Кукурудзяний і трав'яний силос є найбільш важливим кормом в молочному скотарстві, що належать до основного раціону, і, тим самим, грають головну роль в забезпеченні худоби поживними речовинами. Годування живильним і бездоганним по своїх гігієнічних якостей силосом має вирішальне значення для здоров'я тварин і для кількості і якості виробленого молока. Корми з високим вмістом шкідливих мікроорганізмів, навпаки, призводять до зниження споживання корму, погіршення його перетравлення і хвороб. Тому метою приготування силосу є отримання через процес ферментації максимально можливої поживної цінності кормових рослин і виробництво стабільного високоякісного продукту.
Під час силосування мікрофлора кормових рослин піддається сильним змінам. Епіфітна мікрофлора свіжих рослин складається з різних груп мікроорганізмів, які можуть вплинути на процес бродіння як позитивно, так і негативно. Розвиток мікробного складу під час силосування залежить головним чином від фізичних і хімічних властивостей використовуваного рослинного матеріалу. Особливо, вміст сухої речовини, частка зброджуваний цукрів і буферна ємність впливають на процесі бродіння. Крім того, для запобігання розмноження небажаних шкідливих мікроорганізмів необхідні хороша професійна технологія силосування, наприклад, адекватне ущільнення рослинного матеріалу і вибір правильної висоти зрізу.
Процес силосування ділиться, починаючи з закладки силосної сировини і закінчуючи вивантаженням готового силосу, на чотири фази. Попередня аеробне фаза обмежується кількома годинами після ущільнення і закриття кормових культур. На цьому етапі розпадається наявний в кормовій масі залишковий кисень клітин рослин і аеробних мікроорганізмів. Основна фаза бродіння починається тоді, коли витрачені всі залишки кисню, і може тривати безперервно протягом місяця. Вирішальним для успіху консервації є швидкий розвиток домінантною популяції молочнокислих бактерій, продукти бродіння яких, перш за все молочна кислота, ведуть до швидкого зниження значення рН. Завдяки зростанню кислотності середовища придушуються групи шкідливих мікроорганізмів, таких як ентеробактерії, клостридії та лістерії, токсичні або погіршують якість метаболіти яких можуть вплинути на споживання корму і здоров'я тварин. Під час фази зберігання значення рН залишається практично постійним. Кислотно-толерантні мікроорганізми, такі як дріжджі і оцтовокислі бактерії, а також аеробних і анаеробних спороутворюючі бактерії можуть залишатися протягом цієї фази в стані спокою. Під час фази виїмки повітря має вільний доступ до поверхні зрізу і знаходяться за нею верствам силосу. Аеробне середовище призводить до швидкого зростання вижили в стані спокою мікроорганізмів, яким для розмноження потрібний кисень. До них, перш за все, відносяться дріжджі, цвілеві гриби і бактерії оцтової кислоти. Внаслідок зниження молочної кислоти, головним чином, через поглинаючих лактат дріжджів, відбувається збільшення рівня рН, нагрівання і значна втрата сухої речовини в силосі.
Мікроорганізми консервують в добавках до силосу
Молочнокислі бактерії дуже важливі для процесу силосування. В анаеробних умовах вони перетворюють розчинні цукру в рослинному матеріалі в молочну кислоту. Грунтуючись на їх метаболізм цукру розрізняють гомоферментативное і гетероферментативні молочнокислі бактерії. Гомоферментативное молочнокислі бактерії додаються в силосується масу для поліпшення якості бродіння. Вони перетворюють цукор майже виключно в молочну кислоту, завдяки чому практично відсутні втрати поживних речовин. Крім того, завдяки швидкому перетворенню цукру в молочну кислоту вже після короткого періоду силосування придушуються шкідливі мікроорганізми. До представників гомоферментативних молочнокислих бактерій відносяться Enterococcus spp., Pediococcus spp. і деякі види лактобацил, наприклад, Lactobacillus plantarum. L. plantarum є найбільш широко використовуваним в консервуючих препаратах видом.
Біологічний консервант силосу БІО-SIL® містить в якості ефективних інгредієнтів два високопродуктивних штаму L. plantarum (DSM 8862 і DSM 8866), які домінують в процесі силосування. Часто види Enterococcus faecium або Pediococcus, такі як P. acidilactici і P. Pentosaceus також додаються до аналогічних препаратів. Однак ці види щодо толерантності значення рН і швидкості росту поступається високоефективним штамів L. Plantarum.
Гетероферментативні молочнокислі бактерії поряд з молочною кислотою виробляють оцтову кислоту, етанол і СО2. Ця група включає в себе Leuconostoc spp., А також деякі види лактобацил, наприклад, L. buchneri і L. Brevis. Сила оцтової кислоти значно нижче в порівнянні з молочною кислотою, в результаті чого значення рН знижується повільніше і збільшується ризик неправильного бродіння. Крім того, утворення двоокису вуглецю призводить до значно більш високих втрат поживних речовин і, тим самим енергії під час силосування. Але так як при достатньому утворенні оцтової кислоти можливо інгібуючий вплив на дріжджі, додавання гетероферментативних молочнокислих бактерій до масі, що силосується при певних умовах може підвищити аеробну стабільність силосу.
Пропіонова кислота в кислому середовищі має виражену протигрибкову дію і може додаватися в силос для поліпшення аеробного стабільності. Бактерії пропіонової кислоти можуть в принципі цукор рослин зброджувати в пропионовую кислоту, але вважають за краще в силосі при одночасному присутності молочнокислих бактерій в якості субстрату для бродіння молочну кислоту і перетворюють її частково в пропионовую кислоту. Так як пропіонова кислота має дуже низьку силу в порівнянні з молочною кислотою, через перетворення молочної кислоти в пропионовую кислоту може бути загальмовано зниження рН на початку силосування. Утворене при цьому кількість пропіонової кислоти та інших речовин, що володіють антимікробної активністю, є обмеженим, так як мінімальне значення рН цього виду становить 4,6 — 5,1, і зростання пропіоновокислих бактерій, таким чином, вже після недовгого часу силосування зупиняється. З додаванням тільки пропіоновокислих бактерій до масі, що силосується достатній консервуючий ефект не досягається, тому що шкідники бродіння, такі як цвілеві гриби, ентеробактерії і клостридії ефективно придушуються тільки починаючи зі значення рН ≤ 4,5.
Ензими в консервують добавках до силосу
Рослинні клітини оточені клітинними стінками, які складаються в основному з полісахаридів. Ці полісахариди клітинних стінок утворюють дуже складні мережі і складаються, як мінімум, з 14 різних основних типів цукрів (моносахариди). Найбільш важливими компонентами клітинної стінки є целюлоза, геміцелюлоза (в основному ксілан) і лігноцелюлоза. Крім того, рослинні клітини містять і інші речовини, які також складаються з молекул цукру з поперечними зв'язками (крохмаль) і з білків. Складна структура клітинної стінки захищає клітини рослин від впливу навколишнього середовища і ускладнює руйнування ензимами. Ензими є біологічними каталізаторами, які здатні прискорювати такі хімічні реакції, як руйнування клітинних стінок рослин, розщеплення білків або цукрів. В процес силосування ензими додаються для того щоб відкрилися клітинні стінки рослин, і частини клітинних стінок і внутрішньоклітинні речовини використовувалися молочнокислими бактеріями як поживні речовини для росту і для подальшої освіти молочної кислоти.
Однак, ензими мають суттєві недоліки: вони не підростають як мікроорганізми. Таким чином, для надійного перетворення рослинних складових речовин необхідна велика кількість ензимів, які є дуже дорогими і містяться в недостатній кількості в звичайних консерванти для силосу. Іншим недоліком є те, що вони діють постійно і, таким чином, руйнують структуру рослин. Це призводить до вивільнення великої кількості силосного соку і до структурних і енергетичних втрат в силосі. Крім того, доступні у продажу ензими (ферменти) виробляються з використанням генетично модифікованих мікроорганізмів (насамперед Aspergillus spec.), Використання яких в сільському господарстві є спірним.
У Німеччині консерванти силосу, що містять ензими, які не сертифікуються DLG.
Консервуючі добавки до силосу при силосуванні кукурудзи
Застосування високопродуктивних молочнокислих бактерій також необхідно для силосування кукурудзи. Так гарантується хороший процес бродіння, оскільки природне число молочнокислих бактерій у рослин кукурудзи сильно коливається, і здатність природних молочнокислих бактерій швидко і у великих кількостях утворювати молочну кислоту може сильно відрізнятися. У 80% випадків природних молочнокислих бактерій недостатньо для швидкого зниження рівня рН протягом перших 3 днів силосування. З біологічним консервантом БІО-SIL® стабільне низьке значення рН досягається вже через 1-2 дня. Втрати сухої речовини при застосуванні BIO-SIL® зменшуються приблизно на 5%, а енергетична щільність і збільшується на 0,2 — 0,3 МДж NEL / кг СВ (рис. 1). Крім того, використання BIO-SIL® підвищує засвоюваність (2-3%), веде до поліпшення споживання корму і збільшення виробництва молока, як мінімум на 1 кг на одну корову в день.
Рис. 1: Энергетическая плотность в кукурузном силосе (Результаты испытания DLG)