Top.Mail.Ru
Микробиология силосных инокулянтов | Блог | Пионер — Бренд семян

Микробиология силосных инокулянтов

 

Бактериальные инокулянты для силосования кормов известны уже много лет, но лишь сравнительно недавно микробиологи смогли улучшить используемые в отрасли штаммы. Эти инновационные штаммы, содержащиеся в продуктах, производство которых освоил бренд Pioneer®, способны существенно ускорить прохождение стадий ферментизации в заложенной на хранение растительной биомассе, улучшить качество и продлить период пригодности к скармливанию готового силоса.

При большом количестве присутствующих на рынке бактериальных продуктов для силосования, во всех них содержатся лишь два основных вида микроорганизмов – Lactobacillus plantarum и Lactobacillus buchneri, существенно отличающихся друг от друга по способности влиять на процесс ферментизации и устойчивости к воздействию изменяющихся условий окружающей среды.

С 1978 года микробиологи бренда Pioneer® напряженно работают над решением задачи повышения поедаемости, переваримости, усвояемости силоса сельскохозяйственными животными и снижения себестоимости его (силоса) производства за счет использования кардинально несовпадающих по стратегиям развития и спектру синтезируемых метаболитов Lactobacillus plantarum и Lactobacillus buchneri. За эти годы из природных популяций микробов были проведены отборы, размножения и испытания в производственных условиях множества штаммов, лучшие из которых вошли в состав нового поколения бактериальных инокулянтов, сугубо специфичных по отношению к основным силосным культурам.

В результате изучения бактерий, оптимизирующих прохождение стадий ферментизации, микробиологи установили, что одни из них лучше работают на кукурузе, другие – на люцерне, а третьи – на злаковых травах. Современные штаммы, отселектированные по принципу максимальной комплиментарности к определенным культурам, быстрее снижают рН и меньше тратят питательных веществ корма на поддержание своего развития, чем штаммы, содержавшиеся в инокулянтах предыдущих поколений.

Прогресс в ферментизации

Основное назначение инокулянтов – обеспечивать быструю и энергетически малозатратную ферментизацию силоса. Быстрая ферментизация надежно консервирует силос, предотвращает ухудшение его качественных характеристик и уменьшает потери сухого вещества в период хранения.

Ферментизацию можно рассматривать как совокупность одновременно протекающих биологических и химических процессов. С точки зрения химии наибольшее практическое значение имеет аспект, связанный с образованием бактериями широкого спектра уменьшающих рН силоса органических кислот, включая важнейшую из них – молочную.

Снижение рН и удаление посредством надлежащей трамбовки из закладываемой на хранение биомассы кислорода предотвращает порчу и стабилизирует состояние получаемого силоса. Если бактериальные инокулянты, усиливающие образование органических кислот, не применяются, то уровень рН в силосе будет полностью зависим от деятельности природных эпифитных микроорганизмов. Хотя конечный результат (засилосованная культура) в обоих случаях может быть одинаков, тем не менее, надеяться только на активную работу полезных представителей естественной микрофлоры и минимальные потери энергии – дело весьма рискованное.

Процесс силосования проходит лучше, когда его начинают гомоферментные бактерии Lactobacillus plantarum, конвертирующие сахар (источник энергии) в молочную кислоту. К сожалению, аборигенные молочнокислые бактерии обычно не способны снижать рН так быстро и до таких значений, как это делают специализированные штаммы Lactobacillus plantarum. Инокулянты бренда Pioneer® содержат высокоэффективные штаммы бактерий, которые помогают удешевить стоимость единицы энергии в засилосованном корме. Минимизация происходящих вследствие жизнедеятельности микроорганизмов потерь энергии приводит к уменьшению угара и сбережению 3-5% сухого вещества силоса (рисунок 1).

Процент сухого вещества

Рисунок 1. Содержание сухого вещества в силосе, обработанном инокулянтом бренда Pioneer®, и в контрольном силосе без обработки инокулянтом, данные исследований университетов, 1981-1995 годы.

Пояснения:

• Обработано – с обработкой инокулянтом;

• Контроль – без обработки инокулянтом;

Легкий доступ к клетчатке

Улучшение переваримости клетчатки и повышение доступности питательных веществ силоса – самые инновационные достижения в сфере создания инокулянтов. Они связаны с открытием уникального штамма Lactobacillus buchneri, который продуцирует 2 ключевых экзофермента (ферулатэстеразу и ацетилэстеразу), положительно влияющих на качество силоса и, в особенности, на переваримость клетчатки.

Лиглин (смесь химически инертных ароматических полимеров сложной структуры) находится в используемых для силосования растениях, он связан с целлюлозой и гемицеллюлозой и препятствует их гидролизу бактериями, обитающими в рубце желудка жвачных животных. В результате животные не могут полностью извлечь энергию, содержащуюся в этих соединениях (углеводах, относящихся к классу полисахаридов). Уникальный штамм Lactobacillus buchneri, способный синтезировать ферменты-эстеразы, отделяющие лигнин от целлюлозы и гемицеллюлозы, нашел применение при производстве инокулянтов, используемых для силосования растительного сырья по так называемой технологии волокон (fiber technology). Скармливание силоса, приготовленного по этой технологии, позволяет микробам рубца крупного и мелкого рогатого скота извлекать больше энергии из клетчатки.

Повышенная стабильность в аэробных условиях 

Для животных всегда чрезвычайно важно получать свежий силос. Однако при вскрытии хранилища и его обычно продолжительной по времени (от нескольких дней до недель и даже месяцев) и как правило порционной выгрузке в силосную массу (не во всю сразу, а в те ее участки, которые последовательно, раз за разом, разгерметизируют) проникает кислород, и процесс ферментизации возобновляется. При этом активное развитие получают вредные организмы – дрожжи, плесени и бациллы, потребляющие большое количество питательных веществ из силоса и вызывающие его нагревание и порчу.

Первыми к деструктивной работе приступают дрожжи. Одним из главных источников энергии и углерода для них является молочная кислота. Как только они исчерпывают запасы этого нутриента, рН повышается, и начинается интенсивный рост плесеней и увеличение в геометрической прогрессии численности бацилл. В результате силос утрачивает кормовую ценность, а животные – снижают продуктивность.

В 1990-е годы исследователи идентифицировали и размножили штаммы Lactobacillus buchneri, которые стало возможным вводить в состав инокулянтов, содержащих культур-специфичные бактерии Lactobacillus plantarum, добиваясь тем самым повышения значения показателя аэробной стабильности силосов различных видов (выражается временем от поступления к ним кислорода после разгерметизации хранилищ до начала согревания). Такие инокулянты способны в среднем на 40 часов продлить период нахождения силоса в исходном стабильном состоянии по всему открытому для выемки и погрузки профилю (рисунок 2).

Время в часах, требуемое для увеличения температуры силоса на 5 градусов по шкале Фаренгейта (~ 2°С), с момента начала контакта с атмосферным воздухом.

Рисунок 2. Пояснения:

• 0-100 – часы;

• 5 градусов по шкале Фаренгейта соответствуют примерно 2 градусам по шкале Цельсия.

Lactobacillus buchneri – это гетероферментный вид, который при нахождении в чистой культуре трансформирует сахар в примерно 50% молочной кислоты и 50% уксусной кислоты. Однако в силосохранилище медленнорастущие Lactobacillus buchneri способны питаться накопленной в ходе ферментизации растительной биомассы молочной кислотой, преобразуя часть ее запасов в уксусную кислоту. Уксусная кислота слабее молочной кислоты, поэтому рН силоса в итоге оказывается немного выше значения, которое он потенциально мог бы иметь. Тем не менее, будучи хорошим ингибитором дрожжей, уксусная кислота, уменьшает нагрев силоса, остающегося в хранилище на протяжении периода выгрузки, что продлевает время сохранения в неизменном состоянии качественных характеристик данного корма при контакте с кислородом воздуха и самым положительным образом влияет на продуктивность животных.

В настоящее время инокулянты бренда Pioneer® выпускаются в виде комбинации штаммов Lactobacillus plantarum, продуцирующих молочную кислоту в начале ферментизации, со штаммами Lactobacillus buchneri, синтезирующими уксусную кислоту, уменьшающую нагревание силоса при выгрузке из хранилища. Такая формуляция обеспечивает высокое качество силоса от момента закладки на хранение до поступления в кормушки животным, помогает экономить ощутимые денежные средства на приобретении дополнительных кормов.

Микробиологи и эксперты в сфере кормопроизводства/кормления животных утверждают, что силос наилучшего качества получается при сочетании следующих факторов: оптимальная влажность растений, оперативное предотвращение доступа кислорода, быстрое снижение рН, устранение проблем с переваримостью клетчатки, высокая аэробная стабильность. В этой связи первостепенное внимание должно уделяться мониторингу влажности растений до уборки, хорошей трамбовке, надлежащей герметизации хранилищ и использованию эффективных бактериальных инокулянтов.

Высокая доля затрат на корма в структуре себестоимости продукции животноводства придает вопросам консервации, защиты и улучшения качества силоса особую актуальность, делает поиск путей их решения гораздо более важным, чем когда-либо прежде.