ناهید آقامحمدی
-
پایداری هوازی از ویژگی های مهم در ارزیابی کیفیت سیلاژ ذرت است. هدف از مطالعه حاضر، انتخاب جدایه های باکتری اسید لاکتیک جدا شده از منابع مختلف با قابلیت بهبود ویژگی های تخمیری و ارزیابی اثر تلقیح این جدایه ها بر پایداری هوازی سیلاژ ذرت و جلوگیری از رشد ریزجانداران بیماری زا و فاسدکننده سیلاژ طی قرار گرفتن در معرض هوا بود. جدایه های باکتری اسیدلاکتیک جدا شده از منابع مختلف، برای ارزیابی تولید متابولیت ها، کاهش pH و فعالیت ضد میکروبی در عصاره آبی به دست آمده از علوفه ذرت تلقیح شدند. 121 جدایه از منابع مختلف در آزمایشگاه جدا شد، تجزیه و تحلیل توالی 16S ریبوزومی DNA، جدایه های نماینده برای تایید حضور گروه های غالب استفاده شد. توالی جدایه های مختلف باکتری های لاکتیک اسید، درجه شباهت بالایی به جدایه های نوع بانک ژن با شباهت 99 و 100 درصد نشان دادند. پنج جدایه باکتری های اسیدلاکتیک که بهترین نتایج را نشان دادند، به علوفه ذرت تلقیح و 105 روز در سیلوهای آزمایشی سیلو شدند، سپس، طی هشت روز تحت آزمایش پایداری هوازی قرار گرفتند. نمونه های سیلاژ در صفر، چهار و هشت روز پس از قرار گرفتن در معرض هوا برای تعیین تغییرات در ترکیبات شیمیایی، فرآورده های تخمیر و ارزیابی تغییرات میکروبی برای تعیین فساد هوازی جمع آوری شدند. نتایج نشان داد، که همه سیلاژها دارای تخمیر خوب با مقدار pH پایین (کمتر از80/3) و غلظت کم اتانول هستند. پایداری هوازی سیلاژ ذرت با بالا بودن اسید استیک و کاهش جمعیت مخمرها همراه بود. تمام جدایه ها باعث افزایش پایداری هوازی سیلاژ ذرت شدند. این نتایج مزیت تلقیح میکروبی را اثبات کرد. بهترین جدایه ی آزمایشی، لاکتوباسیلوس فرمنتوم بود، زیرا باعث pH پایدارتر و تولید بیشتر اسید استیک، کاهش بالاتری از جمعیت مخمرها در سیلاژ ذرت تلقیح شده با این جدایه ی باکتری شد و بدین ترتیب فساد هوازی کاهش یافت.کلید واژگان: پایداری هوازی, فساد هوازی, قارچ های رشته ای, محصولات تخمیر, مخمرهاIntroductionCorn silage is a major source of forage for ruminants, which provides a higher energy level compared to other forages. But it is susceptible to aerobic deterioration, because yeasts utilize the lactic acid, produced by lactic acid bacteria, as a source of energy. Thus, silages become a favor environment for the growth of mold and bacteria. The susceptibility of a silage to the aerobic deterioration is an important factor since it is directly related to its quality and nutritive value. When silage is exposed to air, increase of temperature and pH may occur, resulting in soluble carbohydrates loss and fermentation of the products of microbial metabolism, reducing its quality. Aerobic stability is an important feature in the evaluation of corn silage quality. Researchers reports that the use of lactic acid bacteria can improve fermentation and aerobic stability of silage. This study aimed to investigate the changes in the chemical compositions and concentration of fermentation end products that occur in corn silages with or without microbial inoculants during aerobic exposure and to select bacterial strains that can improve the aerobic stability after silo opening.Materials and MethodsThis study was conducted to select lactic acid bacteria (LAB) strains isolated from corn silage, the intestinal contents of broilers, laying hens, Turkey, Ostrich and assess their effects on the quality and aerobic stability of maize silage. The LAB strains were inoculated into aqueous extract obtained from maize to evaluate their production of metabolites, pH reduction and antimicrobial activity. One hundred and twenty-one strains were isolated from various sources in the Laboratory, which all isolates were considered to be LAB as determined by Gram-stain appearance, catalase test and lactic acid productivity. Analysis of the 16S rDNA sequence of representative strains was used to confirm the presence of the predominant groups. The sequences from the various LAB isolates showed high degrees of similarity to those of the GenBank type strains between 99% and 100%. Five LAB strains that showed the best results were assessed in experimental silos. All treatments were ensiled in laboratory-scale silos for 105 days, and then subjected to an aerobic stability test for 8 days. Silage samples were collected at 0, 4 and 8 days after aerobic exposure to determinate the changes in the chemical compositions, products of fermentation, and to evaluate the silages microbial changes to determine the aerobic deterioration. Data in the experimental design, after opening the silos, were analyzed in a completely randomized design with nine replicates by GLM procedure of SAS software. In aerobic conditions, the data were analyzed as repeated measures in time. The data were analyzed in a completely randomized design by GLM procedure of SAS software. Variance analysis and multiple comparisons of data were performed using the GLM procedure of and the means were separated by Tukey’s test.Results and DiscussionThe results indicated that after 105 days of conservation, all silages had good fermentation characteristics with low pH (<3.80) and ethanol concentration and high lactic acid contents (P<0.01). A linear decrease in pH values and water-soluble carbohydrates contents were observed. Addition of lactic acid bacteria, increased acetic acid, but decreased ethanol contents of inoculated silages compared to the control (P<0.01). Across treatments, there were significant differences in the yeast populations (P<0.01). The population of yeasts which was initially high in the fresh forage (5.57 log cfu g−1 forage) before ensiling and a drastic reduction in the numbers of yeasts was observed in all silages throughout the experiment. The addition Lactobacillus Fermentum resulted in a higher concentration of acetic acid and reduced populations of yeasts in silage compared to the other silage treatments, and a lower ethanol concentration in the silage (P<0.01). The strains tested were able to modify the fermentative and chemical parameters and the populations of yeasts of silage after aerobic exposure. Aerobic stability of corn silages was associated with high acetic acid and reduction the populations of yeasts. all Lactobacillus strains promoted an increase in aerobic stability of silage. Addition of lactic acid bacteria, further improved silage aerobic stability with more acetic acid production and reduction the populations of yeasts (P<0.01). After 8 days of aerobic exposure, inoculated silage with Lactobacillus Fermentum remained stable, but the control silage deteriorated as indicated by a reduction in lactic acid and an increase in pH, and numbers of yeast (P<0.01). These results proved the advantage of microbial inoculation. The best Lactobacillus strains is Lactobacillus Fermentum because it provides more stable pH, production higher acetic acid, higher reduction of yeasts and filamentous fungi in maize silage, thereby decreasing the aerobic deterioration by these microorganisms.ConclusionThe results showed that application of inoculants is recommended because it promoted higher production of acetic acid, reducing the populations of yeast and filamentous fungi, a more stable pH and, therefore, improving the aerobic stability of silages. The best inoculation is Lactobacillus Fermentum because it provides higher reduction of yeast and filamentous fungi in maize silage, thereby decreasing the aerobic deterioration by these microorganisms. The Lactobacillus Fermentum strain show the best results in relation to silage aerobic stability.Keywords: Aerobic deterioration, Fermentation products, Aerobic stability, Filamentous fungi, Yeasts
-
سابقه و هدف
اثرات استفاده از باکتری های اسید لاکتیک به عنوان مکمل میکروبی بر ویژگی های تخمیر سیلاژ عمدتا به دلیل تولید متابولیت های مفیدی است که می توانند رشد میکروارگانیسم های بیماری زا و مخرب را مهار کنند. بنابراین، توانایی یک سویه در استفاده از سوبستراهای متعدد موجود در گیاه علوفه ای و تولید متابولیت های مختلف می تواند در رقابت با سایر میکروارگانیسم ها مفید باشد. از این توانایی می توان به عنوان یک اصل برای انتخاب مواد تلقیحی استفاده کرد. با این وجود، تحقیقات نشان داده اند که مقالات منتشر شده در انتخاب ماده تلقیحی با هدف محدود کردن رشد این میکروارگانیسم های مخرب و بیماری زا هنوز کمیاب است. برخی از محققان اثرات مواد تلقیحی میکروبی بر تخمیر سیلاژ را گزارش کرده اند. با این حال، با وجود مقالات متعددی که در مورد اثرات ماده تلقیحی بر تخمیر سیلاژ منتشر شده اند، در مورد انتخاب سیستماتیک سویه ها توضیحات کمی وجود دارد. هدف از مطالعه حاضر جداسازی، شناسایی و انتخاب سویه های باکتری های اسید لاکتیک با قابلیت بهبود ویژگی های تخمیری و جلوگیری از رشد میکروارگانیسم های بیماریزا و مخرب و ارزیابی اثر تلقیح این سویه ها بر ارزش غذایی و پایداری هوازی سیلاژهای ذرت بود.
مواد و روش هااین تحقیق به منظور انتخاب سویه های باکتری های اسید لاکتیک جدا شده از منابع مختلف و ارزیابی تاثیر آن ها بر کیفیت سیلاژ ذرت انجام شد. سویه های باکتری های اسید لاکتیک برای ارزیابی تولید متابولیت ها و کاهش pH در عصاره آبی بهدست آمده از علوفه ذرت تلقیح شدند. یکصدوبیست ویک سویه از منابع مختلف در آزمایشگاه جدا شد. همه ی سویه های جدا شده گرم مثبت، کاتالاز منفی و عمدتا تولید کننده اسید لاکتیک، که باکتری های اسید لاکتیک در نظر گرفته شدند. تجزیه و تحلیل توالی 16S ریبوزومی DNA، 22سویه نماینده برای تایید حضور گروه های غالب استفاده شد. توالی جدایه های مختلف باکتری های اسید لاکتیک درجه شباهت بالایی به سویه های نوع بانک ژن داشتند که بین 99 و 100 درصد شباهت نشان دادند. چهار سویه باکتری های اسید لاکتیک که بهترین نتایج را نشان دادند، در سیلوهای آزمایشی مورد ارزیابی قرار گرفتند. این آزمایش در یک طرح کاملا تصادفی با پنج تیمار (چهار سویه باکتری های اسید لاکتیک و یک شاهد بدون ماده تلقیحی) و نه تکرار انجام شد. مواد تلقیحی در 106 واحد تشکیل دهنده کلنی/ گرم علوفه تازه به علوفه ذرت خرد شده که پس از آن به مدت 105 روز سیلو شدند، استفاده شد. پس از باز شدن سیلوها، از سیلاژها برای تجزیه و تحلیل ترکیبات شیمیایی و فرآورده های تخمیری نمونه برداری شد.
یافته هاتلقیح سویه های باکتری های اسید لاکتیک بر ترکیب شیمیایی، خصوصیات تخمیری و جمعیت میکروبی سیلاژها تاثیر گذاشت. تلقیح سویه های باکتری های اسید لاکتیک بر ترکیب شیمیایی و غلظت اسیدهای لاکتیک و استیک، اتانول و 1،2-پروپان دی ال سیلاژها تاثیر معنی دار داشت. در میان تیمارها، سیلاژ تلقیح شده با لاکتوباسیلوس فرمنتوم دارای غلظت استات بالاتر (0.0001>P)، اما غلظت لاکتات (0.008>P) و تعداد مخمر کمتر (0.0001>P) نسبت به سایر سیلاژها بود. همچنین، تلقیح سیلاژ با لاکتوباسیلوس فرمنتوم (سویه ی 16) منجر به سیلاژی با جمعیت باکتری های اسید لاکتیک بیشتر و بهبود پایداری هوازی پس از در معرض قرار گرفتن هوا شد (0001/0>P). سیلاژهای تلقیح شده با لاکتوباسیلوس فرمنتوم و به دنبال آن لاکتوباسیلوس سالیواریوس حاوی کمترین تعداد مخمر (0001/0>P) و قارچ های رشته ای در طول تخمیر بودند. بین سیلاژها، سیلاژ تلقیح شده با لاکتوباسیلوس فرمنتوم، پایداری هوازی بالاتری را نشان داد (0.0001>P).
نتیجه گیریروش پیش انتخاب بر اساس تولید متابولیت ها در انتخاب سویه های جدید تلقیحی و همبستگی بالا با سیلوهای آزمایشگاهی، کارآمد بود. تلقیح سویه های باکتری های اسید لاکتیک در سیلاژ ذرت منجر به تفاوت در ارزش غذایی یا جمعیت میکروارگانیسم های بیماریزا و مخرب شد. سویه های 16 و 7، که به عنوان لاکتوباسیلوس فرمنتوم و لاکتوباسیلوس سالیواریوس شناخته شدند، منابع امیدوارکننده ای برای استفاده به عنوان ماده تلقیحی در سیلاژهای ذرت در نظر گرفته شدند، زیرا آنها سیلاژهایی با ویژگی های تخمیری بهتر فراهم می کنند و باعث بهبودی پایداری هوازی پس از قرار گرفتن در معرض هوا می شوند.
کلید واژگان: اسید استیک, پایداری هوازی, پروپان دی ال, لاکتوباسیلوس سالیواریوس, لاکتوباسیلوس فرمنتومBackground and objectivesThe effects of lactic acid bacteria as a microbial additive on the fermentation properties of silage are mainly due to the production of beneficial metabolites that can inhibit the growth of pathogenic and destructive microorganisms. Therefore, the ability of a strain to use numerous substrates in forage plants and produced different metabolites can be useful in competition with other microorganisms. This ability can be used as a principle for selecting inoculants. Nevertheless, research has shown that published articles on inoculant selection to limit the growth of these destructive and pathogenic microorganisms are still scarce. Some researchers have reported the effects of microbial inoculants on silage fermentation. However, despite numerous articles on the effects of inoculants on silage fermentation, there is little descriptions for the systematic selection of strains. The aim of this study was to isolate, identify and select strains of lactic acid bacteria with the ability to improve fermentation properties and prevent the growth of pathogenic and destructive microorganisms and evaluate the effect of inoculation of these strains on nutritional value and aerobic stability of maize silages.
Materials and methodsThis study was performed to select the lactic acid bacterial (LAB) strains isolated from different sources and evaluate their effect on the quality of maize silage. Lactic acid bacteria strains were inoculated to evaluate metabolite production and pH reduction in aqueous extract obtained from maize forage. One hundred and twenty-one strains were isolated from various sources in the laboratory. All isolated strains were gram-positive, catalase-negative and mainly lactic acid-producing, which were considered lactic acid bacteria. 16S ribosomal DNA sequence analysis of 22 representative strains was used to confirm the presence of dominant groups. The sequences of different isolates of lactic acid bacteria had a high degree of similarity to the GeneBank type strains, which showed between 99 and 100% similarity. Four strains of lactic acid bacteria that showed the best results were evaluated in experimental silos. This experiment was performed in a completely randomized design with five treatments (four strains of lactic acid bacteria and one control without inoculum) and nine replications. Inoculants were used in 106 colony forming unit/g of fresh forage to chopped maize forage, which were then ensiled for 105 days. After opening the silos, silages were sampled for analysis of chemical compositions and fermentation products.
ResultsInoculation of lactic acid bacterial strains affected the chemical composition, fermentation properties and microbial population. Inoculation of lactic acid bacterial strains significantly affected the chemical composition and concentration of lactic and acetic acids, ethanol and 1,2-propandiol of silage. Among all treatments, silages inoculated with Lactobacillus fermentum had higher acetate concentration (p < 0.0001), but lactate concentration (p < 0.008) and yeast counts (p < 0.0001) were lower than other silages. Also, inoculation of silage with L. fermentum (strain 16) resulted in silage with higher lactic acid bacterial population and improved aerobic stability after air exposure (p < 0.0001). Silages inoculated with L. fermentum and fallowed by with L. salivarius contained the lowest number of yeasts (p < 0.0001) and filamentous fungi during fermentation. Between silages, silage inoculated with L. fermentum showed higher aerobic stability (p < 0.0001).
CoclusionThe pre-selection method based on the production of metabolites was efficient in selecting new inoculation strains along good correlation with experiments in laboratory silos. Inoculation of lactic acid bacterial strains in maize silage resulted in differences in nutritional value or population of pathogenic and destructive microorganisms. Strains 16 and 7, identified as Lactobacillus fermentum and Lactobacillus salivarius, were considered promising sources for use as inoculants in maize silages because they provide silages with better fermentation properties and improve aerobic stability after exposure to air.
Keywords: acetic acid, Aerobic stability, Lactobacillus fermentum, Lactobacillus salivarius, Propanediol
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.