Silage fermentation: A battle between "good" and "bad" bacteria

Силажната ферментация е по същество битка между “добри” и “лоши” микроорганизми. Изходът от битката, т.е. дали силажът ще бъде отличен или с недобро качество, а в някои случаи дори опасен за животните, зависи не само от качеството на нарязаната царевична маса (Таблица 1), но и до голяма степен от практиките, следвани по време на процеса на силажиране. В нашите публикации ще намерите ценни съвети за добри практики и съвети за подготовка и консервация на сенажите и силажите.

Днес ще опишем процеса на ферментация, който протича в силажната яма. Правилното познаване на ферментационните процеси, които протичат в силажа, ще помогне на производителите да вземат най-добрите решения при приготвянето на силаж.

 

Желаните процеси, които протичат при силажирането, могат да бъдат описани в четири последователни фази:

Фаза 1: Дихателна, при която се разграждат хранителните вещества на растенията в присъствието на кислород (1 до 2 дни);

Фаза 2: Ранна ферментация, при която се произвежда оцетна киселина, мравчена киселина и други органични киселини, в резултат на растежа на факултативни аеробни бактерии, като ентеробактерии, които могат да живеят в присъствие (аеробни) или отсъствие (анаеробни) на кислород (1 до 2 дни);

Фаза 3: Млечнокисела ферментация от млечнокисели бактерии, които са строго анаеробни, т.е. те могат да растат и да се размножават само при липса на кислород (14 дни);

Фаза 4: Стабилна фаза, поради наличието на млечна киселина, която потиска по-нататъшното разграждане (неопределен период от време).

При пропуски в приготвянето е възможно да възникнат и две други нежелани фази, които могат да доведат до значителна загуба на сухо вещество и лошо качество на силажа:

1) Мастно-кисела ферментация от клостридии (или мастно-кисели бактерии), която може да възникне, ако млечнокиселата ферментация (фаза 3) не може да произвежда достатъчно млечна киселина за стабилизиране на силажа (фаза 4);

2) Аеробно разграждане, причинено от плесени и дрожди, които се развиват бързо, когато добре консервираният силаж е изложен на кислород след отваряне на ямата.

Фаза 1 - Дишане

След като растението се отреже, клетките губят структурите си, но те продължават да консумират кислород според уравнението:

C₆H₁₂O₆ 6O₂   → 6CO₂ 6H₂O 3.8 Mcal/kg

захар кислород  → въглероден двуокис вода топлина

Това уравнение показва, че дишането превръща захарта във въглероден диоксид (газ), вода (течност) и топлина. Така дишането води до загуба на сухо вещество и налична енергия. Освен това, отделената топлина при дишането повишава температурата на фуража. Температурите над 26-32 °C могат да причинят допълнителни загуби на хранителни вещества. Изследванията показват, че повишаването на температурата не е толкова високо в добре отъпканите силажи, както е в лошо отъпканите. Бързото отстраняване на кислорода е желателно, тъй като намалява както продължителността на дихателната фаза, така и свързаните с нея загуби на хранителни вещества. Обикновено дишането продължава един до два дни, но се извършва винаги докато кислородът присъства в силажа. По този начин уплътняването на силажа и отстраняването на възможно най-много въздух ще намали до минимум загубите при дишане.

Фаза 2 - Ентеробактериална ферментация

Тази фаза понякога се описва като фаза на забавяне или латентност от някои автори. Както и да се нарича, съдбата на силажа зависи в голяма степен от изхода на тази критична фаза на ферментация. В прясно прибрания материал има огромен брой микроорганизми, като повечето от тях са нежелани за процеса на консервиране при силажа. Повечето от тези микроорганизми изискват кислород, за да се развиват, а доброто утъпкване води до „естествен подбор“ и намаляване на видовете бактерии, които могат да се развиват в силажа. С отстраняването на кислорода и започването на ферментацията, бактериите, които преобладават, са тези, които имат способността да живеят или в присъствието, или в отсъствието на въздух (факултативни аеробни бактерии). Тази група включва ентеробактериите, които превръщат захарите в различни органични киселини (мравчена киселина, оцетна киселина, млечна киселина и понякога маслена киселина), въглероден диоксид (CO2) и водород (H2). Тези киселини са отговорни за ранното намаляване на рН в силажа. Тъй като ферментацията продължава, ентеробактериите стават по-малко конкурентни от млечнокиселите, тъй като са силно чувствителни към ниското рН. Растежът на ентеробактериите спира, когато рН падне под 4.5, което обикновено се случва в рамките на няколко дни след силажиране. Въпреки това ентеробактериите са склонни да се задържат за по-дълги периоди в силаж, където рН намалява твърде бавно, какъвто е случаят при силажи с ниско съдържание на сухо вещество и висока влажност.

Фаза 3 - Млечнокисела ферментация

Млечнокиселите бактерии започват да доминират във ферментационния процес, след като рН на силажа падне до 5.5 - 5,7 (от 6,5 - 6,7 по време на силажирането). Няколко вида млечнокисели бактерии могат да живеят в присъствието на кислород, но повечето са строго анаеробни, което означава, че кислородът е токсичен за тях. Реакцията, описваща млечнокиселата ферментация, е проста: една единица (молекула) захар се разделя на две единици (молекули) млечна киселина:

                C₆H₁₂O₆              →      2 C₃H₆O₃

                 захар                       млечна к-на

Някои видове млечнокисели бактерии произвеждат само млечна киселина (както е посочено в горното уравнение), те се наричат “хомоферментативни” бактерии. Обаче, други видове млечнокисели бактерии, наречени “хетероферментативни” бактерии, произвеждат млечна киселина и други крайни продукти като оцетна киселина, въглероден диоксид. Хетероферментативните видове са за предпочитане при силажирането, тъй като те произвеждат освен млечна киселина, която има силно консервиращо действие, и оцетна киселина, подобряваща стабилността на силажа при излагане на въздух след отваряне на ямата. В качествените силажи млечната киселина винаги е преобладаващ краен продукт на ферментацията. Правилната млечнокисела ферментация зависи от следните три фактора:

• Броят на млечнокиселите бактерии, присъстващи по време на силажирането;

• Наличието на достатъчно количество ферментиращи захари;

• Липсата на кислород в силажа.

Броят на млечнокиселите бактерии, присъстващи в зелената маса по време на силажирането, може да варира от по-малко от 1000 до около 20 000 000 за грам пресен фураж и тяхното количество не може да се контролира. Затова изследванията са фокусирани върху инокулацията на силажа с щамове на млечно- кисели бактерии. Когато се прилага, инокулантът за силаж трябва да осигури най-малко 100 000 бактерии на грам от силажирана царевица, за да бъде ефективен.

Фаза 4 - Стабилен силаж

След около 14 дни ферментация, добре запазеният царевичен силаж съдържа 1,5 до 2% млечна киселина, а рН може да варира от 3,8 до 4,2. Силната киселинност, създадена по време на Фаза 3, води до нещо като “полу-стерилизация” на силажната маса, т.е. целият бактериален растеж се спира и в крайна сметка растежът на самите млечнокисели бактерии се инхибира. Тази стабилна фаза може да продължи месеци (дори и години), докато ямата остане затворена и защитена от кислород. Поради това е важно ямата да се покрие с подходящ найлон, който да запечатва добре и да има ниско ниво на пропускливост на въздуха.

Царевичният инокулант BioCool® EXTRA HC, предлаган от HL-Topmix, скъсява ферментационния процес, с което намалява нежеланите загуби вследствие ферментацията от “лошите” бактерии. След отварянето на силажната яма се забавя вторичната ферментация благодарение на оцетната киселина, продуцирана от Lactobacillus buchneri. С използването на BioCool® EXTRA HC вие свеждате до минимум загубите в силажната яма и целодажбената смеска, с което си гарантирате повече мляко за единица храна.