Микробиология продуктов питания и кормов для животных

Микроорганизмы кормов

На поверхности вегетирующих растений находятся различные представители микроорганизмов — бактерии, актиномицеты, микроскопические грибы, дрожжи, водоросли, простейшие. Количество их может быть очень велико: от десятков — сотен тысяч до десятков и сотен миллионов клеток бактерий на 1 г зеленых растений. Число эпифитов на 1 г ткани растений кукурузы, овса, люцерны, травы и др. колеблется от 1,5 • 103 до 9 • 106 КОЕ. Эти количества меняются в зависимости от вида и возраста растений, почвенно-климатических условий и агротехнологий возделывания сельскохозяйственных культур.

Наиболее богато в составе эпифитной микрофлоры представлены бактерии. Почти все исследователи отмечают преобладающее развитие на растениях Erwinia herbicola. Общее число их достигает (3—5) • 105 КОЕ/г ткани, на семенах пшеницы и ржи они составляют 80—98% от всей бактериальной флоры. Если зерно цельное, здоровое, без повреждений, то Е. herbicola составляет 90— 100% [Красильников, 1958].

В меньшем количестве на поверхности растений находятся представители молочнокислых бактерий. В Средней Азии, например, на травянистых культурах они обнаруживались в больших количествах. Причем чем ближе к населенным пунктам, тем больше молочнокислых бактерий поселяется на поверхности растений. Это представители Lactobacillus plantarum. На ягодах и фруктах обитают бактерии, грибы и дрожжи, встречаются актиномицеты и даже простейшие.

В Московской области при анализе предуборочных семян пшеницы (сорт Московская 2411) было обнаружено 97% бактерий Е. herbicola и не было обнаружено дрожжей. На другом сорте пшеницы, выросшей рядом, при равных условиях было найдено 60% дрожжей и не было обнаружено бактерий рода Е. herbicola.

Эпифитную микрофлору можно изменять, искусственно регулируя ее состав обработкой семян перед посевом соответствующей микрофлорой. Растения поглощают через листовую поверхность различные микробные метаболиты, витамины, антибиотики и другие соединения, способствующие укреплению иммунной системы растительного организма. Среди эпифитной микрофлоры имеется немало антагонистов фитопатогенных микробов. Развиваясь обильно на растениях, такие организмы выполняют защитную функцию, подавляя возбудителей инфекции, попадающих извне. Практически можно изменять состав эпифитной микрофлоры на поверхности зеленых частей растений, создавать на них определенные ценозы антагонистов, что может оказаться весьма ценным для практики растениеводства и плодоводства.

Судьба бактерий (их количество и качественный состав) на поверхности растений в большой степени определяется влажностью и выделениями различных веществ — летучих и нелетучих — особыми железами или при гуттации. Интенсивность гуттации зависит от освещенности, влажности почвы, обеспеченности растений элементами питания. Внесение в почву аммонийных солей увеличивает выделение с каплями гуттации азотистых соединений. Частые дожди и обильные росы способствуют развитию бактериальной инфекции. Происходящее в естественных условиях трение листьев друг о друга приводит к возникновению повреждений, достаточных для заражения растения многими видами бактерий, образующих токсические вещества.

Среди эпифитной микрофлоры отмечается высокая плотность псевдомонад, дрожжей, выделяющих биотические вещества — витамины, ауксины, фолиевую кислоту, тиамин, рибофлавин и другие соединения. Некоторые организмы образуют антибиотические вещества с резко выраженными антимикробными свойствами. На их количество влияют видовые особенности растений, стадия их развития и погодные условия в период уборки. Во влажную погоду численность эпифитной микрофлоры заметно возрастает. Влажность свежескошенной травы составляет 70—80%, а сена — 12— 16%, поэтому содержание эпифитных микроорганизмов травы и сена сильно варьирует и меняется состав желательных молочнокислых бактерий.

В табл. 10.1 кукуруза представлена как лучшее силосуемое растение — на эпифиты приходится 100 000 настоящих молочнокисКОЛИЧЕСТВО МИКРООРГАНИЗМОВ В 1 Г КОРМА

[Бек, 1966]

лых бактерий без нежелательных микроорганизмов (маслянокислых бактерий и дрожжей). Хорошая силосуемость кукурузы объясняется как благоприятным соотношением питательных веществ (особенно сахаров), так и большой численностью молочнокислых бактерий.

При силосовании большинства кормов с малым количеством молочнокислых бактерий принимают любые меры, способствующие быстрому размножению этих бактерий. Нередко добавляют органические или неорганические кислоты, которые благоприятствуют развитию молочнокислых бактерий. Их введение к труд- нозаквашиваемым кормам подавляет развитие сапротрофной микрофлоры первой фазы брожения, т.е. смешанной эпифитной микрофлоры.

Первая фаза брожения, как правило, бывает кратковременной и зависит от химического состава корма и условий его укладки в башнях, траншеях и т.д. Окончание первой фазы брожения связывается с подкислением среды, наступлением анаэробных условий и гибелью гнилостных аэробных бактерий.

Вторая фаза, или фаза главного брожения, характеризуется активным развитием молочнокислых бактерий. Причем в первый период второй фазы брожения в силосах обычно преобладают кокки, которые позднее сменяются палочковидными формами молочнокислых бактерий, обладающими большей кислотоустойчивос- тью. Наряду с основным продуктом брожения — молочной кислотой получаются в этот период побочные продукты: уксусная кислота, диоксид углерода, иногда этиловый спирт; некоторая часть белка (не более 6%) превращается в аминокислоты. Часть витаминов разрушается, но, как правило, значительно меньшая, чем при сушке сена. Максимальные потери жиров при правильном силосовании не превышают 5% их первоначального содержания в исходной массе.

Третья фаза брожения корма (конечная) связана с постепенным отмиранием в созревающем силосе молочнокислых бактерий (гомоферментативных и гетероферментативных). Продукты брожения, вырабатываемые молочнокислыми бактериями, консервируют силосуемую массу.

В силосе могут размножаться кислотоустойчивые дрожжи, бациллы, маслянокислые бактерии, определяющие пороки силоса. В правильно заквашиваемой массе эти микроорганизмы активно не размножаются. Качество силоса характеризует состав накопившихся при брожении органических кислот и микроорганизмов.

Для регулирования процесса силосования рекомендуется несколько приемов: использование заквасок молочнокислых бактерий, особенно при силосовании трудносилосуемого растительного материала; буферные кислотные смеси, в состав которых входят разные минеральные кислоты; органические кислоты (муравьиная); формиат кальция, метабисульфит, ферменты (амилаза), антибиотики и др. Их введение в силосуемый корм подавляет развитие сапротрофной микрофлоры первой фазы брожения, а кислотные смеси с величиной pH около 4,0 не препятствуют развитию молочнокислых бактерий.

Для питания многих групп молочнокислых бактерий необходимы дополнительные факторы роста (витамины), которые обычно в достаточном количестве содержатся в силосуемой массе. Молочнокислые бактерии могут активно размножаться как в относительно холодных (.холодный способ силосования при 30—35 °С), так и в греющихся силосах (горячий способ силосования при 45— 50 °С). Однако при температуре 50—55°С молочнокислые бактерии развиваются плохо, а при дальнейшем ее повышении погибают как формы, не образующие спор.

     СОДЕРЖАНИЕ 

1. Введение
2. Микробиология
   кормов
3. Эпифитная
   микрофлора
4. Силос

• Микробиологические 
  процессы, происходящие

                       
при силосовании

• Динамика
  процесса силосования
• Влияние кислого
  силоса на обмен веществ животных и качество
  молочных продуктов

5. Гнилостные
   бактерии
6. Плесневелые
   грибы и дрожжи
7. Молочнокислые
   бактерии
8. Маслянокислые
   бактерии
9. Эшерихии
10. Амонификаторы
11. Микробиология
    сена и влажного зерна 

• Приготовление
  обыкновенного сена

12. Сенаж
13. Потери при
    брожении
14. Дрожжевание
    кормов 

• Дрожжи
• Условия,
  необходимые для размножения дрожжей
• Контроль
  за ростом и размножением дрожжей

15. Мясокостная
    мука

• Обработка
  муки и требования к качеству мясокостной
  муки
• Факторы
  риска при производстве мясной, мясокостной
  муки

16. Кормовые
    токсикозы

17. Способы
    обеззараживания сырья и комбикормов
18. Микробиологический
    анализ кормов 

• Основные
  микробиологические методы определения
  качества кормов

 

19. Список 
    литературы

     ВВЕДЕНИЕ

     Широкое
распространение микроорганизмов 
свидетельствует об их огромной роли
в природе. При их участии происходит разложение
различных органических веществ в почвах
и водоемах, они обуславливают круговорот
веществ и энергии в природе; от их деятельности
зависит плодородие почв, формирование
каменного угля, нефти, многих других полезных
ископаемых. Микроорганизмы участвуют
в выветривании горных пород и прочих
природных процессах. При самом активном,
широком участии микроорганизмов в природе,
главным образом в почве и гидросфере,
постоянно осуществляется два противоположных
процесса: синтез из минеральных веществ
сложных органических соединений и, наоборот,
разложение органических веществ до минеральных.
Единство этих противоположных процессов
лежит в основе биологической роли микроорганизмов
в круговороте веществ в природе.

      
Среди различных процессов превращения
веществ в природе, в которых микроорганизмы
принимают активное участие, важнейшее
значение для осуществления жизни растений,
животных и человека на Земле имеют круговорот
азота, углерода, фосфора, серы, железа.
Многие микроорганизмы используют в промышленном
и сельскохозяйственном производстве.
Так, хлебопечение, изготовление кисломолочных
продуктов, виноделие, получение витаминов,
ферментов, пищевых и кормовых белков,
органических кислот и многих веществ,
применяемых в сельском хозяйстве, промышленности
и медицине, основаны на деятельности
разнообразных микроорганизмов.

      
Особенно важно использование 
микроорганизмов в растениеводстве 
и животноводстве. От них зависит 
обогащение почвы азотом, борьба 
с вредителями сельскохозяйственных
культур при помощи микробных препаратов,
правильное приготовление и хранение
кормов, создание кормового белка, антибиотиков
и веществ микробного происхождения для
кормления животных.  
 

     Микробиология
кормов

     Корма,
их состав во многом определяют состояние
и продуктивность животных. По происхождению
различают растительные, животные и минеральные
корма. Из всех кормов наибольший удельный
вес занимают растительные (грубые), к
которым жвачные и другие виды животных
приспособились в процессе эволюции. В
зависимости от содержания влаги в заготовленных
растительных кормах различают: сено (12-17%),
сенаж (40- 50%), силос ( 70- 80%). 

     Эпифитная
микрофлора

     Микроорганизмы,
которые живут и размножаются
на наземных частях растений ( листья,
стебли и т.д.), называют эпифитными. Поверхность
растений для эпифитов является средой
обитания. Их количество зависит от фазы
развития растения, влажности, температуры
и других факторов. При увлажнении численность
микроорганизмов возрастает. Чем старше
растение , тем больше микробов. Среди
них можно встретить представителей разных
физиологических групп. 

     Таблица
1

     Количество 
микроорганизмов 
на поверхности листьев 
растений ( по данным
Е. И. Квасникова), тыс.
на 1 г сухого вещества.

     Из 
таблицы видно, что на поверхности листьев
растений содержится большое количество
аммонификаторов и меньше представителей
других физиологических групп микроорганизмов.
Эпифиты на растения попадают из почвы,
семян, а также другими путями. Для эпифитов
в отличие от других микробов характерно
то, что они, находясь на поверхности растений,
хорошо переносят действие фитонцидов,
солнечных лучей и питаются веществами,
выделяемыми растениями. Устойчивость
эпифитов к фитоцитам гораздо выше, чем
у почвенных микробов. Многие организмы
усваивают даже летучие факторы растений.

     Взаимоотношения
между микробами 
и скошенными растениями.
Растительная масса служит хорошей питательной
средой для микроорганизмов. После скашивания
растений исчезают преграды, которые препятствуют
проникновению микробов в их ткани. Появляется
деятельность находящихся в анабиотческом
состоянии эпифитов, среди которых большое
число гнилостных грибов, маслянокислых
и др. При их развитии происходит потеря
больших количеств питательных веществ
и порча корма. Он приобретает гнилосный,
затхлый запах, изменяет окраску. Растения
легко разрываются, их консистенция становится
мажущейся. Такой корм плохо поедается
животными и представляет опасность для
их здоровья.

     Для
жизни бактерий требуется более 
высокая влажность, чем для плесеней.
Поэтому при относительно одинаковых
условиях корма чаще подвергаются плесневению,
чем каким-нибудь другим изменениям. Такие
корма бывают нередко причиной отравлений. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     СИЛОС

     Силосование.
Силос- один из древнейших видов корма.
Его знали земледельцы Египта и Карфагена.
Тогда этот метод использовался в основном
для хранения зерна. Позднее, главным образом
в северных странах, где мало тепла и видимых
излучений, стали  силосовать зелёные
растения (травы). Слово «силос» (silos) –
испанское, что означает «яма». Со временем
сохранение кормов путём силосования
получило широкое распространение.

     Силосование-
это сложный процесс превращения свежей
растительной массы в заквашенный корм.

     Силосуемую 
массу закладывают в траншеи,
ямы, башни, уплотняют и изолируют 
от воздуха. В таком состоянии 
корм хорошо сохраняется благодаря 
микробиологическим процессам, происходящим
в нём. Силосование имеет ряд положительных
сторон. Во-первых, силосовать сочную растительную
массу можно в любую погоду. При этом потери
составных частей корма, в том числе и
витаминов, значительно ниже, чем, например,
при заготовке сена. Правильно заквашенный
корм хорошо поедается животными, и в результате
повышается их продуктивность. Во-вторых,
силосовать можно такие корма (ботва свеклы,
картофеля, отходы крахмало- паточного
производства), которые часто не используются
в хозяйствах. Засилосованный корм можно
хранить длительное время, иногда десятилетиями.
В-третьих, правильно приготовленный силос
имеет хорошие вкусовые качества, возбуждает
аппетит и в сбалансированных рационах
улучшает использование разных составных
частей корма. Существует 2 способа силосования
кормов: холодный и горячий.

     Холодный 
способ силосования 
проходит при сравнительно невысокой
температуре (25-35 С). Такая температура
достигается плотной укладкой силосуемой
массы и хорошей изоляцией её от воздуха.
В таких условиях развитие аммонификаторов
не только сдерживается, но и подавляется.
Уменьшается распад веществ и образование
энергии. Для лучшего уплотнения силосуемую
массу измельчают. В настоящее время имеется
большое количество полимерных плёнок,
с помощью которых можно предотвратить
попадание в силосуемую массу почвы и
других загрязнений, что улучшает качество
корма. Холодный способ силосования получил
в нашей повсеместное распространение.

      
Горячий способ силосования применяется
сравнительно редко: при квашении грубостебельных
малоценных кормов. Чтобы температуру
повысить до 50 С, корм укладывают рыхло
и постепенно, что создаёт условия для
более бурного развития микробиологических
процессов. При такой технологии происходит
потеря больших количеств питательных
веществ. 

• Микробиологические 
  процессы, происходящие

     при
силосовании

     Количественный 
и качественный (видовой) состав сообщества
микроорганизмов, участвующих в созревании
силоса, также зависит от ботанического
состава зеленой массы, содержания в ней
растворимых углеводов и протеина, влажности
исходной массы. Так, например, сырье богатое
белками (клевер, люцерна, донник, эспарцет)
в отличие от сырья, богатого углеводами
(кукуруза, просо и др.), силосуется при
длительном участии в процессах гнилостных
бактерий и при замедленном нарастании
численности молочнокислых бактерий.

     Однако,
в любом случае после закладки
растительной массы в хранилище 
наблюдается массовое размножение
микроорганизмов. Их общее количество
уже через 2-9 суток может значительно превышать
количество микроорганизмов, попадающих
с растительной массой (таблица 2).

     При
всех способах силосования в созревании
силосов участвует сообщество микроорганизмов,
состоящее из двух диаметрально противоположных
групп по характеру воздействия на растительный
материал: вредные (нежелательные) и полезные
(желательные) группы . Характер их взаимоотношений
варьирует не только от симбиотических
до антагонистических, обуславливающих
в конечном итоге успех или неудачу в исходе
силосования,  но и от природы силосуемого
материала,  воздушного и температурного
режима . 

     Таблица
2

     Динамика 
развития молочнокислых и гнилостных
микроорганизмов при силосовании 
кукурузы и клевера. 

     Таким
образом, в процессе силосования происходит
замена гнилостных микроорганизмов молочнокислыми,
которые вследствие образования молочной
и частично уксусной кислот снижают рН
корма до 4,0-4,2 и тем самым создают неблагоприятные
условия для развития гнилостных микроорганизмов
(табл.2).

     Условия
для существования (потребность 
в кислороде, отношение к температуре,
активной кислотности и т.д.) для различных
групп микроорганизмов неодинаковые.
С точки зрения потребности в кислороде
различают условно три группы микроорганизмов:

• размножающиеся
  только при полном отсутствии кислорода(облигатные
  анаэробы);
• размножающиеся
  только при наличии кислорода (облигатные
  аэробы);
• размножающиеся
  как при наличии кислорода, так и без него
  (факультативные анаэробы).

     Большинство
микроорганизмов, которые вызывают порочное
брожение, не выдерживают рН ниже 4,0, поэтому
желательно быстро достичь этого оптимального
уровня кислотности.