Воздух является наиболее важным фактором, влияющим на ферментацию силоса. Он оказывает свое влияние через деятельность аэробных микроорганизмов, таких как бактерии, дрожжи и аэробные грибки. Эти микроорганизмы снижают питательную ценность силоса, изменяя его химические и физические характеристики.
Основными бактериями, участвующими в аэробном разложении силоса, являются виды гомоферментативных и гетероферментативных молочнокислых бактерий. Они участвуют в процессе аэробной ферментации, используя глюкозу или фруктозу как основной источник энергии, поэтому пути преобразования веществ в силосе выглядят следующим образом:
1. ГОМОФЕРМЕНТАТИВНЫЕ БАКТЕРИИ:
Глюкоза (или фруктоза) <—> O2 лактат + пируват + H2O
(Пируват далее ферментируется до муравьиной кислоты, уксусной кислоты и CO2)
2. ГЕТЕРОФЕРМЕНТАТИВНЫЕ БАКТЕРИИ:
Глюкоза (или фруктоза) <—> О2 лактат + ацетат + Н2О + СО2
Помимо бактерий, в процессе аэробного разложения могут участвовать представители дрожжей некоторых штаммов. Это могут быть утилизаторы кислоты (например, грибы рода Candida или штамм Hansenula polymorpha) или же утилизаторы сахаров, такие как грибы штамма Torulopsis glabrata. Влияние дрожжей становится очевидным, когда их численность превышает 105 г/кг свежего урожая, однако аэробная порча силоса может наблюдаться и при меньших значениях.
Аэробные микроорганизмы в силосе
Аэробные микроорганизмы – эндогенный фактор порчи силоса, так как он не заносится с воздухом. Этот вывод был сделан после воздействия на силос стерилизованным и нестерилизованным воздухом. Силос при обоих вариантах обработки подвергся аэробной порче.
Во время аэробной порчи ферментируемые сахара используются этими микроорганизмами в качестве источника энергии. Дисбаланс молочной и уксусной кислот приводит к повышению рН. Также повышение pH может быть связано с дезаминированием аминокислот микроорганизмами, так как в процессе дезаминирования происходит образование аммиака. В результате повышенного рН силоса часто происходит повышение температуры силосуемой массы, особенно у культур с высоким содержанием сухого вещества (СВ). Это происходит из-за недостатка влаги, которая может рассеивать тепло. Повышенная температура силоса и рН создают благоприятные условия для роста и развития плесени. При высоких значениях рН и температуры может происходить денатурация белков – процесс, при котором белки меняют свою структуру с более сложной на более простую.
Как упоминалось ранее, происходит постоянное поглощение сахаров аэробными микроорганизмами. Следовательно, происходит истощение количества субстратов, необходимых для поддержания роста и развития молочнокислых бактерий. Это заменит молочную ферментацию на масляную, что приведет к неприятному запаху силоса и, как следствие, его низкой поедаемости. Также предполагается, что аэробные микроорганизмы вызывают пролиферацию колиморфных бактерий, дрожжей и, на более поздних стадиях, клостридий. Клостридии же приводят к снижению качества силоса путем их влияния на дезаминирование аминокислот, а также на доступность ферментируемых сахаров.
Потеря СВ корма и, как следствие, снижение продуктивности коров
Аэробная порча силоса является наиболее частой причиной потери СВ и может достигать 30-40 %. Было выяснено, что даже кратковременное воздействие воздуха в течение 1-2 дней приводит к потерям СВ в кукурузном силосе до 6 %. Помимо потери СВ, скармливание силоса ненадлежащего качества снижает продуктивность животных.
Меры борьбы
Существует несколько методов решения проблемы аэробной порчи.
1. Сбор урожая и увядание
Исследования кукурузного силоса показали, что размножение дрожжей часто увеличивается уже на стадии уборки урожая. Следовательно, вероятность аэробной порчи силоса увеличивается, когда урожай срезается уже созревшим.
Исследования травяного силоса показали, что чрезмерное увядание также может способствовать аэробной порче и недостатку влаги, которая может рассеивать тепло в силосуемой культуре.
Однако для других культур это может быть малозначимым фактором. Например, было обнаружено, что во многих случаях урожай собирали с содержанием сухого вещества более 50 %, культура выдерживала повышенную температуру и подвергалась нормальному брожению.
2. Длина измельчения
Мелкое измельчение, как правило, рекомендуется для культур, собранных с содержанием сухого вещества более 30 %, так как это способствует надлежащему уплотнению и уменьшению количества воздуха в силосуемой массе.
3. Заполнение бункера
Следует избегать отсроченной укладки силосуемой культуры, так как это способствует накоплению аэробных микроорганизмов. В Университете штата Канзас, США, было проведено исследование для сравнения отсроченного и быстрого заполнения бункеров четырех различных сортов кукурузы и сорго. Результаты показали, что быстрое наполнение имеет преимущества перед отсроченным наполнением с точки зрения:
- повышения соотношения лактата к ацетату;
- снижения масляной кислоты;
- снижения порчи;
- сохранения количества СВ.
С точки зрения продуктивности животных, потребление сухого вещества было выше у быстро загруженного в бункер силоса. Следствием этого стало увеличение среднесуточного прироста живой массы. Однако этот эффект был более выражен при использовании силоса из кукурузы, чем при использовании силоса из сорго.
4. Герметизация бункера
Достаточное уплотнение силосуемой культуры оказывает аналогичное влияние на предотвращение накопления аэробных микроорганизмов и, как следствие, обеспечение последующей аэробной стабильности силоса. Тем не менее, герметизация не может быть практичным подходом для применения на ферме, поскольку трудно предотвратить аэробную порчу, так как воздух все равно попадает в силос.
5. Тип бункера
Длинные узкие бункеры предпочтительнее коротких широких, потому что они обеспечивают меньший контакт силоса с воздухом. Кроме того, гладкая поверхность силоса предпочтительнее шероховатой из-за меньшей площади поверхности, которая обеспечивает меньший контакт силосуемой культуры с воздухом.
6. Использование инокулянтов для силосования
Микробные инокулянты для силоса на основе гомо- и гетероферментативных молочнокислых бактерий оказывают значительное положительное влияние на качество кукурузного силоса с точки зрения улучшения аэробной стабильности и характеристик ферментации (таблица 1), что способствует улучшенному потреблению силоса.
Табл. 1. Влияние бактериальных инокулянтов на ферментационные характеристики кукурузного силоса
Параметры
|
Контрольный силос
|
Инокулированный силос
|
рН
|
3,89
|
3,71
|
Молочная кислота (г/кг СВ)
|
50,3
|
61,4
|
Масляная кислота (г/кг СВ)
|
0,4
|
0,1
|
Этанол (г/кг СВ)
|
13,2
|
9,3
|
Аммиак (г/кг общего N)
|
51,0
|
38,0
|
7. Химическая обработка
Летучие жирные кислоты обладают противогрибковыми свойствами, поэтому их использование приводит к предотвращению аэробной порчи силоса. Однако этот эффект может варьироваться в зависимости от длины цепи кислот. Таким образом, пропионовая кислота более эффективна, чем уксусная, так как имеет более длинную структурную цепочку и, следовательно, с большей вероятностью снижает аэробную порчу силоса. Исследования в этой области показали, что добавление 1,25 % пропионовой кислоты (в пересчете на сухое вещество) предотвращает аэробную порчу силоса.