Температурный фактор влияет как на рост молочнокислых бактерий, так и на характер конечных продуктов брожения. Педиококки, преобладающая форма молочнокислых бактерий в первые дни созревания силоса, хорошо растут при 450С. Оптимальной температурой роста палочковидных форм молочнокислых бактерий (L. plantarum, L. brevis), которые приходят на смену коккам, является 30-350С. При температуре выше 400С их количество резко падает, угнетается кислотообразование в 1,3-3 раза. Установлено, что наибольший выход молочной кислоты и наименьший – уксусной наблюдается при температуре ниже 300С.
Для получения качественного силоса не меньшее значение имеет создание анаэробных условий – плотная трамбовка и хорошая герметизация. В силосе, полученном в негерметичных условиях (аэробных), количество молочнокислых бактерий после начального увеличения быстро падает, в герметичных (анаэробных) – оно остается высоким. На седьмые сутки брожения при анаэробных условиях наблюдается высокий процент гомоферментативных бактерий, в аэробных – педиококков. Хотя позднее в этом силосе и появляется достаточное количество молочнокислых палочек, но они уже не могут предотвратить размножение нежелательных микроорганизмов.[2]
Таким образом, молочнокислые бактерии отличаются следующими особенностями, важными для силосования:
1. Нуждаются для обмена веществ, главным образом, в углеводах (сахар, реже крахмал);
2. Белок не разлагают (некоторые виды в ничтожном количестве);
3. Они факультативные анаэробы, т.е. развиваются без кислорода и при наличии кислорода;
4. Температурный оптимум чаще всего составляет 300С (мезофильные молочнокислые бактерии), но у некоторых форм он достигает 600С (термофильные молочнокислые бактерии);
5. Выдерживают кислотность до рН 3,0;
6. Могут размножаться в силосе с очень высоким содержанием сухого вещества;
7. Легко переносят высокие концентрации NаCl и обладают устойчивостью к некоторым другим химическим препаратам;
8. Помимо молочной кислоты, которая играет решающую роль в подавлении нежелательных типов брожения, молочнокислые бактерии выделяют биологически активные вещества (витамины группы В и др.). Они обладают профилактическими (или лечебными) свойствами, стимулируют рост и развитие с.-х. животных.
При благоприятных условиях (достаточное содержание в исходном растительном материале водорастворимых углеводов, анаробиоз) молочнокислое брожение заканчивается всего за несколько дней и рН достигает оптимального значения – 4,0-4,2.
2.4.2.2. Спиртовое брожение
Спиртовое брожение осуществляется
тем же ферментативным путем, что и гликолиз, с той разницей, что последняя, завершающая реакция заменена здесь двумя другими, в результате которых, трехуглеродные фрагменты разрушаются до этанола и двуокиси углерода:
С6Н1206 +2Фн -I- 2АДФ . 2СН3СН2ОН + 2С02 + 2АТФ + 2Н20
этиловый спирт с образованием 2 молекул АТФ. Большинство других типов сбраживания глюкозы (муравьи- нокислое, маслянокислое, пропионовокислое, ацетоно-бутиловое брожение и др.) - варианты
основного пути, т. е. гликолиза. Процесс брожения сопровождается образованием АТФ из АДФ и фосфата.[4]
При спиртовом брожении наблюдаются большие потери энергии. Если при молочнокислом брожении теряется 3% энергии сахара, то при спиртовом – более половины. В аэробных условиях окисление углеводов дрожжами приводит к получению воды и СО2. Некоторые дрожжи используют пентозы (Д-ксилозу, Д-рибозу), полисахариды (крахмал).
Негативное действие дрожжей в процессах вторичного брожения состоит в том, что они развиваются за счет окисления органических кислот, наступающего после законченного брожения при доступе воздуха. В результате окисления молочной и др. органических кислот кислая реакция среды сменяется на щелочную – до рН-10,0. [1]
В результате этого снижается качество силоса из кукурузы, а также из «глубоко» провяленных трав, т.е. кормов с наилучшими показателями по продуктам брожения.
2.4.2.3. Пропионовокислое брожение
Тип брожения, осуществляемый пропионовокислыми бактериями, использующими в анаэробных условиях широкий круг соединений–глюкозу, сахарозу, лактозу, а также лактат, малат, глицерол и др с образованием пропионовой кислоты Расщепление гексоз происходит по гликолитическому пути Восстановление пирувата идет по метилмалонил–КоА–пути, названному так по характерному промежуточному продукту (метилмалонил–КоА) При этом пируват сначала карбоксилируется до оксалацетата, который последовательно восстанавливается до сукцината через малат и фумарат На уровне метилмалонил–КоА, образующегося из активизированного сукцината (сукцинил–КоА), происходит декарбоксилирование и образование пропионил–КоА, а затем – пропионата как продукта брожения. Пропионовокислое брожение в силосуемом корме может идти только при внесении специальных культур бактерий.[8]
2.4.2.4. Маслянокислое брожение
Маслянокислые бактерии (Clostridium sp.) - спорообразующие, подвижные, палочковидные анаэробные маслянокислые бактерии (клостридии) широко распространены в почве. Присутствие клостридий в силосе является результатом загрязнения почвой, поскольку их численность на зеленой массе кормовых культур, как правило, очень низка. Почти сразу же после заполнения хранилища зеленой массой маслянокислые бактерии начинают интенсивно размножаться вместе с молочнокислыми в первые несколько дней.[9]
Высокая влажность растений, обуславливающаяся наличием в измельченной силосной массе клеточного сока растений и анаэробные условия в силосохранилище – идеальные условия для роста клостридий. Поэтому уже к концу первых суток их численность возрастает и в дальнейшем зависит от интенсивности молочнокислого брожения.
Трудно указать точное критическое значение рН силоса, при котором начинается ингибирование клостридий, так как оно зависит не только от количества образованной молочной кислоты, но также от воды в корме и температуры среды.
Клостридии чувствительны к недостатку воды. Доказано, что с увеличением свободной воды чувствительность этих бактерий к кислотности среды снижается.
Температура корма оказывает заметное влияние на рост клостридий. Оптимальная температура для роста большинства этих бактерий около 370С. Высокой термоустойчивостью характеризуются споры клостридий. Маслянокислое брожение приводит к высоким потерям питательных веществ в результате катаболизма белков, углеводов и энергии. Энергии теряется в 7-8 раз больше, чем при молочнокислом. Кроме того, происходит смещение реакции силоса в нейтральную сторону из-за образования щелочных соединений при расщеплении белка и молочной кислоты. Органолептические показатели корма ухудшаются вследствие накопления масляной кислоты, аммиака и сероводорода. При кормлении коров таким силосом споры клостридий с молоком попадают в сыр и, прорастая в нем при определенных условиях, могут быть причиной его «вспучивания» и прогоркания.
3. Ингибирование ферментов в силосуемой массе химическими консервантами.
В настоящее время известно большое количество консервантов, которые классифицируются :
1. Неорганические консерванты (соляная кислота, серная и др.)
2.Органические консерванты (пропионовая кислота, муравьиная, бензойная и др.)
3.Твердые консерванты ( сорбиновая и др.)
4.Жидкие консерванты( серная, муравьиная)
5. Газообразные (двуокись углерода и др.)
6. Растворимые в воде и соков кормов (пропионовая, перосульфит натрия)
7. Нерастворимые в воде (сорбиновая)
8. Электролиты (все кислоты,щелочи и соли)
9. Неэлектролиты (формальдегид)
Консерванты – электролиты ,которые диссоциируют в силосе на 30 % и более, называются сильными консервантами,от 30 до 3 % - средние, менее 3% - слабые.
По влиянию на животный организм химические консерванты делят на 2 группы :
1. Ксенобиотики.
Ксенобиотики на :
- химические консерванты, которые безразличны для животного организма.
- способных изменять физиологическое состояние и обмен веществ.
2. Нексенобиотики – не чуждые вещества для животного организма (полезные).
Само ингибирование ферментов можно разделить на 2 вида :
1.Ингибирование биосинтеза ферментов
2. ингибирование происходит на генетическом уровне ,в результате чего клетка погибает.[7]
Список литературы
1.Барнет А. Д. Процессы брожения в силосе. – М. , ИИЛ, 1955
2. Бойко И. И. Консервирование кормов. – М. , Россельхозиздат, 1980
3. Зубрилин А. А. Научные основы консервирования зеленых растений М.,Сельхозгиз,1947
4. Зафрен С. Я. Технология приготовления кормов.- М., Колос, 1947
5. Квасников Е. И. Биология молочнокислых бактерий .-М. , Колос, 1980
6. Таранов М. Т., Сабиров А.Х. Биохимия кормов. – М., Агропромиздат, 1987
7. Хохрин С. Н. Кормление с-х животных. – Учебник. М., Колос, 2004
8.Щеглов В.В., Боярский Л.Г. Корма,приготовление, хранение, использование.-М., Агропромиздат, 1990
9. Шлегель Г. Общая микробиология: пер. с нем. / под ред. Е. Н. Кондратьевой. - М.: Мир, 1987.