Logo VÚA
Centrum výskumu rastlinnej výroby Piešťany
Výskumného ústavu agroekológie
Špitálska 1273
071 01 Michalovce
e-mail: marcin@minet.sk

 


Vplyv probiotických aditív na fermentáciu a nutričné charakteristiky lucernovej a ovseno - hrachovej (peluškovej) siláže

Významným faktorom ekonomizácie produkčných chovov hovädzieho dobytka je využívanie biotechnologických postupov vo veľkovýrobných podmienkach aplikáciou silážnych mikrobiálnych inokulantov do silážovanej hmoty s vyšším obsahom sušiny.

Kvalita konzervovaných objemových krmív v rozhodujúcej miere ovplyvňuje ekonomiku chovu hovädzieho dobytka a je limitujúcim faktorom pri chove vysoko úžitkových zvierat (Gallo, 2000).

Pomerne zlá situácia vo výrobe kvalitných siláži, aj keď celková štruktúra pestovaných krmovín spĺňa tieto predpoklady, je na území Slovenskej republiky. U trávnych siláži z hľadiska obsahu sušiny zodpovedá kvalite len 60-70 % siláží. Na základe ukazovateľa obsahu vlákniny, viac ako 80 % porastov je zberaných pri obsahu vlákniny nad 26 % , čo je z pohľadu požiadaviek na výživu hovädzieho dobytka veľa. Pomerne nízky obsah dusíkatých látok v silážach spôsobuje nedostatočné resp. absentujúce hnojenie trávnych porastov, ďatelinovín a miešaniek.

Ťažko silážovateľné objemové krmoviny

Lucerne patrí popredné miesto z viacročných krmovín pestovaných na našom území. Ako suchovzdorná rastlina zabezpečuje bielkovinový krm v širšom rozsahu a v budúcnosti to nebude tiež inak. Jej využitie môžeme kombinovať jednak na zeleno, na siláž a na výrobu semena. Najvhodnejšie pre trvácnosť plodiny vzhľadom na jej požiadavky je uplatniť všetky spôsoby využívania počas 3-4 úžitkových rokov. Je to krmovina, ktorá je veľmi ťažko silážovateľná, kvôli vysokému podielu dusíkatých látok a naopak nízkemu obsahu vodorozpustných cukrov. V období kosieb býva spravidla veľmi nestále počasie, kedy je ťažko zabezpečiť požadovanú úroveň sušiny pre optimálny fermentačný proces (Jambor, 1997).

Jej nevýhodou pri silážovaní je, že ako bielkovinová krmovina má vysokú tlmivú kapacitu a tak sa oneskoruje nástup poklesu pH v siláži a umožnený je rozvoj nežiadúcej mikroflóry pri nízkom obsahu sušiny. S rýchlosťou poklesu pH úzko súvisí aj proteolýza závislá od rastlinných proteáz, ktorých obsah klesá so znižovaním hodnoty pH (Heron et al., 1989). U bielkovinových silážach je vedľa celkového a pomerného obsahu kvasných kyselín dôležitý predovšetkým obsah amoniaku, ale i stupeň degradácie bielkovín, vyjadrený stupňom proteolýzy.

Obr. č.1: Lucernová silážovaná hmota

Siláže z ťažko silážovateľných objemových krmovín vznikájú ako výsledok fermentačného procesu, pri ktorom baktérie mliečneho kvasenia v anaeróbnych podmienkach využívajú sacharidovú zložku objemových krmív ako zdroj energie a súčasne produkujú kyselinu mliečnu ako produkt. Táto organická kyselina spôsobí okyslenie krmoviny a následne jej stabilizáciu. Produktom tohto procesu je fermentované krmivo, ktoré možno skladovať rôzne dlhú dobu. Dĺžka skladovania závisí od úspešnosti konzervácie. Pri skrmovaní hovädziemu dobytku takto konzervovaného krmiva je zabezpečená stabilná kvalita kŕmnej dávky (Jambor, 2000).

Fermentačný proces v silážach

Fermentačný proces pri silážovaní možno rozdeliť do 4 fáz: aeróbna fáza, fermentačná fáza, stabilná fáza a fáza skrmovania. Z mikrobiologického pohľadu je zaujímavá fermentačná fáza, keď sa v silážovanej hmote po vytvorení anaeróbneho prostredia začína proces lýzy a tiež dochádza k rýchlemu množeniu anaeróbnych mikroorganizmov.

K mikroorganizmom, ktoré majú najväčší význam pri konzervácii krmovín patria baktérie mliečneho kvasenia (McDonald et al., 1991). Populácie epifytných mikroorganizmov v krmovinách v čase zberu určujú kvalitu fermentačného procesu v silážiach. Baktérie mliečneho kvasenia pri skvasovaní cukrov produkujú okrem kyseliny mliečnej, kyselinu octovú, etanol, oxid uhličitý a ďalšie menej významné produkty. Tieto baktérie sa delia na homofermentatívne (produkujúce pri fermentácii glukózy dve molekuly kyseliny mliečnej) a na heterofermentatívne (produkujúce okrem kyseliny mliečnej tiež etanol, kyselinu octovú a oxid uhličitý). Pri spontánnej fermentácii rozhodne o charaktere kvasenia konkurencia medzi jednotlivými kmeňmi baktérií mliečneho kvasenia. Po aplikácii bakteriálnych očkovacích látok je možné zaručiť homofermentatívny charakter fermentácie aj v prípade, že je na krmovine alebo v prostredí veľká prirodzená populácia baktérií mliečneho kvasenia. Pri homofermentatívnom kvasení cukrov dochádza iba k malým alebo vôbec žiadnym stratám energie. Rozdiel strát pri homofermentatívnom a heterofermentatívnom kvasení je len 2 %.

Uvedené baktérie mliečneho kvasenia navodzujú rýchly nástup fermentačného procesu, čo má za následok nepriame uchovanie nutričných zložiek v silážovanom materiály, rýchly pokles hodnoty pH. Nízke pH obmedzí aktivitu proteolytických enzýmov (chránia sa takto bielkoviny pred degradáciou), zastaví rozmnožovanie ostatných anaeróbnych baktérií (z čeľade Enterobacteriaceae, bacilov, klostrídií a listerií), zrýchli chemickú hydrolýzu niektorých polysacharidov, čím dochádza k zníženiu obsahu vlákniny.

Baktérie Enterobacteriaceae a klostrídie môžu významne ovplyvniť kvalitu siláže. Tie prvé ovplyvňujú siláž počas prvých dní uskladnenia v sile, ich hlavným produktom je kyselina octová, ktorá počas fermentačnej fázy spomaľuje rýchlosť poklesu pH a zvyšuje straty sušiny. Vysoký obsah tejto organickej kyseliny znižuje príjem krmiva hovädzím dobytkom. Výskyt týchto baktérií možno obmedziť rýchlou fermentáciou prostredníctvom baktérií mliečneho kvasenia. Ich optimálne pH je medzi 6,0 - 7,0, pri pH nižšom ako 5,0 sa zastavuje ich aktivita. Klostrídie pôsobia na siláž po spotrebovaní všetkých cukrov baktériami mliečneho kvasenia. Finálnym produktom fermentácie cukrov a kyseliny mliečnej je kyselina maslová. Pri tejto fermentácii dochádza k 50 % stratám sušiny a 20 % stratám energie. V silážiach následne dochádza k zníženiu stráviteľnosti a zvýšeniu podielu vlákniny v krmive.

Základným praktickým ukazovateľom kvality objemových krmív je hmotnosť sušiny prijatej z objemových krmív dojnicou. Silážny proces však v žiadnom prípade nevedie k zvýšeniu obsahu živín, naopak vždy dochádza k ich určitým stratám. Nutné straty je však dôležité minimalizovať tak, aby vyrobené živiny boli poskytnuté pre výživu prežúvavcov v optimálnej forme a absolútne zdravotne nezávadné. Paradoxne pri výrobe bielkovinových siláži je požiadavka na čo najskoršiu kosbu, ktorou sa zabezpečuje maximálna koncentrácia dusíkatých látok. Dusíkaté látky pufrujú proces okysľovania a tým sťažujú navodenie úspešnej fermentácie. Ďalej požiadavka na skrátenie doby zavädnutia, ktorá je predpokladom minimalizácie strát na poli, vedie veľakrát k nutnosti konzervovať krmivá pri nižšom obsahu sušiny, čo nie je možné bez použitia účinného konzervačného prípravku. Vždy je však nutné voliť kompromis medzi dĺžkou zavädnutia a minimálnym obsahom sušiny bielkovinového krmiva. Minimálne potrebná sušina pre navodenie úspešnej fermentácie u lucerny a ďateliny je 28 - 30 % s použitím účinného bakteriálneho konzervačného prípravku. Pri konzervácii trávnych kultúr, ktoré majú vyšší obsah vo vode rozpustného cukru, alebo ich zmesí s ďatelinou alebo lucernou je požadovaná minimálna sušina 25 - 27 %.

Biologické mikrobiálne prípravky sa používajú na usmernenie silážnych procesov. Je to oprávnené aj preto, že veľmi vysoký obsah sušiny v siláži sa nepriaznivo uplatňuje pri mliekovej úžitkovosti. Nezanedbateľné je pri klasickej výrobe aj veľké riziko sekundárneho kvasenia spojené s vysokým obsahom sušiny v siláži. Do úvahy prichádzajú určite viaceré prípravky prítomné na slovenskom trhu.

Vykonaný pokus

Pokus zameraný na zvýšenie úspešnosti fermentácie lucernovej i ovseno-hrachovej (peluškovej) siláže ovplyvnením fermentačného procesu bakteriálnym silážnym inokulantom a zvýšenia kvality výsledného produktu bola riešená v laboratórnych podmienkach CVRV Piešťany, Výskumného ústavu agroekológie v Michalovciach .

Cieľom pokusu bolo experimentálne štúdium zvýšenia pravdepodobnosti úspešnosti fermentačného procesu silážovanej hmoty z lucerny siatej (Medicago sativa) a kombinácie ovsa (Avena sativa) a hrachu (pelušky) (Hrach siaty pravý kŕmny, Pisum sativum L. subsp. sativum convar. speciosum (Dierb.) s vyšším obsahom sušiny pomocou vhodného bakteriálneho silážneho inokulanta.

Lucerna i ovos s hrachom (peluškou) pre silážovanie (sušina 29,45 %, resp. 29,28 %) v laboratórnych silách boli narezané na stacionárnej elektrickej rezačke. Dosiahnutá bola dĺžka rezanky 3 - 4 cm. Narezaná hmota bola ukladaná do špeciálnych sklenených laboratórnych síl, hermeticky uzatvárateľných, s objemom 1 dm3 v 3 variantoch. Hmota bola utlačená manuálne.

Obr. č.2: Laboratórne silá s narezanou silážovanou hmotou

Všetky vzorky boli inokulované suspenziou polyvalentného konzervačného prípravku. Vzorky č. 1 a č. 2 boli inokulované suspenziou polyvalentného konzervačného prípravku Bonsilage (Schaumann GmbH, SRN), obsahujúceho baktérie Lactobacillus rhamnosus NCIMB 30121 a Enterococcus faecium NCIMB 30122 (2.108CFU.g-1). Vzorky č. 3 a č. 5 boli inokulované granulátom konzervačného prípravku Silabac (Pioneer HI Bred International Inc., USA), ktorý obsahoval baktérie Lactobacillus plantarum DSM 4784, 4785, 4786, 4787 a Enterococcus faecium DSM 4788, 4789 (2.108CFU.g-1). Vzorky č. 6, 7 a 8 boli inokulované tekutým prípravkom Microsil (Medipharm CZ s.r.o., ČR), ktorého súčasťou boli baktérie Enterococcus faecium M-74, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus casei a Pediococcus spp. (10.109CFU.g-1 ).

Dávkovanie silážnych inokulantov je uvedené v tabuľke č.1. Vzorky boli použité na laboratórnu analýzu po 124 dňoch od započatia pokusu.

Tabuľka č.1: Biologické silážne inokulanty aplikované do vzoriek

Silážny inokulant
Počet vzoriek
(ks)
Dávkovanie
(g.kg-1)
Dávka bakteriálneho
(106.kg-1 KTJ)
Bonsilage
6
0,5
200
Silabac
6
0,5
200
Microsil
6
0,015
150
Legenda: KTJ - počet zárodkov vyjadrený v kolónie tvoriacich jednotkách

Zhodnotenie výsledkov

Vykonali sme zhodnotenie výsledkov laboratórnych analýz lucernových i ovseno - hrachových (peluškových) siláži podľa a) platnej STN 46 7012, podľa ktorej sa pri vyhodnotení výsledkov analýz zohľadňuje kvalita fermentačného procesu, zmyslové hodnotenie a v rámci nutričného posúdenia siláže i energetická hodnota ako aj podľa b) Vestníka MP SR (príloha č.6, k výnosu č. 39 /1/2002-100). Druhý spomenutý postup je založený hlavne na hodnotení fermentačného procesu, posúdení obsahu sušiny a vlákniny a tiež zmyslovom hodnotení výsledného produktu silážovanej hmoty.

Dosiahnuté výsledky laboratórnej analýzy silážovanej lucerny, resp. ovsa s hrachom (peluškou) sú vyjadrené v tabuľkách č.2 a č.3.

Pri hodnotení vzoriek lucernovej siláže (tabuľka č.2) bol fermentačný proces posúdený ako veľmi úspešný a dosiahnutá akostná trieda bola výborná. Príčinou nižšieho stupňa hodnotenia, na základe Vestníka MP SR (príloha č.6 k výnosu č.39/1/2002-100), bol vyšší obsah vlákniny vo vzorkách siláži. Koncentrácia kyseliny mliečnej sa pohybovala na úrovni 67,76 - 70,90 g.kg-1 sušiny. Koncentrácia kyseliny maslovej bola na nulovej úrovni, avšak v prípade prípravku Silabac bola dosiahnutá hodnota 2,007 g.kg-1 sušiny. Najvyššia hladina kyseliny octovej bola stanovená vo vzorke inokulovanej s prípravkom Microsil (39,94 g.kg-1 sušiny).

Tabuľka č.2: Výsledky laboratórnej analýzy vzoriek silážovanej lucerny hermetizovaných v laboratórnych silách

Silážny inokulant

Bonsilage
Silabac
Microsil
Sušina (%)
30,65
29,90
28,04
pH
4,06
4,05
4,08
KVV (mg KOH.100g-1)
1380,3
1548,6
1324,2
Kyselina octová (%)
(g.kg-1 sušiny)
0,99
32,30
0,73
24,42
1,12
39,94
Kyselina maslová (%)
(g.kg-1 sušiny)
0
0
0,06
2,007
0
0
Kyselina mliečna (%)
(g.kg-1 sušiny)
2,12
69,17
2,12
70,90
1,9
67,76
Vláknina (%)
(g.kg-1 sušiny)
8,86
289,07
8,76
292,976
8,07
287,803
NL (N x 6,25) (%) 5,35 5,61 5,26
SNL (%) 3,80 3,98 3,73
Hrubý tuk (%) 1,12 1,09 1,03
Popol (%) 3,47 2,87 2,5
BNLV (%) 11,85 11,57 11,18
NEL (MJ) 4,737 4,719 4,497
STN 467012 FP: 0 b/
veľmi úspešný
AT: - 4,8 b/
I. výborná
FP: 0 b/
veľmi úspešný
AT: - 2,78 b/
I. výborná
FP: 0 b/
veľmi úspešný
AT: -1,20 b/
I. výborná
Vestník MPSR príloha č.6, k výnosu č.39/ 1/ 2002 -100 II. Dobrá
(vysoká vláknina)
III. Nevydarená (vysoká vláknina, prítomná kyselina maslová) II. Dobrá
(vysoká vláknina)
Legenda: KVV - kyslosť vodného výluhu, NL - dusíkaté látky, SNL - stráviteľné dusíkaté látky, BNLV - bezdusíkaté látky výťažkové, NEL - netto energia laktácie, FP - fermentačný proces, AT - akostná trieda

V prípade hodnotenia ovseno - hrachovej (peluškovej) siláže (tabuľka č.3) fermentovanej v laboratórnych silách bolo hodnotenie fermentačného procesu na úrovni menej úspešného i dosiahnutá akostná trieda bola posúdená ako vydarená v prípade silážneho inokulanta Bonsilage a Microsil. Najvyššia hladina kyseliny mliečnej vo vzorkách ovseno - hrachovej (peluškovej) siláže 84,28 g.kg-1 sušiny a kyseliny octovej 63,90 g.kg-1 sušiny bola dosiahnutá v prípade prípravku Microsil. Vo vzorkách nebola diagnostikovaná prítomnosť kyseliny maslovej. Hodnota pH vo vzorkách siláži korelovala s koncentráciou kyseliny mliečnej.

Tabuľka č.3: Výsledky laboratórnej analýzy vzoriek silážovaného ovsa s hrachom (peluškou) hermetizovaných v laboratórnych silách

Silážny inokulant

Bonsilage
Silabac
Microsil
Sušina (%)
32,39
29,93
25,51
pH
3,98
4,45
3,68
KVV (mg KOH.100g-1)
1234,4
965,1
1391,5
Kyselina octová (%)
(g.kg-1 sušiny)
1,64
57,93
1,87
62,48
1,63
63,90
Kyselina maslová (%)
(g.kg-1 sušiny)
0
0
0
0
0
0
Kyselina mliečna (%)
(g.kg-1 sušiny)
2,09
73,83
2
66,82
2,15
84,28
Vláknina (%)
(g.kg-1 sušiny)
9,54
336,98
10,91
364,52
10,16
398,28
NL (N x 6,25) (%) 3,46 2,74 2,46
SNL (%) 2,08 1,64 1,48
Hrubý tuk (%) 1,41 1,3 1,11
Popol (%) 2,32 2,54 1,9
BNLV (%) 15,66 12,44 9,88
NEL (MJ) 3,813 3,191 2,685
STN 467012 FP: - 20 b/
menej úspešný
AT: - 20 b/
II. vydarená
FP: - 20 b/
menej úspešný
AT: - 32,80 b/
III. menej vydarená
FP: - 20 b/
menej úspešný
AT: - 28,16 b/
II. vydarená
Vestník MPSR príloha č.6, k výnosu č.39/ 1/ 2002 -100 III. Nevydarená IV. Zlá
(vysoká vláknina)
IV. Zlá
(vysoká vláknina)
Legenda: KVV - kyslosť vodného výluhu, NL - dusíkaté látky, SNL - stráviteľné dusíkaté látky, BNLV - bezdusíkaté látky výťažkové, NEL - netto energia laktácie, FP - fermentačný proces, AT - akostná trieda

Vo vykonanom experimente neboli významné rozdiely v počtoch inokulovaných laktát produkujúcich baktérií aplikovaných vo forme bakteriálnych inokulantov (Bonsilage, Silabac a Microsil) pri porovnaní jednotlivých vzoriek. Napriek tomuto faktu boli pozorované rozdiely v kvalitatívnom zatriedení výsledného produktu.

Vzhľadom k vysokej variabilite počtov mliečnych baktérií na krmovinách za rôznych podmienok sa javí doplnenie kultúrnych kmeňov mliečnych baktérií do silážovaného objemového krmiva vo forme probiotického preparátu ako jeden z najdôležitejších intenzifikačných faktorov v procese konzervácie objemových krmív. Zostáva však veľmi diskutovaná otázka doporučeného množstva mliečnych baktérií. Niektorí autori doporučujú najmenšiu dávku 105 CFU. g-1 čerstvej hmoty a ako optimum považujú dávku 106 CFU . g-1 (Jambor, 1997).

Hoci hlavná diskusia v literárnych zdrojoch je zameraná obvykle na veľkosť populácie mliečnych baktérií, je rovnako dôležitá ako otázka výberu jednotlivých kmeňov baktérií mliečneho kvasenia. Kritéria selekcie musia byť zamerané na rýchle zníženie pH siláže a ich dominantné postavenie v procese fermentácie. Lactobacillus plantarum, jedna z najdôležitejších baktérií pre inokuláciu, produkuje kyselinu mliečnu, ak je pH siláže pod 5,0 a pH silážovanej krmoviny sa pohybuje okolo hodnoty 6,0 - 6,4. Z tohto dôvodu sa odporúča doplniť jeho účinok pomocou kmeňa Enterococcus faecium, ktorý pomáha iniciovať fermentáciu ihneď po silážovaní, v relatívne anaeróbnych podmienkach a Lactobacillus plantarum rýchle zníži pH siláže pod 5,0. Tento princíp sa uplatňuje pri využití polyvalentných preparátov v kombinácii pediokokov a streptokokov s homofermentatívnymi laktobacilmi. Pediococcus sp. sa vyznačuje aktivitou v širokom rozmedzí pH a je často dominantný na začiatku fermentácie (Jambor, 2000).

Závery

Výsledky dosiahnuté v rámci riešenia tejto úlohy poukazujú na skutočnosť, že nedodržanie všeobecne platných zásad pri silážovaní nemôže byť eliminované len aplikáciou konzervačných prípravkov. Pri ich neodbornom použití je nutné počítať so znížením ich účinnosti a následne so zvýšením nákladov vynaložených na výrobu krmív v poľnohospodárskej výrobe. Kvalita siláže je závislá od silážnej techniky i organizácie práce, konštrukčného riešenia síl, hermetizácie silážovanej hmoty, počasia počas zberu a do veľkej miery, hlavne v prípade ťažko silážovateľných krmív i od správnej aplikácie konzervantov.

LITERATÚRA

1) JAMBOR, V.: Zásady použitia biologických konzervačných prostriedkov. In: Aktuálne problémy chovu hovädzieho dobytka vo východoslovenskom regióne: Zborník referátov z odborného seminára s medzinárodnou účasťou. Michalovce: Oblastný výskumný ústav agroekológie v Michalovciach, 2000, 129-134s.
2) GALLO, M.: Nutričná hodnota siláži. In: Poľnohospodársky rok. Roč. VIII, 2000, s.4.
3) HERON, S.J.E. - EDWARDS, R.A. - PHILIPS, P.: Effects of pH on the activity of ryegrass (Lolium multiflorum) proteases. In: J. Sci. Food Agris., roč.46, 1989, s.267-277.
4) JAMBOR, V.: Effects of biological preservatives on the proteolysis and content of diamines in alfalfa silage. In: Forage Conservation : Proc. 8th Inter. Symposium. Brno: Veterinary and pharmaceutical university in Brno, 1997, s.90-92.

Vystavené 9.11.2010

Autori textu: MVDr. Andrej Marcin, CSc.; Ing. Božena Šoltysová, PhD.