водит к плохим результатам. Дыхание растения будет продолжаться в хранилище пока имеется кислород и субстрат (сахар). Ключевой способ прекращения дыхания состоит в создании анаэробных условий при силосовании настолько быстро, насколько это возможно. Это достигается, если слой толщиной не более 30 см трамбуется за 10 мин.
Протеолиз . В свежей зеленой массе 75-90% общего азота присутствует в виде белка. После уборки происходит быстрый протеолиз (гидролиз пептидных связей) под действием протеолитических ферментов, присутствующих в клетках силосуемых растений. После нескольких дней провяливания в поле содержание белка может снизиться на 30%. Размер деградации белка варьирует в зависимости от вида растений, содержания СВ и температуры. Протеолиз продолжается и в засилосованном материале, однако, его активность уменьшается по мере снижения рН. Продукты протеолиза – аминокислоты и пептиды разной длины. Дальнейшее разрушение аминокислот происходит в значительно большей мере под действием микробных, а не растительных энзимов.
26.2. Виды микроорганизмов и их роль в силосовании
Аэробные грибы и бактерии являются доминирующими микроорганизмами в свежей силосуемой массе, однако, в анаэробных условиях в силосе их заменяют бактерии, способные размножаться при отсутствии кислорода. Они включают молочнокислые бактерии, клостридии и энтеробактерии.
Молочнокислые бактерии. Молочнокислые бактерии, которые являются факультативными анаэробами (способны расти в присутствии или отсутствии кислорода), обычно присутствуют на растущих культурах в небольшом количестве, однако, быстро размножаются после скашивания, в особенности при выделении сока, когда культуры измельчены или плющатся. Их можно разделить на две категории: гомоферментативные бактерии ( Lactobacillus plantarum, Pediococcus pentosaceus и Enterococcus faecalis ) и гетероферментативные бактерии ( Lactobacillus brevis и Leuconostoc mesenteroides ). Когда масса силосуется, молочнокислые бактерии продолжают размножаться, ферментируя водорастворимые углеводы в культуре до органических кислот, главным образом, молочной, которая снижает величину рН. Гомоферментативные молочнокислые бактерии являются более эффективными при производстве молочной кислоты из гексозных сахаров, чем гетероферментативные организмы (см. табл. 26.1). Во время силосования происходит также некоторый гидролиз гемицеллюлозы, освобождающий пентозы, которые ферментируются до молочной и уксусной кислот большинством типов молочнокислых бактерий.
Клостридия. Клостридия присутствует на растениях, однако, главным их источником в силосе является загрязнение его почвой. Они
находятся в форме спор и прорастают в строго анаэробных условиях. Их можно разделить на две основные группы: сахаролитические клостридии и протеолитические клостридии. Сахаролитические бактерии (например, Clostridium butyricum и Clostridium tyrobutyricum ) ферментируют молочную кислоту и остаточные водорастворимые углеводы до масляной кислоты, увеличивая при этом рН. Протеолитические клостридии ( Clostridium bifermentans и Clostridium sporogenes ) ферментируют, главным образом, аминокислоты до разных продуктов, включая уксусную и масляную кислоты, амины и аммиак (табл. 26.1). Клостридия лучше всего растет при рН 7,0-7,4, она не переносит кислую среду, а при рН 4,2 ее рост подавляется. Вид кислот, ответственных за понижение рН, является важным, при этом недиссоциированные органические кислоты считаются наиболее сильными. Клостридия чувствительна к потреблению воды и требует очень сырых условий для активного роста. При очень сырой массе (т.е. с концентрацией СВ 15% и воды 85%) даже при достижении рН ниже 4 их активность не может быть подавлена.
Таблица 26.1 – Ферментативные процессы при силосовании
Молочнокислые бактерии Гомоферментативные процессы:
Глюкоза → 2 молочная к-та Фруктоза → 2 молочная к-та Пентоза → молочная к-та + уксусная к-та Гетероферментативные процессы: Глюкоза → молочная к-та + этанол + СО2 3 фруктоза → молочная к-та + 2 маннитол + уксусная к-та + СО2 Пентоза → молочная к-та + уксусная к-та
Клостридия Сахаролитические процессы 2 Молочная к-та → масляная к-та + 2 СО2 + 2 Н2 Протеолитические процессы: Дезаминирование Глютаминовая к-та → уксусная к-та+пировиноградная к-та+NH3 Лизин → уксусная к-та + масляная к-та + 2 NH3 Декарбоксилирование Аргинин → путресцин + СО2 Глютаминовая к-та → γ- аминомасляная к-та + СО2 Гистидин → гистамин + СО2 Лизин → кадаверин + СО2 Процессы окисления/восстановления Аланин + 2 глицин → 3 уксусная к-та + 3 NH3 + CO2 Энтеробактерии Глюкоза → уксусная к-та + этанол + 2 СО2 + 2 Н2
Рост клостридий резко подавляется, если содержание сухого вещества в силосуемой массе достигает 30%, но полное подавление, повидимому, происходит при 40% СВ. Клостридия может быть вредной для здоровья животных, потребляющих зараженный ею силос.
Листерия. Силос с низким содержанием сухого вещества, загрязненный почвой, может содержать бактерии Listeria monocytogenes , известные как вызывающие несколько заболеваний, таких как менингоэнцефалит, воспаление сосудистой оболочки глазного яблока, гнойное воспаление плаценты с последующим абортированием у коров. Гибель жвачных животных, главным образом, овец на силосном рационе происходит по причине листериозиса. Менингоэнцефалит (Meningoencephalitis), аборты и смертельное заражение крови жеребят связаны с инфекцией L. monocytogenes. Большие силосные кипы особенно рискованы в связи с их большой площадью поверхности относительно объема и, следовательно, повышенной подверженностью действию воздуха и поражению плесенью.
Энтеробактерии. Энтеробактерии ассоциируются с силосом и описываются как «уксуснокислые» бактерии или бактерии колиформ (coli), обычно присутствуют на растениях в небольшом количестве. В отличие от клостридии они являются факультативными анаэробами и, следовательно, конкурируют с молочнокислыми бактериями за водорастворимые сахара. Они ферментируют их до смеси продуктов, включая уксусную кислоту, этанол и водород. Подобно клостридии они могут декарбоксилировать и дезаминировать аминокислоты с образованием высокой концентрации аммиака. Оптимум рН для роста этих бактерий около 7,0, и они обычно активны только на ранней стадии ферментации, пока рН благоприятен для их роста. Примерами видов энтеробактерий, найденных в силосе, являются Escherichia coli и Erwinia herbicola .
Виды бацилл. Эти виды являются широко распространенными загрязнителями скошенных трав, но их рост в хорошо заготовленном силосе сдерживается образованием молочной кислоты. Однако они изобилуют в силосе, который подвергается воздействию воздуха. Аборты у коров вызываются потреблением силоса, зараженного бактериями Bacillus lichiniformis .
Грибы (плесени). Грибы (микроскопические), которые присутствуют в почве и на растениях, растут или как одинокие клетки, или как многоклеточные колонии, плесени. Дрожжи, присутствующие в силосах включают виды Candida, Saccharomyces и Torulopsis . Они играют особо важную роль в заражении силоса, когда он подвержен воздействию воздуха.
Большинство плесеней являются абсолютными аэробами и активируются в верхних слоях силоса. Многочисленные виды были выделе-
