Состав органических кислот силоса из клевера лугового и его смеси с иван-чаем

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 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:

6C 5 H 10 O 5 = 8C 3 H 6 O 3 + 3C 2 H 4 O 2 .

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.

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 pH 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 (Chamerion 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
-	100%
5%	95%
10%	90%
15%	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

Компоненты	Сухое вещество, %	Содержание в сухом веществе, % Зола    Сырой    Сахар Сырой протеин           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 55986– 2022 «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.)

Вид силоса	Сухое вещество, г/кг, силоса	pH	∑ органических кислот, % от СВ	Состав кислот (в %)
				уксусная	масляная	молочная
Клевер 100%	253	5,23	4,63	1,05	0,83	2,75
Клевер 95% Иван-чай 5%	247	4,98	3,58	0,79	0,59	2,20
Клевер 90% Иван-чай 10%	240	4,26	3,59	0,86	0,03	2,70
Клевер 85% Иван-чай 15%	246	4,47	3,76	0,49	0,03	3,24

Активная кислотность силосов pH (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 pH 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.