О КАКИХ ПРОБЛЕМАХ ГОВОРЯТ ПРАКТИКИ?
Многим специалистам знакома ситуация, когда при открытии траншеи корм начинает нагреваться не только внутри траншеи, но и на кормовом столе, что обусловлено неконтролируемой повторной ферментацией. Лишь опытные специалисты, работавшие в полевых условиях, могут рассказать о том, как приходилось трамбовать траншею в дождливую погоду, используя слабо провяленную зеленую массу, которая через две недели уже подвергалась значительной деградации и «высыханию на корню». Хотя данная проблема редко обсуждается на собраниях, это реальность, с которой мы сталкиваемся из-за погодных условий, к которой, к сожалению, не всегда оказываемся готовы.
ЛЮБЫМ ПРОЦЕССОМ НУЖНО УПРАВЛЯТЬ
Процесс ферментации зеленной массы при силосовании довольно сложный, но давайте попробуем разобраться и разложить его на небольшие этапы, которыми легко управлять. Основу ферментации составляют микробиологические процессы, которые необходимо контролировать с помощью микроорганизмов, учитывая их влияние как на кормовые субстраты, так и на взаимодействие с другими микроорганизмами.
Активными инструментами по управлению микробиологической ферментации корма являются комплексные консерванты «Энзосил-Тетра» и «Энзосил-тетра Про».
Производство качественного корма требует минимальных потерь питательных веществ, несмотря на динамичный процесс ферментации силоса. Этот процесс контролируется основными микроорганизмами: стартовые культуры Pediococcus pentosaceus и Enterococcus faecium подготавливают среду для основных молочнокислых бактерий, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus casei обеспечивают максимально интенсивное кислотообразование, Lactobacillus buchneri, Lactobacillus diolivorans позволяют гарантировать стабильность корма и сократить период созревания. Наличие в консервантах высокоактивных ферментов позволяет этой системе работать с любыми культурами.
В ситуации, когда погодные условия препятствуют заготовке кормов, выбор консерванта имеет решающее значение. Селекционные штаммы молочнокислых бактерий, входящие в комплексные биологические консерванты «Энзосил-Тетра» и «Энзосил-тетра Про», обеспечивают сначала быстрое подкисление кормовой массы, а затем и аэробную стабильность.
Влияние консервантов на процесс силосования необходимо рассмотреть в рамках этапов или фаз ферментации силоса.
СЕМЬ ФАЗ ФЕРМЕНТАЦИИ СИЛОСА
Превращение свежескошенного растительного сырья в силос проходит в семь фаз ферментации, которые обычно завершаются в течение 20-25 дней.
Фазы I, VI и VII являются аэробными, то есть включают кислород, а фазы II-V являются анаэробными.
Шестая и седьмая фаза могут возникнуть при нарушении технологии и использовании консервантов низкого качества. В результате наблюдается аномальная ферментация и повышение температуры в процессе открытия траншеи, выемки корма, приготовления и раздачи кормосмеси.
ФАЗА I: Эта фаза также называется аэробной или дыхания растений (клеточное дыхание), потому что она происходит только в присутствии кислорода и начинается сразу после скашивания и измельчения зеленой массы. Основной объём кислорода и свободные сахара, содержащиеся в собранном материале, расходуются на дыхание растительных клеток (процессы окисления), в результате чего выделяется большое количество углекислого газа, тепла и воды. Также активны на этом этапе и протеолитические ферменты, расщепляющие растительные белки на небелковые азотистые соединения, такие как аминокислоты и аммиак. В то же время, аэробные микроорганизмы, естественным образом присутствующие на стеблях и листьях растений, начинают размножаться и вырабатывают уксусную, масляную кислоты и спирты.
Резкое повышение температуры в силосной траншее зависит от того, сколько воздуха (в первую очередь кислорода) задерживается в силосуемом материале или сколько воздуха попадает в материал после его хранения. Чем ниже содержание влаги и чем меньше уплотнение, тем выше температура при силосовании. Силос может быть горячим (выше 45°C), средним (20-45°C) или холодным (ниже 20°C). Наиболее желателен средний температурный диапазон, но он не должен превышать температуру окружающей среды более чем на 20°C. Это приводит к короткому периоду аэробной ферментации, низкой скорости просачивания и быстрому повышению кислотности. При температуре выше 45°C возникают потери питательных веществ из-за окисления, расщепления и карамелизации растительных белков, роста дрожжей и плесени, что приводит к подавлению молочнокислого брожения.
Первая фаза обычно длится от пяти до тридцати часов, в зависимости от наличия кислорода. С точки зрения управления, основная цель состоит в том, чтобы как можно скорее удалить кислород и не допускать его попадания в течение всего срока хранения.
Методы, которые помогают быстро удалить кислород из силосной массы, включают скашивание при нужной влажности для данной культуры, измельчение зеленой массы до нужной длины, правильную укладку и трамбовку, а также немедленное герметичное закрытие траншеи.
Дыхание растительных клеток во время аэробной ферментации или бактериальная ферментация во время анаэробной фазы всегда приводят к неизбежным потерям питательных веществ. При правильном укрытии и измельчении потери не должны превышать 5-7% от массы сухого вещества.
Если нарушены нормы резки и трамбовки, неизбежно запустится процесс развития микроорганизмов: псевдоманад, листерий, клостридий и актиномицетов.
Благодаря внесению силосных консервантов возможно направить активность микробиологического инокулята. Минимальная концентрация специализированных молочнокислых бактерий на каждый обрабатываемый грамм силосуемого корма должна составлять не менее 100 000 КОЕ, иначе культурные штаммы будут неспособны в полной мере конкурировать за субстрат с нежелательной микробиотой.
Важно, чтобы эта фаза завершилась как можно быстрее, что бы кислород был полностью использован и сохранилось максимальное содержание растворимых углеводов, необходимых для дальнейшего развития эпифитных молочнокислых микроорганизмов, а также бактерий, входящих в состав силосных консервантов.
При низком содержании растворимых углеводов и высокой доли сухого вещества, применение ферментов при заготовке силоса позволяет высвободить необходимое количество сахаров для старта молочнокислых микроорганизмов, тем самым позволяет управлять процессом ферментации с самого начала.
ФАЗА II: Первая анаэробная ферментация или этап производства уксусной кислоты. Эта фаза начинается, когда запас кислорода истощается и начинают размножаться анаэробные бактерии, которые могут расти в бескислородной среде. Начинают свою работу уксуснокислые и молочнокислые бактерии, которые выделяют уксусную, молочную кислоты, спирт и углекислый газ. Бактерии, вырабатывающие уксусную кислоту, начинают процесс «маринования» силосной массы, превращая неструктурные углеводы растений в уксусную кислоту.
Помимо того, что уксусная кислота является источником энергии для жвачных животных, она способствует размножению молочнокислых бактерий в силосе и снижает pH примерно до 5,5. Снижение pH ещё больше начинает подавляет рост микроорганизмов, продуцирующих уксусную кислоту.
Именно на этом этапе определяется, сколько протеина может сохраниться в корме, поскольку раннее снижение pH также ограничивает активность растительных ферментов, расщепляющих белки. Эта фаза процесса ферментации продолжается от одного до двух дней и переходит в фазу III, поскольку создает благоприятную среду для развития молочнокислых микроорганизмов.
Биоконсерванты запускают процесс быстрого снижения pH силосуемой массы. Использование стартовых микроорганизмов Pediococcus pentosaceus и Enterococcus faecium подготавливает среду для основных молочнокислых бактерий, уменьшая таким образом потери питательных веществ. Старт роста таких микроорганизмов начинается практически сразу после внесения.
Эти виды активны при значениях рН от 5,0 до 7,5 и, осуществляя естественный ход ферментации, они будут доминировать на ранних стадиях силосования, а при рН 5,0 будут подавлены гомоферментативными Lactobacillus plantarum.
ФАЗА III: Вторая анаэробная ферментация или этап производства молочной кислоты. Процесс ферментации начинается, когда количество бактерий, вырабатывающих уксусную кислоту, начинает уменьшаться. Повышенная кислотность кормовой массы способствует росту и развитию молочнокислых бактерий, которые сбраживают растительные углеводы преимущественно в молочную кислоту, а так же уксусную кислоту, спирты и углекислый газ. Бактерии этой группы, такие как лактобактерии и стрептококки, берут верх, поскольку они более устойчивы к кислой среде и растут в анаэробных условиях.
Lactobacillus plantarum играет роль первой скрипки и относится к гомоферментативным молочнокислым бактериям, метаболизирует глюкозу до молочной кислоты, в результате чего содержание молочной кислоты достигает 75% в общем количестве органических кислот.
Бактерии, вырабатывающие только молочную кислоту, становятся самыми важным для процесса ферментации: они продолжают снижать pH ещё больше и ускоряют процесс консервирования корма. Когда уровень pH быстро снижается и молочная кислота становится основным продуктом ферментации, получается высококачественный силос.
Следом за работу принимаются Lactobacillus casei, Lactobacillus buchneri и Lactobacillus diolivorans.
Lactobacillus caseiи и Lactobacillus buchneri относятся к гетероферментативным бактериям, которые кроме продуцирования молочной кислоты (<50%), образуют еще уксусную (35%).
Lactobacillus diolivorans (совершенно новый в области силосования штамм бактерий) способен образовывать около 1 кг/т силоса пропионовой кислоты, которая эффективно борется с плесневыми грибами и является ценным энергетическим компонентом для животных.
Как только молочная кислота станет основной кислотой, выработка уксусной кислоты начинает замедляться и в конечном итоге стабилизируется. Основная цель ферментации – достичь соотношения молочной и уксусной кислот более 4:1.
Быстрое снижение pH препятствует росту нежелательных анаэробных микроорганизмов, таких как энтеробактерии и клостридии, листерии. Молочная кислота является основным безопасным консервирующее вещество силоса.
Низкая скорость роста или недостаточное количество молочнокислых микроорганизмов спровоцирует резкий рост клостридий, которые используют оставшиеся углеводы, молочную кислоту и протеин, образуя масляную кислоту и аммиак. Получить качественный корм при этих условиях невозможно.
Длительность второй анаэробной ферментации, идёт с третьего по шестой день и определяет качество силоса на весь период его созревания и хранения.
ФАЗА IV: Четвёртый и самый длительный этап процесса ферментации (7-21 день) является продолжением третьей фазы и характеризуется пиком выработки молочной кислоты. Его часто называют этапом созревания.
Lactobacillus caseiи и Lactobacillus buchneri подготавливают окончание активной фазы ферментации, результате чего содержание органических кислот достигает своего максимума.
Однако, как отмечалось выше, совершенно новый в области силосования штамм бактерий Lactobacillus diolivorans способен сократить срок созревания до 15 дней с момента закладки, благодаря единовременной выработке пропионовой, уксусной и молочной кислоты.
Анаэробные бактерии, вырабатывающие молочную кислоту, продолжают действовать до тех пор, пока уровень pH не опустится до 4 или ниже. На этой фазе уровень pH начинает стабилизироваться, и молочнокислые бактерии переходят в состояние покоя. Примерно через 20 дней, рост всех микроорганизмов прекращается, что предотвращает порчу корма за счёт замедления роста дрожжей и плесени.
На этом этапе процесс ферментации завершён, силос находится в относительно стабильном состоянии, что способствует выравниванию температуры.
Если силос подвергся надлежащей ферментации, ожидаемый уровень pH составит от 3,7 до 4,3 для кукурузного силоса и от 3,9 до 4,5 для многолетних трав, в зависимости от содержания влаги в корме.
Хотя этап ферментации завершается на 21 день, для полного созревания, а также улучшения вкусовых качеств и усвояемости консервированного корма, его следует вскрывать только через 30-35 дней.
Активный этап ферментации завершается и переходит в стадию хранения корма.
ФАЗА V: Стабильная фаза известная как период хранения, начинается после стабилизации температуры и уровня pH, что обычно происходит не ранее 21-го дня. Эта фаза может длиться неопределённое время, так как активность микробиоты минимальна. Силос эффективно сохраняется до тех пор, пока во время фазы вскрытия и выемки не будет добавлен кислород. Активность ферментов существенно снижается, и только кислотоустойчивые ферменты обеспечивают медленный, почти незаметный гидролиз.
Теоретически, при идеальных условиях силос можно хранить бесконечно, потому что потери минимальны. Как правило, обычно хранят максимум один год или до следующего сезона.
Если pH силоса останется в диапазоне 4,0-4,5 и в силосную массу не будет попадать воздух, никаких изменений в силосе не произойдёт.
Проблемы могут возникнуть в случае доступа кислорода через некачественный укрывочный материал (пленку) или при его механическом повреждении – небольшое количество кислорода позволяет дрожжам расти. В связи с этим может увеличиться количество дрожжей и плесени (грибков). Дрожжи преобразуют молочную кислоту, которой накопилось в достаточном количестве, и остаточные сахара в углекислый газ, спирты, воду и тепло. В результате уровень pH силоса повышается, что позволяет бактериям, дрожжам и плесени размножаться. При таких условиях наблюдается аэробная порча, при которой снижаются показатели питательности и резко возрастает содержание микотоксинов в корме.
Единственными конкурентами дрожжам являются гетероферментативные бактерии Lactobacillus buchneri и Lactobacillus diolivorans.
ФАЗА VI: Это стадия пассивной аэрации или стадия нежелательной вторичной ферментации, которая начинается, как только силос подвергается воздействию кислорода. При открытии траншеи со снятием плёнки корм взаимодействует с воздухом, который инициирует вторичную аэробную деградацию корма микроорганизмами и способствует росту дрожжей и грибков, а уровень рН начинает пывышаться.
Силос является частью динамичной биосистемы, в которой ферментация происходит в строго сбалансированных условиях, зависящих от отсутствия доступа кислорода, количества остаточных водорастворимых углеводов, кислотного профиля растительной массы, популяций микроорганизмов и грибков, присутствующих в растительной массе, и условий окружающей среды. Любой из этих факторов может быстро изменить питательную ценность силоса, если он подвергнется воздействию кислорода.
Аэробная стабильность – это устойчивость силоса к нагреванию и порче после воздействия воздуха (кислорода). Срок хранения силоса после вскрытия определяется временем, в течение которого его температура не превышает температуру окружающей среды более чем на 5-7°C.
Обычно силос может оставаться стабильным при длительном воздействии воздуха примерно 30-45 часов и это зависит от условий окружающей среды и характеристик силосных консервантов.
Присутствие в силосных консервантах Lactobacillus buchneri и Lactobacillus diolivorans является гарантией аэробной стабильности силоса. Lactobacillus buchneri и Lactobacillus diolivorans это гетероферментативными бактерии, которые способны утилизировать молочную кислоту до уксусной и пропионовой, что позволяет эффективно бороться с ростом дрожжей и плесневых грибов, тем самым предотвращая согревание корма.
ФАЗА VII: Это стадия активной аэрации корма в процессе выемки и приготовления кормовой смеси. Поверхность силоса постоянно подвергается воздействию кислорода, поэтому скорость выемки корма должна быть достаточной, чтобы опережать аэробное разложение. Скорость выемки корма определяется несколькими факторами, в том числе температурой окружающей среды и плотностью силосной массы, которые влияют на скорость проникновения воздуха в корм. Кислород может проникать на несколько метров в рыхлую силосную массу.
Рекомендуемые способы включают в себя выемку корма сверху вниз. Запрещено поднимать корм со дна силосной траншеи, так как это приводит к образованию трещин, через которые воздух проникает вглубь силосной массы.
Другая, набирающий популярность, проблема – это чрезмерное перемешивание кормовой смеси. Это способствует снижению структурности корма и активному развитию нежелательной микробиоты, что проявляется в согревании корма после раздачи на кормовой стол.
Резкий рост плесневых грибков, дрожжей, а следом энтерококков и клостридий, которые потребляют кислоты, сахара и белок для роста, выделяя при этом большое количество тепла, может вызывать значительные изменения в химическом составе корма.
Аэробная порча (аэробное разложение) и нагревание приводит к потере сухого вещества до 30%, поэтому основная цель этой фазы – максимально сократить воздействие кислорода.
Превышение температуры корма на 20°C над уровнем окружающей среды свидетельствует о потере сухого вещества примерно на 4-5% каждые сутки. Если при силосовании не использовались Lactobacillus buchneri и Lactobacillus diolivorans, способные на это повлиять, то за 2 дня примерно 20% веса этого силоса уйдет на питание плесневых грибов и дрожжей.
КАК УПРАВЛЯТЬ ПРОЦЕССОМ ФЕРМЕНТАЦИИ?
Чтобы упростить задачу и заготовить качественный корм, специалисты компании ООО «Фермент» разработали два комплексных биологических консерванта: «Энзосил-Тетра» и «Энзосил-тетра Про».
Ключевой особенностью консерванта «Энзосил-Тетра» является наличие стартовых культур Pediococcus pentosaceus и Enterococcus faecium подготавливающих среду для основных молочнокислых бактерий. Синергизм используемых Lactobacillus plantarum, Lactobacillus casei и целлюлозолитического фермента обеспечивает максимально интенсивное кислотообразование.
С другой стороны, для обеспечения высокой аэробной стабильности корма, был разработан биологический консервант «Энзосил-тетра Про». Совместное использование комплекса Lactobacillus buchneri, Lactobacillus diolivorans позволяет не только гарантировать стабильность корма после выемки, но и сократить период созревания до двух недель. Наличие высокоактивных ферментов и мощных образователей молочной кислоты – Lactobacillus plantarum, Lactobacillus casei – может гарантировать высокую сохранность и стабильность заготавливаемых кормов.
ЧТО РЕКОМЕНДУЮТ УЧЕНЫЕ?
Ученые РУП «Научно-практический Национальной академии наук Беларуси по животноводству» провели серию экспериментов по оценке эффективности комплексных биоконсервантов. Было установлено, что в силосе, заготовленном с консервантами «Энзосил-Тетра» и «Энзосил-тетра Про», произошли изменения, оптимизирующие течение ферментативных процессов, протекающих при силосовании растений. Представляется важным увеличение протеиновой и энергетической ценности силоса – зарегистрирована более высокая сохранность сырого протеина на 6% и обменной энергии на 4%. Сохранность сухого вещества составила 94%.
Применение нового биологического консерванта «Энзосил-Тетра» и «Энзосил-тетра Про» позволяет осуществлять направленные процессы развития молочнокислых бактерий на всех этапах ферментации зеленой массы, о чем свидетельствует соотношение органических кислот в силосе. Содержание уксусной кислоты к окончанию периода хранения приближалось к рекомендуемому уровню, что гарантирует аэробную стабильности корма, а отсутствие масляной кислоты являлось одним из признаков его доброкачественности.
СЕГОДНЯШНИЙ ДЕНЬ УПРАВЛЯЕТ ВАШИМ БУДУЩИМ
Качество силоса определяет молочную продуктивность и размер будущей прибыли вашего предприятия. Для внедрения системы активного управления микробиологической ферментации корма необходимо обратиться к специалистам компании ООО «Фермент», которые оперативно помогут оптимизировать технологию заготовки кормов на вашем предприятии.