Гнилостные бактерии (Bacillus, Pseudomonas).
Краткая характеристика микроорганизмов кормов
Микробиологические процессы, происходящие при силосовании.
Количественный и качественный (видовой) состав сообщества микроорганизмов, участвующих в созревании силоса зависит от ботанического состава зеленой массы, содержания в ней растворимых углеводов и протеина, влажности исходной массы. Так, например, сырье богатое белками (клевер, люцерна, донник, эспарцет) в отличие от сырья, богатого углеводами (кукуруза, просо и др.), силосуется при длительном участии в процессах гнилостных бактерий и при замедленном нарастании численности молочнокислых бактерий.
После закладки растительной массы в хранилище наблюдается массовое размножение микроорганизмов. Их общее количество уже через 2-9 суток может значительно превышать количество микроорганизмов, попадающих с растительной массой.
При всех способах силосования в созревании силосов участвует сообщество микроорганизмов, состоящее из двух диаметрально противоположных групп по характеру воздействия на растительный материал: вредные (нежелательные) и полезные (желательные) группы.
В процессе силосования происходит замена гнилостных микроорганизмов молочнокислыми, которые вследствие образования молочной и частично уксусной кислот снижают рН корма до 4,0-4,2 и тем самым создают неблагоприятные условия для развития гнилостных микроорганизмов (табл.2).
Условия для существования (потребность в кислороде, отношение к температуре, активной кислотности и т.д.) для различных групп микроорганизмов неодинаковые. С точки зрения потребности в кислороде различают условно три группы микроорганизмов:
· размножающиеся только при полном отсутствии кислорода (облигатные анаэробы);
· размножающиеся только при наличии кислорода (облигатные аэробы);
· размножающиеся как при наличии кислорода, так и без него (факультативные анаэробы).
Чтобы ограничить деятельность вредных микроорганизмов и стимулировать размножение полезных бактерий следует знать особенности отдельных групп микроорганизмов.
Молочнокислые бактерии
Среди разнообразной эпифитной микрофлоры растений содержится лишь сравнительно небольшое количество неспорообразующих факультативных анаэробов, гомо, - гетероферментативных молочнокислых бактерий.
Основным свойством молочнокислых бактерий, по которым их объединяют в отдельную обширную группу микроорганизмов, является способность образовывать в качестве продукта брожения молочную кислоту:
Она создает в среде активную кислотность (рН 4,2 и ниже), неблагоприятно действующую на нежелательные микроорганизмы. Помимо этого, значение молочнокислых бактерий заключается в бактерицидном действии недиссоциированной молекулы молочной кислоты и способности их образовывать специфические антибиотические и др. биологически активные вещества.
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 NаClи 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.
Маслянокислые бактерии
Маслянокислые бактерии (Clostridiumsp.) - 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.
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. В случае слабого накопления молочной кислоты и снижения рН маслянокислые бактерии энергично размножаются и число их достигает максимума (103-107 клеток/г) в несколько суток.
По мере увеличения влажности (при содержании в силосной массе 15% сухого вещества) чувствительность клостридий к кислотности среды снижается даже при рН 4,0 (4)
Для возбудителей маслянокислого брожения характерны следующие основные физиолого-биохимические особенности:
1. Маслянокислые бактерии, являясь облигатными анаэробами, начинают развиваться в условиях сильного уплотнения силосной массы;
2. Разлагая сахар, они конкурируют с молочнокислыми бактериями, а используя белки и молочную кислоту, приводят к образованию сильнощелочных продуктов распада белка (аммиака) и токсичных аминов;
3. Маслянокислые бактерии нуждаются для своего развития во влажном растительном сырье и при высокой влажности исходной массы имеют наибольшие шансы подавить все остальные типы брожения;
4. Оптимальные температуры для маслянокислых бактерий колеблются от 35-400С, но их споры переносят более высокие температуры;
5. Чувствительны к кислотности и прекращают свою деятельность при рН ниже 4,2.
Эффективными мерами против возбудителей маслянокислого брожения являются – быстрое подкисление растительной массы, подвяливание влажных растений. Существуют биопрепараты на основе молочнокислых бактерий для активации молочнокислого брожения в силосе. Кроме того, разработаны химические вещества, которые оказывают бактерицидное (подавляющее) и бактериостатическое (тормозящее) действие на маслянокислые бактерии.
\
Гнилостные бактерии (Bacillus, Pseudomonas).
Представители рода бацилл (Bac.mesentericus, Вac.megatherium) сходны по своим физиолого-биохимическим особенностям с представителями клостридий, но в отличие от них способны развиваться в аэробных условиях. Поэтому они одними из первых включаются в процесс ферментации. Эти микроорганизмы являются активными продуцентами разнообразных гидролитических ферментов. Они используют в качестве питательных веществ различные белки, углеводы (глюкозу, сахарозу, мальтозу и др.) и органические кислоты.
Важным свойством гнилостных бактерий, которое имеет значение для протекающих в кормовой массе процессов, является их способность к спорообразованию.
О основными особенностями для возбудителей гнилостного брожения являются следующие:
1. Они не могут существовать без кислорода, поэтому в герметичном хранилище гниение невозможно;
2. Гнилостные бактерии разлагают прежде всего белок (до аммиака и токсичных аминов), а также углеводы и молочную кислоту (до газообразных продуктов);
3. Гнилостные бактерии размножаются при рН выше 5,5. При медленном подкислении корма значительная часть белкового азота переходит в аминную и аммиачную формы;
4. Важным свойством гнилостных бактерий является их способность к спорообразованию. В случае длительного хранения и скармливания силоса, в котором дрожжи и маслянокислые бактерии разложат большую часть молочной кислоты или она будет нейтрализована продуктами разложения белка, гнилостные бактерии, развиваясь из спор, могут начать свою разрушительную деятельность.
Главным условием ограничения существования гнилостных бактерий является быстрое заполнение, хорошая трамбовка, надежная герметизация силосохранилища. Потери, вызываемые возбудителями гнилостного брожения, можно снизить при помощи химических консервантов и биопрепаратов.
Плесневые грибы и дрожжи.
Оба эти типа микроорганизмов относятся к грибам и являются весьма нежелательными представителями микрофлоры силоса. Они легко переносят кислую реакцию среды (рН 3,2 и ниже). Поскольку плесневые грибы (Penicillium,Aspergillusи др.) являются облигатными аэробами, то они начинают развиваться сразу после заполнения хранилища, но с исчезновением кислорода развитие их прекращается. В правильно заполненном силосохранилище с достаточной степенью уплотнения и герметизацией это происходит уже через несколько часов. Если в силосе есть очаги плесени, значит вытеснение воздуха было недостаточным или герметизация была неполной.
Дрожжи (Hansenula,Pichia,Candida,Saccharomyces, Тorulopsis) развиваются непосредственно после заполнения хранилищ, т.к. они являются факультативными анаэробами и могут развиваться при незначительных количествах кислорода в силосе. Кроме того они обладают высокой устойчивостью к температурному фактору и низкому рН.
Дрожжевые грибы прекращают свое развитие только при полном отсутствии кислорода в силосохранилище, но небольшие их количества обнаруживаются в поверхностных слоях силоса.
В анаэробных условиях они используют простые сахара (глюкозу, фруктозу, маннозу, сахарозу, галактозу, рафинозу, мальтозу, декстрины) по гликолитическому пути и развиваются за счет окисления сахаров и органических кислот:
Полное использование последних приводит к тому, что кислая среда силоса сменяется щелочной, создаются благоприятные условия для развития маслянокислой и гнилостной микрофлоры.
В результате этого снижается качество силоса из кукурузы, а также из «глубоко» провяленных трав, т.е. кормов с наилучшими показателями по продуктам брожения.
Таким образом, для плесневых грибов и дрожжей свойственно:
1. Плесневые грибы и дрожжи относятся к нежелательным представителям аэробной микрофлоры;
2. Негативное действие плесневых грибов и дрожжей в том, что они вызывают окислительный распад углеводов, белков и органических кислот (в т.ч. молочной);
3. Легко переносят кислую реакцию среды (рН ниже 3,0 и даже 1,2);
4. Плесневые грибы выделяют опасные для здоровья животных и людей токсины;
5. Дрожжи, являясь возбудителями вторичных процессов брожения, приводят к аэробной нестабильности силосов.
Ограничение доступа воздуха путем быстрой закладки, трамбовки и герметизации, правильная выемка и скармливание – решающие факторы, ограничивающие развитие плесневых грибов и дрожжей. Для подавления развития возбудителей вторичного брожения рекомендованы препараты с фунгистатической (фунгицидной) активностью (приложение 2).