Кукурузный и травяной силос является наиболее важным кормом в молочном скотоводстве, относящихся к основному рациону, и, тем самым, играют главную роль в обеспечении скота питательными веществами. Кормления питательным и безупречным по своим гигиеническим качествам силосом имеет решающее значение для здоровья животных и для количества и качества производимого молока. Корма с высоким содержанием вредных микроорганизмов, наоборот, приводят к снижению потребления корма, ухудшение его переваривания и болезней. Поэтому целью приготовления силоса является получение через процесс ферментации максимально возможной питательной ценности кормовых растений и производство стабильного высококачественного продукта.
Во время силосования микрофлора кормовых растений подвергается сильным изменениям. Эпифитная микрофлора свежих растений состоит из различных групп микроорганизмов, которые могут повлиять на процесс брожения как положительно, так и отрицательно. Развитие микробного состава при силосования зависит главным образом от физических и химических свойств используемого растительного материала. Особенно, содержание сухого вещества, доля сбраживаемых сахаров и буферная емкость влияют на процессе брожения. Кроме того, для предотвращения размножения нежелательных вредных микроорганизмов необходима хорошая профессиональная технология силосования, например, адекватное уплотнения растительного материала и выбор правильной высоты среза.
Процесс силосования делится, начиная с закладки силосной сырья и заканчивая выгрузкой готового силоса, на четыре фазы. Предыдущая аэробная фаза ограничивается несколькими часами после уплотнения и закрытия кормовых культур. На этом этапе распадается имеющийся в кормовой массе остаточный кислород клеток растений и аэробных микроорганизмов. Основная фаза брожения начинается тогда, когда израсходованы все остатки кислорода, и может длиться непрерывно в течение месяца. Решающим для успеха консервации является быстрое развитие доминантной популяции молочнокислых бактерий, продукты брожения которых, прежде всего молочная кислота, ведут к быстрому снижению значения рН. Благодаря росту кислотности среды подавляются группы вредных микроорганизмов, таких как энтеробактерии, клостридии и листерии, токсичные или ухудшают качество, метаболиты которых могут повлиять на потребление корма и здоровья животных. Во время фазы хранения значения рН остается практически постоянным. Кислотно-толерантные микроорганизмы, такие как дрожжи и уксуснокислые бактерии, а также аэробные и анаэробные спорообразующие бактерии могут оставаться в течение этой фазы в состоянии покоя. Во время фазы выемки воздух имеет свободный доступ к поверхности среза и размещенными за нею слоям силоса. Аэробная среда приводит к быстрому росту выживших в состоянии покоя микроорганизмов, которым для размножения нужен кислород. К ним, прежде всего, относятся дрожжи, плесневые грибы и бактерии уксусной кислоты. В результате снижения молочной кислоты, главным образом, из поглощающих лактат дрожжей, происходит увеличение уровня рН, нагревание и значительная потеря сухого вещества в силосе.
Микроорганизмы консервируют в добавках к силосу.
Молочнокислые бактерии очень важны для процесса силосования. В анаэробных условиях они превращают растворимые сахара в растительном материале в молочную кислоту. Основываясь на метаболизме сахара различают гомоферментативные и гетероферментативные молочнокислые бактерии. Гомоферментативные молочнокислые бактерии добавляются в силосуемой массу для улучшения качества брожения. Они превращают сахар почти исключительно в молочную кислоту, благодаря чему практически отсутствуют потери питательных веществ. Кроме того, благодаря быстрому превращению сахара в молочную кислоту уже после короткого периода силосования подавляются вредные микроорганизмы. К представителям гомоферментативных молочнокислых бактерий относятся Enterococcus spp., Pediococcus spp. и некоторые виды лактобацилл. Например, Lactobacillus plantarum. L. plantarum является наиболее широко используемым в консервирующих препаратах видом.
Биологический консервант силоса БИО-SIL® содержит в качестве эффективных ингредиентов два высокопроизводительных штамма L. plantarum (DSM 8862 и DSM 8866), которые доминируют в процессе силосования. Часто виды Enterococcus faecium или Pediococcus, такие как P. acidilactici и P. Pentosaceus также добавляются к аналогичным препаратам. Однако эти виды по толерантности значение рН и скорости роста уступают высокоэффективным штаммам L. Plantarum.
Гетероферментативные молочнокислые бактерии наряду с молочной кислотой производят уксусную кислоту, этанол и СО2. Эта группа включает в себя Leuconostoc spp., А также некоторые виды лактобацилл, например, L. buchneri и L. Brevis. Сила уксусной кислоты значительно ниже по сравнению с молочной кислотой, в результате чего значение рН снижается медленнее и увеличивается риск неправильного брожения. Кроме того, образование двуокиси углерода приводит к значительно более высоким потерям питательных веществ и, тем самым энергии во время силосования.
Но так как при достаточном образовании уксусной кислоты возможно ингибирующее влияние на дрожжи, добавление гетероферментативных молочнокислых бактерий к массе, силосуемой при определенных условиях может повысить аэробную стабильность силоса.
Пропионовая кислота в кислой среде имеет выраженное противогрибковое действие и может добавляться в силос для улучшения аэробной стабильности. Бактерии пропионовой кислоты могут в принципе сахар растений сбраживать в пропионовую кислоту, но предпочитают в силосе при одновременном присутствии молочнокислых бактерий в качестве субстрата для брожения молочную кислоту и превращают ее частично в пропионовую кислоту. Так как пропионовая кислота имеет очень низкую силу по сравнению с молочной кислотой, через превращение молочной кислоты в пропионовую кислоту может быть замедлено снижение рН в начале силосования. Образованное при этом количество пропионовой кислоты и других веществ, обладающих антимикробной активностью, является ограниченным, так как минимальное значение рН этого вида составляет 4,6 — 5,1, и рост пропионовокислых бактерий, таким образом, уже после недолгого времени силосования останавливается. С добавлением только пропионовокислых бактерий к массе силосуемой достаточный консервирующий эффект не достигается, так как вредители брожения, такие как плесневые грибы, энтеробактерии и клостридии эффективно подавляются только начиная со значения рН ≤ 4,5.
Энзимы консервируют в добавках к силосу
Растительные клетки окружены клеточными стенками, которые состоят в основном из полисахаридов. Эти полисахариды клеточных стенок образуют очень сложные сети и состоят, как минимум, из 14 различных основных типов сахаров (моносахариды). Наиболее важными компонентами клеточной стенки является целлюлоза, гемицеллюлоза (в основном ксилан) и лигноцеллюлоза. Кроме того, растительные клетки содержат и другие вещества, которые также состоят из молекул сахара с поперечными связями (крахмал) и из белков. Сложная структура клеточной стенки защищает клетки растений от воздействия окружающей среды и усложняет разрушения энзимами. Энзимы являются биологическими катализаторами, которые способны ускорять такие химические реакции, как разрушение клеточных стенок растений, расщепление белков или сахаров. В процесс силосования энзимы добавляются для того чтобы открылись клеточные стенки растений, и части клеточных стенок и внутриклеточные вещества использовались молочнокислыми бактериями как питательные вещества для роста и для дальнейшего образования молочной кислоты.
Однако, энзимы имеют существенные недостатки: они не вырастают как микроорганизмы. Таким образом, для надежного преобразования растительных составляющих веществ необходимо большое количество энзимов, которые являются очень дорогими и содержатся в недостаточном количестве в обычных консерванты для силоса. Другим недостатком является то, что они действуют постоянно и, таким образом, разрушают структуру растений. Это приводит к высвобождению большого количества силосного сока и к структурным и энергетическим потерям в силосе. Кроме того, доступны в продаже энзимы (ферменты) производятся с использованием генетически модифицированных микроорганизмов (прежде всего Aspergillus spec.), использование которых в сельском хозяйстве является спорным.
В Германии консерванты силоса, содержащие энзимы, не сертифицируются DLG.
Консервирующие добавки к силосу при силосовании кукурузы
Применение высокопроизводительных молочнокислых бактерий также необходимо для силосования кукурузы. Так гарантируется хороший процесс брожения, поскольку естественное число молочнокислых бактерий у растений кукурузы сильно колеблется, и способность природных молочнокислых бактерий быстро и в больших количествах образовывать молочную кислоту может сильно отличаться. В 80% случаев природных молочнокислых бактерий недостаточно для быстрого снижения уровня рН в течение первых 3 дней силосования. С биологическим консервантом БИО-SIL® стабильное низкое значение рН достигается уже через 1-2 дня. Потери сухого вещества при применении BIO-SIL® уменьшаются примерно на 5%, а энергетическая плотность и увеличивается на 0,2 — 0,3 МДж NEL / кг СВ (рис. 1). Кроме того, использование BIO-SIL® повышает усвояемость (2-3%), ведет к улучшению потребления корма и увеличение производства молока, как минимум на 1 кг на одну корову в день.
Рис. 1: Энергетическая плотность в кукурузные силоса (Результаты испытания DLG)