Микробиологические процессы при силосовании кормов и их регулирование

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

Силос – это вид сочного корма, заготовленного из свежескошенной или провяленной растительной массы и сохраненный в герметичных условиях.
Силосование – сложный микробиологический и биохимический процесс консервирования растительной массы.
Консервирование осуществляется за счет создания в растительной массе кислой среды и анаэробных условий. Кислая среда создается за счет образования органических кислот в результате жизнедеятельности бактерий, сбраживающих сахара, содержащиеся в растении. Анаэробная среда создается вытеснением из массы воздуха путем ее уплотнения и герметичного укрытия.
Молочнокислые бактерии, присутствующие в растительной массе, наиболее быстро сбраживают сахара до образования молочной кислоты, а так же незначительного количества уксусной кислоты, СО2 и этилового спирта. Для одних форм молочнокислых бактерий оптимальной является температура 15-30° С (холодное брожение), для других – 45-60° , свойственная горячему брожению. При холодном брожении потери энергии меньше. Чем больше в растениях содержится сахара, тем больше образуется молочной кислоты. Когда ее образуется столько, что силос будет иметь рН 4,2-4,3, никакие бактерии развиваться не могут, процессы брожения заканчиваются и силос считается стабильным. Он пригоден к хранению и готов к использованию.
Масляно-кислые бактерии вызывают распад не только сахаров, но и белков, молочной кислоты. По сравнению с молочнокислым брожением потери энергии при маслянокислом брожении в 7-8 раз больше. Это брожение протекает в анаэробных условиях при рН 5,4-5,5 с образованием масляной, уксусной, пропионовой, муравьиной, янтарной кислот, диоксида углерода, водорода, спиртов, аммиака, сероводорода. Продукты масляно-кислого брожения придают силосу неприятный запах, горький вкус. При таком значении рН силос является нестабильным и в нем происходят процессы брожения, которые могут привести к полной порче силоса.
В силосной массе помимо указанных микроорганизмов, присутствуют и другие. Например, дрожжевые грибы. Они сбраживают сахара до образования этилового спирта и СО2. Если количество спирта незначительно – это не ухудшает качество корма. Обычно его содержание не превышает 0,4 %. Иногда в силосе из кукурузы и некоторых других растений его концентрация повышается до 4 %. Это снижает качество силоса. Дрожжевые грибы хорошо развиваются в аэробных условиях. При уплотнении массы и вытеснении воздуха их деятельность подавляют молочнокислые бактерии.
Наряду с дрожжевыми грибами в силосной массе могут развиваться плесневые грибы при плохом уплотнении и наличии воздуха. Они быстро разлагают молочную кислоту, белки, углеводы и уменьшают кислотность силоса. Это создает предпосылки для масляно кислого брожения, гнилостных процессов. Предотвратить их развитие можно путем надежной герметизации массы и хорошего уплотнения.

Другие новости по теме:

Автор: Admin | Добавлено: 1-01-2012, 16:52 | Комментариев (0)

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.

« Декабрь 2020 »
Пн	Вт	Ср	Чт	Пт	Сб	Вс
	1	2	3	4	5	6
7	8	9	10	11	12	13
14	15	16	17	18	19	20
21	22	23	24	25	26	27
28	29	30	31

Источник

Силосование — сложный микробиологический и биохимический процесс консервирования сочной растительной массы. Сущность силосования зеленых растений заключается в том, что в свежескошенной или провяленной растительной массе, уложенной в траншеи или башни, плотно утрамбованной и изолированной от воздуха, интенсивно протекают биохимические и микробиологические процессы, в результате которых образуются молочная, уксусная, масляная, пропионовая и другие органические кислоты (сдвигающие значение pH в кислую сторону), диоксид углерода, антибиотические вещества (выделяемые клетками растений и микроорганизмами), которые вместе служат комплексным консервирующим средством, предохраняющим массу от порчи.

После скашивания растений вместо фотосинтеза в клетках начинается распад питательных веществ, в основном углеводов. Этот юо

процесс в отмирающмх клетках растений получил название голодного обмена. Он интенсивно протекает при доступе кислорода воздуха и связан с большими потерями энергии в виде тепла, от чего корм разогревается:

В анаэробных условиях растительные клетки отмирают не сразу — еще некоторое время они поддерживают жизнь путем интрамолекулярного (анаэробного) дыхания. При этом сахар разлагается до диоксида углерода (С02). Окончательное отмирание клеток связано с накоплением конечных продуктов обмена (5-6% С02 в атмосфере). Однако эти продукты не способны законсервировать массу и предохранить ее от воздействия микроорганизмов.

На поверхности кормовых растений постоянно присутствуют различные виды микроорганизмов, количество которых зависит от климатических условий (влажности, температуры воздуха), места произрастания культуры, расстояния от полей до животноводческих помещений, жилья. По данным ВИЖ, в 1 г зеленой свежескошенной массы в зависимости от места произрастания культуры, климатических и других условий содержится молочно-кислых бактерий — 8—730 тыс., масляно-кислых — 1—100 тыс., гнилостных — 42 млн.

Каждая группа микроорганизмов способна развиваться и размножаться при строго определенных условиях влажности, температуры, кислотности среды, энергетического и азотного питания.

В зависимости от потребности в кислороде микроорганизмы разделяют на три группы:

1) размножающиеся как в кислородной, так и в бескислородной среде. К ним относят гомоферментативные и гетероферментативные молочно-кислые бактерии, среди которых имеются мезофильные (холодолюбивые) и термофильные (теплолюбивые) формы и дрожжи;
2) размножающиеся только при доступе кислорода — облигатные аэробы. Представителями этой группы являются плесени и большинство гнилостных бактерий, развитие которых портит силос и делает его непригодным к использованию;
3) размножающиеся только в бескислородной среде — анаэробы. Сюда относится группа масляно-кислых бактерий, развитие которых в силосе нежелательно. Масляно-кислые бактерии сбраживают сахара до масляной кислоты, которая снижает качество силоса, разрушают белки.

Развитие отдельных групп микроорганизмов в силосе находится в зависимости от кислотности среды (Зафрен, 1977): минимальное значение pH для группы кишечной палочки составляет — 5,0, масляно-кислых бактерий — 4,5, гнилостных бактерий — около 4,4, молочно-кислых кокков — 3,5, молочно-кислых палочек и дрожжей — 3,0, плесени — 1,0.

Установлено, что масляно-кислые бактерии хорошо развиваются в среде с pH в пределах 4,5—8,3, гнилостные — 4,4—9,4, а молочнокислые — 3,0—8,6.

Следовательно, молочно-кислые бактерии обладают замечательной биологической особенностью: продуцируя молочную кислоту, они способны довести ее образование до такой степени концентрации, при которой жизнедеятельность гнилостных и маслянокислых бактерий становится невозможной. Благодаря своей большой стойкости по отношению к кислотам молочно-кислые бактерии в соответствующих условиях быстро занимают доминирующее положение среди других бактериальных групп.

Развитие плесеней, которые могут переносить очень кислую среду (до pH 1,2—1,6) и высокую концентрацию сухого вещества, можно предотвратить, тщательно уплотняя и укрывая силосную массу, так как плесени за небольшим исключением (плесень Мисог) развиваются только при доступе воздуха.

С точки зрения физиологии питания молочная кислота в тех количествах, в которых она образуется в свободном виде (1—3%), является совершенно безвредной, а условия, обеспечивающие ее накопление в зеленом корме, и составляют сущность его силосования.

В период силосования развитие разных групп микроорганизмов проходит неравномерно и зависит от многих причин. Академик Е.Н. Мишустин течение микробиологических процессов делит на три фазы.

Первая фаза силосования (смешанное брожение) начинается одновременно с началом заполнения хранилища и заканчивается при создании анаэробных условий в силосуемой массе и ее небольшом подкислении. Этот период характеризуется активным развитием смешанной микрофлоры, поступившей с силосуемой массой. Клетки растений продолжают дышать, но, исчерпав запас кислорода воздуха, отмирают. В этой фазе наряду с факультативными анаэробами (молочно-кислыми бактериями и дрожжами) могут развиваться нежелательные аэробные формы (гнилостные бактерии и плесени), которые препятствуют закислению силоса. Развитие масляно-кислого брожения тормозится из-за аэробных условий.

При длительных сроках закладки и отсутствии тщательного трамбования силосуемой массы увеличивается продолжительность первой фазы силосования, что ведет к повышению потерь питательных веществ и снижению качества силоса. Неплотно уложенная масса сильно разогревается. При повышении температуры силосной массы свыше 40 °С белки и аминокислоты вступают в химические реакции с сахарами, в результате чего образуются мела- ноиды, представляющие собой сложный и стойкий комплекс, белки которого не перевариваются животными. В ходе взаимодействия белков с сахарами образуются ароматические вещества типа фурфурола, оксиметилфурфурола и изовалерианового альдегида, которые придают силосу запах яблок, меда или ржаного хлеба. Перегретый силос имеет коричневый или бурый цвет, охотно поедается животными, но переваримость питательных веществ резко снижается.

Поэтому сокращение фазы смешанного брожения и создание анаэробных условий для развития молочно-кислого брожения — основная задача получения доброкачественного силоса. К числу хозяйственных приемов, позволяющих сократить период смешанного брожения, относятся продолжительность закладки, качество уплотнения и укрытия силосуемой массы.

Вторая фаза силосования характеризуется созданием анаэробных условий и бурным развитием молочно-кислого брожения, в результате чего корм подкисляется. Образующиеся кислоты угнетают развитие нежелательной микрофлоры. В этот период развивается дрожжевое брожение, и часть сахаров превращается в спирт.

Третья фаза силосования связана с окончанием основных процессов брожения. При накоплении в силосе органических кислот и снижении pH до 4,0—4,2 развитие молочно-кислых бактерий прекращается.

При нормальном брожении в составе органических кислот молочная кислота составляет 65—75%, уксусная — 25—35%, а масляной кислоты не бывает. При нарушении технологии силосования, например при плохой изоляции от доступа воздуха, когда начинают развиваться нежелательные гнилостные микроорганизмы (сенная, картофельная, кишечная палочки), дрожжевые клетки, уксуснокислые бактерии и др., количество уксусной кислоты значительно возрастает. Одновременно молочная кислота постоянно нейтрализуется аммиаком, образующимся при разрушении белков гнилостными масляно-кислыми бактериями.

Процесс силосования растений должен быть направлен на максимальное снижение потерь питательных веществ при брожении. Использование потенциальной энергии сахаров при различных видах брожения неодинаково. Наиболее экономично с точки зрения последующего питания животных используют сахара молочнокислые бактерии. При сбраживании сахара до молочной кислоты теряется примерно 3% энергии, до уксусной — 15, до масляной — 24. Дрожжевое брожение сахаров и образовавшейся молочной кислоты связано с дальнейшей потерей энергии.

юз

Процесс использования (утилизации) сахаров различными видами молочно-кислых бактерий протекает по характерным для них схемам:

• гомоферментативное молочно-кислое брожение:

• гетероферментативное молочно-кислое брожение:

Менее эффективно используют сахара бактерии кишечной палочки. В процессе их жизнедеятельности образуется значительное количество газообразных продуктов:

Согласно разным источникам потери энергии сахаров при дрожжевом брожении составляют от 3 до 9%. Дрожжевое брожение протекает по схеме:

При дрожжевом брожении возможны и дальнейшие потери кормами энергии, когда дрожжевые клетки при недостатке сахара в силосуемой массе переключаются на сбраживание молочной кислоты и при этом дополнительно образуется диоксид углерода:

Еще большие потери энергетической питательности кормов наблюдаются, когда силосование проходит в условиях, благоприятных для развития масляно-кислого брожения (pH 4,6 и выше). Потери энергии в этом случае увеличиваются в результате сбраживания масляно-кислыми бактериями сахара и молочной кислоты:

Кроме сахара и молочной кислоты в процессе жизнедеятельности масляно-кислые бактерии могут использовать отдельные аминокислоты. Например, конечными продуктами разложения глутаминовой кислоты масляно-кислыми бактериями являются масляная и уксусная кислоты и газы в виде аммиака, диоксида углерода и водорода.

Масляно-кислое брожение при силосовании нежелательно, так как оно указывает на неблагоприятные условия силосования, сопровождается гнилостным распадом белков и накоплением многих вредных для организмов животных побочных продуктов жизнедеятельности этих бактерий.

Предотвратить развитие масляно-кислого брожения при силосовании кормов можно путем быстрого снижения значения pH среды до 4,2.

Источник