63
ПОСТУПЦИ ЗА УПРАВЉАЊЕ ФЕРМЕНТАЦИЈОМ У СИЛАЖИ

Prezentacija za pancevo 6, 2015

Embed Size (px)

Citation preview

ПОСТУПЦИ ЗА УПРАВЉАЊЕ ФЕРМЕНТАЦИЈОМ У

СИЛАЖИ

• 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).

ИНОКУЛАЦИЈА ПРИ СПРЕМАЊУ СИЛАЖЕ И АЕРОБНА

СТАБИЛНОСТ

• 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).

Додавање инокуланата из леђне прскалице

Додавање инокуланата на комбајну

• 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.

• Нарочито долази до изражаја при нередовном трошењу силаже и дужем излагању ваздуху.

• 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.

• Из тог разлога су лошије силаже, са више сирћетне и бутерне киселине чак стабилније при нередовном трошењу него квалитетне силаже које су брзо провреле и које имају више резидуалног (неикоришћеног) шећера.