МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГОУ ВПО ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени К. Д. ГЛИНКИ Факультет ветеринарной медицины Кафедра эпизоотологии и вирусологии Микробиология растительных кормов и продуктов животного происхождения (методические указания для самостоятельной работы студентов факультета технологии животноводства и товароведения очной и заочной форм обучения по дисциплине «Микробиология») Воронеж 2011 Составители: доценты Манжурина О. А., Скогорева А. М., Жмуров Н. Г. Рецензент: заведующий кафедрой ветеринарно-санитарной экспертизы и зоогигиены, профессор Алтухов Н. М. Одобрены и рекомендованы к изданию кафедрой эпизоотологии и вирусологии (протокол № 3 от 5.11.2010 г.), методической комиссией факультета ветеринарной медицины (протокол № методической комиссией факультета технологии товароведения (протокол № 10 от 29.03. 2011 г.) 2 11 от 10.12.2010 г.), животноводства и Занятие 5. Микробиология кормов растительного происхождения 1.Эпифитная микрофлора кормовых растений и зерна. 2.Микробиологические процессы при дрожжевании и силосовании растительных кормов. Задание 1.Приготовить разведения хорошего и плохого силоса 1:10 в стерильных фарфоровых ступках. 2.Определить рН силоса универсальным бумажным индикатором. 3.Приготовить мазки из разведений 1:10 хорошего и плохого силоса, окрасить по Граму, промикроскопировать и зарисовать. 4.Сравнить количественный и качественный состав микрофлоры хорошего и плохого силоса. 5.Приготовить мазки из картофельной среды с посевами хорошего и плохого силоса для обнаружения маслянокислых микробов. Окрасить по Граму, промикроскопировать и зарисовать. 6.Приготовить «раздавленные» капли в 50% растворе глицерина из соскобов с плесневелого зерна и сена. Промикроскопировать и зарисовать. 7.Провести органолептическую оценку силоса. Результаты записать в таблицу. Оценить качество силоса в баллах. Материальное обеспечение 1.Весы с разновесами и пинцетами – 2 шт. 2.Стерильная бумага (10×10 см) – 10 шт. 3.Пинцеты стерильные – 2 шт. На 2 студентов: 1.Тампонница с плохим и хорошим силосом – 1 шт. 2.Чашка Петри с плесневелым зерном – 1 шт. 3.Чашка Петри с плесневелым сеном – 1 шт. 4.6 пробирок в штативе (в каждой по 9 мл стерильной воды). 5.Пробирка с посевом силоса на среде Рушмана. 6.Раствор глицерина 50% с пастеровской пипеткой и баллоном – 1 шт. 7.Скальпель – 1 шт. 8.Пинцет – 1 шт. 9.Дрожжеванный корм в пробирке (10 мл) – 1. 10.Ступка с пестиком стерильные – 1. 11.Индикаторная бумажка – 1. 3 12.Препаровальные иглы – 2. 13.Физиологический раствор в пробирке – 1. 14.Чашка МПА (20 мл) с посевом силоса (выросшие колонии) – 1. 15.Стекла предметные – 6. 16.Стекла покровные – 3. 17.Краски по Граму, метиленовая синька. 18.Фильтровальная бумага – 4. 19.Спиртовка со спиртом – 2. 20.Спички – 1 коробка. 21.Бактериологическая петля – 2. 22.Карандаш по стеклу – 2. 23. Микроскопы – 2. 24.Иммерсионное масло – 1 флакон. 25.Бензиновые тампоны – 5 шт. Материалом для исследования являются пробы различных кормов из хранилищ, остатки корма в кормушках, комбикорма, содержимое желудочнокишечного тракта. Отбор проб кормов для исследования проводят комиссионно. Общая масса пробы корма для микологических и токсикологических исследований должна быть 0,5 – 1 кг. Пробу помещают в стеклянную посуду, полиэтиленовые пакеты. Пишут сопроводительную к отобранным пробам корма. Схема исследования корма: 1) 2) 3) 4) органолептическое исследование; микроскопия; выделение чистой культуры микробов; определение токсичности корма. Микрофлора, обитающая на растениях, называется эпифитной. Ее изучают для того, чтобы знать видовой состав микробов, их влияние на качество консервированных кормов, а также выявить токсигенных микроорганизмов. Исследование зерна на наличие плесневых грибов На предметное стекло нанести пипеткой каплю 50% водного раствора глицерина. Пинцетом взять плесневелое зерно и скальпелем сделать соскоб с поверхности зерна в каплю раствора. Накрыть покровным стеклом. Рассматривать раздавленную каплю, используя обьективы ×8, ×40. Поле зрения микроскопа слегка затемнить диафрагмой. Исследование сена и соломы на наличие плесневых грибов проводят так же, как и зерна. 4 Микрофлора силоса Скошенная зеленая масса растений содержит разнообразную микрофлору. В процессе созревания силоса микрофлора его меняется по фазам. Фаза смешанной микрофлоры. В силосуемой зеленой массе содержится большое количество сахаров, имеется белок, при трамбовке выделяется значительное количество сока растений. Все микроорганизмы в таких благоприятных условиях начинают активно размножаться. Фаза молочнокислых микробов. Через 1-2 суток после закладки силосуемой массы в ней создаются анаэробные условия. Молочнокислые микроорганизмы сбраживают сахара, и в массе накапливается молочная кислота, которая угнетает развитие многих микробов, в том числе и гнилостных. Фаза молочнокислых микробов делится на две стадии: - молочнокислых кокков – они выделяют молочную кислоту, от которой сами через некоторое время погибают; - молочнокислых палочек – эти микроорганизмы выдерживают более высокие концентрации молочной кислоты и всегда находятся в силосе после отмирания молочнокислых кокков. Фаза грибов. Если силос раскрыть и дать доступ кислороду, то в силосе происходит прорастание спор плесневых грибов. Установлено, что плесневые грибы питаются органическими кислотами, в данном случае – молочной и уксусной, и поэтому рН силоса в этой фазе сдвигается в щелочную сторону. Фаза гнилостной микрофлоры. В щелочной среде начинает развиваться различная гнилостная микрофлора, и корм приобретает неприятный запах и вкус. Такой силос нельзя скармливать животным. Исследование силоса Пробы силоса берут во время закладки зеленой массы, а также через 10-15 дней после вскрытия силоса, на расстоянии 1 метра сверху и снизу и со средины. Материал помещают в стерильные банки с притертой пробкой комиссионно. В сопроводительной обязательно указывают: адрес лаборатории, в которую направляют силос, место отбора проб, описание проб, на что исследовать и обратный адрес, должности и подписи лиц, отбиравших пробы силоса. В стерильную ступку вносят 1 г силоса и 9 мл стерильной воды. Силос растирают пестиком. Из растертой массы делают мазок и окрашивают по Граму. Из разведения 1:10 делают посев 1 мл жидкости на МПА для определения общего количества микробов в 1 г силоса. Качественные исследования микрофлоры силоса преследуют цель выявить, какие виды микробов находятся в силосе. Обычно исследуют силос на наличие той микрофлоры, от которой зависит качество силоса: молочнокислые, маслянокислые, гнилостные, газообразующие, кишечные палочки и др. 5 Молочнокислые микробы – силосный сок высевают на стерильное обезжиренное молоко и молочный агар. После культивирования в термостате изучают характер сгустка молока, количество сыворотки, наличие газов. Из молочных сред готовят мазки и окрашивают по Граму (грамположительные стрептококки и палочки). Маслянокислые микробы – силосный сок засевают на среду Рушмана. Это картофельная среда с мелом. При наличии маслянокислых микробов среда просветляется и выделяется значительное количество газа. Из среды Рушмана делают мазок и окрашивают по Граму (грамположительные, спорообразующие палочки). Определение токсина ботулизма – силосный сок выпаивают морским свинкам. Если в соке имеется токсин, то морские свинки погибают в течение 3-5 суток. Наличие плесневых грибов на силосе определяется следующим образом: на предметное стекло наносят каплю 50% водного раствора глицерина, в которую помещают соскоб с плесневых кормов, и накрывают покровным стеклом. Микроскопируют раздавленную каплю, используя объектив ×8 или ×40 (см. практикум по микробиологии). Дрожжевание корма Дрожжи неприхотливы к среде обитания. Их можно выращивать на отходах сельскохозяйственного производства. Они содержат много легкоусвояемого белка, витамины А, В, Е и эргостерина, который переходит в витамин Д. Кроме добавления в рацион сухих дрожжей, проводят дрожжевание корма. Для активного процесса дрожжевания необходимы определенные условия. Корм должен быть измельчен, влажный, теплый (+25,+270С), с обязательной аэрацией массы, рН среды должна составлять 3,8 – 4,2 и содержать достаточное количество моно- и дисахаридов. Одновременно с дрожжами развиваются и молочнокислые микробы. Возможно обогащение корма белком за счет минерального азота. Дрожжи могут использовать соли аммония и обогащать корм белком на 13 – 15% в расчете на сухое вещество. Само дрожжевание делает корм приятно кислым, обогащает витаминами, возбуждает аппетит, улучшает продуктивность животных. Из дрожжеванного корма берут бактериологической петлей каплю жидкости и готовят мазок на предметном стекле. Мазок высушивают, фиксируют и окрашивают метиленовой синькой. При микроскопировании определяют степень законченности процесса брожения. Если процесс брожения завершен, то в поле зрения микроскопа отсутствуют почкующиеся дрожжевые клетки. Такой корм готов к скармливанию. 6 Оценка качества силоса в баллах (см. практикум) № проб. Проба №1 Проба №2 рН Консис тенция Запах Цвет Кол-во микробов Сумма баллов Качество силоса Занятие 6. Микрофлора продуктов животного происхождения План занятия 1.Облигатная и факультативная микрофлора молока. 2.Правила отбора молока для бактериологического исследования. 3.Микробиология молочнокислых продуктов. 4.Микрофлора мяса. 5.Микрофлора яиц. Задание 1.Приготовить мазки из пастеризованного и непастеризованного молока. Окрасить метиленовой синькой, промикроскопировать и зарисовать. 2.Поставить редуктазную пробу с пастеризованным и непастеризованным молоком. 3.Приготовить мазки из сметаны и простокваши. Зафиксировать спиртэфиром, окрасить метиленовой синькой, промикроскопировать и зарисовать. 4.Прочитать кольцевую РА с молоком на бруцеллез. (Демонстрация). 5.Определить коли-титр молока на среде Булира. (Демонстрация). 6.Промикроскопировать и зарисовать мазки из молока от коров, больных бруцеллезом и туберкулезом, окрашенные по Козловскому и по ЦильНильсену. 7.Сравнить количественный и качественный состав микроорганизмов в доброкачественном и недоброкачественном мясе. Для этой цели приготовить мазки-отпечатки и окрасить по Граму. Промикроскопировать и зарисовать. 8.Приготовить разведение белка 1:10 из испорченного яйца. Сделать мазок. Окрасить по Граму, промикроскопировать и зарисовать. 7 Материальное обеспечение На демонстрационный стол: 1.Положительная и отрицательная кольцевая РА с молоком на бруцеллез. 2.Среда Булира с посевом молока для определения коли-титра. 3.Демонстрационные микроскопы с мазками молока, окрашенными по ЦильНильсену и Козловскому (настроенные и с указателями) – 2. 4.Спиртовые тампоны – 5. На 2 студентов: 1.Пастеризованное молоко 10 мл – 1 пробирка. 2.Непастеризованное молоко 10 мл – 1 пробирка. 3.Простокваша 10 мл – 1 пробирка. 4.Сметана 5 мл – 1 пробирка. 5.Пипетки мерные стерильные по 5 мл – 2 шт. 6.Пипетки мерные стерильные по 1 мл – 2 шт. 7.Мазки из молока от больных туберкулезом и бруцеллезом коров, окрашенные по Циль-Нильсену и по Козловскому – по 1 мазку. 8.Спирт-эфир для фиксации мазков в банках с притертыми пробками (100 мл) – 1. 9.Метиленовая синька (5 мл насыщенного раствора + 195 мл дистиллированной воды) – 10 мл. 10.Спиртовки – 2. 11.Бактериологические петли – 2. 12.Спички – 1 коробка. 13.Бумага фильтровальная -10 шт. 14.Предметные стекла – 10 шт. 15.Микроскопы – 2. 16.Масло иммерсионное – 1 флакон. 17.Метиленовая синька – 1 флакон. 18.Штатив с двумя пробирками стерильной воды по 9 мл. 19.Бензиновые тампоны – 4. 20.Пастеровские пипетки с баллонами – 2 шт. 21.Стерильная чашка Петри – 1 (на подгруппу). 22.Испорченное яйцо – 1. 23.Доброкачественное яйцо – 1. 24.Испорченное мясо 5×5 см в чашке Петри. 25.Доброкачественное мясо 5×5 см в чашке Петри. 26.Краски по Граму. Метиленовая синька. Микрофлора молока и молочнокислых продуктов Молоко является хорошей питательной средой для развития микроорганизмов. При температуре +18, +250С в молоке бурно размножается разнообразная микрофлора, происходят количественные и качественные 8 изменения микроорганизмов, которые зависят от температуры хранения молока, а также первичного состава микрофлоры. Из сборного молока после перемешивания для анализа берут в стерильную посуду 500 мл молока. В лабораторию можно отправлять охлажденное до +60С молоко. На каждую пробу молока пишут сопроводительную, в которой указывают: адрес ветеринарной лаборатории, объем молока в мл, температуру молока, сборное молоко или от отдельной коровы, ее номер, кличку, кому принадлежит животное, на что исследовать, обратный адрес, должность и подпись лица, отбиравшего материал для исследования, дату. Молоко исследуют не позднее 4 часов после взятия пробы. Определение общей микробной загрязненности молока редуктазной пробой В одну пробирку налить 10 мл непастеризованного молока. Во вторую пробирку налить 10 мл пастеризованного молока. В каждую пробирку добавить по 0,5 мл рабочего раствора метиленовой синьки, закрыть пробкой, перемешать и поставить в термостат при температуре +380С. Изменение окраски в молоке учитывают через 20 мин, 2 часа и 5 часов 30 мин. В зависимости от скорости обесцвечивания краски в молоке определяют количество микробов и оценивают качество молока (см. практикум по микробиологии). Определение количественного и качественного состава микрофлоры молока культуральным методом Для исследований необходимо приготовить разведения молока. Берут 5 пробирок с 9 мл стерильной воды. В первую пробирку вносят 1 мл исследуемого молока и получают разведение 1:10. Из этого разведения переносят во вторую пробирку 1 мл жидкости – получают разведение 1:100 и т.д. Из двух последних разведений засевают по 1 мл в 2 чашки Петри по всей поверхности агара. После этого чашки перевернуть вверх дном и подписать: дата, молоко, разведение, группу, фамилию. Чашки поставить в термостат на 2 суток. Для посева используют следующие питательные среды: МПА – для выявления гнилостной микрофлоры и общего количества микробов; САМ – для выявления молочнокислых микробов, Эндо – для выделения сальмонелл и кишечных палочек. Определение коли - титра. Из молока готовят разведения 1:10, 1:100, 1:1000. Берут 6 пробирок со средой Кесслера-Свенартона. В первые три пробирки со средой засевают по 1 мл из каждого разведения. В остальные пробирки со средой засевают по 0,1 мл каждого разведения. После инкубирования в термостате в течение 2 суток при температуре +430С проводят учет посевов. Если в пробирках нет газа – коли-титр более 3 мл; наличие газа в одной из первых пробирок – коли-титр равен 3 мл, присутствие газа в двух 9 пробирках из трех (4, 5, 6) – коли-титр равен 0,3 мл; если имеется газ в 5 и 6 пробирках – коли-титр менее 0,3 мл (такое молоко нельзя употреблять в пищу). Выделение молочнокислых микробов Каплю сметаны развести в 10 мл стерильной воды и бактериологической петлей посеять на МПА с добавлением гидролизного молока. Культивируют 2 суток при температуре +250С. Характерные для молочнокислых стрептококков колонии (округлые и чечевицеобразные) пересевают на стерильное обезжиренное молоко. Из свернувшегося после культивирования молока делают мазки, окрашивают метиленовой синькой и микроскопируют. Из простокваши бактериологической петлей делают посев на стерильное молоко. Культивируют 2 суток при температуре +400С. Из сыворотки готовят мазки и красят простым способом. Мазки микроскопируют и зарисовывают молочнокислые палочки (болгарская). Микрофлора мяса В мясе, полученном от здоровых животных, микробов нет. При убое больных или утомленных животных микроорганизмы могут проникать в мясо. Кроме того, при разделке туши микробы могут попасть на поверхность мяса из воздуха, со шкуры животного, с рук бойца, ножа и т.д. Микробиологическое исследование мяса проводят с целью выявления микробной загрязненности, наличия возбудителей инфекционных болезней. Из пробы мяса стерильными ножницами вырезают 1 г мяса, которое растирают в стерильной ступке с 10 мл стерильной воды, перемешивают и 1 мл суспензии, засевают на чашку с МПА. Культивируют при температуре +370С. Подсчитывают выросшие колонии и умножают на разведение. Приготовление мазков-отпечатков из мяса. Вырезают кусочек мяса из поверхностного слоя и прикладывают к предметному стеклу. На этом же стекле делают мазок из глубоких слоев мяса. Для этой цели предварительно кусок мяса обжигают на спиртовке и затем стерильными ножницами или скальпелем разрезают, из середины его вырезают кусочек и делают отпечатки. Мазки высушивают, фиксируют и красят по Граму. Свежее мясо – мазок из поверхностного слоя тонкий, едва заметный. Содержит единичные кокки и палочки. В мазке из глубоких слоев микробов нет. Несвежее мясо – мазки толстые, интенсивно окрашены. В мазках с поверхности и из глубоких слоев очень много кокковой и палочковидной микрофлоры. 10 Микрофлора яиц Микробы попадают в яйцо при формировании, а также при хранении. Содержимое яйца – хорошая питательная среда для микробов. Порчу яиц вызывают различные плесневые грибы, гнилостные микроорганизмы. В яйце могут находиться и патогенные микроорганизмы. Чаще всего порче подвергаются яйца при длительном и неправильном хранении. В таких случаях происходит инактивация лизоцима, микробы беспрепятственно размножаются и вызывают порчу яиц. Скорлупу яйца протирают спиртовым тампоном. Стерильным скальпелем вскрывают яйцо, и содержимое выливают в стерильную чашку Петри. Из белка или желтка набирают мерной пипеткой 1 мл жидкости и делают разведения 1:10, 1:100, 1:1000 в стерильной воде. Из разведений делают посевы на питательные среды (МПА) по 1 мл. Посевы культивируют в термостате, через сутки подсчитывают выросшие колонии, которые умножают на степень разведения, и определяют число микробов в 1 мл желтка или белка. Кроме того, из разведения 1:10 или 1:100 бактериологической петлей делают мазок на стекле, высушивают, фиксируют и окрашивают по Граму. Микроскопируют, определяют наличие грамположительной и грамотрицательной микрофлоры. Контроль по теме 1.Назовите возбудителей молочнокислого брожения в следующих продуктах: Кефир - ____________________________________, Сметана - __________________________________, Простокваша - ______________________________, 2.Напишите названия микробов, вызывающих гниение мяса, яиц ___________________________________________________________________ 3.Назовите микробов – возбудителей молочнокислого брожения, исходное сырье, получаемые продукты, а также корма для животных. Название микробов – возбудителей молочнокислого брожения Сырье для брожения Продукты конечного брожения 1. 2. 3. 4. 4.Заполните таблицу по определению качества молока, исследованного вами, по редуктазной пробе. 11 Продолжительность обесцвечивания Количество микробов в 1 мл молока Класс Оценка качества молока Рекомендуемая литература: 1. Артемьева С. А, Артемьева Т. Н., Дмитриев А. П., Дорутина В. В. Микробиологический контроль мяса животных, птицы, яиц и продуктов их переработки: Справочник. Москва, Колос,2002.-288 с. 2. ГОСТ Р 51447-99 (ИСО 3100-1-91). Мясо и мясные продукты. Методы отбора проб. 3. ГОСТ Р 51448-99 (ИСО 3100-2-88). Мясо и мясные продукты. Методы подготовки проб для микробиологических исследований. 5.ГОСТ Р 51446-99 (ИСО 7218) 22.12. 1999 Продукты пищевые. Общие правила микробиологических исследований. 6. Руководство по микробиологии и иммунологии / Н. М. Колычев, и др; гл. ред. В. Н. Кисленко.- Новосибирск: Арта, 2010.- 256 с. 12 Подписано в печать 5.04.2011 г. Формат 60х841/16 Бумага кн.-журн. Усл. п.л. 0,7. Гарнитура Таймс. Тираж 100 экз. Заказ №4900. Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Воронежский государственный аграрный университет имени К.Д. Глинки» Типография ФГОУ ВПО Воронежский ГАУ. 394087, Воронеж, ул. Мичурина, 1 Информационная поддержка: http://tipograf.vsau.ru Отпечатано с оригинал-макета заказчика. Ответственность за содержание предоставленного оригинал-макета типография не несет. Требования и пожелания направлять авторам данного издания. 13

Эпифитная микрофлора. Микрофлору, находящуюся на поверхности растений, называют эпифитной (поверхностной). Как правило, эта травяная палочка Bact.herbicola, занимающая около 40 % всей эпифитной микрофлоры, молочнокислые стрептококки и палочки, сенная и картофельная бациллы, флюоресцирующие бактерии, протей, сарцины, актиномицеты, плесени, дрожжи и др.

Эпифитная микрофлора представлена главным образом безвредными сапрофитами, однако при скашивании растений они могут интенсивно размножаться, вызывая гнилостные и бродильные процессы, приводящие к порче и разложению корма. Для предотвращения этих процессов растительные корма консервируют. Наиболее эффективным способом консервирования скошенной травы, зерна и других кормов является сушка. Сено сушат в прокосах, валках, копнах, на вешалах с помощью принудительной вентиляции атмосферным или подогретым воздухом. При этом, однако, следует иметь в виду, что пересушивание зеленой массы приводит к потере питательных веществ, особенно протеина и каротина. При увлажнении высушенного корма в нем вновь возникают микробиологические процессы, приводящие к повышению температуры, т. е. происходит термогенез (самонагревание) за счет деятельности вначале мезофильной, а затем термофильной микрофлоры. При умеренном развитии самонагревания солома, например, становится самопрелой и лучше поедается скотом. Явление микробного термогенеза в районах с влажным климатом используют для приготовления так называемого бурого сена.

Силосование (заквашивание) кормов. Это лучший способ консервирования зеленого корма, при котором растительную массу укладывают в силосные ямы, траншеи, башни и другие сооружения. Для понимания сущности процессов, происходящих при силосовании, необходимо детально знать биохимию и микробиологию его.

Существует два способа силосования: холодный и горячий. При холодном способе, имеющем наибольшее распространение, в созревающем силосе происходит умеренное повышение температуры — до 25— 30 °С. Растительная масса в этом случае укладывается в траншею одномоментно, утрамбовывается и изолируется слоем земли.

При горячем способе силосная траншея заполняется по частям, без утрамбовки, с перерывами в 1—2 дня. При таком силосовании обеспечивается аэробиоз, более интенсивно идут микробиологические и ферментативные процессы, в результате которых температура корма повышается до 45—50 °С. Затем укладывают второй слой толщиной до 1,5 м, третий, и так до полного заполнения траншеи. Горячий способ силосования применяется реже, поскольку разогревание растительной массы приводит к потере питательных веществ. Его целесообразно использовать для силосования грубо-стебельчатых кормов из малоценных трав, а также соломы.

В процессе созревания зеленой массы при холодном силосовании различают три последовательные фазы:

первая фаза (развития смешанной микрофлоры) связана с бурным размножением эпифитной микрофлоры, кишечной палочки, псевдомонаса, дрожжей, молочнокислых и гнилостных бактерий. Длительность первой фазы — 1—3 дня. В это время силос разогревается и подкисляется, создаются анаэробные условия, в результате чего большая часть смешанной микрофлоры погибает;

вторая фаза характеризуется вначале бурным размножением молочнокислых стрептококков, а затем молочнокислых палочек, продуцирующих молочную кислоту, которая подавляет размножение гнилостных и маслянокислых микроорганизмов, кроме споро-образующих. Длительность второй фазы от 2 нед до 3 мес;

третья фаза (конечная) связана с постепенным отмиранием в созревающем силосе возбудителей молочнокислого брожения (Sir. lactis, Str. plantarum, Str.thermophilus), концентрация молочной кислоты достигает 60 % и более, рН силосной массы снижается до 4,2—4,5. Кроме молочной кислоты в силосе накапливаются уксусная и даже масляная кислоты. Концентрация уксусной кислоты не должна превышать 40—60 % всех органических кислот, масляной кислоты должно быть не более 0,2 %.

При несоблюдении технологии приготовления силоса и его хранения он может заплесневеть, прогоркнуть и перекиснуть. Для профилактики пороков силоса микробного происхождения используют бактериальные закваски молочнокислых бактерий (Lactobacillus plantarum, Str. lactis diastaticus), пропионово-кислых и других бактерий. Кроме того, используют буферные кислотные смеси, содержащие разные минеральные кислоты, а также препараты, содержащие формиат кальция, метабисульфит, пиросульфит натрия, сульфаминовую, бензойную, муравьиную кислоты и другие вещества.

Дрожжевание кормов. Для обогащения кормов белком и витаминами используют кормовые или пивные дрожжи. Дрожжевание производят заквасочным или опарным методом. (Технология их дана в специальной литературе.)

Сенаж. Изложенные выше сведения относятся к консервированию кормов, имеющих нормальную влажность (около 75 %). Если влажность консервируемой массы значительно ниже (50— 65 %), то происходит хорошая ферментация даже при дефиците углеводов и получается корм высокого качества — сенаж. При этом рН корма может быть довольно высоким — около 5, так как гнилостные бактерии обладают меньшим осмотическим давлением, чем молочнокислые. При подсушивании корма в нем приостанавливаются гнилостные процессы, но продолжают действовать возбудители молочнокислого брожения. На этом основано приготовление сенажа, когда несколько подсушенную массу закладывают для консервирования, как при холодном силосовании.

Исследованиями авторов было показано, что в клевере, влажность которого составляла 50 % и ниже, развиваются микробиологические процессы. Они протекают тем слабее, чем суше корм. Доминирующей микрофлорой в консервируемом корме очень быстро становятся молочнокислые бактерии. Эта группа довольно специфичных микроорганизмов близка к Lactobacillus plantarum, но отличается способностью расти в условиях значительно более сухой среды и сбраживать крахмал. Их развитие в корме приводит к накоплению в нем некоторого количества молочной и уксусной кислот.

По типу сенажирования хорошо сохраняются предназначенные на корм измельченные початки кукурузы с влажностью 26—50 % (оптимум 30—40 %). В последнее время рекомендуют обрабатывать недосушенное сено (влажностью около 35 %) жидким аммиаком, который действует как консервант. При введении аммиака в корме создается щелочная реакция, блокирующая микробиологические и ферментативные процессы. Обработанный аммиаком корм должен быть покрыт каким-либо изоляционным материалом (Е. Н. Мишустин, В. Т. Емцев, 1987).

Гетероферментативные молочнокислые бактерии

Основная дикая молочнокислая микрофлора. Малочисленна. В общей массе микрофлоры, присутствующей на растениях к моменту закладки, её доля колеблется в диапазоне от 0,01% до 10%. Имеет сниженный коэффициент конверсии углеводов в молочную кислоту, уступая в этом специализированным культурным штаммам. В ходежизнедеятельности неизбежны потери в среднем 22% сухого вещества углеводов и 16% энергии, а образуемые в ходе брожения побочные вещества могут существенно снизить поедаемость корма. Угнетается повышением осмотического давления в ходе подвяливания, Среди желательных специализированных штаммов можно выделить лишь Lactobacillus bucheri , продуцирующую вещества, обеспечивающие аэробную стабильность корма и не вызывающий потерь сухого вещества и энергии.

Гомоферментативные молочнокислые бактерии

В диком виде очень малочисленны. Являются главными компонентами всёх инокулянтов. Обеспечивают интенсивное сбраживание углеводов корма с образованием преимущественно молочной кислоты без потери сухого вещества и с минимальными потерями энергии. Штаммы, используемые в инокулянтах как правило устойчивы к повышенному осмотическому давлению и выдерживают интенсивное подвяливание. Наиболее интенсивное кислотообразование обеспечивают Lactobacillus , но для интенсивного развития им необходимо рН ниже 5,0. Pediococcus занимает второе место по интенсивности кислотообразования. Его преимущество - развитие при рН=7,5 и ниже. Наименее эффективны по кислотообразованию: Streptococcccus и Enterococcus .

Клостридии (маслянокислые бактерии)

Спорообразующие бактерии, способные разлагать сахара, органические кислоты и протеины. Общепринятое мнение, что клостридии являются строгими анаэробами, то есть чувствительны к кислороду. Однако ряд новейших исследований продемонстрировал способность клостридий развиваться и в присутствии кислорода (Borreani и др., 2009). Способны продуцировать собственные токсины. Кроме того токсичными являются продукты жизнедеятельности протеолитических штаммов. Обитают в почве и в корма попадают вследствие загрязнения почвой кормовой массы. Являются главной причиной порчи корма в ходе ферментации. Угнетаются снижением рН корма, но не погибают, а переходят в споровое состояние. Риски развития маслянокислого брожения существенно возрастают при повышении температуры корма, при низком содержании сухого вещества, низком содержании сахаров в корме, высоком содержании протеина и высокой буферности. При развитии вторичной ферментации клостридии интенсивно развиваются на кормах с высоким содержанием углеводов. Будучи спорообразующими, являются главными источниками загрязнения молока.

Энтеробактерии

Обширная группа факультативных неспорообразующих анаэробов. Сбраживают сахара до муравьиной и уксусной кислоты, углекислого газа, водорода, этанола. Интенсивно разлагают протеины. В результате разложения энтеробактериями аминокислот в корме накапливаются токсичные биогенные амины. Часть энтеробактерий патогенны. Угнетаются быстрым снижением рН. Попадают в корма из навоза, поэтому технология использования органических удобрений играет решающую роль в начальном титре.

Листерии

Группа бактерий, среди которых наиболее известна Listeria monocytog è nes . Факультативные анаэробы. Листерии ингибируются понижением рН.Однако листерии могут выдерживать кислотность до рН=3,8 в случае наличия небольшого количества кислорода в массе корма. Вызывают широкий спектр заболеваний у животных и людей. Прежде всего заболевают животные с ослабленной иммунной системой, стельные животные, новорожденные телята. Листериоз вызывает неврологические расстройства и является причиной 20-30% случаев смертей и абортов. Развивается на почвах с высоким содержанием гумуса. Пики развития приходят на весенний и осенний периоды. Чаще всего листерии выделяли из почвы тех полей, где травы не скашивались несколько лет, поскольку увядшая и разложившаяся трава способствует их размножению.

Бацилл ы

Спорообразующие аэробы, реже факультативные анаэробы. Способны продуцировать молочную кислоту, но менее эффективно, чем молочнокислые бактерии. Кроме того они продуцируют уксусную и масляную кислоты, этанол, бутандиол, глицерин. Обладая, мощной ферментной системой, Bacillus (ссылка) интенсивно разлагают сахара и протеины корма. В условиях доступа кислорода воздуха способствуют первичному разогреву корма с последующей порчей. Споры Bacillus очень устойчивы в том числе и к высоким температурам и вызывают проблемы при производстве молочных продуктов. Часть штаммов патогенна для человека и животных. Некоторые штаммы способны продуцировать антибиотики. Бациллии устойчивы к низкому рН, поэтому профилактикой является препятствование контаминации корма этой микрофлорой.

Дрожжи

Одноклеточные грибковые микроорганизмы. Факультативные анаэробы. Играютсущественную роль в порче корма. Особенно интенсивно развиваются на кормах богатых сахарами и крахмалом. Ответственны за разогрев корма и потери при доступе воздуха при негерметичном хранении и выемке корма. В кислородных условиях дрожжи используют молочную кислоту в качестве субстрата. Разлагая молочную кислоту и смещая тем самым рН корма дрожжи провоцируют развитие вторичной ферментации клостридиями и энтеробактериями.Обладают низкой чувствительностью к кислотности корма. В присутствии кислорода воздуха могут выдерживать кислотность до рН=2,0. Способны расти в широком диапазоне температур от 0 0 С до 45 0 С. Менее чувствительны к повышению осмотического давления в ходе подвяливания, нежели бактерии. Дрожжи угнетаются следующими кислотами в порядке убывания интенсивности: масляной, пропионовой, уксусной. Комбинации кислот более эффективны.

Плесени

Многоклеточные грибковые микроорганизмы. Строгие аэробы, то есть развиваются только в присутствии кислорода воздуха. Могут выдерживать очень высокое осмотическое давление, соответствующее влажности 18-20%. Как и дрожжи, плесени провоцируют разогрев корма с потерей питательности. Обладая мощной ферментной системой могут разлагать угглеводы, в том числе и структурные, а так же молочную кислоту и протеины. Продуцируют микотоксины, снижающие потребление кормов и вызывающие серьезные нарушения процессов обмена веществ у животных. Плесени ингибируются масляной, пропионовой и уксусной кислотами.

Республики Беларусь

Учреждение Образования

«Витебская ордена «Знак Почета» государственная академия

ветеринарной медицины»

Кафедра микробиологии и вирусологии

Кафедра кормления с.-х. животных им. профессора Лемеша В.Ф.

МИКРОБИОЛОГИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ КОРМОВ

Учебно-методическое пособие к лабораторно- практическим занятиям по микробиологии для студентов специальности 2-740301 «Зоотехния», слушателей ФПК, специалистов кормопроизводства, аспирантов и преподавателей.

Гласкович Алефтина Абликасовна , кандидат вет. наук, доцент УО «ВГАВМ»

Вербицкий Анатолий Анатольевич , зав. кафедрой, кандидат вет. наук, доцент. УО «ВГАВМ»

Ганущенко Олег Федорович , кандидат с.-х. наук, доцент УО «ВГАВМ»

Рецензенты:

доктор вет. наук, профессор кафедры микробиологии и вирусологии

Медведев А.П .

кандидат с.х.н., доцент кафедры кормопроизводства Шагалеев Ф.Ф.

кандидат вет. наук, доцент, зав. кафедрой болезней мелких животных и птиц Зелютков Ю.Г.

Учебно-методическое пособие.

« 17 » октября 2003 г. (протокол № 1)

Разрешено к печати редакционно-издательским советом УО «ВГАВМ»

Введение

Консервирование кормов в настоящее время сопровождается большими потерями. Если силосование выполняется надлежащим образом, к примеру, в горизонтальных силосохранилищах потери составляют в среднем около 20%. При неквалифицированной работе они значительно возрастают. На основании многочисленных исследований можно констатировать, что величину потерь, вызванных деятельностью микроорганизмов кормов, часто недооценивают. При составлении кормового баланса предусматриваются только «неизбежные» потери в результате «угара». Однако, следует иметь в виду, что силос, находившийся под испорченным в результате вторичного брожения слоем (верхний и боковые слои), характеризуется высоким рН и непригоден для скармливания. Сенаж, подвернувшийся самосогреванию в результате аэробных процессов, теряет свое кормовое достоинство наполовину. Плесневелое сено, зерно, кислый силос является причиной многих болезний с.-х. животных.

Знание физиолого-биохимических особенностей отдельных групп микроорганизмов, встречающихся в консервированных кормах, и факторов, ограничивающих или стимулирующих их развитие необходимо для того, чтобы исключить ошибки при заготовке, хранении и скармливании консервированных кормов.

Учебно-методическое пособие рассчитано на 4 часа лекций и 22 часа лабораторно-практических занятий.

1. Краткая характеристика микроорганизмов кормов.

Эпифитная микрофлора, ее состав и особенности.

Эпифитная микрофлора – это микроорганизмы, встречающиеся на поверхности растущих растений. Ее количественный и качественный (видовой) состав сильно колеблется и зависит от времени года, местности, вида и стадии развития растений, степени их загрязненности и многих других условий. Так, на 1 г сырой массы приходилось следующее количество микроорганизмов: свежая лугопастбищная трава – 16000, люцерна – 1600000, кукуруза – 17260000.

В разнообразной микрофлоре содержится лишь сравнительно небольшое количество молочнокислых бактерий (таблица 1).

Таблица 1

Количественный и качественный состав микроорганизмов, клеток/ г

В 1 г люцерны насчитывалось около 1,6 млн. микроорганизмов, но среди них было только 10 молочнокислых бактерий. Следовательно, на 1 желательный микроорганизм приходилось 160000 нежелательных. Исключение составляет кукуруза. На 1 г свежей массы этого растения приходилось более 100000 молочнокислых бактерий. По-видимому, хорошая силосуемость кукурузы объясняется как благоприятным соотношением питательных веществ, так и большей численностью молочнокислых бактерий. Этими же факторами обуславливается хорошая силосуемость также других кормов с повышенным содержанием сахаров (свекловичная ботва, просо и др.).

Таким образом, на растениях находится огромное количество разнообразных микроорганизмов, однако это количество незначительно по сравнению с плотностью микроорганизмов после закладки и хранении в том или ином хранилище.

Микробиологические процессы, происходящие при силосовании.

Количественный и качественный (видовой) состав сообщества микроорганизмов, участвующих в созревании силоса, также зависит от ботанического состава зеленой массы, содержания в ней растворимых углеводов и протеина, влажности исходной массы. Так, например, сырье богатое белками (клевер, люцерна, донник, эспарцет) в отличие от сырья, богатого углеводами (кукуруза, просо и др.), силосуется при длительном участии в процессах гнилостных бактерий и при замедленном нарастании численности молочнокислых бактерий.

Однако, в любом случае после закладки растительной массы в хранилище наблюдается массовое размножение микроорганизмов. Их общее количество уже через 2-9 суток может значительно превышать количество микроорганизмов, попадающих с растительной массой (таблица 2).

При всех способах силосования в созревании силосов участвует сообщество микроорганизмов, состоящее из двух диаметрально противоположных групп по характеру воздействия на растительный материал: вредные (нежелательные) и полезные (желательные) группы . Характер их взаимоотношений варьирует не только от симбиотических до антагонистических, обуславливающих в конечном итоге успех или неудачу в исходе силосования, но и от природы силосуемого материала, воздушного и температурного режима .

Таблица 2

Динамика развития молочнокислых и гнилостных микроорганизмов при силосовании кукурузы и клевера.

Таким образом, в процессе силосования происходит замена гнилостных микроорганизмов молочнокислыми, которые вследствие образования молочной и частично уксусной кислот снижают рН корма до 4,0-4,2 и тем самым создают неблагоприятные условия для развития гнилостных микроорганизмов (табл.2).

Условия для существования (потребность в кислороде, отношение к температуре, активной кислотности и т.д.) для различных групп микроорганизмов неодинаковые. С точки зрения потребности в кислороде различают условно три группы микроорганизмов:

размножающиеся только при полном отсутствии кислорода (облигатные анаэробы);

размножающиеся только при наличии кислорода (облигатные аэробы);

размножающиеся как при наличии кислорода, так и без него (факультативные анаэробы).

Большинство микроорганизмов, которые вызывают порочное брожение, не выдерживают рН ниже 4,0, поэтому желательно быстро достичь этого оптимального уровня кислотности.

Чтобы ограничить деятельность вредных микроорганизмов и стимулировать размножение полезных бактерий следует знать особенности отдельных групп микроорганизмов. В таблице 3 схематично представлены физиолого-биохимические особенности основных представителей микроорганизмов, участвующих в процессах силосования.

1.2.1. Молочнокислые бактерии.

Среди разнообразной эпифитной микрофлоры растений содержится лишь сравнительно небольшое количество неспорообразующих факультативных анаэробов, гомо, - гетероферментативных молочнокислых бактерий. Их численность при благоприятных условиях силосования быстро достигает 10 4 -10 8 , а иногда – 10 9 , а оптимальным количеством считают 10 5 -10 7 клеток/г сырого материала.

Основным свойством молочнокислых бактерий, по которым их объединяют в отдельную обширную группу микроорганизмов, является способность образовывать в качестве продукта брожения молочную кислоту:

С 6 Н 12 О 6 ═ 2С 3 Н 6 О 3 .

глюкоза молочная кислота

Она создает в среде активную кислотность (рН 4,2 и ниже), неблагоприятно действующую на нежелательные микроорганизмы. Помимо этого, значение молочнокислых бактерий заключается в бактерицидном действии недиссоциированной молекулы молочной кислоты и способности их образовывать специфические антибиотические и др. биологически активные вещества.

В процессе брожения, протекающем в обычных благоприятных условиях, гомоферментативные молочнокислые бактерии (Streptococcus sp., Pediococcus sp., Lactobacterium plantarum и др.) образуют из глюкозы (гексозы) преимущественно молочную кислоту по гликолитическому пути Эмбдена-Мейергофа-Парнаса. Выход молочной кислоты составляет 95-97%. Одновременно образуются следовые количества летучих кислот, этилового спирта, фумаровой кислоты и углекислоты. Из субстрата извлекается значительно меньше энергии, чем при других (аэробных) процессах энергетического обмена. Тем не менее этот путь энергетических превращений при достаточном уровне углеводов обеспечивает быстрое развитие культур. Кроме глюкозы субстратом для гомофермантативного молочнокислого брожения могут служить другие гексозы (фруктоза, манноза, галактоза), пентозы (ксилоза, арабиноза), дисахариды (лактоза, мальтоза, сахароза) и полисахариды (декстрины). Негидролизованный крахмал не доступен для большинства молочнокислых бактерий. В растениях при сбраживании пентоз (сахаров с пять атомами углерода) молочнокислыми бактериями кроме молочной образуется и уксусная кислота:

6С 5 Н 10 О 5 ═ 8 С 3 Н 6 О 3 + 3С 2 Н 4 О 2

пентоза молочная кислота уксусная кислота

Уксуснокислые бактерии являются ацидофилами, то есть переносят кислую среду. Но так как они являются аэробами, поэтому в хорошо уплотненной массе они не способны развиваться.

Гетероферментативные формы (Leuconostoc sp., Lactobacillus sp.) сбраживают углеводы пентозофосфатным путем. Они менее желательны в силосе, так как кроме молочной кислоты образуют значительное количество побочных продуктов распада углеводов (этиловый спирт, уксусная кислота, углекислый газ, глицерин и др.), используя на это до 50% сбраживаемых углеводов (гексозы, пентозы). Судя по интенсивности роста гетероферментативных бактерий, выход энергии на 1 моль глюкозы оказывается на одну треть ниже, чем у гомоферментативных молочнокислых бактерий.

Таблица 3

Условия существования микроорганизмов в силосе

Продолжение таблицы 3

Существует целый ряд причин, в силу которых молочнокислые бактерии не занимают доминирующего положения. Существенным фактором, лимитирующим размножение молочнокислых бактерий, является низкое содержание легкосбраживаемых углеводов (моно- и дисахаридов) в исходной траве. Повышенные требования молочнокислых бактерий распространяются не только на определенные углеводы, но и на аминокислоты, витамины. Даже при незначительном недостатке этих веществ, несмотря на прочие оптимальные условия (отсутствие кислорода, оптимальная температура), молочнокислые бактерии не всегда размножаются.

Температурный фактор влияет как на рост молочнокислых бактерий, так и на характер конечных продуктов брожения. Педиококки, преобладающая форма молочнокислых бактерий в первые дни созревания силоса, хорошо растут при 45 0 С. Оптимальной температурой роста палочковидных форм молочнокислых бактерий (L. plantarum, L. brevis), которые приходят на смену коккам, является 30-35 0 С. При температуре выше 40 0 С их количество резко падает, угнетается кислотообразование в 1,3-3 раза. Установлено, что наибольший выход молочной кислоты и наименьший – уксусной наблюдается при температуре ниже 30 0 С.

Для получения качественного силоса не меньшее значение имеет создание анаэробных условий – плотная трамбовка и хорошая герметизация. В силосе, полученном в негерметичных условиях (аэробных), количество молочнокислых бактерий после начального увеличения быстро падает, в герметичных (анаэробных) – оно остается высоким. На седьмые сутки брожения при анаэробных условиях наблюдается высокий процент гомоферментативных бактерий, в аэробных – педиококков. Хотя позднее в этом силосе и появляется достаточное количество молочнокислых палочек, но они уже не могут предотвратить размножение нежелательных микроорганизмов.

Таким образом, молочнокислые бактерии отличаются следующими особенностями, важными для силосования:

Нуждаются для обмена веществ, главным образом, в углеводах (сахар, реже крахмал);

Белок не разлагают (некоторые виды в ничтожном количестве);

Они факультативные анаэробы, т.е. развиваются без кислорода и при наличии кислорода;

Температурный оптимум чаще всего составляет 30 0 С (мезофильные молочнокислые бактерии), но у некоторых форм он достигает 60 0 С (термофильные молочнокислые бактерии);

Выдерживают кислотность до рН 3,0;

Могут размножаться в силосе с очень высоким содержанием сухого вещества;

Легко переносят высокие концентрации NаCl и обладают устойчивостью к некоторым другим химическим препаратам;

Помимо молочной кислоты, которая играет решающую роль в подавлении нежелательных типов брожения, молочнокислые бактерии выделяют биологически активные вещества (витамины группы В и др.). Они обладают профилактическими (или лечебными) свойствами, стимулируют рост и развитие с.-х. животных.

При благоприятных условиях (достаточное содержание в исходном растительном материале водорастворимых углеводов, анаробиоз) молочнокислое брожение заканчивается всего за несколько дней и рН достигает оптимального значения – 4,0-4,2.

1.2.2. Маслянокислые бактерии.

Маслянокислые бактерии (Clostridium sp.) - спорообразующие, подвижные, палочковидные анаэробные маслянокислые бактерии (клостридии) широко распространены в почве. Присутствие клостридий в силосе является результатом загрязнения почвой, поскольку их численность на зеленой массе кормовых культур, как правило, очень низка. Почти сразу же после заполнения хранилища зеленой массой маслянокислые бактерии начинают интенсивно размножаться вместе с молочнокислыми в первые несколько дней.

Высокая влажность растений, обуславливающаяся наличием в измельченной силосной массе клеточного сока растений и анаэробные условия в силосохранилище – идеальные условия для роста клостридий. Поэтому уже к концу первых суток их численность возрастает и в дальнейшем зависит от интенсивности молочнокислого брожения. В случае слабого накопления молочной кислоты и снижения рН маслянокислые бактерии энергично размножаются и число их достигает максимума (10 3 -10 7 клеток/г) в несколько суток.

По мере увеличения влажности (при содержании в силосной массе 15% сухого вещества) чувствительность клостридий к кислотности среды снижается даже при рН 4,0 (4)

Трудно указать точное критическое значение рН силоса, при котором начинается ингибирование клостридий, так как оно зависит не только от количества образованной молочной кислоты, но также от воды в корме и температуры среды.

Клостридии чувствительны к недостатку воды. Доказано, что с увеличением свободной воды чувствительность этих бактерий к кислотности среды снижается.

Температура корма оказывает заметное влияние на рост клостридий. Оптимальная температура для роста большинства этих бактерий около 37 0 С. Высокой термоустойчивостью характеризуются споры клостридий. Поэтому маслянокислые бактерии могут долгое время сохраняться в силосе в виде спор и при попадании в благопринятные условия для их развития начинают размножаться. Этим объясняется расхождение в биохимических и микробиологических показателях силоса: масляная кислота отсутствует, а титр маслянокислых бактерий в этих же образцах корма высокий.

Изучение в силосе продуктов маслянокислого брожения показало, что встречаются две физиологические группы: сахаролитические и протеолитические.

Сахаролитические клостридии (Cl.butyricum, Cl.pasteurianum) сбраживают главным образом моно- и дисахариды. Количество образовавшихся продуктов разнообразно (масляная, уксусная, муравьиная кислоты, бутиловый, этиловый, амиловый и пропиловый спирты, ацетон, водород и углекислота) и сильно колеблется. Это обусловлено видовой принадлежностью микроорганизмов, субстратом, рН, температурой. Отношение углекислоты и водорода обычно 1:1. Предполагается, что масляная кислота возникает в результате конденсации двух молекул уксусной кислоты. Непосредственное образование масляной кислоты не может служить источником энергии для клостридий. Для поддержания их жизнедеятельности необходима уксусная кислота, которая образуется при окислении уксусного альдегида в результате декарбоксилирования пировиноградной или молочной кислоты.

К сахаролитическим клостридиям, сбраживающим молочную кислоту и сахар, относят Cl. butyricum, Cl.tyrobutyricum, Cl.papaputrificum. В силосе с преобладанием этих клостридий обычно почти не обнаруживают молочную кислоту и сахар. В основном присутствует масляная, хотя нередко может быть много уксусной кислоты.

С 6 Н 12 О 6 = С 4 Н 8 О 2 +2СО 2 +2Н 2

сахар масляная углекис- водород

кислота лый газ

2С 3 Н 6 О 3 = С 4 Н 8 О 2 +2СО 2 +2Н 2

молочная масляная углекис- водород

кислота кислота лый газ

Протеолитические клостридии сбраживают, главным образом, белки, а также аминокислоты и амиды. В результате катаболизма аминокислот образуются летучие жирные кислоты, среди которых преобладает уксусная. Выявлено значительное участие протеолитических клостридий в разложении и углеводов. В силосах встречаются протеолитические клостридии видов Cl.sporogenes, Cl.acetobutyricum, Cl.subterminale, Cl.bifermentas. Количество масляной кислоты в силосе – надежный показатель масштабов деятельности клостридий.

Маслянокислое брожение приводит к высоким потерям питательных веществ в результате катаболизма белков, углеводов и энергии. Энергии теряется в 7-8 раз больше, чем при молочнокислом. Кроме того, происходит смещение реакции силоса в нейтральную сторону из-за образования щелочных соединений при расщеплении белка и молочной кислоты. Органолептические показатели корма ухудшаются вследствие накопления масляной кислоты, аммиака и сероводорода. При кормлении коров таким силосом споры клостридий с молоком попадают в сыр и, прорастая в нем при определенных условиях, могут быть причиной его «вспучивания» и прогоркания.

Таким образом, для возбудителей маслянокислого брожения характерны следующие основные физиолого-биохимические особенности:

Маслянокислые бактерии, являясь облигатными анаэробами, начинают развиваться в условиях сильного уплотнения силосной массы;

Разлагая сахар, они конкурируют с молочнокислыми бактериями, а используя белки и молочную кислоту, приводят к образованию сильнощелочных продуктов распада белка (аммиака) и токсичных аминов;

Маслянокислые бактерии нуждаются для своего развития во влажном растительном сырье и при высокой влажности исходной массы имеют наибольшие шансы подавить все остальные типы брожения;

Оптимальные температуры для маслянокислых бактерий колеблются от 35-40 0 С, но их споры переносят более высокие температуры;

Чувствительны к кислотности и прекращают свою деятельность при рН ниже 4,2.

Эффективными мерами против возбудителей маслянокислого брожения являются – быстрое подкисление растительной массы, подвяливание влажных растений. Существуют биопрепараты на основе молочнокислых бактерий для активации молочнокислого брожения в силосе. Кроме того, разработаны химические вещества, которые оказывают бактерицидное (подавляющее) и бактериостатическое (тормозящее) действие на маслянокислые бактерии.

1.2.3. Гнилостные бактерии (Bacillus, Pseudomonas).

Представители рода бацилл (Bac.mesentericus, Вac.megatherium) сходны по своим физиолого-биохимическим особенностям с представителями клостридий, но в отличие от них способны развиваться в аэробных условиях. Поэтому они одними из первых включаются в процесс ферментации и чаще всего встречаются в количестве 10 4 -10 6 , но в некоторых случаях (нарушения технологии) – до 10 8 -10 9 . Эти микроорганизмы являются активными продуцентами разнообразных гидролитических ферментов. Они используют в качестве питательных веществ различные белки, углеводы (глюкозу, сахарозу, мальтозу и др.) и органические кислоты. Значительная часть белкового азота (до 40% и более) под действием бацилл может быть переведена в аминную и аммиачную форму, а часть аминокислот в моно- и диамины, особенно в условиях медленного подкисления массы. Декарбоксилирование имеет свой максимум в кислой среде, тогда как дезаминирование происходит в нейтральной и щелочной. При декарбоксилировании могут возникать амины. Некоторые из них обладают токсическими свойствами (индол, скатол, метилмеркаптан и др.) и при скармливании силоса эти вещества поступая в кровь, вызывают различные заболевания и отравления животных. Некоторые виды бацилл сбраживают глюкозу, образуя 2, 3-бутиленгликоль, уксусную кислоту, этиловый спирт, глицерин, углекислоту и в следовых количествах муравьиную и янтарную кислоты.

Важным свойством гнилостных бактерий, которое имеет значение для протекающих в кормовой массе процессов, является их способность к спорообразованию. В некоторых разложившихся силосах, особенно кукурузном, были обнаружены бактерии, относящиеся к видам Bacillus. Они, видимо, свойственны силосу, а не привнесены извне (с воздухом). Из многих силосов после их длительного хранения выделяются бациллы, хотя в исходной траве они почти не обнаруживаются. Исходя из этого, было высказано предположение, что некоторые гнилостные бактерии могут в анаэробных условиях развиваться из спор.

Таким образом, исходя из вышесказанного основными особенностями для возбудителей гнилостного брожения являются следующие:

Они не могут существовать без кислорода, поэтому в герметичном хранилище гниение невозможно;

Гнилостные бактерии разлагают прежде всего белок (до аммиака и токсичных аминов), а также углеводы и молочную кислоту (до газообразных продуктов);

Гнилостные бактерии размножаются при рН выше 5,5. При медленном подкислении корма значительная часть белкового азота переходит в аминную и аммиачную формы;

Важным свойством гнилостных бактерий является их способность к спорообразованию. В случае длительного хранения и скармливания силоса, в котором дрожжи и маслянокислые бактерии разложат большую часть молочной кислоты или она будет нейтрализована продуктами разложения белка, гнилостные бактерии, развиваясь из спор, могут начать свою разрушительную деятельность.

Главным условием ограничения существования гнилостных бактерий является быстрое заполнение, хорошая трамбовка, надежная герметизация силосохранилища. Потери, вызываемые возбудителями гнилостного брожения, можно снизить при помощи химических консервантов и биопрепаратов.

1.2.4. Плесневые грибы и дрожжи.

Оба эти типа микроорганизмов относятся к грибам и являются весьма нежелательными представителями микрофлоры силоса. Как следует из таблицы 3, они легко переносят кислую реакцию среды (рН 3,2 и ниже). Поскольку плесневые грибы (Penicillium, Aspergillus и др.) являются облигатными аэробами, то они начинают развиваться сразу после заполнения хранилища, но с исчезновением кислорода развитие их прекращается. В правильно заполненном силосохранилище с достаточной степенью уплотнения и герметизацией это происходит уже через несколько часов. Если в силосе есть очаги плесени, значит вытеснение воздуха было недостаточным или герметизация была неполной. Опасность плесневения особенно велика в силосе из подвяленного материала, т.к. такой корм, особенно его верхние слои очень трудно уплотнить. В наземных буртах надежная герметизация практически недостижима. Почти 40% силоса заплесневает; корм имеет разложившуюся, мажущуюся структуру и становится непригодным к скармливанию.

Дрожжи (Hansenula, Pichia, Candida, Saccharomyces, Тorulopsis) развиваются непосредственно после заполнения хранилищ, т.к. они являются факультативными анаэробами и могут развиваться при незначительных количествах кислорода в силосе. Кроме того они обладают высокой устойчивостью к температурному фактору и низкому рН.

Дрожжевые грибы прекращают свое развитие только при полном отсутствии кислорода в силосохранилище, но небольшие их количества обнаруживаются в поверхностных слоях силоса.

В анаэробных условиях они используют простые сахара (глюкозу, фруктозу, маннозу, сахарозу, галактозу, рафинозу, мальтозу, декстрины) по гликолитическому пути и развиваются за счет окисления сахаров и органических кислот:

С 6 Н 12 О 6 = 2С 2 Н 5 ОН+2СО 2 +0,12 МДж

сахар спирт углекислый газ

Полное использование последних приводит к тому, что кислая среда силоса сменяется щелочной, создаются благоприятные условия для развития маслянокислой и гнилостной микрофлоры.

При спиртовом брожении наблюдаются большие потери энергии. Если при молочнокислом брожении теряется 3% энергии сахара, то при спиртовом – более половины. В аэробных условиях окисление углеводов дрожжами приводит к получению воды и СО 2 . Некоторые дрожжи используют пентозы (Д-ксилозу, Д-рибозу), полисахариды (крахмал).

Негативное действие дрожжей в процессах вторичного брожения состоит в том, что они развиваются за счет окисления органических кислот, наступающего после законченного брожения при доступе воздуха. В результате окисления молочной и др. органических кислот кислая реакция среды сменяется на щелочную – до рН-10,0.

В результате этого снижается качество силоса из кукурузы, а также из «глубоко» провяленных трав, т.е. кормов с наилучшими показателями по продуктам брожения.

Таким образом, для плесневых грибов и дрожжей свойственно:

Плесневые грибы и дрожжи относятся к нежелательным представителям аэробной микрофлоры;

Негативное действие плесневых грибов и дрожжей в том, что они вызывают окислительный распад углеводов, белков и органических кислот (в т.ч. молочной);

Легко переносят кислую реакцию среды (рН ниже 3,0 и даже 1,2);

Плесневые грибы выделяют опасные для здоровья животных и людей токсины;

Дрожжи, являясь возбудителями вторичных процессов брожения, приводят к аэробной нестабильности силосов.

Ограничение доступа воздуха путем быстрой закладки, трамбовки и герметизации, правильная выемка и скармливание – решающие факторы, ограничивающие развитие плесневых грибов и дрожжей. Для подавления развития возбудителей вторичного брожения рекомендованы препараты с фунгистатической (фунгицидной) активностью (приложение 2).

Обобщая вышеизложенное, микроорганизмы в силосе можно разделить на полезные (молочнокислые бактерии) и вредные (маслянокислые, гнилостные бактерии, дрожжи и плесневые грибы).

Исходя из физиолого-биохимических особенностей микроорганизмов, встречающихся в силосе, быстрое снижение рН (до 4,0 и менее) тормозит размножение многих нежелательных микроорганизмов. В таком интервале рН наряду с молочнокислыми могут существовать только плесневые грибы и дрожжи. Но для них требуется кислород. Поэтому для успешного силосования необходимо как можно быстрее удалить воздух из хранилища за счет надежной трамбовки и быстрого заполнения хранилища, надлежащего укрытия. Этим самым обеспечиваются благоприятные условия для молочнокислых бактерий (анаэробов).

В идеальном случае, а именно, при достаточном содержании в исходном растительном материале водорастворимых углеводов и анаэробных условиях молочнокислое брожение занимает доминирующее положение. Всего за несколько дней рН достигает своего оптимального уровня, при котором прекращаются нежелательные типы брожения. При силосовании богатых протеином кормовых растений необходимо их провяливать или использовать химические и биологические консерванты, которые подавляют (ингибируют) развитие нежелательных микроорганизмов и позволяют получить доброкачественный корм независимо от силосуемости и влажности исходного сырья.

Микробиологические процессы, происходящие при созревании сенажа.

Принято считать, что основное сообщество микроорганизмов, которое выявляется в процессе созревания сенажа представлено так же как и в силосе тремя основными физиологическими группами (молочнокислыми, гнилостными бактериями и дрожжами), но в меньшем количестве. Максимальное количество микроорганизмов в подвяленном материале выявляется до 15 суток (в силосе до 7). В сенаже меньше органических кислот, больше сахара, а его кислотность, как правило, ниже кислотности силоса.

Биологической основой приготовления сенажа является ограничение остаточного дыхания растительных клеток и нежелательных микроорганизмов путем «физиологической сухости». Водоудерживающая сила в сенаже равна примерно 50 атм., а осмотическое давление у большинства бактерий составляет 50-52 атм., т.е. при влажности травы 40-55% вода находится в малодоступной для большинства бактерий форме. Благодаря повышенному осмотическому давлению в сенажной массе маслянокислые бактерии и их споры не могут использовать влагу корма для своего развития и прорастания. Плесени могут развиваться с указанной влажностью, но их существование затруднено из-за отсутствия воздуха (кислорода).

Осмотолерантные виды молочнокислых бактерий могут развиваться при такой влажности. У культур молочнокислых бактерий сенажа осмотическая активность, активность размножения, накопление молочной кислоты, а также способность сбраживать сложные углеводы (крахмал и др.) выше, чем у культур молочнокислых бактерий силоса. . Поэтому как и при силосовании должны создаваться оптимальные условия для развития молочнокислых бактерий (непрерывное уплотнение во время закладки и герметичное укрытие полиэтиленовой пленкой для ограничения доступа воздуха). Если же хранилище недостаточно уплотнено и негерметично это приводит к разогреванию, плесневению корма и другим нежелательным аэробным процессам. В таких условиях сенаж хорошего качества приготовить нельзя. В результате процессов самосогревания резко снижаются переваримость питательных веществ, особенно протеина. Технология заготовки сенажа и силоса из трав с пониженной влажностью детально изложены во многих книгах и руководствах, мы лишь подчеркнем здесь, что при соблюдении основных технологических приемов питательность сенажа выше питательности силоса, приготовленного из корма естественной или пониженной влажности. В 1 кг натурального корма содержится 0,30-0,35 корм.ед.

Микрофлора сена и влажного зерна.

Теоретически приготовление сена связано с высушиванием культуры с первоначального содержания воды 65-75% до ее содержания 10-16%, при котором прекращается вся биохимическая и микробиологическая деятельность. На практике сено не высушивается до такого низкого содержания воды и фактически считают безопасным хранить сено после того, как среднее содержание воды в нем снизилось до 20%. Это достаточно высокая влажность, при которой происходит плесневение, если только при хранении не происходит дальнейшей потери воды.

Во всех случаях в первые 2-3 дня хранения наблюдается первый пик температуры и за ним резко следует второй, более высокий пик. Именно второй пик обусловлен дыханием быстро развивающихся грибов. Чем выше содержание воды уровня 20%, тем сильнее возрастает опасность плесневения, увеличения потерь сухого вещества. Так, если рыхлые кипы сена хранятся при содержании воды 35-40%, потери сухого вещества будут около 15-20%, а растворимых углеводов – будут полными. Микробиологический анализ выявит большую численность микроорганизмов, включающих опасные термофильные актиномицеты (раздел 2.3.).

Термин «влажное зерно», как правило, применяется к зерну с влажностью от 18 до 20%. Влажное зерно начинает согреваться уже через несколько часов после уборки в основном за счет микроорганизмов. Если условия хранения неподходящие и не контролируются, температура зерна будет повышаться до уровня, при котором могут успешно расти очень опасные актиномицеты, которые вызывают целый ряд различных заболеваний животных и людей (раздел 2.1.3.). Если зерно содержит более 18% воды имеют место вторичные изменения, которые обусловлены дрожжами, относящимся к родам Candida и Hansenula. Эти микроорганизмы способны расти при очень низком содержании кислорода и в этих условиях может происходить слабое спиртовое брожение. Такого рода брожение приводит к снижению содержания сахарозы и увеличению содержания восстанавливающих сахаров, образованию различных привкусов, повреждению клейковины.

2. Масштабы потерь в консервированных кормах, вызванные деятельностью микроорганизмов.

При составлении баланса кормов нужно учитывать потери при заготовке и хранении консервированных кормов. Существует много схем, показывающих, что общие потери складываются из потерь в поле, хранилищах и происходят еще во время уборки зеленой массы. В данном руководстве рассматривается величина потерь, вызванных деятельностью микроорганизмов, которые зачастую недооцениваются и при неквалифицированной работе могут достигать огромных размеров.

2.1. Потери при брожении .

После отмирания растительных клеток в заполненном и хорошо уплотненном хранилище начинается интенсивное разложение и преобразование питательных веществ размножающимися микроорганизмами. Происходят потери в результате образования бродильных газов («угар»), потерь в верхних и боковых слоях, потерь из-за вторичных процессов брожения.

Непрерывное заполнение хранилищ (силосного, сенажного) позволяет значительно снизить образование газов. При быстром заполнении хранилища потери сухого вещества вследствие «угара» могут составлять 5-9%. При растянутом заполнении соответствующие показатели могут достигать 10-13% и более. Следовательно, путем непрерывного заполнения можно сократить потери от «угара» примерно на 4-5%. Следует учитывать, что в плохо уплотненном сенаже в результате процессов самосогревания происходит снижение переваримости протеина в два раза (раздел 1.3).

Интенсивное разложение питательных веществ происходит в верхних и боковых слоях в неукрытой силосной (сенажной) массы. При укрытии одной мякиной или без укрытия потери могут быть гораздо больше. Плесневые грибы развиваясь кладут начало сильному разложению белка. Продукты распада белка имеют щелочную реакцию и связывают молочную кислоту. Происходит также прямое разложение молочной кислоты. Перечисленные процессы ведут к повышению рН и ухудшению качества корма. Даже если в момент открытия хранилища толщина испорченного слоя не превышает 10 см, надо иметь в виду, что этот слой первоначально имел толщину 20-50 см, а силос, находящийся под испорченным слоем, характеризуется высоким рН, содержит ядовитые токсины и непригоден для скармливания.

Потери, вызванные вторичными процессами брожения могут достигать 20-25%. Установлено, что первую стадию порчи силоса вызывают именно дрожжи совместно с аэробными бактериями, связанную с его разогреванием, снижением кислотности. При второй стадии порчи силоса происходит последующее заражение плесенью. Такой корм считается непригодным в том случае, если в нем содержится более 5.10 5 грибов. Уже после 5-дневного аэробного хранения в случае длительного скармливания или неправильной выемки из хранилища кукурузный силос даже с хорошим начальным рН 4,1, но уже имеющим 3.10 7 дрожжей имеет астрономически высокое число дрожжей и плесеней Streptomycetcn.

2.2. Влияние кислого силоса на обмен веществ животных и качество молочных продуктов .

С силосом за сутки в организм животного вводится 0,7-0,9 кг органических кислот, которые оказывают существенное влияние на процессы пищеварения и обмен веществ. Скармливание перекисшего (кукурузного) силоса может привести к нарушению уровня сахара, щелочного резерва в крови, развитию кетозов. При этом кетонемия в организме высокопродуктивных коров развивается быстрее, чем у низкопродуктивных.

Длительное скармливание коровам по 25-30 кг в сутки силоса спонтанного брожения отрицательно отражается на воспроизводительной способности коров, биологической полноценности молозива и молока, что ведет к снижению роста телят и их сопротивляемости к желудочно-кишечным заболеваниям.

Если силос перекислен, он оказывает отрицательное влияние на вкусовые и технологические качества молока при его переработке в масло и сыры, ухудшает качество сливочного масла.

В настоящее время разработаны способы анаэробного раскисления перекисающих силосов из кукурузы с помощью заквасок на основе пропионовокислых бактерий и химических препаратов (углеаммонийные соли).

2.3. Кормовые токсикозы.

Известно, что животные поедают плесневое сено крайне неохотно или вовсе не едят его. Непригоден в качестве корма также плесневелый силос и сенаж. Ядовитые токсины, выделяемые некоторыми культурами грибов, обнаруживаются в силосе из наземных буртов и земляных силосохранилищах или в верхних слоях кормовой массы крупных силосных траншей при плохом уплотнении и негерметичном укрытии свежескошенной и особенно подвяленной массы. Имеются весомые медицинские свидетельства о том, что отмечаются легочные заболевания животных и работников, имеющих дело с плесневелым сеном и зерном. И у людей и животных они вызываются вдыханием термофильных микроорганизмов (Micropolispora, Тhermoactinomyces, Aspergillus).

Имеются многие другие потенциально опасные плесени, способные вызывать целый ряд микотоксикозов, в т.ч. снижение плодовитости, абортирование и общее ухудшение здоровья. Все эти заболевания вызываются микотоксинами, вырабатываемыми грибами Aspergillus, Fusarium, Penicillium (афлатоксины, цераленон, охратоксин).

3. Микробиологический анализ кормов.

Бактерии и грибы играют большую роль в консервировании кормовых растений, участвуя не только в процессах приготовления силоса, сенажа, но вызывая ферментацию влажного зерна, сена в стогах. Общее положительное влияние активности молочнокислых бактерий выражается, прежде всего, в разложении сложных органических веществ на более простые формы и образовании чаще всего органических кислот и витаминов. Однако, при неблагоприятных условиях консервирования (нарушении основных технологических приемов и т. д.) могут иметь место отрицательные последствия по причине нежелательных процессов. Хороший силос, сенаж и сено, к примеру, должны быть свободны от плесневого мицелия и плесневого запаха. Появление плесени при органолептической оценке служит признаком плохого качества растительных кормов, так как представляет угрозу для здоровья животных, людей. Такой корм должен выбраковываться или подвергаться ветеринарно-токсикологическому исследованию.

Насколько важна микробиологическая оценка качества корма наряду с биохимическими анализами очевидно со следующего примера. При созревании сыра обнаруживалось нежелательное “вспучивание” из-за образования газов, несмотря на то, что в скармливаемом коровами силосе масляная кислота отсутствовала. В результате микробиологического анализа был выявлен высокий титр маслянокислых бактерий, которые долгое время сохранялись в силосе в виде спор и лишь попав в благоприятные условия они развивались из спор. Силос, содержащий споры масляно-кислых бактерий, способствовал бактериальному заражению молока. Такое молоко характеризовалось плохой устойчивостью При хранении было совершенно непригодно для приготовления сыров. Поэтому иногда в некоторых сыродельческих районах ошибочно считают скармливание силоса нецелесообразным. Благодаря применению микробиологического анализа в сочетании с образцовой дезинфекцией доильных установок достигается улучшение качества молока.

3.1. Основные микробиологические методы определения качества кормов.

1. Подготовка исследуемого материала (суспензии корма)к анализу.

Среднюю пробу (весом 0,5-1,0 кг) исследуемого материала (силоса или сенажа) тщательно перемешивают (с соблюдением основных правил асептики) и измельчают на кусочки длиной 1-2 см. Затем навеску (50 г) хорошо перемешанной средней пробы помещают в стерильный гомогенизатор марки М.S.E. Ato-mix, добавляют 450 мл стерильной водопроводной воды и в течение 1 минуты гомогенизируют. Полученную суспензию разбавляют до 10 5 -10 6 раз стерильной водопроводной водой (5 мл суспензии + 45 мл воды), взбалтывают каждое разведение в течение 5 минут.

2. Высев суспензии на элективные среды (приложение 1) проводят по 1 мл суспензии – при глубинном посеве, по 0,05-0,1 мл суспензии при посеве в жидкие среды.

3. Определение количества молочнокислых бактерий проводят на капустном агаре с мелом (среда 1) и на капустном агаре со спиртом и мелом (среда 2) – глубинный посев.

Подсчет колоний молочнокислых бактерий на капустном агаре с мелом проводят на 5-6 день, а на капустном агаре со спиртом и мелом – на 7-10 день (при 28 0).

4. Количество посторонней микрофлоры (аэробных гнилостных микроорганизмов ) определяют глубинным посевом на пептонном агаре (среда 3). Подсчет колоний ведется на 5-7 день при 28 0 .

5. Колиство спор аэробных гнилостных бацилл на специальной среде (мясопептонный агар + сусло-агар) – среда 8. Посев поверхностный (0,05мл), подсчет колоний ведут на 4 день (при 28 0).

6.Количество микроскопических грибов и дрожжей определяют на сусло-агаре со стрептомицином (среда 4) поверхностным посевом (0,1 мл). Подсчет колоний ведут на 3-4 день (при необходимости повторно на 7-8 день) при 28 0 .

7. Титр маслянокислых бактерий устанавливают на жидкой картофельной среде (среда 5). Для определения количества спор маслянокислых бактерий проводят посев из суспензии после пастеризации в течение 10 минут при 75 0 .

Учет результатов анализа ведут по интенсивности и выделения газа (кусочки картофеля всплывают на поверхность жидкости), титр маслянокислых бактерий и их спор устанавливают по методу предельных разведений.

8. Анаэробные протеолитические бактерии определяют на мясо-пептонном бульоне (среда 6) по выделению газа в поплавках. Посевы выдерживаются при 28 0 в течение двух недель.

9. Денитрифицирующие бактерии учитывают на среде Гильтая (среда 7) при анализе корма из трав, выращенных по фону высоких доз азотных удобрений. Подсчет ведется по интенсивности выделения газа и посевы выдерживают в течение 10-12 дней при 28 0 .

10. Тест микробиологического роста.

Для определения фунгистатических (фунгицидных), бактериостатических (бактерицидных) свойств соединений две пробирки (в трех повторностях) с элективной средой, в одной из которых добавлен изучаемый препарат, засевается тест-культурой. Из пробирки с культурой, где после добавления того или иного ингибирующего препарата не наблюдалось роста, переносится петля на свежую среду (не содержащую препарата). Если через 24 часа начинается усиленный рост, изучаемый препарат обладает фунгистатическим, бактериостатическим (тормозящим) действием. Если через неделю роста не наблюдается делается вывод о фунгицидном, бактерицидном (ингибирующим) действии изучаемого вещества (приложение 2).

В качестве тест-культуры используют наиболее часто встречающиеся представители нежелательной микрофлоры (гнилостные и маслянокислые бактерии, дрожжи, плесневые грибы).

Лабораторно-практическое занятие 1

Тема : Основные микробиологические методы определения качества кормов. Выделение и учет молочнокислых бактерий.

Цель : Ознакомить студентов с основными микробиологическими методами определения качества кормов; элективными питательными средами №1 и №2; основными биологическими свойствами молочнокислых бактерий.

Время : 4 часа.

Место работы

Оборудование и материалы .

Рабочее место бактериолога, микроскопы, лупы, питательные среды №1 и №2 – по 2 чашки Петри. Тест-культуры молочнокислых микроорганизмов на плотной среде – Lactobacterium plantarum. Таблицы с рисунками молочнокислых бактерий. Термостат. Исследуемый корм (образцы силоса или сенажа). Гомогенизатор. Весы до 1 кг, разновесы. Стерильные чашки Петри – 2 шт. Стерильная водопроводная вода в 0,5 л флаконе. Пипетки 1,0; 5,0; 10,0 мл. Колбы 50,0; 100,0 мл. Бактериологические петли. Спиртовки.

Методические указания

Преподаватель проводит теоретический опрос по теме: «Микробиология силоса и сенажа».

Затем преподаватель дает краткую характеристику микроорганизмам кормов, объясняет микробиологические процессы, происходящие при силосовании и сенажировании.

Далее дает краткую характеристику представителям микрофлоры кормов – эпифитной микрофлоре растений, молочнокислым, маслянокислым и гнилостным бактериям, плесневелым грибам и дрожжам, обращая внимание студентов на морфологию колоний молочнокислых бактерий. Затем преподаватель обращает внимание студентов на масштабы потерь в консервированных кормах, вызванных деятельностью нежелательных микроорганизмов.

Преподаватель дает объяснение понятиям «микозы», «микотоксикозы» (кормовые токсикозы), а также рассказывает о влиянии силоса на обмен веществ животных.

Затем преподаватель знакомит студентов с ингредиентами элективных питательных сред №1 и №2 и назначением этих сред для культивирования молочнокислых групп микроорганизмов. Одновременно с объяснением преподаватель демонстрирует посев суспензии корма на питательные среды.

Методика выявления и учета молочнокислых бактерий .

1. Подготовка исследуемого материала к анализу.

Среднюю пробу (весом 0,5-1,0 кг) исследуемого материала (силоса или сенажа) тщательно перемешивают (с соблюдением основных правил асептики) и измельчают на кусочки длиной 1-2 см. Затем навеску (50 г) хорошо перемешанной средней пробы помещают в стерильный гомогенизатор марки типа М.S.E. Ato-mix, добавляют 450 мл стерильной водопроводной воды и в течение 1 минуты гомогенизируют. Полученную суспензию разбавляют до 10 5 -10 6 раз стерильной водопроводной водой (5 мл суспензии + 45 мл воды), взбалтывают каждое разведение в течение 5 минут.

2. Высев суспензии на элективные среды (приложение) проводится по 1 мл суспензии – при глубинном посеве, по 0,05-0,1 мл суспензии при посеве в жидкие среды.

3. Определение количества молочнокислых бактерий проводят на капустном агаре с мелом (среда 1) и на капустном агаре со спиртом и мелом (среда 2) – глубинный посев.

Подсчет колоний молочнокислых бактерий на капустном агаре с мелом проводится на 5-6 день, а на капустном агаре со спиртом и мелом – на 7-10 день (при 28 0).

Среда 2 необходима для выявления молочнокислых бактерий в составе эпифитной микрофлоры и свежих (с высоким содержанием сухого вещества) силосов, так как спирт заметно тормозит рост посторонней микрофлоры.

Посевы ставят в термостат при 28С на 5-10 суток.

Самостоятельная работа студентов .

1. Студенты записывают в тетрадь из таблицы морфологию молочнокислых бактерий, в т.ч. характер роста колоний, рецепты питательных сред.

2. На последующем занятии проводят подсчет колоний на среде №1 на 5-6 день, а на среде №2 – на 7-10 день.

Контрольные вопросы .

1. Какая микрофлора называется эпифитной?

2. Какие микроорганизмы относят к молочнокислым? Какова их роль при силосовании?

3. Методы выделения и учета молочнокислых бактерий.

Подведение итогов занятия :

Выставление оценок по теоретической части; прием выполненной практической работы; изложение замечаний.

Домашнее задание .

1. Микробиология кормов (силоса и сенажа).

2. Маслянокислое брожение.

Литература.

1. C.124-135; С.267-293

5. С.448-452

6. С.429-453

Лабораторно-практическое занятие 2.

Тема : Основные микробиологические методы определения качества кормов. Выделение и учет маслянокислых бактерий.

Цель : Ознакомить студентов с основными методами определения качества кормов; рецептом приготовления элективной питательной среды №5; основными биологическими свойствами маслянокислых бактерий.

Время : 4 часа.

Место работы : лаборатория кафедры микробиологии и вирусологии.

Оборудование и материалы .

Рабочее место бактериолога, микроскопы, лупы, питательная среда №5 в количестве 4 пробирок. Тест-культуры маслянокислых бактерий в жидкой среде – Clostridium butyricum; предварительно выполненные посевы тест-культуры на среде №5 (по 4 пробирки). Таблицы с рисунками маслянокислых бактерий. Термостат. Исследуемый корм (образцы силоса или сенажа). Гомогенизатор. Весы до 1 кг, разновесы. Стерильные Петри – 4 шт. Стерильная водопроводная вода в 0,5 л флаконе. Пипетки 1,0; 5,0; 10,0 мл. Колбы 50,0; 100,0 мл. Бактериологические петли. Спиртовки.

Методические указания (объяснение основных вопросов темы).

Преподаватель проводит теоретический опрос

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Уральская государственная сельскохозяйственная Академия

Контрольная работа

«Микробиология растений»

Выполнил: Буньков И.А.

Екатеринбург 2012

Введение

5. Микробиология кормов, сена

6. Роль микроорганизмов в природе и сельскохозяйственном производстве

Заключение

Введение

Микробиология (от микро... и биология), наука, изучающая микроорганизмы -- бактерии, микоплазмы, актиномицеты, дрожжи, микроскопические грибы и водоросли -- их систематику, морфологию, физиологию, биохимию, наследственность и изменчивость, распространение и роль в круговороте веществ в природе, практическое значение.

Наука о мельчайших организмах, не видимых невооруженным глазом. Микробиология изучает строение микробов (морфология), их химическую организацию и закономерности жизнедеятельности (физиология), изменчивость и наследственность (генетика микроорганизмов), взаимоотношения с другими организмами, включая человека, и их роль в формировании биосферы. В ходе историч. развития микробиологии как наука разделилась на общую, сельскохозяйственную, ветеринарную, медицинскую и промышленную. Общая микробиология изучает закономерности жизнедеятельности микробов как организмов, а также роль микробов для поддержания жизни на Земле, в частности их участие в круговороте углерода, азота, энергии и пр.

1. Три области практического применения

Итак, микробиология -- это наука, изучающая микроорганизмы, их свойства, распространение и роль в круговороте веществ в природе. Широко известны три области практического приложения микробиологических знаний, три основных направления, без которых и представить нельзя современную жизнь. Одно из этих направлений-- медицинская микробиология, изучающая болезнетворные микроорганизмы и разрабатывающая методы борьбы с ними Медицинская микробиология. включает бактериологию, которая изучает бактерии -- возбудители инфекционных заболеваний, микологию -- раздел о болезнетворных грибках, протозоологию, объектом исследования которой являются болезнетворные одноклеточные животные организмы, и, наконец, мед. вирусологию, исследующую болезнетворные вирусы. Достоверные сведения о микробах впервые были получены во второй половине 17 в. голландским ученым А. Левенгуком, описавшим «живых зверьков» в воде, зубном налете, настоях при рассмотрении их в простейший микроскоп, увеличивавший объекты в 250--300 раз.

Другое -- техническая микробиология, под «покровительством» которой находится производство спиртовых и молочных продуктов (с использованием процессов брожения), витаминов, столь необходимых человеку антибиотиков и гормонов. Техническая, или промышленная, микробиология изучает химические процессы, вызываемые микробами, которые приводят к образованию спиртов, ацетона и других продуктов, важных для человека. В последние годы широко развились также такие области технической микробиологии, как производство витаминов, аминокислот и антибиотиков.

Третья самостоятельная сфера этой науки -- почвенная микробиология, изучающая участие микроорганизмов в почвенных процессах в целях оптимального их использования в области сельскохозяйственного производства.

Микробиология вошла в круг научных дисциплин еще в XVII века: ее появление тесно связано с изобретением микроскопа. Золотой век микробиологии начался в конце XIX века, когда промышленное и техническое развитие человеческого общества вместе с развитием химии красящих веществ, прогрессом оптики и замечательными открытиями бактериологов произвели в медицине и медицинском мышлении настоящий революционный переворот. К отдельным звеньям этой «революции» можно отнести открытия возбудителей значительной части инфекционных заболеваний человека и животных -- возбудителей, обнаруженных в своеобразном царстве микроорганизмов.

О том, что же именно относится к пестрой плеяде микроорганизмов, к сфере, контролируемой микробиологией, многие имеют не всегда точное и полное представление. С годами микробиология превратилась в обширную и сложную научную дисциплину, и причина этого лежит не в каком-нибудь искусственном ее усложнении, а в том, что были открыты группы микроорганизмов, которые никак нельзя было подогнать к какому-то единому, общему знаменателю. Это заставило разделить микробиологию на несколько специальных отделов.

Пока что выделено пять таких «провинций» в «государстве» микробиологии. Правда, ее дальнейшее развитие и дифференциация определенно говорят, что это пятичленное подразделение не окончательное. Но на сегодня оно нас вполне удовлетворяет. Вот краткое перечисление и определение упомянутых групп.

Вирусология изучает вирусы.

Бактериология занимается исследованием бактерий (специалисты считают их самыми древними обитателями Земли) и актиномицетов (одноклеточных микроорганизмов, близких по чертам организации к бактериям).

Микология исследует низшие (микроскопические) грибы.

Альгология изучает микроскопические водоросли.

Протозоология имеет объектом своего изучения простейших -- одноклеточных животных, стоящих в системе классификации на грани растительного и животного мира.

Мы перечислили эти подразделения в соответствии с увеличением размеров микроорганизмов.

Вирусы в сравнении с другими группами микроорганизмов неизмеримо мельче. Именно их ничтожно малая величина и дала в руки микробиологов (в период зарождения вирусологии) основную возможность отличать их от бактерий. Размеры вирусов варьируют в пределах от 20 до 300 нанометров (один нанометр равен миллионной доли миллиметра).

В «молодые годы» вирусологии для обозначения небактериального возбудителя какой-либо болезни применяли термин «фильтрующийся вирус» (от лат. virus -- яд).

Первоначальный термин подчеркивал своеобразное свойство возбудителей -- способность проходить через фильтры, не пропускающие самые мелкие бактерии.

Дальнейшие исследования показали, что вирусы представляют особую группу инфекционных возбудителей и их изучение требует применения совершенно новых методов. В результате возникла и новая самостоятельная отрасль микробиологии --вирусология. Такое выделение было безоговорочно принято всеми учеными. Вирусологию с самого начала считали как бы младшей сестрой- бактериологии.

Однако между этими двумя отраслями науки, вернее, их объектами, есть существенное различие.

Бактериологи уже сравнительно давно обнаружили наряду с болезнетворными бактериями и такие, которые просто необходимы для жизнедеятельности человека, животных и растений, для нормального протекания естественного круговорота веществ в природе и многих технологических процессов в пищевой и фармацевтической промышленности.

2. Возникновение и развитие микробиологии

микроорганизм биология корм

За несколько тыс. лет до возникновения Микробиология как науки человек, не зная о существовании микроорганизмов, широко применял их для приготовления кумыса и др. кисломолочных продуктов, получения вина, пива, уксуса, при силосовании кормов, мочке льна. Впервые бактерии и дрожжи увидел А. Левенгук, рассматривавший с помощью изготовленных им микроскопов зубной налёт, растительные настои, пиво и т.д. Творцом микробиологии как науки был Л. Пастер, выяснивший роль микроорганизмов в брожениях (виноделие, пивоварение) и в возникновении болезней животных и человека. Исключительное значение для борьбы с заразными болезнями имел предложенный Пастером метод предохранительных прививок, основанный на введении в организм животного или человека ослабленных культур болезнетворных микроорганизмов. Задолго до открытия вирусов Пастер предложил прививки против вирусной болезни -- бешенства. Он же доказал, что в современных земных условиях невозможно самопроизвольное зарождение жизни. Эти работы послужили научной основой стерилизации хирургических инструментов и перевязочных материалов, приготовления консервов, пастеризации пищевых продуктов и т.д. Идеи Пастера о роли микроорганизмов в круговороте веществ в природе были развиты основоположником общей Микробиология в России С. Н. Виноградским, открывшим хемоавтотрофные микроорганизмы (усваивают углекислый газ атмосферы за счёт энергии окисления неорганических веществ; см. Хемосинтез), азотфиксирующие микроорганизмы и бактерий, разлагающих целлюлозу в аэробных условиях. Его ученик В. Л. Омелянский открыл анаэробных бактерий, сбраживающих, т. е. разлагающих в анаэробных условиях целлюлозу, и бактерий, образующих метан. Значительный вклад в развитие Микробиология был сделан голландской школой микробиологов, изучавших экологию, физиологию и биохимию разных групп микроорганизмов (Микробиология Бейеринк, А. Клюйвер, К. ван Нил). В развитии медициской Микробиология важная роль принадлежит Р. Коху, предложившему плотные питательныесреды для выращивания микроорганизмов и открывшему возбудителей туберкулёза и холеры. Развитию медицинской Микробиология и иммунологии способствовали Э. Беринг (Германия), Э. Ру (Франция), С. Китазато (Япония), а в России и СССР -- И.И. Мечников, Л.А. Тарасевич, Д.К. Заболотный, Н.Ф. Гамалея.

Развитие микробиологии и потребности практики привели к обособлению ряда разделов микробиологии в самостоятельные научные дисциплины. Общая микробиология изучает фундаментальные закономерности биологии микроорганизмов. Знание основ общей микробиологии необходимо при работе в любом из специальных разделов микробиологии содержание, границы и задачи общей микробиологии постепенно изменялись.

Ранее к объектам, изучаемым ею, относили также вирусы, простейшие растительного или животного происхождения (протозоа), высшие грибы и водоросли. В зарубежных руководствах по общей микробиологии до сих пор описываются эти объекты

В задачу технической, или промышленной, микробиологии входит изучение и осуществление микробиологических процессов, применяемых для получения дрожжей, кормового белка, липидов, бактериальных удобрений, а также получение путём микробиологического синтеза антибиотиков, витаминов, ферментов, аминокислот, нуклеотидов, органических кислот и т.п. (см. также Микробиологическая промышленность).

Сельскохозяйственная микробиология выясняет состав почвенной микрофлоры, её роль в круговороте веществ в почве, а также её значение для структуры и плодородия почвы, влияние обработки на микробиологические процессы в ней, действие бактериальных препаратов на урожайность растений. В задачу сельско-хозяйственной микробиологии входят изучение микроорганизмов, вызывающих заболевания растений, и борьба с ними, разработка микробиологических способов борьбы с насекомыми -- вредителями с.-х. растений и лесных пород, а также методов консервирования кормов, мочки льна, предохранения урожая от порчи, вызываемой микроорганизмами.

Геологическая микробиология изучает роль микроорганизмов в круговороте веществ в природе, в образовании и разрушении залежей полезных ископаемых, предлагает методы получения (выщелачивания) из руд металлов (медь, германий, уран, олово) и др. ископаемых с помощью бактерий.

Водная Микробиология изучает количественный и качественный состав микрофлоры солёных и пресных вод и её роль в биохимических процессах, протекающих в водоёмах, осуществляет контроль за качеством питьевой воды, совершенствует микробиологические методы очистки сточных вод.

В задачу медицинской Микробиология входит изучение микроорганизмов, вызывающих заболевания человека, и разработка эффективных методов борьбы с ними. Эти же вопросы в отношении сельскохозяйственных и др. животных решает ветеринарная Микробиология

Своеобразие строения и размножения вирусов, а также применение специальных методов их исследования привели к возникновению вирусологии как самостоятельной науки, не относящейся к микробиологии

Как общая Микробиология, так и её специальные разделы развиваются исключительно бурно. Существуют три основных причины такого развития. Во-первых, благодаря успехам физики, химии и техники Микробиология получила большое число новых методов исследования. Во-вторых резко возросло практическое применение микроорганизмов. В-третьих, микроорганизмы стали использовать для решения важнейших биологических проблем, таких, как наследственность и изменчивость, биосинтез органических соединений, регуляция обмена веществ и др. Успешное развитие современной микробиологии невозможно без гармонического сочетания исследований, проводимых на популяционном, клеточном, органоидном и молекулярном уровнях. Для получения бесклеточных ферментных систем и фракций, содержащих определённые внутриклеточные структуры, применяют аппараты, разрушающие клетки микроорганизмов, а также градиентное центрифугирование, позволяющее получать частицы клеток, обладающие различной массой. Для исследования морфологии и цитологии микроорганизмов разработаны новые виды микроскопической техники. В СССР был изобретён метод капиллярной микроскопии, позволивший открыть новый, ранее не доступный для наблюдения мир микроорганизмов, обладающих своеобразной морфологией и физиологией.

Для изучения обмена веществ и химического состава микроорганизмов получили распространение различные способы хроматографии, масс-спектрометрия, метод изотопных индикаторов, электрофорез и др. физические и физико-химические методы. Для обнаружения органических соединений применяют также чистые препараты ферментов. Предложены новые способы выделения и химической очистки продуктов жизнедеятельности микроорганизмов (адсорбция и хроматография на ионообменных смолах, а также иммунохимические методы, основанные на специфической адсорбции определённого продукта, например фермента, антителами животного, образовавшимися у него после введения этого вещества). Сочетание цитологических и биохимических методов исследования привело к возникновению функциональной морфологии микроорганизмов. С помощью электронного микроскопа стало возможным изучение тонких особенностей строения цитоплазматических мембран и рибосом, их состава и функций (например, роль цитоплазматических мембран в процессах транспорта различных веществ или участие рибосом в биосинтезе белка).

Лаборатории обогатились ферментёрами различной ёмкости и конструкции. Широкое распространение получило непрерывное культивирование микроорганизмов, основанное на постоянном притоке свежей питательной среды и оттоке жидкой культуры. Установлено, что наряду с размножением клеток (ростом культуры) происходит развитие культуры, т. е. возрастные изменения у клеток, составляющих культуру, сопровождающиеся изменением их физиологии (молодые клетки, даже интенсивно размножаясь, не способны синтезировать многие продукты жизнедеятельности, например ацетон, бутанол, антибиотики, образуемые более старыми культурами). Современные методы изучения физиологии и биохимии микроорганизмов дали возможность расшифровать особенности их энергетического обмена, пути биосинтеза аминокислот, многих белков, антибиотиков, некоторых липидов, гормонов и др. соединений, а также установить принципы регуляции обмена веществ у микроорганизмов.

3. Связь микробиологии с другими науками

Микробиология в той или иной степени связана с др. науками: морфологией и систематикой низших растений и животных (микологией, альгологией, протистологией), физиологией растений, биохимией, биофизикой, генетикой, эволюционным учением, молекулярной биологией, органической химией, агрохимией, почвоведением, биогеохимией, гидробиологией, химической и микробиологической технологией и др. Микроорганизмы служат излюбленными объектами исследований при решении общих вопросов биохимии и генетики (см. Генетика микроорганизмов, Молекулярная генетика). Так, с помощью мутантов, утративших способность осуществлять один из этапов биосинтеза какого-либо вещества, были расшифрованы механизмы образования многих природных соединений (например, аминокислот лизина, аргинина и др.). Изучение механизма фиксации молекулярного азота для воспроизведения его в промышленных масштабах направлено на поиски катализаторов, аналогичных тем, которые в мягких условиях осуществляют азотфиксацию в клетках бактерий. Между Микробиология и химией существует постоянная конкуренция при выборе наиболее экономичных путей синтеза различных органических веществ. Ряд веществ, которые ранее получали микробиологическим путём, теперь производят на основе чисто химического синтеза (этиловый и бутиловый спирты, ацетон, метионин, антибиотик левомицетин и др.). Некоторые сиитезы осуществляют как химическим, так и микробиологическим путём (витамин B2, лизин и др.). В ряде производств сочетают микробиологические и химические методы (пенициллин, стероидные гормоны, витамин С и др.). Наконец, есть продукты и препараты, которые пока могут быть получены только путём микробиологического синтеза (многие антибиотики сложного строения, ферменты, липиды, кормовой белок и т.д.).

4. Практическое значение микробиологии

Активно участвуя в круговороте веществ в природе, микроорганизмы играют важнейшую роль в плодородии почв, в продуктивности водоёмов, в образовании и разрушении залежей полезных ископаемых. Особенно важна способность микроорганизмов минерализовать органические остатки животных и растений. Всё возрастающее применение микроорганизмов в практике привело к возникновению микробиологической промышленности и к значительному расширению микробиологических исследований в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства. Ранее техническая Микробиология в основном изучала различные брожения, а микроорганизмы использовались преимущественно в пищевой промышленности. Быстро развиваются и новые направления технической микробиологии, которые потребовали иного аппаратурного оформления микробиологических процессов. Выращивание микроорганизмов стали проводить в закрытых ферментёрах большой ёмкости, совершенствовались методы отделения клеток микроорганизмов от культуральной жидкости, выделения из последней и химической очистки их продуктов обмена. Одним из первых возникло и развилось производство антибиотиков. В широких масштабах микробиологическим путём получают аминокислоты (лизин, глутаминовая кислота, триптофан и др.), ферменты, витамины, а также кормовые дрожжи на непищевом сырье (сульфитные щелока, гидролизаты древесины, торфа и с.-х. растительные отходы, углеводороды нефти и природного газа, фенольные или крахмалсодержащие сточные воды и т.д.). Осуществляется получение микробиологическим путём полисахаридов и осваивается промышленный биосинтез липидов. Резко возросло применение микроорганизмов в сельском хозяйстве. Увеличилось производство бактериальных удобрений, в частности нитрагина, приготовляемого из культур клубеньковых бактерий, фиксирующих азот в условиях симбиоза с бобовыми растениями, и применяемого для заражения семян бобовых культур. Новое направление с.-х. микробиологии связано с микробиологическими методами борьбы с насекомыми и их личинками -- вредителями с.-х. растений и лесов. Найдены бактерии и грибы, убивающие своими токсинами этих вредителей, освоено производство соответствующих препаратов. Высушенные клетки молочнокислых бактерий используют для лечения кишечных заболеваний человека и с.-х. животных.

Деление микроорганизмов на полезных и вредных условно, т.к. оценка результатов их деятельности зависит от условий, в которых она проявляется. Так, разложение целлюлозы микроорганизмами важно и полезно в растительных остатках или при переваривании пищи в пищеварительном тракте (животные и человек не способны усваивать целлюлозу без её предварительного гидролиза микробным ферментом целлюлазой). В то же время микроорганизмы, разлагающие целлюлозу, разрушают рыболовные сети, канаты, картон, бумагу, книги, хлопчато-бумажные ткани и т.д. Для получения белка микроорганизмы выращивают на углеводородах нефти или природного газа. Одновременно с этим большие количества нефти и продуктов её переработки разлагаются микроорганизмами на нефтяных промыслах или при их хранении. Даже болезнетворные микроорганизмы не могут быть отнесены к абсолютно вредным, т.к. из них приготовляют вакцины, предохраняющие животных или человека от заболеваний. Порча микроорганизмами растительного и животного сырья, пищевых продуктов, строительных и промышленных материалов и изделий привела к разработке различных способов их предохранения (низкая температура, высушивание, стерилизация, консервирование, добавление антибиотиков и консервантов, подкисление и т.п.). В др. случаях возникает необходимость ускорить разложение определённых химических веществ, например пестицидов, в почве. Велика роль микроорганизмов при очистке сточных вод (минерализация веществ, содержащихся в сточных водах).

5. Микробиология кормов, сена

Обыкновенное сено готовят из скошенных трав, которые имеют влажность 70-80% и содержат большое количество свободной воды. Такую воду для своего развития используют микроорганизмы. В процессе сушки свободная вода испаряется, остается связанная, которая недоступна микроорганизмам.

При влажности сена 12-17% микробиологические процессы приостанавливаются, что прекращает разрушение высушенных растений. После высушивания в сене сохраняется большое количество эпифитов, которые находятся в анабиотическом состоянии, так как в такой среде нет условий для их размножения. При попадании воды внутрь скирды или стога деятельность микроорганизмов начинает усиливаться. Процесс характеризуется повышением температуры до 40-50 градусов и выше.

При этом происходит гибель мезофилов, а деятельность микроорганизмов начинает усиливаться. Через 4-5 дней температура повышается до 70-80 градусов, происходит обугливание, растения становятся сначала бурыми, а затем черными. При 90 градусов микроорганизмы прекращают свою деятельность. Бурое сено готовят так: скошенную и хорошо провяленную траву складывают в небольшие копны, затем в стога, скирды. Поскольку в растительной массе содержится еще свободная вода, то начинают размножаться микроорганизмы, выделяется тепло, которое способствует досушиванию растений.

Сенажирование - способ консервирования провяленных трав, главный образом бобовых, убранных в начале бутонизации. Травы скашивают, укладывают в валки. Через сутки траву, провяленную до 50-55 % влажности, подбирают, измельчают и загружают в хорошо изолированные кормохранилища.

В траншеях растительную массу уплотняют, изолируют пластмассовой пленкой, на которую кладут солому, опилки, а затем землю. Сенаж - это зеленая растительная масса с пониженной влажностью, сохраняемая под влиянием физиологической сухости и биохимических процессов, вызываемых микроорганизмами, при нахождении ее в кормохранилищах, изолированных от кислорода воздуха. Количество молочнокислых и гнилостных микробов в сенаже в 4-5 раз меньше, чем в силосе.

Максимальное количество микроорганизмов образовывается на 15 день. Скорость течения микробиологических процессов связана с образованием органических кислот. Углеводы служат энергетическим материалом для животных и микроорганизмов. Растворимые углеводы микроорганизмы переводят в органические кислоты и тем самым обедняют корм.

В сенаже в результате гидролиза полисахаридов количество сахара возрастает. Повышенное осмотические давление в первую очередь угнетает рост маслянокислых микробов, затем молочнокислых и гнилостных. Это создает благоприятные условия для развития молочнокислых бактерий. При этом понижается pH, который вместе с давлением препятствует развитию маслянокислых бактерий, поэтому масляная кислота в сенаже отсутствует. Дрожжевание кормов - микробиологический способ подготовки кормов к скармливанию.

Дрожжи обогащают корм не только белком, но и витаминами, ферментами. Для хозяйственных целей выведены культурные расы дрожжей: пивные, пекарские, кормовые. В дрожжах содержится 48-52 % белков, 13-16 углеводов, 2-3 жиров, 22-40 БЭВ, 6-10 % золы, много аминокислот.

Дрожжи требует для своего роста и развития кислород, температуру 25-30 градусов, процесс дрожжевания длится 9-12 часов. Дрожжи размножаются на кормах растительного происхождения, которые богаты углеводами. Не следует дрожжевать корма животного происхождения, так как на таких средах быстро развиваются гнилостные микроорганизмы.

Дрожжевания проводят в сухом, светлом и просторном помещении. 3 способа: опарный, безопарный, заквасочный. Опарный: готовят опару - разведенные прессованные дрожжи 1% смешивают с кормом (пятая часть), в течение 6 часов каждые 20 минут перемешивают, затем добавляют остальной корм, двойное количество воды и снова перемешивают.

Смесь оставляют еще на 3 часа, в течение которых при периодическом перемешивании идет дрожжевание. Безопарный способ основан на дрожжевании сразу всей массы корма. Берут 1% прессованных дрожжей, разводят теплой водой, смешивают с кормом и двойным количеством воды. На протяжении 8-10 часов смесь помешивают каждые 30 минут.

Заквасочный способ применяют, когда мало дрожжей. Готовят закваску: 0.5 кг прессованных дрожжей размножают в небольшой количестве хорошо дрожжующихся углеводистых кормов при температуре 30 градусов в течение 5 часов. Затем корма осолаживают, обливая их крутым кипятком, и выдерживают при температуре не ниже 60 градусов в течение 5-6 часов. К осоложенному корму добавляют такое же количество воды и половину закваски. Перемешивают, накрывают и оставляют на 6 часов в теплом месте.

Вторую часть закваски добавляют к новой порции осоложенного корма и так делают 5-10 раз, после чего готовят новую первичную закваску.

6. Роль микроорганизмов в природе и сельскохозяйственном производстве

Широкое распространение микроорганизмов свидетельствует об их огромной роли в природе. При их участии происходит разложение различных органических веществ в почвах и водоемах, они обуславливают круговорот веществ и энергии в природе; от их деятельности зависит плодородие почв, формирование каменного угля, нефти, многих других полезных ископаемых. Микроорганизмы участвуют в выветривании горных пород и прочих природных процессах. При самом активном, широком участии микроорганизмов в природе, главным образом в почве и гидросфере, постоянно осуществляется два противоположных процесса: синтез из минеральных веществ сложных органических соединений и, наоборот, разложение органических веществ до минеральных. Единство этих противоположных процессов лежит в основе биологической роли микроорганизмов в круговороте веществ в природе.

Среди различных процессов превращения веществ в природе, в которых микроорганизмы принимают активное участие, важнейшее значение для осуществления жизни растений, животных и человека на Земле имеют круговорот азота, углерода, фосфора, серы, железа. Многие микроорганизмы используют в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Так, хлебопечение, изготовление кисломолочных продуктов, виноделие, получение витаминов, ферментов, пищевых и кормовых белков, органических кислот и многих веществ, применяемых в сельском хозяйстве, промышленности и медицине, основаны на деятельности разнообразных микроорганизмов.

Особенно важно использование микроорганизмов в растениеводстве и животноводстве. От них зависит обогащение почвы азотом, борьба с вредителями сельскохозяйственных культур при помощи микробных препаратов, правильное приготовление и хранение кормов, создание кормового белка, антибиотиков и веществ микробного происхождения для кормления животных. Микроорганизмы оказывают положительное влияние на процессы разложения веществ неприродного происхождения - ксенобиотиков, искусственно синтезированных, попадающих в почвы и водоемы и загрязняющих их.

Наряду с полезными микроорганизмами существует большая группа так называемых болезнетворных, или патогенных, микроорганизмов, вызывающих разнообразные болезни сельскохозяйственных животных, растений, насекомых и человека. Некоторые микроорганизмы вызывают поражение сельскохозяйственной продукции, приводят к обеднению почвы азотом, вызывают загрязнение водоемов, накопление ядовитых веществ (например, микробных токсинов). В результате их жизнедеятельности возникают эпидемии заразных болезней человека и животных, что сказывается на развитии экономики и производительных сил общества. Последние научные данные не только существенно расширили представления о почвенных микроорганизмах и процессах, вызываемых ими в окружающей среде, но и позволили создать новые отрасли в промышленности и сельскохозяйственном производстве.

Например, открыты антибиотики, выделяемые почвенными микроорганизмами, и показана возможность их использования для лечения человека, животных и растений, а также при хранении сельскохозяйственных продуктов. Обнаружена способность почвенных микроорганизмов образовывать биологически активные вещества: витамины, аминокислоты, стимуляторы роста растений - ростовые вещества и т.д. Найдены пути использования белка микроорганизмов для кормления сельскохозяйственных животных. Выделены микробные препараты, усиливающие поступление в почву азота из воздуха. Открытие новых методов получения наследственно измененных форм полезных микроорганизмов позволило шире применять микроорганизмы в сельскохозяйственном и промышленном производстве, а также в медицине.

Особенно перспективно развитие генной, или генетической, инженерии. Ее достижения обеспечили развитие биотехнологии, появление высокопродуктивных микроорганизмов, синтезирующих белки, ферменты, витамины, антибиотики, ростовые вещества и другие, необходимые для животноводства и растениеводства продукты. С микроорганизмами человечество соприкасалось всегда, тысячелетия даже не догадываясь об этом.

С незапамятных времен люди наблюдали брожение теста, готовили спиртные напитки, сквашивали молоко, делали сыры, переносили различные заболевания, в том числе эпидемические. Однако до середины прошлого века никто даже не представлял, что разного рода бродильные процессы и заболевания могут быть следствием деятельности ничтожно малых существ.

Заключение

На основании некоторых фактов можно предполагать, что вирусологические исследования по меньшей мере в ближайшие тридцать -- пятьдесят лет сохранят в микробиологии роль основной движущей силы. Современное состояние этих быстро развивающихся исследований позволяет предположить, что прогресс, достигнутый в усовершенствовании и ускорении процессов диагностики вирусных заболеваний, столь важных для немедленных и специфических терапевтических мер, будет продолжаться и далее.

Почему так важно немедленное вмешательство? Да потому, что, как только вирус в клетках начнет размножаться и вызовет в организме больного характерные симптомы болезни, введение каких-либо лекарственных препаратов уже не сможет достичь полного успеха.

В связи с развитием диагностики, несомненно, будут быстрее создавать новые «генерации» лекарств, более совершенно «пригнанных» к данному заболеванию. Изготовляя их, будут исходить из знания особенностей молекулярной биологии размножения тех или иных видов вирусов, а также специфики биохимических свойств различных типов клеток (нервных, клеток печени и т. п.).

С большой вероятностью можно ожидать и значительного расширения и углубления познаний о вирусном происхождении многих поражений центральной нервной системы, протекающих по дегенеративному типу, от которых страдает немало людей. Несомненно, существенно расширится список заболеваний, либо вызываемых вирусами, либо таких, при которых вирус играет главенствующую роль наряду с другими факторами.

Ускоренный и все более эффективный ход исследований инфекционных болезней в современную эпоху можно иллюстрировать многими убедительными фактами. С 1880 по 1950 год новые открытия накапливались сравнительно медленно, хотя именно4за эти 70 лет было сделано немало основных наблюдений. В последующий период вирусология стала развиваться значительно более быстрыми темпами в связи с использованием новых научных подходов и технических приемов.

Вирусологи получили более или менее завершенную картину структуры вирусов и сведения о механизме инфицирования клетки вирусом. Большой прогресс можно отметить и в исследованиях вирусных инфекций на молекулярном уровне, в связи с чем можно ожидать успеха и в области поисков новых противовирусных веществ. Здесь уже есть кое-какие обнадеживающие факты, касающиеся в том числе и опухолей вирусного происхождения.

Благодаря усилиям Всемирной организации здравоохранения и интенсивному развитию медицины во многих государствах мира была усовершенствована система вирусологического и эпидемиологического наблюдения при ликвидации массовых вирусных инфекций, а также при выявлении заразных болезней, до тех пор не встречавшихся в данных районах. Медицинская служба строго контролирует пассажирский и товарный, международный «и межконтинентальный транспорт в целях предотвращения «импорта» инфекций из других стран не только пассажирами, экипажем, но и перевозимыми животными, и даже растениями. Поиски возможных очагов заразных болезней проводятся в самых отдаленных уголках нашей планеты, и высокоспециализированные отряды службы здравоохранения проникают в развивающиеся страны, где еще в недалеком прошлом трудно было и думать о ликвидации инфекционных болезней. В наше время интенсивного использования транспорта и оживленного обмена товарами нельзя пренебрегать серьезностью «местных» инфекций. Сегодня такая инфекция, имеющая место в одной стране, может благодаря скоростному транспорту проявиться в месте, отдаленном на сотни и тысячи километров от исходного очага.

Список использованной литературы

1.Достижения советской микробиологии, Микробиология, 1989; Микробиология, Основы микробиологии, пер. с англ., Микробиология, 1995;

2.Работнова И.Л., Общая микробиология, Микробиология, 1966; «Микробиология», 1987, т. 36, в. 6;

3. Мейнелл Дж., Мейнелл Э., Экспериментальная микробиология, пер. с англ., Микробиология, 1967;

4.Шлегель Г., Общая микробиология, пер. с нем., Микробиология, 1972.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Роль микроорганизмов в круговороте азота, водорода, кислорода, серы, углерода и фосфора в природе. Различные типы жизни бактерий, основанные на использовании соединений различных химических веществ. Роль микроорганизмов в эволюции жизни на Земле.

реферат , добавлен 28.01.2010


Роль микроорганизмов в круговороте углерода в природе. Углеродное и азотное питание прокариот с различными типами жизни. Значение микроорганизмов в геологических процессах. Типы микрофлоры почвы: зимогенная, автохтонная, олиготрофная и автотрофная.

презентация , добавлен 18.12.2013


Характеристика основных показателей микрофлоры почвы, воды, воздуха, тела человека и растительного сырья. Роль микроорганизмов в круговороте веществ в природе. Влияние факторов окружающей среды на микроорганизмы. Цели и задачи санитарной микробиологии.

реферат , добавлен 12.06.2011


Свойства прокариотных микроорганизмов. Методы определения подвижности у бактерий. Участие микроорганизмов в круговороте азота в природе. Нормальная и анормальная микрофлора молока. Культивирование анаэробных микроорганизмов в условиях лаборатории.

шпаргалка , добавлен 04.05.2009


Роль микробов в природе и жизни человека. Использование микробиологических процессов в промышленности и сельском хозяйстве. Личная гигиена работников предприятия общественного питания. Строение, сущность процессов пищеварения. Пути заражения гельминтами.

контрольная работа , добавлен 23.02.2009


История развития микробиологии, задачи и связь с другими науками. Роль микробов в народном хозяйстве и патологии животных. Изучение плесеней и дрожжей. Микрофлора животных, почвы и кормов. Понятие и значение антибиотиков, стерилизации и пастеризации.

шпаргалка , добавлен 04.05.2014


Участие микроорганизмов в биогеохимических циклах соединений углерода, азота, серы, в геологических процессах. Условия обитания микроорганизмов в почве и воде. Использование знаний о биогеохимической деятельности микроорганизмов на уроках биологии.

курсовая работа , добавлен 02.02.2011


Закономерности количественного и качественного содержания микроорганизмов в пресных водоемах от различных факторов. Поступление патогенных микроорганизмов воду и их выживаемость в водной среде. Понятие о санитарно-показательных микроорганизмах.

курсовая работа , добавлен 28.11.2011


Микробиологические стандарты питьевой воды и методы её очистки. Характеристика кишечных бактериофагов, их значение как санитарно-показательных микроорганизмов. Основные пищевые инфекции. Влияние сушки и замораживания рыбных продуктов на микроорганизмы.

контрольная работа , добавлен 06.08.2015


Почва как среда обитания и основные эдафические факторы, оценка ее роли и значения в жизнедеятельности живых организмов. Распределение животных в почве, отношение растений к ней. Роль микроорганизмов, растений и животных в почвообразовательных процессах.