prezentacija za pancevo 6, 2015
TRANSCRIPT
• У нашим условима, силирање се обавља спонтаним или индукованим врењем ферментабилних угљених хидрата, односно под утицај природне микрофлоре или додатих инокуланата.
• Да би се могло управљани наведеним микробиолошким процесима, потребно је познавати значај и улогу микроорганизама при спремању силаже.
Бактерије млечне киселине (LAB-lactic acid bacteria)
• Млечна киселина је најважнији производ активности бактерија млечног врења у силираном материјалу, која је уједно и ефикасан конзерванс силаже.
• Поред млечне, у силираном материјалу настају мање или веће количине сирћетне, бутерне и пропионске киселине, етил-алкохола, угљен-диоксида и амонијака;
• Сирћетна, бутерна и пропионска киселина су слабији конзерванси, а поред тога су и показатељи негативних процеса у силажи;
• Због тога се читав процес силирања заснива на извођењу таквих мера, које воде максималној продукцији млечне киселине, и минималној производњи осталих киселина.
• Основна мера при сваком поступку силирања јесте што боље сабијање биљног материјала у циљу истискивања ваздуха, чиме се временски ограничава деловање аеробних трулежних бактерија, јер су оне активне у средини са кисеоником;
• Поред тога, треба знати да је број млечних бактерија у природи знатно мањи, свега 10-102 по граму зелене масе, док број ентеробактерија може да износи и до 106 по граму зелене масе.
• Бактерије млечног врења су активне и у средини са кисеоником, па се називају факултативно анаеробним микроорганизмима;
• У таквој средини су им конкуренти други микроорганизми као што су плесни, гљивице и аеробне бактерије;
• Због тога је неопходно сабијање масе, односно истискивање ваздуха, јер се тиме инактивишу други штетни микроорганизми, док млечне бактерије настављају активност, и снабдевају се енергијом као производом ферментације шећера.
• У природи не постоје бактерије млечног врења које из шећера стварају само млечну киселину;
• Поред ње, све млечне бактерије стварају и мање или веће количине сирћетне киселине, алкохола и угљен диоксида;
• Постоји знатна разлика у ефикасности коришћења шећера међу млечним бактеријама.
• Хомоферментативне млечне бактерије, као што и само име каже, ферментишу 70-90% шећера у млечну киселину, тако да се само његов мали део троши на друге споредне производе, у првом реду сирћетну киселину (око 5%), алкохол (око 1,5%) и угљен-диоксид (до 6%);
• Насупрот њима, у природи су знатно заступљеније и активније хетероферментативне млечне бактерије, које знатно лошије користе шећере за синтезу млечне киселине (50-60%), док за сирћетну киселину троше до 16% шећера, за алкохол 10-20%, и за угљен-диоксид до 30%, а то су производи који имају слабо или умањено конзервишуће својство;
Ентеробактерије
• То су аеробне до факултативно анаеробне бактерије које од приступачних шећера производе алкохол и сирћетну киселину, а могу да дезаминишу и аминокиселине;
• Сирћетна киселина истина, није штетна за животиње, а у метаболизму варења хране код преживара то је основна супстанца за синтезу млечне масти;
• Међутим, сирћетна киселина је слаб конзерванс, а са друге стране велике количине сирћетне киселине у силажама утичу на смањење конзумирања;
• Пошто сирћетне бактерије за свој развој захтевају присуство кисеоника, при силирању се увек тежи да се постигне што боља сабијеност материјала, и да се истисне што више ваздуха;
• Поред тога, између делова иситњених биљака заостане нешто ваздуха, али њега брзо потроше биљне ћелије, које обављају бројне метаболичке процесе и након кошења;
• У циљу спречавања накнадног уласка кисеоника у силирану масу, врши се покривање силаже фолијама, и што боље затварање сило-објекта, а сам поступак силирања се обавља у објектима чији су зидови непропустљиви за ваздух.
Бактерије које формирају ендоспоре
• За припремање и употребну вредност силаже значајна су два рода: Clostridium и Bacillus;
• Клостридије су строго анаеробни микроорганизми и развијају се искључиво у средини без кисеоника, при температурама од 30-35°Ц;
• Ови микроорганизми могу да поднесу само средину чија је пХ вредност висока, преко 4,5-4,7;
• Поред ових услова, за њихову активност је неопходан висок удео воде у силираном материјалу.
• Уколико је влажност силиране масе око 85%, чак ни pH вредност од 4,0 неће инхибирати активност клостридија;
• Клостридије доспевају у силирану масу у форми спора, а бактерије млечне киселине у вегетативној, тако да у нормалним условима и немају довољно времена за свој развој;
• Уколико се из било ког разлога у процесу ферментације не створи довољно млечне киселине, постепено постају све активније клостридије, које троше не само шећере, већ и млечну киселину, па се добија лоша силажа са доста бутерне киселине.
• Постоје амилолитички (разлажу угљене хидрате) и протеолитички (разлажу протеине) сојеви клостридија;
• Амилолитички сојеви ферментишу резидуалне (и у води растворљиве угљене хидрате), као и млечну киселину до бутерне кисeлине, при чему долази до пораста pH вредности;
• Протеолитичке клостридије углавном разарају протеине до аминокиселина, сирћетне и бутерне киселине, амина и амонијака;
• Ослобођени амини (кадаверин, путресцин и хистамин) су јако штетни за животиње, а амонијак може да неутралише млечну киселину и доведе до повећања pH вредности.
• У нормалним условима, на биљкама има веома мало клостридија, али зато у масу за силирање доспевају из земље, при косидби, или са точкова трактора и приколица уколико транспортна средства улазе директно у сило-објекат;
• Због знатне запрљаности земљом, силаже глава и лишћа шећерне репе могу да се одликују и доминантним бутерним врењем, и да буду неупотребљиве за исхрану животиња.
• Нарочито велику опасност за животиње које се хране силажом може да представља Clostridium botulinum, који се развија у лешевима глодара који су угинули у силажи;
• Токсин ове бактерије доводи до парализе ждрела и сметњи у ходу, после чега долази до парализе целокупне мускулатуре и смрти услед гушења;
• Говеда су мање осетљива на токсине ове бактерије у односу на коње и овце.
Бактерије пропионске киселине
• Повремено се изолују из силаже;• За силирану храну од значаја су два рода
бактерија пропионске киселине: Propionibacterium и Veillonella;
• Сахаролитички сојеви пропионских бактерија стварају угљен-диоксид, пропионску и сирћетну киселину, или смешу органских киселина у којој може бити бутерне и мравље киселине.
Квасци и плесни
• Најчешћи квасци у силажи су: Candida, Saccharomyces и Torulopsis;
• Што се тиче аеробног кварења силаже, најважније су две групе квасаца: једни који могу користити киселине (Candida, Endomycopsis, Hansenula i Pichia) и други који користе шећере (Torulopsis);
• Квасци Candida и Hansenula су способни да метаболишу већ награђену млечну киселину, услед чега долази до пораста пХ вредности и стварања погодне средине за развој других непожељних микроорганизама.
• Квасци Torulopsis šećere ферментишу до алкохола, који са органским киселинама из силаже граде ароматичне естре;
• Ови естри дају специфичан мирис силажи и подстичу апетит животиња;
• Квасци се одликују добром толерантношћу према ниским pH вредностима, од свега 2,5-3;
• Најважније плесни у силажи су: Aspergillus, Fusarium i Penicillium;
• Плесни су углавном активне у средини са кисеоником, те се развијају на површини силажа, или у деловима који нису довољно сабијени;
• Плесни подносе знатно већу киселост него бактерије млечног врења, и могу да буду активне у срединама чија је pH вредност свега 1,2-1,6;
• Плесни разлажу органске киселине у силажама и смањују киселост, што омогућава рад трулежних микроорганизама.
Листерија
• Бактерија Listeria monocytogenes може да доспе у силирану масу унетом земљом;
• Код животиња доводи до болести познате као листериоза;
• Листериоза се испољава септикемијом, побачајима, упалом мозга и можданих овојница, ретенцијом постељице и стерилитетом.
• У акутним случајевима, нарочито код оваца, животиње нагло мршаве, јавља се некроза јетре, те уз општу изнуреност често долази до угинућа;
• Ова болест је зооноза, односно може се пренети и на људе;
• Патогеност овог микроорганизма је релативно слаба, те долази до изражаја углавном у случајевима када је организам већ оптерећен неким другим поремећајем (метаболичким, паразитарним или исхрамбеним).
• Основни циљ инокулације је да се додавањем одабраних сојева хомо- и хетероферментативних бактерија млечне киселине интензивира и/или усмери ферментација у различитим биљним материјалима од којих се спрема силажа;
• Главни разлог који је навео научнике на коришћење бактеријских инокуланата при спремању силаже је исувише мали број епифитних млечнокиселинских бактерија на живим биљкама, који износи свега 10 - 102 бактерија по граму зелене масе.
• Насупрот томе, број ентеробактерија је далеко већи, 102 - 107 по граму.
• Због те велике бројчане разлике млечнокиселинска ферментација тече споро чак и по обезбеђењу оптималних почетних услова (оптимална влажност, анаеробност и шећерни минимум), што резултује у постизању лошијег квалитета силажа.
• Поред тога, и сама разноврсност бактерија млечне киселине на биљкама не обезбеђује ефикасно коришћење ферментабилних угљених хидрата у циљу максималне продукције млечне киселине.
• Када су у питању биљке са малим садржајем ферментабилних угљених хидрата, (на првом месту легуминозе) циљ инокулације хомоферментативним бактеријама млечне киселине је максимално коришћење ферментабилних угљених хидрата у циљу грађења максималних количина млечне киселине.
• Хомоферментативна ферментација може да има и неке негативне ефекте, и то у погледу мање аеробне стабилности силажа које се спремају од материјала са високим уделом ферментабилних угљених хидрата.
• Главни узрочници аеробног кварења силаже су квасци.
• Сирћетна, бутерна и пропионска киселина су боља фунгицидна средства у односу на млечну па је њихово присуство у одређеној мери чак и пожељно у таквим врстама силаже.
• Због тога инокуланти за ове врсте биљног материјала треба да садрже и хетероферментативне бактерије млечне киселине.
• Сазнање да основу силирања представља не алкохолно, већ млечнокиселинско врење подстакло је код неких истраживача још почетком XX века идеју за употребу млечнокиселинских инокуланата при спремању силаже.
• Бактеријски инокуланти су први пут примењени почетком XX века у Француској при силирању репиних резанаца.
• У бројним досадашњим експериментима испитивани су различити микроорганизми, у монокултури или као комбинација различитих бактерија.
• Највећи број експеримената даје предност не монокултурама, већ комбинацијама различитих бактерија, пошто су ове друге флексибилније у погледу избора хранљивих материја, температурног интервала и других услова, односно, допуњују се у различитим аспектима своје активности.
• Савремени биолошки препарати садрже Lactobacillus plantarum и друге Lactobacillus врсте, у комбинацији са Enterococcus, Lactococcus и Pediococcus врстама.
• За практичну употребу користе се углавном бактеријски инокуланти у сувом стању због лакшег чувања и манипулације.
• Непосредно пред употребу врши се њихово растварање у води у сразмери коју препоручује произвођач, а за третирање силираног материјала користе се леђне или тракторске прскалице;
• При коришћењу инокуланата најважније је да се објекат пуни у што тањим слојевима, и да се сваки слој равномерно прска раствором инокуланата и окреће (меша).
• У перспективи даљег повећања ефеката употребе инокуланата је селекција и генетска манипулација са млечнокиселинским бактеријама.
• Будући циљ селекције је да се одаберу најефикаснији сојеви бактерија у складу са врстом и хемијским саставом биљног материјала, као и климатским условима.
• Зачајнији ефекти коришћења инокуланата могу се постићи само при обезбеђивању одговарајућих услова.
• За максимално испољавање ефеката инокулације потребно обезбедити степен суве материје од 35-40%, брзо пуњење сило-објекта и добру херметизацију, док при влази од 77-80% и ниском садржају шећера (<3%) нема побољшања резултата.
• Још сигурнији ефекти инокулације постижу се при истовременом коришћењу инокуланата и угљенохидратних додатака, јер се тиме обезбеђује неопходан медијум за деловање бактерија млечне киселине.
• У пракси се као најчешћи угљенохидратни додатак користи прекрупа различитих врста жита, пре свега кукуруза, а у мањој мери меласа.
• На основу резултата више огледа може се закључити да је меласа, изгледа, не само најбољи угљенохидратни додатак при спонтаној млечнокиселинској ферментацији, већ и при коришћењу инокуланата.
• Објашњење је у споријој хидролизи скроба при коришћењу прекрупе кукуруза (и жита) док се сахароза из меласе брже користи.
Које врсте инокуланата постоје?• Хомоферментативни
(превиру 90% шећера у млечну киселину) - препоручују се за луцеркину силажу;
• Хетероферментативни (поред млечне стварају сирћетну и пропионску) - препоручују се пре свега за кукурузну силажу;
Инокулација у циљу повећања аеробне стабилности силаже
• Кукуруз спада у групу биљака које се лако силирају због обиља ферментабилних угљених хидрата.
• Зато је у пракси силирања непотребно (па чак и штетно) коришћење хомоферментативних бактеријских инокуланата који би стимулисали млечнокиселинску ферментацију.
• Наиме, због краћег трајања ферментације заостају велике количине шећера које представљају одличан супстрат за активност аеробних микророганизама после отварања силоса.
• Мала аеробна стабилност кукурузне силаже јесте један од највећих проблема за ово храниво.
• Пре више година је потврђено да инокулација са Lactobacillus buchneri поправља аеробну стабилност силажа кукуруза што се објашњава чињеницом да се ради о хетероферментативној бактерији која део млечне киселине преводи у сирћетну.
• Млечна киселина као главни производ хомоферментативне ферментације шећера у силираној маси представља јако бактерицидно али слабо фунгицидно средство.
• Супротно томе, сирћетна, бутерна и пропионска киселина имају изражено фунгицидно дејство, те су мање количине ових киселина у силажама кукуруза, али и других биљних врста, чак и пожељне.