تولیدات دامی

شماره جاری

بر اساس شماره‌های نشریه

بر اساس نویسندگان

بر اساس موضوعات

نمایه نویسندگان

نمایه کلیدواژه ها

درباره نشریه

اهداف و چشم انداز

اعضای هیات تحریریه

اصول اخلاقی انتشار مقاله

بانک ها و نمایه نامه ها

پیوندهای مفید

پرسش‌های متداول

فرایند پذیرش مقالات

اطلاعات آماری نشریه

اخبار و اعلانات

اثرات اسانس آویشن و دارچین بر دفع باکتری اشرشیاکلی O157:H7 در گوساله‌های پرواری هلشتاین تغذیه‌شده با مقادیر بالای مواد متراکم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 نویسنده مسئول، گروه علوم دام و طیور، دانشکده فناوری کشاورزی (ابوریحان)، دانشگاه تهران، پاکدشت، ایران. رایانامه: bkhorrami@ut.ac.ir

2 گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران. رایانامه: sarvakili@um.ac.ir

10.22059/jap.2024.384717.623811

چکیده

هدف: گاوها از مخازن اصلی باکتری بیماری‌زای اشرشیاکلی O157:H7 به‌شمار می‌روند و تقریباً 30 درصد از گاوهای پرواری اشرشیاکلی O157:H7 را در مدفوع دفع می‌کنند. گوساله‌های پرواری به‌منظور افزایش بازده خوراک با جیره‌های با مقادیر بالای مواد متراکم تغذیه می‌شوند. گزارش شده است که جمعیت اشرشیاکلی O157:H7 در گاوهای تغذیه‌شده با غلات بیش‌تر از گاوهای تغذیه‌شده با علوفه می‌باشد، و زمانی‌که گاوها به‌طور ناگهانی از جیره با مواد متراکم بالا به جیره تمام علوفه‌ای انتقال یافتند، جمعیت اشرشیاکلی کل تا 1000 برابر کاهش یافت. بنابراین، راه‌کارهایی که باعث کاهش اشرشیاکلی O157:H7 قبل از کشتار می‌شود، قرار گرفتن انسان را در معرض این عامل بیماری‌زای خطرناک کاهش می‌دهند. با این‌حال، تغییر جیره غذایی به علوفه در گوساله‌های پرواری به‌دلیل عدم امکان‌پذیری، اتلاف وزن و دیگر مسائل مرتبط توصیه نمی‌شود، سایر مواد خوراکی غنی از ترکیبات فنلی مانند اسانس‌های گیاهی می‌تواند راه‌کار جایگزین مناسب و امکان‌پذیرتری در کاهش جمعیت باکتری اشرشیاکلی O157:H7 باشد. داده‌های موجود حاکی از فعالیت قوی باکتری‌کشی اسانس‌های گیاهی در برابر باکتری‌های بیماری‌زا مانند اشرشیاکلی O157:H7 است. در میان اسانس‌های گیاهی، اسانس آویشن و دارچین به‌دلیل فعالیت ضد باکتریایی بالقوه خود در برابر میکروب‌های شکمبه، در منابع بیش‌تر موردتوجه قرار گرفته‌اند. هدف از پژوهش حاضر بررسی اثرات اسانس آویشن و دارچین بر جمعیت باکتری اشرشیاکلی O157:H7 در شکمبه و مدفوع گوساله‌های پرواری تغذیه‌شده با جیره‌های با مواد متراکم بالا بود.ند     
روش پژوهش: بیست و چهار رأس گوساله نر هلشتاین (میانگین وزن اولیه 16±214 کیلوگرم) در قالب طرح کاملاً تصادفی مورداستفاده قرار گرفتند و به‌مدت 45 روز تیمارهای آزمایشی شامل 1- شاهد (جیره پایه بدون افزودنی)، 2- آویشن (جیره پایه+ پنج گرم اسانس آویشن در روز برای هر رأس گوساله)، 3- دارچین (جیره پایه+ پنج ­گرم اسانس دارچین در روز برای هر رأس گوساله) و 4- علوفه (تغییر ناگهانی جیره از مواد متراکم به جیره کاملاً علوفه­ای در ده روز پایانی آزمایش؛ به‌عنوان کنترل مثبت برای فراوانی نسبی باکتری اشرشیاکلی O157:H7 در شکمبه و مدفوع) را دریافت نمودند. گوساله­ها با جیره­های حاوی 15 درصد علوفه و 85 درصد کنسانتره تا حد اشتها تغذیه شدند. نمونه‌های محتویات شکمبه و مدفوع از گوساله‌ها در پایان آزمایش جمع‌آوری شد. تشخیص کمی اشرشیاکلی O157:H7 در نمونه‌ها با استفاده از پرایمرهای اختصاصی و روش واکنش زنجیره‌ای پلیمراز کمی انجام شد.
یافته‌ها: میانگین مصرف ماده خشک و افزایش وزن روزانه گوساله­های پرواری از روز 36 تا 70 آزمایش تحت تأثیر تیمارهای آزمایشی قرار نگرفت. درحالی‌که در گوساله‌های مصرف‌کننده تیمار علوفه از روز 71 تا 80 میانگین مصرف ماده خشک و افزایش وزن روزانه کاهش، و ضریب تبدیل غذایی افزایش یافت (05/0>P). افزودن اسانس­ آویشن و دارچین موجب کاهش جمعیت سویه اشرشیاکلی O157:H7 (rbfE) محتویات شکمبه شد (05/0>P)، درحالی‌که سویه اشرشیاکلی O157:H7 (iudA) را تحت تأثیر قرار نداد. اما تیمار علوفه­ جمعیت هر دو سویه اشرشیاکلی O157:H7 را در شکمبه نسبت به تیمار شاهد کاهش داد (05/0>P). هم‌چنین، تیمارهای آزمایشی جمعیت هر دو سویه اشرشیاکلی O157:H7 را در شکمبه و مدفوع گوساله­های پرواری نسبت به تیمار شاهد کاهش دادند (05/0>P).
نتیجه‌گیری: نتایج نشان داد که استفاده از اسانس آویشن و دارچین در جیره گوساله‌های پرواری می‌تواند روش مناسب‌تری در مقایسه با راه‌کارهای تغذیه‌ای از قبیل تغییر ناگهانی جیره از جیره با مواد متراکم بالا به جیره علوفه‌ای برای کاهش جمعیت باکتری‌های بیماری‌زا از قبیل باکتری اشرشیاکلی O157:H7 در شکمبه و کاهش دفع آن در مدفوع باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effects of thyme and cinnamon essential oils on fecal shedding of Escherichia coli O157:H7 in Holstein feedlot calves fed with high concentrated diets

نویسندگان [English]

  • Behzad Khorrami 1
  • Seyed Alireza Vakili 2

1 Corresponding Author, Department of Animal and Poultry Science, Faculty of Agricultural Technology (Aburaihan), University of Tehran, Pakdasht, Iran. E-mail: bkhorrami@ut.ac.ir

2 Department of Animal Science, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran. E-mail: sarvakili@um.ac.ir

چکیده [English]

Objective: Cattle are the major reservoirs of the pathogenic bacteria Escherichia coli O157:H7, and approximately 30% of feedlot cattle shed E. coli O157:H7. Feedlot calves are fed high concentrate diets in order to increase feed efficiency. It has been reported that populations of E. coli O157:H7 were higher in grain-fed than in forage-fed cattle, and when cattle were abruptly switched from a high concentrate diet to an all-forage diet, total E. coli populations declined 1000-fold. Therefore, strategies that decrease E. coli O157:H7 prior to slaughter will reduce human exposures to this virulent pathogen. However, a dietary switch to forage in feedlot calves is not advocated due to feasibility, weight loss and other logistical issues, other feedstuffs rich in phenolics such as essential oils (EO) could be a more feasible alternative strategy to reduce E. coli O157:H7 populations. Data available indicate a strong bactericidal activity of EO against pathogenic bacteria such as E. coli O157:H7. Among the EO, thyme (THY) and cinnamon (CIN) oil have attracted considerable attention in several literatures due to their potential antibacterial activity against ruminal microbes. The aim of the present research was to evaluate the effects of THY and CIN on E. coli O157:H7 population in the rumen and feces of feedlot calves fed high-concentrate diets.
Method: Twenty-four growing Holstein calves (214±16 kg initial BW) were used in a completely randomized design and received their respective dietary treatments for 45 d. Treatments were: 1-control (no additive), 2-THY (5 g/d/calf), 3-CIN (5 g/d/calf) and 4- forage (sudden switch from grain diet to forage diet in the last ten days of experiment; as positive control for relative abundance of E. coli O157:H7 in the rumen and feces). Calves were fed ad libitum diets consisting of 15% forage and 85% concentrate. Ruminal and fecal samples were collected from calves at the end of the experiment. Quantitative detection of E. coli O157:H7 in samples were done using specific primers and real-time PCR method.
Results: The average dry matter intake (DMI) and daily weight gain (ADG) of feedlot calves from day 36 to day 70 of the experiment was not affected by the experimental treatments. However, DMI and ADG decreased, and feed conversion ratio increased in calves fed forage treatment from day 71 to 80 (P<0.05). Supplementation of THY or CIN decreased the relative abundances of E. coli strain O157:H7 (rbfE) in rumen contents (P<0.05), while they did not affect strain O157:H7 (iudA). But forage treatment decreased the population of both strains of E. coli O157:H7 in the rumen fluid of feedlot calves compared to the control treatment (P<0.05). The experimental treatments also reduced the relative abundances of both strains of E. coli O157:H7 in the rumen and feces of feedlot calves compared to the control treatment (P<0.05).
Conclusion: The results showed that the use of thyme and cinnamon essential oil in feedlot calves diet can be a more suitable way compared to nutritional methods such as abruptly switched from a high grain diet to an all-forage diet to reduce the population of pathogenic bacteria Escherichia coli O157:H7 in the rumen and reduction of its shedding in feces.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Escherichia coli
  • Essential oil
  • Feedlot calves
  • Medicinal plants
مراجع
منابع
رحمتی‌زاده، م.، هژبری، ف.، و کفیل‌زاده، ف. (1401). تأثیر افزودن مخلوطی از اسانس‌های نعناع فلفلی، آویشن و رزماری به جیره بر عملکرد رشد، فراسنجه‌های تخمیر شکمبه و متابولیت‌های خون بره‌های پرواری. علوم دامی ایران، 53 (4)، 285-273.
References
AOAC. (2005). Association of official analytical chemist official methods of analysis, AOAC, Washington, DC. 14th Ed.
Aragona, K. M., Dennis, T. S., Suarez-Mena, F. X., Quigley, J. D., Hu, W., Hill, T. M., & Schlotterbeck, R. L. (2021). Effect of increasing the amount of hay fed on Holstein calf performance and digestibility from 2 to 4 months of age. Journal of Dairy Science, 104(2), 1620-1629. https://doi.org/10.3168/jds.2020-19487.
Benchaar, C. (2021). Diet supplementation with thyme oil and its main component thymol failed to favorably alter rumen fermentation, improve nutrient utilization, or enhance milk production in dairy cows. Journal of Dairy Science, 104, 324-336. https://doi.org/10.3168/jds.2020-18401.
Burt, S. A., & Reinders, R. D. (2003). Antibcaterial activity of selected plant essential oils against Escherichia coli O157:H7. Letters in Applied Microbiology, 36, 162-167. https://doi.org/10.1046/j.1472-765X.2003.01285.x.
Callaway, T. R., Edrington, T. S., Brabban, A. D., & Anderson, R. C. (2008). Bacteriophage isolated from feedlot cattle can reduce Escherichia coli O157:H7 populations in ruminant gastrointestinal tracts. Foodborne Pathogens and Disease, 5, 183-192. https://doi.org/10.1089/fpd.2007.0057.
Calsamiglia, S., Busquet, M., Cardozo, P., Castillejos, L., & Ferret, F. (2007). Essential oils as modifiers of rumen microbial fermentation: a review. Journal of Dairy Science, 90, 2580-2595. https://doi.org/10.3168/jds.2006-644.
Castro Filho, E. S., Júnior, L. C. R., Ezequiel, J. M. B., Salles, M. S. V., Almeida, M. T. C., Perez, H. L., & van Cleef, E. H. C. B. (2021). Effect of thyme essential oil supplementation on feed intake, apparent digestibility, rumen fermentation, blood parameters and in vitro methane yield of Nellore cattle. Livestock Science, 244, 104349. https://doi.org/10.1016/j.livsci.2020.104349.
Chao, S. C., Young, D. G., & Oberg, C. J. (2000). Screening for inhibitory activity of essential oils on selected bacteria, fungi and viruses. Journal of Essential Oil Research, 12, 639-649. https://doi.org/10.1080/10412905.2000.9712177.
Chaves, A.V., Stanford, K., Dugan, M. E. R., Gibson, L. L., McAllister, T. A., Van Herk, F., & Benchaar, C. (2008). Effects of cinnamaldehyde, garlic and juniper berry essential oils on rumen fermentation, blood metabolites, growth performance, and carcass characteristics of growing lambs. Livestock Science, 117, 215-224. https://doi.org/10.1016/j.livsci.2007.12.013.
Diez-Gonzalez, F., Callaway, T. R., Kizoulis, M. G., & Russell, J. B. (1998). Grain feeding and the dissemination of acid-resistant Escherichia coli from cattle. Science, 281, 1666-1668. https://doi: 10.1126/science.281.5383.16.
Franz, E., van Diepeningen, A. D., de Vos, O. J., & van Bruggen, A. H. C. (2005). Effects of cattle feeding regimen and soil management type on the fate of Escherichia coli O157:H7 and Salmonella enterica serovar Typhimurium in manure, manure-amended soil, and lettuce. Applied and Environmental Microbiology, 71, 6165-6174. https://doi.org/10.1128/AEM.71.10.6165-6174.2005.
Jacob, M. E., Callaway, T. R., & Nagaraja, T. G. (2009). Dietary interactions and interventions affecting Escherichia coli O157 colonization and shedding in cattle. Foodborne Pathogens and Disease, 6, 785-792. https://doi.org/10.1128/AEM.71.10.6165-6174.2005.
Lim, J.Y., Li, J., Sheng, H., Besser, T. E., Potter, K., & Hovde, C. J. (2007). Escherichia coli O157:H7 colonization at the rectoanal junction of long-duration culture-positive cattle. Applied and Environmental Microbiology, 73, 1380-1382. https://doi.org/10.1128/AEM.02242-06.
Low, J. C., McKendrick, I. J., McKechnie, C., Fenlon, D. R., Naylor, S. W, Currie, C., Smith, D. G. E, Allison, L., & Gally, D. L.  (2005).  Rectal carriage of enterohemorrhagic Escherichia coli O157 in slaughtered cattle.  Applied and Environmental Microbiology, 71, 93-97. https://doi.org/10.1128/AEM.71.1.93-97.2005.
Majowicz S. E., Scallan E., & Jones-Bitton A., Sargeant, J. M., Stapleton, J., Angulo, F. J., Yeung, D. H., & Kril, M. D. (2014). Global incidence of human Shiga toxin-producing Escherichia coli infections and deaths: a systematic review and knowledge synthesis. Foodborne Pathogens and Disease, 11(6), 447-455. https://doi.org/10.1089/fpd.2013.1704.
Moreira, M. R., Ponce, A. G., Del Valle, C. E., & Roura, S. I. (2005). Inhibitory parameters of essential oils to reduce a food borne pathogen. LWT-Food Science and Technology, 38, 565-70. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2004.07.012.
NRC. 2016. Nutrient Requirements of Beef Cattle. 8th ed. National Academies Press.
Orzuna-Orzuna, G. F., Dorantes-Iturbide, G., Lara-Bueno, A., Miranda-Romero, L. A., Mendoza-Martínez, G. D., & Santiago-Figueroa, I. (2022). Meta-Analysis of Essential Oils Use for Beef Cattle Feed: Rumen Fermentation, Blood Metabolites, Meat Quality, Performance and, Environmental and Economic Impact. Fermentation, 8, 254. https://doi.org/10.3390/fermentation8060254.
Oussalah, M., Caillet, S., Saucier, L., & Lacroix, M. (2007). Inhibitory effects of selected essential oils on the growth of four pathogenic bacteria: E. coli O157:H7, Salmonella typhimurium, Staphylococcus aureus and Listeria monocytogenes. Food Control, 18, 414-420.
Puvača, N., Milenković, J., Coghill, T. G., Bursić, V., Petrović, A., Tanasković, S., Pelić, M., Pelić, D. L., & Miljković, T. (2021). Antimicrobial Activity of Selected Essential Oils against Selected Pathogenic Bacteria: In Vitro Study. Antibiotics, 10, 546. https://doi.org/10.3390/antibiotics10050546.
Rahmatizadeh, M., Hozhabri, F., & Kafilzadeh, F. (2023). The effect of adding a mixture of peppermint, thyme and rosemary essential oils to diet on growth performance, rumen fermentation parameters and blood metabolites of fattening lambs. Iranian Journal of Animal Science, 53(4), 273-285. (In persian). 10.22059/ijas.2022.340407.653879.
SAS Institute. (2004). SAS®/STAT Software, Release 9.4. SAS Institute, Inc., Cary, NC. USA.
Senhaji, O., Faid, M & Kalalou, I. (2007). Inactivation of Escherichia coli O157:H7 by Essential Oil from Cinnamomum zeylanicum. Brazilian Journal of Infectious Diseases, 11(2), 234-236. https://doi.org/10.1590/S1413-86702007000200013.
Stanton, T. L., & Schutz, D. (2000). Effect of switching from high grain to hay five days prior to slaughter on finishing cattle performance. In, Colorado State University Annual Report, Ft. Collins, CO.
Stein, R. A., & Katz, D. E. (2017). Escherichia coli, cattle and the propagation of disease. FEMS Microbiology Letters, 364 (6), fnx050. https://doi.org/10.1093/femsle/fnx050.
Tkalcic, S., Brown, C. A., Harmon, B. G., Jain, A. V., Mueller, E. P. O., Parks, A., Jacobsen, K. L., Martin, S. A., Zhao, T., & Doyle, M. P. (2000). Effects of diet on rumen proliferation and fecal shedding of Escherichia coli O157:H7 in calves. Journal of Food Protection, 63, 1630-1636. https://doi.org/10.4315/0362-028X-63.12.1630.
Valero, M., & Salmer, M. C. (2003). Antibacterial activity of 11 essential oils against Bacillus cereus in tyndallized carrot broth. International Journal of Food Microbiology, 85, 73-81. https://doi.org/10.1016/S0168-1605(02)00484-1.
Van Soest, P. J., Robertson, J. B., Lewis, B. A. (1991). Methods for dietary fiber, neutral detergent fiber, non-starch polysaccharides in relation to animal nutrition.  Journal of Dairy Science, 74, 3583-3597. https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(91)78551-2.
Varel, V. H., & Miller, D. N. (2004). Eugenol stimulates lactate accumulation yet inhibits volatile fatty acid production and eliminates coliform bacteria in cattle and swine waste. Journal of Applied Microbiology, 97, 1001-1005. https://doi.org/10.1111/j.1365-2672.2004.02386.x.

Wells, J. E., Berry, E. D., & Varel, V. H. (2006). Effects of essential oils on viability of Escherichia coli O157:H7 in treated beef cattle manure slurries and on prevalence from treated feedlot surfaces. Journal of Animal Science, 84 (Suppl. 1), 356-357. https://doi.org/10.1111/jam.12689.es

تولیدات دامی
دوره 26، شماره 4
دی 1403
صفحه 435-445
فایل ها
هم رسانی
ارجاع به این مقاله
آمار