Acta Univ. Agric. Silvic. Mendelianae Brun. 2009, 57(5), 213-220 | DOI: 10.11118/actaun200957050213

Zmeny aminokyselinového spektra počas fermentačného procesu lucernových siláží konzervovaných chemickým a biologickým aditívom

Jaroslava Michálková, Daniel Bíro, Miroslav Juráček, Milan Šimko, Branislav Gálik
Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre, Fakulta agrobiológie a potravinových zdrojov, Trieda Andreja Hlinku 2, 949 76 Nitra, Slovenská republika

V práci bol sledovaný vplyv chemického a biologického aditíva na zmeny aminokyselinového spektra lucerny siatej (Medicago sativa) v priebehu fermentačného procesu. Práca bola rozdelená do dvoch experimentov, kde bola silážovaná nezavädnutá a zavädnutá lucerna z druhej kosby s dĺžkou rezanky 20 mm. Silážna fermentácia trvala 12 týždňov v laboratórnom sile o objeme 150 cm3 pri teplote 20-23 °C. Silážovali sa tri varianty v oboch pokusoch. Prvý variant bez použitia aditíva, druhý variant bol ošetrený kyselinou mravčou (chemické aditívum) a tretí variant s prídavkom biologického aditíva zloženého z Lactobacillus rhamnosus, L. plantarum, L. brevis, L. buchneri a Pediococcus pentosaceus. Po otvorení každého sila boli odobraté priemerné vzorky siláží a do realizácie ich rozboru boli uskladnené pri teplote - 60 °C. V pripravenom silážnom výluhu bolo merané pH a analyzovali sa fermentačné produkty izotachoforetickou metódou ako aj amoniak, ktorý bol zisťovaný titračnou kolorimetrickou metódou. Supernatant bol podrobený analýze na nebielkovinový dusík použitím mikro-Kjeldahlovej metódy, ktorý sa získal centifugáciou výluhu, z ktorého boli precipitáciou vyzrážané bielkoviny. Obsah dusíkatých látok bol stanovemý mikro-Kjeldahlovou metódou z sušených vzoriek ako aj obsah aminokyselín. Stupeň proteolýzy bol vypočítaný ako percento amoniakálneho dusíka z obsahu dusíkatých látok. K štatistickej testácií rozdielov medzi jednotlivými variantmi bol použitý Fischerov LSD test. V priebehu fermentácie čerstvej lucerny bez ošetrenia, došlo k štatisticky preukaznému poklesu aminokyselín okrem Met, Ile, Leu a Tyr. Neošetrená siláž mala najnižšiu koncentráciu Arg a Ser v porovnaní s ostatnými silážami. Pokles koncentrácie Ser bol spôsobený jeho rozkladom na pyruvát epifytickou mikroflórou ako zdroj energie. Rozsah rozkladu aminokyselín bol nižší v siláži s prídavkom kyseliny mravčej ako v neošetrenej siláži. Rozklad Arg bol štatisticky preukazne nižší v siláži ošetrenej kyselinou mravčou v porovnaní so silážou bez ošetrenia. Navyše nebola pozorovaná štatisticky významná redukcia Tyr, čo môže byť spôsobené s prudkým poklesom pH v priebehu prvej fázy fermentačného procesu s kyselinou mravčou, ktorá znižuje bakteriálnu aktivitu. Kyselina mravčia znížila štatisticky preukazne straty Ser, Glu, Arg a His. Tieto aminokyseliny sú najčastejšie degradované bakteriálnou aktivitou. Pri silážovaní čerstvej hmoty ošetrenej s biologickým prípravkom došlo k nárastu obsahu Ala, rozvetvených aminokyselín a k poklesu bázických aminokyselín. V uvädnutej siláži boli pozorované vyššie straty Arg než v neuvädnutej siláži. Štatisticky preukazné zníženie obsahu Arg v priebehu uvädania je možné vysvetliť faktom, že Arg je zásobnou aminokyselinou, ktorá je k dispozícii rastlinnému telu v priebehu fázy hladovania. Výsledky experimentov naznačujú inhibíciu rozkladu aminokyselín vzrastom obsahu sušiny a použitím chemického a biologického aditíva. Zmeny v aminokyselinovom profile boli rôzne v závislosti od stupňa uvädania a ošetrenie kyselinou mravčou spôsobilo najnižší rozklad aminokyselín. Biologické aditívum napomohlo znížiť straty aminokyselín zvlášť v siláži s vyšším obsahom sušiny.

lucerna siata, siláž, silážne aditívum

Changes in amino acid profile of alfalfa silage preserved by chemical and biological additives during fermentation

Changes in amino acid profile of alfalfa silage preserved with chemical or biological additives were studied in fresh and wilted silage. The chemical additive was formic acid and the biological additive consisted of Lactobacillus rhamnosus, L. plantarum, L. brevis, L. buchneri and Pediococcus pentosaceus. Second cut alfalfa (Medicago sativa L.) was harvested at the bloom stage, ensiled in mini silos (15 dm3) and fermented at 20-23 °C for 12 weeks. The dry matter of the fresh silage was 228 g.kg-1 and 281.6 g.kg-1 for the wilted before ensiling. The amino acid content was estimated by using an automatic amino acid analyzer AAA (INGOS Prague). The results of the experiments indicated that amino acid breakdown was inhibited by increased dry matter and the use of chemical and biological additive. Additionally, the content of amino acids was found to change in relation to the degree of wilting and formic acid treatment yielded the lowest amino acid breakdown. The amino acid breakdown was also reduced by biological preservative especially in the silage with a higher level of dry matter content.

Keywords: alfalfa, amino acid, silage, silage additive
Grants and funding:

This work was supported by the grant provide by Ministry of Agriculture, Slovak republic No: 1/0610/08.

Received: June 25, 2009; Published: October 10, 2014  Show citation

ACS AIP APA ASA Harvard Chicago IEEE ISO690 MLA NLM Turabian Vancouver
Michálková, J., Bíro, D., Juráček, M., Šimko, M., & Gálik, B. (2009). Changes in amino acid profile of alfalfa silage preserved by chemical and biological additives during fermentation. Acta Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelianae Brunensis, 57(5), 213-220. doi: 10.11118/actaun200957050213
Share...
Download citation
  • BibTeX (.bib)
  • Bookends (.ris)
  • EasyBib (.ris)
  • EndNote (.enw)
  • EndNote 8 (.xml)
  • ISI WoS (.isi)
  • Medlars (.medlars)
  • Mendeley (.ris)
  • MODS (.xml)
  • Papers (.ris)
  • RefWorks (.txt)
  • RefManager (.ris)
  • RIS (.ris)
  • MS Word (.xml)
  • Zotero (.ris)
    • Open full article

    References

    1. AOAC, 2000: Official Methods of Analysis of AOAC INTERNATIONAL. 17th Ed., AOAC International, Gaithersburg, MD, USA. ISBN 935584-67-6.
    2. Delauney, A. J., Verma, D. P. S., 1993: Proline biosynthesis and osmoregulation in plants. The Plant Journal, 4, 2: 215-223. ISSN 0960-7412. DOI: 10.1046/j.1365-313X.1993.04020215.x Go to original source...
    3. Doležal, P., Zeman L., 2005: Effect of different forms of bacterial inoculants on the fermentation process of ensiled crushed maize moisture grains. Czech Journal of Animal Science, 50, 5: 201-207. ISSN 1212-1819. DOI: 10.17221/4149-CJAS Go to original source...
    4. Fairbairn, R. L., Alli, I., Phillip, E., 1992: Proteolysis and amino acid degradation during ensilage of untreated or formic acid-treated lucerne and maize. Grass and Forage Science, 47, 4: 382-390. ISSN 0142-5242. DOI: 10.1111/j.1365-2494.1992.tb02284.x Go to original source...
    5. Givens, D. I., Rulquin, H., 2004: Utilization by ruminants of nitrogen compounds in silage-based diets. Animal Feed Science and Technology, 114, 1: 1-18. ISSN 0377-8401. DOI: 10.1016/j.anifeedsci.2003.09.005 Go to original source...
    6. Good, A. G., Muench, D. G., 1992: Purification and characterization of an anaerobically induced alanine aminotransferase from barley roots. Plant Physiology, 99, 4: 1520-1525. ISSN 0032-0889. DOI: 10.1104/pp.99.4.1520 Go to original source...
    7. Henderson, N., 1993: Silage additives. Animal Feed Science and Technology, 45, 1: 35-56. ISSN 0377-8401. DOI: 10.1016/0377-8401(93)90070-Z Go to original source...
    8. Heron, S. J. E., Edwards, R. A., Mc Donald, P., 1986: Changes in the nitrogenous components of gamma-irradiated and inoculated ensiled ryegrass. Journal of the Science of Food and Agriculture, 37, 10: 979-985. ISSN 0022-5142. DOI: 10.1002/jsfa.2740371005 Go to original source...
    9. Kemble, A. R., 1956: Studies on the nitrogen metabolism of the ensiling process. Journal of the Science of Food and Agriculture, 7, 2: 125-130. ISSN 0022-5142. DOI: 10.1002/jsfa.2740070206 Go to original source...
    10. Makoni, N. F., von Keyserlingk, M. A. G., Shelford, J. A., Fisher, L. J., Puchala, R., 1993: Fractionation of fresh, wilted and ensiled alfalfa proteins. Animal Feed Science and Technology, 41, 1: 1-13. ISSN 0377-8401. DOI: 10.1016/0377-8401(93)90090-7 Go to original source...
    11. Mc Donald, P., Edwards, R. A., Greenhalgh, J. F. D., 1966: Animal nutrition. Edingurgh and London, UK: Oliver and Boyd Ltd. 407pp.
    12. Mc Donald, P., Henderson, A. R., Heron, S. J. E., 1991: The Biochemistry of silage. Marlow, UK: Chalcombe Publications, pp. 62-75. ISBN 0-948617-225.
    13. Merensalmi, M., Virkki, M., 1991: The role of enzymes in the preservation and utilization of forage. In: Forage Preservation. Proceedings of 5th International Symposium, Nitra, Slovakia, pp. 43-46.
    14. Muck, R. E., Dickerson J. T., 1988: Storage temperature effects on proteolysis in alfalfa silage. Transactions of the American Society of Agricultural Engineers, 31, 1005-1009. ISSN 0001-2351. DOI: 10.13031/2013.30813 Go to original source...
    15. Ohshima, M., Mc Donald, P., 1978: A review of the changes in nitrogenous compound of herbage during ensiling. Journal of the Science of Food and Agriculture, 29, 6: 497-505. ISSN 0022-5142. DOI: 10.1002/jsfa.2740290602 Go to original source...
    16. Olt, A., Kärt, O., Kaldmäe, H., Ots, M., Songisepp, E., Smidt, I., 2005: The efect of additive and dry matter content on silage protein degradability and biogenic amine content. Journal of Agricultural Science, 16, 2: 117-123. ISSN 1024-0485.
    17. Owens, V. N., Albrecht, K. A., Muck, R. E., Duke, S. H., 1999: Protein degradation and fermentation characteristics of red clover and alfalfa silage harvested with varying levels of total nonstructural carbohydrates. Crop Science, 39, 6: 1873-1880. ISSN 0011-1838. DOI: 10.2135/cropsci1999.3961873x Go to original source...
    18. Ratcliffe, R. G., 1995: Metabolic aspects of the anoxic response in plants tissue. In: Environment and plant metabolism: Flexibility and Acclimation (N Smirmoff ed), Bios Scientific, Oxford, pp. 111-127. ISBN 1-872748-93-7.
    19. Sneath, P. H. A., Mair, N. S., Sharpe, M. E., Holt, J. G., 1986: Bergey's Manual of Systematic Bacteriology. Vol. 2, Wiliams and Wilkins, Baltimore. ISBN 0-683-07893-3.
    20. Weissbach, F., 2003: Theory and practice of ensuring good quality of silages from grass and legumes. In: Forage conservation. Proceedings of 11th International Scientific Symposium, Nitra, Slovakia, pp. 31-36. ISBN 80-88872-31-6.
    21. Wilkinson, J. M., 2005: Silage. I. pub, United Kingdom: Chalcombe. 254 pp. ISBN 0948617500.
    22. Winters, A. L., Cockburn, J. E., Dhanoa, M. S., Merry, R. J., 2000: Effect of lactic acid bacteria in inoculants on changes in amino acid composition during ensilage of sterile and non-sterile ryegrass. Journal of Applied Microbiology, 89, 3: 442-451. ISSN 1364-5072. DOI: 10.1046/j.1365-2672.2000.01133.x Go to original source...
    23. SAS Institute INC, 1985: SAS User's Guide: Statistics, 5th edn. Cary, NC, USA: SAS Institute, Inc. ISBN 0917382668.

    This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License (CC BY NC ND 4.0), which permits non-comercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original publication is properly cited. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.


    Return to the content