PL212635B1

PL212635B1 - Bacterial preparation for ensilaging animal feed

Info

Publication number: PL212635B1
Application number: PL388221A
Authority: PL
Inventors: Krystyna Zielinska; Antoni Miecznikowski; Alina Suterska; Krystyna Stecka
Original assignee: Inst Biotechnologii Przemyslu Rolno Spozywczego
Priority date: 2009-06-08
Filing date: 2009-06-08
Publication date: 2012-11-30
Also published as: PL388221A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest bakteryjny preparat do kiszenia pasz objętościowych stosowanych w żywieniu bydła, zwłaszcza mlecznego, przeznaczony do obniżania zawartości aflatoksyn.The subject of the invention is a bacterial silage preparation for roughage used in feeding cattle, especially dairy, intended to reduce the content of aflatoxins.

Jakkolwiek asortyment znanych biopreparatów do kiszenia pasz jest znaczny, to istnieje duże zapotrzebowanie na nowe preparaty poprawiające zarówno jakość, stabilność kiszonek po otwarciu zbiorników oraz co najważniejsze bezpieczeństwo zdrowotne pasz. Bowiem skażenie płodów rolnych pleśniami i mikotoksynami stanowi nadal ważny i nie do końca rozwiązany problem, a istniejące preparaty nie spełniają wszystkich oczekiwań hodowców bydła, zwłaszcza mlecznego w okresie laktacji.Although the range of known biopreparations for silage forage is significant, there is a great demand for new preparations that improve both the quality and stability of the silage after opening the tanks and, most importantly, the health safety of feeds. Because contamination of agricultural crops with molds and mycotoxins is still an important and not fully resolved problem, and the existing preparations do not meet all the expectations of cattle breeders, especially dairy farmers in the lactation period.

Występujące porażenie płodów rolnych pleśniami toksynotwórczymi, stanowi zagrożenie zdrowotne, co wymaga prowadzenia badań nad opracowaniem metod ich detoksykacji. Pasze mogą ulec zanieczyszczeniu w każdym momencie, począwszy od rozwoju rośliny na polu, poprzez zbiór, jak też w trakcie ich konserwowania.The present infestation of agricultural crops with toxic molds is a health risk, which requires research on the development of methods for their detoxification. Forage can become contaminated at any time, from plant development in the field to harvesting and during conservation.

Znany z polskiego opisu patentowego nr 180329 dodatek paszowy do enzymatycznej i chemicznej dezaktywacji mikotoksyn wytwarzany jest z produkujących enzymy mikroorganizmów jak drożdże i porowatych minerałów jak kaolinit i klinoptyolit. Preparat ten jest przeznaczony do dezaktywacji mikotoksyn w paszy, po jej specjalnej obróbce związanej z procesami: nawadniania, ogrzewania, podwójną korektą pH, oddzielenia wody i suszenia.The feed additive for enzymatic and chemical deactivation of mycotoxins, known from Polish patent specification No. 180329, is produced from enzyme-producing microorganisms such as yeast and porous minerals such as kaolinite and clinoptolite. This preparation is intended to deactivate mycotoxins in feed, after its special treatment related to the processes of: irrigation, heating, double pH correction, water separation and drying.

Przeprowadzenie dezaktywacji paszy tą metodą wymaga specjalnej aparatury i jest energochłonne.Carrying out inactivation of the feed using this method requires special equipment and is energy-consuming.

Ze względu na problemy związane z zabezpieczaniem pasz przed inwazją grzybów syntetyzujących mikotoksyny oraz ich usuwaniem na drodze chemicznej i fizycznej, coraz większe zainteresowanie budzi możliwość eliminacji toksyn, przez wybrane szczepy bakterii fermentacji mlekowej.Due to the problems related to the protection of fodder against the invasion of mycotoxin-synthesizing fungi and their removal by chemical and physical means, the possibility of elimination of toxins by selected strains of lactic acid bacteria is of increasing interest.

Aflatoksyny charakteryzują się właściwościami rakotwórczymi, neurotoksycznymi, teratogennymi i stanowią coraz częściej zauważany problem zdrowotny. Mogą być syntetyzowane przez Aspergillus flavus, większość szczepów Aspergillus parasiticus oraz spokrewnione gatunki Aspergillus nomius.Aflatoxins are characterized by carcinogenic, neurotoxic and teratogenic properties and are an increasingly noticed health problem. They can be synthesized by Aspergillus flavus, most strains of Aspergillus parasiticus, and related Aspergillus nomius species.

W nowoczesnych metodach kiszenia pasz objętościowych w celu poprawy jakości kiszonek stosuje się dodatki preparatów bakteryjnych lub bakteryjno-enzymatycznych, przeznaczonych przeważnie do kiszenia pasz o wysokiej zawartości skrobi i włókna surowego. Preparaty tego typu znane są również z wielu patentów, np. z europejskiego nr 369198, PCT nr WO 92/10945 oraz z patentów polskich 160878, 169243, 180272, 180314, 190232.In modern methods of silage forage, in order to improve the quality of the silage, additives of bacterial or bacterial-enzymatic preparations are used, mainly intended for silage of fodder with a high content of starch and crude fiber. Preparations of this type are also known from many patents, e.g. from European No. 369198, PCT No. WO 92/10945 and Polish patents 160878, 169243, 180272, 180314, 190232.

Znane z amerykańskiego patentu nr 6403084 inokulanty przeznaczone do kiszenia pasz dla zwierząt zawierają mieszane kultury homo- i heterofermentatywnych bakterii fermentacji mlekowej z rodzaju Lactobacillus i Enterococcus faecium. Niektóre ze szczepów są modyfikowane genetycznie poprzez mutagenezę chemiczną, radiacyjną, koniugację, transdukcję lub transformację.Known from the American patent No. 6403084 inoculants intended for silage of animal feeds contain mixed cultures of homo- and heterofermentative lactic acid bacteria of the genus Lactobacillus and Enterococcus faecium. Some of the strains are genetically modified by chemical and radiation mutagenesis, conjugation, transduction or transformation.

Z polskiego zgłoszenia patentowego nr 380358 znany jest bakteryjny preparat do kiszenia zielonek, zawierający mieszane kultury bakterii fermentacji mlekowej wyselekcjonowanych z naturalnego środowiska: Lactobacillus plantarum K ΚΚΡ/593/ρ w ilości 30-50%, Lactobacillus plantarum C ΚΚΡ/788/ρ w ilości 30-50%, Lactobacillus brevis KKP/839 w ilości 5-20% i Lactobacillus buchneri ΚΚΡ/907/ρ w ilości 5-20%, przy czym stosunek bakterii homofermentatywnych do heterofermentatywnych wynosi od 3:1 do 5:1 najkorzystniej jak 4:1. Preparat ten poprawia proces kiszenia zielonek, ich wartość pokarmową, strawność i stabilność tlenową.From the Polish patent application No. 380358, a bacterial preparation for silage silage is known, containing mixed cultures of lactic acid bacteria selected from the natural environment: Lactobacillus plantarum K ΚΚΡ / 593 / ρ in the amount of 30-50%, Lactobacillus plantarum C ΚΚΡ / 788 / ρ in the amount 30-50%, Lactobacillus brevis KKP / 839 in the amount of 5-20% and Lactobacillus buchneri ΚΚΡ / 907 / ρ in the amount of 5-20%, the ratio of homofermentative to heterofermentative bacteria is from 3: 1 to 5: 1, most preferably 4 : 1. This preparation improves the silage process, its nutritional value, digestibility and aerobic stability.

Celem wynalazku jest bakteryjny preparat przeznaczony do stymulowania procesu kiszenia pasz objętościowych z jednoczesnym obniżaniem ich skażenia pleśniami i aflatoksynami, który zawiera kulturę starterową bakterii fermentacji mlekowej szczepów wyselekcjonowanych z naturalnego środowiska, nie poddanych modyfikacjom genetycznym i posiadających status bezpiecznych dla ludzi i zwierząt GRAS.The aim of the invention is a bacterial preparation intended to stimulate the silage process of roughage while reducing its contamination with molds and aflatoxins, which contains a starter culture of lactic acid bacteria of strains selected from the natural environment, not genetically modified and having the GRAS safe status for humans and animals.

Bakteryjny preparat według wynalazku, zawierający kulturę starterową, stanowiącą mieszaninę znanych bakterii heterofermentatywnych i homofermentatywnych: Lactobacillus buchneri ΚΚΡ/907/ρ, Lactobacillus plantarum K ΚΚΡ/593/ρ, Lactobacillus plantarum C ΚΚΡ/788/ρ oraz zawierający nośniki, emulgator i biostymulator, charakteryzuje się tym, że w składzie kultury starterowej zawiera ponadto Lactobacillus fermentum N KKP 2020 p w ilości 30-50% wagowych, przy czym stosunek bakterii heterofermentatywnych Lactobacillus fermentum N KKP/2020/p i Lactobacillus buchneri ΚΚΡ/907/ρ do homofermentatywnych Lactobacillus plantarum K ΚΚΡ/593/ρ i Lactobacillus plantarum C ΚΚΡ/788/ρ wynosi od 1,5 do 1 do 2,0 do 1, najkorzystniej jak 1 do 1.Bacterial preparation according to the invention, containing a starter culture consisting of a mixture of known heterofermentative and homofermentative bacteria: Lactobacillus buchneri ΚΚΡ / 907 / ρ, Lactobacillus plantarum K ΚΚΡ / 593 / ρ, Lactobacillus plantarum C ΚΚΡ / 788 / ρ and containing carriers, emulsifier, and biostimulant characterized by the fact that the composition of the starter culture also contains Lactobacillus fermentum N KKP 2020 p in the amount of 30-50% by weight, the ratio of heterofermentative bacteria Lactobacillus fermentum N KKP / 2020 / pi Lactobacillus buchneri ΚΚΡ / 907 / ρ to homofermentative Lactobacillus plantarum K ΚΚΡ / 593 / ρ and Lactobacillus plantarum C ΚΚΡ / 788 / ρ ranges from 1.5 to 1 to 2.0 to 1, most preferably 1 to 1.

PL 212 635 B1PL 212 635 B1

Zastosowany w preparacie, według wynalazku nowy szczep Lactobacillus fermentum N KKP/2020/p, został wyselekcjonowany z niestrawionych przez trzodę chlewną resztek surowych ziemniaków i odznacza się zdolnością do wzrostu w obecności aflatoksyn, obniżania ich zawartości w podłożu w czasie wzrostu i hamowania rozwoju pleśni. Lactobacillus fermentum N został zdeponowany w Międzynarodowej Kolekcji Kultur Drobnoustrojów Przemysłowych Instytutu Biotechnologii Przemysłu RolnoSpożywczego pod numerem KKP 2020 p.The new Lactobacillus fermentum N KKP / 2020 / p strain used in the preparation, according to the invention, was selected from raw potato remnants undigested by pigs and is characterized by the ability to grow in the presence of aflatoxins, reduce their content in the medium during mold growth and inhibit mold growth. Lactobacillus fermentum N has been deposited at the International Collection of Industrial Microbial Cultures of the Institute of Biotechnology of the Agro-Food Industry under the number KKP 2020 p.

Okazało się, że synergiczne działanie heterofermentatywnych szczepów: Lactobacillus fermentum N KKP/2020/p o szczególnej zdolności do hamowania rozwoju pleśni i usuwania aflatoksyn z podłoża i Lactobacillus buchneri ΚΚΡ/907/ρ oraz względnie homofermentatywnych szczepów Lactobacillus plantarum K ΚΚΡ/593/ρ i Lactobacillus plantarum C ΚΚΡ/788/ρ, o zdolności do biosyntezy enzymów amylolitycznych i celulolitycznych, skomponowanych najkorzystniej w stosunku jak 1:1, pozwala na obniżenie skażenia runi łąkowej aflatoksynami do poziomu zapewniającego pełne bezpieczeństwo żywieniowe jak również poprawę procesu fermentacji mlekowej, a zatem jakości, strawności masy organicznej i smakowitości wytwarzanych kiszonek. Preparat zastosowany w procesie kiszenia pasz hamuje rozwój pleśni i obniża poziom aflatoksyn o 60-80% w środowisku kiszonych roślin, w stosunku do ich zawartości w surowcach.It turned out that the synergistic effect of heterofermentative strains: Lactobacillus fermentum N KKP / 2020 / after a special ability to inhibit mold growth and remove aflatoxins from the substrate and Lactobacillus buchneri ΚΚΡ / 907 / ρ and relatively homofermentative strains of Lactobacillus plantarum K ΚΚΡ / 593 / ρ and Lactobacillusρ and Lactobacillus plantarum C ΚΚΡ / 788 / ρ, with the ability to biosynthesize amylolytic and cellulolytic enzymes, preferably composed in the ratio of 1: 1, allows to reduce the contamination of meadow sward with aflatoxins to a level ensuring full nutritional safety as well as improving the lactic fermentation process, and therefore quality, the digestibility of the organic matter and the palatability of the produced silages. The preparation used in the process of silage forage inhibits the growth of mold and reduces the level of aflatoxins by 60-80% in the environment of the ensiled plants in relation to their content in raw materials.

Przykłady wykonania wynalazkuEmbodiments of the Invention

Preparaty bakteryjne do kiszenia pasz otrzymano w ten sposób, że dla każdego szczepu oddzielnie namnażano inokulum, prowadzono hodowlę wgłębną bakterii, wydzielano biomasę, mieszano biomasę z nośnikami, emulgatorem i biostymulatorem, poddawano procesowi granulowania, suszeniu fluidyzacyjnemu, a następnie suche preparaty poszczególnych szczepów, charakteryzujące się zawartością suchej masy 92-94% i liczbą jednostek tworzących kolonie bakterii w gramie 2 x 10⁹, mieszano w proporcjach podanych w przykładach w poniższym zestawieniu.Bacterial preparations for silage forage were obtained in such a way that for each strain, the inoculum was separately multiplied, the bacteria was deep cultivated, biomass was separated, the biomass was mixed with carriers, an emulsifier and a biostimulator, subjected to a granulation process, fluidized drying, and then dry preparations of individual strains, characterizing with a dry matter content of 92-94% and the number of bacterial colony forming units per gram of 2 x 10 ⁹ , were mixed in the proportions given in the examples in the table below.

Lp. No. Szczepy wchodzące w skład preparatów Strains included in the preparations Przykłady preparatów o zawartości poszczególnych szczepów % wagowy Examples of preparations with the content of individual strains% by weight I AND Il Loam III III 1 1 Lactobacillus fermentum N KKP/2020/p*) Lactobacillus fermentum N KKP / 2020 / p *) 30 thirty 50 50 40 40 2 2 Lactobacillus buchneri KKP/907/p*) Lactobacillus buchneri KKP / 907 / p *) 20 twenty 10 10 20 twenty 3 3 Lactobacillus plantarum K ΚΚΡ/593/p**) Lactobacillus plantarum K ΚΚΡ / 593 / p **) 40 40 20 twenty 20 twenty 4 4 Lactobacillus plantarum C KKP/788/p**) Lactobacillus plantarum C KKP / 788 / p **) 10 10 20 twenty 10 10

*) heterofermentatywne szczepy bakterii fermentacji mlekowej. **) homofermentatywne szczepy bakterii fermentacji mlekowej.*) heterofermentative strains of lactic acid bacteria. **) homofermentative strains of lactic acid bacteria.

Wytworzony preparat według wynalazku, o stosunku szczepów bakterii heterofermentatywnych do homofermentatywnych jak 1:1, co ilustruje przykład I zestawienia, zastosowano do produkcji kiszonek z runi łąkowej. Preparat stosowany był w formie oprysku po rozpuszczeniu w wodzie pitnej, w dawce 5 g na 1 tonę zakiszanej masy zielonej. Proces kiszenia trwał 6 tygodni. Otrzymane kiszonki poddano analizie chemicznej i oceniono ich jakość według skali Fliega-Zimmera. Uzyskane wyniki przedstawiono w tabeli 1.The prepared preparation according to the invention, with the ratio of heterofermentative to homofermentative bacteria strains equal to 1: 1, as illustrated in Example 1 of the summary, was used for the production of silage from meadow sward. The preparation was applied in the form of a spray, dissolved in drinking water, at a dose of 5 g per 1 ton of silage green mass. The pickling process lasted 6 weeks. The obtained silages were subjected to chemical analysis and their quality was assessed according to the Flieg-Zimmer scale. The obtained results are presented in Table 1.

PL 212 635 B1PL 212 635 B1

T a b e l a 1T a b e l a 1

Ocena jakości kiszonek z runi łąkowej sporządzonych bez i z dodatkiem preparatu według wynalazku (wyniki średnie z 4 gospodarstw)Assessment of the quality of silage from meadow sward prepared without and with the addition of the preparation according to the invention (average results for 4 farms)

Ruń łąkowa Sward meadow Strawność substancji organicznej, % s.m. Digestibility of organic matter,% DM Sucha masa, % Dry mass, % pH pH Zawartość kwasów organicznych, % Organic acid content, % Ocena jakości Rating quality mlekowy lactic octowy acetic masłowy butyric Kiszonka bez dodatku preparatu Silage without the addition of the preparation 56,1 56.1 52,4 52.4 5,3 5.3 0,32 0.32 0,18 0.18 0,09 0.09 dobra Okay Kiszonka z dodatkiem preparatu Silage with the addition of the preparation 59,0 59.0 54,6 54.6 4,9 4.9 0,88 0.88 0,15 0.15 brak lack bardzo dobra very Okay

Pod wpływem działania preparatu nastąpiło hamowanie rozwoju pleśni w runi łąkowej, liczba ₅ The effect of the preparation inhibited the development of mold in the meadow sward, number ₅

j.t.k. pleśni wynosiła średnio - 2,2 x 10⁵/g, pod wpływem działania preparatu w procesie kiszenia obni₁ żyła się do poziomu liczby j.t.k. pleśni 6 x 10¹/g kiszonki (rysunek 1). Nastąpiło istotne obniżenie w kiszonkach z dodatkiem preparatu zawartości aflatoksyny B1 i sumy aflatoksyn, odpowiednio o 61 i 45% w stosunku do kiszonek bez dodatku preparatu oraz o 90 i 72% w stosunku do ich zawartości w runi łąkowej (rysunek 2).cfu mold averaged - 2.2 x 10 ⁵ / g, under the action of the formulation in the process of ensiling reduced to _one strand of the number of CFU mold 6 x 10 ¹ / g silage (Figure 1). There was a significant reduction in silages with the addition of the preparation in the content of aflatoxin B1 and the sum of aflatoxins, respectively by 61 and 45% in relation to silages without the addition of the preparation and by 90 and 72% in relation to their content in the meadow sward (Figure 2).

Ponadto dodatek preparatu, według wynalazku przyczynił się do poprawy: jakości kiszonki, jej wartości żywieniowej wyrażonej wzrostem strawności substancji organicznej, jakości i stabilności tlenowej wyrażonej wzrostem zawartości kwasu mlekowego i octowego, oraz brakiem kwasu masłowego.In addition, the addition of the preparation according to the invention contributed to the improvement of: silage quality, its nutritional value expressed by an increase in the digestibility of organic matter, oxygen quality and stability expressed by an increase in the content of lactic and acetic acid, and the lack of butyric acid.

Claims

Bacterial preparation for silage for fodder containing a starter culture, which is a mixture of known heterofermentative and homofermentative bacteria: Lactobacillus buchneri KKP / 907 / p, Lactobacillus plantarum K KKP / 593 / p, Lactobacillus plantarum C KKP / 788 / p and containing carriers, an emulsifier and a biostimulator, characterized in that the composition of the starter culture also contains Lactobacillus fermentum N KKP / 2020 / p in an amount of 30-50% by weight, the ratio of heterofermentative bacteria Lactobacillus fermentum N KKP / 2020 / p and Lactobacillus buchneri KKP / 907 / p to homofermentative Lactobacillus plantarum K (KKP 593 / p and Lactobacillus plantarum C KKP / 788 / p is from 1.5 to 1 to 2.0 to 1, most preferably 1: 1.