Влияние биологических консервантов на изменение питательности и энергетической ценности силоса, приготовленного из бобово-злаковых компонентов в условиях Вологодского региона

Снабжение населения продуктами питания и производство надежной кормовой базы для животноводства являются приоритетными направлениями в развитии сельского хозяйства Вологодского региона.

В хозяйствах региона главная причина уменьшения удоев – ввод в рационы травяных консервированных кормов низкого качества, содержащих в 1 кг сухого вещества 8,5–9 МДж обменной энергии и 10–12% сырого протеина. Современный дефицит в обеспечении сельскохозяйственных животных качественным и питательным кормом серьезно замедляет устойчивое развитие молочной индустрии [1, 2].

Без качественных кормов, особенно силоса с хорошими органолептическими свойствами и достаточным содержанием питательных веществ, невозможно добиться высокой рентабельности производства молока.

Силосование обеспечивает длительное хранение кормов, сохраняя при этом максимум питательных веществ [3].

В процессе силосования кормов необходимо учитывать видовой состав травостоя, влажность растительного сырья и степень его измельчения, погодные условия на момент закладки силосуемой массы в хранилище и продолжительность процесса силосования [4]. А также нужно прилагать усилия к тому, чтобы процесс консервирования не ухудшал питательную ценность исходного сырья. Важно, чтобы данный продукт обладал высокой концентрацией сухого вещества на единицу массы, при этом энергетическая ценность составляла не менее 10,5 МДж на килограмм. Физико-механические и химические свойства должны гарантировать его полное, практически безотходное потребление. Соблюдение всех необходимых условий для получения высококачественного силоса представляет собой сложную задачу, но при наличии должного стремления она решаема [5].

Наибольший ущерб в качестве силоса возникает из-за активности микроорганизмов, потребляющих питательные компоненты силосуемой массы в процессе клеточного метаболизма (брожения), что приводит к потерям до 30% в отдельных аграрных предприятиях. Контролировать процесс ферментации и добиваться желаемого типа брожения возможно, увеличивая популяцию полезных микроорганизмов путем их внешнего добавления. Решению этой проблемы способствуют консерванты, предназначенные для кормов. Главная цель их применения – препятствовать размножению микробов, чья активность приводит к снижению пищевой ценности и ухудшению вкусовых качеств корма [3].

Для сохранения высокого качества и питательности силоса используются различные консерванты, которые, по мнению ученых, позволяют в разы снизить потери питательных веществ. Сегодня более востребованы биоконсерванты, созданные с применением осмотолерантных, а также гомоферментативных молочнокислых и пропионовокислых бактериальных штаммов. Эти препараты являются хорошей и более дешевой альтернативой химическим консервантам благодаря своим высоким консервирующим свойствам. Впрочем стоит отметить, что эффективность многих из этих консервантов значительно снижается при необходимости подавления активности дрожжевых и плесневых грибков [6, 7].

Новые биологические консерванты основаны на бактериальных заквасках, проявляющих высокую ферментативную активность в отношении широкого спектра растительных углеводов, с особым акцентом на крахмал, декстрины и пентозы. Инновационные биопрепараты нового типа способствуют сохранению моносахаридов, которые при стандартном процессе силосования обычно преобразуются в органические кислоты, содержащиеся в силосе [8].

Биологическое консервирование зеленых кормов опирается на молочнокислое брожение, являющееся ключевым процессом. Молочная кислота, образующаяся в процессе ферментации сахара молочнокислыми бактериями, снижает pH среды, что препятствует росту неблагоприятных микроорганизмов, таких как гнилостные и маслянокислые бактерии. Активность данных бактерий полностью останавливается, когда уровень pH среды достигает значений 4,2–4,3. Ввиду этого, для получения качественного силоса крайне важно, чтобы в растениях содержалось достаточное количество сахара, необходимое для образования молочной кислоты, которая подкислит массу до достижения pH 4,2 [9].

В настоящее время применение биологических консервантов в процессе силосования кормов представляется оправданным решением, поскольку они не только способствуют улучшению сохранности силоса и снижению потерь питательных веществ в ходе силосования, но и положительно влияют на переваримость корма и его поедаемость сельскохозяйственными животными.

Цель и задачи исследований

В связи с этим была поставлена цель – дать сравнительную оценку качества силоса из бобово-злаковой смеси, заготовленного в хозяйствах с применением бактериальных заквасок в условиях Вологодского региона.

Задачи исследования:

– определить содержание питательных веществ в бобово-злаковом силосе, заложенном с использованием биологических консервантов;

– изучить питательную ценность силосов, полученных при силосовании бобово-злаковой смеси;

– определить фракционный состав клетчатки силоса, заложенного с использованием биологических консервантов;

– определить активную кислотность и содержание органических кислот в силосе.

Материалы и методика исследований

Исследования были проведены в хозяйствах Вологодского региона в 2024 году, направлены на оценку влияния бактериальных консервантов на ферментацию, химический состав и общие показатели качества бобово-злакового силоса. Объектом исследования стали корма для животных собственного производства – бобово-злаковый силос, заготовленный на территории Вологодского региона.

Физико-химическиие исследования проведены на базе аналитической лаборатории химического анализа Центра коллективного пользования «Центр сельскохозяйственных исследований и биотехнологий» ФГБУН ВолНЦ РАН в рамках государственного задания № FMGZ-2025-0016.

Все анализы выполняли в соответствии с национальным стандартом Российской федерации, утвержденным Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии [10].

Для получения образцов из партии силоса применялся многократный отбор точечных проб с использованием механического пробоотборника глубокого бурения ОСА-2. Данный пробоотборник был разработан в Северо-Западном НИИ молочного и лугопастбищного хозяйства. Образцы отбирались из разных точек на предельной глубине (не менее 2 метров), исключая при этом верхние 20 сантиметров грунта для проведения анализа [11, 12].

Всевариантысилосовзакладывалисьпоаналогичнойобщепринятой технологии.

Чтобы всесторонне оценить эффективность биоконсервантов в плане сохранения, мы измерили ряд биохимических характеристик силосной массы:

• 1.    показатель кислотности (рН) – ГОСТ 26180-84 «Корма. Методы определения аммиачного азота и активной кислотности (рН)»;

• 2.    количественное содержание молочной, масляной и уксусной кислот – методом Леппера – Флига (ГОСТ Р ГОСТР 55986— 2022 «Силос и силаж. Общие технические условия»).

Чтобы оценить степень сохранности питательных элементов, в завершении периода хранения кормов был выполнен детальный зоотехнический анализ:

• 1.    процентное содержание сухого вещества и влаги определяли двухступенчатым методом – ГОСТ 31640-2012 «Корма. Методы определения содержания сухого вещества»;

• 2.    процентное содержание сырого протеина определяли методом Къельдаля – ГОСТ 32044.1-2012 «Корма, комбикорма, комбикормовое сырьё. Определение массовой доли азота и вычисление массовой доли сырого протеина»;

• 3.    процентное содержание сырой золы проводили согласно ГОСТ 32933-2014 «Корма, комбикорма. Метод определения содержания сырой золы»;

• 4.    процентное содержание жира определяли по обезжиренному остатку в аппарате Сокслета – ГОСТ 13496.15- 2016 «Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Методы определения массовой доли сырого жира»;

• 5.    содержание сахара - по ГОСТу 26176-2019 «Корма, комбикорма методы определения растворимых и легкогидролизуемых углеводов»;

• 6.    процентное содержание сырой клетчатки – ГОСТ ISO 6865-2015 «Корма. Методы определения содержания сырой клетчатки»;

• 7.    фракционный состав клетчатки – ГОСТ ISO 13906 «Корма для животных. Процентное содержание кислотно-детергентной клетчатки (КДК) и кислотно-детергентного лигнина (КДЛ)», ГОСТ ISO 16472 «Корма для животных. Процентное содержание содержания нейтральнодетергентной клетчатки с применением амилазы (аНДК)»;

• 8.    уровень макроэлементов – ГОСТ 26570-95 «Корма, комбикорма, комбикормовое сырьё. Методы определения кальция», ГОСТ 2665797 «Корма, комбикорма, комбикормовое сырьё. Методы определения содержания фосфора»;

• 9.    уровень каротина определяли фотометрическим методом – ГОСТ 13496.17-2019 «Корма. Методы определения каротина».

Питательность кормов определяли расчетным методом по уравнениям и регрессии с использованием коэффициентов переваримости кормов. Статистическая обработка данных осуществлялась по стандартным методикам с использованием пакета анализа данных программы MSExcel,2010.

Результаты исследований и их обсуждение

При выборе консервантов для силосования бобово-злаковых трав необходимо учитывать несколько ключевых факторов, чтобы обеспечить качественную сохранность корма и минимизировать потери питательных веществ:

• –    прежде всего, ключевым этапом является определение видов и численности бактерий, попадающих в закладываемый на силос корм;

• –    следует иметь в виду, что наиболее интенсивное подкисление достигается при использовании многокомпонентных бактериальных заквасок. В их состав входят различные молочнокислые бактерии, такие

как Pediococcus, Streptococcus, Enterococcus и Lactobacillusplantarum. Последние, являясь активными производителями молочной кислоты, способствуют полному завершению процесса силосования;

– не менее важно учитывать аэробную устойчивость кормов. Для достижения этой цели рекомендуется применять инокулянты, в составе которых присутствуют специализированные гетероферментативные молочнокислые бактерии, такие как Lactobacillusbuchneri. Эти бактерии, помимо синтеза молочной кислоты, также производят пропионовую кислоту. Онаобладаетфунгициднымдействием, сдерживаяразмножение и рост дрожжей и плесневых грибов. В отличие от специализированных микроорганизмов, остальная микрофлора не способствует увеличению аэробной устойчивости кормов. Зачастую присутствие этих микроорганизмов или побочные продукты их метаболизма, напротив, активизируют процессы, приводящие к повышению температуры корма. Консерванты с ферментами могут стать решением для успешного силосования культур, которые традиционно плохо силосуются, поэтому при выборе консерванта это стоит учитывать [13].

Всельскохозяйственныхпредприятияхдляоценкирезультативности применения заквасок при силосовании были протестированы биоконсерванты: «Бонсилаж Форте» и «Биоамид-3». Основные параметры указанных препаратов отражены в таблице 1.

Таблица 1 – Характеристики биологических консервантов

Консервант

Характеристика

Бонсилаж Форте (Австрия)

«Бонсилаж форте» – биоконсервант, созданный на основе гомоферментативных молочнокислых бактерий для оптимизации силосования зеленых кормов Биологическое действие «Бонсилаж форте» использует полный спектр углеводов, вследствие чего снижение показателя pH происходит предельно быстро и устойчиво, позволяя тем самым избежать нежелательного брожения. Конкурентно сильные, специально отобранные штаммы молочнокислых бактерий уверенно препятствуют росту клостридий. К тому же, при влажном силосовании значительно снижается типичное расщепление белка на NH-N и биологические аминокислоты. Состав: Pediococcusacidilactici Lactobacillus paracasei Lactococcus lactis «Бонсилаж Форте» содержит 1,25 x 1011 бактерий (= 125.000.000.000) в 1 г «Бонсилаж». Рекомендуемая норма ввода: 2 г на тонну.

Биоамид-3 (Россия)

Биоамид-3 – это сухой биологический консервант, предназначенные для    силосования,    сенажирования растительных кормов. Биологическое действие Применение биоконсерванта «Биоамид-3» влечет за собой множество благоприятных результатов: -    поддержание кормовой ценности, включая уровень обменной энергии, усваиваемого протеина, содержание сухого вещества, каротина, растворимых сахаров и витаминов; -    блокирование процессов маслянокислого брожения и разложения; -    предотвращение избыточного повышения кислотности консервируемой продукции.; -    обеспечивает дополнительную фунгистатическую защиту корма. Состав: микробная масса штаммов молочнокислого стрептококка Lactococcuslactissubsp. lactis (АМС) ВКПМ В3123, молочнокислых бактерий Lactobacillusplantarum (ПМБ) ВКПМ В10965 и пропионовокислых бактерий Propionibacteriumraffirosaceum) ВКПМ В-6-85, наполнитель- сухое молоко Рекомендуемая норма ввода: вносят в силусуемую массу из расчета 15 г добавки, разведенной в 1–3 литрах питьевой воды (рабочий раствор), на тонну растительного сырья

Качество продукции оценивалось путем вскрытия всех траншей (на 30–33 сутки) после закладки. Для определения химического состава и пищевой ценности отобранные пробы были направлены в лабораторный центр для анализа, полученные результаты представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Химический состав и питательная ценность силосованных кормов из бобово-злакового травостоя.

Показатели	Силос бобовозлаковый (без консерванта)	Силос бобово-злаковый с консервантом Бонсилаж Биоамид-3 Форте        (Россия) (Австрия)
Содержание в % в 1 кг сухого вещества
Кормовые единицы, кг	0,85±0,013	0,88±0,02	0,89±0,02
Обменная энергия, МДж	10,29±0,074	10,37±0,10	10,46±0,11
Переваримый протеин, %	95,55±3,60	105,64±4,95	109,53±4,35
Влажность, %	71,06+0,550	71,40±0,73	75,33±1,14
Сухое вещество, г	271,20±5,041	266,45±6,85	230,68±10,59
Сырая зола, %	6,43±0,18	7,28±0,25	6,82±0,29

Сырой протеин, %	13,90±0,36	14,93±0,51	15,33±0,44
Сырая клетчатка, %	27,96±0,22	27,96±0,26	27,78±0,26
Сырой жир, %	3,46±0,079	3,77±0,08	3,51±0,11
Сахар, %	1,89±0,46	1,66±0,32	0,99±0,26
БЭВ, %	48,23±0,62	46,06±0,66	46,57±0,63
Витамины, мг
Каротин, мг	97,8±6,83	118,83±9,57	95,80±8,41
Макроэлементы, %
Кальций, %	1,08±0,05	1,10±0,05	1,17±0,04
Фосфор, %	0,32±0,016	0,40±0,02	0,33±0,01

При визуальном осмотре силосных траншей во всех исследуемых вариантах корма отмечался хороший запах и сохранность структуры исходных растений.

Наибольший выход сухого вещества (271,2 г.) выявлен у силоса, приготовленного без биологической закваски. Отсутствие биологической закваски может способствовать развитию менее интенсивного молочнокислого брожения, что приводит к меньшему расходу питательных веществ и, соответственно, более высокому выходу сухого вещества. Несмотря на то, что силос без применения биологической закваски показал наибольший выход сухого вещества, его питательная ценность оказалась ниже, чем у силоса, обработанного «Биоамид-3». При этом максимальные потери сухого вещества (230,68 г) отмечены в варианте с применением биологической закваски «Биоамид-3», что свидетельствует о более интенсивном протекании процессов брожения и, как следствие, повышенном расходе питательных веществ микроорганизмами. По содержанию сухого вещества силоса без использования консерванта и с «Бонсилаж Форте» соответствуют 2 классу качества, а силос с консервантом «Биоамид-3» не соответствовал нормативным показателям качества.

Питательная ценность силоса колебалась в диапазоне от 0,85 до 0,89 кормовых единиц, что относилось к 1 классу качества. Наивысшие показатели обменной энергии (ОЭ) и содержания сырого протеина (СП) зафиксированы в силосе, обработанном консервантом «Биоамид-3» (10,46 МДж/кг и 15,33% сухого вещества). Эти показатели превосходили контрольные значения на 0,17 МДж/кг по обменной энергии и на 1,43% по содержанию сырого протеина. Силосы по содержанию сырого протеина с применением консервантов «Бонсилаж Форте» и «Биоамид-3» оценены первым классом, а без консерванта вторым.

Содержание сырой клетчатки в изучаемых силосах находилось в пределах нормативов 1 класса качества и составило 27,78–27,96%. Самой низкой величиной этого показателя характеризовался корм в вариантах с применением консерванта «Биоамид-3» (27,78%), в котором она была меньше, чем в двух других вариантах.

Наукой и практикой доказано: при использовании для силосования бедной сахаром растительной массы не удается получить силос хорошего качества. При силосовании кормовых растений необходимо учитывать сахарный минимум, под которым понимают минимальное содержание сахара в сухом веществе растений, необходимое для накопления кислот до показателя 4,2 ед. рН [14].

Полученные данные свидетельствуют о влиянии типа консерванта на содержание сахара в силосе. Отсутствие консерванта в силосе привело к наиболее интенсивному протеканию процессов гидролиза сложных углеводов, что отразилось на максимальной концентрации сахара (1,89%). В то же время применение «Биоамид-3» способствовало наиболееэффективномусдерживаниюданныхпроцессов,чтопроявилось в минимальном значении показателя (0,99%). Использование закваски «Бонсилаж Форте» обеспечило промежуточный результат (1,66%), что может быть связано с особенностями ее состава и механизмом действия. Наибольшая концентрация сырого жира, достигающая 3,77%, была зафиксирована в силосах, обработанных препаратом «Бонсилаж Форте». В то же время в силосах, где не использовалась биологическая закваска или применялся «Биоамид-3», содержание сырого жира колебалось в диапазоне от 3,46% до 3,51%. Несмотря на статистическую значимость выявленных расхождений, их влияние на пищевую ценность силоса не является определяющим. Важнее отметить, что использование «Бонсилаж Форте» способствует сохранению жира, что в свою очередь может положительно сказываться на энергетической ценности корма для животных.

Наибольшее значение зольности (7,28%) наблюдалось в силосе с консервантом «Бонсилаж Форте». Аналогичная картина отмечена и в отношении каротина. По содержанию сырой золы все исследованные образцы с различными консервантами и без них соответствовали требованиям 1 класса качества. При анализе минеральной питательности силосов было выявлено незначительное превосходство силоса из бобово-злаковой смеси с «Биоамид-3» по содержанию кальция над другими вариантами на 5,98–7,69%.

По содержанию КДК и НДК определяют содержание эффективной клетчатки в кормах. Чем ниже процент НДК, тем больше корма потребляет животное, а чем ниже КДК, тем больше корма будет состоянии оно переварить [15, 16]. Характеристика фракционного состава клетчатки исследуемых силосов показана на рисунке 1.

■ Кислотно-детергентная клетчатка  ■ Нейтрально- детергентная клетчатка

Рисунок 1 – Фракционный состав клетчатки силосованных кормов из бобово-злаковых трав

Анализ фракционного состава клетчатки выявил влияние консервантов на содержание нейтрально-детергентной клетчатки (НДК) в силосе. В вариантах с консервантами наблюдалось снижение НДК до уровня, соответствующего 2 классу качества (49,67–51,19%). В то же время, силос без консервантов, характеризовался высоким содержанием НДК и был классифицированпо 3 классу качества. Похожая закономерность наблюдалась и для кислотно-детергентной клетчатки (КДК) в исследуемых образцах корма.

При силосовании ключевое значение имеет показатель pH силосуемой массы. Качество силоса напрямую зависит от баланса кислот: преобладание молочной кислоты обеспечивает хорошую сохранность, в то время как масляная кислота портит силос, делая его менее привлекательным для животных и снижая потребление.

Указанные обстоятельства обуславливают существенное уменьшение количества пригодного для использования корма и благоприятствуют развитию анаэробных бактерий [17]. Результаты сопоставительного анализа концентрации кислот, образующихся в процессе ферментации, в бобово-злаковом силосе, полученном с использованием различных бактериальных заквасок, применяемых в хозяйствах региона, отображены в таблице 3 .

Таблица 3 – Уровень кислотности и количество органических кислот, присутствующих в силосе

Вариант	рН	Массовая доля кислот, %	Количество органических кислот, % в том числе Молочная, % Уксусная Масляная абс.         отн.
Силос (без консерванта)	4,23	3,91+0,20	2,91+0,21	73,73+2,61	0,93+0,08	0,06+0,01
Силос +Бонсилаж Форте	4,24	4,33±0,17	3,31±0,26	75,33±3,66	0,91±0,12	0,11±0,03
Силос +Биоамид-3	4,24	3,68±0,22	2,61±0,21	70,20±2,53	0,98±0,08	0,09±0,03

Для гарантированной сохранности и устойчивости характеристик силоса, сделанного из свежей травы, необходимо, чтобы его кислотность находилась в диапазоне 3,9–4,3, что является оптимальным показателем для любого вида травяного сырья. Оптимальный диапазон pH для качественного силоса варьируется от 3,8 до 4,5 [10]. Во всех анализируемыхпробахсилоса среднийпоказательактивной кислотности равнялся 4,24 единицам рН. Данное значение создало благоприятные условия для размножения анаэробных бактерий, продуцирующих молочную кислоту.

Проведенное исследование показало, что доля молочной кислоты в общем объеме органических кислот достигала 70,20–75,33% как с применением консервирующих добавок в силосе из бобово-злакового травостоя, так и при отсутствии таковых. Это свидетельствует о высоком качестве продукта (1 класс) в соответствии с действующими стандартами. При этом незначительное присутствие масляной кислоты (0,11%) в силосе с консервантом «Бонсилаж Форте» не является критичным и соответствует 2 классу качества. Это может быть связано с тем, что вместо молочнокислых бактерий размножались в незначительном количестве клостридии. Клостридии вырабатывают не молочную, а масляную кислоту, что приводит к порче силоса. Кроме того, негативное влияние в виде образования масляной кислоты может оказать загрязненность корма.

Выводы

Метод, основанный на параллельном силосовании идентичного сырья с добавлением различных консервантов (или без них), позволяет минимизировать влияние случайных факторов и получить сопоставимые результаты, сравнение которых, позволяет определить наиболее эффективные препараты, способствующие оптимальному процессу ферментации, снижению потерь питательных веществ и улучшению сохранности корма.

Лабораторные испытания свидетельствуют, что применение биологических консервантов оказало влияние на физико-химические показатели и питательную ценность корма, полученного из бобовозлаковой смеси. Силос из травосмеси, полеченный при использовании консерванта «Биоамид-3», по питательной ценности, содержанию протеина, клетчатки, масляной и молочной кислот соответствует первому классу согласно нормативным показателям. В сравнении с «Биоамид-3» консервант «Бонсилаж Форте» и силос, приготовленный без микробных добавок из бобо-злаковых культур, оказался чуть менее эффективным.

Исходя из полученных данных и проведенного анализа можно сделать однозначный вывод, что биологические консерванты, как отечественный «Биоамид-3», так и зарубежный «Бонсилаж Форте» положительно влияют на ферментативные процессы в силосе, увеличивают количество и долю молочной кислоты, ограничивают развитие маслянокислого брожения. Все препараты дают прибавку энергетической ценности, имеют положительный прогноз по улучшению конверсии корма, а также увеличение их привлекательности для животных.

Дальнейшие исследования в этой области помогут оптимизировать процесс силосования и повысить эффективность использования кормов в животноводстве.