Производство силоса

Вернемся  к основным бактериям, участвующим  в силосовании - молочнокислым бактериям. Среди молочнокислых бактерий силоса имеются кокки и неспорообразующие палочки: Streptococcus lactis, S. thermophilus, Lactobacillus plantarum, а из представителей второй - L. brevis. Эти микробы - анаэробы. На характере продуктов, образуемых молочнокислыми бактериями, сказываются не только биохимические особенности той или иной культуры, но и вид углеводов.  В растительном сырье имеются пентозаны, дающие при гидролизе пентозы. Поэтому даже при нормально идущем созревании силоса в нем обычно накапливается некоторое количество уксусной кислоты, которая также образуется, как известно, некоторыми другими молочнокислыми бактериями из гексоз. Большинство молочнокислых бактерий живут при температуре 7...42 °С (оптимум около 25...30°С). Отмечено, что при разогревании до 60...65 °С  в нем накапливается молочная кислота, которую продуцируют некоторые термотолерантные бактерии, например Bacillus subtilis.

• Третья фаза брожения корма - конечная - связана с постепенным отмиранием в созревающем силосе возбудителей молочнокислого процесса. К этому времени силосование подходит к естественному завершению.

      О качестве силосованного корма можно  судить по составу органических кислот, накопившихся при брожении (табл.1). [11]. 

Примерное соотношение кислот в силосе разного  качества  Табл.1

      Для регулирования процесса силосования  существует несколько приемов.

Как уже  говорилось, на практике быстрое достижение анаэробных условий в буртах или ямах не всегда гарантировано. Непросто также достичь идеального содержания СВ в скошенной траве из-за погодных условий. Поэтому в течение долгого времени велись поиски химических средств, которые могли бы влиять на консервацию силоса.

3.Силосные  добавки.  

По их действию на процесс ферментации  силосные добавки делятся на 2 основные группы: ингибиторы и стимуляторы ферментации. Ингибиторы- это кислотные добавки (серная и муравьиная кислоты) и консерванты (например, формальдегид и параформальдегид). Стимуляторы- это источники углеводов- патока и барда - или разнообразные добавки, такие как молочнокислые бактерии и ферменты.  

1.Ингибиторы  ферментации.  

Опыты по кормлению показали, что силос  с рН ниже 3.0 (значение легкодостижимое с помощью сильных неорганических кислот) был неприятным для животных, и даже если они его ели, вызывал ацидоз в рубце. Было вычислено количество кислоты, необходимое для достижения рН 3.6-4.0, более пригодного для питания животных, однако все еще ингибирующего некоторые вредные процессы ферментации. Хотя серная кислота и смесь серной и соляной кислот в качестве добавок были популярны во многих североевропейских странах, они постепенно вышли из употребления из-за коррозионного действия и возникновения проблем, связанных с использованием этих кислот.

      Еще в двадцатые годы было предложено в качестве добавок использовать органические кислоты. Но разбрызгивание смеси муравьиной и соляной кислот по силосной массе не привело к  успеху. Неудача была связана в  основном с трудностью равномерного распределения кислоты в толще силосной массы, но с появлением специальных уборочных машин и накопительных фургонов стало возможным обрызгивать кормовую культуру муравьиной кислотой сразу после скашивания. В частности, использование добавок муравьиной кислоты стало промышленно доступной в 50-х годах. Хотя муравьиная кислота слабее неорганических кислот, она понижает значение рН ниже 4.0, если добавлять ее в концентрации, пропорциональной содержанию СВ. Муравьиная кислота обладает антибактериальной активностью за счет сочетания действия водородного иона и бактерицидности самой недиссоциированной кислоты. Хотя она действует ингибирующе на Clostridium spp., энтеробактерии и некоторые штаммы Streptococcus spp. и Pediococcus spp., но при этом значении рН  не полностью подавляет Lactobacillus spp. и, таким образом, некоторая микробная активность сохраняется. [8].

      До  создания специальных заквасок использовали главным образом химические консерванты (таблица 2), [4] , в состав которых входит от одной до трех органических кислот, являющихся также метаболитами пропионовых бактерий, правда, доля муравьиной кислоты превалирует в составе химических консервантов и очень мала в биологических.  

      Химические  консерванты для силосов.    Таблица 2

Было  обнаружено, что по мере возрастания  концентрации муравьиной кислоты в  силосе наблюдалось снижение уровня молочной и уксусной кислот, как  и ожидалось, а также увеличивалась концентрация азота белка и ВРУ благодаря ингибированию протеолитической и дыхательной активности микроорганизмов. Однако использование муравьиной кислоты не всегда дает устойчивый эффект при силосовании.

Исследования  устойчивости силоса, обработанного  муравьиной кислотой, к воздействию кислорода показали, что некоторые дрожжи устойчивы к муравьиной кислоте и иногда вызывают аэробное брожение, как только бурты открывались для использования. До 50% муравьиной кислоты может быть потеряно в процессе силосования, и это также приводит к плохой консервации силоса. Однако промышленные препараты муравьиной кислоты еще достаточно широко используются в Великобритании и северной Европе. [1].

      Уксусная, пропионовая и акриловая кислоты, в качестве добавок к силосу, оказались  менее эффективными, чем муравьиная, для подавления ферментации. Кроме  того, это слабые кислоты, и для  достижения ингибирования ферментации  их надо вносить в большом количестве, что означает неоправданные затраты.

      Благодаря известным бактериостатическим  свойствам формалин (40% водный раствор  формальдегида) использовался как  консервант еще в 30-х годах. Интерес  к его использованию возродился, когда были опубликованы результаты изучения обработанной формальдегидом люцерны. Было обнаружено, что умеренные добавки формальдегида защищают растительные белки от микробной атаки в рубце. Однако при полевом применении его потери могут быть высоки из-за летучести, и даже в силосных ямах содержание формальдегида постепенно уменьшается вследствие разложения, так что через 100 дней остается только 20% исходного содержания. Это приводит к порче силоса из-за сочетания маслянокислого брожения по мере падения концентрации формальдегида и последующей аэробной неустойчивости при вскрытии. При применении больших концентраций возникают другие проблемы. Защита растительного белка умеренными концентрациями формальдегида может привести к тому, что при его высоких концентрациях микроорганизмы в рубце будут лишены доступного азота и погибнут, что ухудшит переваривание белка в толстом отделе кишечника. Также обнаружено, что «свободный» формальдегид может переноситься в молоко. [1].

Большая часть этих неприятностей исчезает, когда используют смеси формальдегида и муравьиной кислоты, которые эффективно уменьшают протеолиз и маслянокислую ферментацию и не мешают перевариванию белков, что приводит к увеличению содержания СВ в силосе. 
 
 
 
 

2. Стимуляторы ферментации. 

      Добавки, которые активно стимулируют  ферментационные процессы в силосе, используются уже много лет. Добавление патоки, как оказалось, увеличивает и содержание сухих веществ, и концентрацию молочной кислоты, с последующим уменьшением рН и ингибированием роста вредных микроорганизмов, однако этот уровень рН еще позволяет расти молочнокислым бактериям. Добавка патоки к культурам с низким содержанием ВРУ, таким как бобовые, была только тогда полезна, когда применялись относительно высокие дозы (около 40-50 г/кг и более). При таких дозах не все доступные углеводы превращаются в молочную кислоту лактобациллами, обычно присутствующими в силосе, и к концу ферментации сохранится довольно высокий остаточный уровень ВРУ. [1].

      Последняя группа промышленных стимуляторов ферментации - это вещества, включающие молочнокислые бактерии и/или ферменты, известные в совокупности как микробные или биологические силосные добавки.

      В таблице 3 представлены некоторые бактериальные  закваски для силосования, которые разрабатывались в Институте микробиологии и вирусологии Казахстана. [7]. 

Бактериальные закваски для силосования.     Таблица 3

4. Роль молочнокислых  бактерий в силосных  добавках. 

      Качество  естественной ферментации силоса сильно зависит от числа и типа молочнокислых бактерий, присутствующих в фураже во время закладки силоса. Из четырех родов молочнокислых бактерий, связанных с силосом (Lactobacillus, Pediococcus, Streptococcus, Leuconostoc), со временем в силосной микрофлоре начинают доминировать Lactobacillaceae. На ранних стадиях, когда установился анаэробиоз, кокки быстро размножаются благодаря их норме реакции на кислотность (рН 6.5-5.0 с оптимумом 5.5), хотя некоторые педиококки могут выживать при рН 4.0 из-за их более высокой толерантности к кислоте. [1]. Когда рН падает ниже 5.5 начинают преобладать лактобациллы, и это положение сохраняется на протяжении всего периода консервации. Обнаружено, что процесс силосования начинается гомоферментативными лактобациллами, такими как Lactobacillus plantarum и L. curvatus, а к концу 75-95% лактобацилл представлены гетероферментативными видами, преимущественно L. buchneri и L. brevis. Это объясняется тем, что гетероферментативные лактобациллы более устойчивы к уксусной кислоте, которую они также производят. Показано также, что может иметь место сдвиг от чисто молочнокислого к смешанному брожению, включающему реферментацию молочной кислоты под действием некоторых гомоферментативных бактерий вследствие нехватки субстрата. [12].

      В районах с умеренным климатом, где содержание сахара в фураже может  быть низким, потребность молочнокислых  бактерий в ВРУ силоса может опережать их поступление, и тогда может произойти изменение в схеме ферментации в сторону доминирования гетероферментативных молочнокислых бактерий. Значимость этих естественных схем ферментации иллюстрируется следующими реакциями Lactobacillus spp.. [12].

Реакции гомоферментативных молочнокислых  бактерий:

глюкоза, фруктоза à 2 молочная кислота,

арабиноза, ксилоза à молочная кислота + уксусная кислота.

Потери  сухого вещества не происходит. Потери энергии незначительно.

Реакции гетероферментативных молочнокислых  бактерий:

глюкоза à молочная кислота + этанол + СО₂

Потери  сухого вещества 20%, энергии 1,7%.

      Рост  гетероферментативных Lactobacillus spp. в силосе ведет к образованию этанола и диоксида углерода с последующей потерей СВ и энергии.