Микробиология кукурузного силоса
Витебск 2011 СОДЕРЖАНИЕ
Введение . Микрофлора зеленой массы и силосованной кукурузы Микрофлора зеленой массы кукурузы Микрофлора силосованной кукурузы Микрофлора кукурузы, пораженной заморозками . Влияние кукурузного силоса на обмен веществ в организме животных . Аэробное разложение корма Причины аэробного разложения корма Микрофлора аэробного разложения корма Способы повышения аэробной стабильности кукурузного силоса Литература
Введение кукурузный силос корм Применяемые ныне в производственных условиях способы заготовки и хранения кукурузного силоса не обеспечивают получение высокоэнергетического корма. Зачастую даже раннеспелые гибриды не успевают достичь оптимальных для силосования стадий развития (молочно-восковая, восковая спелость зерна) из-за климатических условий, особенно в северной части Беларуси. Высокая влажность исходной зеленой массы и относительно большое содержание сахара приводят, как показывает практика, к получению перекисшего корма (рН 3,3-3,7) с низкой питательностью (0,12-0,14 корм. ед. в 1 кг корма). Такой силос является причиной нарушения обмена веществ у животных. Кроме того, вызывает озабоченность ухудшение аэробной стабильности кукурузного силоса хорошего качества. В этом случае наблюдаются значительные потери в процессе выемки кукурузного силоса из хранилища, несмотря на строгое соблюдение основных технологических приемов при его заготовке (снижение влажности, своевременная закладка, надежное уплотнение и укрытие). Это происходит в результате активности аэробной микрофлоры, которая использует в качестве источника энергии водоростворимые углеводы и молочную кислоту. На практике это сопровождается термическим процессом, в конечном счете, “аэробным разложением” силоса, от которого отказываются животные.
В данном пособии рассматриваются особенности процессов брожения при созревании кукурузного силоса, способы раскисления перекисших силосов из кукурузы, а также факторы, повышающие их аэробную стабильность. Учебно-методическое пособие рассчитано на 6 часов лекций и 18 часов лабораторно-практических занятий. 1. Микрофлора зеленой массы и силосованной кукурузы
Микрофлора зеленой массы кукурузы
Исследование микрофлоры свежей зеленой массы кукурузы и початков во время заготовки силоса показали, что её представители, участвующие в процессах созревания силосованных кормов, выявляются примерно в таком же численном соотношении, как и на других видах свежего сырья для силосования. При анализе количественного и качественного состава микрофлоры кукурузы установлено преобладающее количество гнилостных бактерий - Bacillus megaterium, Bacterium levans, Pseudomonas herbicola levans (табл.1. Выявляется большое колическтво дрожжей - Hansenula anomala, Candida krusei, Pichia membranae faciens, Saecharomyces exiguus, а также плесневых грибов Aspergillus fumigatus, Fusarium sporotrichiella, Geotrichum candidum и др. Основными представителями молочнокислых бактерий кукурузы явились палочковидные формы типа Lactobacillus plantarum. Микрофлора свежесобранных початков значительно беднее микрофлоры зеленой массы, снятой в тот же срок и в том же поле. Это указывает на то, что обертка является защитным укрытием початка в отношении микрофлоры. Так в 1г обертки содержатся единицы и десятки миллионов гнилостных бактерий, в самом початке гнилостные бактерии были обнаружены в количестве десятков тысяч, а молочнокислые - сотен и тысяч клеток.
Таблица 1 Количество микроорганизмов в свежей зеленой массе кукурузы во время загрузки в хранилище, млн. кл. /г силосуемой массы
Микрофлора силосованной кукурузы
Кукуруза богата углеводами, поэтому при создании анаэробных условий в процессе силосования молочнокислые бактерии довольно быстро приобретают численный перевес над гнилостными. Если на вторые сутки в кукурузном силосе молочнокислых бактерий насчитывали 430 млн., гнилостных 425 млн. в 1 г силосной массы, то через 15 суток, когда численность молочнокислых бактерий возросла до 900 млн., гнилостные бактерии выделялись в очень малом количестве. Маслянокислые бактерии при оптимальных условиях силосования не развиваются. Наблюдение за динамикой процессов созревания силоса из кукурузы показало, что в первой фазе участвуют не только гнилостные и молочнокислые бактерии, но и дрожжи. Их количество значительно возрастает на вторые сутки. Активность дрожжей в силосе считается нежелательной по двум причинам. Во-первых, они конкурируют с молочнокислыми бактериями за сахара, которые сбраживают в основном до этилового спирта, не представляющего значительной консервирующей ценности. В ходе образования этилового спирта из глюкозы сначала образуется пируват, который затем декарбоксилируется до ацетальдегида, восстанавливаемого до этилового спирта. Помимо этилового спирта, дрожжи в анаэробных условиях образуют также и другие продукты (уксусную, пропионовую, масляную, изомасляную кислоты, n-пропанол, изобутанол, изопентанол). В дополнение к гексозным сахарам некоторые дрожжи используют пентозы (D-ксилозу, D-рибозу), полисахариды (крахмал), спирты (маннит, сорбит). Во-вторых, дрожжи являются основными возбудителями аэробного разложения силоса, используют органические кислоты (молочную, уксусную, лимонную (см. раздел 3.2) Таким образом, в кукурузе богатой углеводами, при оптимальном режиме силосования, в начальный период созревания процесс брожения обусловлен преимущественным участием сообщества микроорганизмов, сбраживающих углеводы: гнилостных, молочнокислых и дрожжей. Гнилостные бактерии доминируют не более первых 2-5 суток, а затем под воздействием нарастающего количества молочнокислых бактерий, прекращают свое развитие в условиях низкого уровня рН.
Молочнокислые бактерии, достигнув доминирующего положения, почти полностью заменяют гнилостных бактерий. Затем, по мере дальнейшего снижения уровня рН, их количество снижается. Аэробные условия в силосохранилище неблагоприятны для роста плесеней. Они, как правило, развиваются лишь на отдельных участках, у краев и на поверхности, которые соприкасаются с воздухом. При нарушении технологического режима силосования в кукурузной массе в наибольшей степени сказывается деятельность дрожжей и маслянокислых бактерий, т.е. микроорганизмов, разрушающих углеводы. Такой силос характеризуется большим содержанием уксусной, и даже масляной кислоты. Наличие большого количества уксусной кислоты всегда указывает на пониженное качество силоса. . Микрофлора кукурузы подмороженной заморозками.
В условиях северных районов республики бывают случаи, когда силосуют подмороженную кукурузу. При правильной технологии силосования подмороженной кукурузы уже через 3-5 суток молочнокислые бактерии приобретают доминирующее положение, их численность почти в 10 раз превышает количество гнилостных бактерий, а дрожжи на этом материале выявляются даже в большем количестве, чем в созревших силосах из неповрежденной заморозком кукурузы. На этом материале основное экологическое собщество микроорганизмов представлено молочнокислыми и гнилостными бактериями, а также дрожжами. Из гнилостных бактерий выделены те же виды, которые встречаются обычно при силосовании зеленой массы разнообразных растений, в том числе и кукурузы - Pseudomonas herbicola и Bacterium levans. Биохимические данные свидетельствуют о том, что процессы созревания этих силосов характеризуется быстрым и очень высоким накоплением органических кислот. В то же время отмечено, что, по мере хранения, кислотность в этих силосах существенно снижается. Это может быть объяснено потреблением кислот дрожжами, поскольку последние здесь обнаруживаются даже в 9-месячном силосе, что приводит к получению готовых кормов пониженного качества.
Через 5 месяцев хранения качество силоса, взятого в середине хранилища и в более глубоких слоях, по составу органических кислот, по микрофлоре и органолептическим показателям было хорошим, в то время как в верхней части сооружения был получен силос плохого качества. Силос из верхнего слоя хранилища обладал острым запахом масляной кислоты и в нем были выявлены гнилостные бактерии в доминирующем количестве над молочнокислыми: соответственно 30 млн. и 23 млн. бактерий на 1 г силосной массы. Здесь же были выявлены в значительно большем количестве маслянокислые бактерии, по сравнению с силосом, залегающим на середине сооружения. Таким образом, микробиологические процессы созревания силоса из кукурузы, поврежденной заморозком, протекают более интенсивно, чем при силосовании кукурузы, не поврежденной им; при большем участии нежелательной микрофлоры в верхних слоях. Задержка с уборкой подмороженной кукурузы недопустима, так как это способствует быстрому развитию на подмороженных растениях нежелательной микрофлоры и существенно снижает качество готового силоса. Поэтому кукурузу, поврежденную заморозками, необходимо быстро убрать и сразу же засилосовать с соблюдением всех технологических приемов.
2. Влияние кукурузного силоса на обмен веществ в организме животных
За сутки в организм животного с силосом вводится 0,7-0,9 кг органических кислот, которые оказывают существенное влияние на процессы пищеварения и обмен веществ [4]. Но если силос перекислен, то количество кислот существенно возрастает. Такой силос оказывает отрицательное влияние не только на обменные процессы, но и на вкусовые, технологические качества молока, а также на продукты его переработки (сыры, масло). Длительное скармливание кукурузного силоса спонтанного брожения в чистом виде (без других кормов) тормозит процессы брожения в рубце, угнетает развитие микрофлоры и вызывает снижение переваримости питательных веществ рациона, а также среднесуточных приростов живой массы. Животные отказываются от корма из кукурузы, в котором прошли процессы вторичного брожения. Установлено снижение щелочного резерва и сахара в крови у коров, обильно поедавших силос спонтанного брожения. Содержание ацетоновых тел в крови, молоке и в моче животных растет по мере увеличения количества перекисшего силоса в рационе. Скармливание лактирующим коровам по 20-25 кг кукурузного силоса, содержащего масляную кислоту, вызывало тяжелую форму ацидоза и значительно повышало кислотность молока.
Силосный тип кормления коров с недостатком в рационе легкопереваримых углеводов снижает амилолитическую активность содержимого рубца и химуса слепой кишки. Длительное скармливание коровам по 25-30 кг в сутки перекисшего кукурузного силоса спонтанного брожения отрицательно отражается на воспроизводительной способности коров, биологической полноценности молозива и молока, что ведет к снижению роста телят и их сопротивляемости к желудочно-кишечным заболеваниям. Научные выводы подтверждались в практических условиях кормления коров кукурузным силосом. Следует отметить, что кетонемия в организме высокопродуктивных коров развивается быстрее, чем у низкопродуктивных. Нарушение соотношения углеводного и жирового метаболитов в организме приводит к появлению в крови и тканях значительного количества недоокисленных продуктов обмена в виде кетоновых (ацетоновых) тел и развитию кетоза. Явления кетозов в организме обычно связывают с нарушением углеводно-жирового обмена веществ при одновременном снижении количества сахара в крови и резком повышении кетоновых тел. Основная причина кетозов - поступление в организм кислых продуктов обмена в периоды необычных состояний к усвоению питательных веществ рациона, т.е. беременности, лактации, стрессов и т.д. Отсюда и наибольшая предрасположенность к кетозам самок сельскохозяйственных животных, потребляющих повышенное количество силоса. Кетонемия, независимо от причины, ее вызвавшей, характеризуется накоплением в крови и тканях кетоновых тел под влиянием активированных уксусной и ацетоуксусной кислот. Ацетоуксусная кислота превращается в оксимасляную благодаря ферменту дегидрогеназа, причем реакция эта обратима. В рубце жвачных животных обнаружена ацето-ацетатдекарбоксилаза, которая позволяет тканям рубца использовать ацетоуксусную кислоту с выделением ацетона и углекислого газа. Эти метаболиты удаляются из организма с мочой и выдыхаемым воздухом. Если, например, с выдыхаемым жвачными животными воздухом ощущается характерный запах ацетона, то это показатель заболевания кетозом. К предшественникам кетоновых тел относятся тирозин, лейцин, изолейцин и фенилаланин, синтезируемые в рубце и поступающие с кормом. За сутки в организме коровы может образоваться до 300 г кетоновых тел. Основной же источник кетообразования в организме - масляная кислота. Удаление ее из организма прекращает кетонемию. Местом образования кетоновых тел считают ткани рубца, печени, а иногда молочную железу. Утилизируются кетоновые тела почти всеми тканями организма. Главное условие для окончательного распада кетоновых тел до углекислого газа и воды в организме - присутствие достаточного количества глюкозы в тканях и крови. Максимальная утилизация кетоновых тел тканями организма возможна при концентрации их в крови на уровне 20 мг %, превышение этого предела ведет к кетонемии. Выведение кетоновых тел из организма с мочой, молоком и выдыхаемым воздухом сопровождается выделением равного количества ионов натрия и калия, что является причиной снижения щелочного резерва крови. Для профилактики кетонемии у жвачных животных обычно рекомендуют гормональные препараты типа инсулина, АКТГ, тироксина, а также глицерин, глюкозу, пропионовую кислоту и ее соли. Введение их в организм считается необходимым для увеличения в рубце пропионовой кислоты и уменьшения масляной. Этому способствуют также балансирование рационов по протеину и углеводам, скармливание животным крахмалистых и сахаристых кормов. Скармливание коровам силоса с пропионовокислой закваской активизирует деятельность целлюлозолитических бактерий в пищеварительном тракте, в результате чего усиливаются разложение клетчатки, стимулируется развитие пропионовокислых бактерий в рубце, лучше усваиваются питательные вещества рациона. Так, коэффициент переваримости основных компонентов рациона с таким силосом выше, чем рациона с силосом спонтанного брожения: по сырому протеину - на 4%, сырому жиру - на 8,4%, сырой клетчатке - на 2,1% и безазотистым экстрактивным веществам - на 3%. Силос с закваской у лактирующих коров вызывает увеличение концентрации сахара на 10-15%, резервной щелочности - на 20-40 мг%, снижает концентрацию кетоновых тел на 5-7 мг% и тем самым профилактирует ацидоз. У стельных сухостойных коров активизируется пищеварение, улучшается физиологическое состояние. Об этом свидетельствуют увеличение в крови щелочного резерва в среднем на 10 мг%, концентрации сахара - на 20 мг%, снижение в ней уровня кетоновых тел на 4,6 мг% и рождение здоровых, жизнеспособных телят. У лактирующих коров повышается жирность молока на 0,20-0,25%, содержание белка - на 0,20-0,30% и лактозы - на 0,10-0,20%. Использование углеаммонийных солей (УАС) в количестве 10 кг/т корма дает положительные результаты при раскислении кукурузного силоса. Кроме того, силос одновременно обогащается протеином.
3. Аэробное разложение кукурузного силоса
Силос хорошего и самого высокого качества иногда подвергается быстрому согреванию при выемке из хранилища или при доступе воздуха хранилище. В кукурузном силосе аэробные потери, в некоторых случаях, достигали 32% в течение 15 дней. [7] В силосах, в которых происходит аэробная порча, зона повышенной температуры распространялась сначала на поверхность силоса в хранилище (бурте), а со временем углублялась на 20-40 см. В дальнейшем поверхностный слой (0-15 см) охлаждался, рН в нем повышался до 8,5-10,0 и начиналось развитие плесневых грибов. Таким образом, на первой стадии порчи происходит разогревание и увеличение рН, а на второй стадии порчи - плесневение. Результатом этих негативных явлений является разрушение молочной кислоты, углеводов и других ценных веществ с образованием опасных для здоровья животных микотоксинов.
Причины аэробного разложения корма.
Под “вторичным” брожением подразумевают окисление органических кислот (главным образом молочной кислоты), образовавшихся в процессе силосования, при доступе воздуха уже после законченного брожения. Этот термин, часто употребляющийся в последние несколько лет, не совсем точен в научном смысле. Если брожение - это процесс анаэробного расщепления углеводов, то “вторичное” брожение - противоположный процесс ферментативного разложения при доступе кислорода. Проникновение воздуха приводит к быстрому распаду углеводов, молочной кислоты и в дальнейшем распаду белка с повышением рН. На практике это сопровождается термическим процессом, неприятным запахом, нарушением структуры корма (мажущаяся, разрушенная). Даже при слабом самосогревании до 40о С животные отказываются от такого корма. Медленное заполнение, задержка герметизации - все это процедуры, способствующие увеличению популяции аэробных микроорганизмов, которые начнут активно развиваться, как только будет вскрыто силосохранилище.
Микрофлора аэробного разложения корма
Установлено, что первичными возбудителями вторичной ферментации являются дрожжи, которые обладают способностью к ассимиляции (расщеплению) молочной кислоты. Впервые присутствие дрожжей в силосе установлено в 1932 г., но их значение недооценивалось до 1964 г., когда выяснилось что дрожжи играют главную роль в разложении силоса при доступе к нему воздуха [3]. Отсутствие интереса к этим микроорганизмам объяснялось тем, что их количество в силосе незначительно. Однако силос из кукурузы нередко характеризуется высокой численностью этих микроорганизмов и особенно когда аэробная фаза в силосохранилище была продолжительной. Основные дрожжи, встречающиеся в силосе, разделены на две группы: 1. Дрожжи “низового” брожения, или осадочные, которые пред- почтительно сбраживают сахара (Torulopsis sp.) 1. Дрожжи “верхового” брожения, или пленчатые, имеют слабую способность к сбраживанию, но эффективно используют молочную кислоту в качестве субстрата (Candida sp, Hansnula sp.). Изучение динамики брожения показало, что содержание дрожжей в самосогревающемся кукурузном силосе первоначально составляло 105 - 107 дрожжей в 1 г сразу после выемки, а затем постепенно снижалось. Большинство выделенных штаммов дрожжей из таких силосов относятся к Candida sp, Hansnula sp. Такие наиболее распространенные возбудители нестабильности как Candida krusei, Candida lamlica, Pichia strasburgensia, Hansenula anomala устойчивы к очень низким рН. После 5-дневного аэробного хранения нестабильный кукурузный силос имеет астрономически высокое число не только дрожжей, но и других микроорганизмов (таблица 2).
Таблица 2 Количество микроорганизмов в нестабильном кукурузном силосе 5-дневного аэробного хранения, микр. кл./г силоса
Особенно поразительно присутствие в силосе обитателей нейтральных или слабощелочных почв - стрептомицетов. Их наличие, как и “истинных” силосных плесеней, является одной из причин непригодности для скармливания такого силоса. Но как при наличии “истинных” плесневых грибов, так и чуждых для силоса стрептомицетов речь идет не о первичных возбудителях вторичной ферментации, а уже о вторичной флоре при аэробной нестабильности. [8] В конце спонтанного брожения силосной массы из кукурузы количество дрожей составляет не менее 104 клеток в 1г корма (таблица 3).
Таблица 3 Кукурузный силос (конечная оценка после 173 дней)
Плесневые грибы, как и дрожжи, играют негативную роль в разложении силосов при доступе к ним воздуха, так как образуют токсичные вещества - микотоксины. В изученных образцах, отобранных из силосохранилищ перед началом кормления, были выделены и определены плесени Aspergillus sp., Fusarium sp., Penicillium sp. и др. У животных, получавших заплесневевший кукурузный силос, содержащий A. fumigatus, наблюдались воспаление тонких кишок, изменения в промежуточных тканях легких, потеря аппетита, диарея [3]. Нарушение сердечной деятельности (пульс учащен, аритмичный) и дыхания, расстройство пищеварения (атония рубца или усиленная перистальтика кишечника), угнетение, отказ от корма вызваны микотоксинами Fusarium sporotrichiella, Geotrichum candidum. Такой силос придает силосу прогорклый запах и вызывает микозы у животных [3].
3.3 Способы повышения аэробной стабильности кукурузного силоса
Правильное вскрытие силосного хранилища, микробиологический анализ закладываемой зеленой массы в силосохранилище, применение химических консервантов, обладающих фунгицидными (фунгистатическими) свойствами - основные меры для ограничения микробиологической порчи при длительном скармливании или аэробном хранении кукурузного силоса. Наиболее очевидный и эффективный способ предотвращения аэробного разложения - это скармливание силоса животным в день извлечения из силосохранилища. Частое изъятие корма также усиливает разложение на вскрытой поверхности силосохранилища. Выгрузка должна производиться без перемещения слоев, нарушения монолитности силоса, оставшегося в силосохранилище. Одной из возможных мер улучшения аэробной стабильности кукурузного силоса является обработка зеленой массы химическими веществами, подавляющими аэробную микрофлору корма. В таблице 4 представлены наиболее часто используемые консервирующие препараты, которые оказывают фунгистатическое (фунгицидное) действие на возбудителей вторичного брожения [6]. Формиат кальция и уксусная кислота практически не оказывают тормозящего действия на дрожжи, если применяемая концентрация ниже 0,5%. Несмотря на быстрый распад нитрита натрия, гексаметилентетрамина их рекомендуют для ограничения процессов вторичного брожения, так как они «освобождают» силос от дрожжей к началу брожения. Самыми эффективными в качестве консервантов фунгистатического (фунгицидного) действия на вторичные процессы брожения являются пропионовая, уксусная кислоты, бензоат натрия, поскольку они при выемке силоса из хранилища сохраняются в значительной степени. Сравнительное изучение фунгистатических (фунгицидных) свойств пропионовой, муравьиной, бензойной кислот, бензоата натрия, нитрита натрия, консерванта-обогатителя (в состав которого входит пропионовая кислота и мочевина), финских консервантов (типа Viher) показало, что наибольшей активностью обладали нитрит натрия и бензойная кислота, которые ингибировали рост дрожжей до 98%. Сила воздействия химических консервантов зависела от их дозы, концентрации водородных ионов и количества дрожжевых клеток.
Таблица 4 Действие химических веществ на дрожжи.
Использование препаратов, созданных на основе комбинированных гомоферментативных и гетероферментативных штаммов молочнокислых бактерий также способствует повышению сохранности силоса в процессе выемки из силосохранилища [1]. Хотя включение гетероферментативных бактерий приводит к некоторому увеличению потерь питательных веществ в процессе силосования, оно способствует увеличению в корме уксусной кислоты и, следовательно, повышению его аэробной стабильности [5]. Таким образом, применяемые в производственных условиях технологии заготовки кукурузного силоса не всегда обеспечивает получение высокопитательного корма. Силос бывает нередко перекисленным и поедаемость его животными невысока. Отсюда низкая эффективность использования энергоресурсов. Обильное кормление животных перекисленным силосом приводит к нарушению уровня сахара, щелочного резерва в крови, к развитию кетозов и т.д. В практике известны случаи, когда кукурузный силос хорошего качества быстро “согревается” и очень быстро плесневеет при выемке его из хранилища или в самом хранилище при доступе воздуха. Причиной аэробной нестабильности является наличие дрожжей (Candida sp. Hansenula sp), которые могут ассимилировать (использовать, разрушать) молочную кислоту. Расщепление последней приводит к тому, что кислая среда сменяется на щелочную (рН 8,5-10,0), создаются благоприятные условия для развития плесневой, маслянокислой, гнилостной микрофлоры. В том случае, когда в 1 г исходной силосуемой массы содержится более 4.105 грибов, нельзя получить из нее аэробно стабильный силос и необходимы дополнительные меры для ограничения потерь. Для подавления возбудителей аэробного разложения существуют препараты с фунгицидной (фунгистатической) активностью. Наилучшую активность против дрожжей показала бензойная кислота, нитрит натрия, которые почти полностью (98%) ингибировали дрожжи. Для улучшения аэробной стабильности кукурузного силоса предлагаются комплексные биопрепараты на основе гомо-и гетероферментативных молочнокислых бактерий.
ЛИТЕРАТУРА
1. Абраскова С.В., Буряко И.А., Астапович Н.И. Сравнительная эффективность использования биопрепарата Лаксил и химических консервантов // Мат. междун. конф.- 2000.- С.142-143. 2. Асонов Н.Р. Микробиология: Учебник для студентов высших учеб. заведений.-4-е изд., перераб. и доп.-М.:Колос, 2001.-352 с. . Мак-Дональд П. Биохимия силоса.- М.: Агропромиздат, 1985.-270с. . Нугматжанов К.Г. Микробиологические способы повышения качества корма.- Алма-Ата, 1987-120с. . Победнов Ю.А. Влияние бактериальных препаратов на аэробную стабильность силоса.-Кормопроизводство.- 1997. -№11.-С.24-26. . Шлягель Г. Общая микробиология.-М.: Мир, 1972.-С.241-246 7. Bech Th. Beeindlussung der Nachgarung durch Seliermietel Wirtschaftseig Futter -1975.- В.21,Н.1.-S.55-56 . Victor D, Ress H Fhe aerobiek deterioration of grass silage on effect on tne water - soluble carbohydrate a the associated heat production// of. Sci. Fоod.Agriс.-1982.-H33.-Р.499-508
Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|