CC BY
0
УДК 633.2:582.886 DOI 10.52231/2225-4269_2024_1_78
Состав органических кислот силоса из клевера лугового и его смеси с иван-чаем
Симонов Геннадий Александрович, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник
e-mail: gennadiy0007@mail.ru
Общество с ограниченной ответственностью «Институт развития сельского хозяйства», г. Краснодар, Россия
Старковский Борис Николаевич, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры растениеводства, земледелия и агрохимии
e-mail: bor.2076@yandex.ru
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина», г. Вологда, Россия
Симонов Александр Геннадьевич, кандидат экономических наук, доцент кафедры экономики
e-mail: alexandersimonov@mail.ru
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Российский университет дружбы народов имени Патриса Лумумбы», г. Москва, Россия
Ключевые слова: кипрей узколистный, иван-чай, силос, органические кислоты.
Аннотация. В работе рассмотрена динамика накопления органических кислот, влияющих на процесс силосования клевера лугового и его смеси с иван-чаем (кипреем узколистным). Низкомолекулярные жирные кислоты - важная составляющая процесса силосования и пищеварительной системы организма животного. Их количество определяет качественные показатели силоса. Химические анализы силосов показали, что для успешного приготовления силоса из клевера лугового достаточно включить 10% иван-чая в зелёную массу клевера чтобы получить корм, соответствующий требованиям 1 класса.
Введение
Силосование - эффективный способ сохранения питательных свойств зелёной кормовой массы. Силос является сочным кормом с содержанием влаги от 70 до 85% в зависимости от ботанического состава сырья[1].Приданномспособехраненияреализуетсяподход«невидимой» биологической активности, т. е. доведение продукта до ситуации, когда процессы жизнедеятельности кардинально приостанавливаются или совсем не проявляются. Сущность этого подхода в том, что создаются неблагоприятные условия для функционирования нежелательных микроорганизмов (гнилостные бактерии) - кислая среда (при рН<5) [2]. Задача - как можно быстрее изменить оптимальные параметры среды их жизнедеятельности - нейтральную и слабощелочную среды, в связи с этим для консервирования продуктов в технологиях хранения и используют органических кислоты. При силосовании реализуется биохимический метод консервирования - повышение кислотности среды за счёт образования молочной кислоты, которая при концентрации 0,4% обладает консервирующим эффектом. Органические кислоты оказывают угнетающее действие на бактерии, разрушая их клеточные стенки, вызывают нарушение процесса копирования ДНК.
Силосование - сложный биохимический и микробиологический процесс, в котором активно участвуют не только бактерии, но и ферменты.
Изменения, которые происходят в силосуемом корме в процессе брожения, касаются в основном углеводов, а не белковых веществ. По этой причине переваримость и биологическая ценность протеина в силосе не снижается. Под влиянием ферментов в анаэробных условиях может наблюдаться частичный распад белка до аминокислот и уже они включаются в метаболизм животного организма [3].
При определении показателей качества готового корма оценивается содержание органических кислот: молочной, уксусной и масляной. Это низкомолекулярные жирные кислоты (летучие жирные кислоты). Они легко включаются в реакции биосинтеза органических веществ и выступают в роли источника энергии.
Маслянокислое брожение как правило порождается бактериями группы спороносных палочек (Clostridium saccharobutyricum и Cl. Butyricum и др.) Они строгие анаэробы. Минимальное значение pH для них 4,7. Процесс приблизительно можно описать схемой:
C6H12O6 = CH3CH2CH2COOH + 2CO2+2H2.
Бактерии этой группы обладают мощным ферментативным аппаратом. Кроме усвоения моно- и дисахаридов ещё сбраживают и
сельскохозяйственные и ветеринарные науки
крахмал. Белковые вещества под влиянием этих бактерий претерпевают гнилостный распад [4].
В силосовании накопление масляной кислоты - явление негативное.
Уксуснокислые бактерии широко распространены в природе, но при грамотном силосовании создаются анаэробные условия, которые очень неблагоприятны для них. Одной из причин появления уксусной кислоты в силосе является расщепление пентоз (ксилоза, арабиноза) и гексоз молочнокислыми бактериями. Примерное уравнение результата процесса брожения:
6C5H10O5 = 8C3H6O3+ 3C2H4O2.
5 10 5 363 242
В растительном сырье всегда имеются пентозы, поэтому избежать накопления уксусной кислоты невозможно [3]. Уксусная кислота необходима животным так как расходуется в тканях животного для образования жиров тела и молока, а также холестерина.
Молочнокислые бактерии (род. Lactobacillus и Streptococcus) подразделяются на гомо- и гетероферментативные.
Наиболее желательно преобладание в силосах возбудителей гомоферментативного процесса, так как в результате их жизнедеятельности из сахаров образуются молочная кислота и лишь следы побочных продуктов.
Общее уравнение молочнокислого брожения может быть выражено следующим образом:
C6H12O6 = 2CH3CHOHCOOH.
6 12 6 3
Гетероферментативные бактерии образуют из сахаров, кроме молочной кислоты, заметные количества газа и других продуктов.
Побочные продукты: уксусная кислота, углекислый газ, а также в ряде случаев и этиловый спирт.
По данным ряда исследователей для питания и существования молочнокислых бактерий наиболее подходят моно-и дисахариды, поэтому степень обеспеченности силосуемых кормов данными соединениями предопределяет успех силосования [3, 4, 5].
В организме животного молочная кислота участвует в образовании некоторых аминокислот, глицерина и глюкозы.
Сегодня широкое применение находят биоконсерванты, содержащие специально отобранные культуры микроорганизмов - продуцентов органических кислот, а также препараты на основе органических кислот. Разработаны фитоконсерванты на основе жмыхов [6]. Все эти препараты не могут сделать корм лучше исходного сырья, а призваны
максимально сохранить его питательную ценность и кроме всего прочего приводят к удорожанию конечного продукта.
Проблема силосования зелёной массы бобовых трав в их высокой буферной ёмкости [7], природа которой заключается в недостаточном содержании в растительном сырье сахаров, необходимых для накопления в силосуемом корме молочной кислоты в количестве, обеспечивающем смещение рН корма до 4,2, так как образующаяся кислота нейтрализуется веществами белковой природы и другими соединениями. Поэтому существует три варианта борьбы с этим явлением при приготовлении силоса:
1) смешивание трудносилосуемых растений с легкосилосуемыми;
2) добавление биоконсервантов;
3) химическое консервирование корма.
Нужносказать,чтополноценноепитаниеживотныхбезкачественных кормов невозможно. От их качества зависит продуктивность животных [8-15]. Поэтому раскрытию внутренних процессов, происходящих в кормах, влияющих на их качество, отводится пристальное внимание.
Целью исследований являлось определение влияния количества добавки кипрея узколистного (иван-чая) на силосуемость клевера лугового.
В задачи исследований входило:
- определить состав органических кислот приготовленного силоса;
- провести анализ накопления молочной кислоты в силосах с иван-чаем (^атепоп angustifolium);
- установить оптимальное соотношение компонентов смеси для получения качественного силоса;
- на основании полученных данных дать объективную оценку целесообразности использования кипрея узколистного при силосовании клевера.
Материалы и методы исследований
Объект исследований - силос из клевера лугового. Исследования проведены в трёхкратной повторности (2019-2022 гг.). В опытах использовали растения кипрея узколистного (иван-чая), убранные в фазе цветения, клевер луговой сорта Дымковский в фазе бутонизации - начала цветения. Силосование растений проводили в соотношении:
Иван-чай
Клевер луговой
15%
5% 10%
100% 95% 90% 85%
Скошенную зелёную массу растений разрезали на части длиной 2-3 см, подвяливали в течение 2-3 часов. Далее массу каждой культуры взвешивали и перемешивали в необходимых соотношениях. Затем смесь укладывали в стеклянные ёмкости объёмом 1 литр и утрамбовывали. Герметизацию проводили винтовыми крышками. Процесс консервации контролировали взвешиванием ёмкостей с кормом на весах. Взвешивали сосуды сразу после их закрытия и далее первые пять дней ежедневно. Потом взвешивание банок с кормом проводили один раз в три дня до прекращения снижения их веса. Взвешивание проводили с точностью до 1 г. Через три с половиной месяца анализировали пробы в химической лаборатории ФГБУН СЗНИИМЛПХ ВолНЦ РАН.
Микробиологические процессы замедляются при влажности силосуемой массы ниже 65%. В корме с влажностью ниже 65% появление молочной кислоты объясняется окислительно-восстановительными процессами, протекающими в самих растениях по типу гликолиза. Активное развитие молочнокислых бактерий происходит при влажности растительного сырья не ниже 65-75% [3]. Влажность корма 85-90% ведёт к снижению содержания сухого вещества в единице объёма, потерям питательных веществ с вытекающим соком и развитием нежелательной микрофлоры в силосуемой массе.
Растительная масса перед приготовлением силоса имела следующие характеристики (табл. 1).
Таблица 1 - Качество провяленной зелёной массы клевера лугового и его смеси с кипреем (иван-чаем) узколистным_
Сухое Содержание в сухом веществе, %
Компоненты вещество, % Зола Сырой протеин Сахар Сырой жир
Клевер луговой 100% 25,34 7,2 18,4 5,0 2,8
Клевер 95% Иван-чай 5% 24,71 7,2 18,3 5,3 3,0
Клевер 90% Иван-чай 10% 24,03 7,1 18,1 5,6 3,0
Клевер 85% Иван-чай 15% 24,60 7,0 17,9 5,9 3,0
Добавка кипрея узколистного в силосуемую массу клевера лугового ведёт к увеличению содержания сахара с 5 до 5,9% в среднем за период исследований. Содержание сырого протеина в исходной провяленной массе клевера лугового в чистом виде было 18,4% и снижалось по мере увеличения доли иван-чая узколистного до 17,9% в варианте клевер
85% + иван-чай 15%.
Подвяливание зелёной массы способствует повышению активности амилазы и, как следствие, усилению осахаривания крахмала [3]. Задача состоит в том, чтобы этот процесс ускорить в анаэробных условиях у трудносилосуемого сырья клевера лугового благодаря добавке зелёной массы иван-чая.
Результаты исследований
Состав и количество органических кислот представлены на рисунке.
■ Массовая доля органических кислот,, в общем количестве кислот, (%) уксусная
■ Массовая доля органических кислот, в общем количестве кислот, (%) масляная
■ Массовая доля органических кислот, в общем количестве кислот, (%) молочная
Рисунок 1 - Состав и количество органических кислот, %
Анализ содержания органических кислот силоса из клевера лугового с добавкой кипрея (иван-чая) узколистного показывает, что повышение количества кипрея узколистного в общем объёме силосуемого сырья клевера лугового ведёт к увеличению массовой доли молочной кислоты в общем количестве кислот.
В силосе из клевера массовая доля молочной кислоты составила 59% от общей суммы кислот, значительное содержание масляной и уксусной кислот - 0,83 и 1,05% от СВ корма - свидетельствуют о неблагоприятных условиях для протекания микробиологических процессов с участием молочнокислых бактерий. Включение иван-чая в размере 5% способствовало большему образованию молочной кислоты до 61% от суммы кислот и снижению суммарной доли уксусной и масляной кислот на 3%. Количество уксусной и масляной кислоты было соответственно 0,79 и 0,59% от СВ силоса. Корм в двух первых вариантах был плохого качества.
Увеличение доли кипрея (иван-чая) узколистного до 10 и 15% к силосуемой массе клевера лугового положительно повлияло на накопление в корме молочной кислоты до 75 и 86% общей суммы кислот
соответственно. Количество масляной кислоты не превышало 0,03% от СВ корма в этих силосах, что по показателю требований ГОСТ Р 559862022 «Силос и силаж. Общие технические условия» соответствует 1 классу.
Таблица 2 - Качество силоса из клевера лугового и его смеси с кипреем (иван-чаем) узколистным (среднее за 2019-2022 гг.)_
Сухое I Состав кислот (в %)
Вид силоса вещество, г/кг, силоса РН органических кислот, % от СВ уксусная масляная молочная
Клевер 100% 253 5,23 4,63 1,05 0,83 2,75
Клевер 95% 247 4,98 3,58 0,79 0,59 2,20
Иван-чай 5%
Клевер 90% 240 4,26 3,59 0,86 0,03 2,70
Иван-чай 10%
Клевер 85% 246 4,47 3,76 0,49 0,03 3,24
Иван-чай 15%
Активная кислотность силосов рН (табл. 2) из клевера лугового также зависела от количества добавки иван-чая. Силос из клевера в чистом виде и клевера с 5%-ной добавкой иван-чая имели рН 5,23 и 4,98 соответственно. Включение в состав силосуемой массы клевера лугового иван-чая в количестве 10 и 15% повышало кислотность корма до значений 4,26 и 4,47, что удовлетворяло нормативным требованиям к хорошему корму.
Заключение
Качественные характеристики силоса из клевера лугового с включением в его состав иван-чая в дозах 5, 10 и 15% свидетельствуют о накоплении в готовом корме доли молочной кислоты с 59 до 86%, т. е. в 1,5 раза по сравнению с силосованием клевера в чистоте. При этом доля масляной кислоты снизилась в 18 раз и составила менее 1%. Силос из смеси клевера и иван-чая в соотношении 10 и 15% был хорошего качества. Включение кипрея узколистного (иван-чая) в соотношении 10% уже достаточно для успешного процесса силосования клевера лугового.
Литература:
1. ГОСТ Р 55986-2022 Силос и силаж. Общие технические условия, 06.2022. - 16 с.
2. Старковский, Б.Н. Изучение консервирующего действия зелёной массы кипрея / Б.Н. Старковский, Н.И. Капустин // Перспективные
направления научных исследований молодых ученых Северо-Запада России: юбил. сб. науч. трудов к 75-летию аспирантуры ВГМХА.-Вологда ; Молочное, 2001. - С. 114-118.
3. Зубрилин, А.А. Силос / А.А. Зубрилин, Е.Н. Мишустин, В.А. Харченко ; под ред. Е.И. Гутман. - Москва : Сельхозгиз, 195б. - 280 с.
4. Победнов, Ю.А. Основы и способы силосования трав: монография / Ю.А. Победнов. - СПб., 2010. - 192 с.
5. Силосование люцерны с препаратами молочнокислых бактерий / Ю.А Победнов, А.А. Мамаев, М.С. Иванова, К.Е. Юртаева // Животноводство и кормопроизводство. - 2018. - Т. 101. - № 1. - С. 213-220.
6. Патент № 2240704 Российская Федерация, МПК A23K 3/02, Фитоконсервант-обогатитель для силосования зелёной массы растений : № 2003127802/13 : заявл. 15.09.2003 : опубл. 27.11.2004 / Горлов И.Ф., Варакин А.Т., Сложенкина М.И., Лупачева Н.А., Воронин И.Е.; заявитель ГУ Волгоградский научно-исследовательский технологический институт мясо-молочного скотоводства и переработки продукции животноводства РАСХН. - 4 с.
7. Победнов, Ю.А. Силосуемость кормовых трав и пути её улучшения / Ю.А. Победнов // Проблемы биологии продуктивных животных. -2008. - № 3 - С. 94-10б.
8. Влияние кормовой добавки «Белков-М» на молочную продуктивность голштинизированные первотёлок / В.Г. Епифанов, В.С. Зотеев, Г.А. Симонов, А.Е. Заикин // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. - 2014. - № 2 (34). - С. 93-98.
9. Старковский, Б.Н. Качество силоса, приготовленного из смеси козлятника восточного и кипрея узколистного / Б.Н. Старковский, Г.А. Симонов // Молочнохозяйственный вестник. - 2021. - № 2 (42). - С. 86-94.
10. Симонов, Г.А. Качество и питательность силоса козлятника восточного в зависимости от влажности силосуемой массы / Симонов Г.А., Старковский Б.Н., Симонов Г.А. - Текст : непосредственный // Молочнохозяйственный вестник. - 2020. - № 3 (39). - С. 74-92.
11. Симонов, Г.А. Кормление КРС полнорационной смесью эффективнее / Г.А. Симонов, М. Магомедов, П. Алигазиева // Комбикорма. - 2013. - № 10. - С. 63-64.
12. Технология возделывания кипрея узколистного в условиях Северного региона на кормовые цели / Г.А. Симонов, З.Н. Хализова [и др.] // АгроСнабФорум. - 2018. - № 5 (161). - С. 66-68.
13. Качество молока коров при различных технологиях доения /
Е.А. Тяпугин, Г.А. Симонов, М.Ш. Магомедов, П.А. Алигазиева // Проблемы развития АПК региона. - 2015. - Т. 23. - № 3(23). - С. 75-78.
14. Пастбища и их роль в кормлении молочного скота в условиях Европейского Севера РФ / Г. Симонов [и др.] // Молочное и мясное скотоводство. - 2011. - № 5. - С. 23-24.
15. Simonov G. A., Zoteev V. S., Sadukov M. M., et al. Efficiency of growing crossbreed bull-calves of the mountain cattle with Russian polled breed. E3S Web of Conferences. Ser. «International Scientific and Practical Conference «From Inertia to Develop: Research and Innovation Support to Agriculture», IDSISA 2020», 2020, 8 р.
References:
1. State Standard 55986-2022. Silage and Silazh. General Technical specifications. 2022. 16 p. (In Russian)
2. Starkovskiy B. N., Kapustin N. I. Studying the preservative effect of fireweed green mass. Perspektivnye napravleniya nauchnykh issledo-vaniy molodykh uchenykh Severo-Zapada Rossii: Yubil. sb. nauch. tru-dov k 75-letiyu aspirantury VGMKHA [Promising Directions of Scientific Research of Young Scientists of the North-West of Russia: Jubilee Volume of Scientific Papers for the 75th Anniversary of Graduate School of the Vologda State Dairy Farming Academy Named after N. V. Vereshchagin]. Vologda-Molochnoe, 2001, pp. 114-118. (In Russian)
3. Zubrilin A. A., Mishustin E. N., Kharchenko V. A. Silos [Silage]. Edited by E. I. Gutman. Moscow, Sel'khozgiz Publ., 1956. 280 p. (In Russian)
4. Pobednov Yu. A. Osnovy i sposoby silosovaniya trav /Monografiya [Fundamentals and Methods of Grass Ensilaging /Monograph]. St. Petersburg, 2010. 192 p. (In Russian)
5. Pobednov Yu. A., Mamaev A. A, Ivanova M. S., Yurtaeva K. E. Ensilaging of Alfalfa with lactic acid bacteria preparations. Zhivotnovodstvo i kormoproizvodstvo [Animal Husbandry and Fodder Production], 2018, V.101, No. 1, pp. 213-220. (In Russian)
6. Gorlov I. F., Varakin A. T., Slozhenkina M. I., Lupacheva N. A., Vo-ronin I. E. Fitokonservant - obogatiter dlya silosovaniya zelenoy massy rasteniy [Phytoconservant - Fortifier for Silage of Green Mass]. Patent RF 2240704, MPK A23K 3/02, No. 2003127802/13; appl. September 15, 2003; publ. November 27, 2004; applicant - GU Volgograd Research Technological Institute of Beef and Dairy Cattle Breeding and Processing of Livestock Products of Russian Academy of Agricultural Sciences. 4 p. (In Russian)
7. Pobednov Yu.A. Silosability of fodder grasses and ways to improve it. Problemy biologii produktivnykh zhivotnykh [Problems of Biology of Productive Animals], 2008, No. 3, pp. 94 - 106. (In Russian)
8. Epifanov V. G., Zoteev V. S., Simonov G. A., Zaikin A. E. The effect
of the feed additive «Belkov-M» on the milk productivity of holstinized heifers. Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: Nauka i vysshee professional'noe obrazovanie [Proceedings of the Nizhnevolzhs-kiy Agro-University Complex: Science and Higher Professional Education], 2014, No. 2 (34), pp. 93-98. (In Russian)
9. Starkovskiy B. N., Simonov G. A. Quality of silage from the mixture of Eastern galega and fireweed (Epilobium angustifolium). Molochnok-hozyaystvennyy vestnik [Dairy Bulletin], 2021, No. 2 (42), pp. 86-94. (In Russian).
10. Simonov G. A., Starkovskiy B. N., Simonov A. G. Quality and nutritive value of Eastern galega silage depending on the moisture content of the silage mass. Molochnokhozyaystvennyy vestnik [Dairy Bulletin], 2020, No. 3 (39), pp. 74-92. (In Russian)
11. Simonov G. A., Magomedov M., Aligazieva P. To feed cattle with total mixed ration more effective. Kombikorma [Combined Feed], 2013, No. 10, pp. 63-64. (In Russian)
12. Simonov G. A., Khalizova Z. N., et al. Technology of cultivating rosebay willowherb (Epilobium angustifolium) in the Northern region for fodder purposes. AgroSnabForum [AgroSnabForum], 2018, No. 5(161), pp. 66-68. (In Russian)
13. Tyapugin E. A., Simonov G. A., Magomedov M. Sh., Aligazieva P. A. The quality of cows' milk at various milking technologies. Problemy razviti-ya APK regiona [Problems of the Development of the Region Agroindustrial Complex], 2015, V. 23, No. 3(23), pp. 75-78. (In Russian)
14. Simonov G. A., et al. Pastures and their role in feeding dairy cattle in the European North of the Russian Federation. Molochnoe i myasnoe skotovodstvo [Dairy and Beef Cattle Breeding], 2011, No. 5, pp. 23-24. (In Russian)
15. Simonov G. A., Zoteev V. S., Sadukov M. M., et al. Efficiency of growing crossbreed bull-calves of the mountain cattle with Russian polled breed. E3S Web of Conferences. Ser. «International Scientific and Practical Conference «From Inertia to Develop: Research and Innovation Support to Agriculture», IDSISA 2020», 2020, 8 p. (In English)
Composition of organic acids of meadow clover and its mixture with blooming sally silage
Simonov Gennadiy Aleksandrovich, Doctor of Sciences (Agriculture), a chief research worker
e-mail: gennadiy0007@mail.ru
Limited Liability Company the Institute for Agricultural Development, Krasnodar, Russia
Starkovskiy Boris Nikolaevich, Candidate of Sciences (Agriculture), Associate Professor, the Chair of Crop Farming, Agriculture and Agrochemistry
e-mail: bor.2076@yandex.ru
The Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education the Vologda State Dairy Farming Academy named after N.V. Vereshchagin, Vologda, Russia
Simonov Alexandr Gennad'evich, Candidate of Sciences (Economics), Associate Professor, the Chair of Economics
e-mail: alexandersimonov@mail.ru
The Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education the Peoples' Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba, Moscow, Russia
Keywords: willow herb, blooming sally, silage, organic acids.
Abstract. The dynamics of accumulation of organic acids affecting the process of silage of meadow clover and its mixture with willow herb (blooming sally) is considered in the research. Low-molecular fatty acids are an important component of the silage process and the digestive system of the animal's body. Their quantity determines the quality indicators of the silage. Chemical analyses of silage have shown that for the successful preparation of silage from meadow clover it is enough to include 10% of blooming sally in the green mass of clover to obtain a feed that meets the requirements of Class 1.
