DE1245271B

DE1245271B - Verfahren zur Beschleunigung der Vergaerung von Gruenfuttermassen

Info

Publication number: DE1245271B
Application number: DEK49020A
Authority: DE
Inventors: Shogo Hashimoto
Original assignee: Kaken Chemical Co Ltd
Current assignee: Kaken Pharmaceutical Co Ltd
Priority date: 1962-02-22
Filing date: 1963-02-21
Publication date: 1967-07-20

Description

UNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND EUTSCHES 4MWWS PATENTAMT

Int. CL:

A23k

A23K-3/03- -

Deutsche Kl.: 53 g-5/01

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

1245 271
K 49020IV a/53 g 21. Februar 1963 20. Juli 1967 ? 7 1 SO ΤΛ

(α ς Γ VJ D ssV

Das Vergären von Grünfuttermassen in Silos erlangt für die Viehhaltung immer größere Bedeutung. Hauptproblem bei dieser Vergärung ist die richtige Steuerung der Vergärungsvorgänge, da davon die Qualität bzw. der Nährstoffgehalt der Silagen in entscheidendem Maße abhängt. Die Nährstoffverluste während des Vergärens der Grünfuttermassen sind um so geringer, je schneller die Silagen gereift und stabilisiert werden.

Wesentliche Faktoren beim Reifen der Silagen stellen die gute Fermentationswirkung der Milchsäurebakterien, die die treibende Kraft beim Reifen von Silagen sind, sowie die Aktivität der Buttersäure- und der Essigsäurebakterien dar. Buttersäurebakterien (sporenbildende, hitzebeständige Anaeroben, die Clostridium butyricum enthalten) verschlechtern die Silagen und können bisweilen den Gesamtverlust der Silage verursachen. Man hat die Vergärungsvorgänge bei Grünfuttermassen schon zu wiederholten Malen untersucht und bereits verschiedene ao Vorschläge gemacht, durch Zusätze den Vergärungsprozeß so zu steuern, daß Fehlsilagen vermieden werden. Jedoch war teilweise die Anwendung der Zusätze schwierig und/oder ihre Wirkung unbefriedigend.

So ist es bereits bekannt, Säure, Melassen und auch Natrium-meta-bisulfit in gewissem Ausmaß einzusetzen. Die Säure kann nur bei Lagerung benutzt werden, ist schwierig in der Handhabung und unwirksam, wenn man sie in zu kleiner oder zu großer Menge anwendet. Mit den Melassen, die als Lieferant für Kohlenhydrate dienen, soll die Milchsäurefermentation verbessert werden. Es bereitet jedoch Schwierigkeiten, sie so rechtzeitig einzuführen, daß dadurch die beabsichtigte Beschleunigung und damit Verbesserung der Milchsäurefermentation überhaupt erzielt wird. Mit Natriummeta-bisulfit, d. h. auf Grund der reduzierenden Wirkung der gasförmigen schwefligen Säure, soll die Vergärung anaerob geführt werden. Jedoch muß das Material bei dieser Behandlungsweise zerkleinert und gepreßt werden; d.h. zu den bekannten, mit der Handhabung schwefliger Säure verbundenen Schwierigkeiten kommt noch eine umständliche und beschwerliche Behandlung des zu vergärenden Grünfutters.

Auch der Zusatz von Antibiotica zur Unterdrückung des Wachstums der schädlichen Mikroorganismen, allein oder in Kombination mit Substanzen, die das Wachstum der nützlichen Mikro-Organismen fördern, ist zur Regulierung der Vergärungsvorgänge schon bekannt. Aus der Veröffent-Verfahren zur Beschleunigung der Vergärung von Grünfuttermassen ,■·.-;. ,,.,,,,, ; 'Λ·_ν^

Anmelder:

Kaken Kagaku Kabushiki Kaisha, Tokio

Vertreter:

Dr. G. W. Lotterhos

und Dr.-Ing. H. W. Lotterhos, Patentanwälte, Frankfurt/M. 1, Annastr. 19

Als Erfinder benannt:

Shogo Hashimoto, Hyogo-ken (Japan)

Beanspruchte Priorität:

Japan vom 22. Februar 1962 (6994)

lichung von S. T. Dexter (referiert in Chemisches Zentralblatt, 1959, S. 6661) sind Versuche beschrieben, durch Zusatz von Streptomycin, Aureomycin, Penicillin, Neomycin, Bacitracin und/oder Terramycin bei der Vergärung von Grünfutter die Qualität der Silagen zu verbessern. Die hierbei erzielten Ergebnisse waren widersprechend, so daß das Verfahren nicht für die Praxis empfohlen werden konnte. Nach der französischen Patentschrift 1276895 ist die kombinierte Verwendung von Aureomycin, Bacitracin oder anderer Antibiotica mit Wachstumsbeschleunigern für Mikroorganismen, insbesondere Kohlenhydrate und Eiweißstoffe, bekanntgeworden; nach der Veröffentlichung von F. N. Andrews und Martin Stob (referiert in Chemisches Zentralblatt, 1960, S. 16971) ist der Zusatz von Bacitracin in Kombination mit Melasse, nach der Arbeit von Anton Zeilinger und Wilhelm Binder (referiert in Chemisches Zentralblatt, 1958, S. 9374) die kombinierte Anwendung von Sc. lactis und Melasse und nach den Auszügen deutscher Patentanmeldungen, Bd. 7 vom 1.11.1948, S. 642 (Sch 122850 IVb/53g und Sch 124166 IVb/53 g) ist der Zusatz von Thermobacterium helveticum, Microbakterium acidophilum und Streptococcus lactis enthaltenden Bakterienkulturen in Kombination mit Wachstumsbeschleunigern, insbesondere Zucker, Eiweißstoffe, bei der Vergärung von Grünfutter bekannt. Keinem dieser Vorschläge ist ein durchgreifender Erfolg beschieden gewesen, weil sich sowohl die Hemmwirkung der Antibiotica als auch die wachstumsfördernde Wirkung der

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weiteren Zusatzkomponenten auf beide Arten der Mikroorganismen: der nützlichen Milchsäurebakterien wie auch der gefürchteten Buttersäurebakterien, erstreckte.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschleunigung der Vergärung von Grünfuttermassen in Silos durch Zusatz von Antibiotica und Wachstumsbeschleunigern für die Mikroorganismen in feinverteilter Form zu dem Grünfutter beim Einbringen in die Silos, wobei die mit dem vorbekannten Verfahren verbundenen Schwierigkeiten in einfacher Weise umgangen und eine gezielte Unterstützung der wertvollen Milchsäurefermentation bei wirkungsvoller Unterdrückung der für das Reifen guter Silagen schädlichen Mikroorganismen dadurch »s erreicht wird, daß die Antibiotica in Mengen von 3 bis 5 ppm in Mischung mit Milchsäurebakterienkulturen, der Genera Lactobacillus, Pediococcus, Leuconostoc und/oder Streptococcus, die den jeweils verwendeten Antibiotica gegenüber resistent gemacht worden sind, in Mengen von mehr als 10¹² — auf die Tonne Grünfutter bezogen — und den üblichen Wachtumsbeschleunigern für die Milchsäurebakterien den zu silierenden Grünfuttermitteln zugesetzt werden. as

Sehr eingehende Voruntersuchungen über die Bakterienverhältnisse bei den Grünfuttermassen vor und während der Vergärung hatten folgende Ergebnisse gebracht:

a) Beim Reifen guter Silagen spielen nur die vier Genera der Milchsäurebakterien: Streptococcus, Pediococcus, Leuconostoc und Lactobacillus, eine Schlüsselrolle (andere Milchsäurebakterien, wie B. coagulans, die Protein zersetzen und üblen Geruch verursachen, sowie L. thermophilus und L. bulgarica, die ihre optimale Aktivitätstemperatur oberhalb der Temperatur zum Reifen von Silagen, nämlich bei 45 bis 62° C, haben, kommen nicht in Frage), und

b) für das Reifen guter Silagen ist es wichtig, daß gleich zu Beginn eine intensive Milchsäuregärung einsetzt, um die Entwicklung bzw. Vermehrung der unerwünschten Bakterien von vornherein zurückzudrängen, die, wie die Buttersäure- und Trockengasbakterien, die Bildung schlechter Silagen verursachen.

Gemäß Erfindung werden die für das Reifen guter Silagen notwendigen Bedingungen: intensive Milchsäuregärung zu Beginn des Reifeprozesses und weitgehende Hinderung der Entwicklung bzw. der Vermehrung aller unerwünschter Bakterien, dadurch erreicht, daß man

1. den Zusatz von antibiotisch wirkenden Sub-

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stanzen — mit denen bekanntlich nicht nur die Entwicklung der schädlichen Buttersäure- und Trockengasbakterien, sondern gleichermaßen auch die Entwicklung der für das Reifen guter Silagen nützlichen Milchsäurebakterien unterbunden wird — unter Nutzung der in der Humanmedizin gefürchteten Resistenz von Bakterien gegenüber Antibiotica mit

2. dem Zusatz von Milchsäurebakterien der als wichtig erkannten Genera Lactobacillus, Pediococcus, Leuconostoc und Streptococcus koppelt, die zuvor gegen die jeweilig gleichzeitig eingesetzten Antibiotica resistent gemacht worden sind und auf Grund dieser Resistenz die rat:.... eine gute Silage notwendige, intensive, initiale Milchsäuregärung gewährleisten und schließlich die Wirkung der antibioticaresistenten Milchsäurebakterien durch

3. den Zusatz von Wachstumsbeschleunigern unterstützt.

Die Antibiotica greifen alle an dem Rohmaterial und den Siloinnenwänden anhaftenden Bakterien an. Nur die resistent gemachten Milchsäurebakterien bleiben in ihrer Aktivität unbeeinflußt und können sich uneingeschränkt entfalten. Sie vermehren sich sofort in der aus dem Rohmaterial aussickernden Flüssigkeit, die das Kulturmedium bildet, worin auch die Beschleuniger für das Wachstum der Milchsäurebakterien enthalten sind, und führen bei niedriger Temperatur eine schnelle Milchsäurefermentation unter Bildung großer Mengen Milchsäure herbei. Stellt man — als eine zusätzliche Sicherheitsmaßnahme — den pH-Wert auf 4 ein, gelingt es sicher, die Wirkung der Buttersäurebakterien auszuschalten und gute, ausgezeichnet riechende Silagen zu erhalten, die Ammoniak, Buttersäure, Essigsäure und Amine — Produkte dieser Bakterien — gar nicht oder nur in untergeordneten Mengen enthalten. Da bei einer solchen Verfahrensführung innerhalb kurzer Zeit die Milchsäurefermentation bei niedriger Temperatur beendet und die Stabilisierung der Silage erreicht ist, bleiben die Nährstoffverluste gering.

Die gemäß Zusatz 1 gegen die unerwünschten Bakterien eingesetzten Antibiotica sollen löslich und wenig toxisch sein. Ihre Menge beträgt 3 bis 5 ppm — auf das Rohmaterial bezogen. Einige Beispiele hierfür sind: Streptomycin (1000 μξ/οοαι), Aureomycin (50 bis 5000 y/ccm), Tetracyclin (20 μg/ccm), Penicillin (20 y/ccm), Nitrofurazon (5 7/ccm), Chloramphenicol (20 μ£/ϋαη), Nitrofurane, Schwefelverbindungen u. dgl.

Als Milchsäurebakterien, die antibioticaresistent gemacht wurden, können alle Milchsäurebakterien, die bei niedriger Temperatur schnell eine Milchsäurefermentation unter Bildung einer großen Milchsäuremenge verursachen, eingesetzt werden. Einige Beispiele hierfür sind für Bakterien von Streptococcus: S. lactis, S. faecalis, S. liquefaciens, für Bakterien von Pediococcus: P. cerevisia, für Bakterien von Leuconostoc: L. mesenteroides und für Bakterien von Lactobacillus des Homo- und Heterotyps: L. plantarum, L. casei, L. brevis, L. Buchneri.

Die Stämme können einzeln eingesetzt werden. Zweckmäßiger ist es jedoch, mehrere verschiedene Stämme, die sich in ihren günstigen Temperatur- und pH-Bedingungen unterscheiden, in geeigneter Kombination anzuwenden.

Die Menge der gegen antibiotisch wirkende Substanzen widerstandsfähigen Milchsäurebakterien beträgt 1 bis 5 Billionen pro Tonne Rohmaterial. In kälteren Zonen ist die erforderliche Menge größer als in wärmeren Zonen, und bei schlechtem Rohmaterial ist eine größere Menge notwendig als bei gutem.

Eine Möglichkeit, den Milchsäurebakterien die erforderliche Resistenz gegenüber den eingesetzten Antibiotica zu verleihen, besteht darin, die aus Silagen guter Qualität, aus Milchprodukten oder aus der Natur gewonnenen Milchsäurebakterien zu sammeln, über viele Generationen zu kultivieren,

das so erhaltene Kulturmedium dem Futter von Haustieren zuzusetzen, denen gleichzeitig in allmählich steigender Menge das anzuwendende Antibioticum gegeben wird und die in den Verdauungsorganen dieser Tiere gebildeten, in vivo gegen das verabreichte Antibioticum resistent gemachten Milchsäurebakterien aus den Exkrementen oder den Verdauungsorganen der Tiere zu isolieren. Man kann auch Milchsäurebakterien, die von Natur aus den eingesetzten Antibiotica gegenüber resistent sind, aus Silagen guter Qualität, aus Milchprodukten oder aus der Natur isolieren und sammeln.

Einige Beispiele für Wachstumsbeschleuniger gemäß Zusatz 3 sind Zucker, Molke, Magermilchpulver, Chlorella und Hefeextrakt.

Kompoundierungsmittel werden — wenn überhaupt— bei hohem Wassergehalt der Rohmaterialien in Pulverform, bei geringem Wassergehalt in Form einer — zweckmäßig wäßrigen — Lösung den zu vergärenden Griinfuttermassen während des Zerkleinerns oder des Einfüllens in den Silo zugegeben.

Als weitere Zusätze können gemäß der Erfindung

a) sonstige widerstandsfähige Bakterien, Hefen und Enzyme zur Unterstützung des Reifeprozesses,

b) Beschleuniger für die Aerobiose,

c) schimmelverhütende Mittel (wenn nötig, sind die antibioticaresistenten Milchsäurebakterien auch gegen Schimmel verhütende Mittel widerstandsfähig zu machen)

u. dgl. verwendet werden.

Das Verfahren der Erfindung soll durch die folgenden Beispiele näher erläutert werden.

Beispiel 1. Zusatzmittel (pro Tonne Rohmaterial)

a) Antibioticum: 5 ppm Streptomycin.

b) Diesem Antibioticum gegenüber resistente Milchsäurebakterien: 1 Billion S. lactis (geeignete Temperatur: 10° C; im Temperaturbereich von 10 bis 38° C wird 1% Milchsäure gebildet) mit einer Resistenz von lOOOy/ccm gegenüber Streptomycin und 1 Billion L. plantarum (geeignete Temperatur: 25° C; im Temperaturbereich von 10 bis 40° C werden 1,3 bis 1,5 Ve Milchsäure gebildet).

c) Gewöhnliche Milchsäurebakterien, d. h. nicht resistente Milchsäurebakterien: in gleicher Menge wie die beiden angegebenen Arten resistenter Milchsäurebakterien.

d) Beschleuniger zur Vermehrung der MUchsäure-

bakterien: 200 g Magermilchpulver.
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2. TestsUos, Rohmaterialien und Verfahren zur Durchführung

Als TestsUos wurden sechs gereinigte Muster-

flaschen, 12 cm Durchmesser, 39 cm Höhe benutzt. Als Ausgangsmaterialien wurden Chinesische Milchwicken benutzt, die unmittelbar, bevor sie in voller Blüte standen, gepflückt, sodann leicht der Sonne ausgesetzt, in feine Stücke geschnitten und umge-

rührt wurden. Hierauf wurden die Rohmaterialien unter Pressen in solcher Weise in die Silos eingefüllt, daß sich ein stabförmiges Thermometer mit der Spitze im Mittelpunkt der Silagen befand, während die Thermometerskala aus der Mitte des SiIo-

ao Verschlusses herausragte, so daß die Temperatur im Silo beobachtet werden konnte.

Der gesamte Inhalt wurde stark gepreßt und die Flasche mit einem Deckel verschlossen. Dann wurden die Flaschen an einen kühlen Ort in einem Speicher gebracht. Die Außentemperatur betrug bis 22°C, die Temperatur im Speicher 18⁰C.

3. Gehalt an Zusatzmitteln in den TestsUos

Silo Nr. 1

Blindversuch zum Vergleich mit den übrigen Silos; kein Zusatzmittel.

SUo Nr. 2

Zusatz von nicht resistenten Milchsäurebakterien. SUo Nr. 3

Zusatz von Antibioticum.

Silo Nr. 4

Zusatz von Antibioticum und eines Wachstumsbeschleunigers für Milchsäurebakterien.

SUo Nr. 5

Zusatz eines Antibioticums nicht resistenter Milchsäurebakterien und eines Wachstumsbeschleunigers für Milchsäurebakterien.

SUo Nr. 6

Zusatz von Milchsäurebakterien mit Resistenz gegenüber des Antibioticums, ein Antibioticum sowie eines Wachstumsbeschleunigers für Milchsäurebakterien, die im Verfahren gemäß

Erfindung verwendet werden.

4. Ergebnisse	Teste bis zur Stabilisation	1	2	3	Silo Nr.	5 I	6
	Tage, bis die höchste Fermen				4
	tationstemperatur erreicht wird				Zusatzmittel	Antibioticum,	Antibioticum,
	Höchsttemperiatur, ⁰C					Milchsäure	resistente Milch
	für die Stabilisation erforder		Milch		Antibioticum	bakterien	säurebakterien
	liche Zeit (Tage)	Blind versuch	säure bakterien	Anti bioticum	+ Wachstums	+ Wachstums beschleuniger	+ Wachstums beschleuniger
					beschleuniger für Milchsäure	für Milchsäure-	für Milchsäure
				bakterien	baktenen	bakterien


4	3,5	3		2,5	2
36	33	30	3	27	24
			29
31	30	29		25	22
		28

(Fortsetzung vorstehender Tabelle)

	1 Blind versuch	2 Milch- säure- bakterien	3 Anti bioticum	SiIoNr. 4 Zusatzmittel Antibioticum + Wachstums beschleuniger für Milchsäure bakterien	5 Antibioticum, Milchsäure bakterien + Wachstums beschleuniger für Milchsäure bakterien	6 Antibioticum, resistente Milch säurebakterien + Wachstums beschleuniger fur Milchsäure bakterien
Teste nach der Stabilisation pH	4,3 20 7 3,0 7 1 3,0 1,6 12,6 200000 120000 1000	4,2 19 5 2,5 8 0,8 2,2 1,5 12,5 250000 260000 500	4,7 20 3 1,6 2 0,5 1,8 1,2 5,5 3 000 2000 <1	4,6 20 2 1,3 3 0,3 1,8 1,2 6,3 8000 5000 <1	4,4 19 2 1,0 7 0,2 1,8 14 10,1 20000 15 000 <1	3,9 19 1 0,5 13 0 0,5 0,8 14,3 350000 345000 0
Trockensubstanz, Vo Partialverlust, Vo * NH₄-N, Vo Milchsäure, °/o Buttersäure, °/o Essigsäure, Vo Propionsäure, Ameisensäure, Bernsteinsäure u. a., Vo Gesamtmenge der organischen Säuren, Vo Gesamtmenge der anaeroben Bakterien* Milchsäurebakterien * Buttersäurebakterien*** ...

* Vo, auf die Gesamtmenge an Silagen bezogen. ♦* Vo, auf die Menge an Festsubstanz bezogen. ♦** Zahl der Bakterien in 10 g Silage. Die Einheit ist 1000.

5. Der Tabelle mit den Ergebnissen der sechs verschiedenen Silagen ist zu entnehmen, daß beim Reifen der Silagen gemäß der Erfindung in Silo Nr. 6 die früheste Milchsäurefermentation und die schnellste Stabilisierung bei — im Vergleich zu den übrigen Testen — niedrigsten Maximaltemperaturen beobachtet wurden. Infolgedessen war

a) der Verlust an Nährstoffen während des Reifeprozesses am niedrigsten,

b) die partielle Qualitätsverminderung am geringsten,

c) der pH-Wert am günstigsten und

d) der Gehalt an unerwünschten Substanzen, wie Stickstoff in Form von Ammoniak, Buttersäure usw. am geringsten.

Die Tabelle läßt den Schluß zu, daß die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Silagen die beste Qualität aufweisen und daß das Verfahren der Erfindung einen sicheren Weg zum Reifen von Silagen guter Qualität darstellt.

6. Die Untersuchungsergebnisse der Tabelle sind dem für die Beurteilung der Qualität von Silagen ausschlaggebenden Standard, beschrieben in »Processes for the Preparation of Silages and Methods of Utilization thereof«, S. 131, von Sudo, Professor des Agricultural Department der Okayama-Universität, angepaßt. Silagen Nr. 3, 4 und 5 wurden durch die Anwesenheit des Antibioticums beeinträchtigt, so daß die Milchsäurefermentation etwas gehemmt wurde. Infolgedessen konnten sie keine guten Punkte und Grade erzielen, während die Silagen gemäß dem Verfahren der Erfindung die meisten Punkte und die höchsten Grade erreichten.

	1 Blind versuch	2 Milchsäure bakterien	3 Anti bioticum	Silo Nr. 4 Zusatzmittel Antibioticum + Wachstums beschleuniger für Milchsäure bakterien	5 Antibioticum, Milch säurebakterien + Wachstums beschleuniger für Milchsäure bakterien	6 Antibiotikum, resistente Milch- säurebakterien + Wachstums beschleuniger für Milchsäure bakterien
pH Geruch Geschmack Farbe Griff (Konsistenz)	40 Punkte 7 Punkte 7 Punkte 6 Punkte 8 Punkte	55 Punkte 8 Punkte 8 Punkte 7 Punkte 9 Punkte	3 Punkte 5 Punkte 4 Punkte 5 Punkte 8 Punkte	13 Punkte 5 Punkte 5 Punkte 5 Punkte 8 Punkte	30 Punkte 6 Punkte 6 Punkte 6 Punkte 8 Punkte	60 Punkte 10 Punkte 10 Punkte 10 Punkte 10 Punkte
Punkte Grad	68 Punkte gut	87 Punkte sehr gut	25 Punkte gering	36 Punkte schlecht	56 Punkte schlecht	100 Punkte ausgezeichnet

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Beschleunigung der Vergärung von Grünfuttermassen in Silos durch Zusatz von Antibiotica und Wachstunisbeschleunigern für die Mikroorganismen in feinverteilter Form zu dem Grünfutter beim Einbringen in die Silos, dadurch gekennzeichnet, daß die Antibiotica in Mengen von 3 bis 5 ppm in Mischung mit Milchsäurebakterienkulturen der Genera Lactobacillus, Pediococcus, Leuconostoc und/ oder Streptococcus, die den jeweils verwendeten Antibiotica gegenüber resistent gemacht worden sind, in Mengen von mehr als 10¹² — auf die

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Tonne Grünfutter bezogen — und den üblichen Wachstumsbeschleunigern für die Milchsäurebakterien den zu silierenden Grünfuttermitteln zugesetzt werden.
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In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 870 056;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1103 735;
Auszüge deutscher Patentanmeldungen, Vol. 7, ίο vom 1.11.1948, S. 642.

französische Patentschrift Nr. 1276 895;
USA.-Patentschrift Nr. 1001253;
Chemisches Zentralblatt, 1959, S. 6661; 1960, S. 16971; 1958, S. 9374.