Биоком - Критерии оценки биологических консервантов

О процессе силосования кормов во время научно-практического семинара, прошедшего 12 апреля в Гродно на информационно-аналитической платформе “Имя Ветеринария”, рассказал врач ветеринарной медицины, исследователь, начальник консультационного отдела ООО “Биоком” Дмитрий Волошин.

Записала Татьяна Буланова

В составе биологических консервантов, как правило, присутствуют молочнокислые бактерии. Они продуцируют органические кислоты и снижают рН корма, стабилизируя ферментируемую массу. В результате создаются условия (низкий уровень рН, отсутствие кислорода в корме), препятствующие развитию микроорганизмов, в том числе патогенных и условно-патогенных, клостридий, различных бацилл, продуцентов микотоксинов – плесневых грибов. В процессе хранения они не погибают, а лишь на время приостанавливают свою активность, до наступления оптимальных условий для их дальнейшей жизнедеятельности. Одно из таких условий — наличие кислорода воздуха, который поступает в массу при открытии траншеи и выемке корма. При нарушениях технологии закладки: недостаточной трамбовки или герметизации траншеи, в процессе хранения деятельность микрофлоры возобновляется, начинается потеря протеина и углеводов, происходит самосогревание кормовой массы.

При аэробной ферментации развиваются:

•продуценты уксусной кислоты, что при скармливании кормов приводит к ацидозу у коров;
•продуценты масляной кислоты, которая является стартовой в развитии кетоза;
•Pseudomonas alcaligenes — грамотрицательные аэробные бактерии, разлагающие протеин кормов до токсических соединений;
•плесневые грибы и дрожжи (Mucor, Penicillium, Aspergillus и др.), которые расщепляют протеин, углеводы и выделяют микотоксины.

Последствия неконтролируемой ферментации:

•снижение содержания обменной энергии в кормах;
•распад питательных веществ и каротина;
•накопление токсичных продуктов (микотоксинов, продуктов гниения);
•высокая концентрация масляной кислоты.

Важным является и распад переваримого протеина до аммиака, что приводит к увеличению мочевины в крови коров при этом увеличивая токсическую нагрузку на печень. Так же при распаде белка образуются такие токсичные компоненты, как индол, скатол, крезол, которые всасываются в кишечнике усиливая интоксикацию организма.

Биологический консервант не панацея. Не стоит рассчитывать, что он позволит нивелировать последствия допущенных нарушений технологии заготовки кормов. Чтобы понять, как он работает, рассмотрим процессы ферментации.

При неконтролируемой ферментации (без внесения консерванта), даже при условии соблюдения всех технологических моментов, в первые дни после укрытия траншеи жизнедеятельность микроорганизмов в заготавливаемой массе продолжается: происходит распад белка и углеводов из растительного сырья, выделяются углекислый газ и органические кислоты. И только когда рН снизится до необходимого уровня, в бескислородной среде начинают работать молочнокислые бактерии. Как правило, на этот процесс уходит чуть более трех недель. Готов ли такой корм к скармливанию к 21-му дню? Большой вопрос.

При контролируемой ферментации, когда мы вносим большое количество молочнокислых бактерий, они быстро сбраживают углеводы с образованием молочной кислоты и углекислого газа, снижают рН до оптимального уровня. В таких условиях большинство аэробных микроорганизмов прекращают свою деятельность, впадая в своего рода анабиоз. После того как содержание кислорода в массе снижается до минимальной отметки, подключаются факультативные анаэробы — пропионово- и уксуснокислые бактерии, которые называют финишными. Они завершают анаэробную фазу брожения, синтезируя большое количество органических кислот, что позволяет сдерживать вторичную аэробную ферментацию при открытии заготовленной кормовой массы.

Немного о бактериях. Существуют гомоферментативные бактерии, которые вырабатывают молочную кислоту, а также гетероферментативные бактерии, функция которых — перерабатывать избыток молочной кислоты до уксусной либо пропионовой кислоты. Бактерий и той, и другой группы достаточно большое количество. При создании биологического консерванта “ЛактоГрас” от компании “Биоком” из коллекции микроорганизмов были выбраны наиболее эффективные штаммы: гомоферментативные — L. plantarum и P. pentosaceus, гетероферментативные — L. buchneri и P. freudenreichii.

Этапы контролируемой ферментации при внесении “ЛактоГрас”

Первыми начинают работать стартовые бактерии Pediococcus pentosaceus. Они быстро размножаются и подкисляют корм до рН 4,2, выделяют углекислый газ, продуцируют молочную кислоту и обеспечивают дальнейшее развитие молочнокислых бактерий.

Далее подключаются базовые бактерии Lactobacillus plantarum. Они продуцируют молочную кислоту при минимальных затратах энергии и питательных веществ, снижают pH до 3,8–4,2. За счет этого подавляется развитие E. coli, Bacillus subtilis, и плесневых грибов: в бескислородной среде под действием молочной кислоты они “засыпают”. Таким образом предотвращается образование токсичных биогенных аминов.

Третий этап — включение в работу финишных бактерий, гетероферментативных. В нашем случае это Lactobacillus buchneri, которая продуцирует молочную и уксусную кислоты, обеспечивает аэробную стабильность корма, подавляет деятельность клостридий, и пропионово-кислая бактерия Propionibacterium freudenreichii. Она преобразует избыток молочной кислоты в пропионовую, является продуцентом жирных кислот, а также активно подавляет деятельность клостридий, плесневых грибов и дрожжей.

Почему важно обеспечить аэробную стабильность кормовой массы? При открытии траншеи и выемке корма, каким бы плотно утрамбованным ни оказался монолит, на глубину до 2 метров начинает проникать кислород. При этом кислоты достаточно быстро испаряются — и пропионовая, и молочная, и уксусная. Тем не менее, если консервант сработал, и в массе накопилось достаточное количество продуцентов, то в толще корма они будут предотвращать самосогревание и удерживать развитие нежелательной микрофлоры.

Применение консервантов = управление процессами ферментации

Необходимо обращать внимание на то, какие штаммы бактерий используются в консерванте. Если только гомоферментативные бактерии, то для наших условий это не самый подходящий вариант, т. к. в ряде хозяйств есть необходимость перевозки кормов на длительные расстояния. Поэтому гетероферментативные бактерии в наших условиях жизненно необходимы: при транспортировке или на кормовом столе пропионовая и уксусная кислоты сдерживают активность плесневых грибов и дрожжей, предотвращая таким образом самосогревание, а значит и распад нутриентов.

Применение хорошего консерванта позволяет сдержать вторичную аэробную ферментацию. Многочисленные исследования показали, что консервант, содержащий гомо- и гетероферментативные бактерии, позволяет сохранить каротин, протеин, и энергетическую ценность кормов. Кроме того, обеспечивается нужный уровень pH, отсутствует масляная кислота, соблюдается оптимальное соотношение молочной и уксусной кислот.

Консервант “ЛактоГрас” применяется для заготовки силоса, сенажа, плющеного зерна кукурузы из расчета 1 г консерванта на 1 т сырого веса фуража.

Если говорить о концентрации КОЕ (колониеобразующих единиц), то для эффективного процесса силосования общее количество микроорганизмов в дозе консерванта должно быть ниже 1x10¹¹. Доза применяемого консерванта должна обеспечивать концентрацию не менее 100 000 КОЕ в грамме свежего фуража, иначе место полезной микрофлоры займут нежелательные микроорганизмы, которые не оставят молочнокислым бактериям шанса на выживание.

КОЕ/г консерванта	КОЕ в фуражной массе силоса
1x10¹¹	тонна
1х10⁸	килограмм
1х10⁵	грамм

На рынке можно встретить консерванты, где концентрация КОЕ — 1х10¹⁰ или даже ниже. При этом производитель утверждает, что в состав продукта входят ферменты, которые усиливают действие молочнокислых бактерий. Такое утверждение представляется маркетингом чистой воды. Во-первых, для работы ферментеров необходимо создать специальные условия: уровень pH, температуру и т.д. Во-вторых, активность ферментов не настолько высока (скорее, даже ничтожно мала), чтобы принимать ее во внимание. Более того, на сегодняшний день нет стандартной единицы ферментативной активности.

Еще раз напомню, это важно: концентрация КОЕ должна составлять не менее 100 000 на один грамм фуражной массы. Опять же, некоторые производители утверждают, что изначально низкая концентрация микроорганизмов в продукте компенсируется высокой скоростью их размножение в кормах. Действительно, этот показатель важен, но скорость роста можно определить только при проведении исследований in vitro. Когда идет отбор штаммов из коллекции микроорганизмов для производства консерванта, то на каждый штамм есть свой «паспорт», в котором прописана в том числе и скорость культивации. Каких-то значимых различий в скорости роста у разных штаммов молочнокислых микроорганизмов, использующихся в составах консервантов, нет. Важно, чтобы и концентрация бактерий была достаточная, и скорость культивации высокая — именно так проводится селекция.

Также стоит обращать внимание на некоторые технологические аспекты консерванта. Например, указание на упаковке на то, что сухой биологический консервант произведен с помощью тепловой сушки, должно как минимум насторожить потребителя. Входящие в состав консерванта молочнокислые бактерии не выдерживают температуру более 50 °C. Для них используется исключительно лиофильная сушка. Это достаточно дорогостоящая технология, которую в свое время стали применять в НАСА (Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства), чтобы производить питание для космонавтов. Лиофильная сушка позволяет перевести воду из жидкого состояния в газообразное, минуя кристаллизацию. При этом применяются и различные дорогостоящие стабилизаторы, позволяющие сохранять целостность клеток, предотвращать их слипание. Все это объясняет не только цену консерванта, но и его качество. Согласно протоколам исследований, количество бактерий в различных партиях консерванта “ЛактоГрас” составляла от 1,5 до 2,4х10¹¹ КОЕ в грамме, т.е. выше минимальной гарантированной концентрации в 1,5 – 2,4 раза соответственно.

Бактерии, обезвоженные методом лиофильной сушки, могут храниться очень долго даже в естественных условиях, а при пониженных температурах (например, до -18 °C) срок их хранения неограничен. Поэтому с точки зрения сроков хранения и условий транспортировки сухие консерванты имеют очевидное преимущество перед жидкими.

Впрочем, жидкие консерванты тоже могут эффективно выполнять свои функции, но при соблюдении технологии: до фермы их необходимо доставлять строго при температуре, не превышающей +6 °C.

Особенности жидких консервантов:

•имеют крайне малый срок годности (как правило, до трех месяцев);
•находятся в активном состоянии, что не гарантирует их заявленную концентрацию по истечении срока годности;
•возможна биологическая контаминация;
•имеют низкую концентрацию КОЕ в грамме продукта;
•ограничены диапазоном условий хранения (+4…+6 °C).

И наконец, при выборе консерванта нужно в целом оценить его формулу — сочетание бактериальных штаммов, входящих в его состав, их концентрацию, используемый наполнитель и иные дополнительные субстанции. Конечно, биологический консервант не панацея, но его применение позволяет получать биологически полноценные корма несомненно более высокого качества!