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Open Access The use of organic acids to combat Salmonella in poultry: a mechanistic explanation of the efficacy

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Salmonella is a human pathogen that is commonly found in poultry products. It is possible to decrease chicken carcass and egg contaminations by adding organic acids to the feed or drinking water at appropriate times. Medium-chain fatty acids are more antibacterial against Salmonella than short-chain fatty acids. The antibacterial effect of these acids is species specific. Bacteria that are unable to decrease intracellular pH accumulate organic acid anions in accordance with the pH gradient across their cell membranes. The short-chain fatty acid butyrate specifically down-regulates expression of invasion genes in Salmonella spp. at low doses. Also medium-chain fatty acids and propionate decrease the ability of Salmonella spp. to invade epithelial cells, in contrast to acetic acid. Because not all bacteria are affected in a similar fashion by organic acids, it may be possible to use probiotic and prebiotic bacteria to achieve beneficial effects. If diets can be designed to stimulate organic acid production in the caecum, it may be possible to control Salmonella spp. via even easier and more cost-effective measures, compared with addition of acids to feed or drinking water. Utilisation d'acides organiques pour combattre les salmonelles chez les volailles: mécanisme d'efficacité Les salmonelles sont, pour l'homme, des agents pathogènes qui se retrouvent communément dans les produits avicoles. Il est possible de diminuer les contaminations des carcasses de poulet et des æufs en ajoutant des acides organiques aux aliments ou à l'eau de boisson à des moments appropriés. Les acides gras à chaîne moyenne sont plus antibactériens contre les salmonelles que les acides gras à chaîne courte. L'effet antibactérien de ces acides est spécifique d'espèce. Les bactéries qui ne sont pas capables de diminuer le pH intracellulaire accumulent les anions d'acides organiques suivant le gradient de pH au travers de leurs membranes cellulaires. Le butyrate, acide gras à chaîne courte, diminue spécifiquement l'expression des gènes d'invasion chez Salmonella spp., à doses faibles. De même, les acides gras à chaîne moyenne et le propionate diminuent la capacité de Salmonella spp. d'envahir les cellules épithéliales, contrairement à l'acide acétique. Du fait que toutes les bactéries ne sont pas affectées de la même façon par les acides organiques, il peut être possible d'utiliser des probiotiques et des prébiotiques pour atteindre des effets bénéfiques. Si des régimes alimentaires peuvent être définis pour stimuler la production d'acides organiques dans les cæca, il peut être possible de contrôler Salmonella spp. de façon encore plus facile et plus rentable, par rapport à l'addition d'acides dans l'aliment ou dans l'eau de boisson. Die Verwendung von organischen Säuren zur Bekämpfung von Salmonellen beim Geflügel: Erklärung des Wirkungsmechanismus Salmonellen sind humane Infektionserreger, die häufig in Geflügelprodukten gefunden werden. Durch die Zugabe von organischen Säuren zum Futter oder Trinkwasser zum richtigen Zeitpunkt ist es möglich, die Kontamination von Hühnerschlachtkörpern und -eiern zu verringern. Mittellangkettige Fettsäuren besitzen eine stärkere antibakterielle Wirkung gegen Salmonella als kurzkettige Fettsäuren. Der antibakterielle Effekt dieser Säuren ist speziesspezifisch. Bakterien, die nicht in der Lage sind, den intrazellulären pH zu senken, akkumulieren organische Säureanionen entsprechend dem pH-Gradienten über ihre Zellmembranen. Speziell die kurzkettige Buttersäure reguliert die Exprimierung von Invasionsgenen von Salmonella spp. in geringen Dosen runter. Auch mittellangkettige Fettsäuren und Proprionatsäure verringern im Gegensatz zu Essigsäure die Fähigkeit von Salmonella spp. in Epithelzellen einzudringen. Da nicht alle Bakterien in gleicher Weise von organischen Säuren beeinflusst werden, kann der Einsatz von pro- und präbiotischen Bakterien eine positive Auswirkung haben. Wenn Diäten zusammengesetzt werden können, um die Bildung von organischen Säuren im Zäkum zu stimulieren, wird im Vergleich mit dem Zusatz von Säuren zu Futter oder Trinkwasser sogar eine leichtere und kostengünstigere Salmonellenbekämpfung möglich sein. El uso de ácidos orgánicos para combatir frente a Salmonella en avicultura: una explicación mecánica de su eficacia Salmonella es un patógeno humano que se aísla frecuentemente en productos avícolas. Es posible reducir la contaminación de las canales y huevos mediante la adición de ácidos orgánicos en el pienso o en el agua de bebida en momentos apropiados. Los ácidos grasos de cadena media tienen mayor efecto antibacteriano frente a Salmonella que los ácidos grasos de cadena corta. El efecto antibacteriano de estos ácidos es especie-específico. Aquellas bacterias que son incapaces de reducir el pH intracelular acumulan aniones de ácidos orgánicos en función del gradiente de pH a través de sus membranas celulares. El butirato, ácido graso de cadena corta, regula específicamente a la baja la expresión de genes invasivos en Salmonella spp. a dosis bajas. También otros ácidos grasos de cadena media y los propionatos reducen la capacidad de Salmonella spp. de invadir células epiteliales, en comparación con el ácido acético. El uso de bacterias como prebióticos y probióticos para obtener efectos beneficiosos es posible debido a que los ácidos orgánicos no las afectan por igual. Así pues si pudieran diseñarse dietas para estimular la producción de ácidos grasos en el ciego, se lograría el control de Salmonella spp. mediante medidas sencillas y con mejor relación coste-eficacia, en comparación con la adición de ácidos al pienso o al agua de bebida.
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Document Type: Research Article

Affiliations: 1: Faculty of Veterinary Medicine, Research Group Veterinary Public Health and Zoonoses, Department of Pathology, Bacteriology and Avian Diseases, Ghent University, Salisburylaan 133, B-9820, Merelbeke, Belgium 2: Department of Microbiology, Cornell University, Wing Hall, Ithaca, NY, 14853, USA

Publication date: June 1, 2006

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