यह लेख “सूक्ष्मजीवों का उपयोग, रोगाणुरोधी प्रतिरोध और खाद्य पशुओं का माइक्रोबायोम” नामक शोध विषय का हिस्सा है। सभी 13 लेख देखें।
पशु आहार में योजक के रूप में कार्बनिक अम्लों की मांग लगातार बढ़ रही है। अब तक, मुख्य ध्यान खाद्य सुरक्षा पर रहा है, विशेष रूप से मुर्गी पालन और अन्य पशुओं में खाद्य जनित रोगजनकों की घटनाओं को कम करने पर। कई कार्बनिक अम्लों पर वर्तमान में अध्ययन चल रहा है या वे पहले से ही व्यावसायिक उपयोग में हैं। व्यापक रूप से अध्ययन किए गए कई कार्बनिक अम्लों में से एक फॉर्मिक अम्ल है। मुर्गियों के आहार में फॉर्मिक अम्ल मिलाया जाता है ताकि आहार और भोजन ग्रहण करने के बाद पाचन तंत्र में साल्मोनेला और अन्य खाद्य जनित रोगजनकों की उपस्थिति को सीमित किया जा सके। मेजबान और खाद्य जनित रोगजनकों पर फॉर्मिक अम्ल की प्रभावकारिता और प्रभाव की समझ बढ़ने के साथ, यह स्पष्ट हो रहा है कि फॉर्मिक अम्ल की उपस्थिति साल्मोनेला में विशिष्ट प्रक्रियाओं को सक्रिय कर सकती है। यह प्रतिक्रिया तब और अधिक जटिल हो सकती है जब फॉर्मिक अम्ल पाचन तंत्र में प्रवेश करता है और न केवल पहले से ही पाचन तंत्र में मौजूद साल्मोनेला के साथ, बल्कि आंत के अपने सूक्ष्मजीवों के साथ भी परस्पर क्रिया करता है। यह समीक्षा फॉर्मिक अम्ल से उपचारित मुर्गियों और आहार के माइक्रोबायोम पर वर्तमान परिणामों और आगे के शोध की संभावनाओं का विश्लेषण करेगी।
पशुधन और मुर्गी पालन दोनों में, चुनौती यह है कि ऐसी प्रबंधन रणनीतियाँ विकसित की जाएँ जो खाद्य सुरक्षा जोखिमों को सीमित करते हुए वृद्धि और उत्पादकता को अनुकूलित करें। ऐतिहासिक रूप से, उपचारात्मक सांद्रता से कम मात्रा में एंटीबायोटिक दवाओं के प्रयोग से पशु स्वास्थ्य, कल्याण और उत्पादकता में सुधार हुआ है (1-3)। क्रियाविधि के परिप्रेक्ष्य से, यह प्रस्तावित किया गया है कि उप-अवरोधक सांद्रता पर दी जाने वाली एंटीबायोटिक दवाएँ, आंत्र (जीआई) फ्लोरा को नियंत्रित करके और बदले में, मेजबान के साथ उनकी अंतःक्रियाओं को प्रभावित करके मेजबान प्रतिक्रियाओं को मध्यस्थ करती हैं (3)। हालाँकि, एंटीबायोटिक-प्रतिरोधी खाद्य जनित रोगजनकों के संभावित प्रसार और मनुष्यों में एंटीबायोटिक-प्रतिरोधी संक्रमणों के साथ उनके संभावित संबंध के बारे में चल रही चिंताओं के कारण खाद्य पशुओं में एंटीबायोटिक दवाओं का उपयोग धीरे-धीरे बंद किया जा रहा है (4-8)। इसलिए, फ़ीड योजकों और सुधारकों का विकास जो इनमें से कम से कम कुछ आवश्यकताओं (बेहतर पशु स्वास्थ्य, कल्याण और उत्पादकता) को पूरा करते हैं, अकादमिक अनुसंधान और वाणिज्यिक विकास दोनों दृष्टिकोणों से बहुत महत्वपूर्ण है (5, 9)। पशु आहार बाजार में कई प्रकार के व्यावसायिक फ़ीड योजक मौजूद हैं, जिनमें प्रोबायोटिक्स, प्रीबायोटिक्स, आवश्यक तेल और विभिन्न पौधों के स्रोतों से संबंधित यौगिक, और एल्डिहाइड जैसे रसायन शामिल हैं (10-14)। पोल्ट्री में आमतौर पर इस्तेमाल होने वाले अन्य व्यावसायिक फ़ीड योजकों में बैक्टीरियोफेज, जिंक ऑक्साइड, बाह्य एंजाइम, प्रतिस्पर्धी बहिष्करण उत्पाद और अम्लीय यौगिक शामिल हैं (15, 16)।
मौजूदा रासायनिक फ़ीड योजकों में, एल्डिहाइड और कार्बनिक अम्ल ऐतिहासिक रूप से सबसे व्यापक रूप से अध्ययन किए गए और उपयोग किए जाने वाले यौगिक रहे हैं (12, 17-21)। कार्बनिक अम्ल, विशेष रूप से लघु-श्रृंखला वसा अम्ल (एससीएफए), रोगजनक जीवाणुओं के जाने-माने प्रतिपक्षी हैं। इन कार्बनिक अम्लों का उपयोग फ़ीड योजकों के रूप में न केवल फ़ीड मैट्रिक्स में रोगजनकों की उपस्थिति को सीमित करने के लिए किया जाता है, बल्कि पाचन क्रिया पर सक्रिय प्रभाव डालने के लिए भी किया जाता है (17, 20-24)। इसके अतिरिक्त, एससीएफए पाचन तंत्र में आंतों के फ्लोरा द्वारा किण्वन से उत्पन्न होते हैं और माना जाता है कि कुछ प्रोबायोटिक्स और प्रीबायोटिक्स की पाचन तंत्र में अंतर्ग्रहण रोगजनकों का मुकाबला करने की क्षमता में एक क्रियात्मक भूमिका निभाते हैं (21, 23, 25)।
पिछले कुछ वर्षों में, विभिन्न लघु-श्रृंखला वसा अम्लों (एससीएफए) ने पशु आहार योजकों के रूप में काफी ध्यान आकर्षित किया है। विशेष रूप से, प्रोपियोनेट, ब्यूटिरेट और फॉर्मेट पर कई अध्ययन और व्यावसायिक अनुप्रयोग किए गए हैं (17, 20, 21, 23, 24, 26)। प्रारंभिक अध्ययनों में पशु और मुर्गी आहार में खाद्य जनित रोगजनकों के नियंत्रण पर ध्यान केंद्रित किया गया था, जबकि हाल के अध्ययनों ने अपना ध्यान पशुओं के समग्र प्रदर्शन और पाचन स्वास्थ्य में सुधार पर केंद्रित किया है (20, 21, 24)। एसीटेट, प्रोपियोनेट और ब्यूटिरेट ने कार्बनिक अम्ल पशु आहार योजकों के रूप में काफी ध्यान आकर्षित किया है, जिनमें से फॉर्मिक अम्ल भी एक आशाजनक विकल्प है (21, 23)। फॉर्मिक अम्ल के खाद्य सुरक्षा पहलुओं पर, विशेष रूप से पशुधन आहार में खाद्य जनित रोगजनकों की घटनाओं को कम करने पर, काफी ध्यान केंद्रित किया गया है। हालांकि, अन्य संभावित उपयोगों पर भी विचार किया जा रहा है। इस समीक्षा का समग्र उद्देश्य पशुधन आहार सुधारक के रूप में फॉर्मिक अम्ल के इतिहास और वर्तमान स्थिति का अध्ययन करना है (चित्र 1)। इस अध्ययन में, हम फॉर्मिक एसिड के जीवाणुरोधी तंत्र की जांच करेंगे। इसके अलावा, हम पशुधन और मुर्गीपालन पर इसके प्रभावों का गहन अध्ययन करेंगे और इसकी प्रभावशीलता को बेहतर बनाने के संभावित तरीकों पर चर्चा करेंगे।
चित्र 1. इस समीक्षा में शामिल विषयों का माइंड मैप। विशेष रूप से, निम्नलिखित सामान्य उद्देश्यों पर ध्यान केंद्रित किया गया: पशुधन के चारे में सुधार लाने वाले पदार्थ के रूप में फॉर्मिक एसिड के इतिहास और वर्तमान स्थिति का वर्णन करना, फॉर्मिक एसिड के रोगाणुरोधी तंत्र और पशु एवं मुर्गी पालन के स्वास्थ्य पर इसके उपयोग का प्रभाव, तथा प्रभावकारिता में सुधार के संभावित तरीके।
पशुधन और मुर्गीपालन के लिए चारा उत्पादन एक जटिल प्रक्रिया है जिसमें कई चरण शामिल होते हैं, जैसे अनाज का भौतिक प्रसंस्करण (उदाहरण के लिए, कणों का आकार कम करने के लिए पिसाई), पेलेट बनाने के लिए ऊष्मीय प्रसंस्करण, और पशु की विशिष्ट पोषण संबंधी आवश्यकताओं के आधार पर आहार में कई पोषक तत्वों को मिलाना (27)। इस जटिलता को देखते हुए, यह आश्चर्य की बात नहीं है कि चारा प्रसंस्करण के दौरान अनाज चारा मिल तक पहुँचने से पहले, पिसाई के दौरान, और बाद में परिवहन और मिश्रित चारा राशन में खिलाने के दौरान विभिन्न पर्यावरणीय कारकों के संपर्क में आता है (9, 21, 28)। इस प्रकार, वर्षों से, चारे में सूक्ष्मजीवों के एक बहुत ही विविध समूह की पहचान की गई है, जिसमें न केवल बैक्टीरिया बल्कि बैक्टीरियोफेज, कवक और यीस्ट भी शामिल हैं (9, 21, 28-31)। इनमें से कुछ संदूषक, जैसे कि कुछ कवक, माइकोटॉक्सिन उत्पन्न कर सकते हैं जो पशुओं के स्वास्थ्य के लिए जोखिम पैदा करते हैं (32-35)।
जीवाणु आबादी अपेक्षाकृत विविध हो सकती है और यह कुछ हद तक सूक्ष्मजीवों के अलगाव और पहचान के लिए उपयोग की जाने वाली संबंधित विधियों के साथ-साथ नमूने के स्रोत पर भी निर्भर करती है। उदाहरण के लिए, पेलेटिंग से जुड़े ताप उपचार से पहले सूक्ष्मजीव संरचना प्रोफ़ाइल भिन्न हो सकती है (36)। यद्यपि शास्त्रीय संवर्धन और प्लेट प्लेटिंग विधियों ने कुछ जानकारी प्रदान की है, 16S rRNA जीन-आधारित अगली पीढ़ी के अनुक्रमण (NGS) विधि के हालिया अनुप्रयोग ने चारा माइक्रोबायोम समुदाय का अधिक व्यापक मूल्यांकन प्रदान किया है (9)। जब सोलंकी एट अल. (37) ने फॉस्फीन, एक कीट नियंत्रण धूमन, की उपस्थिति में एक निश्चित अवधि के लिए भंडारित गेहूं के दानों के जीवाणु माइक्रोबायोम की जांच की, तो उन्होंने पाया कि कटाई के बाद और 3 महीने के भंडारण के बाद माइक्रोबायोम अधिक विविध था। इसके अलावा, सोलंकी एट अल. (37) (37) ने प्रदर्शित किया कि गेहूं के दानों में प्रोटियोबैक्टीरिया, फर्मिक्यूट्स, एक्टिनोबैक्टीरिया, बैक्टेरॉइडेट्स और प्लान्क्टोमाइसिस प्रमुख संघ थे, बैसिलस, इरविनिया और स्यूडोमोनास प्रमुख वंश थे, और एंटरोबैक्टीरिएसी का अनुपात कम था। वर्गीकरण संबंधी तुलनाओं के आधार पर, उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि फॉस्फीन धूमन ने जीवाणु आबादी को महत्वपूर्ण रूप से बदल दिया लेकिन कवक विविधता को प्रभावित नहीं किया।
सोलंकी एट अल. (37) ने दिखाया कि फ़ीड स्रोतों में भी खाद्य जनित रोगजनक हो सकते हैं जो माइक्रोबायोम में एंटरोबैक्टीरिएसी की पहचान के आधार पर सार्वजनिक स्वास्थ्य समस्याएं पैदा कर सकते हैं। क्लोस्ट्रीडियम परफ्रिंजेंस, क्लोस्ट्रीडियम बोटुलिनम, साल्मोनेला, कैम्पिलोबैक्टर, एस्चेरिचिया कोलाई O157:H7 और लिस्टेरिया मोनोसाइटोजेन्स जैसे खाद्य जनित रोगजनक पशु आहार और साइलेज से जुड़े हुए हैं (9, 31, 38)। पशु और मुर्गी आहार में अन्य खाद्य जनित रोगजनकों की निरंतरता वर्तमान में अज्ञात है। गे एट अल. (39) ने 200 से अधिक पशु आहार अवयवों की जांच की और साल्मोनेला, ई. कोलाई और एंटरोकोकी को अलग किया, लेकिन ई. कोलाई O157:H7 या कैम्पिलोबैक्टर का पता नहीं लगाया। हालांकि, शुष्क फ़ीड जैसे मैट्रिक्स रोगजनक ई. कोलाई के स्रोत के रूप में कार्य कर सकते हैं। मानव रोग से जुड़े शिगा टॉक्सिन-उत्पादक एस्चेरिचिया कोलाई (एसटीईसी) सीरोग्रुप O121 और O26 के 2016 के प्रकोप के स्रोत का पता लगाने में, क्रो एट अल. (40) ने नैदानिक ​​आइसोलेट्स की तुलना खाद्य उत्पादों से प्राप्त आइसोलेट्स से करने के लिए संपूर्ण जीनोम अनुक्रमण का उपयोग किया। इस तुलना के आधार पर, उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि संभावित स्रोत आटा मिलों से प्राप्त कम नमी वाला कच्चा गेहूं का आटा था। गेहूं के आटे की कम नमी से पता चलता है कि एसटीईसी कम नमी वाले पशु आहार में भी जीवित रह सकता है। हालांकि, जैसा कि क्रो एट अल. (40) ने बताया है, आटे के नमूनों से एसटीईसी को अलग करना मुश्किल है और पर्याप्त संख्या में जीवाणु कोशिकाओं को प्राप्त करने के लिए इम्यूनोमैग्नेटिक पृथक्करण विधियों की आवश्यकता होती है। इसी तरह की नैदानिक ​​प्रक्रियाएं पशु आहार में दुर्लभ खाद्य जनित रोगजनकों का पता लगाने और उन्हें अलग करने में भी जटिलता पैदा कर सकती हैं। पता लगाने में कठिनाई इन रोगजनकों के कम नमी वाले मैट्रिक्स में लंबे समय तक बने रहने के कारण भी हो सकती है। फोरघानी एट अल. (41) ने प्रदर्शित किया कि कमरे के तापमान पर संग्रहित गेहूं का आटा और एंटरोहेमोरेजिक एस्चेरिचिया कोली (ईएचईसी) सीरोग्रुप O45, O121, और O145 और साल्मोनेला (एस. टाइफिम्यूरियम, एस. एगोना, एस. एंटरिटिडिस, और एस. एनाटम) के मिश्रण से संक्रमित 84 और 112 दिनों में मात्रा निर्धारित की जा सकती थी और 24 और 52 सप्ताह में भी पता लगाया जा सकता था।
ऐतिहासिक रूप से, कैम्पिलोबैक्टर को पारंपरिक संवर्धन विधियों द्वारा पशु और मुर्गी पालन के चारे से कभी अलग नहीं किया गया है (38, 39), हालांकि कैम्पिलोबैक्टर को मुर्गी पालन और मुर्गी उत्पादों के पाचन तंत्र से आसानी से अलग किया जा सकता है (42, 43)। फिर भी, चारा एक संभावित स्रोत के रूप में उपयोगी हो सकता है। उदाहरण के लिए, एल्व्स एट अल. (44) ने प्रदर्शित किया कि मोटे किए गए मुर्गियों के चारे में सी. जेजुनी का संक्रमण करने और उसके बाद चारे को 3 या 5 दिनों के लिए दो अलग-अलग तापमानों पर संग्रहित करने से जीवित सी. जेजुनी की प्राप्ति हुई और कुछ मामलों में तो उनकी संख्या में वृद्धि भी हुई। उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि सी. जेजुनी निश्चित रूप से मुर्गी के चारे में जीवित रह सकता है और इसलिए, मुर्गियों के लिए संक्रमण का एक संभावित स्रोत हो सकता है।
पशु एवं मुर्गीपालन के चारे में साल्मोनेला संदूषण पर अतीत में काफी ध्यान दिया गया है और चारे के लिए विशेष रूप से लागू होने वाली पहचान विधियों को विकसित करने और अधिक प्रभावी नियंत्रण उपायों को खोजने के लिए चल रहे प्रयासों का केंद्र बिंदु बना हुआ है (12, 26, 30, 45-53)। वर्षों से, कई अध्ययनों ने विभिन्न चारा प्रतिष्ठानों और चारा मिलों में साल्मोनेला के अलगाव और लक्षण वर्णन की जांच की है (38, 39, 54-61)। कुल मिलाकर, ये अध्ययन इंगित करते हैं कि साल्मोनेला को विभिन्न प्रकार के चारा अवयवों, चारा स्रोतों, चारा प्रकारों और चारा निर्माण कार्यों से अलग किया जा सकता है। प्रसार दरें और अलग किए गए प्रमुख साल्मोनेला सीरोटाइप भी भिन्न-भिन्न थे। उदाहरण के लिए, ली एट अल. (57) ने साल्मोनेला एसपीपी की उपस्थिति की पुष्टि की। 2002 से 2009 की डेटा संग्रह अवधि के दौरान संपूर्ण पशु आहार, चारा अवयवों, पालतू जानवरों के भोजन, पालतू जानवरों के उपचार और पालतू जानवरों के पूरकों से एकत्र किए गए 2058 नमूनों में से 12.5% ​​में इसका पता चला। इसके अतिरिक्त, सैल्मोनेला के 12.5% ​​नमूनों में पाए गए सबसे आम सीरोटाइप एस. सेन्फ्टेनबर्ग और एस. मोंटेवीडियो (57) थे। टेक्सास में तैयार खाद्य पदार्थों और पशु आहार उप-उत्पादों के एक अध्ययन में, ह्सिएह एट अल. (58) ने बताया कि सैल्मोनेला की सबसे अधिक व्यापकता मछली के आटे में थी, उसके बाद पशु प्रोटीन में, जिसमें एस. म्बांका और एस. मोंटेवीडियो सबसे आम सीरोटाइप थे। फ़ीड मिलें मिश्रण और सामग्री जोड़ने के दौरान फ़ीड संदूषण के कई संभावित बिंदु भी प्रस्तुत करती हैं (9, 56, 61)। मैगोसी एट अल. (61) यह प्रदर्शित करने में सक्षम थे कि संयुक्त राज्य अमेरिका में फ़ीड उत्पादन के दौरान संदूषण के कई बिंदु हो सकते हैं। वास्तव में, मैगोसी एट अल. (61) ने संयुक्त राज्य अमेरिका के आठ राज्यों में 11 फ़ीड मिलों (कुल 12 नमूना स्थानों) में कम से कम एक सकारात्मक सैल्मोनेला संस्कृति पाई। चारा संभालने, परिवहन और दैनिक रूप से खिलाने के दौरान साल्मोनेला संक्रमण की संभावना को देखते हुए, यह आश्चर्य की बात नहीं है कि ऐसे चारा योजकों को विकसित करने के लिए महत्वपूर्ण प्रयास किए जा रहे हैं जो पशु उत्पादन चक्र के दौरान सूक्ष्मजीवीय संदूषण के स्तर को कम कर सकें और कम बनाए रख सकें।
साल्मोनेला की फॉर्मिक एसिड के प्रति विशिष्ट प्रतिक्रिया की क्रियाविधि के बारे में बहुत कम जानकारी है। हालांकि, हुआंग एट अल. (62) ने संकेत दिया कि स्तनधारियों की छोटी आंत में फॉर्मिक एसिड मौजूद होता है और साल्मोनेला प्रजातियाँ फॉर्मिक एसिड का उत्पादन करने में सक्षम होती हैं। हुआंग एट अल. (62) ने साल्मोनेला के विषाणु जीन की अभिव्यक्ति का पता लगाने के लिए प्रमुख मार्गों के विलोपन उत्परिवर्तियों की एक श्रृंखला का उपयोग किया और पाया कि फॉर्मेट एक विसरणीय संकेत के रूप में कार्य कर सकता है जो साल्मोनेला को हेप-2 उपकला कोशिकाओं पर आक्रमण करने के लिए प्रेरित करता है। हाल ही में, लियू एट अल. (63) ने साल्मोनेला टाइफिम्यूरियम से एक फॉर्मेट ट्रांसपोर्टर, FocA को पृथक किया, जो pH 7.0 पर एक विशिष्ट फॉर्मेट चैनल के रूप में कार्य करता है, लेकिन उच्च बाह्य pH पर एक निष्क्रिय निर्यात चैनल के रूप में या निम्न pH पर एक द्वितीयक सक्रिय फॉर्मेट/हाइड्रोजन आयन आयात चैनल के रूप में भी कार्य कर सकता है। हालांकि, यह अध्ययन केवल S. टाइफिम्यूरियम के एक सीरोटाइप पर किया गया था। सवाल यह बना हुआ है कि क्या सभी सीरोटाइप फॉर्मिक एसिड के प्रति समान तंत्रों द्वारा प्रतिक्रिया करते हैं। यह एक महत्वपूर्ण शोध प्रश्न है जिसका भविष्य के अध्ययनों में समाधान किया जाना चाहिए। परिणामों के बावजूद, फ़ीड में साल्मोनेला के स्तर को कम करने के लिए एसिड सप्लीमेंट के उपयोग हेतु सामान्य अनुशंसाएँ विकसित करते समय स्क्रीनिंग प्रयोगों में कई साल्मोनेला सीरोटाइप या प्रत्येक सीरोटाइप के कई स्ट्रेन का उपयोग करना विवेकपूर्ण रहता है। नए दृष्टिकोण, जैसे कि एक ही सीरोटाइप के विभिन्न उपसमूहों को अलग करने के लिए स्ट्रेन को एन्कोड करने हेतु जेनेटिक बारकोडिंग का उपयोग (9, 64), सूक्ष्म अंतरों को समझने का अवसर प्रदान करते हैं जो निष्कर्षों और अंतरों की व्याख्या को प्रभावित कर सकते हैं।
फॉर्मेट की रासायनिक प्रकृति और विघटन रूप भी महत्वपूर्ण हो सकते हैं। अध्ययनों की एक श्रृंखला में, बेयर एट अल. (65-67) ने प्रदर्शित किया कि एंटरोकोकस फेसिअम, कैम्पिलोबैक्टर जेजुनी और कैम्पिलोबैक्टर कोली का अवरोध विघटित फॉर्मिक एसिड की मात्रा से संबंधित था और पीएच या अविघटित फॉर्मिक एसिड से स्वतंत्र था। बैक्टीरिया जिस फॉर्मेट के रासायनिक रूप के संपर्क में आते हैं, वह भी महत्वपूर्ण प्रतीत होता है। कोवांडा एट अल. (68) ने कई ग्राम-ऋणात्मक और ग्राम-सकारात्मक जीवों की जांच की और सोडियम फॉर्मेट (500-25,000 मिलीग्राम/लीटर) और सोडियम फॉर्मेट और मुक्त फॉर्मेट (40/60 एम/वी; 10-10,000 मिलीग्राम/लीटर) के मिश्रण की न्यूनतम अवरोधक सांद्रता (एमआईसी) की तुलना की। एमआईसी मानों के आधार पर, उन्होंने पाया कि सोडियम फॉर्मेट केवल कैम्पिलोबैक्टर जेजुनी, क्लोस्ट्रीडियम परफ्रिंजेंस, स्ट्रेप्टोकोकस सुइस और स्ट्रेप्टोकोकस न्यूमोनिया के विरुद्ध निरोधात्मक था, लेकिन एस्चेरिचिया कोलाई, साल्मोनेला टाइफिम्यूरियम या एंटरोकोकस फेकेलिस के विरुद्ध नहीं। इसके विपरीत, सोडियम फॉर्मेट और मुक्त सोडियम फॉर्मेट का मिश्रण सभी जीवों के विरुद्ध निरोधात्मक था, जिससे लेखकों ने यह निष्कर्ष निकाला कि मुक्त फॉर्मिक एसिड में अधिकांश रोगाणुरोधी गुण मौजूद हैं। इन दो रासायनिक रूपों के विभिन्न अनुपातों की जांच करना रोचक होगा ताकि यह निर्धारित किया जा सके कि एमआईसी मानों की सीमा मिश्रित फार्मूले में मौजूद फॉर्मिक एसिड के स्तर और 100% फॉर्मिक एसिड के प्रति प्रतिक्रिया से संबंधित है या नहीं।
गोमेज़-गार्सिया एट अल. (69) ने सूअरों से प्राप्त एस्चेरिचिया कोलाई, साल्मोनेला और क्लोस्ट्रीडियम परफ्रिंजेंस के कई आइसोलेट्स के खिलाफ आवश्यक तेलों और कार्बनिक अम्लों (जैसे फॉर्मिक एसिड) के संयोजनों का परीक्षण किया। उन्होंने फॉर्मिक एसिड सहित छह कार्बनिक अम्लों और छह आवश्यक तेलों की प्रभावकारिता का परीक्षण सूअर आइसोलेट्स के खिलाफ किया, जिसमें फॉर्मेल्डिहाइड को सकारात्मक नियंत्रण के रूप में इस्तेमाल किया गया। गोमेज़-गार्सिया एट अल. (69) ने एस्चेरिचिया कोलाई (600 और 2400 पीपीएम, 4), साल्मोनेला (600 और 2400 पीपीएम, 4) और क्लोस्ट्रीडियम परफ्रिंजेंस (1200 और 2400 पीपीएम, 2) के खिलाफ फॉर्मिक एसिड के MIC50, MBC50 और MIC50/MBC50 का निर्धारण किया, जिनमें से फॉर्मिक एसिड को ई. कोलाई और साल्मोनेला के खिलाफ सभी कार्बनिक अम्लों की तुलना में अधिक प्रभावी पाया गया। (69) फॉर्मिक एसिड अपने छोटे आणविक आकार और लंबी श्रृंखला (70) के कारण एस्चेरिचिया कोली और साल्मोनेला के खिलाफ प्रभावी है।
बायर एट अल. ने सूअरों से पृथक किए गए कैम्पिलोबैक्टर उपभेदों (66) और पोल्ट्री से पृथक किए गए कैम्पिलोबैक्टर जेजुनी उपभेदों (67) की जांच की और दिखाया कि फॉर्मिक एसिड अन्य कार्बनिक अम्लों के लिए मापी गई एमआईसी प्रतिक्रियाओं के अनुरूप सांद्रता पर विघटित होता है। हालाँकि, फॉर्मिक एसिड सहित इन अम्लों की सापेक्षिक क्षमता पर सवाल उठाए गए हैं क्योंकि कैम्पिलोबैक्टर इन अम्लों को सब्सट्रेट के रूप में उपयोग कर सकता है (66, 67)। सी. जेजुनी द्वारा अम्ल का उपयोग आश्चर्यजनक नहीं है क्योंकि यह दिखाया गया है कि इसमें गैर-ग्लाइकोलिटिक चयापचय होता है। इस प्रकार, सी. जेजुनी में कार्बोहाइड्रेट अपचय की सीमित क्षमता होती है और यह अपने अधिकांश ऊर्जा चयापचय और जैवसंश्लेषण गतिविधि के लिए अमीनो एसिड और कार्बनिक अम्लों से ग्लूकोनियोजेनेसिस पर निर्भर करता है (71, 72)। लाइन एट अल. द्वारा एक प्रारंभिक अध्ययन। (73) ने 190 कार्बन स्रोतों वाले एक फेनोटाइपिक ऐरे का उपयोग किया और दिखाया कि C. jejuni 11168(GS) कार्बन स्रोतों के रूप में कार्बनिक अम्लों का उपयोग कर सकता है, जिनमें से अधिकांश ट्राइकार्बोक्सिलिक अम्ल चक्र के मध्यवर्ती हैं। वैगली एट अल. (74) द्वारा फेनोटाइपिक कार्बन उपयोग ऐरे का उपयोग करते हुए किए गए आगे के अध्ययनों से पता चला कि उनके अध्ययन में जांचे गए C. jejuni और E. coli उपभेद कार्बन स्रोत के रूप में कार्बनिक अम्लों पर बढ़ने में सक्षम हैं। फॉर्मेट C. jejuni श्वसन ऊर्जा चयापचय के लिए प्रमुख इलेक्ट्रॉन दाता है और इसलिए, C. jejuni के लिए प्रमुख ऊर्जा स्रोत है (71, 75)। C. jejuni झिल्ली-बद्ध फॉर्मेट डीहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स के माध्यम से हाइड्रोजन दाता के रूप में फॉर्मेट का उपयोग करने में सक्षम है जो फॉर्मेट को कार्बन डाइऑक्साइड, प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों में ऑक्सीकृत करता है और श्वसन के लिए इलेक्ट्रॉन दाता के रूप में कार्य करता है (72)।
फॉर्मिक एसिड का उपयोग रोगाणुरोधी फ़ीड सुधारक के रूप में लंबे समय से होता आ रहा है, लेकिन कुछ कीट रोगाणुरोधी रक्षा रसायन के रूप में उपयोग के लिए फॉर्मिक एसिड का उत्पादन भी कर सकते हैं। रॉसिनी एट अल. (76) ने सुझाव दिया कि फॉर्मिक एसिड चींटियों के अम्लीय रस का एक घटक हो सकता है, जिसका वर्णन रे (77) ने लगभग 350 वर्ष पहले किया था। तब से, चींटियों और अन्य कीटों में फॉर्मिक एसिड उत्पादन के बारे में हमारी समझ में काफी वृद्धि हुई है, और अब यह ज्ञात है कि यह प्रक्रिया कीटों में एक जटिल विष रक्षा प्रणाली का हिस्सा है (78)। विभिन्न कीट समूह, जिनमें डंक रहित मधुमक्खियाँ, नुकीली चींटियाँ (हाइमेनोप्टेरा: एपिडे), ग्राउंड बीटल (गैलेरिटा लेकोंटेई और जी. जानूस), डंक रहित चींटियाँ (फॉर्मिसिने), और कुछ पतंगे के लार्वा (लेपिडोप्टेरा: मायर्मेकोफागा) शामिल हैं, रक्षात्मक रसायन के रूप में फॉर्मिक एसिड का उत्पादन करने के लिए जाने जाते हैं (76, 78-82)।
चींटियों को शायद सबसे अच्छी तरह से पहचाना जा सकता है क्योंकि उनमें एसिडोसाइट्स होते हैं, जो विशेष छिद्र होते हैं जिनकी मदद से वे मुख्य रूप से फॉर्मिक एसिड से बना विष छिड़क सकती हैं (82)। चींटियाँ सेरीन का उपयोग अग्रदूत के रूप में करती हैं और अपने विष ग्रंथियों में बड़ी मात्रा में फॉर्मेट का भंडारण करती हैं, जो इतनी अच्छी तरह से इन्सुलेटेड होती हैं कि फॉर्मेट के छिड़काव तक मेजबान चींटियों को इसकी विषाक्तता से बचाती हैं (78, 83)। उनके द्वारा स्रावित फॉर्मिक एसिड (1) अन्य चींटियों को आकर्षित करने के लिए एक अलार्म फेरोमोन के रूप में कार्य कर सकता है; (2) प्रतिस्पर्धियों और शिकारियों के खिलाफ एक रक्षात्मक रसायन हो सकता है; और (3) घोंसले की सामग्री के हिस्से के रूप में राल के साथ मिलकर एक एंटीफंगल और एंटीबैक्टीरियल एजेंट के रूप में कार्य कर सकता है (78, 82, 84-88)। चींटियों द्वारा उत्पादित फॉर्मिक एसिड में रोगाणुरोधी गुण होते हैं, जिससे पता चलता है कि इसका उपयोग एक सामयिक योजक के रूप में किया जा सकता है। इसे ब्रुच एट अल. (88) ने प्रदर्शित किया, जिन्होंने राल में सिंथेटिक फॉर्मिक एसिड मिलाया और एंटीफंगल गतिविधि में उल्लेखनीय सुधार किया। फॉर्मिक एसिड की प्रभावशीलता और इसकी जैविक उपयोगिता का आगे का प्रमाण यह है कि विशाल चींटी खाने वाले, जो पेट के एसिड का उत्पादन करने में असमर्थ हैं, वैकल्पिक पाचक एसिड के रूप में खुद को केंद्रित फॉर्मिक एसिड प्रदान करने के लिए फॉर्मिक एसिड युक्त चींटियों का सेवन करते हैं (89)।
कृषि में फॉर्मिक एसिड के व्यावहारिक उपयोग पर कई वर्षों से विचार और अध्ययन किया जा रहा है। विशेष रूप से, फॉर्मिक एसिड का उपयोग पशु आहार और साइलेज में एक योजक के रूप में किया जा सकता है। सोडियम फॉर्मेट, ठोस और तरल दोनों रूपों में, सभी पशु प्रजातियों, उपभोक्ताओं और पर्यावरण के लिए सुरक्षित माना जाता है (90)। उनके आकलन (90) के आधार पर, सभी पशु प्रजातियों के लिए 10,000 मिलीग्राम फॉर्मिक एसिड समतुल्य/किलोग्राम फ़ीड की अधिकतम सांद्रता सुरक्षित मानी गई, जबकि सूअरों के लिए 12,000 मिलीग्राम फॉर्मिक एसिड समतुल्य/किलोग्राम फ़ीड की अधिकतम सांद्रता सुरक्षित मानी गई। पशु आहार सुधारक के रूप में फॉर्मिक एसिड के उपयोग का कई वर्षों से अध्ययन किया जा रहा है। इसे पशु और मुर्गी आहार में साइलेज परिरक्षक और रोगाणुरोधी एजेंट के रूप में व्यावसायिक महत्व का माना जाता है।
अम्ल जैसे रासायनिक योजक हमेशा से साइलेज उत्पादन और चारा प्रबंधन का अभिन्न अंग रहे हैं (91, 92)। बोरेनी एट अल. (91) ने बताया कि उच्च गुणवत्ता वाले साइलेज का इष्टतम उत्पादन प्राप्त करने के लिए, यथासंभव शुष्क पदार्थ को बनाए रखते हुए चारे की गुणवत्ता को बनाए रखना आवश्यक है। इस प्रकार के अनुकूलन का परिणाम साइलेज बनाने की प्रक्रिया के सभी चरणों में होने वाले नुकसान को कम करना है: साइलो में प्रारंभिक वायवीय स्थितियों से लेकर बाद के किण्वन, भंडारण और चारा खिलाने के लिए साइलो को फिर से खोलने तक। खेत में साइलेज उत्पादन और उसके बाद के साइलेज किण्वन को अनुकूलित करने की विशिष्ट विधियों पर अन्यत्र विस्तार से चर्चा की गई है (91, 93-95) और यहाँ विस्तार से चर्चा नहीं की जाएगी। मुख्य समस्या साइलेज में ऑक्सीजन की उपस्थिति में यीस्ट और मोल्ड द्वारा होने वाला ऑक्सीडेटिव क्षरण है (91, 92)। इसलिए, खराब होने के प्रतिकूल प्रभावों का मुकाबला करने के लिए जैविक इनोक्यूलेंट और रासायनिक योजकों का प्रयोग किया गया है (91, 92)। साइलेज योजकों के लिए अन्य विचारों में साइलेज में मौजूद रोगजनकों (जैसे, रोगजनक ई. कोलाई, लिस्टेरिया और साल्मोनेला) के साथ-साथ माइकोटॉक्सिन-उत्पादक कवक (96-98) के प्रसार को सीमित करना शामिल है।
मैक एट अल. (92) ने अम्लीय योजकों को दो श्रेणियों में विभाजित किया। प्रोपियोनिक, एसिटिक, सॉर्बिक और बेंजोइक अम्ल जैसे अम्ल, यीस्ट और मोल्ड की वृद्धि को सीमित करके जुगाली करने वाले पशुओं को खिलाए जाने पर साइलेज की वायवीय स्थिरता बनाए रखते हैं (92)। मैक एट अल. (92) ने फॉर्मिक अम्ल को अन्य अम्लों से अलग किया और इसे एक प्रत्यक्ष अम्लकारक माना जो साइलेज प्रोटीन की अखंडता को बनाए रखते हुए क्लोस्ट्रिडिया और अपघटनकारी सूक्ष्मजीवों को रोकता है। व्यवहार में, गैर-लवण रूप में अम्लों के संक्षारक गुणों से बचने के लिए उनके लवण रूप सबसे आम रासायनिक रूप हैं (91)। कई शोध समूहों ने साइलेज के लिए अम्लीय योजक के रूप में फॉर्मिक अम्ल का भी अध्ययन किया है। फॉर्मिक अम्ल अपनी तीव्र अम्लीकरण क्षमता और साइलेज के हानिकारक सूक्ष्मजीवों की वृद्धि पर निरोधात्मक प्रभाव के लिए जाना जाता है जो साइलेज की प्रोटीन और जल-घुलनशील कार्बोहाइड्रेट सामग्री को कम करते हैं (99)। इसलिए, ही एट अल. (92) ने साइलेज में अम्लीय योजकों के साथ फॉर्मिक एसिड की तुलना की। (100) ने प्रदर्शित किया कि फॉर्मिक एसिड एस्चेरिचिया कोलाई को बाधित कर सकता है और साइलेज का पीएच कम कर सकता है। अम्लीकरण और कार्बनिक अम्ल उत्पादन को बढ़ावा देने के लिए साइलेज में फॉर्मिक और लैक्टिक एसिड उत्पन्न करने वाले जीवाणु संवर्धन भी मिलाए गए (101)। वास्तव में, कूली एट अल. (101) ने पाया कि जब साइलेज को 3% (w/v) फॉर्मिक एसिड से अम्लीकृत किया गया, तो लैक्टिक और फॉर्मिक एसिड का उत्पादन क्रमशः 800 और 1000 मिलीग्राम कार्बनिक अम्ल/100 ग्राम नमूने से अधिक हो गया। मैक एट अल. (92) ने साइलेज योजक अनुसंधान साहित्य की विस्तृत समीक्षा की, जिसमें 2000 के बाद प्रकाशित वे अध्ययन शामिल हैं जो फॉर्मिक एसिड और अन्य अम्लों पर केंद्रित हैं और/या उनमें शामिल हैं। इसलिए, यह समीक्षा व्यक्तिगत अध्ययनों पर विस्तार से चर्चा नहीं करेगी, बल्कि साइलेज में रासायनिक योजक के रूप में फॉर्मिक एसिड की प्रभावशीलता के संबंध में कुछ प्रमुख बिंदुओं का सारांश प्रस्तुत करेगी। बफर रहित और बफर युक्त दोनों प्रकार के फॉर्मिक एसिड का अध्ययन किया गया है और अधिकांश मामलों में क्लोस्ट्रीडियम एसपीपी. की सापेक्षिक गतिविधियाँ (कार्बोहाइड्रेट, प्रोटीन और लैक्टेट का अवशोषण और ब्यूटिरेट का उत्सर्जन) कम हो जाती हैं, जबकि अमोनिया और ब्यूटिरेट का उत्पादन कम हो जाता है और शुष्क पदार्थ प्रतिधारण बढ़ जाता है (92)। फॉर्मिक एसिड के प्रदर्शन में कुछ सीमाएँ हैं, लेकिन अन्य अम्लों के साथ संयोजन में साइलेज योज्य के रूप में इसका उपयोग इनमें से कुछ समस्याओं को दूर करने में सहायक प्रतीत होता है (92)।
फॉर्मिक अम्ल मानव स्वास्थ्य के लिए खतरा पैदा करने वाले रोगजनक जीवाणुओं को बाधित कर सकता है। उदाहरण के लिए, पॉली और टैम (102) ने तीन अलग-अलग शुष्क पदार्थ स्तरों (200, 430 और 540 ग्राम/किलोग्राम) वाले राईग्रास युक्त एल. मोनोसाइटोजेन्स से संक्रमित छोटे प्रयोगशाला साइलो में फॉर्मिक अम्ल (3 मिली/किलोग्राम) या लैक्टिक अम्ल जीवाणु (8 × 10⁵/ग्राम) और सेलुलोलाइटिक एंजाइमों का प्रयोग किया। उन्होंने बताया कि दोनों उपचारों से कम शुष्क पदार्थ वाले साइलेज (200 ग्राम/किलोग्राम) में एल. मोनोसाइटोजेन्स का स्तर नगण्य हो गया। हालांकि, मध्यम शुष्क पदार्थ वाले साइलेज (430 ग्राम/किलोग्राम) में, फॉर्मिक अम्ल से उपचारित साइलेज में 30 दिनों के बाद भी एल. मोनोसाइटोजेन्स का पता लगाया जा सकता था। एल. मोनोसाइटोजेन्स में कमी कम पीएच, लैक्टिक अम्ल और संयुक्त अविघटित अम्लों से संबंधित प्रतीत होती है। उदाहरण के लिए, पॉली और टैम (102) ने पाया कि लैक्टिक एसिड और संयुक्त अविघटित एसिड का स्तर विशेष रूप से महत्वपूर्ण था, संभवतः यही कारण है कि उच्च शुष्क पदार्थ सामग्री वाले साइलेज से प्राप्त फॉर्मिक एसिड-उपचारित मीडिया में एल. मोनोसाइटोजेन्स में कोई कमी नहीं देखी गई। भविष्य में साल्मोनेला और रोगजनक ई. कोलाई जैसे अन्य सामान्य साइलेज रोगजनकों के लिए भी इसी प्रकार के अध्ययन किए जाने चाहिए। संपूर्ण साइलेज सूक्ष्मजीव समुदाय के अधिक व्यापक 16S rDNA अनुक्रम विश्लेषण से फॉर्मिक एसिड की उपस्थिति में साइलेज किण्वन के विभिन्न चरणों में होने वाले समग्र साइलेज सूक्ष्मजीव आबादी में परिवर्तनों की पहचान करने में भी मदद मिल सकती है (103)। माइक्रोबायोम डेटा प्राप्त करने से साइलेज किण्वन की प्रगति का बेहतर पूर्वानुमान लगाने और उच्च गुणवत्ता वाले साइलेज को बनाए रखने के लिए इष्टतम योजक संयोजनों को विकसित करने में विश्लेषणात्मक सहायता मिल सकती है।
अनाज आधारित पशु आहार में, फॉर्मिक एसिड का उपयोग रोगाणुरोधी एजेंट के रूप में विभिन्न अनाज-व्युत्पन्न आहार मैट्रिक्स के साथ-साथ पशु उप-उत्पादों जैसे कुछ आहार अवयवों में रोगजनकों के स्तर को सीमित करने के लिए किया जाता है। मुर्गी पालन और अन्य पशुओं में रोगजनक आबादी पर इसके प्रभावों को मोटे तौर पर दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: आहार में मौजूद रोगजनक आबादी पर प्रत्यक्ष प्रभाव और उपचारित आहार का सेवन करने के बाद पशुओं के पाचन तंत्र में पनपने वाले रोगजनकों पर अप्रत्यक्ष प्रभाव (20, 21, 104)। स्पष्ट रूप से, ये दोनों श्रेणियां परस्पर संबंधित हैं, क्योंकि आहार में रोगजनकों की कमी से पशु द्वारा आहार का सेवन करने पर उनके पनपने में कमी आनी चाहिए। हालांकि, आहार मैट्रिक्स में मिलाए गए किसी विशेष एसिड के रोगाणुरोधी गुणों को कई कारकों द्वारा प्रभावित किया जा सकता है, जैसे कि आहार की संरचना और जिस रूप में एसिड मिलाया जाता है (21, 105)।
ऐतिहासिक रूप से, फॉर्मिक एसिड और अन्य संबंधित एसिड का उपयोग मुख्य रूप से पशु और मुर्गी पालन के चारे में साल्मोनेला के प्रत्यक्ष नियंत्रण पर केंद्रित रहा है (21)। इन अध्ययनों के परिणामों को विभिन्न समयों पर प्रकाशित कई समीक्षाओं में विस्तार से सारांशित किया गया है (18, 21, 26, 47, 104-106), इसलिए इस समीक्षा में इन अध्ययनों के कुछ प्रमुख निष्कर्षों पर ही चर्चा की गई है। कई अध्ययनों से पता चला है कि चारे में फॉर्मिक एसिड की रोगाणुरोधी गतिविधि, फॉर्मिक एसिड की खुराक और उसके संपर्क में आने के समय, चारे में नमी की मात्रा और चारे तथा पशु के पाचन तंत्र में जीवाणुओं की सांद्रता पर निर्भर करती है (19, 21, 107-109)। चारे का प्रकार और पशु आहार सामग्री का स्रोत भी प्रभावित करने वाले कारक हैं। इस प्रकार, कई अध्ययनों से पता चला है कि पशु उप-उत्पादों से पृथक किए गए जीवाणु विषाक्त पदार्थों में साल्मोनेला का स्तर, पौधों के उप-उत्पादों से पृथक किए गए विषाक्त पदार्थों से भिन्न हो सकता है (39, 45, 58, 59, 110-112)। हालाँकि, फॉर्मिक एसिड जैसे अम्लों के प्रति प्रतिक्रिया में अंतर आहार में सेरोवर के जीवित रहने की दर और आहार के प्रसंस्करण के तापमान में अंतर से संबंधित हो सकता है (19, 113, 114)। अम्ल उपचार के प्रति सेरोवर की प्रतिक्रिया में अंतर दूषित फ़ीड से पोल्ट्री के संदूषण का एक कारक भी हो सकता है (113, 115), और विषाणु जीन अभिव्यक्ति में अंतर (116) भी इसमें भूमिका निभा सकता है। अम्ल सहनशीलता में अंतर बदले में कल्चर मीडिया में साल्मोनेला का पता लगाने को प्रभावित कर सकता है यदि फ़ीड जनित अम्लों को पर्याप्त रूप से बफर नहीं किया जाता है (21, 105, 117-122)। आहार का भौतिक स्वरूप (कण आकार के संदर्भ में) भी पाचन तंत्र में फॉर्मिक एसिड की सापेक्ष उपलब्धता को प्रभावित कर सकता है (123)।
चारे में मिलाए जाने वाले फॉर्मिक एसिड की रोगाणुरोधी गतिविधि को अनुकूलित करने की रणनीतियाँ भी महत्वपूर्ण हैं। चारे में मिलाने से पहले उच्च संदूषण वाले चारे के अवयवों के लिए एसिड की उच्च सांद्रता का सुझाव दिया गया है ताकि चारा मिल के उपकरणों को होने वाले संभावित नुकसान और पशुओं के चारे की स्वादिष्टता से संबंधित समस्याओं को कम किया जा सके (105)। जोन्स (51) ने निष्कर्ष निकाला कि रासायनिक सफाई से पहले चारे में मौजूद साल्मोनेला को रासायनिक उपचार के बाद चारे के संपर्क में आने वाले साल्मोनेला की तुलना में नियंत्रित करना अधिक कठिन है। चारा मिल में प्रसंस्करण के दौरान चारे का तापीय उपचार, चारे में साल्मोनेला संदूषण को सीमित करने के लिए एक उपाय के रूप में सुझाया गया है, लेकिन यह चारे की संरचना, कण आकार और पिसाई प्रक्रिया से जुड़े अन्य कारकों पर निर्भर करता है (51)। एसिड की रोगाणुरोधी गतिविधि भी तापमान पर निर्भर करती है, और कार्बनिक एसिड की उपस्थिति में उच्च तापमान का साल्मोनेला पर सहक्रियात्मक निरोधात्मक प्रभाव हो सकता है, जैसा कि साल्मोनेला के तरल संवर्धनों में देखा गया है (124, 125)। साल्मोनेला-दूषित चारे के कई अध्ययनों से इस धारणा का समर्थन मिलता है कि उच्च तापमान चारे के मैट्रिक्स में एसिड की प्रभावशीलता को बढ़ाता है (106, 113, 126)। अमाडो एट अल. (127) ने विभिन्न पशु आहारों से पृथक किए गए और अम्लीकृत पशु पेलेट्स में डाले गए साल्मोनेला एंटेरिका और एस्चेरिचिया कोलाई के 10 उपभेदों में तापमान और अम्ल (फॉर्मिक या लैक्टिक अम्ल) की परस्पर क्रिया का अध्ययन करने के लिए एक केंद्रीय समग्र डिजाइन का उपयोग किया। उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि अम्ल और जीवाणु पृथक के प्रकार के साथ-साथ ऊष्मा सूक्ष्मजीवों की संख्या में कमी को प्रभावित करने वाला प्रमुख कारक था। अम्ल के साथ सहक्रियात्मक प्रभाव अभी भी प्रबल है, इसलिए कम तापमान और अम्ल सांद्रता का उपयोग किया जा सकता है। हालांकि, उन्होंने यह भी पाया कि फॉर्मिक अम्ल के उपयोग पर सहक्रियात्मक प्रभाव हमेशा नहीं देखा गया, जिससे उन्हें संदेह हुआ कि उच्च तापमान पर फॉर्मिक अम्ल का वाष्पीकरण या फ़ीड मैट्रिक्स घटकों का बफरिंग प्रभाव एक कारक हो सकता है।
पशुओं को खिलाने से पहले चारे की शेल्फ लाइफ सीमित करना, खिलाने के दौरान पशु के शरीर में खाद्य जनित रोगजनकों के प्रवेश को नियंत्रित करने का एक तरीका है। हालांकि, एक बार चारे में मौजूद अम्ल पाचन तंत्र में प्रवेश कर जाता है, तो यह अपना रोगाणुरोधी प्रभाव जारी रख सकता है। पाचन तंत्र में बाह्य रूप से दिए गए अम्लीय पदार्थों की रोगाणुरोधी गतिविधि कई कारकों पर निर्भर कर सकती है, जिनमें गैस्ट्रिक अम्ल की सांद्रता, पाचन तंत्र का सक्रिय स्थल, पाचन तंत्र का पीएच और ऑक्सीजन की मात्रा, पशु की आयु और पाचन तंत्र में सूक्ष्मजीवों की सापेक्ष संरचना (जो पाचन तंत्र के स्थान और पशु की परिपक्वता पर निर्भर करती है) शामिल हैं (21, 24, 128–132)। इसके अतिरिक्त, पाचन तंत्र में अवायवीय सूक्ष्मजीवों की स्थायी आबादी (जो परिपक्व होने पर एकपाचनशील पशुओं के निचले पाचन तंत्र में प्रमुख हो जाती है) किण्वन के माध्यम से सक्रिय रूप से कार्बनिक अम्ल उत्पन्न करती है, जिसका बदले में पाचन तंत्र में प्रवेश करने वाले क्षणिक रोगजनकों पर भी प्रतिकूल प्रभाव पड़ सकता है (17, 19–21)।
प्रारंभिक शोध का अधिकांश भाग पोल्ट्री के गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रैक्ट में साल्मोनेला को सीमित करने के लिए फॉर्मेट सहित कार्बनिक अम्लों के उपयोग पर केंद्रित था, जिस पर कई समीक्षाओं (12, 20, 21) में विस्तार से चर्चा की गई है। जब इन अध्ययनों पर एक साथ विचार किया जाता है, तो कई महत्वपूर्ण निष्कर्ष निकाले जा सकते हैं। मैकहान और शॉट्स (133) ने बताया कि फॉर्मिक और प्रोपियोनिक एसिड खिलाने से बैक्टीरिया से संक्रमित मुर्गियों के सीकम में साल्मोनेला टाइफिम्यूरियम का स्तर कम हो गया और उन्होंने 7, 14 और 21 दिनों की उम्र में इसकी मात्रा निर्धारित की। हालांकि, जब ह्यूमे एट अल. (128) ने सी-14-लेबल वाले प्रोपियोनेट की निगरानी की, तो उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि आहार में बहुत कम प्रोपियोनेट सीकम तक पहुंच सकता है। यह निर्धारित किया जाना बाकी है कि क्या यह फॉर्मिक एसिड के लिए भी सच है। हालांकि, हाल ही में बौरासा एट अल. (134) ने बताया कि फॉर्मिक और प्रोपियोनिक एसिड खिलाने से बैक्टीरिया से संक्रमित मुर्गियों के सीकम में साल्मोनेला टाइफिम्यूरियम का स्तर कम हो गया, जिसका मात्रात्मक विश्लेषण 7, 14 और 21 दिन की उम्र में किया गया। (132) ने पाया कि 6 सप्ताह की वृद्धि अवधि के दौरान ब्रॉयलर मुर्गियों को 4 ग्राम/टन फॉर्मिक एसिड खिलाने से सीकम में एस. टाइफिम्यूरियम की सांद्रता पता लगाने योग्य स्तर से नीचे आ गई।
आहार में फॉर्मिक एसिड की उपस्थिति पोल्ट्री के पाचन तंत्र के अन्य भागों पर प्रभाव डाल सकती है। अल-ताराज़ी और अलशवाबकेह (134) ने प्रदर्शित किया कि फॉर्मिक एसिड और प्रोपियोनिक एसिड का मिश्रण क्रॉप और सीकम में साल्मोनेला पुलोरम (एस. पीआरलोरम) संदूषण को कम कर सकता है। थॉम्पसन और हिंटन (129) ने पाया कि व्यावसायिक रूप से उपलब्ध फॉर्मिक एसिड और प्रोपियोनिक एसिड के मिश्रण ने क्रॉप और गिज़र्ड में दोनों एसिड की सांद्रता को बढ़ाया और प्रतिनिधि पालन स्थितियों के तहत एक इन विट्रो मॉडल में साल्मोनेला एंटरिटिडिस पीटी4 के खिलाफ जीवाणुनाशक था। इस धारणा का समर्थन बर्ड एट अल. (135) के इन विवो डेटा द्वारा किया जाता है, जिन्होंने शिपिंग से पहले एक नकली उपवास अवधि के दौरान ब्रॉयलर मुर्गियों के पीने के पानी में फॉर्मिक एसिड मिलाया, जो पोल्ट्री प्रसंस्करण संयंत्र में परिवहन से पहले ब्रॉयलर मुर्गियों द्वारा किए जाने वाले उपवास के समान था। पीने के पानी में फॉर्मिक एसिड मिलाने से क्रॉप और एपिडिडाइमिस में एस. टाइफिम्यूरियम की संख्या में कमी आई, और एस. टाइफिम्यूरियम-पॉजिटिव क्रॉप की आवृत्ति में भी कमी आई, लेकिन पॉजिटिव एपिडिडाइमिस की संख्या में नहीं (135)। ऐसे वितरण तंत्र विकसित करना जो कार्बनिक अम्लों को निचले गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रैक्ट में सक्रिय रहते हुए सुरक्षित रख सकें, प्रभावकारिता में सुधार करने में सहायक हो सकता है। उदाहरण के लिए, फॉर्मिक एसिड का माइक्रोएनकैप्सुलेशन और इसे फ़ीड में मिलाने से सीकल सामग्री में साल्मोनेला एंटरिटिडिस की संख्या में कमी देखी गई है (136)। हालाँकि, यह पशु प्रजातियों के आधार पर भिन्न हो सकता है। उदाहरण के लिए, वालिया एट अल. (137) ने फॉर्मिक एसिड, साइट्रिक एसिड और एसेंशियल ऑयल कैप्सूल के मिश्रण से खिलाए गए 28 दिन के सूअरों के सीकम या लिम्फ नोड्स में साल्मोनेला में कमी नहीं देखी, और हालांकि मल में साल्मोनेला का उत्सर्जन 14वें दिन कम हो गया था, लेकिन 28वें दिन यह कम नहीं हुआ था। उन्होंने दिखाया कि सूअरों के बीच साल्मोनेला का क्षैतिज संचरण रोका गया था।
पशुपालन में रोगाणुरोधी एजेंट के रूप में फॉर्मिक एसिड के अध्ययन मुख्य रूप से खाद्य जनित साल्मोनेला पर केंद्रित रहे हैं, लेकिन अन्य गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल रोगजनकों पर भी कुछ अध्ययन किए गए हैं। कोवांडा एट अल. (68) द्वारा किए गए इन विट्रो अध्ययनों से पता चलता है कि फॉर्मिक एसिड अन्य गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल खाद्य जनित रोगजनकों, जैसे कि एस्चेरिचिया कोलाई और कैम्पिलोबैक्टर जेजुनी के खिलाफ भी प्रभावी हो सकता है। पहले के अध्ययनों से पता चला है कि कार्बनिक अम्ल (जैसे, लैक्टिक एसिड) और फॉर्मिक एसिड युक्त व्यावसायिक मिश्रण पोल्ट्री में कैम्पिलोबैक्टर के स्तर को कम कर सकते हैं (135, 138)। हालांकि, जैसा कि बेयर एट अल. (67) ने पहले ही उल्लेख किया है, कैम्पिलोबैक्टर के खिलाफ रोगाणुरोधी एजेंट के रूप में फॉर्मिक एसिड के उपयोग में सावधानी बरतने की आवश्यकता हो सकती है। यह निष्कर्ष पोल्ट्री में आहार पूरक के लिए विशेष रूप से समस्याग्रस्त है क्योंकि फॉर्मिक एसिड सी. जेजुनी के लिए श्वसन ऊर्जा का प्राथमिक स्रोत है। इसके अलावा, इसके गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल निकेत का एक हिस्सा गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल बैक्टीरिया द्वारा उत्पादित मिश्रित एसिड किण्वन उत्पादों, जैसे कि फॉर्मेट (139) के साथ चयापचय क्रॉस-फीडिंग के कारण माना जाता है। इस दृष्टिकोण का कुछ आधार है। चूंकि फॉर्मेट, सी. जेजुनी के लिए एक रासायनिक आकर्षण कारक है, इसलिए फॉर्मेट डीहाइड्रोजिनेज और हाइड्रोजिनेज दोनों में दोष वाले दोहरे उत्परिवर्ती, जंगली प्रकार के सी. जेजुनी उपभेदों की तुलना में ब्रॉयलर मुर्गियों में सीकल उपनिवेशण की कम दर दिखाते हैं (140, 141)। यह अभी भी स्पष्ट नहीं है कि बाहरी फॉर्मिक एसिड अनुपूरण मुर्गियों में सी. जेजुनी द्वारा गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रैक्ट उपनिवेशण को किस हद तक प्रभावित करता है। अन्य गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल बैक्टीरिया द्वारा फॉर्मेट के अपचय या ऊपरी गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रैक्ट में फॉर्मेट के अवशोषण के कारण वास्तविक गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल फॉर्मेट सांद्रता कम हो सकती है, इसलिए कई कारक इसे प्रभावित कर सकते हैं। इसके अलावा, फॉर्मेट कुछ गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल बैक्टीरिया द्वारा उत्पादित एक संभावित किण्वन उत्पाद है, जो कुल गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल फॉर्मेट स्तरों को प्रभावित कर सकता है। गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल सामग्री में फॉर्मेट की मात्रा का निर्धारण और मेटाजेनोमिक्स का उपयोग करके फॉर्मेट डीहाइड्रोजिनेज जीन की पहचान, फॉर्मेट-उत्पादक सूक्ष्मजीवों की पारिस्थितिकी के कुछ पहलुओं पर प्रकाश डाल सकती है।
रोथ एट अल. (142) ने ब्रॉयलर मुर्गियों को एंटीबायोटिक एनरोफ्लोक्सासिन या फॉर्मिक, एसिटिक और प्रोपियोनिक एसिड के मिश्रण को खिलाने के प्रभावों की तुलना एंटीबायोटिक-प्रतिरोधी एस्चेरिचिया कोलाई की व्यापकता पर की। एक दिन के ब्रॉयलर मुर्गियों के एकत्रित मल के नमूनों और 14 और 38 दिन के ब्रॉयलर मुर्गियों के सीकल सामग्री के नमूनों में कुल और एंटीबायोटिक-प्रतिरोधी ई. कोलाई आइसोलेट्स की गणना की गई। ई. कोलाई आइसोलेट्स का परीक्षण एम्पीसिलिन, सेफोटैक्सिम, सिप्रोफ्लोक्सासिन, स्ट्रेप्टोमाइसिन, सल्फामेथोक्साज़ोल और टेट्रासाइक्लिन के प्रति प्रतिरोध के लिए प्रत्येक एंटीबायोटिक के लिए पहले से निर्धारित ब्रेकपॉइंट के अनुसार किया गया था। जब संबंधित ई. कोलाई आबादी का मात्रात्मक विश्लेषण और लक्षण वर्णन किया गया, तो एनरोफ्लोक्सासिन या एसिड कॉकटेल सप्लीमेंटेशन से 17 और 28 दिन के ब्रॉयलर चूजों के सीकम से पृथक किए गए ई. कोलाई की कुल संख्या में कोई परिवर्तन नहीं हुआ। एनरोफ्लोक्सासिन युक्त आहार खाने वाले पक्षियों के सीकम में सिप्रोफ्लोक्सासिन, स्ट्रेप्टोमाइसिन, सल्फामेथोक्साज़ोल और टेट्रासाइक्लिन प्रतिरोधी ई. कोलाई का स्तर बढ़ा हुआ था, जबकि सेफोटैक्सिम प्रतिरोधी ई. कोलाई का स्तर घटा हुआ था। कॉकटेल आहार खाने वाले पक्षियों के सीकम में एम्पीसिलिन और टेट्रासाइक्लिन प्रतिरोधी ई. कोलाई की संख्या नियंत्रण समूह और एनरोफ्लोक्सासिन सप्लीमेंट खाने वाले पक्षियों की तुलना में कम थी। मिश्रित एसिड आहार खाने वाले पक्षियों के सीकम में भी एनरोफ्लोक्सासिन आहार खाने वाले पक्षियों की तुलना में सिप्रोफ्लोक्सासिन और सल्फामेथोक्साज़ोल प्रतिरोधी ई. कोलाई की संख्या में कमी देखी गई। वह प्रक्रिया जिसके द्वारा अम्ल, ई. कोलाई की कुल संख्या को कम किए बिना, एंटीबायोटिक-प्रतिरोधी ई. कोलाई की संख्या को कम करते हैं, अभी भी स्पष्ट नहीं है। हालांकि, रोथ एट अल. द्वारा किए गए अध्ययन के परिणाम एनरोफ्लोक्सासिन समूह के परिणामों के अनुरूप हैं। (142) यह ई. कोलाई में एंटीबायोटिक प्रतिरोध जीन के कम प्रसार का संकेत हो सकता है, जैसे कि कैबेज़ोन एट अल. द्वारा वर्णित प्लास्मिड-लिंक्ड अवरोधक। (143) पोल्ट्री की गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल आबादी में फॉर्मिक एसिड जैसे फ़ीड योजकों की उपस्थिति में प्लास्मिड-मध्यस्थ एंटीबायोटिक प्रतिरोध का अधिक गहन विश्लेषण करना और गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल रेसिस्टोम का आकलन करके इस विश्लेषण को और परिष्कृत करना दिलचस्प होगा।
रोगजनकों के विरुद्ध इष्टतम रोगाणुरोधी फ़ीड योजकों के विकास का आदर्श रूप से समग्र पाचन तंत्र पर न्यूनतम प्रभाव होना चाहिए, विशेष रूप से उन सूक्ष्मजीवों पर जिन्हें मेज़बान के लिए लाभकारी माना जाता है। हालांकि, बाह्य रूप से दिए गए कार्बनिक अम्ल, पाचन तंत्र में मौजूद सूक्ष्मजीवों पर हानिकारक प्रभाव डाल सकते हैं और कुछ हद तक रोगजनकों के विरुद्ध उनके सुरक्षात्मक गुणों को नकार सकते हैं। उदाहरण के लिए, थॉम्पसन और हिंटन (129) ने फॉर्मिक और प्रोपियोनिक अम्लों के मिश्रण से पोषित मुर्गियों में क्रॉप लैक्टिक अम्ल के स्तर में कमी देखी, जिससे पता चलता है कि क्रॉप में इन बाह्य कार्बनिक अम्लों की उपस्थिति के कारण क्रॉप लैक्टोबैसिली में कमी आई। क्रॉप लैक्टोबैसिली को साल्मोनेला के लिए एक अवरोधक माना जाता है, और इसलिए इस क्रॉप सूक्ष्मजीवों का विघटन पाचन तंत्र में साल्मोनेला के उपनिवेशण को सफलतापूर्वक कम करने के लिए हानिकारक हो सकता है (144)। अकिगोज़ एट अल. ने पाया कि पक्षियों के निचले पाचन तंत्र पर प्रभाव कम हो सकता है। (145) फॉर्मिक एसिड से अम्लीकृत पानी पीने वाले 42 दिन के ब्रॉयलर चूजों में कुल आंतों के फ्लोरा या एस्चेरिचिया कोली की संख्या में कोई अंतर नहीं पाया गया। लेखकों ने सुझाव दिया कि यह ऊपरी गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रैक्ट में फॉर्मेट के चयापचय के कारण हो सकता है, जैसा कि अन्य शोधकर्ताओं द्वारा बाह्य रूप से प्रशासित शॉर्ट-चेन फैटी एसिड (एससीएफए) के साथ देखा गया है (128, 129)।
फॉर्मिक एसिड को किसी प्रकार के एनकैप्सुलेशन द्वारा संरक्षित करने से इसे निचले गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रैक्ट तक पहुँचने में मदद मिल सकती है। (146) ने पाया कि माइक्रोएनकैप्सुलेटेड फॉर्मिक एसिड ने असुरक्षित फॉर्मिक एसिड खिलाए गए सूअरों की तुलना में सीकम में कुल शॉर्ट-चेन फैटी एसिड (SCFA) की मात्रा में उल्लेखनीय वृद्धि की। इस परिणाम के आधार पर लेखकों ने सुझाव दिया कि यदि फॉर्मिक एसिड को ठीक से संरक्षित किया जाए तो यह निचले गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रैक्ट तक प्रभावी ढंग से पहुँच सकता है। हालांकि, फॉर्मेट और लैक्टेट सांद्रता जैसे कई अन्य मापदंड, हालांकि नियंत्रित आहार खिलाए गए सूअरों की तुलना में अधिक थे, लेकिन असुरक्षित फॉर्मेट आहार खिलाए गए सूअरों की तुलना में सांख्यिकीय रूप से भिन्न नहीं थे। यद्यपि असुरक्षित और संरक्षित दोनों प्रकार के फॉर्मिक एसिड खिलाए गए सूअरों में लैक्टिक एसिड में लगभग तीन गुना वृद्धि देखी गई, लेकिन लैक्टोबैसिली की संख्या किसी भी उपचार से प्रभावित नहीं हुई। सीकम (1) में अन्य लैक्टिक एसिड-उत्पादक सूक्ष्मजीवों के लिए अंतर अधिक स्पष्ट हो सकता है जो इन विधियों द्वारा पता नहीं लगाया जाता है और/या (2) जिनकी चयापचय गतिविधि प्रभावित होती है, जिससे किण्वन पैटर्न बदल जाता है जिससे निवासी लैक्टोबैसिली अधिक लैक्टिक एसिड का उत्पादन करते हैं।
पशुपालकों के पाचन तंत्र पर फ़ीड योजकों के प्रभावों का अधिक सटीक अध्ययन करने के लिए, उच्च-रिज़ॉल्यूशन वाली सूक्ष्मजीव पहचान विधियों की आवश्यकता है। पिछले कुछ वर्षों में, 16S RNA जीन की नेक्स्ट-जेनरेशन सीक्वेंसिंग (NGS) का उपयोग माइक्रोबायोम टैक्सोन की पहचान करने और सूक्ष्मजीव समुदायों की विविधता की तुलना करने के लिए किया गया है (147), जिससे आहार फ़ीड योजकों और मुर्गी पालन जैसे खाद्य पशुओं के गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल माइक्रोबायोटा के बीच अंतःक्रियाओं की बेहतर समझ प्राप्त हुई है।
कई अध्ययनों में मुर्गियों के गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल माइक्रोबायोम पर फॉर्मेट सप्लीमेंटेशन के प्रभाव का मूल्यांकन करने के लिए माइक्रोबायोम सीक्वेंसिंग का उपयोग किया गया है। ओकले एट अल. (148) ने 42 दिन के ब्रॉयलर मुर्गियों पर एक अध्ययन किया, जिन्हें उनके पीने के पानी या चारे में फॉर्मिक एसिड, प्रोपियोनिक एसिड और मध्यम-श्रृंखला फैटी एसिड के विभिन्न संयोजन दिए गए थे। प्रतिरक्षित मुर्गियों को नालिडिक्सिक एसिड-प्रतिरोधी साल्मोनेला टाइफिम्यूरियम स्ट्रेन से संक्रमित किया गया और उनकी सीकम को 0, 7, 21 और 42 दिन की उम्र में निकाला गया। सीकम के नमूनों को 454 पायरोसीक्वेंसिंग के लिए तैयार किया गया और वर्गीकरण और समानता तुलना के लिए सीक्वेंसिंग परिणामों का मूल्यांकन किया गया। कुल मिलाकर, उपचारों ने सीकम माइक्रोबायोम या एस. टाइफिम्यूरियम के स्तर को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित नहीं किया। हालांकि, माइक्रोबायोम के वर्गीकरण विश्लेषण द्वारा पुष्टि की गई कि पक्षियों की उम्र बढ़ने के साथ साल्मोनेला का पता लगाने की कुल दर कम हो गई, और साल्मोनेला सीक्वेंस की सापेक्ष बहुतायत भी समय के साथ कम हो गई। लेखकों ने पाया कि जैसे-जैसे ब्रॉयलर मुर्गियों की उम्र बढ़ती गई, सीकल माइक्रोबियल आबादी की विविधता भी बढ़ती गई, और सभी उपचार समूहों में गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल फ्लोरा में सबसे महत्वपूर्ण परिवर्तन देखे गए। एक हालिया अध्ययन में, हू एट अल. (149) ने पीने के पानी और कार्बनिक अम्लों (फॉर्मिक एसिड, एसिटिक एसिड, प्रोपियोनिक एसिड और अमोनियम फॉर्मेट) और वर्जिनियामाइसिन के मिश्रण से पूरक आहार खिलाने के प्रभावों की तुलना ब्रॉयलर मुर्गियों से दो चरणों (1-21 दिन और 22-42 दिन) में एकत्र किए गए सीकल माइक्रोबायोम नमूनों पर की। यद्यपि 21 दिन की उम्र में उपचार समूहों के बीच सीकल माइक्रोबायोम विविधता में कुछ अंतर देखे गए, लेकिन 42 दिन की उम्र में α- या β-बैक्टीरिया विविधता में कोई अंतर नहीं पाया गया। 42 दिन की उम्र में अंतर न होने के कारण, लेखकों ने परिकल्पना की कि वृद्धि का लाभ इष्टतम रूप से विविध माइक्रोबायोम की शीघ्र स्थापना के कारण हो सकता है।
केवल सीकल माइक्रोबियल समुदाय पर केंद्रित माइक्रोबायोम विश्लेषण यह प्रतिबिंबित नहीं कर सकता है कि आहार संबंधी कार्बनिक अम्लों का अधिकांश प्रभाव पाचन तंत्र के किस भाग में होता है। ब्रॉयलर मुर्गियों का ऊपरी पाचन तंत्र माइक्रोबायोम आहार संबंधी कार्बनिक अम्लों के प्रभावों के प्रति अधिक संवेदनशील हो सकता है, जैसा कि ह्यूम एट अल. (128) के परिणामों से पता चलता है। ह्यूम एट अल. (128) ने प्रदर्शित किया कि बाह्य रूप से मिलाए गए प्रोपियोनेट का अधिकांश भाग पक्षियों के ऊपरी पाचन तंत्र में अवशोषित हो गया था। गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल सूक्ष्मजीवों के लक्षण वर्णन पर हाल के अध्ययन भी इस दृष्टिकोण का समर्थन करते हैं। नावा एट अल. (150) ने प्रदर्शित किया कि कार्बनिक अम्लों [डीएल-2-हाइड्रॉक्सी-4(मिथाइलथियो)ब्यूट्रिक एसिड], फॉर्मिक एसिड और प्रोपियोनिक एसिड (एचएफपी) के मिश्रण के संयोजन ने आंत माइक्रोबायोटा को प्रभावित किया और मुर्गियों के इलियम में लैक्टोबैसिलस उपनिवेशण को बढ़ाया। हाल ही में, गुडारज़ी बोरोजेनी एट अल. (150) ने प्रदर्शित किया कि कार्बनिक अम्ल मिश्रण [DL-2-हाइड्रॉक्सी-4(मिथाइलथियो)ब्यूटिरिक अम्ल], फॉर्मिक अम्ल और प्रोपियोनिक अम्ल (HFP) का संयोजन आंतों के माइक्रोबायोटा को प्रभावित करता है और मुर्गियों के इलियम में लैक्टोबैसिलस के उपनिवेशण को बढ़ाता है। (151) ने ब्रॉयलर मुर्गियों को फॉर्मिक अम्ल और प्रोपियोनिक अम्ल के मिश्रण को दो सांद्रता (0.75% और 1.50%) पर 35 दिनों तक खिलाने का अध्ययन किया। प्रयोग के अंत में, क्रॉप, पेट, इलियम के दूरस्थ दो-तिहाई भाग और सीकम को निकालकर RT-PCR का उपयोग करके विशिष्ट गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल फ्लोरा और मेटाबोलाइट्स के मात्रात्मक विश्लेषण के लिए नमूने लिए गए। कल्चर में, कार्बनिक अम्लों की सांद्रता ने लैक्टोबैसिलस या बिफिडोबैक्टीरियम की प्रचुरता को प्रभावित नहीं किया, लेकिन क्लोस्ट्रीडियम की संख्या में वृद्धि की। इलियम में, केवल लैक्टोबैसिलस और एंटरोबैक्टर में कमी देखी गई, जबकि सीकम में ये फ्लोरा अपरिवर्तित रहे (151)। कार्बनिक अम्ल अनुपूरण की उच्चतम सांद्रता पर, क्रॉप में कुल लैक्टिक अम्ल सांद्रता (डी और एल) कम हो गई, गिज़र्ड में दोनों कार्बनिक अम्लों की सांद्रता कम हो गई, और सीकम में कार्बनिक अम्लों की सांद्रता कम थी। इलियम में कोई परिवर्तन नहीं हुआ। लघु-श्रृंखला वसा अम्लों (एससीएफए) के संबंध में, कार्बनिक अम्ल खिलाए गए पक्षियों के क्रॉप और गिज़र्ड में एकमात्र परिवर्तन प्रोपियोनेट के स्तर में था। कार्बनिक अम्ल की कम सांद्रता खिलाए गए पक्षियों के क्रॉप में प्रोपियोनेट में लगभग दस गुना वृद्धि देखी गई, जबकि कार्बनिक अम्ल की दोनों सांद्रता खिलाए गए पक्षियों के गिज़र्ड में प्रोपियोनेट में क्रमशः आठ और पंद्रह गुना वृद्धि देखी गई। इलियम में एसीटेट में वृद्धि दो गुना से कम थी। कुल मिलाकर, ये आंकड़े इस दृष्टिकोण का समर्थन करते हैं कि बाहरी कार्बनिक अम्ल के प्रयोग के अधिकांश प्रभाव उपज में स्पष्ट थे, जबकि कार्बनिक अम्लों का निचले गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल माइक्रोबियल समुदाय पर न्यूनतम प्रभाव पड़ा, जिससे पता चलता है कि ऊपरी गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल निवासी फ्लोरा के किण्वन पैटर्न में परिवर्तन हुआ होगा।
स्पष्ट रूप से, पूरे पाचन तंत्र में फॉर्मेट के प्रति सूक्ष्मजीवों की प्रतिक्रियाओं को पूरी तरह से समझने के लिए माइक्रोबायोम का अधिक गहन विश्लेषण आवश्यक है। विशिष्ट पाचन तंत्र के भागों, विशेष रूप से ऊपरी भागों जैसे कि क्रॉप, के सूक्ष्मजीव वर्गीकरण का गहन विश्लेषण, सूक्ष्मजीवों के कुछ समूहों के चयन के बारे में और अधिक जानकारी प्रदान कर सकता है। उनकी चयापचय और एंजाइमेटिक गतिविधियाँ यह भी निर्धारित कर सकती हैं कि क्या उनका पाचन तंत्र में प्रवेश करने वाले रोगजनकों के साथ कोई विरोधी संबंध है। यह भी दिलचस्प होगा कि मेटाजेनोमिक विश्लेषण करके यह निर्धारित किया जाए कि क्या पक्षियों के जीवनकाल में अम्लीय रासायनिक योजकों के संपर्क में आने से अधिक "अम्ल-सहिष्णु" निवासी बैक्टीरिया का चयन होता है, और क्या इन बैक्टीरिया की उपस्थिति और/या चयापचय गतिविधि रोगजनक उपनिवेशण के लिए एक अतिरिक्त बाधा का काम करती है।
फॉर्मिक एसिड का उपयोग कई वर्षों से पशु आहार में रासायनिक योजक के रूप में और साइलेज अम्लीकरण के लिए किया जाता रहा है। इसका एक मुख्य उपयोग आहार में रोगजनकों की संख्या को सीमित करने और पक्षियों के पाचन तंत्र में उनके बाद के उपनिवेशण को रोकने के लिए इसकी रोगाणुरोधी क्रिया है। इन विट्रो अध्ययनों से पता चला है कि फॉर्मिक एसिड साल्मोनेला और अन्य रोगजनकों के खिलाफ अपेक्षाकृत प्रभावी रोगाणुरोधी एजेंट है। हालांकि, आहार सामग्री में कार्बनिक पदार्थों की उच्च मात्रा और उनकी संभावित बफरिंग क्षमता के कारण आहार मैट्रिक्स में फॉर्मिक एसिड का उपयोग सीमित हो सकता है। आहार या पीने के पानी के माध्यम से ग्रहण किए जाने पर फॉर्मिक एसिड साल्मोनेला और अन्य रोगजनकों पर प्रतिकूल प्रभाव डालता प्रतीत होता है। हालांकि, यह प्रतिकूल प्रभाव मुख्य रूप से ऊपरी पाचन तंत्र में होता है, क्योंकि निचले पाचन तंत्र में फॉर्मिक एसिड की सांद्रता कम हो सकती है, जैसा कि प्रोपियोनिक एसिड के मामले में होता है। कैप्सूलीकरण के माध्यम से फॉर्मिक एसिड को संरक्षित करने की अवधारणा निचले पाचन तंत्र में अधिक एसिड पहुंचाने का एक संभावित तरीका प्रदान करती है। इसके अलावा, अध्ययनों से पता चला है कि कार्बनिक अम्लों का मिश्रण, पोल्ट्री के प्रदर्शन में सुधार के लिए किसी एक अम्ल के प्रयोग की तुलना में अधिक प्रभावी होता है (152)। पाचन तंत्र में मौजूद कैम्पिलोबैक्टर, फॉर्मेट के प्रति अलग तरह से प्रतिक्रिया कर सकता है, क्योंकि यह फॉर्मेट को इलेक्ट्रॉन दाता के रूप में उपयोग कर सकता है, और फॉर्मेट ही इसका मुख्य ऊर्जा स्रोत है। यह स्पष्ट नहीं है कि पाचन तंत्र में फॉर्मेट की सांद्रता बढ़ाने से कैम्पिलोबैक्टर को लाभ होगा या नहीं, और यह अन्य पाचन तंत्रीय वनस्पतियों पर निर्भर करता है जो फॉर्मेट को सब्सट्रेट के रूप में उपयोग कर सकती हैं।
गैर-रोगजनक आंत्र सूक्ष्मजीवों पर गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल फॉर्मिक एसिड के प्रभावों की जांच के लिए अतिरिक्त अध्ययन की आवश्यकता है। हम मेजबान के लिए लाभकारी गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल माइक्रोबायोम के सदस्यों को बाधित किए बिना रोगजनकों को लक्षित करना पसंद करते हैं। हालांकि, इसके लिए इन आंत्र सूक्ष्मजीव समुदायों के माइक्रोबायोम अनुक्रम का अधिक गहन विश्लेषण आवश्यक है। यद्यपि फॉर्मिक एसिड से उपचारित पक्षियों के सीकल माइक्रोबायोम पर कुछ अध्ययन प्रकाशित हो चुके हैं, फिर भी ऊपरी गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल सूक्ष्मजीव समुदाय पर अधिक ध्यान देने की आवश्यकता है। सूक्ष्मजीवों की पहचान और फॉर्मिक एसिड की उपस्थिति या अनुपस्थिति में गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल सूक्ष्मजीव समुदायों के बीच समानता की तुलना एक अपूर्ण विवरण हो सकता है। संरचनात्मक रूप से समान समूहों के बीच कार्यात्मक अंतरों को चिह्नित करने के लिए मेटाबोलॉमिक्स और मेटाजेनोमिक्स सहित अतिरिक्त विश्लेषणों की आवश्यकता है। इस प्रकार का लक्षण वर्णन गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल सूक्ष्मजीव समुदाय और फॉर्मिक एसिड-आधारित सुधारकों के प्रति पक्षी प्रदर्शन प्रतिक्रियाओं के बीच संबंध स्थापित करने के लिए महत्वपूर्ण है। पाचन क्रिया को अधिक सटीक रूप से समझने के लिए कई दृष्टिकोणों को मिलाकर अधिक प्रभावी कार्बनिक अम्ल अनुपूरण रणनीतियों का विकास संभव होना चाहिए और अंततः खाद्य सुरक्षा जोखिमों को सीमित करते हुए पक्षियों के इष्टतम स्वास्थ्य और प्रदर्शन की भविष्यवाणियों में सुधार होना चाहिए।
एसआर ने डीडी और केआर की सहायता से यह समीक्षा लिखी। इस समीक्षा में प्रस्तुत कार्य में सभी लेखकों का महत्वपूर्ण योगदान रहा है।
लेखकों ने घोषणा की है कि इस समीक्षा को लिखने और प्रकाशित करने के लिए Anitox Corporation से वित्तीय सहायता प्राप्त हुई थी। वित्तीय सहायता देने वाली संस्था का इस समीक्षा लेख में व्यक्त विचारों और निष्कर्षों पर या इसे प्रकाशित करने के निर्णय पर कोई प्रभाव नहीं था।
शेष लेखकों ने घोषणा की है कि यह शोध किसी भी वाणिज्यिक या वित्तीय संबंधों की अनुपस्थिति में किया गया था जिसे संभावित हितों के टकराव के रूप में माना जा सकता है।
डॉ. डी.डी. यूनिवर्सिटी ऑफ अर्कांसस ग्रेजुएट स्कूल द्वारा प्रदान की गई विशिष्ट शिक्षण फैलोशिप और यूनिवर्सिटी ऑफ अर्कांसस सेल एंड मॉलिक्यूलर बायोलॉजी प्रोग्राम तथा खाद्य विज्ञान विभाग के निरंतर सहयोग के लिए आभार व्यक्त करना चाहते हैं। इसके अतिरिक्त, लेखक इस समीक्षा को लिखने में प्रारंभिक सहयोग के लिए एनिटॉक्स को धन्यवाद देना चाहते हैं।
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