Eine neue Epoche der Getreidelagerung:»BIO-SIL plus Wasser als Konservierungsmittel«

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1 Eine neue Epoche der Getreidelagerung:»BIO-SIL plus Wasser als Konservierungsmittel«und Anmerkungen zur aeroben Stabilität und zur Hemmung von Clostridien in Silagen und neue Produkte der Dr. Pieper Technologie- und Produktentwicklung GmbH Dr. Bernd Pieper, Dr. Ulrich Korn; Dr. Pieper Technologie- und Produktentwicklung GmbH, Neuruppin Msc. Robert Pieper, Dr. Wolfgang Hackl; Institut für Nutztierwissenschaften und Technologie, Universität Rostock Zusammenfassung Feuchtes Getreide, das zur Verfütterung oder für Biogasanlagen bestimmt ist, kann mit BIO-SIL und Wasser sehr kostengünstig siliert werden. Das Prinzip des Konservierungsverfahrens beruht darauf, dass feuchtes Getreide mit einem Trockenmasse (TM)- Gehalt unter 75 % gleich nach der Ernte geschrotet wird und mit osmotoleranten, hochaktiven BIO-SIL Milchsäurebakterien (Lactobacillus plantarum) beimpft und einsiliert wird. Liegt der TM-Gehalt über 75 % wird beim Schroten soviel Wasser zugesetzt bis im Siliergut ein TM-Gehalt unter 75 % erreicht ist. ph-verlauf, Gärsäurenmuster und Gärverluste zeigen eindeutig die Notwendigkeit des Impfkulturenzusatzes. Das Verfahren befindet sich bereits erfolgreich in der großtechnischen Anwendung. Der Futterwert wird durch die Silierung im Vergleich zum trockenen Getreide nicht verringert. Die Phosphor- und Calciumverdaulichkeiten werden durch die Silierung deutlich erhöht. In Bezug auf die aerobe Stabilität von Gras- und Maissilagen wird darauf verwiesen, dass bei guter Siliertechnik und luftdichter Abdeckung mit fortschreitender Lagerdauer die Unterschiede in der aeroben Stabilität von homo- und heterofermentativ vergorenen Silagen sehr gering werden. Die Vorteile im Futterwert und in der Biogasausbeute, die sich aus homofermentativen Gärprozessen ergeben und die Verbesserung der aeroben Stabilität können durch die Kombination von BIO-SIL (hochaktive, homofermentative Milchsäurebakterien) mit»sila-fresh«(kaliumsorbat) genutzt werden. Die Hemmung von Clostridien in Silagen durch Zugabe von Nitrit setzt einen langsamen ph-wert-abfall voraus. Damit werden zwangsläufig wichtige Kennzahlen des Futterwertes von Silagen vermindert. Da Nitrit ein Gift der Klasse 2 und ein Grundwasserschadstoff ist, wird darüber hinaus der Einsatz in Siliermitteln sehr kritisch gesehen. Die sicherste, preiswerteste, ökologisch- und arbeitsschutztechnisch-unbedenklichste Methode zur Verhinde- 159

2 rung der Buttersäuregärung durch Clostridien ist die schnelle und tiefe ph-wert-absenkung. Vorzugsweise wird das durch Zusatz von hochaktiven, homofermentativen Milchsäurebakterien, die gleichzeitig den Futterwert verbessern, und bei Bedarf durch Kombination mit leichtlöslichen Kohlenhydraten (z. B. Melasse) erreicht. Die Weiterentwicklungen unserer hygienischen, frostfreien, elektronisch gesteuerten Kipptränke, der»kälberdatsche«sowie des schmackhaften und sehr wirksamen sauren Salzes»Transi-fit«werden vorgestellt. Summary A new era of grain storage:»bio-sil plus water as preservative«and remarks on aerobic stability and inhibition of Clostridia in silages and new products of Dr. Pieper Technologie- und Produktentwicklung GmbH Preservation of high moisture grains as animal feeds or for biogas-production can be easily realised using BIO-SIL and water. The principle of conservation procedure is based upon coarsely grinding of the grain with DM content lower than 75 % immediately after harvesting, followed by inoculation and ensiling with osmotolerant, high active BIO-SIL -lactic acid bacteria (LAB - Lactobacillus plantarum). At DM content higher than 75 %, water has to be added until the moisture content is higher than 25 %. The progress of ph-decline, the pattern of fermentation acids and the dry matter losses clearly indicate the necessity to add biological starter cultures. Actually, the procedure is successfully applied in practice. The nutritive value is not depressed by ensiling in comparison to dry grains, whereas the phosphorus- and the calcium-digestibility are noticeable increased. Concerning aerobic stability of grass- and maize-silages it is shown that differences in homo-and heterofermentative produced silages become very low with the prolongation of storage time when best practice and correct airtight covering are realised. The advantages of nutritive value and biogas recovery resulting from homofermentative fermentation as well as the enhancement of aerobic stability can be used by combination of BIO-SIL (high active, homofermentative LAB) with»sila-fresh«(potassium sorbate). The inhibition of Clostridia in silages by addition of nitrite assumes a low ph-drop, resulting inevitably in a loss of nutritive value of the silage. Since nitrite is a class-2 poison and a groundwater contaminator, the application of nitrite in chemical silage additives has to be considered critically. The safest, cheapest, ecological, reliable, and employment protective method to avoid butyric acid fermentation by Clostridia is a rapid and deep ph-drop. Primarily, this can be achieved by addition of high active, homofermentative LAB, which simultaneously increase the nutritive value, and, if required, a combination with soluble carbohydrates (i.e. molasses). At least the enhancement of our hygienic, frost resistant, electronically controlled waterer, the modular»calf house«and the palatable and very efficient anionic salt»transifit«are introduced. 16

3 Eine neue Epoche der Getreidelagerung:»BIO-SIL plus Wasser als Konservierungsmittel«Getreide mit einem Trockenmassegehalt unter 85 % ist nur bedingt lagerfähig. Es wird zur Langzeitlagerung je nach Feuchtegehalt und Temperatur belüftet, gekühlt, getrocknet, mit chemischen Mitteln behandelt oder in luftdichten Behältern (CO 2 -Lagerung) aufbewahrt. Diese Verfahren haben entweder ein sehr begrenztes Einsatzspektrum oder sind mit erheblichem finanziellen Aufwand verbunden. Wir stellten uns die Aufgabe, 161

4 ein kostengünstiges Konservierungsverfahren für Getreide, das zur Verfütterung oder für Biogasanlagen bestimmt ist, zu entwickeln. Das Prinzip des Konservierungsverfahrens beruht darauf, dass feuchtes Getreide mit einem Trockenmassegehalt unter 75 % gleich nach der Ernte geschrotet, mit osmotoleranten, homofermentativen Milchsäurebakterien (BIO-SIL - Lactobacillus plantarum) beimpft und einsiliert wird. Liegt der Trockenmassegehalt über 75 %, wird nach dem Schroten soviel Wasser zugesetzt, bis im Siliergut ein Trockenmassegehalt unter 75 % erreicht ist (Abbildung 1). In der Abbildung 2 sind die Arbeitsschritte zur Untersuchung der Konservierung von Getreide mit BIO-SIL und Wasser dargestellt. + BIO-SIL + BIO-SIL + Wasser (Rückanfeuchtung) 65% 7% 75% 8% 85% Trockenmassegehalte im Getreide Abb. 1 Prinzip der Konservierung von zerkleinertem Getreide mit Milchsäurebakterien und Wasser 1. Modellversuche mit rekonstituiertem Getreide* (Gerste, Triticale, Weizen, Mais) a) Gärverlauf, Verluste, Mikrobiologie b) Verdaulichkeit-Schwein 2. Getreide aus der Ernteverfrühung bzw. Schlechtwettervarianten mit TM-Gehalten unter und über 75% (Gerste, Triticale, Weizen, Roggen) a) Gärverlauf, Verluste, Mikrobiologie b) Verdaulichkeit beim Schwein 3. Einsatzmöglichkeiten des mit BIO-SIL + Wasser konservierten Getreides a) Schwein b) Rind c) Biogas * Rückanfeuchtung von lagerfähigem Getreide Abb. 2 Arbeitsschritte zur Untersuchung der Konservierung von Getreide mit BIO-SIL und Wasser 162

5 Im folgenden Beitrag werden Ergebnisse zu den Punkten 1a,1b und 2a vorgestellt. 1. Modellversuche mit rekonstituiertem Getreide Beispielhaft für alle untersuchten Getreidearten werden die Ergebnisse zu ph-verlauf und Gärverlusten anhand der Gerste gezeigt. In Abbildung 3 ist der Gärverlauf der rückangefeuchteten Gerste (von 85 % TM auf 65 % TM) mit und ohne Bakterienzusatz dargestellt. Ohne Beimpfung mit BIO-SIL ist die ph-wertabsenkung bis zum 1. Tag verzögert. Danach erfolgt eine Angleichung zur Probe mit Bakterienkultur. Für die Hygiene von Silagen sind die ersten Gärtage sehr entscheidend. Bei einem TM-Gehalt der Gerste von 75 % ergibt sich ein ganz anderes Bild (Abbildung 4). 7 ph-wert 6 5 Gerste Kontrolle Gerste + BIO-SIL Silierdauer in Tagen Abb. 3 ph-verlauf von siliertem, rekonstituiertem Gerstenschrot mit einem Trockenmassegehalt von 65 % 163

6 7 ph-wert Gerste Kontrolle Gerste + BIO-SIL Silierdauer in Tagen Abb. 4 ph-verlauf von siliertem, rekonstituiertem Gerstenschrot mit einem Trockenmassegehalt von 75% Diese Gerste säuert ohne Milchsäurebakterien kaum noch. Mit Bakterienzusatz wird in Relation zum hohen TM-Gehalt sehr schnell ein tiefer ph-wert erreicht. Die Grenzen der Leistungsfähigkeit des natürlichen epiphytischen Besatzes einerseits und das hohe Potenzial der Lactobacillus-Stämme im BIO-SIL zur tiefen ph-wert-absenkung bei sehr hohen TM-Gehalten andererseits, zeigen sich sehr deutlich. Das Niveau der Gärverluste ist sehr gering: Bei einem TM-Gehalt von 65 % liegen sie um 1 % (Abbildung 5). Bei einem TM-Gehalt von 75 % ergibt sich ein ähnliches Bild (Abbildung 6) 3 TM-Verlust % 2 1 Gerste Kontrolle Gerste + BIO-SIL Silierdauer in Tagen Abb. 5 Trockenmasseverluste von siliertem, rekonstituiertem Gerstenschrot mit 65 % TM nach 3, 1 und 49 Tagen Silierdauer 164

7 TM-Verlust % 2 1,5 1,5 Gerste Kontrolle Gerste + BIO-SIL Silierdauer in Tagen Abb. 6 Trockenmasseverluste von siliertem, rekonstituiertem Gerstenschrot mit 75 % TM nach 3, 1 und 49 Tagen Silierdauer Sowohl bei 65 % TM als auch bei 75 % TM werden mit Bakterienzusatz die schon geringen Gärverluste noch halbiert. Weitere Informationen zur Wirkung der eingesetzten Impfkultur geben die analysierten Gärparameter. Bei 65 % TM weist die Kontrolle als auch die behandelte Variante bei allen Getreidearten eine intensive Milchsäuregärung auf (Abbildung 7). 5 g/kg Trockenmasse % Kontrolle 65 % + BIO-SIL 75 % Kontrolle 75 % + BIO-SIL Gerste Triticale Weizen Mais Abb. 7 Milchsäuregehalt von rekonstituiertem Gerstenschrot, Triticaleschrot, Weizenschrot und Maisschrot mit 65 % und 75 % TM nach 49 Tagen Silierdauer 165

8 Bei der Variante mit 75 % TM wird bei der Kontrolle kaum noch Milchsäure gebildet. Demgegenüber werden mit Bakterien-Zusatz noch relativ hohe Milchsäurewerte erreicht. Der Mais mit 75 % TM wurde in unserem Versuchsprogramm nicht weiter untersucht, da über Mais bereits umfangreiche Erkenntnisse vorliegen. Die Essigsäurewerte (Abbildung 8) liegen insgesamt auf einem sehr niedrigen Niveau. Durch die Impfkultur wird bei 75 % TM die Essigsäurebildung erhöht. Selbst bei der sehr hohen TM bestehen mehr als 75 % der gebildeten Gärsäuren aus Milchsäure. Mit steigender Trockensubstanz bildet die Impfkultur ein etwas engeres Lactat-/Acetat-Verhältnis.- Die Propionsäurewerte liegen ebenfalls auf sehr niedrigem Niveau (Abbildung 9). 1 g/kg Trockensubstanz % Kontrolle 65 % + BIO-SIL 75 % Kontrolle 75 % + BIO-SIL Gerste Triticale Weizen Mais Abb. 8 Essigsäuregehalt von siliertem, rekonstituiertem Gerstenschrot, Triticaleschrot, Weizenschrot und Maisschrot mit 65 % und 75 % TM nach 49 Tagen Silierdauer In allen behandelten Silagen sowie in den Kontrollsilagen bei 75 % TM wurde keine Buttersäure nachgewiesen (Abbildung 1). Der recht hohe Buttersäure-Wert in der unbehandelten Körnermaissilage macht erneut deutlich, dass die Buttersäurebildung in nitratarmen Substraten durch geeignete Impfkulturen sicher unterdrückt wird. 166

9 3 g/kg Trockenmasse % Kontrolle 65 % + BIO-SIL 75 % Kontrolle 75 % + BIO-SIL Gerste Triticale Weizen Mais Abb. 9 Propionsäuregehalt von siliertem, rekonstituiertem Gerstenschrot, Triticaleschrot, Weizenschrot und Maisschrot mit 65 % und 75 % TM nach 49 Tagen Silierdauer 4 g/kg Trockenmasse n.n. n.n. n.n. 65 % Kontrolle 65 % + BIO-SIL 75 % Kontrolle 75 % + BIO-SIL Gerste Triticale Weizen Mais Abb. 1 Buttersäuregehalt von siliertem, rekonstituiertem Gerstenschrot, Triticaleschrot, Weizenschrot und Maisschrot mit 65 % und 75 % TM nach 49 Tagen Silierdauer 167

10 Die in Abbildung 11 aufgetragenen Ethanolwerte sind sehr niedrig und werden durch den Zusatz von Impfkulturen weiter abgesenkt. Ebenfalls sehr niedrige Werte werden beim Ammoniak gefunden (Abbildung 12). 15 g/kg Trockenmasse % Kontrolle 65 % + BIO-SIL 75 % Kontrolle 75 % + BIO-SIL Gerste Triticale Weizen Mais Abb. 11 Ethanolgehalt von siliertem, rekonstituiertem Gerstenschrot, Triticaleschrot, Weizenschrot und Maisschrot mit 65 % und 75 % TM nach 49 Tagen Silierdauer 1 g/kg Trockenmasse % Kontrolle 65 % + BIO-SIL 75 % Kontrolle 75 % + BIO-SIL Gerste Triticale Weizen Mais Abb. 12 Ammoniakgehalt von siliertem, rekonstituiertem Gerstenschrot, Triticaleschrot, Weizenschrot und Maisschrot mit 65 % und 75 % TM nach 49 Tagen Silierdauer 168

11 In Abbildung 13 ist der Ausgangskeimbesatz des Getreides für die Rekonstitutionsversuche dargestellt. Auffällig ist unter anderem der niedrige Besatz an Milchsäurebildnern beim trockenen Getreide und die hohe Anzahl an coliformen Keimen bei der Triticale-Variante. 8, Gerste Triticale Weizen Mais 6, log KBE/g 4, 2,, Gesamtkeimzahl Enterobacteriaceae Strepto-/Enterokokken Coliforme aer.sporenbildner filamentöse Pilze nicht nach- weis- n.n. bar Hefen Milchsäurebakterien Abb. 13 Ausgangskeimbesatz von Gersten-, Triticale-, Weizen- und Maiskörnern vor den Rekonstitutions- und Silierversuchen Mit dem für die Silierung verwendeten trockenen Getreide und dem wiederangefeuchtetem und anschließend mit BIO-SIL einsiliertem Getreide wurden am Institut für Nutztierwissenschaften und Technologie der Universität Rostock Verdauungsversuche mit Schweinen durchgeführt. Als Versuchstiere dienten Göttinger Miniaturschweine. In der Verdaulichkeit der organischen Substanz treten zwischen den einzelnen Varianten keine signifikanten Unterschiede auf (Abbildung 14). Unbeeinflusst bleibt auch der Gehalt an umsetzbarer Energie (Abbildung 15). 169

12 1 % Verdaulichkeit Gerste Triticale Weizen Mais Trocken 65 % TM 75 % TM Abb. 14 Verdaulichkeit der organischen Substanz von trockenem und mit BIO-SIL siliertem, rekonstituiertem Gerstenschrot, Triticaleschrot, Weizenschrot und Maisschrot mit 65 % und 75 % TM nach 49 Tagen Silierdauer 2 ME (MJ/kg TM) * Gerste Triticale Weizen Mais Trocken 65 % TM 75 % TM * Korrigierte ME anhand verd. Nährstoffe; DLG-Futterwerttabellen - Schweine, 1991 Abb. 15 Umsetzbare Energie (ME) von trockenem und mit BIO-SIL siliertem, rekonstituiertem Gerstenschrot, Triticaleschrot, Weizenschrot und Maisschrot mit 65 % und 75 % TM nach 49 Tagen Silierdauer 17

13 Hervorzuheben ist der Anstieg der Calciumverdaulichkeit, besonders bei der Variante mit 75 % TM (Abbildung 16). Wirtschaftlich besonders interessant ist der starke Anstieg der Phosphorverdaulichkeit bei der Silagevariante mit 75 % TM (Abbildung 17). Dieser Befund wird in zukünftigen Untersuchungen weiter verfolgt. 6 5 % Verdaulichkeit Gerste Triticale Weizen Mais Trocken 65 % TM 75 % TM Abb. 16 Verdaulichkeit von Calcium in trockenem und mit BIO-SIL siliertem, rekonstituiertem Gerstenschrot, Triticaleschrot, Weizenschrot und Maisschrot mit 65 % und 75 % TM nach 49 Tagen Silierdauer 171

14 6 5 % Verdaulichkeit Gerste Triticale Weizen Mais Trocken 65 % TM 75 % TM Abb. 17 Verdaulichkeit von Phosphor in trockenem und mit BIO-SIL siliertem, rekonstituiertem Gerstenschrot, Triticaleschrot, Weizenschrot und Maisschrot mit 65 % und 75 % TM nach 49 Tagen Silierdauer Eine umfangreiche Diskussion der Ergebnisse mit rekonstituiertem Getreide findet sich bei PIEPER et al. (26 a, 26 b, 26 c). 2. Versuche mit Getreide aus der Ernteverfrühung bzw. Schlechtwettervarianten Nachdem die Modellversuche mit rekonstituiertem Getreide zu positiven Ergebnissen geführt hatten, wurde unter praktischen Bedingungen feuchtem, erntefrischem Getreide bei TM-Gehalten über 75 % Wasser zugesetzt und mit und ohne BIO-SIL siliert. Eine günstige technologische Variante ist die Aufbereitung des zu konservierenden Getreides bereits auf dem Feld. Unsere technologische Kette vom Mähdrescher über die mobile Hammermühle mit Dosiereinrichtungen für BIO-SIL, Sila-fresh (= Kaliumsorbat) und Wasser bis zum Transportfahrzeug ist in Abbildung 18 zu sehen. Direkt an der Mühle sind der Wasser- und Bakteriendosierer sowie ein Sila-fresh-Dosierer (der in den hier vorgestellten Versuchen nicht benutzt wurde) platziert (Abbildung 19). Zur großtechnischen Erprobung wurden in unserem Unternehmen insgesamt in drei Fahrsilos mit BIO-SIL behandelte feuchte Gersten-, Weizen- und Roggenschrote einsiliert. Die gleiche Mühle wurde zur Zerkleinerung des Getreides für die Gefäßversuche (Weckgläser und 2 L-Fässer) benutzt. Obwohl vor der Kontrollvariante 2 t unbehan- 172

15 deltes Getreide zur Reinigung gemahlen wurde, war eine Kontamination der Kontrollvariante mit Resten BIO-SIL in der Mühle nicht völlig vermeidbar. Das bedeutet, dass die nachfolgend dargestellten Differenzen zwischen BIO-SIL -Behandlung und Kontrolle tatsächlich noch größer sein könnten. Abb. 18 Technologische Kette zur Gewinnung von silierfähigem Getreideschrot Abb. 19 Dosierer an der Mühle: Für BIO-SIL, Sila-fresh (bei sehr hohen Anforderungen an die Stabilität) und für Wasser 173

16 Ergebnisse: Der ph-verlauf mit und ohne Bakterienzusatz bei der Gerste mit 73 % TM, nicht rückangefeuchtet, ist in der Abbildung 2 dargestellt. Der Einfluss der Bakterienkultur auf den ph-verlauf ist deutlich. Die Trockenmasseverluste waren, wie aus Abbildung 21 zu entnehmen ist, ebenfalls sehr gering. 7 6 Kontrolle BIO-SIL ph-wert Silierdauer in Tagen Abb. 2 ph-verlauf von siliertem, erntefrischem Gerstenschrot mit einem Trockenmassegehalt von 73 % nach 3, 1 und 49 Tagen Silierdauer TM-Verluste (%) 2 1,5 1,5 Kontrolle BIO-SIL Silierdauer in Tagen Abb. 21 Trockenmasseverluste von siliertem, erntefrischem Gerstenschrot mit einem Ausgangs-TM-Gehalt von 73 % nach 3, 1 und 49 Tagen Silierdauer Die mikrobiologischen Untersuchungen zeigen, dass im Ausgangsmaterial eine große Zahl Enterobakterien vorhanden ist. Diese werden durch den Silierprozess bis unter die Nachweisgrenze zurückgedrängt. Die Hefen bleiben wahrscheinlich in ihrer Dauerform 174

17 erhalten, der Besatz steigt nicht an. Ebenso bleiben die aeroben Sporenbildner in der Anzahl, wie sie auf dem Getreide vorhanden sind (Abbildung 22), erhalten. Keimzahl (lg KBE/g) 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1,, Ausgangsbesatz Kontrollsilage BIO-SIL -Silage aerobe Sporenbildner Hefen Enterobakterien Abb. 22 Ausgangskeimbesatz von erntefrischem Gerstenschrot (73 % TM) sowie Keimbesatz in Kontroll- und BIO-SIL -behandelter Silage Die Triticale wurde mit 71,5 % TM geerntet. Der ph-verlauf und die Verluste sind in den Abbildungen 23 und 24 dargestellt. Wie bei der Gerste sind die TM-Verluste auch bei Triticale sehr gering. Die Wirkung der Impfkultur bei Triticale zeigt sich noch deutlicher anhand des ph-wert-verlaufes. ph-wert Kontrolle BIO-SIL Silierdauer in Tagen Abb. 23 ph-verlauf von siliertem, erntefrischem Triticaleschrot mit einem Ausgangs-TM-Gehalt von 71,5 % nach 3, 1 und 49 Tagen Silierdauer 175

18 TM-Verluste (%) 2 1,5 1,5 Kontrolle BIO-SIL Silierdauer in Tagen Abb. 24 Trockenmasseverluste von siliertem, erntefrischem Triticaleschrot mit einem Ausgangs-TM-Gehalt von 71,5 % nach 3, 1 und 49 Tagen Silierdauer Durch die Silierung der Triticale werden die Enterobakterien eliminiert (Abbildung 25). Die Anzahl der Hefen wird leicht zurückgedrängt und in der BIO-SIL -Variante sind die aeroben Sporenbildner nicht mehr nachweisbar. Keimzahl (lg KBE/g) 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1,, Ausgangsbesatz Kontrollsilage BIO-SIL -Silage aerobe Sporenbildner Hefen Enterobakterien Abb. 25 Ausgangskeimbesatz von erntefrischem Triticaleschrot (71,5 % TM) sowie Keimbesatz in Kontroll- und BIO-SIL -behandelter Silage Der Bakterienzusatz zu erntefrischem Weizen führte zu einer schnellen Absenkung der ph-werte, wobei die Differenz zur Kontrolle am dritten Gärtag besonders groß war (Abbildung 26). Die Trockenmasseverluste waren sehr gering, wie die Abbildung 27 zeigt. 176

19 ph-wert Kontrolle BIO-SIL Silierdauer in Tagen Abb. 26 ph-verlauf von siliertem, erntefrischem Weizenschrot mit einem Ausgangs- TM-Gehalt von 69,6 % nach 3, 1 und 49 Tagen Silierdauer TM-Verluste (%) 2 1,5 1,5 Kontrolle BIO-SIL Silierdauer in Tagen Abb. 27 Trockenmasseverluste von siliertem, erntefrischem Weizenschrot mit einem Ausgangs-TM-Gehalt von 69,6 % nach 3, 1 und 49 Tagen Silierdauer) Beim Keimbesatz war wiederum festzustellen, dass durch die Silierung die Enterobakterien verschwanden (Abbildung 28). Beim Roggen liegen von erntefeuchtem und teilweise zusätzlich mit Wasser rückangefeuchteten Silagen mehr Ergebnisse vor. In Abbildung 29 ist die Abhängigkeit des ph- Wertes vom TM-Gehalt des Ausgangsmaterials in mit BIO-SIL behandelten Roggensilagen dargestellt. Mit steigendem TM-Gehalt des Siliergutes steigt der ph-wert an. Wenngleich in großen (2-15 t), gut verfestigten und sorgsam abgedeckten Praxissilos sehr stabile Silagen mit TM-Gehalten über 75 % erzeugt werden, sind aus Sicherheitsgründen TM-Gehalte kleiner als 75 % auch bei der Roggensilage zu empfehlen. Generell treffen bei Roggen die gleichen Aussagen zum ph-wert-verlauf, zu den TM- 177

20 Verlusten und zur Mikrobiologie beim Einsatz einer leistungsstarken Impfkultur wie bei Gerste, Triticale und Weizen zu. 7, 6, Keimzahl (lg KBE/g) 5, 4, 3, 2, 1,, Ausgangsbesatz Kontrollsilage BIO-SIL -Silage aerobe Sporenbildner Hefen Enterobakterien Abb. 28 Ausgangskeimbesatz von erntefrischem Weizenschrot (69,9 % TM) sowie Keimbesatz bei Kontroll- und BIO-SIL -behandelter Silage 6 ph-wert Trockensubstanz im Ausgangsmaterial (%) Abb. 29 ph-werte von BIO-SIL -behandelten Roggensilagen in Abhängigkeit von der Trockenmasse im Ausgangsmaterial Wird ein TM-Gehalt von weniger als 75 % im Siliergut angestrebt, so ergibt sich die in Abbildung 3 angegebene Dosierung von BIO-SIL und Wasser mit den dazugehörigen Siliermittelkosten. Bei 73 % TM bzw. bei 27 % Feuchte werden 1 g in Wasser ge- 178

21 löste Bakterien zugegeben. Es entstehen Konservierungskosten von ca.,6 Euro je Tonne oder 6 Cent/dt. Man könnte einwenden, dass das Getreide zerkleinert werden muss, aber wenn das Getreide verfüttert werden soll oder einer Verwertung in der Biogasanlage zugeführt werden soll, muss es zuvor auch zerkleinert werden. Die Zerkleinerungskosten, die am Feldrand entstehen, sind mit Sicherheit geringer als die, die dann später bei der Auslagerung anfallen. Wird Wasser zugesetzt, um auf TM-Gehalte von 75 % rückanzufeuchten, werden Kosten in Höhe von 5 Cent/1 Liter Wasser kalkuliert. Interessant am vorgestellten Verfahren ist, dass Getreide nicht in Hallen gelagert werden muss, sondern auch Fahrsilos oder andere befestigte Flächen genutzt werden können (Abbildung 31). TM im Getreide Feuchte im Getreide BIO-SIL Wasser Kosten % % g/t l/t /t , , , ,65 Abb. 3 Dosierung von BIO-SIL und Wasser zu zerkleinertem Getreide zur Silierung Abb. 31 Lagerung von Feuchtgetreide-Silage auf einer befestigten Fläche 179

22 Neben den sehr geringen Konservierungskosten besteht ein weiterer Vorteil des Verfahrens vor allem in der Ernteverfrühung und in der wesentlich besseren Auslastung der Ernte- und Ackertechnik. Aktuelle Ergebnisse zu Fragen der aeroben Stabilität In den letzten zwei Jahren haben wir uns intensiv mit der Frage der aeroben Stabilität auseinander gesetzt. Das Ziel unserer Forschung war und ist die Erhöhung der aeroben Stabilität in Kombination mit den Vorzügen der Behandlung mit leistungsfähigen homofermentativen Milchsäurebakterien. Das erste Ergebnis ist unser neues Produkt»BIO-SIL -Stabil«. Es ist die Kombination von BIO-SIL (aktive homofermentative Milchsäurebakterien) und Sila-fresh (Kaliumsorbat). Beide Produkte müssen zur Entfaltung ihrer optimalen Wirksamkeit separat flüssig appliziert werden. Da die Milchsäurebakterien in 3%iger Lösung nach 1,5 Stunden absterben (PIEPER et al., 23), müssten sie ansonsten ummantelt (»gecoatet«) werden. Dies würde aber bedeuten, dass sie in der äußerst wichtigen ersten Gärphase nicht wirksam würden und der Vorzug des schnellen energiesparenden ph-wert-abfalls durch die homofermentativen Bakterien nicht nutzbar wäre. Für»BIO-SIL -Stabil CCM«ist das DLG-Gütezeichen 2 beantragt (dieses wurde 26 erteilt). Bei heterofermentativen Gärprozessen, die entweder durch heterofermentative Impfkulturen oder durch spontane Gärung in unbehandelten Silagen hervorgerufen werden, fällt der ph-wert nur langsam ab (Abbildung 32). ph-wert 7 heterofermentativ (durch spezielle Kulturen oder unbehandelte Silagen) 6 5 homofermentativ (durch spezielle Kulturen) Tage Abb. 32 ph-verlauf in Silagen bei homo- und heterofermentativer Milchsäuregärung Durch Beimpfung mit aktiven, leistungsfähigen homofermentativen Bakterienkulturen sinkt der ph-wert sehr schnell. Die unterschiedlichen Bakterienkulturen bewirken ganz unterschiedliche Gärsäuremuster (Abbildung 33). 18

23 Essigsäure + Propionsäure (% i. d. TM) 4, 3, Abb. 33 Gehalt von Essigsäure und Propionsäure in Silagen bei homo- und heterofermentativer Milchsäuregärung 2, 1, homofermentativ heterofermentativ Bei der heterofermentativen Gärung sind die Milchsäuregehalte geringer und insbesondere die Essigsäuregehalte stark erhöht. Erhöhte Mengen an Essigsäure können in der ersten Gärphase auch durch Enterobakterien, die Toxine und biogene Amine bilden können, produziert werden. Die rasante Vermehrung der Enterobakterien ist nur im höheren ph-bereich möglich und wird durch Nitrit gefördert. Bei der homofermentativen Gärung treten im Vergleich zur heterofermentativen Gärung wesentlich geringere Nährstoffverluste auf (Abbildung 34). 8, Abb. 34 Nährstoffverluste von Silagen nach homo- und heterofermentativer Milchsäuregärung Nährstoffverluste (%) 6, 4, 2, homofermentativ heterofermentativ 181

24 Durch die homofermentativen Milchsäurebakterien wird eine Erhöhung der Energiekonzentration von,2 MJ NEL/kg TM erreicht (Abbildung 35). Das ist nicht nur für die Milchproduktion wichtig, sondern führt in Zusammenhang mit den geringeren Nährstoffverlusten zu ca. 5 % höheren Biogasausbeuten. MJ NEL/kg TM 6,9 6,7 Abb. 35 Veränderung der Energiekonzentration von Maissilagen bei homo- und heterofermentativer Milchsäuregärung 6,5 6,3 6,1 homofermentativ heterofermentativ Heterofermentative Gärprozesse sollen die aerobe Stabilität von Silagen verbessern. In Anlehnung an Erkenntnisse aus der Lebensmittelkonservierung wird vor allem der Essigsäure eine stabilisierende Wirkung zugeschrieben. Während bei Grassilagen Zusammenhänge zwischen aerober Stabilität und Essigsäuregehalt erkennbar sind, konnte WYSS (22) bei Maissilagen keinen Zusammenhang zwischen aerober Stabilität und Essigsäuregehalt feststellen. In eigenen Untersuchungen zur Zulage von Essigsäure bzw. Natriumacetat zur Maissilierung bzw. zu fertiger Maissilage konnte ebenfalls keine signifikante Beziehung zur aeroben Stabilität beobachtet werden. Bei guter fachlicher Praxis, d. h. hoher Verdichtung bei zügiger Befüllung und sofortigem Zudecken des Silos, steigt mit der Lagerdauer generell die aerobe Stabilität von Silagen an. Bereits nach 9 Tagen Lagerdauer im gut verschlossenen Silo bestehen zwischen hetero- und homofermentativen Vergärungen in der aeroben Stabilität nur noch sehr geringe Differenzen (Abbildung 36). 182

25 Aerobe Stabilität (d) Lagerdauer (d) Abb. 36 Aerobe Stabilität von Silagen nach der Auslagerung bei heterofermentativer ( ) und homofermentativer ( ) Milchsäuregärung in Abhängigkeit von der Lagerdauer bei guter fachlicher Praxis im Vergleich zu chemischen Konservierungsmitteln ( ) Hemmung der Entwicklung von Clostridien in Silagen Von Praktikern wird immer wieder angefragt, wie die Entwicklung von Clostridien in Silagen unterbunden werden kann. Diesbezügliche Möglichkeiten sind in Abbildung 37 zusammengefasst. Die Hemmung der Entwicklung der Clostridien in Silage ist nur nach Keimung der Sporen möglich. Bei der Bewertung von Siliermitteln ist deshalb zwischen der Verringerung der Anzahl der Clostridiensporen und der Erzeugung buttersäurefreier Silagen zu differenzieren. Es bestehen grundsätzliche Unterschiede in der ersten Gärphase in der Weise, dass die Verringerung der Clostridiensporen einen langsamen ph-wert-abfall voraussetzt. Damit werden aber zwangsläufig wichtige Kennzahlen des Futterwertes der Silage vermindert. Die sicherste, preiswerteste, ökologisch- und arbeitsschutztechnisch-unbedenklichste Methode zur Verhinderung der Buttersäuregärung durch Clostridien ist die schnelle und tiefe ph-wert-absenkung mit leistungsfähigen Milchsäurebakterien (MSB). Bei Mangel an zu Milchsäure fermentierbaren Kohlenhydraten werden die MSB mit Zucker z. B. in Form von Melasse kombiniert. Es ist wissenschaftlich eindeutig und in der Praxis an einer Vielzahl von Getreideganzpflanzen-, Mais-, Weidelgras- und Extensivsilagen bestätigt, dass die Verhinderung der Buttersäuregärung durch schnellen und tiefen ph- Wert-Abfall unabhängig vom Nitratgehalt des Futters ist, d. h., dass keine Mindestgehalte an Nitrat erforderlich sind. 183

26 1. Schnelle und tiefe ph-wertabsenkung - durch Zusatz von hochleistungsfähigen MSB und nach Bedarf Kombination mit Zuckerzusatz (Melasse) - durch Zusatz hoher Säuremengen, z. B. Ameisensäure 2. Zusatz von Nitrit - wirksam bei tiefem ph-wert, d.h. Zuckergehalt und Pufferkapazität müssen beachtet werden - neu: Cross Complience-Auflagen beachten! 3. Zusatz von Nisin - wirksam bei hohem ph-wert Abb. 37 Möglichkeiten zur Clostridienhemmung in Silagen Bei der Anwendung von Nitrit als Silierzusatz sind hohe Sicherheitsstandards und Cross Compliance Auflagen zu beachten, da es zur Giftklasse 2 gehört und einen Grundwasserschadstoff darstellt. Das Aerosol, das beim Einsprühen von Nitrit am Häcksler oder Ladewagen entsteht und abdriften kann, birgt beim Einatmen gesundheitliche Risiken. In Lohnarbeitsbetrieben sollten die zum Umgang mit Nitrit erforderlichen Belehrungen sorgfältig dokumentiert werden. Der Einsatz von Nitrit in trockenen Silagen ist unbedingt zu vermeiden, da es in diesen sehr langsam abgebaut wird. In einigen kritischen Diskussionen um Nitrit als Silierzusatz wird versucht, das Giftproblem zu verharmlosen indem der Vergleich zum umstrittenen Pökelsalz, das ca.,8 % NaNO 2 enthält, herangezogen wird. Dieser Vergleich ist jedoch unzulässig, da es sich hier um einen völlig anderen biochemischen Prozess handelt: Das Nitrit wird im Fleisch sofort an das Myoglobin gebunden. Dadurch bleibt die charakteristische frische Fleischfarbe erhalten. Darüber hinaus entspricht die beim Pökeln eingesetzte Nitritmenge nur 1/1 der beim Silieren empfohlenen Aufwandmenge. Neue Produkte der Dr. Pieper Technologie- und Produktentwicklung GmbH Zum Abschluss sei auf die Weiterentwicklungen in unserer Produktpalette hingewiesen. Die neue, frostfreie und hygienische, elektronisch gesteuerte Kipptränke wurde in vielen Details noch verbessert (Abbildung 38). Dadurch ist die schon hohe Nachfrage weiter gestiegen. 184

27 Abb. 38 Neue Kipptränke (,6 und 1,5 m breit) mit Acrylwanne u. Edelstahlummantelung; starke Verwirbelung mit Reinigungseffekt durch hohen Wasserzufluss Auf Wunsch vieler Betriebe haben wir eine zweite, größere Kälberdatsche entwickelt. Statt wie bisher für 6 Kälber, ist diese für 8-1 Kälber ausgelegt (Abbildung 39). Abb. 39 Kälberdatsche für 8-1 Kälber 185

28 Die dritte Weiterentwicklung betrifft unser schmackhaftes saures Salz»Transi-fit«auf der Basis von mikronisiertem Calciumsulfat. Es wurde insbesondere im Vitamingehalt den neuesten Forschungsergebnissen angepasst. Die überzeugende Wirkung von»transi-fit«ist auch daran zu messen, dass es in mehr als 1 Hochleistungsherden eingesetzt wird. Als Hinweis darauf, dass Kühe für die Gesundheit und Fruchtbarkeit sowie zur Erzielung hoher Leistungen Topsilagen benötigen, hat eine meiner Töchter das folgende Bild gemalt (Abbildung 4): Abb. 4 Aquarell Juliane Pieper»Ich freu mich auf den Winter. Dann gibt es wieder BIO-SIL -Silage«in diesem Sinne, vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 186

29 Literatur DLG-Futterwerttabellen Schweine (1991): 6.Auflage, DLG-Verlag, Frankfurt/Main. PIEPER, B., U. KORN, S. POPPE, R. PIEPER, A. SCHMIDT, M. GABEL UND K. FRIEDEL, (23): Ein großes Ziel erreicht: Homofermentative Gärung + Stabilität. In: Pieper/Poppe/Schröder, Tagungsbericht 7. Symposium, Neuruppin: Fütterung und Management von Kühen mit hohen Leistungen, PIEPER, R., W. HACKL, B. PIEPER und U. KORN (26 a): Einfluss der Silierung von Feuchtkorn- Maisschrot mit Milchsäurebakterien (Lactobacillus plantarum) auf ausgewählte Fermentationsparameter und den Futterwert beim Schwein. Im Druck. PIEPER, R., B. PIEPER, W. HACKL und U. KORN (26 b): Ensiling reconstituted wheat, barley and triticale grains using two different moisture contents and addition of lactic acid bacteria (Lactobacillus plantarum). 1. Fermentation characteristics after a fifty day storage period. Eingereicht. PIEPER, R., B. PIEPER und W. HACKL (26 c): Ensiling reconstituted wheat, barley and triticale grains using two different moisture contents and addition of lactic acid bacteria (Lactobacillus plantarum). 2. Nutrient digestibility of grains in»goettingen Minipigs«. Eingereicht. WYSS, U. (22): Einfluss verschiedener Maissorten auf aerobe Stabilität. AGRAR Forschung 9 (9) Diskussion Jörg Rohde, Landberatung Südniedersachsen: Was hat diese angefeuchtete Ährenschrotsilage für eine Energiedichte? Antwort: Es ist keine Ährenschrotsilage, sondern Silage von rückangefeuchteten Getreidekörnern. Die umsetzbare Energie beim Schwein liegt im Bereich von 15 MJ ME. Durch die Silierung tritt keine Futterwertminderung ein. Klaus Hünting, Haus Riswick: Herr Dr. Pieper, Sie haben bei Ihren Versuchen die gute Wirksamkeit bezüglich der ph- Wertabsenkung angesprochen. Wie sieht es aus mit der Lagerstabilität? Haben Sie die einfach für dieses Jahr erst mal noch außer Betracht gelassen oder vertrauen Sie da auf die Ergebnisse, die Herr Dr. Pries vorgestellt hat? Antwort: Herr Hünting, erst mal vertraue ich auf die Ergebnisse aus Ihrem Hause. Wir haben zunächst die Frage gestellt, wie ist der Gärverlauf und wie ist der Futterwert. Wenn wir da ins Leere laufen würden, bräuchten wir den nächsten Schritt nicht zu machen und die aerobe Stabilität messen. Der Schritt kommt jetzt. Allerdings muss ich auch sagen, dass beim Öffnen der Laborsilagen schon eine hohe aerobe Stabilität zu erkennen war. 187

30 Klaus Hünting: Dann habe ich noch eine zweite Frage bezüglich der Lagerungskosten. Sie hatten nur die Kosten für Siliermittel und Wasserzugabe aufgeführt. Eigentlich müsste man ja noch einen gewissen Aufwand für Folie berücksichtigen oder rechnen Sie das dann gegen mit eventuellen Lagerplatzeinsparungen unter Dach? Antwort: Die Lagerkosten unter Dach sind bereits ohne eine notwendige Belüftung wesentlich höher. Schlusswort zum Symposium, Dr. Bernd Pieper Ich möchte mich recht herzlich bedanken bei Frau Dr. Ott, die unsere Tagung souverän geleitet hat, bei den Referenten für ihre wissenschaftlichen und sehr praxisrelevanten Beiträge, ganz besonders bei den beiden Praktikern für ihre lebendigen Vorträge, bei den Mitarbeitern meines Unternehmens für die sorgfältige Planung und Durchführung der Tagung sowie bei den Mitarbeitern von Spezialfutter Neuruppin für die vielfältige Unterstützung. Mein außerordentlicher Dank gebührt Ihnen verehrte Gäste für Ihre Aufmerksamkeit und Disziplin mit der Sie das Symposium verfolgt haben. Damit haben Sie aber auch den Referenten für die Qualität ihrer Vorträge Ihre Anerkennung gezollt. Ich wünsche uns allen Gesundheit, einen hohen Milchpreis und Erfolg. Ein ehemaliger Professor definierte»erfolg ist 25 % Können, 25 % Engagement, 25 % Vision und 25 % Schwein gehabt«. Und das brauchen wir auch. Alles Gute! 188