DE2736880A1 - Verfahren zur konservierung und aufwertung von gruenpflanzen und dafuer geeigneter zusatz - Google Patents

Verfahren zur konservierung und aufwertung von gruenpflanzen und dafuer geeigneter zusatz

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DE2736880A1
DE2736880A1 DE19772736880 DE2736880A DE2736880A1 DE 2736880 A1 DE2736880 A1 DE 2736880A1 DE 19772736880 DE19772736880 DE 19772736880 DE 2736880 A DE2736880 A DE 2736880A DE 2736880 A1 DE2736880 A1 DE 2736880A1
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    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23K—FODDER
    • A23K30/00—Processes specially adapted for preservation of materials in order to produce animal feeding-stuffs
    • A23K30/10—Processes specially adapted for preservation of materials in order to produce animal feeding-stuffs of green fodder
    • A23K30/15—Processes specially adapted for preservation of materials in order to produce animal feeding-stuffs of green fodder using chemicals or microorganisms for ensilaging
    • A23K30/18—Processes specially adapted for preservation of materials in order to produce animal feeding-stuffs of green fodder using chemicals or microorganisms for ensilaging using microorganisms or enzymes

Description

TlEDTKE - BOHLING - KlNNE - GrUPE
Dipl.-lng.Tiedtke Dipl.-Chem. Butting Dipl.-lng. Kinne Dipl.-lng. Grape
Tel.: (089) 539653-56 Telex: 5 24 845 tips*
cable. Germaniapatent München
16.August 1977 B 834A
case Dossier 21O6/21O6al
SOCIETE DERAL S.A. Neuilly-sur-Seine / Frankreich
Verfahren zur Konservierung und Aufwertung von Grünpflanzen und dafür geeigneter Zusatz
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Die Erfindung bezieht sich auf die Konservierung und Aufwertung frischer Pflanzen, um ihre Aufnahme oder ihre Verfütterung in appetitlicher Form-je nach Bedarf -zu einem späteren Zeitpunkt (nach der Ernte) zu ermög-Hohen. Sie betrifft insbesondere ein neues Konservie rungsverfahren durch Silage der Pflanzen unter Anwendung einer Mischung von definierten Bakterienstämmen und speziellen Enzymen auf geeigneten Trägern und sie umfaßt ebenfalls die für die Durchführung des Verfahrens notwendigen Zusätze und Mittel. Zur Erfindung gehören auch die feuchtigkeitshaltigen Unterprodukte der Futterbzw. Nahrungsmittelindustrie.
Die Konservierung von Pflanzen, insbesondere von Viehfutter, stellt ein ständiges Problem dar, da die zu bestimmten Zeiten geernteten Futtermittel über das ganze Jahr hinweg verfüttert werden sollen. Dabei soll das Vieh mit Futter versorgt werden, das seine organoleptischen Eigenschaften nicht verloren hat, d.h. mit unverdorbenem und appetitanregendem Futter, und zwar über das gesamte Jahr hinweg und mit möglichst geringen Kosten.
Alle Arten der Pflanzenkonservierung haben die Blockierung oder Ausschaltung einer unerwünschten Vermehrung von Mikroorganismen zum Ziel, die sich normalerweise an der Oberfläche der Pflanzen finden. Eine solche Vermehrung würde zu Enzymen bakteriellen Ursprungs, insbesondere von gaserzeugenden, fäulniserregenden und alkalisch-machenden Faktoren, führen und in einem Verwesen oder Verfaulen der Pflanze enden, wodurch sie nicht mehr appetitlich und sogar toxisch für das damit zu fütternde Tier und folglich für die Ernährung der Tiere ungeeignet ist. Man kennt so bereits Behandlungen durch Wärme, Kälte oder Austrocknung, jedoch sind diese Behandlungen teuer.
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Die Silage oder Gärfutterbereitung ist ein Verfahren» nach dem Pflanzen in feuchtigkeitshaltiger und appetitlicher Form zu geringen Kosten konserviert werden können. Ihre Durchführung bietet jedoch einige Schwierigkeiten, zu deren Lösung die Erfindung beiträgt. Die Silage basiert auf dem Prinzip der Konservierung von frischen Pflanzen über eine mehr oder minder lange Zeitdauer hinweg in einem geschlossenen, dichten Behälter in saurem Milieu im Hinblick auf die Verhinderung einer
10 Entwicklung von fäulniserregenden, alkalischmachenden
und gasentwickelnden Keimen, die sich im sauren Milieu nicht entwickeln. Die Realisierung einer guten Silage ist schwierig und trifft auf Hindernisse, deren hauptsächliche durch die Bildung von für die Gesundheit der Tiere gefährlichen Fermentationsprodukten gebildet werden«
Für ein besseres Verständnis der Praxis einer guten Konservierung werden nachfolgend die verschiedenen Phasen beschrieben, die im Verlaufe der Ernte der Pflanzen und dann im Silo ablaufen. Sobald die Futterpflanzen geschnitten sind, wirken die Enzyme der Pflanze auf die Kohlehydrate und die Proteine ein. Diese Kohlehydrate werden rasch und vollständig in andere Zucker umgewandelt, die als Hauptenergiequellen fUr Mikroorganismen dienen. Ein Teil der Proteine wird langsamer bis zu Aminosäuren umgewandelt. Diese Umwandlung wird gestoppt, wenn der pH unter 4,5 abfällt. Nach dem Einbringen in das Silo setzt die Pflanze ihre Atmung in dem Maße fort, wie die in der Masse des Futters eingeschlossene Luft Sauerstoff enthält: Diese Respiration erzeugt Kohlendioxid und Wasser, was zu einer Verminderung der für die spätere Entwicklung von Milchsäurebakterien notwendigen Zucker führt. Es ist daher zweckmäßig, diese Wirkungen durch raschen und dichten Verschluß des Silos zu vermindern. Die an der Oberfläche der grünen Pflanze vorhandenen Mikroorganismen entwickeln sich im Silo unter
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Ausnutzung des Pflanzenzellsafts als Nährstoff, der freigesetzt wird, sobald die Zellen infolge von Sauerstoffmangel absterben. In den ersten Stunden nach dem Einbringen in das Silo entwickeln sich Bakterien, die Sauerstoff verbrauchen: Diese tragen zum Abbau von Proteinen bei. Es ist daher wichtig, die Vermehrung der Keime durch einen raschen Verschluß des Silos zu verhindern. Dann entwickeln sich Mikroorganismen, die gleichzeitig aerob und anaerob sind. Diese wandeln die Zucker der Pflanze hauptsächlich in Essigsäure und in Alkohol, Milchsäure und Kohlendioxid um unter Ansäuerung des Milieus. Sobald der pH-Wert des Milieus unter 5,5 abfällt, sterben diese Mikroorganismen ab. Es besteht kein Interesse an ihrer Entwicklung. Wenn das Milieu anaerob ist, wirken dann Milchsäurebakterien, die ausgehend von verfügbaren löslichen Zuckern Milchsäure entwickeln, wenn sie vom "homofermentären" Typ sind bzw. etwas Alkohol und Essigsäure, wenn sie vom "heterofermentären" Typ sind. Diese Bakterien entwickeln sich, wenn ihnen genügend Zucker zur Verfügung steht. Der Siloinhalt säuert sich so rasch an und erreicht einen pH-Wert von weniger als oder gleich 4. Der Zustand stabilisiert sich dann unter der Voraussetzung, daß keine Luft in das Silo gelangt, da bei diesen geringen pH-Werten und in Gegenwart von Luft noch eine Entwicklung von Schimmel erfolgen könnte. Wenn die Vermehrung der Milchsäurebakterien ungenügend ist, sinkt der pH-Wert nicht rasch genug auf k herab, und es können sich anaerobe Buttersäurebakterien entwickeln. Diese greifen die restlichen Zucker an und wandeln sie in Buttersäure, Essigsäure und Kohlendioxid sowie Wasserstoff um. Sie greifen auch die Milchsäure an. und wandeln sie in die gleichen Verbindungen um. Weiter greifen diese Bakterien die Eiweißstoffe an, die sie bis zum Ammoniak abbauen oder in Amine umwandeln. Sie sind hauptsächlich verantwortlich für ein Mißlingen der Gärfutterbereitung.
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Um diese ungenügende Acidität insbesondere im Falle von Pflanzen zu beseitigen,die arm an vergärbaren Kohlehydraten sind, werden bekanntermaßen diverse preiswerte Säuren in Lösung zugesetzt: Ameisensäure wird am meisten benutzt sowie eine Mischung von Schwefelsäure mit Formaldehyd. Die Handhabung dieser Säuren ist jedoch für Mensch und Material nicht ohne Gefahr. Dieser Säurezusatz wird von einer Bildung von Silagesaft durch Plasmolyse begleitet, d.h. einem direkten übergang des Zellwassers in das äußere Milieu. Dieser Saft enthält erhebliche Mengen an außerordentlich vergärbaren Nährsubstanzen wie lösliche Kohlehydrate, Aminosäuren und Vitamine der B Gruppe, die nach außen entweichen und einen empfindlichen Verlust am Trockenmaterial bedeuten, der bis zu ~b-k % der eingelagerten Masse erreichen kann. Auf der anderen Seite ist das Ergebnis der Verwesung oder Verfaulung dieser Säfte besonders ekelerregend und bildet einen Faktor schwerwiegender Verschmutzung, der für das eingelagerte Material verheerend ist. Die Anwendung von Säure und Formaldehyd vermindert die Appetitlichkeit des Silageprodukts. Auf der anderen Seite kann im allgemeinen keine gleichmäßige Verteilung der Säure innerhalb der Pflanzenmaterialien erreicht werden, da ein Durchmischen häufig Schwierigkeiten bereitet: Diejenigen Teile des eingelagerten Mate-
25 rials, die nur ungenügende Säure bekommen, halten sich schlecht.
Eine biologische Ansäuerung durch Zugabe stark glucidolytischer Bakterien, deren Vermehrung zu einem
partiellen Verbrauch der pflanzlichen Kohlehydrate und einer fortschreitenden Ansäuerung des Milieus mit Bildung von Milchsäure führt, ist ebenfalls bekannt. Diese im Prinzip einfache biologische Ansäuerung ist jedoch in der Ausführung bisweilen schwierig. Tatsächlich trifft die Realisierung einer guten Silage auf zahlreiche Hin-
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deralsse und Schwierigkeiten wie Auswahl der Stämme, ihre rasche Kultur, bakterielle Antagonismen, die zu ihrer wechselseitigen "Neutralisierungn fUhren, Wachstum unerwünschter Bakterien, die durch die Pflanzen einge- schleppt werden. Die nach dem Stande der Technik vorgeschlagenen Bakterien sind nahezu stets diejenigen der milchverarbeitenden Industrie, die sich in einem von Milch oder Unterprodukten der Milch freien Milieu bei gewöhnlicher Temperatur nicht entwickeln, wie sie in der FR-PS 1 534 166 beschrieben werden. Die direkte Impfung des Siloinhalts mit Milchsäurebakterien ist nur unter Beachtung komplizierter Bedingungen von Serien physikalischer und chemischer Reaktionen,wie sie früher beschrieben wurden, erfolgreich und in Abhängigkeit von Milieubedingungen, insbesondere dem pH-Wert, der Temperatur und Anwesenheit von Sauerstoff. Darüber hinaus verbrauchen diese Bakterien im wesentlichen Lactose, selten Maltose und niemals Stärke oder Cellulose.
Es wurden auch bereits Verfahren beschrieben, bei
denen zum Silo kohlehydratreiche Materialien, wie beispielsweise Melassen oder entwässerte RUbenpUlpen, zugesetzt werden, um Kohlehydrate für die Milchsäurebakterien bereitzustellen. Die erhaltenen Ergebnisse sind wechselnd, da die zugesetzten Kohlehydrate,insbesondere Saccharose, von den natürlichen Milchsäurebakterien relativ wenig benutzt bzw. konsumiert werden. Dieser Zusatz hat keinen Einfluß auf die bakterielle Auswahl und wirkt mehr durch Erhöhung des Gehalts an Trockenmaterial, was ein das Wachstum von Buttersäurebakterien begünstigender Faktor ist. Das Einbringen dieser Substanzen ist schwierig und sogar unmöglich, wenn man nicht über eine besonders angepaBte Anlage verfügt. Die entwässerten Pulpen sind sehr teuer für einen geringen Nährzuwachs. Ein solches Ver fahren wird in der DT-PS 1 492 903 beschrieben: Danach
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wird dem einzulagernden Milieu eine Mischung von Gerste und Malz zugesetzt. Dieses Verfahren hängt eng von den diastatischen Eigenschaften des Malzes ab, die variabel und für den Benutzer schwierig zu kontrollieren sind. Auf der anderen Seite ist diese Wirkung bei gewöhnlicher Temperatur langsam und die als Stärkequelle notwendigen Gerstemengen sind hoch und ihre Einbringung in das Silagemilieu sehr teuer und schwierig zu realisieren. Der Umwandlungsgrad von Stärke in Milchsäure ist schließlich gering und die Reaktion bildet sich nur sehr langsam aus.
Bei den derzeit bekannten Silagetechniken werden somit lediglich die in den Pflanzen enthaltenen löslichen Zucker für die Produktion von Milchsäure ausgenutzt.
15 Wenn es sich um kohlehydratarme Pflanzen -insbesondere
vom Hülsenfruchttyp - handelt, ist die Gärfutterbereitung daher praktisch unmöglich unter guten Bedingungen zu erreichen. Die Milchsäurebakterien finden für ihre Vermehrung nicht genügend Nährstoff, und das Milieu wird unge-
20 nügend angesäuert, und es entwickeln sich rasch toxische Produkte, die das Futter für die Ernährung ungeeignet machen.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann nun eine Milchsäuregärung auf Kosten anderer unerwünschter biologischer Reaktionen erzielt werden, in__dem die für diese Gärung unerläßlichen Bedingungen erzeugt werden, d.h., die für das Wachstum der Milchsäurebakterien notwendigen Nährstoffe ohne Zufuhr von außen bereitgestellt und unerwünschte Bakterien vernichtet werden. Dieses Verfahren findet für die Konservierung aller Sorten von Pflanzenarten, die so verschieden und schwierig zu behandeln sind wie z.B. Kohl, Luzerne oder Rüben, im unverdorbenen Zustand Anwendung.
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Gemäß der Erfindung wird damit die Stabilisierung von Pflanzen durch Einsäuern verbessert, die sich nicht nur auf alle anwendbaren Pflanzenarten erstreckt, sondern darüber hinaus ihren Nährwert erhöht. Gemäß der Er-· findung kann im übrigen jede Buttersäuregärung vollständig gehemmt, die mögliche Dauer der Konservierung verlängert (die praktisch unabhängig von der Temperatur gemacht wird)und die Ausnutzung des Pflanzenstickstoffs durch die Tiere in starkem Maße verbessert werden.
Das zu diesem Zweck entwickelte erfindungsgemäße Verfahren, bei dem zum Futtermittel oder anderen einzulagernden Pflanzen zumindest ein Bakterienstamm zugesetzt wird, der zur Erzeugung von Milchsäure ausgehend
15 von vorhandenen vergärbaren Zuckern in der Lage ist, ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß man gleichzeitig einen höhere Kohlehydrate zu vergärbaren Zuckern abbauenden Faktor zusetzt.
20 Gemäß der Erfindung werden also im zu lagernden
Pflanzenmaterial vorhandene höhere Kohlehydrate, wie insbesondere Cellulose, Pentosan, Stärke usw., in Zucker umgewandelt, damit sie so für Bakterien zur Verfügung stehen, die eine Milchsäuregärung bewirken. Diese ist daher
25 nicht ungenügend und vermindert nicht den Gehalt der Pflanze an vergärbarem Zuckern.
Der Wirkzusatz für den Abbau von höheren Kohlehydraten kann durch Bakterien gebildet werden, welche diese Kohlehydrate angreifen und/oder durch geeignete Enzyme.
Eine der Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß man der Silofüllung zum Zeitpunkt der Einlagerung zumindest zwei Bakteriensorten zusetzt: Von diesen werden die einen unter denjenigen
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Bakterien ausgewählt, die zum Abbau höherer Kohlehydrate In vergärbare Zucker befähigt sind und die anderen unter denjenigen, die diese vergärbaren Zucker in Milchsäure umwandeln können.
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Mehr im einzelnen umfaßt also der erfindungsgemäße Zusatz zu den Pflanzenmaterialien oder Futtermitteln zumindest einen Mikrobenstamm, der zum Abbau von Stärke in Maltose befähigt ist und zumindest einen zweiten Mikrobenstamm, der die Maltose in Milchsäure umwandelt.
Gemäß der Erfindung steht also im Gegensatz zur bisher geübten Praxis den milchsäureerzeugenden Mikroorganismen stets eine ausreichende Menge vergärbaren Zuckers für die Milchsäureerzeugung zur Verfügung. Unabhängig von der behandelten Pflanzenart erreicht man so, daß genügend Maltose vorhanden ist, so daß die Milchsäurebildung bis zu einem pH-Wert unter 4,5 stattfinden kann. Diese Bildung wird beschleunigt, wenn man Enzyme zum Abbau der höheren Kohlehydrate zusetzt.
Gemäß einer möglichen, jedoch bevorzugten Eigenart der Erfindung werden den Futterpflanzen nämlich auch ein oder mehrere Enzyme mit ergänzender Wirkung zugesetzt, die in der Lage sind, Kohlehydrate,insbesondere Cellulose* Stärken, Pentοsane usw., in vergärbare Zucker zu zerteilen. Insbesondere die Hemicellulase und die Amylasen sowie Amyloglucosidase sind in dieser Hinsicht sehr nützlich zur Gewährleistung der Bildung von Maltose, die für die Erzeugung von Milchsäure durch die Bakterien notwendig ist. Unter Hemicellulase wird ein hemicellulytischer Komplex von Pilzursprung mit zuckerbildender enzymatischer Wirkung vom Galactomanase, Pectihase, beta-Glucanase, Xylanase und Cellulase Typ verstanden.
Dieser wirkt auf Kohlehydratbestandteile der Zellmembranen und auf die Dextrine im pH-Bereich zwischen 5,5 und
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2 ein. Zu den Amylasen gehören mehrere Typen von unterschiedliche» Ursprung. Die von Pilzen stammenden alpha- und beta-Amylasen hydrolysieren die alpha-(1-4)-Bindungen von Stärken unter wesentlicher Erzeugung von Maltose, jedoch gleichzeitig von Triosen und begrenzten Dextrinen (Polymeren mit 5-8 Zuckermolekülen), während die alpha-(i-6)-Bindungen durch diese Amylase nicht getrennt werden. Diese Amylase wirkt auf die Stärke von geplatzten Stärkekörnern ein. Der äußere Itafang des Stärkekorns wird nämlich durch eine aus Pentosanen und höheren Kohlehydraten bestehende Membran gebildet, die nicht durch alpha- oder beta-Amylase angegriffen wird. Im übrigen wirkt sie in einem pH-Bereich zwischen 4 und 6,4. Ihre Wirkung endet, wenn der pH-Wert im Silo unter 4 abfällt.
Zur Ergänzung der hydrolysierenden Wirkung dieser Pilz-Amylase wird dem für die Konservierung von Pflanzen bestimmten Präparat gemäß einer Besonderheit der Erfindung eine Amylase bakteriellen Ursprungs zugesetzt. Die-
2Q ses Enzym wirkt auf die durch die Wirkung der vorangehenden Amylasen verflüssigten Stärken ein und erzeugt im wesentlichen Maltose. Seine Wirkung liegt in einem pH-Bereich zwischen 5 und 8.
. Zur Auftrennung der durch die vorstehenden Enzyme nicht angegriffenen (1-6)-Bindungen wird erfindungsgemäß ein drittes amylolytisches Enzym zu dem im Silo einzulagernden Produkt hinzugefügt. Es handelt sich dabei um die Amyloglucosidase, die durch einen zuckerbildenden enzymatischen Komplex gebildet wird; dieser ist als Katalysator für eine Hydrolyse der alpha-(1-4)- Bindungen und vor allem der alpha-(1-6)-Bindungen der Endketten der Stärke aufzufassen, wodurch im wesentlichen d-Glucose ausgehend von begrenzten Dextrinen erzeugt wird. Der Wirkungsbereich dieser Amylase liegt bei pH 3 bis 6,8.
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Diese in Form einer Mischung vorliegenden Enzyme haben also eine komplementäre bzw. sich ergänzende Wirkung bezüglich ihrer Wirksamkeit auf die komplizierteren bis zu den einfachsten Kohlehydraten in einem pH-Bereich, der von 7 bis 2 reichen kann. Die Wirksamkeitsmaxima für die einzelnen Enzyme wechseln abhängig von der Erniedrigung des pH-Wertes,der im Silo nicht unter 3,5 abfällt, miteinander ab und innerhalb der Intervalle der von 10 bis 3O°C variierenden Temperatur, die mit den Silobedingungen verträglich sind.
Dank der Erfindung wird Milchsäure auf Kosten höherer Kohlehydrate an Stelle von niederen Zuckern mit grösserem Nährwert gebildet. Diese Umwandlung der komplexen
15 Kohlehydrate in assimilierbare und vergärbare Zucker
steigert den Nährwert der im Silo eingelagerten Pflanze: Sie gewährt bessere "zootechnische Wirkungsgrade" durch direkte Ausnutzung dieser letzteren Zucker oder zumindest durch die Aktivierung der Pansenbakterien, denen diese
20 einen Energiezusatz verschaffen.
Die gemäß der Erfindung angewandten Bakterienstämme zeigen die folgenden gemeinsamen Eigenschaften: Sie sind alle in der Lage, Glucose, das Vöges-Proskauerreagenz und Oxydase zu vergären, während sie gegenüber Inosit, Sorbit, Citrat und Harnstoff ohne Wirkung sind und kein H2S erzeugen.
Obgleich es möglich sein mag, für die Anwendung 30 des vorstehend erläuterten erfindungsgemäßen Prinzips
unter zahlreichen bekannten Mikroorganismen ausgewählte Zusammensetzungen anzuwenden, werden besonders günstige Ergebnisse mit gewissen grampositiven Bakterien, und zwar insbesondere den Kokken und Bazillen erhalten. Die nachfolgende Tabelle gibt die Eigenschaften dieser Bakterien wieder.
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TABELLE I
grampositive Kokken gremposjfctve Bazfllm
1 2 3 * 5 6 7
Glucose + + + ■ ♦ + ♦ ♦ Mannit — ♦ + — + ♦ ♦
Inosit — — — — — — —
Sorbit - - - - - - -
Rhamnose — ♦ + — + +♦
Saccharose + — ■♦· — + + +
Melibiose + + - + - -
Amygdalin + + + — + + +
Arabinose — + + — + + +
Maltose + + + +"-■+-
Stärke - - - — + - +
Gelatine ---.-. + --.
Katalase - --- + +-»-
ONPG (B Galactosidase) -+--+++
ADH (Arginin-dihydrolase) --♦---♦
LDC (Lysin-decarboxylase) - - ~ - - - -
TDA (Tryptophan-desaminase) -------
Citrat -------
Harnstoff -------
Indol - - - - - - -
VP (Vöges-Proskauer) + + + + + + +
Nitrate — — — — + + +
Oxydase + . + + + + + +
An Hand der Eigenschaften der vorstehenden Tabelle 1st
ersichtlich, daß die beiden Typen von angewandten Bakterien eine sich ergänzende Wirkung besitzen. So vergären die Kokken (Nr.1-3) die meisten der einfachen Kohlehydra-
35 te und vor allem Glucose, Saccharose und Maltose. Sie
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vermehren sich daher überreichlich, wenn diese Zucker im Futter anwesend sind: Dies äußert sich in der Bildung von Milchsäure und einer raschen Absenkung des pH-Werts gegen 4,5 und damit einer vollständigen Unterbrechung der Buttersäuregärung. Diese Vermehrung der Kokken würde indessen zu einer starken Absenkung der Menge an den genannten einfachen Zuckern führen, während die in der Pflanze vorhandene Stärke dagegen ungenutzt bliebe, in Anbetracht des Unvermögens dieser Kokken, sie anzugreifen: Hier schaltet sich nun die Vermehrung der Bazillen (Nr.5 u. 7) ein, die die Stärke in durch die anderen Bakterien derselben Gruppe (Nr.4 u. 6) assimilierbare Zucker aufspalten.
15 Die beim erfindungsgemäßen Verfahren anwendbaren
Bakterien können in klassischer Weise auf Gelose mit einem Getreidemehle umfassenden Nährmilieu kultiviert werden. Zu ihnen gehören z.B. Streptococcus lactis, Lactobacillus plantarum, Leuconostoc mesenteroides (Betacoccus) etc..
Die pro Tonne zerhackten Futters angewandten fraglichen Bakterienmengen^ils Mischung auf einem Träger) liegen in der Gegend von 10 bis 15 kg (dieser trockenen 25 Mischung) und enthalten eine Menge von größenordnungsmäßig 105 bis 106 Kokken und 105 bis 10° Bazillen pro Gramm. Zum Zeitpunkt, an dem ein pH-Wert in der Gegend von 3»8 bis 4,2 im im Silo eingelagerten Material erreicht wird, das mit diesen Bakterien infiziert wurde,
30 beträgt die Zahl der lebenden Keime pro Gramm Material
größenordnungsmäßig 10 .
Versuche wurden in Silos von 4 m Fassungsvermögen an im Juni zu Beginn der Ährenbildung geerntetem Knäuelgras "Luzifer" durchgeführt. Diese Futterpflanze wurde fein zerhackt und unter drei unterschiedlichen Bedingungen eingelagert:
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- 17 -A) ohne jede Behandlung;
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B) behandelt alt 3 1 Ameisensäure/m In bekannter Velse und
C) versetzt mit 7 kg Kultur von 7 Bakterien auf einem Träger, deren Eigenschaften oben angegeben sind (siehe Tabelle I Nr. 1-7).
Nach 90 bis 120 Tagen wurden die drei Gärfutterbereitungen analysiert mit den nachfolgend in Tabelle II angegebenen Ergebnissen.
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Tabelle II
ο» ο co OO O 00 "V. O
Behandlung pH NH3-StICk-
stoff
(%) bezoger
Gesamt-Stic		 löslicher
Stickstoff
ι auf den
:kstoff		 organische Säuren und Alkohole (g/kgSM) Essig
säure		 Propion
säure		 Butter
säure		 Alkohole
A: ohne
B: HCOOH
C: Erfindg.		 4,34
4,05
4,02		 14,1
7,7
7,7		 49,8
42,7
48,1		 Milchsäure 29,1
25,3
14,7		 2,5
0,8
0		 0
0
0		 7,8
6,7
11,0
77,6
69,9
95,0
g/kgSM = g/kg Silomaterial
Tabelle III
Behandlung aufgenom
mener Stick
stoff (g/d)
(X)		 N Cfäkal) % von X N (Urin) % von X N (zurückgehalten) tfvon X
A: ohne
B: HGOOH
C: Erfindg		 20,3
18,7
16,7		 g/d 36,8
38,3
37,7		 g/d 62,7
56,4
49,5		 g/d 0,6
5,5
12,8
7,45
7,16
6,28		 12,70
10,50
8,24		 0,12
1,02
2,14
g/d = g/Tag
CO O OO OO O
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Es ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Behandlung zum niedrigsten pH-Wert und höchsten Milchsäuregehalt führt. Sie hat den Vorteil, daß sie weder zur Bildung von Propionsäure noch von Buttersäure führt und lediglich etwa halb so viel Essigsäure gebildet wird wie bei den anderen Verfahren.
Die Verdaubarkeit und Aufnahme dieser Gärfutterbereitungen wurden beim Hammel gemessen. Beim Ameisensäure-Futter wurden 0,68 UF/kg gefunden, während der Vergleichswert beim erfindungsgemäßen Produkt bei 0,74 UF/kg lag.
Die Stickstoffbilanz bei in Wachstum befindlichen Tieren führte gleichfalls zu Ergebnissen, die die Bedeutung der erfindungsgemäßen Gärfutterbehandlung erkennen läßt, wie aus Tabelle III hervorgeht.
Wie man sieht, liegt der Prozentsatz des zurückgehaltenen Stickstoffs erfindungsgemäß mehr als doppelt so hoch wie beim Ameisensäure-Futter.
Für die Herstellung einer sowohl Bakterien als auch Enzyme enthaltenden Zusammensetzung kann man eine Mischung der notwendigen Bakterien auf einem Träger, wie oben angegeben, mit der Mischung der empfohlenen Enzyme herstellen. Eine bevorzugte AusfUhrungsform der Erfindung besteht darin, daß man diese selbst auf einem Getreide-Träger abgelagerten Enzyme (auf Weizen, Gerste, gekeimte Gerste; vorzugsweise in fein gemahlener Form) zusetzt; die im Träger enthaltene Stärke addiert sich so der Stärke und den Kohlehydraten, die in den Pflanzen enthalten sind; sie wird zu vergärbaren Zuckern abgebaut, die auf diese Weise den Nährwert des Gärfutters erhöhen.
Die Zusammensetzung der auf einem Träger abgelagerten Bakterienmischung und der auf einem Getreideträger
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abgelagerten oder nichtabgelagerten Enzymmischung kann unterschiedliche Mengen der einzelnen Bestandteile aufweisen. Diese Trockenmischung umfaßt eine Menge in der Gegend von 105 bis 10 Kokken und 105 bis 10 Bazillen pro Gramm.
Die Mengen an Hemicellulase, Amylasen und Amyloglucosidase können variabel sein; sie werden in Abhänigkeit von der Eigenart des zu behandelnden Futters berechnet. Diese Mengen liegen jedoch im allgemeinen zwischen 0,05 und 0,20 Gew.-96 des eingelagerten Pflanzenmaterials [bei in der Gegend von etwa 35 000 internationalen Einheiten (i.E.)/g]Hemicellulase; 0,05 bis 0,20 % [bei Einheiten/g]bakteriellerAmylase; 0,10 bis 0,20 % [bei
50 000 Einheiten PS50/g]Pilz-Amylase und 0,10 bis 0,70 #, jbei 200 Einheiten AG/g Amyloglucosidase.
Wenn die Enzyme gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung auf einem Träger von Getreiden abgelagert sind, kann das in die Silofüllung einzubringende Produkt 1 kg Enzyme pro etwa 9 kg Träger enthalten.
Die angewandten Mengen an Bakterien und Enzymen auf Trägern liegen in der Gegend von 10 bis 15 kg pro Tonne Futter.
Vorversuche zur Einführung von mit Träger versehenen Bakterien- und Enzymmischungen in das Silo wurden zum Nachweis der Wirkung der einzelnen Enzyme auf rohe Stärke durchgeführt. Dazu wurden 1.000 g mit einer Hammermühle gemahlenes Gerstenmehl, das geprüfte Enzym (dessen Prozentsatz in den Tabellen IV und V angegeben ist) und 100 mg Zisasan als Antibiotikum gemischt. Dazu wurden dann 100 g weiches Wasser (22 T.H.) von Zimmertemperatur hinzugegeben: Man erhält so eine relativ zähe Paste.
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Nach 72 Stunden (bei den Versuchen der ersten Reihe) bzv. 56 Stunden (bei den Versuchen der zweiten Reihe) bei Zimmertemperatur wurde die Paste (die zu Beginn einen pH-Wert von 5,3 hat) in destillierteil Wasser dispergiert und das Volumen auf 500 el aufgefüllt. Diese Dis persion wurde filtriert und im Filtrat reduzierende Zukker sowie Glucose bestimmt.
Im Verlaufe der Versuche bildete sich eine physikalische Veränderung der Paste aus, die mit Amyloglucosi- dase sehr flieBfähig, mit bakterieller alpha-Amylase fließfähig und mit Pilz-Amylase wenig verändert wurde (gegenüber Vergleichsproben).
TABELLE IV
1. Versuchsreihe (nach 72 Std.) pH bei
Versuchs
ende		 % redu
zieren
de Zucker
(als
Glucose)		 %
Glucose
Vgl.-probe
Pilz-Amylase
bakterielle
Amylase
bakterielle
Amylase
+
Pilz-Amylase
Amyloglucosidase		 %
Enzym		 5,40
4,55
5,30
4,60
5,20		 8,6
12,6
16,7
19,2
29,3		 4,3
7,1
6,6
10,8
12,7
2
1
1
1
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TABELLE V
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Vgl.-probe
Pilz-Amylase
bakterielle Amylase
Amyloglucosidase
Amylasen, bakt.u.fung."}
+ Hemicellulase (
+ Amyloglucosidase f 		2. Versuchsreihe (nach 56 Std.) pH bei
Versuchs
ende		 % redu
zieren
de Zucker
(als Glu
cose)		 %
Glucose
Enzym 5,30
5,30
5,35
5,25
5,25		 8,4
10,0
14,1
18,8
21,35		 4,3
5,2
6,2
12,8
19,49
0,2
0,1
0,1
0,1
Die vorstehenden Tabellen ermöglichen einen Vergleich der Eigenaktivität der einzelnen Enzyme auf die rohen Stärken sowie der komplementären Rolle und syngergistischen Wirkung der Mischung der vier Enzyme. Man erkennt auch, daß die Ausbeuten an reduzierenden Zuckern und wirklicher Glucose mit Amyloglucosidase höher sind, da diese in der Lage ist, alpha(1-6)-Bindungen aufzuspalten.
Versuche wurden an Kohl durchgeführt, wobei die Kultur der hinzugegebenen Bakterien von einem geringen
30 Zusatz an alpha- und beta-Amylase (von Pilz-Ursprung)
und von Hemicellulase begleitet wurde. Unter diesen Bedingungen beobachtet man eine ausgeprägte Verminderung des Gehalts an roher Cellulose im erfindungsgemäß behandelten Futter, wie aus der nachfolgenden Tabelle her-
35 vorgeht.
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- ?3 -TABELLE VI
B 8344
A B C
nicht
behandelt		 mit HCOOH
Wasser 92,67 88,22 91,26
Mineralien 1,37 1,19 1,44
rohe Proteine 2rO7 2,80 1,94
rohe Cellulose 1,72 1,66 1,02
Ammoniak-N 0,095 0,074 0,055
Verhältnis NHj/N 28,8 16,5 17,7
Milchsäure 0,06 0,08 1,74
Buttersäure 0,02 0,007 0
Propionsäure 0,09 0,06 0
Essigsäure 0,21 0,50 0,23
PH 5,30 4,55 3,95
Versuche wurden in Silos von 4 m Fassungsvermögen an im Juni geernteter Luzerne durchgeführt. Diese Futterpflanze wurde fein zerhackt und einer Lagerung unter den beiden folgenden Bedingungen unterworfen:
A) behandelt mit 3 1 Ameisensäure pro m' Weise;
in bekannter
30 B)
versetzt mit 7 kg einer Mischung aus 7 Bakterienarten (der oben angegebenen Eigenschaften) auf einem Träger und den folgenden Enzymen (Amylasen von Pilz-Ursprung, Amylasen bakteriellen Ursprungs, Amyloglucosidase und Hemicellulase) abgeschieden auf einem Träger von fein gemahlener Gerste mit den oben angegebenen Mengenverhältnissen. 809808/0874
B 8344
Nach 90 bis 120 Tagen wurden die beiden Gärfutterzubereittangen analysiert; die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle VII wiedergegeben.
TABELLE VII
Silage, mit
HCOOH behan
delt 		Silage, erfin
dungsgemäß be
handelt
Trockenmaterial (90 23,70 24,08
PH 4,20 3,80
N(NH3)/N-(gesamt)
Gesamt-N 		8,02
6,36 		6,67
6,30
Ammoniak-N 0,51 0,42
Essigsäure 6,08 5,92
Propionsäure Spuren Spuren
Buttersäure 1,62 Spuren
Milchsäure 18,60 25,50
Wie man sieht,führt die erfindungsgemäße Behandlung zu einem niedrigeren pH-Wert und zu einem höheren Milchsäuregehalt; sie hat ferner den Vorteil, daß weder Propionsäure noch Buttersäure gebildet werden.
Aus der anschließend angegebenen Tabelle VIII geht hervor, daß die beiden Gruppen von grampositiven Bakterien, und «zwar die Bacilli B8 bis B14 und die Streptokokken S4 bis S7 für die Durchführung der Erfindung geeignet sind. Diese Bakterien wurden aus Gerstenmehl nach dem Verfahren an Gelose UF In langen achmalen Röhren mit Isolierung durch Erschöpfung isoliert sowie nach dem Verfahren der Anaerobiose in Petrischalen auf GeIose (siehe Tabelle VIII).
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B 6344
Tabelle VIII Bacillus
Streptokokken
B8 B9 310 ΒΉ Β12 Β13
Glucose Mannit Inosit Sorbit
Rhamnose u Saccharose ·§ Hellbiose ν Amygdalin Arabinose
— — +
— — *
S4 S5 S6 S7 •fr ♦ ♦ "fr
— -fr
♦ —
•fr +
■fr —
Gelatine — — + Katalase — — ·«- ONPG
fA D H LDC hOOC φ T D A ο Citrat ^H2S
S Harnstoff -g Indol
• V.P. ■♦ Nitrate Oxydase +
— — +
■fr -fr
··· ♦ -fr
Die Bazillen B8 und B9 gehören zum Lactobacillus 30 plenterte,·Β10 und B11 zu länglichen Bazillen und B12 zu sehr langen Bazillen, während die Bazillen B13 und B 14. gedrungene Bazillen sind. Der Streptococcus SA
ist ein von den anderen verschiedener spezieller Coccus; S5 ist der Milchsöure-Streptococcus, während die Strep- 35 tokokken S6 und S7 mit identischen biochemischen Reak-
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tionen beide In sehr feinen Kolonien auftreten, die sich jedoch dadurch voneinander unterscheiden, daß der Streptococcus S6 bei der Gram-Anfärbung in kurzkettiger Form auftritt, während S7 kleine Anhäufungen dicker Kokken bildet.
Durch Kultur dieser Stämme erhält man gemäß der Erfindung die Produkte, die zum Zeitpunkt der Einlagerung in das Silo mit dem Putter zu mischen sind. Obgleich die Kultur in an sich bekannter Weise durchgeführt werden kann, wird eine Durchführung in der folgenden Welse bevorzugt: beim Bazillus im wenig gepufferten Milieu von pH 6 bis 7,5 mit ziemlich viel Proteinen; z.B. (in g/l):
Amin-Extrakt von Bierhefe : 10
Pepton (pankreatlsch oder Kasein): 1f25
Pepton (Chapoteaut) : 10
Glucose : 4
NaCl : 5
entrahmte Milch : 5
Das Milieu soll dagegen auf pH 7 bis 7,2 stark gepuffert sein; seine Zusammensetzung kann der einer gewöhnlichen glucosehaltigen Bouillon entsprechen wie z.B. von (in g/l):
Amin-Extrakt von Bierhefe : 3,75
Pepton (pankreatisch) Pepton (Chapoteaut)
30 NaCl
Glucose
Kaliumdihydrogenphosphat
Dinatriumphosphat
1,25 10
5 4 0,7
Die erhaltenen Kulturen werden vorzugsweise im Trockenzustand, insbesondere gefriergetrocknet, ange wandt, f /■ 809808/0874

Claims (15)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Konservierung und Aufwertung von Grün-
pflanzen durch Milchsäure- Säuerung mit Hilfe von Bakterien, die vor der Silage bzw. Einsäuerung zugegeben werden, dadurch ge kennzeichnet, daß die für die Milchsäuregärung verantwortlichen Bakterien zusammen mit einem Virkzusatz zugegeben werden, der höhere Kohlehydrate, insbesondere Cellulose und Stärke, zu vergärbaren Zuckern abbaut, die von den Milchsäuregärung verursachenden Bakterien ausgenutzt werden können.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirkzusatz durch Bakterien gebildet wird, die in der Lage sind, eine Fermentation der Glucose, des Vöges-Proskauerreagenz und der Oxydase zu veranlassen, während sie gegenüber Inosit, Sorbit, Citrat und Harnstoff unwirksam sind und nicht zur Bildung von HpS führen.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirkzusatz zum Abbau höherer Kohlehydrate durch ein oder mehrere Enzyme, insbesondere durch von Pilzen stammende und/oder bakterielle Amylase,Hemicellulase und/oder Amyloglucosidase gebildet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Milchsäuregärung befähigten Bakterien zusammen mit Bakterien angewandt werden, die höhere Kohlehydrate angreifen können sowie zusammen mit Enzymen, die diese Kohlehydrate abbauen können.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die im Hinblick auf die Milchsäure-
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ORIGINAL INSPECTED
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gärung benutzten Bakterien auch die Eigenschaften gemäß Anspruch 2 besitzen, d.h.,daß sie eine Fermentation der Glucose, des Vöges-Proskauerreagenz und der Oxydase bewirken können, jedoch ohne Wirkung auf Inosit, Sorbit, Citrat und Harnstoff sind und keinen H2S erzeugen.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bakterien grampositiv sind und aus den Familien der Bazillen und Kokken stammen.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bakterien durch Bacillus, Streptococcus und/oder Betacoccus, insbesondere durch Streptococcus lactis, Lactobacillus plantarum und Leuconostoc mesenteroides
15 gebildet werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die angewandten Bakterien durch
Kultur von Stämmen erhalten werden, die aus Getreiden,
20 insbesondere aus Gerste, isoliert werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die pro Tonne einzusäuernder Pflanzen zugesetzte Menge Bakterienkultur mit Träger im Trocken-
zustand in der Gegend von 10 bis 15 kg liegt und 100 000 bis 1 000 000 lebende Keime pro Gramm umfaßt.
10. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet,
daß die Enzyme eine (sich) ergänzende Väikung bezüglich der
höheren Kohlehydrate besitzen, die sie abbauen und daß sie in einem ebenfalls komplementären pH-Bereich wirken, der von 7 bis 3,5 reicht und in Temperaturzonen zwischen 10 und 300C, in Entsprechung der Silobedingungen.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Enzymmischung durch 0,05 bis 0,20 %o
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(bezogen auf die einzusäuernden Pflanzen) [bei 250 Einheiten/gj bakterielle! Amy lasen, durch 0,10 bis 0,20 56· [bei 50 000 Einheiten PSSO/gJfungischenAmylasen, durch 0,10 bis 0,70 %o [bei 200 Einheiten AG/g]Amyloglucosidase und durch 0,05 bis 0,20 °/oo [bei etwa 35 000 i.E./ gJHemlcellulase gebildet werden.
12. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Enzymmischung auf einem Getreideträger und vorzugsweise auf fein gemahlenem Gerstenmehl benutzt wird.
13. Verfahren nach den Ansprücheni, 10, 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der auf dem Getreideträger abgelagerten Enzyme variabel ist und vorzugsweise bei 1 kg Enzym pro 9 kg Träger liegt.
14. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß 10 bis 15 kg Bakterien + Enzyme
auf einem Träger abgelagert pro Tonne Futter benutzt werden.
15. Zusatz für die Silage von Pflanzen, gebildet durch eine Mischung von Bakterien, die zum Abbau komplizierter Kbhlehydrate zu vergärbaren Zuckern befähigt sind und von Bakterien, die zur Herbeiführung einer Milchsäuregärung dieser vergärbaren Zucker befähigt sind, auf einem Getreideträger und von einer Mischung von Enzymen mit Komplementärwirkung bezüglich des Abbaus der höheren Kohlehydrate, deren Zusammensetzung und Anwendungsbedingungen den Ansprüchen 1 bis 14 entspricht.
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