CC BY
17Ветеринарный врач. 2023. № 1. С. 26 - 31. The Veterinarian. 2023; (1): 26- 31
Научная статья
УДК 619:636.085:579.8
DOI: 10.33632/1998-698Х_2023_1_26
Оценка эффективности молочнокислых бактерий при заготовке сенажа из люцерны
Рифкат Расимович Мусин, Евгений Владимирович Скворцов, Анна Михайловна Тремасова, Полина Владиславовна Быкова, Артур Игоревич Ерошин
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный центр токсикологической, радиационной и биологической безопасности», отделение биотехнологии, Казань, Россия
Автор, ответственный за переписку: Рифкат Расимович Мусин, [email protected]
Аннотация. В сравнительном аспекте изучены показатели качества сенажа люцерны, полученного при одновременной закладке с применением (опыт) и без применения (контроль) бактериальной закваски. Показано, что корма, заготовленные с применением молочнокислых бактерий, отличались более высоким содержанием сухого вещества и сырого протеина по сравнению с аналогичными кормами, заготовленными без микробного инокулянта, на 4,05 % и 15,3 % соответственно. Содержание сырой клетчатки, нейтрально-детергентной клетчатки (НДК) и кислотно-детергентной клетчатки (КДК), наличие которых влияет на переваримость корма, уменьшалось на 10,5, 7,1 и 8,8 % соответственно. Возрастала и энергетическая питательность кормов на 6,5 %. В общей доле органических кислот уровень молочной кислоты в исследуемых образцах был выше контроля на 17,9 %. Опытные пробы имели на 8,4 % более низкое значение водородного показателя (pH), что в целом предотвращало развитие маслянокислого брожения и свидетельствовало об успешном процессе сенажирования.
Ключевые слова: сенаж, молочнокислые бактерии, люцерна, масляная кислота, молочная кислота
Evaluation of the effectiveness of lactic acid bacteria in harvesting haylage from alfalfa
Rifkat R. Musin, Evgeny V. Skvortsov, Anna M. Tremasova, Polina V. Bykova, Artur I. Eroshin Federal State Budgetary Scientific Institution «Federal Center for toxicological, radiation, and biological safety», department of biotechnology, Kazan, Russia Corresponding author: Rifkat Rasimovich Musin, [email protected]
Abstract. In a comparative aspect, the quality indicators of alfalfa haylage obtained with simultaneous laying with the use (experience) and without the use (control) of bacterial starter culture were studied. It was shown that the feeds prepared with the use of lactic acid bacteria were distinguished by a higher content of dry matter and crude protein compared to similar feeds prepared without microbial inoculant by 4.05 % and 15.3 %, respectively. Content of crude fiber, NDF (neutral-detergent fiber) and ADF (acid-detergent fiber), which presence affects the feed digestibility, decreased by 10.5; 7.1 and 8.8 %, respectively. Energy nutritional value of feed also increased by 6.5 %. In total proportion of organic acids, lactic acid level in experiment samples was 17.9 % higher than in control. Experimental samples had value of hydrogen index (pH) lower by 8.4 %, which generally prevented the development of butyric acid fermentation and indicated a successful haylage process.
Keywords: haylage, lactic acid bacteria, alfalfa, butyric acid, lactic acid
Введение. В настоящее время одной из важных задач в животноводстве является получение высококачественных растительных кормов и сохранение в них питательных веществ. Полноценное кормление относится к числу важнейших условий, формирующих уровень продуктивности сельскохозяйственных животных. Продуктивность животных во многом зависит от качества кормов и правильно сбалансированного рациона. Завоз высокопродуктивных животных в различные зоны страны мало способствует росту продуктивности животных. Причиной этого зачастую является не соблюдение элементарных норм кормления и нарушение правил заготовки кормов.
Основу рациона сельскохозяйственных животных во многих регионах России составляет сенаж [9]. В отличие от силосования, консервирование провяленных трав путем сенажирования происходит вследствие малой доступности для микробов воды и растворенных в ней питательных веществ растительных клеток. При сенажировании массы с содержанием сухого вещества от 45 % до 55 % большинство нежелательных бактерий (гнилостные, маслянокислые, энтеробактерии и др.) развиваются очень слабо. Сильно ограничивается жизнедеятельность и молочнокислых бактерий. В связи с этим в сенаже образуется незначительное количество органических кислот, а корм при этом подкисляется слабо (рН 4,5-5,0).
При нарушении технологии приготовления сенажа в кормовой массе развиваются нежелательные процессы. Иногда в сенаже даже с низким содержанием влаги обнаруживают масляную кислоту, которая образуется из-за медленного закисления корма и, как следствие, размножения в нём маслянокислых бактерий. При плохой изоляции от доступа воздуха в сенаже начинают развиваться вредные микроорганизмы, в том числе плесневые грибы. Под действием маслянокислых бактерий происходит распад сахаров, молочной кислоты и протеина [16]. Если будет достигнут критический уровень кислотности, то сенаж полностью сгниет. К тому же в результате маслянокислого брожения нарушаются процессы ферментации, и процесс сенажирования затягивается, что приводит к высоким потерям питательных веществ в результате расщепления белков и углеводов [14].
Развитие плесневых грибов и дрожжей может привести к порче кормов и накоплению в них микотоксинов, которые становятся причиной проблем со здоровьем животных и снижения их продуктивности [8, 13, 15]. Активное размножение дрожжей предотвращается преимущественным использованием на сенаж несилосующихся и трудно силосующихся многолетних бобовых трав (люцерна, козлятник восточный, клевер луговой и т. п.), характеризующихся содержанием очень ограниченного количества сахара [12].
Сенаж из бобовых культур отличается высоким содержанием перевариваемого протеина и аминокислот - лизина, метионина и триптофана. В этой связи важнейшим сырьем для приготовления высококачественного сенажа является люцерна. Она богата питательными веществами, которые очень важны в рационе жвачных животных и содержит больше сухого вещества, белка и минералов, чем многие другие корма. Проведенные в России и за рубежом исследования показали, что при заготовке массы люцерны с влажностью от 60 % до 70 % теряется меньше питательных веществ, и она хорошо поедается животными. Однако даже при идеальном соблюдении технологии закладки сенажа не удается полностью сохранить питательные вещества. В процессе провяливания сенажной массы до влажности от 50 % до 55 % интенсивно окисляются сахара и частично гидролизуются белки, в результате чего качество полученного корма снижается. При сенажировании люцерны без консерванта готовый корм по качеству заметно уступает исходной массе из-за потерь питательных веществ от 12 % до 13 %. К тому же люцерна, содержащая 18 % и более сырого протеина, плохо сенажируется из-за недостатка сахара и высокой буферной емкости [11]. Потери питательных веществ можно существенно снизить, применяя химические или биологические консерванты [1]. В связи с этим стимуляция молочнокислого брожения является определяющей в обеспечении правильного регулирования биохимических и микробиологических изменений, происходящих в сенаже. Часто для этих целей используют различные закваски и биоконсерванты [10].
Целью работы было исследование влияния молочнокислых бактерий на качество ферментации сенажа люцерны.
Материалы и методы. Исследования проведены в отделении биотехнологии ФГБНУ «ФЦТРБ-ВНИВИ». С целью улучшения качества корма и сохранения его питательной ценности были изучены возможности использования консервантов на основе осмотолерантных молочнокислых бактерий при сенажировании люцерны.
В опытной группе зеленая масса люцерны была обработана препаратом молочнокислых бактерий. Микроорганизмы были выделены из природных биотопов и по морфологическим и биохимическим признакам отнесены к роду ЬаМоЪаеШш 8рр.
Культивирование бактерий проводили на плотных и жидких питательных средах в условиях термостата при температуре 32 °С в течение 24 часов. Концентрацию микробных клеток в суспензиях определяли методом последовательных серийных разведений с последующим высевом на плотные питательные среды и подсчетом выросших колоний [2].
Для обработки растительной массы люцерны, суспензии исследуемых молочнокислых бактерий с титром 1х1010 КОЕ/мл смешивали в равных количествах, разводили водой в соотношении 1:10. Полученный инокулят в количестве 20 мл вносили в измельченную зеленую массу весом 10 кг при тщательном перемешивании. Образцы плотно упаковали в двухслойные полиэтиленовые мешки.
Люцерна была собрана в начале стадии цветения. Зеленую массу провяливали до влажности 55 %, измельчали длиной резки от 20 мм до 40 мм. Так как люцерна содержит мало сахара, то в массу добавляли патоку (1 % от закладываемой массы), которая должна способствовать более благоприятному протеканию процесса брожения.
В качестве контроля использовали 10 кг измельченной люцерны, не обработанной бактериальным инокулянтом, с добавкой воды и патоки в том же количестве, что и в опытном образце. Опыт проводился в 3-х повторах. Сенаж анализировали через 40 дней. Составной образец включал 10 проб, взятых из разных мест сенажа, а затем смешанных в чистом пластиковом контейнере, чтобы сформировать общий образец весом около 2,0 кг.
Зоотехнический анализ сенажа и исследование показателей НДК и КДК проводили согласно методике лабораторных исследований [4, 5, 6, 7, 17].
Влажность определяли как разницу в весе до и после сушки при температуре 105 °С до постоянной массы.
Качество сенажа оценивалось по физико-химическим показателям (наличие молочной кислоты, уровень рН и др.).
Испытуемые пробы корма подвергали оценке токсичности биотестированием на простейших и белых мышах [3].
Для биотестирования использовали суточную культуру инфузорий Ы/шопа stylonichia шуй1ш. Культивирование стилонихий проводили следующим образом. В стерильную чашку Петри вносили 25 мл рабочего раствора Лозина-Лозинского, затем пипеткой переносили в нее массу стилонихий и культивировали при температуре 26 °С. При оценке токсичности на простейших, учитывали их численность и выживаемость при экспозиции в течение 1 ч в водных и водно-ацетоновых экстрактах исследуемого корма. Выживаемость стилонихий (Ы, %) после внесения экстрактов исследуемых кормов - вычисляли по формуле
N = — х 100 %, (1)
N1 к '
где N2 - среднеарифметическое (из пяти испытаний) значение количества стилонихий в конце опыта через 3 ч экспозиции, штук;
N1 - среднеарифметическое (из пяти испытаний) значение количества стилонихий в начале опыта, штук;
100 - коэффициент перевода результата в проценты.
Обработку результатов производили методом вариационной статистики по Стьюденту. Разница между сравниваемыми значениями воспринималась достоверной при Р<0,05.
Результаты исследований. Значения сухого вещества и сырого протеина в сенаже, который был обработан микробным инокулянтом, были выше на 4,05 % и 15,3 %. Вместе с тем количество НДК и КДК на 7,1 % и 8,8 % были ниже, чем в контроле. НДК является эффективной клетчаткой, имеющей большое значение в пищеварении, усвояемости питательных веществ, продуктивности и образовании молока. Этот компонент контролируют для того, чтобы не перегружать желудок жвачных животных сухим веществом. При недостатке НДК уменьшается выделение слюны, что ведет к нарушению кислотности рубца, уменьшению образования уксусной кислоты и, следовательно, понижению содержания жира в молоке. Однако при ее избытке уменьшается энергия в сухом веществе, ухудшается потребление кормов и усвояемость питательных веществ.
Кислотно-детергентная клетчатка является трудно переваримым растительным материалом грубого корма, включает целлюлозу, лигнин и нерастворимую золу, чем ниже концентрация КДК, тем выше переваримость корма в рубце.
Количество и соотношение органических кислот отражает характер и направленность ферментативных процессов, происходящих в сенажируемой массе. В общей доле органических кислот уровень молочной кислоты в исследуемых образцах был выше контроля на 17,9 %, что в целом предотвращало развитие маслянокислого брожения.
Концентрация обменной энергии в сухом веществе кормов является основным показателем, определяющим эффективность использования обменной энергии на поддержание жизни животного и образование продукции. Установлено, что показатель обменной энергии сенажа, приготовленного с применением микробного инокулянта, был на 6,9 % выше, чем в контрольных образцах корма.
Показатель рН отражает качество консервируемой массы. Так, на 40 сутки с момента закладки опытные образцы имели на 8,4 % более низкое значение водородного показателя по сравнению с контролем, что свидетельствует об успешном процессе сенажирования (таблица 1).
Таблица 1 - Показатели сенажа, обработанного микробным инокулянтом
Наименование показателя Контрольная проба Опытная проба
Сухое вещество (СВ) (г/кг) 414,8±3,3 431,6±3,5
Сырой протеин (г/кг СВ) 187,5±2,1 216,3±2,2*
Сырая клетчатка (г/кг СВ) 305,2±2,8 273,4±2,6
Сырой жир (г/кг СВ) 27,0±1,2 27,4±1,3
Сырая зола (г/кг СВ) 118,0±1,7 119,2±1,5
Безазотистые экстрактивные вещества (БЭВ) (г/кг СВ) 362,3 363,7
Обменная энергия (МДж/кг) 8,81 9,42
Кислотно-детергентная клетчатка (КДК) (г/кг СВ) 341,5±3,7 311,2±3,1
Нейтрально-детергентная клетчатка (НДК) (г/кг СВ) 474,2±3,7 440,9±3,5
РЬ 4,8±0,1 4,4±0,2
Содержание в общей доле органических кислот, %
Молочная кислота 61,7 72,8*
Уксусная кислота 38,2 27,2*
Масляная кислота 0,1 0
* Различия с контролем достоверны с вероятностью р < 0,05.
Отсутствие в опытной пробе масляной и увеличение доли молочной кислоты, наблюдавшиеся в ходе исследования, является индикатором быстрого развития молочнокислого брожения и причиной повышения кислотности в корме, что гарантирует хорошую сохранность заложенной на консервирование растительной массы люцерны и сохранение протеина и сухого вещества (рисунок 1).
80 1 70 -6050 -
40 -30 -
20100 -
Контроль Опыт
□ Молочная кислота ■ Уксусная кислота
Рисунок 1 - Содержание в общей доле органических кислот, % По результатам органолептической оценки опытный образец соответствовал показателям доброкачественного сенажа, в то время как органолептические показатели контрольной пробы были несколько ниже (таблица 2).
Таблица 2 - Результаты органолептического исследования сенажа после обработки микробным
инокулянтом
Наименование показателя Контрольная проба Опытная проба
Цвет Темно-зеленый Зеленый
Запах Квашеных овощей Ароматный, фруктовый
Консистенция Слегка мажущая Структура растений полностью сохранена, не мажущая
Токсичность Не токсичный Не токсичный
При оценке токсичности водных и ацетоновых экстрактов контрольных и опытных проб кормов получены отрицательные результаты. Так, выживаемость простейших при исследовании опытных проб не имела достоверных отличий с контролем и превышала 82 %. В остром опыте на белых
мышах падежа и изменений в клиническом статусе животных отмечено не было. При вскрытии убитых мышей патологоанатомические изменения не наблюдались.
В целом микробный инокулянт оказывал положительное влияние на микробиологические процессы и органолептические показатели полученного сенажа, способствовал достижению оптимального значения рН и лучшей молочнокислой ферментации, что привело к меньшей потере органических веществ и повышению качества сенажа люцерны.
Заключение. По результатам проведенного исследования установлено, что обработка люцерны опытными рецептурами молочнокислых бактерий Lactobacillus spp. не оказывала негативного влияния на органолептические показатели и питательную ценность сенажа. Испытуемые составы в опыте по консервации травяной резки люцерны повышали питательность и качественные характеристики консервируемой массы, ускоряли ферментативные процессы, способствовали увеличению концентрации молочной кислоты и ограничению развития маслянокислого брожения.
Литература
1. Использование биоконсервантов при силосовании трав и при их скармливании коровам в условиях Республики Саха (Якутия) / Н. П. Буряков, М. М. Миронов, Г. Ю. Лаптев [и др.] // Адаптивное кормопроизводство. - 2016. - № 3. - С. 88.
2. ГОСТ Р 51426-2016 Микробиология. Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Общее руководство по приготовлению разведений для микробиологических исследований. - М. : Стандартинформ, 2016. - 10 с.
3. ГОСТ 31674-2012 Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Методы определения общей токсичности. - М. : Стандартинформ, 2014. - 30 с.
4. ГОСТ 13496.4-93 Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Методы определения содержания азота и сырого протеина. - М. : Стандартинформ, 2019. - 16 с.
5. ГОСТ Р 55986-2014 Силос из кормовых растений. Общие технические условия. - М. : Стандартинформ, 2014. - 12 с.
6. ГОСТ 13496.15-2016 Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Методы определения массовой доли сырого жира. - М. : Стандартинформ, 2020. - 9 с.
7. ГОСТ31675-2012 Корма. Методы определения содержания сырой клетчатки с применением промежуточной фильтрации. - М. : Стандартинформ, 2014. - 9 с.
8. Оценка воздействия пробиотических штаммов на инфузорий / И. И. Идиятов, С. Р. Хабирова,
A. М. Тремасова [и др.] // Ветеринарный врач. - 2020. - № 3. - С. 21.
9. Новый биологический препарат для силосования люцерны / В. П. Клименко, В. М. Косолапов, В. Г. Косолапова, К. Е. Юртаева // Вестник российской сельскохозяйственной науки. - 2019. - № 3. - С. 36.
10. Влияние бактериальных культур на сохранность зеленых кормов / О. Ю. Мальцева, О. Л. Мещерякова, И. В. Новикова [и др.] // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. - 2017. - Т. 79, № 3. - С. 174.
11. Марченко, А. Ю. Биоконсерванты - способ повышения качества сенажа из люцерны / А. Ю. Марченко, Н. Н. Забашта, Е. Н. Головко // Сборник научных трудов Северо-Кавказского научно-исследовательского института животноводства. - 2016. - Т. 5, № 1. - С. 182.
12. Силосование и сенажирование кормов: Рекомендации / Ю. А. Победнов, В. М. Косолапов,
B. А. Бондарев [и др.]. - М. : Издательство РГАУ-МСХА, 2012. - 22 с.
13. Потехина, Р. М. Исследование полевого изолята Fusarium sporotrichioides RM+ / Р. М. Потехина // Ветеринарный врач. - 2020. - № 4. - С. 31.
14. Соляник, Т. В. Микробиология. Микробиология кормов животного и растительного происхождения: курс лекций / Т. В. Соляник, М. А. Гласкович. - Горки : БГСХА, 2014. - 76 с.
15. Тремасов, М. Я. Микотоксины - реальная угроза продовольственной безопасности / М. Я. Тремасов, А. В. Иванов, Е. Ю. Тарасова // Вестник ветеринарии. - 2013. - № 2 (65). - С. 78.
16. Токсикологическая оценка концорциума микроорганизмов для использования с целью повышения качества кормов / А. М. Тремасова, И. И. Идиятов, Ю. М. Тремасов, А. И. Ерошин // Вестник Марийского государственного университета. - 2020. - Т. 6, № 3. - С. 318.
17. Van-Soest, P. G. Use of detergents in the analysis of fibrous feeds. II. A rapid method for the determination of fiber and lignin / P. G. Van-Soest // J. Ass. Off. Agric. Chem. - 1963. - Vol. 46. -P. 829.
References
1. The use of preservatives in the ensiling of grass and feeding cows in the Republic of Sakha (Y akutia) / N. P. Buryakov, M. M. Mironov, G. Yu. Laptev [et al.] // Adaptive fodder production. - 2016. - No 3. - P. 88.
2. GOST R 51426-2016 Microbiology. Feed, compound feed, feed raw materials. General guidelines for the preparation of dilutions for microbiological studies. - M. : Standartinform, 2016. - 10 p.
3. GOST 31674-2012 Feed, compound feed, compound feed raw materials. Methods for determining general toxicity. - M. : Standartinform, 2014. - 30 p.
4. GOST 13496.4-93 Feed, compound feed, feed raw materials. Methods for determining the content of nitrogen and crude protein. - M. : Standartinform, 2019. - 16 p.
5. GOST R 55986-2014 Silage from fodder plants. General technical conditions. - M. : Standartinform, 2014. - 12 p.
6. GOST 13496.15-2016 Feed, compound feed, feed raw materials. Methods for determining the mass fraction of crude fat. - M. : Standartinform, 2020. - 9 p.
7. GOST 31675-2012 Feed. Methods for determining the content of crude fiber using intermediate filtration. - M. : Standartinform, 2014. - 9 p.
8. Assessment of the impact of probiotic strains on infusoria / I. I. Idiatov, S. R. Khabirova, A. M. Tremasova [et al.] // The Veterinarian. - 2020. - No 3. - P. 21.
9. A new biological preparation for alfalfa silage / V. P. Klimenko, V. M. Kosolapov, V. G. Kosolapova, K. E. Yurtayeva // Bulletin of the Russian Agricultural Science. - 2019. - No 3. - P. 36.
10. The influence of bacterial cultures on the preservation of green fodder / O. Yu. Maltseva, O. L. Meshcheryakova, I. V. Novikova [et al.] // Bulletin of the Voronezh State University of Engineering Technologies. - 2017. - Vol. 79, No 3. - P. 174.
11. Marchenko, A. Y. Bioconservants - method of improving the quality of silage of alfalfa / A. Marchenko, N. N. Zabashta, E. N. Golovko // Collection of scientific works of the North-Caucasus research Institute of animal husbandry, 2016. - Vol. 5, No 1. - P. 182.
12. Ensilage and haylage of feed: Recommendations / Yu. A. Pobednov, V. M. Kosolapov, V. A. Bondarev [et al.]. - M. : Publishing house of the Russian state agrarian University-MTAA, 2012. - 22 p.
13. Potekhina, R. M. Investigation of Fusarium sporotrichioides RM+ field isolate / R. M. Potekhina // The Veterinarian. - 2020. - No 4. - P. 31.
14. Solyanik, T. V. Microbiology. Microbiology of animal and vegetable feed: a course of lectures / T. V. Solyanik, M. A. Glaskovich. - Gorki : BGSHA, 2014. - 76 p.
15. Tremasov, M. YA. Mycotoxins - a real threat to food security / M. Ya. Tremasov, A. V. Ivanov, E. Yu. Tarasova // Bulletin of Veterinary Medicine. - 2013. - No 2 (65). - P. 78.
16. Toxicological assessment of a consortium of microorganisms for use to improve the quality of feed / A. M. Tremasova, I. I. Idiatov, Yu. M. Tremasov, A. I. Eroshin // Bulletin of the Mari State University. -2020. - Vol. 6, No 3. - P. 318.
17. Van-Soest, P. G. Use of detergents in the analysis of fibrous feeds. II. A rapid method for the determination of fiber and lignin / P. G. Van-Soest // J. Ass. Off. Agric. Chem. - 1963. - Vol. 46. -P. 829.
Вклад авторов:
Мусин Р. Р. - написание исходного текста; итоговые выводы.
Скворцов Е. В. - анализ результатов, подготовка материалов к опубликованию.
Тремасова А. М. - организация исследований, анализ результатов; итоговые выводы.
Быкова П. В. - проведение экспериментов.
Ерошин А. И. - проведение экспериментов.
Все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution of the authors:
Rifkat R. Musin - writing the draft; final conclusions.
Evgeny V. Skvortsov - analysis of the results, preparation of materials for publication. Anna M. Tremasova - organization of research; analysis of results; final conclusions. Polina V. Bykova - conducting experiments. Artur I. Eroshin - conducting experiments.
Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article. The authors declare no conflicts of interests.
© Мусин Р. Р., Скворцов Е. В., Тремасова А. М., Быкова П. В., Ерошин А. И. 2023
