DOI: https://doi.org/10.3168/jds.2025-27632
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41570909
تاريخ النشر: 2026-01-21
المؤلف: Katharine S. Denholm وآخرون
الموضوع الرئيسي: صحة الحيوان وعلم المناعة
نظرة عامة
في هذه الدراسة، قد تكون التلوث الأولي للعينات مع الأنواع البكتيرية الكلية قد أدخلت تحيزًا؛ ومع ذلك، فإنها تعكس الظروف النموذجية الموجودة في العديد من مزارع الألبان. ركزت الأبحاث على فعالية سوربات البوتاسيوم كمادة حافظة، وكشفت أن تركيز 50 جرام في 100 مل من الماء المقطر (محلول 39.1%) تفوق بشكل كبير على التركيزات الأقل من 30 جرام (25.4%) و40 جرام (32.2%) في تثبيط تكاثر البكتيريا، كما تم قياسه بواسطة إجمالي عدد المستعمرات (TCC) وإجمالي عدد البكتيريا (TBC).
علاوة على ذلك، وجدت الدراسة أن معدلات حجم الإدراج (IVR) بنسبة 1% كانت أكثر فعالية من تلك التي بنسبة 0.5%. بالإضافة إلى ذلك، كانت درجات حرارة التبريد التي تتراوح من 3.1 درجة مئوية إلى 4.2 درجة مئوية أكثر فعالية في منع نمو البكتيريا مقارنة بدرجات الحرارة المحيطة التي تتراوح من 23.1 درجة مئوية إلى 24.6 درجة مئوية. تؤكد هذه النتائج على أهمية كل من التركيز وظروف التخزين في التحكم في تكاثر البكتيريا في منتجات الألبان.
مقدمة
تتناول مقدمة ورقة البحث القضية المهمة لتلوث البكتيريا في اللبأ البقري، والذي يشكل مخاطر على صحة العجول ومناعتها. يمكن أن يحدث التلوث أثناء الحصاد أو التخزين أو التغذية بسبب ممارسات النظافة السيئة. بينما يمكن أن يقلل المعالجة الحرارية من وجود البكتيريا، إلا أن البسترة ليست متبعة على نطاق واسع في مزارع الألبان في المملكة المتحدة. تعتبر بكتيريا القولونية مقلقة بشكل خاص لأنها يمكن أن تعيق نقل المناعة السلبية من الأم إلى المولود الجديد. الحدود المقترحة لإجمالي عدد القولونيات (TCC) وإجمالي عدد البكتيريا (TBC) هي 10,000 وحدة تشكيل مستعمرة/مل و100,000 وحدة تشكيل مستعمرة/مل، على التوالي، لكن العلاقة بين هذه الأعداد وصحة العجول لا تزال غير مستكشفة بشكل كاف.
تسلط الورقة الضوء على التحديات المرتبطة بتخزين اللبأ، خاصة بالنظر إلى الحجم المطلوب للعجول حديثة الولادة وعدم كفاية مرافق التبريد الحالية. تناقش فعالية مادة سوربات البوتاسيوم الحافظة (PSP) في تمديد عمر اللبأ، مشيرة إلى أنها يمكن أن تحافظ على اللبأ بشكل فعال في درجات الحرارة المحيطة لمدة تصل إلى 14 يومًا، اعتمادًا على مستويات التلوث الأولية. تهدف الدراسة إلى تحديد التركيز الأمثل ومعدل حجم الإدراج (IVR) لـ PSP للحفاظ على اللبأ، مفترضة أن تركيز 50 جرام/100 مل مع IVR بنسبة 1% سيتفوق على التركيزات وIVRs الأقل. بالإضافة إلى ذلك، تفترض أن التبريد سيكون أكثر فعالية من التخزين في درجة حرارة الغرفة في الحفاظ على جودة اللبأ.
طرق
يستعرض قسم “المواد والطرق” تصميم التجربة والإجراءات المستخدمة في الدراسة. يوضح المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك أي مواد كيميائية، معدات، وعينات بيولوجية، مما يضمن إمكانية تكرار التجارب. تشمل المنهجية البروتوكولات المتبعة لجمع البيانات، بما في ذلك أي تحليلات إحصائية تم تطبيقها لتفسير النتائج.
بالإضافة إلى ذلك، قد يصف القسم إعداد التجربة، بما في ذلك مجموعات التحكم والمعالجة، فضلاً عن أي ظروف ذات صلة تم إجراء التجارب تحتها. يسمح هذا النهج الشامل بفهم واضح للتقنيات المستخدمة ويدعم صحة النتائج المقدمة في الدراسة.
نتائج
يقدم قسم النتائج النتائج الرئيسية من تحليل قياسات البكتيريا عبر 20 عينة، مع تسجيل عدد إجمالي للبكتيريا (TBC) في الوسيط عند $4.5 \times 10^5$ وحدة تشكيل مستعمرة/مل وعدد إجمالي للقولونيات (TCC) في الوسيط عند $5.8 \times 10^2$ وحدة تشكيل مستعمرة/مل. تم تفصيل الإحصائيات الوصفية لـ 19 عينة عند 24 و72 و168 ساعة، كاشفة عن عدد كبير من العينات التي كانت نتائجها كثيرة جدًا لتعدادها (TNTC). أشارت النماذج متعددة المتغيرات إلى أن تركيز 50 جرام/100 مل كان أكثر فعالية من التركيزات الأقل (30 جرام/100 مل و40 جرام/100 مل) أو عدم وجود مادة حافظة في تثبيط نمو البكتيريا عند 24 و72 ساعة. بالإضافة إلى ذلك، تفوق تركيز IVR بنسبة 1% على 0.5% IVR وعدم وجود مادة حافظة.
كانت قياسات البكتيريا الأساسية مؤشرات مهمة لـ TCC (P = 0.001) لكنها لم تؤثر بشكل كبير على نتائج TBC (P = 0.46)، على الرغم من الاحتفاظ بها في النماذج. تم العثور على تفاعل ملحوظ بين درجة الحرارة والحجم لـ TCC (P < 0.001). علاوة على ذلك، أشارت النتائج إلى أن طريقة RF كانت أكثر فعالية من طريقة AT في منع تكاثر البكتيريا في النقاط الزمنية المحددة. أكدت نماذج المخاطر النسبية لكوكس هذه النتائج، مع دمج القياسات الأساسية في نماذج نتائج كل من TCC وTBC.
مناقشة
هدفت الدراسة إلى تحديد التركيز الأمثل ومعدل حجم الإدراج (IVR) لمادة سوربات البوتاسيوم الحافظة (PSP) لتعزيز حفظ اللبأ البقري المخصص للعجول حديثة الولادة. أشارت النتائج إلى أن تركيز 50 جرام من سوربات البوتاسيوم لكل 100 مل من الماء المقطر (محلول 39.1%) كان أكثر فعالية بشكل ملحوظ في تقليل تكاثر البكتيريا، كما تم قياسه بواسطة إجمالي عدد القولونيات (TCC) وإجمالي عدد البكتيريا (TBC)، مقارنةً بالتركيزات الأقل من 30 جرام و40 جرام لكل 100 مل. بالإضافة إلى ذلك، أثبت IVR بنسبة 1% تفوقه على 0.5%، وكانت درجات حرارة التبريد (3.1 درجة مئوية-4.2 درجة مئوية) أكثر فعالية من درجات الحرارة المحيطة (23.1 درجة مئوية-24.6 درجة مئوية) في منع نمو البكتيريا.
كما سلطت النتائج الضوء على أن نسبة كبيرة من عينات اللبأ (55%) تجاوزت في البداية الحد الأدنى لـ TBC البالغ 100,000 وحدة تشكيل مستعمرة/مل، مما يثير القلق بشأن التلوث من مصادر مختلفة. بينما يمكن أن تتداخل الأعداد البكتيرية العالية مع امتصاص الغلوبولين المناعي في العجول، تشير الدراسة إلى أن أعداد القولونيات قد تكون مؤشراً أكثر دقة على جودة اللبأ. تؤكد الأبحاث على ضرورة تحسين الممارسات لتقليل التلوث البكتيري أثناء جمع اللبأ وتخزينه، خاصة في البيئات ذات القدرات المحدودة على التبريد، لتعظيم فوائد PSP في الحفاظ على اللبأ.
القيود
تقدم الدراسة عدة قيود قد تكون أثرت على نتائجها. كانت نسبة كبيرة من العينات التي تم تحليلها ملوثة بأنواع بكتيرية متوسطة الحرارة، مما قد يسبب تحيزًا في النتائج، على الرغم من أن ذلك يعكس الظروف النموذجية في العديد من مزارع الألبان. بينما أظهرت الأبحاث السابقة فعالية البسترة (PSP) في العينات غير الملوثة، قامت الدراسة الحالية بتصنيف إجمالي عدد البكتيريا (TBC) للتركيز على العينات التي كانت مستويات التلوث الأولية فيها أقل من 100,000 وحدة تشكيل مستعمرة/مل. تم استخدام تحليل البقاء للتعامل مع التحديات التي تطرحها العديد من العينات التي تظهر أعداد بكتيرية كثيرة جدًا لتعدادها (TNTC). قد تُعزى الانخفاضات غير المتوقعة في الأعداد البكتيرية، خاصة عند 168 ساعة، إلى عدم الدقة في تعداد المستعمرات، أو استنفاد المغذيات في اللبأ، أو تفضيل بعض الأنواع البكتيرية لدرجات الحرارة الأكثر برودة.
بالإضافة إلى ذلك، قد يكون لاستخدام عينات اللبأ المجمدة، على الرغم من كونه ضروريًا لأسباب لوجستية، تأثير على صلاحية القولونيات، كما أشار البحث السابق. استخدمت الدراسة أفلام بتري لقياس إجمالي عدد القولونيات (TCC) وTBC بدلاً من الأطباق التقليدية، مما قد يؤدي إلى قياسات أقل دقة، على الرغم من أن أفلام بتري قد تم التحقق من صحتها لتحليل اللبأ في الأدبيات الحالية. ومن الجدير بالذكر أنه لم يتم قياس تركيزات الغلوبولين المناعي G (IgG)، على الرغم من وجود أدلة تشير إلى أن PSP لا يؤثر سلبًا على مستويات IgG. علاوة على ذلك، بينما كانت قياسات pH خارج نطاق الدراسة، تشير النتائج السابقة إلى أن عينات اللبأ الملوثة بشدة تميل إلى أن تصبح أكثر حموضة، مما قد يؤثر على قبول العجول للغذاء السائل.
DOI: https://doi.org/10.3168/jds.2025-27632
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41570909
Publication Date: 2026-01-21
Author(s): Katharine S. Denholm et al.
Primary Topic: Animal health and immunology
Overview
In this study, the initial contamination of samples with total bacterial species may have introduced bias; however, it reflects the typical conditions found on many dairy farms. The research focused on the effectiveness of potassium sorbate as a preservative, revealing that a concentration of 50 g in 100 mL of distilled water (39.1% solution) significantly outperformed lower concentrations of 30 g (25.4%) and 40 g (32.2%) in inhibiting bacterial proliferation, as measured by total colony count (TCC) and total bacterial count (TBC).
Furthermore, the study found that inclusion volume rates (IVR) of 1% were more effective than those at 0.5%. Additionally, refrigeration temperatures ranging from 3.1°C to 4.2°C were more effective in preventing bacterial growth compared to ambient temperatures of 23.1°C to 24.6°C. These findings underscore the importance of both concentration and storage conditions in controlling bacterial proliferation in dairy products.
Introduction
The introduction of the research paper addresses the significant issue of bacterial contamination in bovine colostrum, which poses risks to calf health and immunity. Contamination can occur during harvesting, storage, or feeding due to poor hygiene practices. While heat treatment can mitigate bacterial presence, pasteurization is not widely implemented on UK dairy farms. Coliform bacteria are particularly concerning as they can hinder the transfer of passive immunity from the dam to the neonate. Proposed thresholds for total coliform count (TCC) and total bacteria count (TBC) are 10,000 cfu/mL and 100,000 cfu/mL, respectively, but the correlation between these counts and calf health remains underexplored.
The paper highlights the challenges associated with storing colostrum, especially given the volume required for neonatal calves and the inadequacy of current refrigeration facilities. It discusses the efficacy of potassium sorbate preservative (PSP) in extending the shelf life of colostrum, noting that it can effectively preserve colostrum at ambient temperatures for up to 14 days, depending on initial contamination levels. The study aims to determine the optimal concentration and inclusion volume rate (IVR) of PSP for preserving colostrum, hypothesizing that a concentration of 50 g/100 mL with an IVR of 1% would outperform lower concentrations and IVRs. Additionally, it posits that refrigeration would be more effective than ambient storage in preserving colostrum quality.
Methods
The “Materials and Methods” section outlines the experimental design and procedures employed in the study. It details the specific materials used, including any reagents, equipment, and biological samples, ensuring reproducibility of the experiments. The methodology encompasses the protocols followed for data collection, including any statistical analyses applied to interpret the results.
Additionally, the section may describe the experimental setup, including control and treatment groups, as well as any relevant conditions under which the experiments were conducted. This comprehensive approach allows for a clear understanding of the techniques utilized and supports the validity of the findings presented in the study.
Results
The results section presents key findings from the analysis of bacterial measurements across 20 samples, with median total bacterial count (TBC) recorded at $4.5 \times 10^5$ cfu/mL and median total coliform count (TCC) at $5.8 \times 10^2$ cfu/mL. Descriptive statistics for 19 samples were detailed at 24, 72, and 168 hours, revealing a significant number of samples with too numerous to count (TNTC) results. Multivariable models indicated that a concentration of 50 g/100 mL was more effective than lower concentrations (30 g/100 mL and 40 g/100 mL) or no preservative in inhibiting bacterial growth at 24 and 72 hours. Additionally, a 1% IVR concentration outperformed 0.5% IVR and no preservative.
Baseline bacterial measures were significant predictors for TCC (P = 0.001) but did not significantly affect TBC outcomes (P = 0.46), although they were retained in the models. A notable temperature-by-volume interaction was found for TCC (P < 0.001). Furthermore, results indicated that the RF method was more effective than the AT method in preventing bacterial proliferation at the specified time points. Cox proportional hazards models corroborated these findings, incorporating baseline measures into both TCC and TBC outcome models.
Discussion
The study aimed to identify the optimal concentration and inclusion volume rate (IVR) of potassium sorbate preservative (PSP) for enhancing the preservation of bovine colostrum intended for neonatal calves. Results indicated that a concentration of 50 g of potassium sorbate per 100 mL of distilled water (39.1% solution) was significantly more effective in reducing bacterial proliferation, as measured by total coliform count (TCC) and total bacteria count (TBC), compared to lower concentrations of 30 g and 40 g per 100 mL. Additionally, an IVR of 1% proved superior to 0.5%, and refrigeration temperatures (3.1°C-4.2°C) were more effective than ambient temperatures (23.1°C-24.6°C) in preventing bacterial growth.
The findings also highlighted that a substantial proportion of colostrum samples (55%) initially exceeded the TBC threshold of 100,000 cfu/mL, raising concerns about contamination from various sources. While high bacterial counts can interfere with immunoglobulin absorption in calves, the study suggests that coliform counts may serve as a more accurate indicator of colostrum quality. The research underscores the necessity for improved practices to minimize bacterial contamination during colostrum collection and storage, particularly in environments with limited refrigeration capabilities, to maximize the benefits of PSP in preserving colostrum.
Limitations
The study presents several limitations that may have influenced its findings. A significant portion of the samples analyzed were contaminated with total mesophilic bacterial species, potentially biasing the results, although this reflects the typical conditions on many dairy farms. While previous research has shown the efficacy of pasteurization (PSP) in uncontaminated samples, the current study stratified total bacterial counts (TBC) to focus on samples with initial contamination levels below 100,000 cfu/mL. The use of survival analysis was employed to address the challenges posed by numerous samples exhibiting too numerous to count (TNTC) bacterial counts. Unexpected reductions in bacterial counts, particularly at 168 hours, may be attributed to inaccuracies in colony enumeration, nutrient depletion in colostrum, or the preference of certain bacterial species for cooler temperatures.
Additionally, the use of frozen colostrum samples, while necessary for logistical reasons, may have affected coliform viability, as indicated by prior research. The study utilized Petrifilms for measuring total coliform counts (TCC) and TBC instead of traditional agar plates, which could have led to less precise measurements, although Petrifilms have been validated for colostrum analysis in existing literature. Notably, immunoglobulin G (IgG) concentrations were not measured, despite evidence suggesting that PSP does not adversely impact IgG levels. Furthermore, while pH measurements were outside the study’s scope, previous findings indicate that highly contaminated colostrum samples tend to become more acidic, which could affect calf acceptance of liquid feed.