RU1829907C - Способ хранени сена - Google Patents

Abstract

Использование: биотехнологи , сельское хоз йство, хранение сена. Сущность изобретени : семо обрабатывают штаммами бактерий Bacillus pumilus ATCC 53682, Bacillus pumiius ATCC 53683, Bacillus pumilus ATCC 53684, Bacillus pumilus ATCC 53685, Bacillus pumilusATCC53686, Bacillus pumiius ATCC 53687, Bacillus pumilus ATCC 53688. Bacillus pumilus ATCC 53689 в эквивалентных количествах, 4 табл.

Description

Изобретение относитс  к сельскому хоз йству , в частности к способам хранени  сена.

Примерно 150 миллионов тонн сена заготавливают каждый год в Соединенных Штатах. Потери сена при этом веро тно больше, чем любой другой сельскохоз йственной культуры. Эти потери вызваны недостаточной зрелостью люцерны, высоким содержанием влаги., потер ми при уборке урожа  и потер ми при хранении. Эти потери в общем случае составл ют примерно 20 - 40%, но могут достигать и 70% при неблагопри тных погодных услови х. Потери  вл ютс  результатом продолжающегос  дыхани  растени , повреждени  листвы от механических воздействий и выщелачивани  из-за дождей. Сено в тюках с содержанием влаги выше нормального (25 - 30%) обладает минимальным риском в том, что касаетс  ущерба от дождей и механических потерь листвы. Однако изготовление тюков при влажности выше 20% значительно увеличивает риск потерь при хранении из-за окислени  и гниени .

Потери при хранении  вл ютс  главными , ко это - регулируемый источник потерь кормовых веществ. CSHO, хран щеес  внутри помещени  при содержании влаги ниже 20%. будет иметь потери в общем случае в пересчете на сухую массу от 5 до 10%. Более высока  влажность увеличивает активность аэробных окисл ющих микроорганизмов, что приводит к выделению тепла. Избыточное тепло приводит к потер м сухо- массы из-за дыхани , Б результате которого образуетс  С02 и вода. Тепло вызывает также потери кормовых веществ, благодар  не- ферментнык реакци м, которые придают массе кори-|Чеву:о окраску. Количество тепла , которое при этом выдел етс , будет зависеть от концентраций влаги в сене, окружающей температуры, содержащихс  попул ций микроорганизмов, а также размеров и плотности тюкоз.

Воздействие избыточного тепла снижает перевариваемость протеинов и уменьшает выделение энергии. Содержание разрушенных теплом протеинов измер ют определением содержани  азота в волокнах в виде азота, содержащегос  в разрыхленf W

 найЧ

ных кислотой волокнах (ADIN или ADF-N). При нормальных услови х менее 7% общего азота должно содержатьс  в волокнах. Избыточное разрушение теплом имеет место, когда это значение достигает 15%.

Потери в результате гниени  во врем  хранени  также могут приводить к существенным убыткам. Только примерно 5% микроорганизмов гниени  продуцируют микотоксины, однако они могут оказывать неблагопри тное воздействие на вкусовые свойства и усвоение сена. Кормление гнилым сеном животных будет приводить к значительно более низкому усвоению сухой массы, снижению привесов у животных и снижению степени переваривани  корма. Эти потери могут достигать 25% по сравнению с негниющим нормальным контрольным сеном.

Хран щеес  сено содержит естественно присутствующие, характерные эпифиты. Эти эпифиты могут быть либо ценными, либо могут наносить ущерб качеству сена и конкурировать между собой за экологическое преобладание в хран щемс  сене. Такие эпифиты могут быть либо бактери ми, такими как Sporosareina и Bacillus, либо грибами, такими как Aspergillus Penicillium или Mucor.

Были предложены различные подходы дл  ограничени  развити  микроорганизмов , вызывающих порчу сельскохоз йственных продуктов. Один из них состоит в обработке растительного сырь  во врем  хранени  ингибитором гниени , например, пропионовой кислотой. Недостатком такого подхода  вл ютс  значительные затраты на кислоту. Кроме того, свойственна  кислотам токсичность и коррозийность, в частности, в пропионовой кислоте, требуют от фермера специальных приемов дл  обеспечени  безопасности при работе с кислотой. К тому же все оборудование, имеющее контакт с кислотой , должно быть тщательно очищено, чтобы избежать коррозионного воздействи .

Однако, несмотр  на широкие исследовани  с целью создани  различных продуктов дл  использовани  в качестве добавок в сельскохоз йственные материалы, гниение сена остаетс  злободневной проблемой .

Основной целью изобретени   вл етс  использование новой композиции дл  сохранени  сена, содержащей только естественно встречающиес  микроорганизмы в концентраци х, ингибирующих рост организмов , вызывающих процесс гниени  и одновременно способствующих уменьшению выделени  тела в сене с высоким содержанием влаги и не вли ющих на окружающую среду.

Способ заключаетс  в следующем, Сено обрабатывают микроорганизмами Bacillus pumilus.

Подробное описание изобретени . Порча сена, вызванна  разрушительным действием быстрого роста микроорганизмов гниени ,  вл етс  основной

проблемой дл  зан тых в сельском хоз йстве . К наиболее общим организмам, ответст- венным за порчу сена относитс  род Aspergillus и вид Aspergillus flavus, а также представители родов Penicillium и Mucor.

5Сено, из которого изготавливают тюки,

при влажности, превышающей примерно 25%, будет нагреватьс  и гнить примерно 97% от общего времени, как показывают полевые обследовани . Такие нагревшиес 

0 тюки значительно бледнее по цвету, ниже по питательной ценности и имеют более заметные признаки гниени .

Было установлено, что штаммы бактерий Bacillus pumiius способны сохран ть ка5 чество сена, так как они продуцируют ингибиторы, подавл ющие рост грибов и бактерий, таких как Sporosareina. Sporosareina служат причиной нежелательного воскового налета на стебл х сена уже

0 через несколько дней хранени . Такие организмы в общем случае по вл ютс  в очень гор чих тюках. Кроме того, они по вл ютс  в качестве поддерживающих рост грибов, либо параллельно его росту, либо на более

5 поздней стадии.

Правильное понимание взаимодействи  микроорганизмов  вл етс  существенным элементом при использовании этого штамма дл  улучшени  качества хранимого

0 сена, Сначала, когда сено уложено в тюки, по вл етс  массивный восковой налет одного класса микроорганизмов (грамотрица- тельна  группа). Его можно наблюдать в первые 1 - 3 дн . Затем они замен ютс 

5 второй группой (грамположительна  группа ). Bacillus pumilus принадлежат этой группе . Если выбранные Bacillus pumilus содержатс  в значительных количествах, которые определ ютс  ниже, на этой стадии

0 сено не будет нагреватьс  или гнить, Позже другие группы микрофлоры станов тс  преобладающими , когда попул ции Bacillus pumilus уменьшаютс . В конце периода хранени , когда сено используют в качестве

5 корма, Bacillus становитс  частью микрофлоры . Возможно, что Bacillus может воздействовать на качество сена просто в результате конкуренции за питательные вещества с другими -содержащимис  в сене микроорганизмами.

В соответствии со способом, сено обрабатывают эффективным количеством бактерий Bacillus pumilus или их мутантами, или их эквивалентами с тем, чтобы увеличить степень сохранности сена и поддержать ка- чество сена, а также дл  того, чтобы уменьшить скорость размножени  микроорганизмов , вызывающих порчу сена.

Используемые бактерии непатогенны и содержатс  естественным образом в сене в низких концентраци х и. следовательно, они не вызывают заболеваний у животных, потребл ющих хран щийс  сельскохоз йственный продукт. В отличие от многочисленных известных способов хранени , з соответствии с которыми используют дорогосто щие , часто опасные химические агенты , способ основан на увеличении колонизации необходимых, имеющихс  в природе, организмов путем улучшени  их способности конкурировать с имеющимис  в природе микроорганизмами гниени  (порчи), такими как Aspergillus flavus. Контроль за развитием этих вредных организмов  вл етс  основным моментом, так как многие из организмов, которые св заны с порчей хран щихс  сельскохоз йственных продуктов,  вл ютс  грибами, которые, как известно, синтезируют сильные микотокси- ны. Эти микотоксины, как известно, вызыва- ют заболевани  и даже гибель животных, потребл ющих корм, зараженный этими грибами.

Имеетс  несколько предпочтительных штаммов рода Bacillus pumikus, используе- мых в способе, Эти штаммы имеют номера №Ns 288, 289, 290, 296, 299, 302, 305 и 307. Они сданы на хранение в Американское Собрание Типов Культур в Роквилле, Мэри- лэнд, и там имеют шифры АТСС 53682, 53683, 53684, 53685, 53686, 53687, 53688 и 53689, соответственно. Можно использовать смеси этих штаммов или любую комбинацию меньшего числа этих штаммов, или просто один единственный штамм.

Бактерии Bacillus pumilis выделены из хран щегос  сена с использованием приемов , хорошо известных в этой области техники и описанных в общем случае выше.

Под термином сено понимаютс  лю- бые виды сена, как этот термин в общем случае используетс  в сельском хоз йстве. Сено в большинстве случаев состоит из люцерны , травы или смесей люцерны и травы. Имеетс  также возможность использовать штаммы бактерий дл  сохранени  сена в качестве закваски дл  силоса, чтобы снизить порчу его. Друга  возможность заключаетс  в том, что бактерии можно использовать эффективным образом дл 

хранени  зерна такого, как кукуруза, пшеница , рис и соевые бобы.

Композиции, которые используют по способу насто щего изобретени , могут быть либо в жидкой, либо в сухой форме, кроме того, они могут содерхоть дополнительные бактериальные штаммы. При обработке твердыми формами така  композици  может содержать Bacilius pumiius вместе с носителем. Носитель может быть по всей природе водной или неводной жидкостью, или твердым материалом. В твердой композиции может содержать твердые носители или физические наполнители. Примерами таких твердых .носителей, твердых разбавителей или физических наполнителей  вл ютс  мальто-дехстрин, крахмалы, карбонат кальци , целлюлоза, сыворотка, измельченна  кукурузна  кочерыжка и двуокись кремни . Тверда  композици  может быть применена непосредственно к сену в форме легкого порошкообразного дуста или, если она получена в жидком носителе, ее можно с успехом использовать дл  опрыскивани  сена.

Дл  обработки сена используют композицию , содержащую 10 -101 живыхбакте- рий/г, в предпочтительном варианте- 10 - 1010; а в более предпочтительном 1Q5- 107.

Дл  обработки сена в общем случае необходимо 10° - 1015 жиеых микроорганиз- мов/тонну сена, предпочтительно 10 - 10 , а в более предпочтительном 10 - 10 д.

Способ иллюстрируетс  следующими примерами.

Сено обрабатывают штаммами бактерий Bacillus pumilus 288. 289, 290, 296, 299, 302, 306 и 307 в смеси.

Качество сена определ ют измерением температуры, определением микрофлоры,в том числе наличие спор гнилостных бактерий , кормозой ценности, а также исследуют окраску, различные степени белизна.

Люцерну срезают косилкой и просушивают в поле при общих полевых услови х. Скошенное сено размещают полосами и сгребают только один раз перед приготовлением тюков. Фиксируют скорость сушки, зрелость и данные о погоде. Сено используют дл  изготовлени  тюков при содержании влаги от 22 до 34 процентов во врем  всех испытаний, но в каждом данном испытании влажность сена варьировалась только в области от 2 до 5 процентов между обработанными и контрольными тюками.

Сено обрабатывают растворимым в воде агентом дл  сохранени  сена с использо- в а н и е м опрыскивател . Дл  более масштабных полевых экспериментов обработку осуществл ют дл  15-20 тюков весом

100 фунтов (45,36 кг). Дл  контрол  используют 15 - 20 тюков необработанных. Сено складывают штабелем и хран т на дерев нных нарах на цементном полу в закрытом ангаре. Температурные зонды помещают в центре каждого штабел  и температуру фиксируют каждый час.

С целью моделировани  тюков более значительных размеров получают модельную систему меньших размеров. Один фунт (0,453 кг) сена помещают в контейнер из пенопласта (толщина стенок 2 дюйма) с примерными размерами 6 х 10 х 6 (15 см х 25,5 см х 15 см). Сено прессуют, помеща  на верхний тюк штабел  кирпичи после того, как термометр установлен в центре массы сена. На верхней части штабел  свободно размещают пенопластовую крышку и контейнер полностью помещают в инкубатор при температуре 37°С дл  инициировани  нагревани . Обработку сена осуществл ют с использованием стекл нного опрыскивател  TLC.

Отбор проб из тюков осуществл ют при помощи извлечени  шести центральных проб каждый момент отбора проб с использованием пробоотборника. Внутри каждого штабел  отбирают пробы из двух нижних, двух средних и двух верхних тюков, чтобы минимизировать разброс данных внутри каждого штабел . Отобранные пробы помещают в скрученные стерильные мешки, которые заполн ют во врем  каждой обработки и хран т на льду дл  транспортировки в лабораторию. Отбор проб из пенопластовых контейнеров с модельными тюками осуществл ют при помощи извлечени  одной пробы из центра каждого контейнера . Отбор проб осуществл ют приблизительно на 0, 2, 7, 14, 21, 30 и 60 день.

Бактерии Bacillus pumilus нанос т на пробы сена опрыскиванием в дозе 10 кл/г сена, что соответствует количеству 10 кл/тонну сена. Штаммы бактерий смешивают в равных количествах. Культуры бактерий Bacillus pumilus дл  обработки получают выращиванием новых штаммов отдельно в триптическом соевом бульоне в течение 24 часов при температуре 37°С. Клетки извлекают центрифугированием при температуре 4°С, отделенную биомассу суспендируют в 0,04 М фосфатном буфере. Биомассу следует транспортировать в поле на льду дл  немедленного применени  или замороженной при температуре -70°С дл  последующего применени . Перед применением биомассу диспергируют в п ти галлонах (19 л) воды и примен ют (п ть галлонов на тонну) с использованием опрыскивател , установленного на устройстве дл  изготовлени  тюков.

Наблюдение осуществл ют визуальнс во врем  испытани , а в конце периода хра- 5 нени  за признаками гниени  и белой микрофлоры . Сено оценивают на гниение и белую порчу по шкале от единицы до 10, причем 10 относитс  к самому плохому качеству . Различи  по цвету определ ют в кон0 це периода хранени , использу  окрашенные полоски дл  сравнени . Спектр цвета простиралс  от 1 (зеленый) до 23 (коричневый).

В модельной системе меньших разме5 ров различи  по температуре между экспериментами представл ют собой наиболее информативные результаты, так как термометры обладают точностью до ±0,2°С и эти данные фиксируют каждый час. По существу

0 самой холодной обработкой, осуществленной в экспериментальных модел х, была обработка бактери ми Bacillus (Таблицы 1 и 2). Така  обработка приводила к более низким попул ци м дрожжей и гнилостных

5 микроорганизмов. Обработка с использованием Bacillus кроме того, улучшает кормовую ценность сена (более низкие значени  ADF). При определении значений ADF, ADF- N, WSC, N и концентрации доступного про0 теина также были получены более высокие значени  питательной ценности, хот  эти величины различи  не были столь существенными . Визуально установлено меньшее количество участков гниени  сена.

5 Вли ние обработки сена бактери ми на среднюю температуру, количество микроорганизмов и визуальное качество сена в экспериментальных модельных тюках дано в табл.1.

0Вли ние обработки сена бактери ми на

финальный химический состав сена в экспериментальных модельных тюках дано в табл. 2.

Те же тенденции были отмечены дл 

5 тюков из сена более значительных размеров , что видно из табл. 3, 4 и 5, которые приведены ниже. А именно, сено, обработанное Bacillus, более холодное, чем при контрольной обработке. Содержание дрож0 ж.ей и гнили одни и те же дл  всех тюков, но гниение, отмеченное визуально, снижаетс  при обработке с использованием Bacillus pumilus, и цвет сена более зеленый. Анализ на кормовую ценность также указывает на

5 тенденции, аналогичные тем, что были отмечены дл  модельной системы, результаты которой приведены втаблицах 1 и 2. Доступный протеин (АР) выше в тюках, обработанных Bacillus pumilus, a ADF- и NDF - значени  также указывают на самую высокую питательную ценность таких обработанных тюков.

Обработка сена штаммами Bacillus pumilus приводит к более холодному, менее гнилому, более зеленому сену в тюках, чем в необработанных контрольных тюках, а также более высокому содержанию доступного протеина, перевариваемости.

Эксперимент # 590 тюков (2-ой укос) показан в табл. 3.

Эксперимент # 590 тюков показано в табл. 4.

При замене обработки опрыскиванием из приведенных примеров обработкой микроорганизмами в виде порошкообразного дуста получают аналогичные результаты.

Расшифровка обозначений, используемых в таблицах:

УМ - дрожжи и плесень

NDF - нейтральные волокна, содержащие клетчатку, лигнин и гемицеллюлозу

ADF - кислотные волокна, содержащие лигнин и клетчатку

ADF-N - азот, св занный с клетчаткой и

лигнином

N - азот

ДМ - сухое вещество.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ хранени  сена путем нанесени 

   а него микроорганизмов, предохран ющих

   его от гниени , отличающийс  тем,

   что из микроорганизмов используют штаммы бактерий Bacillus pumilus ATCC 53682, Bacillus pumilus ATCC 53683, Bacillus pumilus ATCC 53684, Bacillus pumiius ATCC 53685, Bacillus pumiius ATCC 53686, Bacillus pumilus ATCC 53687, Bacillus pumilus ATCC

   53688 и Bacillus pumilus 53689 в эквивалентных количествах.

   УМ - значени , полученные в конце испытани .

   Гниль - количество гнили, отмеченное визуально в тюках по шкале от 1 (гниль отсутствует ) до 10 (очень гнилое).

   Результаты обработки с последующей звездочкой существенно отличаютс  от контрольного Р 0,1.

   1Доступный протеин (N%)(% ADF-N)(6,25) АР

   Результаты обработки с последующей звездочкой существенно отличаютс  (Р 0,1) от контрольных.

   Таблица 1

   Таблица 2

   Вли ние обработки сена на среднюю температуру, содержание микрофлоры и визуальное качество сена в штабел х из небольших кубических тюков

   УМ - значени  приведены дл  скончани  испытани  Результаты обработки с последующей звездочкой существенно отличаютс  (Р 0,1) от

   контрольного,

   Таблица 4

   Вли ние обработки сена на окончательный химический состав в штабел х из небольших кубических тюков

   N начальное 3,61 % NDF начальное 51,42% ADF начальное 38,66% Полуцеллюлоза 12,76% ADF-N 0,276% АР доступный протеин 20,83% ДМ 70,15%

   Результаты обработки с последующей звездочкой существенно отличаютс  (Р 0,1) от контрольного.