При силосовании кормов используют бактерии молочнокислые
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ СИЛОСОВАНИИ
Основная цель силосования — сохранение в силосе и сечение более или менее длительного времени питательных веществ и витаминов, находящихся в свежем сочном корме.
Сущность силосования заключается в консервировании растений, плотно уложенных в хранилище, органическими кислотами, которые образуются в результате жизнедеятельности бактерий из сахара, содержащегося в силосуемой массе.
Основным условием, обеспечивающим успех силосования, является создание в силосуемом корме такой среды, в которой деятельность микробов, вызывающих нежелательные процессы брожения, будет невозможной.
Степень кислотности среды, или истинная кислотность, обозначается условно знаком рН. При рН, равной 7,0, реакция среды нейтральная. Уменьшение этого числа указывает на подкисление среды, а увеличение-с па подщелачивание.
Для того чтобы процесс силосования проходил интенсивно, необходимо создать благоприятные условия для развития молочнокислых бактерий, быстро повышающих кислотность корма до уровня (рН 4—4,2), при котором невозможно развитие нежелательных процессов брожения. В результате жизнедеятельности этих бактерий сахар силосуемых растений в большей своей части превращается в молочную кислоту. Так, при силосовании кукурузы и других культур, богатых сахаром, процесс их заквашивания заканчивается за 4—6 дней.
Молочнокислое брожение. Молочнокислые бактерии представляют очень большую группу микроорганизмов, вырабатывающих в качестве основного продукта своей жизнедеятельности молочную кислоту. Эти бактерии по составу продуктов брожения делятся на две основные группы: гомоферментативные, образующие при сбраживании Сахаров в основном молочную кислоту, и гетеро-ферментативные, вырабатывающие из Сахаров наряду с молочной кислотой уксусную кислоту и другие продукта брожения.
В процессе брожения молекула сахара распадается па две молекулы молочной кислоты.
В благоприятных условиях каждая микробная клетка производит за один час столько молочной кислоты, что вес ее превышает в 3 раза вес самой клетки.
Молочнокислое брожение связано с некоторыми потерями углеводов. Эти потери составляют около 3% калорийности использованного сахара. Помимо гексоз, молочнокислые бактерии сбраживают и пентозы, в результате чего образуются молочная и уксусная кислоты:
Молочнокислые бактерии размножаются при довольно широких колебаниях температуры в силосуемой массе. Наиболее распространенные представители этих бактерий живут при температуре от 7 до 42° тепла; оптимальная Для них температура 25—30°. Отдельные виды молочнокислых бактерий размножаются и при более высокой температуре (50—60°).
Молочнокислые бактерии могут существовать как в присутствии кислорода, так и без него. Сам процесс молочнокислого брожения не требует кислорода, так как он протекает с выделением энергии, что и обеспечивает этим бактериям возможность существования без кисло-рода. Поэтому молочнокислые бактерии хорошо развиваются в плотно уложенной силосуемой массе.
Технология силосования растительного сырья должна быть направлена на то, чтобы создать благоприятные условия для развития молочнокислого брожения.
Пропионовокислое брожение возникает в результате жизнедеятельности пропионовокислых бактерий. По своим физиологическим особенностям они относятся к анаэробам (не нуждаются в кислороде воздуха). Оптимальная температура для них — в пределах 14—35°.
Однако, по имеющимся данным, в силосуемой массе пропионовая кислота образуется как продукт жизнедеятельности некоторых групп молочнокислых бактерий. Эти микроорганизмы превращают молочную кислоту, а также глюкозу, маннозу и ряд других соединений в про-пионовую и уксусную кислоты.
При силосовании всегда образуется некоторое количество пропионовой кислоты. Наличие ее не влияет отрицательно на органолептические свойства силоса и его кормовое достоинство.
Маслянокислое брожение вызывается спороносными бактериями. Сахар при этом брожении распадается на глюкозу, масляную кислоту, углекислый газ, водород;
Йогут получаться также уксусная, пропионовая, мурашиная кислоты, этиловый и бутиловый спирты, ацетол-маслянокислые бактерии способны переводить молочную кислоту в масляную.
Оптимальная температура для развития маслянокис-1м бактерий около 30—35° тепла, минимальная 8—10°, максимальная 45°. Однако их споры сохраняют жизнеспособность и при более высокой температуре, чем и объясняется образование масляной кислоты в силосной массе, подвергавшейся значительному разогреванию.
Маслянокислые бактерии хорошо размножаются лишь при полном отсутствии кислорода. Они не могут существовать в такой кислой среде, как молочнокислые. Как указывалось, минимальное значение рН для них 4,7. Поэтому предотвратить маслянокислое брожение в силосе возможно путем быстрого накопления в нем молочной кислоты.
Маслянокислое брожение в силосе нельзя допускать по следующим причинам: масляная кислота придает силосу неприятный запах, в результате гниения белковых веществ в силосе накапливается аммиак, молоко бывает непригодно для сыроварения.
В недоброкачественном силосе наряду с маслянокислыми бактериями могут размножаться и бациллы ботулизма, накапливающие в среде сильнодействующий токсин. Бациллы ботулизма обычно попадают в силосуемую массу с частицами почвы. Поэтому зеленая масса, предназначенная для силосования, должна быть чистой.
В силосуемой массе могут развиваться также бактерии группы кишечной палочки, энергично образующие 1,131,1, в основном углекислоту и водород. Белки при воздействии на них кишечной палочки подвергаются гнилостному распаду. Оптимальная температура среды для них 37—40° тепла. Развиваются как в аэробных, так и в анаэробных условиях. Минимальное значение рН около 4,7.
При правильном силосовании бактерии кишечной палочки встречаются в большом количестве лишь в начале процесса, так как нарастающая кислотность в силосуемой массе быстро подавляет их развитие.
Бактерии, вызывающие гнилостный распад белков, широко распространены в природе. Предотвратить развитие гнилостной микрофлоры в силосуемом корме возможно только быстрым его подкислением, так как в среде, рН которой ниже 4,4, они погибают.
Дрожжи и плесени. В силосе всегда обнаруживается некоторое количество дрожжевых грибков. При размножении их образуются спирт и некоторые ароматические вещества, улучшающие запах корма. Дрожжи кислотоустойчивы и могут жить при рН 2,5—3,0. Оптимальная температура для их развития 25—30° тепла. Дрожжевое брожение не ухудшает качества силоса, но при сильном развитии оно сопровождается значительными потерями питательных веществ в этом корме.
Отрицательно влияет на качество силоса появление в нем плесени. Плесневые грибы хорошо растут в кислой среде, выдерживая рН 1,2—1,6. Это — аэробные организмы. При плохой изоляции от воздуха силос покрывается плесенью, которая при недостаточном уплотнении массы проникает в него на большую глубину.
Плесневые грибы используют для своего питания молочную и уксусную кислоты, вследствие чего, развиваясь в силосе, они резко понижают его кислотность и дают возможность возникать гнилостному брожению. Поэтому плесневение, как правило, сопровождается загниванием корма. Скармливать силос, пораженный плесенью, нельзя, так как продукты жизнедеятельности ряда грибов вредны для животных и могут вызвать заболевания.
В результате развития в силосуемом корме различных видов микроорганизмов определяются следующие фазы созревания силоса.
Фаза развития смешанной микрофлоры. Заложенная в хранилище силосная масса уплотняется, растительные клетки теряют тургор и выделяют сок, который служит питательной средой для микроорганизмов. Одновременно начинают размножаться многие виды бактерий — гнилостные, кишечная палочка, дрожжи, молочнокислые и др. Возбудителей маслянокислого брожения в первоначальную фазу смешанного брожения бывает мало. При плотной укладке корма, способствующей развитию преимущественно молочнокислых бактерий, эта фаза брожения заканчивается в короткий срок. При рыхлой укладке фаза смешанного брожения продолжается долго, что отрицательно влияет на качество сена.
Фаза основного брожения. Главную роль в ней играни молочнокислые бактерии. Они энергично подкисляют корм и подавляют другие виды микрофлоры, если в силусмой массе достаточно сахара. Если же из-за недостатке сахара молочнокислое брожение идет медленно, СИЛОС слабо подкисляется, в нем одновременно с молочной образуется масляная кислота. В эту фазу развития добавляют дрожжи, образуя спирт.
Конечная фаза брожения. Возбудители молочнокислого процесса постепенно отмирают. Молочная кислота При определенной концентрации становится вредной для самих молочнокислых бактерий, и они погибают. Условным моментом созревания силоса, при котором обеспечивается его нормальное хранение, считается, как укапывалось выше, подкисление его до рН 4,2. Качество силоса характеризуется количеством и соотношением ор-, панических кислот (табл. 2).
Таблица 2
Соотношение различных органических кислот в силосе
Таким образом, в хорошем силосе преобладает свободная молочная кислота, а свободная уксусная по отношению к ней составляет 25—30%. Присутствие масляной кислоты не допускается.
Ухудшение качества силоса связано со снижением количества свободной молочной кислоты и нарастанием содержания масляной кислоты.
Источник
Силосование(от испанского silos – яма) – это биологический метод консервирования кормов, в основе которого лежит молочнокислое брожение.
Технология силосования: 1) скашивание (с провяливанием или без него) и измельчение растений; 2) транспортировка зеленой массы к месту силосования; 3) укладка в хранилища (траншеи, ямы), разравнивание и уплотнение силосуемой массы; 4) плотное укрытие и изоляция силосуемого сырья от воздуха после заполнения хранилища. Различают силос из кукурузы, силос из однолетних и многолетних растений, комбинированный силос.
Преимущества силосования: 1) сочную растительную массу можно силосовать в любую погоду, при этом потери составных частей корма, в том числе и витаминов, значительно ниже, чем, например, при заготовке сена; 2) правильно заквашенный корм хорошо поедается животными, в результате чего повышается их продуктивность; 3) силосовать можно такие корма (ботва свеклы, картофеля, отходы крахмало-паточного производства), которые часто не используются в хозяйствах; 4) засилосованный корм можно хранить длительное время, иногда десятилетиями; 5) правильно приготовленный силос имеет хорошие вкусовые качества, возбуждает аппетит и в сбалансированных рационах улучшает использование разных составных частей корма.
Способы силосования кормов: 1) Холодный способ – проходит при температуре (25 – 35 °С). При этом измельченная силосуемая масса плотно укладывается и хорошо изолируется от воздуха. Холодный способ силосования в нашей стране распространен повсеместно. 2) Горячий способ – проходит при температуре 50 ºС. При этом корм укладывают рыхло и постепенно, что создает условия для более бурного развития микробиологических процессов. При такой технологии происходит потеря больших количеств питательных веществ.
Главное консервирующее средство – молочная кислота. Микроорганизмы способны превращать сахара в молочную, уксусную, пропионовую и другие кислоты, которые придают корму острый специфический запах. Кроме сахаров в растениях содержатся протеины, аминокислоты, минеральные соли, которые нейтрализуют, связывают образовавшиеся кислоты и выполняют роль буферных веществ.
Силосуемость растений определяется сахарным минимумом – это процент сахара в растениях, необходимый для накопления молочной кислоты в количестве, обеспечивающем смещение рН силоса до 4,2 при данной буферности исходного сырья.
При содержании в растениях большого количества сахаров и недостатке протеина силос получается перекисленным и животные его плохо поедают. Избыточное содержание влаги в силосуемой массе ведет к накоплению большого количества жидкости, и жизнь клеток скошенных растений продлевается, на что используются сахара, крахмал, протеин. Чтобы предотвратить ферментативные процессы, силосуемую массу быстро закладывают в кормохранилища и изолируют от воздуха.
При несоблюдении правил силосования наряду начинают развиваться микробиологические процессы. Это ведет к повышению температуры, протеины вступают во взаимодействие с сахарами; образуются пахучие вещества – изовалеоиановый альдегид (напоминает запах ржаного хлеба), фурфурол (запах яблок), оксиметилфурфурол (запах меда). Такой корм охотно поедается животными, так как ароматические вещества возбуждают у них аппетит. Однако он беден протеином, каротином и другими питательными веществами, необходимыми для нормальной жизнедеятельности организма животных.
Микрофлора силоса
Молочнокислые бактерии.Возбудителей молочнокислого брожения делят на две группы: 1) гомоферментативные – образуют из сахаров в основном молочную кислоту; 2) гетероферментативные – кроме молочной образуют уксусную кислоту, диоксид углерода, иногда этиловый спирт.
Бактерии группы кишечной палочки – участвуют в гетероферментативном молочнокислом брожении и образуют большое количество газов (Е. coli). В кормовой массе они встречаются в начале силосования; с накоплением молочной кислоты их численность уменьшается. В результате их жизнедеятельности происходит превращение сахаров в малоценные продукты, что снижает питательность корма.
Аммонификаторы (гнилостные микробы) – всегда имеются на поверхности растений (сенная, картофельная, капустная и другие бациллы, а также эшерихии и протей). Они вызывают энергичное разложение белков в начале процесса силосования, когда рН более 4,5 – 4,7. При медленном подкислении корма аммонификаторы продолжают усиленно размножаться, накапливаются продукты распада протеина, которые могут вызывать отравление животных.
Дрожжи – всегда могут быть в растительной массе. Они сбраживают сахара до спирта, придают корму приятный запах и вкус, что возбуждает у животных аппетит, продуцируют витамины и другие биологически активные вещества, что способствует развитию микроорганизмов. Однако дрожжи для своей жизнедеятельности используют сахара, а, следовательно, уменьшают образование молочной кислоты. Некоторые из дрожжей даже разлагают органические кислоты, что тормозит процесс силосования. Обычно дрожжи усиленно размножаются в начале процесса, а затем их численность уменьшается.
Плесневые грибы (Penicillium, Aspergillu s и др.). В силосной массе сохраняются недолго. Они хорошо переносят кислую среду, но являются аэробами. При доступе воздуха плесневые грибы энергично размножаются и используют молочную и другие органические кислоты. Это ведет к повышению рН, созданию условий для развития споровых форм микробов – маслянокислых и аммонификаторов, в результате чего корм становится непригодным к скармливанию животным.
Маслянокислые бациллы (клостридии) – попадают на растения из почвы. Это – облигатные анаэробы, поэтому при хорошем уплотнении силосуемой массы создаются условия для их развития. Они сбраживают сахара с образованием масляной кислоты, диоксида углерода и водорода. Кроме того могут образовываться уксусная, пропионовая и муравьиная кислоты, а также спирты (этиловый, бутиловый и ацетон). Маслянокислые бациллы способны переводить молочную кислоту в масляную. Она придает горький вкус и неприятный запах корму, поэтому он плохо поедается животными. При попадании маслянокислых бацилл из корма в молоко и молочные продукты (сыры) ухудшается их качество, развиваются процессы, приводящие к порче продуктов. Маслянокислые бациллы имеют мощный ферментативный аппарат, способны усваивать молекулярный азот из воздуха. При рН 4,7 и ниже маслянокислые бациллы развиваться не могут.
Уксуснокислые и целлюлозоразлагающие микробы – являютсяаэробами, и в хорошо засилосованном корме нет условий для их развития. Уксусная кислота может образовываться некоторыми молочнокислыми бактериями, поэтому она всегда присутствует в силосе. Целлюлозоразлагающие микробы не выдерживают кислой среды, не размножаются в силосе и практически не вызывают изменения клетки.
Силосование – динамический процесс, в котором выделяют три фазы:
Первая фаза – развитие смешанной микрофлоры. После скашивания растений изменяется их физиологическое состояние. Нарушается целостность клеток, в окружающую среду выделяется сок, а вместе с ним и легкорастворимые сахара. Пространство между растениями заполняется соком, но в некоторых местах остается воздух, создаются условия для развития разных физиологических групп. С уплотнением силосной массы условия меняются, прекращается доступ кислорода воздуха, интенсивнее развиваются молочнокислые бактерии, накапливаются кислоты, тормозится развитие других физиологических групп микроорганизмов. Эта фаза сравнительно быстро проходит при холодном способе силосования и длится дольше при горячем способе.
Вторая фаза – основное брожение. При этом преобладают молочнокислые бактерии. Они продолжают подкислять корм. Происходит гибель и задержка роста неспорообразующих микробов, сохраняются бациллы. Молочнокислые кокки постепенно заменяются молочнокислыми палочками. К этому времени питательные вещества корма в значительной степени расходуются, наступают неблагоприятные условия для развития микроорганизмов, поэтому их количество постепенно уменьшается.
Третья фаза – окончание микробиологических процессов в силосуемой массе. При этом накапливается большое количество молочной кислоты, постепенно отмирают кокковые и палочковидные формы микробов.
Химические процессы, которые происходят при силосовании зеленой массы растений, разделяют на 5 фаз: 1)Растительные клетки продолжают дышать; при этом они выделяют углекислый газ и расходуют углеводы; 2)Образование уксусной кислоты; 3) образование молочной кислоты. Первые три фазы продолжаются по 3 – 5 дней. 4) Накопление молочной кислоты; рН снижается до 4,2 – 3,8; длится 12 – 21 день; 5) начинает образовываться масляная кислота, если содержание молочной недостаточно высоко. При этом разрушаются молочная кислота, протеины, углеводы. Это вызывает порчу силоса.
При силосовании кормов определенную роль играют антимикробные выделения растений – фитонциды, которые убивают на живых листьях и стеблях микроорганизмы или не дают им воспользоваться питательными веществами. После отмирания растений эти защитные свойства утрачиваются. Поскольку скошенные растения отмирают не сразу, то они некоторое время сохраняют свою фитонцидность. Действие этих веществ на гнилостные и маслянокислые микроорганизмы более сильное, чем на молочнокислые бактерии. Поэтому в изолированной растительной массе размножение гнилостной и маслянокислой микрофлоры задерживается веществами, выделяемыми травами. Молочнокислые бактерии в это время будут развиваться и перерабатывать сахара в молочную кислоту, которая подкисляет силосную массу. Достаточно кислая среда подавляет жизнедеятельность гнилостной и маслянокислой микрофлоры.
Источник
