A microbiological survey of a constructed wetland system supplied by dairy 'dirty water' effluent

A constructed wetland at Greenmount College, Co. Antrim, N. Ireland was built in 2004 to study the treatment of ‘dirty water’ effluent from the Greenmount dairy unit. The effluent has a mean BOD5 of c.1000 mg/L and contains milking parlour wash-water and runoff from silage clamps and yard areas lightly contaminated with cattle manure. The nominal water retention time of this wetland is 100 days. The primary purposes of the wetland are to eliminate organic pollution and eutrophication risk from nitrogen and phosphorus compounds. However the wetland should also effectively remove any zoonotic pathogens present in manure and milk. Accordingly, a 12-month microbiological survey of water in the five ponds of the wetland commenced in August 2007. The aims of the survey are to determine changes, as effluent passes through the wetland system, in a broad range of indicator organisms (faecal coliforms, Escherichia coli, Enterococcus faecalis and Clostridium perfringens) and the occurrence of several pathogens - Salmonella, Campylobacter, Cryptosporidium and Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis (Map). The highest indicator organism counts - E. coli and faecal coliforms, 103-104 CFU/ml - are observed in pond 1, and a significant reduction (1-3 log10) in all indicator organisms occurs as water passes through the wetland from pond 1 to pond 5. Hence the wetland is efficient at reducing levels of indicator organisms in the dairy effluent. Salmonella and Campylobacter spp. are being detected intermittently in all the ponds, whilst Cryptosporidium and Map have yet to be detected, and so the ability of the wetland to reduce/eliminate specific pathogens is less clear at present.

Genomic prediction for tuberculosis resistance in dairy cattle

Background: The increasing prevalence of bovine tuberculosis (bTB) in the UK and the limitations of the currently available diagnostic and control methods require the development of complementary approaches to assist in the sustainable control of the disease. One potential approach is the identification of animals that are genetically more resistant to bTB, to enable breeding of animals with enhanced resistance. This paper focuses on prediction of resistance to bTB. We explore estimation of direct genomic estimated breeding values (DGVs) for bTB resistance in UK dairy cattle, using dense SNP chip data, and test these genomic predictions for situations when disease phenotypes are not available on selection candidates. Methodology/Principal Findings: We estimated DGVs using genomic best linear unbiased prediction methodology, and assessed their predictive accuracies with a cross validation procedure and receiver operator characteristic (ROC) curves. Furthermore, these results were compared with theoretical expectations for prediction accuracy and area-under-the-ROC- curve (AUC). The dataset comprised 1151 Holstein-Friesian cows (bTB cases or controls). All individuals (592 cases and 559 controls) were genotyped for 727,252 loci (Illumina Bead Chip). The estimated observed heritability of bTB resistance was 0.23±0.06 (0.34 on the liability scale) and five-fold cross validation, replicated six times, provided a prediction accuracy of 0.33 (95% C.I.: 0.26, 0.40). ROC curves, and the resulting AUC, gave a probability of 0.58, averaged across six replicates, of correctly classifying cows as diseased or as healthy based on SNP chip genotype alone using these data. Conclusions/Significance: These results provide a first step in the investigation of the potential feasibility of genomic selection for bTB resistance using SNP data. Specifically, they demonstrate that genomic selection is possible, even in populations with no pedigree data and on animals lacking bTB phenotypes. However, a larger training population will be required to improve prediction accuracies. © 2014 Tsairidou et al.

Fingerprint Volatile Organic Compounds (VOC) analysis in Goat’s Milk and Halloumi Cheese as Marker for Authentication of Region of Origin

Goats’ milk is responsible for unique traditional products such as Halloumi cheese. The characteristics of Halloumi depend on the original features of the milk and on the conditions under which the milk has been produced such as feeding regime of the animals or region of production. Using a range of milk (33) and Halloumi (33) samples collected over a year from three different locations in Cyprus (A, Anogyra; K, Kofinou; P, Paphos), the potential for fingerprint VOC analysis as marker to authenticate Halloumi was investigated. This unique set up consists of an in-injector thermo desorption (VOCtrap needle) and a chromatofocusing system based on mass spectrometry (VOCscanner). The mass spectra of all the analyzed samples are treated by multivariate analysis (Principle component analysis and Discriminant functions analysis). Results showed that the highland area of product (P) is clearly identified in milks produced (discriminant score 67%). It is interesting to note that the higher similitude found on milks from regions “A” and “K” (with P being distractive; discriminant score 80%) are not ‘carried over’ on the cheeses (higher similitude between regions “A” and “P”, with “K” distinctive). Data have been broken down into three seasons. Similarly, the seasonality differences observed in different milks are not necessarily reported on the produced cheeses. This is expected due to the different VOC signatures developed in cheeses as part of the numerous biochemical changes during its elaboration compared to milk. VOC however it is an additional analytical tool that can aid in the identification of region origin in dairy products.

Digital Dermatitis in Dairy Cows: A Review of Risk Factors and Potential Sources of Between-Animal Variation in Susceptibility

Digital dermatitis (DD) is a bacterial disease that primarily affects the skin on the heels of cattle. It is a major cause of lameness in dairy cows and a significant problem for the dairy industry in many countries, causing reduced animal welfare and economic loss. A wide range of infection levels has been found on infected farms, prompting investigations into both farm level and animal level risk factors for DD occurrence. There also appears to be individual variation between animals in susceptibility to the disease. The identification of factors affecting individual variation in susceptibility to DD might allow changes in breeding policies or herd management which could be used to reduce DD prevalence. Factors mentioned in the literature as possibly influencing individual variation in susceptibility to DD include physical factors such as hoof conformation and properties of the skin, physiological factors such as the efficacy of the immune response, and behavioural factors such as standing half in cubicles. Further work is required to determine the influence of these factors, identify the genetic basis of variation, clarify the level of heritability of DD susceptibility and to determine how this is correlated with production and health traits currently used in breeding programmes.

Nicotinamide Riboside Is a Major NAD+ Precursor Vitamin in Cow Milk

Background: Nicotinamide riboside (NR) is a recently discovered NAD+ precursor vitamin with a unique biosynthetic pathway. Although the presence of NR in cow milk has been known for more than a decade, the concentration of NR with respect to the other NAD+ precursors was unknown.

Objective: We aimed to determine NAD+ precursor vitamin concentration in raw samples of milk from individual cows and from commercially available cow milk.

Methods: LC tandem mass spectrometry and isotope dilution technologies were used to quantify NAD+ precursor vitamin concentration and to measure NR stability in raw and commercial milk. Nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy was used to test for NR binding to substances in milk.

Results: Cow milk typically contained ∼12 μmol NAD+ precursor vitamins/L, of which 60% was present as nicotinamide and 40% was present as NR. Nicotinic acid and other NAD+ metabolites were below the limits of detection. Milk from samples testing positive for Staphylococcus aureus contained lower concentrations of NR (Spearman ρ = −0.58, P = 0.014), and NR was degraded by S. aureus. Conventional milk contained more NR than milk sold as organic. Nonetheless, NR was stable in organic milk and exhibited an NMR spectrum consistent with association with a protein fraction in skim milk.

Conclusions: NR is a major NAD+ precursor vitamin in cow milk. Control of S. aureus may be important to preserve the NAD+ precursor vitamin concentration of milk.

Intake of dairy products in relation to periodontitis in older Danish adults

This cross-sectional study investigates whether calcium intakes from dairy and non-dairy sources, and absolute intakes of various dairy products, are associated with periodontitis. The calcium intake (mg/day) of 135 older Danish adults was estimated by a diet history interview and divided into dairy and non-dairy calcium. Dairy food intake (g/day) was classified into four groups: milk, cheese, fermented foods and other foods. Periodontitis was defined as the number of teeth with attachment loss ≥3 mm. Intakes of total dairy calcium (Incidence-rate ratio (IRR) = 0.97; p = 0.021), calcium from milk (IRR = 0.97; p = 0.025) and fermented foods (IRR = 0.96; p = 0.03) were inversely and significantly associated with periodontitis after adjustment for age, gender, education, sucrose intake, alcohol consumption, smoking, physical activity, vitamin D intake, heart disease, visits to the dentist, use of dental floss and bleeding on probing, but non-dairy calcium, calcium from cheese and other types of dairy food intakes were not. Total dairy foods (IRR = 0.96; p = 0.003), milk (IRR = 0.96; p = 0.028) and fermented foods intakes (IRR = 0.97; p = 0.029) were associated with reduced risk of periodontitis, but cheese and other dairy foods intakes were not. These results suggest that dairy calcium, particularly from milk and fermented products, may protect against periodontitis. Prospective studies are required to confirm these findings.

Influência do esterco de curral e da calagem na produção de feijão Vigna (Cow-pea) em latosolo amarelo, da região de Belém.

1964

Analyse de la fertilité des vaches laitières Holstein «Repeat Breeder»

L’importance de la problématique des vaches laitières non gestantes avec multiples inséminations (› 3) communément appelées « Repeat Breeder » (RB), au Québec, repose sur deux facteurs: son incidence et son impact économique. Actuellement, l’incidence du syndrome RB au Québec est de ± 25% (Rapport annuel, juin 2008, www.dsahr.ca). Les pertes monétaires associées à ce problème proviennent des frais vétérinaires et d’insémination, de la diminution de productivité ainsi que des pertes en lien avec la réforme involontaire. Afin d’avoir de meilleures connaissances sur ce syndrome, nous devons connaître les facteurs de risques généraux impliqués et ensuite explorer la condition individuelle de ces vaches problèmes. Dans la première partie de ce mémoire, une banque de données informatisées répertoriant 418 383 lactations fut analysée. L’objectif de ce projet de recherche était d’évaluer l’impact des problèmes reproducteurs post-partum et l’effet du nombre de lactations comme facteurs de risques de la vache Repeat Breeder. L’analyse a permis d’établir la dystocie comme étant la condition ayant le plus de conséquences sur la fertilité future. D’autres facteurs de risques à savoir le nombre de lactations influencent le pronostic reproducteur. La deuxième partie de ce mémoire consistait à explorer, à l’aide d’outils cliniques, la condition individuelle des vaches RB. Une étude cohorte fut menée sur des vaches Holstein en fin de période d’attente volontaire au jour 7 du cycle oestral. Les tests cliniques étudiés furent la vaginoscopie, l’examen transrectal, l’ultrasonographie du système reproducteur, la présence d’estérases leucocytaires, la bactériologie et la biochimie du liquide utérin, la cytologie endométriale et le profil de progestérone sérique. Les résultats de ces tests cliniques dévoilent que l’examen bactériologique du liquide utérin est révélateur du statut reproducteur futur.

Essai d’amélioration du taux de rétention de la tétracycline dans un polymère à empreinte moléculaire formé de co-polymères fonctionnalisés de l’acide lactique

Le vétérinaire aide le producteur laitier à garder son troupeau en santé. Lorsqu’une vache est malade, il peut prescrire des antibiotiques. Le cas échéant, le lait de la vache traitée aux antibiotiques est jeté. Il n’est donc pas vendu pour consommation. Tout le lait produit est analysé avant d’être pasteurisé et transformé afin de s’assurer que les produits laitiers ne contiennent pas de résidus d’antibiotiques. Si les analyses indiquent que le lait renferme des traces d’antibiotiques, il est jeté et le producteur en cause doit assumer la perte. Les épreuves de dépistage actuelles de ces résidus médicamenteux sont onéreuses et inapplicables sur le terrain. Pour résoudre cette problématique aux pieds de la vache, la solution proposée dans ce projet est la fabrication d’un kit de détection basé sur les polymères à empreinte moléculaire. Il s’agit de polymères dont la conformation moléculaire est complémentaire à celle des antibiotiques. Dans ce projet, il est question d’améliorer l’efficacité des épreuves de dépistages des résidus de tétracyclines en augmentant le nombre de sites d’interaction entre l’antibiotique et des polyesters. Trois polymères sont utilisés portant respectivement des groupements aromatiques, carboxyliques et hydroxyles. Une étude antérieure dans notre laboratoire avait déjà donné un pourcentage de rétention de tétracycline de 50% pour une composition de 1/3 PLAOH- 1/3 PLACOOH- 1/3 PLAOBn. Avec des ajustements, le pourcentage passe à 38.93 % pour une composition de 1/4 PLAOH- 1/2 PLACOOH- 1/4 PLAOPh, de 44.81 % pour une composition de 1/4 PLACOOH- 1/2 PLAOH- 1/4 PLAOPh, de 66.34 %pour une composition de 1/4 PLAOH- 1/4 PLACOOH- 1/2 PLAOPh et de 78.07 % pour une composition de 1/6 PLAOH- 1/6 PLACOOH- 2/3 PLAOPh. Notre hypothèse était que la présence accrue du groupement phényle augmenterait le nombre de sites d’interaction spécifique avec l’antibiotique augmentant ainsi le pourcentage de rétention de l’antibiotique à travers les MIP. Les résultats ont confirmé cette hypothèse.

Facteurs de risque modifiables associés à l’incidence, l’élimination et la prévalence d’infections intra-mammaires chez la vache laitière en lactation

La mammite subclinique est un problème de santé fréquent et coûteux. Les infections intra-mammaires (IIM) sont souvent détectées à l’aide de mesures du comptage des cellules somatiques (CCS). La culture bactériologique du lait est cependant requise afin d’identifier le pathogène en cause. À cause de cette difficulté, pratiquement toutes les recherches sur la mammite subclinique ont été centrées sur la prévalence d’IIM et les facteurs de risque pour l’incidence ou l’élimination des IIM sont peu connus. L’objectif principal de cette thèse était d’identifier les facteurs de risque modifiables associés à l’incidence, l’élimination et la prévalence d’IIM d’importance dans les troupeaux laitiers Canadiens. En premier lieu, une revue systématique de la littérature sur les associations entre pratiques utilisées à la ferme et CCS a été réalisée. Les pratiques de gestion constamment associées au CCS ont été identifiées et différentiées de celles faisant l’objet de rapports anecdotiques. Par la suite, un questionnaire bilingue a été développé, validé, et utilisé afin de mesurer les pratiques de gestion d’un échantillon de 90 troupeaux laitiers canadiens. Afin de valider l’outil, des mesures de répétabilité et de validité des items composant le questionnaire ont été analysées et une évaluation de l’équivalence des versions anglaise et française a été réalisée. Ces analyses ont permis d’identifier des items problématiques qui ont du être recatégorisés, lorsque possible, ou exclus des analyses subséquentes pour assurer une certaine qualité des données. La plupart des troupeaux étudiés utilisaient déjà la désinfection post-traite des trayons et le traitement universel des vaches au tarissement, mais beaucoup des pratiques recommandées n’étaient que peu utilisées. Ensuite, les facteurs de risque modifiables associés à l’incidence, à l’élimination et à la prévalence d’IIM à Staphylococcus aureus ont été investigués de manière longitudinale sur les 90 troupeaux sélectionnés. L’incidence d’IIM semblait être un déterminant plus important de la prévalence d’IIM du troupeau comparativement à l’élimination des IIM. Le port de gants durant la traite, la désinfection pré-traite des trayons, de même qu’une condition adéquate des bouts de trayons démontraient des associations désirables avec les différentes mesures d’IIM. Ces résultats viennent souligner l’importance des procédures de traite pour l’obtention d’une réduction à long-terme de la prévalence d’IIM. Finalement, les facteurs de risque modifiables associés à l’incidence, à l’élimination et à la prévalence d’IIM à staphylocoques coagulase-négatif (SCN) ont été étudiés de manière similaire. Cependant, afin de prendre en considération les limitations de la culture bactériologique du lait pour l’identification des IIM causées par ce groupe de pathogènes, une approche semi-Bayesienne à l’aide de modèles de variable à classe latente a été utilisée. Les estimés non-ajusté de l’incidence, de l’élimination, de la prévalence et des associations avec les expositions apparaissaient tous considérablement biaisés par les imperfections de la procédure diagnostique. Ce biais était en général vers la valeur nulle. Encore une fois, l’incidence d’IIM était le principal déterminant de la prévalence d’IIM des troupeaux. Les litières de sable et de produits du bois, de même que l’accès au pâturage étaient associés à une incidence et une prévalence plus basse de SCN.