aves selecciona bacterias residentes máis "tolerantes aos ácidos" e se a presenza e/ou a actividade metabólica destas bacterias representarían unha barreira adicional para a colonización de patóxenos.
O ácido fórmico utilizouse durante moitos anos como aditivo químico na alimentación animal e como acidificante de ensilaxe. Un dos seus principais usos é a súa acción antimicrobiana para limitar o número de patóxenos na alimentación e a súa posterior colonización no tracto gastrointestinal das aves. Os estudos in vitro demostraron que o ácido fórmico é un axente antimicrobiano relativamente eficaz contra a Salmonella e outros patóxenos. Non obstante, o uso do ácido fórmico nas matrices alimentarias pode estar limitado pola alta cantidade de materia orgánica nos ingredientes dos alimentos e a súa potencial capacidade tamponadora. O ácido fórmico parece ter un efecto antagonista sobre a Salmonella e outros patóxenos cando se inxire a través da alimentación ou da auga potable. Non obstante, este antagonismo ocorre principalmente no tracto gastrointestinal superior, xa que as concentracións de ácido fórmico poden reducirse no tracto gastrointestinal inferior, como é o caso do ácido propiónico. O concepto de protexer o ácido fórmico mediante a encapsulación ofrece unha posible estratexia para subministrar máis ácido ao tracto gastrointestinal inferior. Ademais, os estudos demostraron que unha mestura de ácidos orgánicos é máis eficaz para mellorar o rendemento das aves de curral que a administración dun só ácido (152). O Campylobacter no tracto gastrointestinal pode responder de xeito diferente ao formiato, xa que pode usalo como doante de electróns, e o formiato é a súa principal fonte de enerxía. Non está claro se aumentar as concentracións de formiato no tracto gastrointestinal sería beneficioso para o Campylobacter, e isto pode non ocorrer dependendo doutra flora gastrointestinal que poida usar o formiato como substrato.
Necesítanse estudos adicionais para investigar os efectos do ácido fórmico gastrointestinal sobre microbios gastrointestinais residentes non patóxenos. Preferimos dirixirnos selectivamente aos patóxenos sen interromper os membros do microbioma gastrointestinal que son beneficiosos para o hóspede. Non obstante, isto require unha análise máis profunda da secuencia do microbioma destas comunidades microbianas gastrointestinais residentes. Aínda que se publicaron algúns estudos sobre o microbioma cecal de aves tratadas con ácido fórmico, necesítase máis atención á comunidade microbiana gastrointestinal superior. A identificación de microorganismos e a comparación de semellanzas entre as comunidades microbianas gastrointestinais en presenza ou ausencia de ácido fórmico poden ser unha descrición incompleta. Necesítanse análises adicionais, incluíndo metabolómica e metaxenómica, para caracterizar as diferenzas funcionais entre grupos de composición similar. Esta caracterización é fundamental para establecer a relación entre a comunidade microbiana gastrointestinal e as respostas do rendemento das aves aos melloradores baseados en ácido fórmico. A combinación de múltiples enfoques para caracterizar con maior precisión a función gastrointestinal debería permitir o desenvolvemento de estratexias de suplementación con ácidos orgánicos máis eficaces e, en última instancia, mellorar as predicións da saúde e o rendemento óptimos das aves, ao tempo que limita os riscos para a seguridade alimentaria.
SR escribiu esta revisión coa axuda de DD e KR. Todos os autores fixeron contribucións substanciais ao traballo presentado nesta revisión.
Os autores declaran que esta revisión recibiu financiamento de Anitox Corporation para iniciar a redacción e publicación desta revisión. Os financiadores non tiveron influencia nas opinións e conclusións expresadas neste artigo de revisión nin na decisión de publicalo.
Os restantes autores declaran que a investigación se realizou en ausencia de calquera relación comercial ou financeira que puidese interpretarse como un posible conflito de intereses.
A Dra. DD quere agradecer o apoio da Escola de Posgrao da Universidade de Arkansas a través dunha Bolsa de Ensino Distinguido, así como o apoio continuo do Programa de Bioloxía Celular e Molecular da Universidade de Arkansas e do Departamento de Ciencias dos Alimentos. Ademais, os autores queren agradecer a Anitox o apoio inicial na redacción desta revisión.
1. Dibner JJ, Richards JD. Uso de promotores de crecemento antibióticos na agricultura: historia e mecanismos de acción. Poultry Science (2005) 84:634–43. doi: 10.1093/ps/84.4.634
2. Jones FT, Rick SC. Historia do desenvolvemento e vixilancia antimicrobianos na alimentación avícola. Poultry Science (2003) 82:613–7. doi: 10.1093/ps/82.4.613
3. Broom LJ. Teoría subinhibitoria dos promotores do crecemento por antibióticos. Poultry Science (2017) 96:3104–5. doi: 10.3382/ps/pex114
4. Sorum H, L'Abe-Lund TM. Resistencia aos antibióticos nas bacterias transmitidas polos alimentos: consecuencias das alteracións nas redes xenéticas bacterianas globais. 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. Aditivos para o control de Salmonella nos pensos. World Journal of Poultry Science (2002) 58:501–13. doi: 10.1079/WPS20020036
6. Angulo FJ, Baker NL, Olsen SJ, Anderson A, Barrett TJ. Uso de antimicrobianos na agricultura: control da transmisión da resistencia antimicrobiana aos humanos. 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. Entornos de produción de alimentos e a evolución da resistencia antimicrobiana en patóxenos humanos derivados de animais. Microbiology (2017) 5:11. doi: 10.3390/microorganisms5010011
8. Lourenço JM, Seidel DS, Callaway TR. Capítulo 9: Antibióticos e función intestinal: historia e estado actual. En: Ricke SC, ed. Mellora da saúde intestinal nas aves de curral. Cambridge: Burley Dodd (2020). Páxinas 189–204. DOI: 10.19103/AS2019.0059.10
9. Rick SC. No 8: Hixiene dos pensos. En: Dewulf J, van Immerzeel F, eds. Bioseguridade en Produción Animal e Veterinaria. Lovaina: ACCO (2017). Páxinas 144–76.