DK147313B - Fremgangsmaade ved fermentering af groenfoder - Google Patents

Description

147313

Opfindelsen angår en fremgangsmåde ved fremstilling af pressefoder ved styret mælkesyregæring eller -fermentation, og især en fremgangsmåde ved gæring af grønfoder i en silo eller lignende for at konservere dette. Betegnelsen "grønfoder" refererer til grønne planter eller plantedele, såsom rodfrugtstoppe eller efterladenskaber efter høhøst eller enggræs, og pressefoder betyder sådant grønfoder, som i en silo eller lignende er sammenpresset, sædvanligvis på grund af grønfoderets egen tyngde.

Det er kendt, at man kan konservere grønfoder ved at gøre det surt. En sådan syrning kan foretages enten ved en såkaldt selvgæring eller ved tilsætning af en passende syre. Det syrekonser 2 147313 verede grønfoder kan anvendes til fodring, først og fremmest af kreaturer.

Det er også kendt, at syrning i princippet kan foregå på to forskellige måder. I henhold til en metode samles grønfoderet i siloer eller lignende, hvor selvgæring kan foregå under dannelse af blandt andet mælkesyre. Ved selvgæring dannes oftest endog ikke ønskværdige nedbrydningsprodukter, f.eks. smørsyre. Disse uønskede biprodukter forringer pressefoderets kvalitet i meget høj grad. En anden ulempe ved selvgæring er, at pressefoderets proteinværdi ofte forringes, i almindelighed med op til 70%.

Disse ulemper medfører betydelige tab ved dyrkningsproduktionen og mælkeproduktionen. Selvgæringsmetoden er i almindelighed meget usikker og resulterer ofte, først og fremmest i afhæng-hed af temperaturens påvirkning, i en total forrådnelse af grønfoderet. Metoden anvendes nu meget sjældent.

Den almindeligste metode ved fremstilling af pressefoder indebærer, at grønfoder indføres i siloer eller lignende, hvorpå en passende syre, f.eks. saltsyre, eller en blanding af forskellige syrer, tilføres til grønfoderet. Foruden mineralsyrer kan også organiske syrer, f.eks. myresyre og propionsyre, anvendes. Surhedsgraden af det på denne måde behandlede grønfoder er så lav, at forrådnelsesbakterier ikke kan udvikles. Samtidigt kan man praktisk talt fuldstændigt bevare foderets næringsegenskaber. Før anvendelsen af det på denne måde syrnede grønfoder, det såkaldte surfoder, neutraliseres syren eller syrerne ofte med en passende base, f.eks. kalk. Ulempen med denne behandlingstype er, afhængigt af hvilken eller hvilke syrer, som anvendes, at der tilføres materialer med ringe eller ingen nsringsmiddelindhold medførende betydelige omkostninger. Omgangen med ætsende syre medfører desuden betydende ubehageligheder og kræver specielle installationer.

Ifølge opfindelsen elimineres de ovenfor angivne ulemper ved hjælp af en styret mælkesyregæring.

Opfindelsen angår således en fremgangsmåde af den i indledningen til krav 1 angivne art, og den er ejendommelig ved det i den kendetegnende del af krav 1 angivne.

3 147313

Ved industriel produktion af mælkesyre, både ved ren mælkesyreproduktion og ved fremstilling af forskellige mejeriprodukter samt andre fermenterede levnedsmiddelprodukter, anvendes oftest organismer, der tilhører familien Lactobacillaceae. Derved anvender man sædvanligvis forskellige arter af Lactobacillus samt arter af Streptococcus, som indgår i den såkaldte mælkesyregruppe.

Ifølge opfindelsen anvendes til mælkesyreproduktion organismer, der tilhører arten Streptococcus faecium. Håndbogen Bergey's Manual fra 1957 angiver ikke Str. faecium som selvstændig art.

Senere litteratur (Whittenbury, Deibel et al. 1964) opdeler gruppen D-streptococcer, såkaldte enterococcer, således at Str. faecium indgår som en selvstændig art. Det angives desuden, at arten består af et antal stammer, som kan adskilles indbyrdes ved simple biokemiske og immunologiske egenskaber.

Som en forenkling kan det anføres, at Str. faecium udgør en mellemgruppe mellem Str. durans og Str. faecalis. Fremfor alt er forskellene fra Str. faecalis vigtige: stammer af faecium kræver folsyre som væsentlig vækstfaktor, hvilket faecalis ikke gør.

Stammer af Str. faecium er blevet isoleret fra tarmfloraen hos mennesker, svin, kreaturer, får og høns. Hos disse organismer tilhører Str. faecium den såkaldte naturlige tarmflora.

Str. faecium organismerne er homofermentative, d.v.s. de pro ducerer kun mælkesyre ved nedbrydning af udnyttelige kulhydrater. Arter, der ikke producerer opløselige hæmolysiner, betragtes som helt apatogene, og højere organismers tolerance mod høje indhold af Str. faecium er udmærket. Ingen alvorlige negative virkninger er kendt ved peroral tilførsel af disse.

Str. faecium kan udnytte de fleste mono- og disaccharider som carbonkilde. Derved produceres der af et mol monosaccharid (= glucose) to mol mælkesyre. Det sluttelige pH i ikke puf rede gæringer ligger mellem 3,6 og 4,0.

Ved behandlinger af grønfoder for at fremstille surfoder fermen-tativt ville det mest passende være, at man til styring af processen anvendte arter, der tilhørte Lactobacillus. Det er kendt, 4 147313 at forskellige arter af Lactobacillus kan anvendes for at stabilisere tarmfloraen i husdyr. Det ville altså være naturligt at udnytte Lactobaciller til produktion af mælkesyre i grønfoder, og derigennem at opnå flere fordele samtidigt, nemlig dels konservering af foderet, dels en tilførsel af lactobaciller med ensilagen til dyrene. En sådan tilførsel af forskellige såkaldte lactogene organismer (lactobacillus og Streptococcus) i præventivt eller terapeutisk øjemed kaldes i almindelighed for lactobacillus-terapi.

Det er kendt, at organismer, som anvendes ved lactobacillus-terapi, ved mælkesyreproduktion kan forhindre eller formindske væksten af mikroorganismer, som man i almindelighed kalder for; proteolytiske. Sådanne organismer udfører forrådnelsen i naturen, medens andre er patogene, hvis de får lov at vokse i tarmkanalen.

På lignende måde som tarmfloraens sammensætning kan påvirkes ved en understøtning af væksten af lactogene bakterier (Bullen,

Willis 1971), kan væksten af sådanne organismer ved f.eks. behandling af pressefoder forhindre eller bremse væksten og metabolismen af proteolytiske organismer. Den væsentligste årsag til den antagonistiske virkning synes at være lactogeners evne til at producere mælkesyre. Som eksempel på mælkesyremilieuets selektive rolle kan det anføres, at man i en tarmmikroflora, som domineres af lactobaciller, har målt en gennemsnitlig værdi af pH på 5,1» mens man i en såkaldt colidominant tarmflora på tilsvarende måde har målt en pH værdi på 6,5· Samtidigt har coliforme bakterier og enterococcer kunnet vokse, mens kun lactobaciller har kunnet vokse i det første milieu. I den såkaldte colidominante tarmflora har man desuden kunnet finde arter af Chlostridium, Bacteroides, Proteus samt Pseudomonas. Flere arter af disse er såkaldte proteolytiske samt patogene.

Forholdene er af lignende art i de fleste biologiske materialer, som gennemgår en såkaldt spontan, ikke kontrolleret fermentation.

En måde, hvorpå man kan forhindre en ikke kontrolleret gæring af pressefoder, er at tilføre relevante mængder af en passende stamme af lactobaciller, samtidigt med at også de særlige behov hvad angår næringsmiddeltilførsel og temperatur svarende til en 5 147313 hurtig mælkesyreproduktion skulle sikres. Praktiske forsøg har dog vist, at det er vanskeligt at opnå en tilstrækkelig høj mælkesyre-produktion med forsvarlige mængder af nogen lactobacillus-art, f.eks. L. acidophylus. Årsagerne til dette synes at være lacto-bacillernes lange generationstid, d.v.s. den ringe væksthastighed.

Det har været anført i denne beskrivelse, at mælkesyrekoncen-trationen i et fermenteret produkt har afgørende betydning for konserveringen. Som følge deraf findes der en kvantitativ sammenhæng mellem evnen til at kunne frembringe konserveringsvirkning og evnen til at kunne producere mælkesyre hos lactogene organismer. Herved synes der ikke at findes nogen signifikante forskelle mellem de forskellige lactogene organismer. Det har vist sig at være nødvendigt, at mælkesyrekoncentrationen skal opnå en vis tærskelværdi for at forhindre vækst af ikke ønskede mikroorganismer.

Deraf følger, at resultatet af behandling af pressefoder med mælkesyreproducerende bakterier i højeste grad påvirkes af, hvor hurtigt mælkesyrekoncentrationens tærskelværdi opnås. Ved en altfor langsom vækst og dermed en altfor langsom mælkesyreproduktion kan forrådnelsen ved vækst af proteolytiske mikroorganismer opnå et sådant omfang, at resultatet bliver uacceptabelt, selvom yderligere vækst af disse organismer efterhånden standses.

I henhold til en foretrukken udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen anvender man en kultur af en mælkesyreproducerende bakterieorganisme tilhørende Streptococcus, som har en halveringstid på højst 30 minutter og som er homofermentativ. Derved fremkommer blandt andet den fordel, at den ovenfor angivne tærskelværdi hurtigt fremkommer, og desuden, at der kun produceres mælkesyre.

Man har i forbindelse med opfindelsen fundet, at arten Streptococcus faecium er specielt egnet til en hurtig mælkesyreproduktion, hvorved tærskelværdien for mælkesyrekoncentrationen hurtigt fremkommer ved behandling af grønfoder med henblik på produktion af pressefoder (ensilage).

Foruden evnen til at producere mælkesyre og dermed opnå bakterio-statisk virkning ved pH-sænkning synes Str. faecium endog at 6 147313 producere opløselig metabolit, som direkte eller indirekte har hakteriostatisk/baktericid virkning.

Ved undersøgelser har man fundet, at cellefrit medium fra Str. faecium-gæringer har en stærkt anti-(E. coli)-aktivitet (bakterio-statisk virkning). Det har desuden vist sig, at flere andre stammer af lactogene Streptococcus og Lactobacillus, som kvantitativt har produceret sammenlignelige mængder mælkesyre, savner anti-(E. coli)-aktiviteten i cellefrit medium. Forklaringen på det cellefrie mediums bakteriostatiske virkning kan enten være, at mediet indeholder et bakteriostatisk/baktericidt stof, såsom 2-desoxy-D-glucose, eller at Str. faecium producerer et stof, der fungerer som aktivator for det såkaldte lactoperoxidase-system, f.eks. hydrogenperoxid. Dette princip fungerer sådan, at hydrogenperoxid, som produceres i små mængder af flere bakterier, aktiverer lactoperoxidase, som findes i de fleste biologiske materialer. Lactoperoxidase omdanner på sin side SCN--ioner, der sædvanligvis genfindes i biologisk materiale, til et intermediat, der er stærkt baktericidt.

Uanset hvilket bakteriostatisk princip, som er gældende i cellefrit medium fra gæring med Str. faecium, kan det siges at konserveringsvirkningen ved behandlingen af pressefoder med en gæring af Str. faecium opnås dels ved en hurtig produktion af mælkesyre, dels ved den direkte eller indirekte bakteriosta-tiske virkning af en metabolit produceret af Str. faecium.

Med henblik på en beskrivelse af Streptomyces faecium skal der henvises til følgende litteratur:

Bames Μ. E. Journal of Applied Bacteriology, Vol. 27 ( 3) 1964, 461 og Whittenbury. R. The Journal of General Microbiology, 38 (1965), 27.

Forudsætningen for vækst af Str. faecium i grønfoder og dermed en relevant produktion af mælkesyre er følgende: 147313 7 1. Adgang til essentielle vækstfaktorer, såsom vitaminer og mikrogrundstoffer, og en passende nitrogenkilde.

2. Nedbrydelige kulhydrater.

3· Passende temperatur.

4. Passende fugtighed.

Ved behandlingen tilføres der til grønfoderet en kultur af Str. faecium i en mængde, der giver en initialkoncentration af bakterier af mindst ca. 15.000 levende celler per gram foder. Bakterierne producerer mælkesyre ved at udnytte tilgængelige og nedbrydelige kulhydrater i cellesaften. Forholdet mellem kulhydrater og produceret mælkesyre er teoretisk 1:1, d.v.s. på basis af 1 g kulhydrat kan der produceres 1 g mælkesyre. I praksis er dette forhold ca. 1:0,8, d.v.s. et udbytte af mælkesyre, som er ca. 20% lavere end det teoretiske.

Indholdet af essentielle næringsstoffer er i almindelighed tilstrækkelige til en relevant vækst af mælkesyreproducerende bakterier. Disse er først og fremmest mineralstoffer samt nitro-genholdige forbindelser, der kan udnyttes som nitrogenkilde.

Disse stoffer genfindes i cellesaften, og ligeledes en del vitaminer, som også er nødvendige for væksten. Forudsætningen for udnyttelse af disse stoffer er imidlertid, at de i cellesaften opløste stoffer presses ud, således at der fremkommer et i princippet flydende medium.

For at kunne opnå en acceptabel konserveringsvirkning må det sluttelige mælkesyreindhold i pressefoderet være mindst 2%. pH for ensilagen, som indeholder ca. 2,5% mælkesyre, ligger mellem 3,5 og 4,0. Denne surhedsgrad er i det sædvanligste tilfælde tilstrækkelig til at forhindre en uønsket type af bakteriegæring. Det totale indhold af de nedbrydelige sukkerarter skal altså være mindst 2,5%. I sædvanlige tilfælde er dette krav i høj grad opfyldt.

Gæringen forudsætter, at pressefoderet holdes ved en passende temperatur, d.v.s. mindst 15°C og ikke over 38°C. Da mælkesyreproduktionen ved gæring med Str. faecium er en exotherm proces, frembyder en opretholdelse af sædvanlige gæringstemperaturer i sæd- 8 147313 vanlige tilfælde ikke noget problem.

Empirisk fremmer en højere gæringstemperatur også væksten af proteolytiske organismer ved gæring med f.eks. lactobaciller, fordi mælkesyreproduktionen er en langsom proces. Ved gæring med Str. faecium foregår mælkesyreproduktionen hurtigt. Det er sikkert, at temperaturen i pressefoderet forøges hurtigere end i det først angivne tilfælde, men dette medfører ingen ulempe, fordi der samtidigt dannes mælkesyre i sådanne mængder, som effektivt inhiberer ikke ønsket gæring. Ved temperaturer over 30°C er gæringsprocessen klar efter 5-8 timers forløb.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen skal illustreres med følgende eksempel.

•RttseMPEL

100 kg grønfoder (roetoppe eller lignende) besprøjtes med en bakteriesuspension, hvis volumen er 5-15 liter, i afhængighed af foderets vandindhold. Suspensionen fremstilles ved opløsning af et præparat bestående af en frysetørret kultur af Str. faecium, kulhydrater, vitaminer, riboflavin, Ca-pantotenat, folsyre og niacin samt vallepulver. Mængden af levende celler af Str. faecium i bakteriesuspensionen er afpasset sådan, at der frem-kommer et indhold af ca. 20 x Kr celler per g pressefoder.

Derefter udsættes foderet for tryk, således at cellesaften presses ud. Temperaturen bør være mindst 15°C, passende mindst 18°C. Under disse forhold er gæringen afsluttet, og mælkesyrekoncentrationen har opnået sin maximale værdi efter 3-8 dages forløb.