Aerobe Instabilität von Silagen - Ursachen, Bewertung, Prophylaxe

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1 Aerobe Instabilität von Silagen - Ursachen, Bewertung, Prophylaxe Dr. Horst Auerbach International Silage Consultancy (ISC) Wettin-Löbejün Qualitätsmängel in Silageproduktion Gräser Leguminosen GPS Fehlgärungen Buttersäure/ Clostridien Listeria monocytogenes Instabilität (Erwärmung) Hefen Schimmelpilze Feuchtgetreide, einschl. Körnermais Silomais CCM, LKS, MKS GPS Anwelksilage Zuckerrübenpressschnitzel Biertreber Schlempe.. Hefen Penicillium roqueforti Clostridium butyricum Monascus ruber 1

2 Verhalten von Silagen nach Öffnung Ausgang unsicher, nicht vorhersehbar!!! Aerobe Stabilität (Tage) TS (%) Silageart Silomais CCM/MKS Gras (Quelle: LWK Niedersachsen, LWK Nordrhein-Westfalen ) HERAUSFORDERUNG: Aerobe Instabilität verhindern - URSACHEN - >4 C (Bild: Universität Bonn, 25) 2

3 Dynamik der Entwicklung von Hefen während der Silierung Keimzahl Hefen (lg KBE/g) nach 2 Tagen nur Milchsäureabbauende Hefen nachweisbar Maissilage 31% TS Hefe-Gehalt bei Silierung ph-wert Silierdauer (Tage) (Quelle: Middelhoven und van Baalen, 1988) Dynamik der Entwicklung von Hefen während der aeroben Lagerung Keimzahl Hefen (lg KBE/g FM) Milchsäureabbauende Hefen ph-wert ph-wert Temperature Temperatur ( C) Lagerdauer unter Lufteinfluss nach Siloöffnung (Stunden) (Quelle: Middelhoven und van Baalen, 1988) 3

4 Beziehung zwischen Gehalt and Hefen bei Siloöffnung und aerobe Stabilität Aerobe Stabilität (Tage) Höchstwert für Hefen bei Öffnung: 1. KBE/g (Jonsson und Pahlow, 1984) y = -1.27x+9.2 R²=.85, P< Gehalt an Milchsäure-abbauenden Hefen (log KBE/g) (Quelle: Auerbach et al., 213) Entwicklung der Schimmelpilzflora während der Silierung und nachfolgender Lagerung unter Lufteinfluss Schimmelpilze (log KBE/g FM) 7 Gesamt-Keimzahl 6 Maissilage - 29,2% TS Lufteinfluss zu Beginn der Lagerung für 48 Stunden Penicillium roqueforti-keimzahl Lagerung unter Luftabschluss (Tage) (Quelle: Auerbach, 1996) 4

5 Entwicklung der Schimmelpilzflora während der Silierung und nachfolgender Lagerung unter Lufteinfluss Schimmelpilze (log KBE/g FM) 7 Gesamt-Keimzahl 6 Maissilage - 29,2% TS Lufteinfluss zu Beginn der Lagerung für 48 Stunden Penicillium roqueforti-keimzahl (Quelle: Auerbach, 1996) Lagerung unter Luftabschluss (Tage) Lufteinfluss (Tage) Entwicklung der Schimmelpilzflora während der Silierung und nachfolgender Lagerung unter Lufteinfluss Schimmelpilze (log KBE/g FM) 7 Gesamt-Keimzahl 6 Maissilage - 29,2% TS Lufteinfluss zu Beginn der Lagerung für 48 Stunden Penicillium roqueforti-keimzahl Kürzlich erneut bestätigt von Teller et al. (212) Reduktion des Schimmelpilzgehaltes von 79. KBE/g im Frischmaterial auf <1 KBE/g nach Ende der anaeroben Lagerung 2 1 (Quelle: Auerbach, 1996) Lagerung unter Luftabschluss (Tage) Lufteinfluss (Tage) 5

6 Entwicklung der Schimmelpilzflora während der Silierung bei permanenter Luftzufuhr (2 mg O 2 /kg TS und Tag) Schimmelpilze (log KBE/g FM) 8 strikt gasdicht 7 permanenter Lufteinfluss Maissilage 38,2% TS Lufteinfluss während der gesamten Lagerung (Quelle: Auerbach, 1996) Silierdauer (Tage) Entwicklung der Schimmelpilzflora während der Silierung bei permanenter Luftzufuhr (2 mg O 2 /kg TS und Tag) Schimmelpilze (log KBE/g FM) 8 strikt gasdicht 7 permanenter Lufteinfluss Maissilage 38,2% TS Lufteinfluss während der gesamten Lagerung Zusätzlich zu Penicillium roqueforti: Vertreter der Gattungen Geotrichum, Mucor, Penicillium, Aspergillus and Fusarium (vereinzelt während der gesamten Lagerung nachweisbar) (Quelle: Auerbach, 1996) Silierdauer (Tage) 6

7 Aerobe Instabilität - KONSEQUENZEN - >4 C (Bild: Universität Bonn, 25) Nacherwärmung und Verdaulichkeit von Maissilage 9 bei Siloöffnung nach Lufteinfluss in vitro Verdaulichkeit (%) a P<,1 b a P<,2 b 7 28 Tage Silierdauer 11 Tage Silierdauer (Quelle: Nadeau, 211 und Nadeau et al., 211) 7

8 Nacherwärmung und Verdaulichkeit von Maissilage 9 bei Siloöffnung nach Lufteinfluss in vitro Verdaulichkeit (%) a P<,1 b P<,2-7,7 Verdaulichkeitseinheiten = 1,2 Einheiten/Tag Erwärmung a b 7 28 Tage Silierdauer 11 Tage Silierdauer (Quelle: Nadeau, 211 und Nadeau et al., 211) Schimmelpilze und Mykotoxine in Silagen Feldpilze Fusarium, Alternaria, Aspergillus (Penicillium) Feldtoxine Trichothecene (DON), Zearalenon, Fusarinsäure, Alternariol, Fumonisine Aflatoxine (Ochratoxine) Lager( Silage )pilze Penicillium roqueforti-gruppe Roquefortine C, Penicillinsäure, Patulin, PR-Toxin, Mycophenolsäure Monascus ruber Monacoline, Citrinin Aspergillus fumigatus Verruculogen, Gliotoxin, Fumitremorgene Byssochlamys spp. Patulin, Byssochlaminsäure, Mycophenolsäure 8

9 Zearalenon-Gehalt in Maisganzpflanze in Abhängigkeit vom Abreifegrad der Restpflanze Zearalenon-Gehalt Ganzpflanze (µg/kg TS) TS-Gehalt der Restpflanze (%) (Quelle: Oldenburg, 1996) Bildung von Aspergillus fumigatus -Mykotoxinen während der aeroben Lagerung in Maissilage Mykotoxingehalt (mg/kg Frischmasse) (Quelle: Tüller et al., 1995) Lagerdauer unter Lufteinfluss (Tage) 9

10 Mycophenolsäure in Praxissilagen in D Penicillium roqueforti (3%) und Monascus ruber (19%) und Aspergillus fumigatus (9%) am häufigsten gefunden Silage- Anzahl Proben Mycophenolsäure (µg/kg) art gesamt positiv Mittelwert Bereich Gras Mais Gesamt (Quelle: Schneweis et al., 2) Aerobe Instabilität - BEWERTUNG - >4 C (Bild: Universität Bonn, 25) 1

11 Aerobe Instabilität - BEWERTUNG - Verhalten von Silagen nach Öffnung Verderb kann sehr schnell einsetzen! Temperatur 4, C Sorghum,, TS 26%, Lagerdauer ca. 1 Monat 38, C 36, C 34, C 32, C 3, C 28, C Aerobe Stabilität: 4 Stunden!!! 26, C 24, C 22, C 2, C (Quelle: Auerbach, 28) 11

12 Verhalten von Silagen nach Öffnung Verderb kann sehr schnell einsetzen! Temperatur 4, C Sorghum,, TS 26%, Lagerdauer ca. 1 Monat 38, C 36, C 34, C 32, C 3, C 28, C Hefen Aerobe Stabilität: 4 Stunden!!! 26, C 24, C 22, C 2, C (Quelle: Auerbach, 28) Verhalten von Silagen nach Öffnung Verderb kann sehr schnell einsetzen! Temperatur 4, C Sorghum,, TS 26%, Lagerdauer ca. 1 Monat 38, C 36, C 34, C 32, C Schimmelpilze 3, C Hefen Aerobe Stabilität: 28, C 4 Stunden!!! 26, C 24, C 22, C 2, C (Quelle: Auerbach, 28) 12

13 Temperaturverlauf in Maissilage im Praxissilo Temperatur ( C) 35 3 Rand, unten Rand, oben Kern, Zentrum Kern, links Kern, Rand Umgebung (Quelle: Braun, 26) Datum Temperaturen in Maissilos aus Praxis in Italien im Jahresverlauf Temperatur ( o C) lower edge Umgebungstemperatur upper edge core, während centre core, left core, edge ambient Beprobung Temperatur im Silagekern Datum (Quelle: Borreani und Tabacco, 21) 13

14 HERAUSFORDERUNG: Aerobe Instabilität verhindern - PROPHYLAXE - >4 C (Bild: Universität Bonn, 25) HERAUSFORDERUNG: Aerobe Instabilität verhindern - PROPHYLAXE - Fruchtfolge, Sortenwahl, Bodenbearbeitung TS-Gehalt der Pflanze Häcksellänge (8-1 mm) Häckselqualität (keine unzerkleinerten Lieschen, Spindelscheiben etc) Verdichtung (abhängig von TS, Ziel: >2 kg DM/m 3 ) Lagerdauer Silodimensionen angepasst an Anzahl Tiere und Rationsgestaltung ENTNAHMERATE (VORSCHUB) Selbst bei strikter Einhaltung aller Maßnahmen gibt es immer noch ein unkalkulierbares Risiko für Nacherwärmungen und Schimmelpilzentwicklung, das durch den STRATEGISCHEN EINSATZ GEEIGNETER SILIERMITTEL reduziert werden kann. 14

15 Produktgruppen von Silierzusätzen Steuerung des Gärverlaufs Siliersäuren (z. B. Ameisensäure) Siliersalze (z. B. Nitrit, Hexamin, Formiate) homofermentative Milchsäurebakterien (MSB ho ) (Enzyme) Verbesserung der aeroben Stabilität Siliersäuren (z. B. Sorbin-, Benzoe- und Propionsäure) Siliersalze (z. B. Sorbate, Benzoate, Propionate) heterofermentative Milchsäurebakterien (MSB he ) Kombinationswirkungen Kombination aus Siliersalzen und MSB ho Kombination aus MSB ho und heterofermentativen MSB (MSB he ) Welcher Wirkstoff ist der beste? Notwendige Dosierung zur Unterdrückung von Penicillium roqueforti (%) 1,6 1,2 Milchsäure bis 6 % kein Effekt!,8,4, Sorbinsäure Benzoesäure Propionsäure Essigsäure (Quelle: Auerbach, 1996) 15

16 Können homofermentative Milchsäurebakterien helfen? Homofermentative Milchsäurebakterienpräparate mit spezifischer Hemmwirkung gegen Hefen? (Quelle: Kleinschmit et al., 25) Können homofermentative Milchsäurebakterien helfen? Homofermentative Milchsäurebakterienpräparate mit spezifischer Hemmwirkung gegen Hefen? Aerobe Stabilität (Stunden) Kontrolle MSBho (Quelle: Kleinschmit et al., 25) Jahr 1 Jahr 2 Beweis in vitro erbracht! 16

17 Können homofermentative Milchsäurebakterien helfen? Homofermentative Milchsäurebakterienpräparate mit spezifischer Hemmwirkung gegen Hefen? Aerobe Stabilität (Stunden) Beweis in vitro erbracht! Kontrolle MSBho (Quelle: Kleinschmit et al., 25) Jahr 1 Jahr 2 in situ - Ergebnisse Im Jahr 1 zusätzlich geprüft: Na-Benzoat (1 kg/t) - ASTA: 165 h K-Sorbat (,5 kg/t) - ASTA: 149 h L. buchneri (4. KBE/g) - ASTA: 139 h Lactobacillus buchneri and aerobe Stabilität Zusammenfassung von 25 Versuchen mit 49 Varianten an Silagen aus: Mais, Gras, GPS, Luzerne Parameter ohne Lactobacillus buchneri (KBE/g) 1. >1. Milchsäure (% DM) 5,5 4,3 4, Essigsäure (% DM) 2,2 3,3 4,5 Propionsäure (% DM),1,3,4 Hefen (log KBE/g) 3,5 2,5 2, Aerobe Stabilität (Tage) 4,7 1,8 14,8 (Quelle: Kleinschmit und Kung, 23) 17

18 Milchsäure-abbauende Hefen (log KBE/g) Lactobacillus buchneri and aerobe Stabilität Zusammenfassung von 25 Versuchen mit 49 Varianten an Silagen aus: Mais, Gras, GPS, Luzerne Parameter ohne Lactobacillus buchneri (KBE/g) 1. >1. Milchsäure (% DM) 5,5 4,3 4, Essigsäure (% DM) 2,2 3,3 4,5 Propionsäure (% DM),1,3,4 Hefen (log KBE/g) 3,5 2,5 2, Aerobe Stabilität (Tage) 4,7 1,8 14,8 weitere Arten heterofermentativer Milchsäurebakterien: Lactobacillus brevis, Lactobacillus fermentum, Lactobacillus diolivorans (Quelle: Kleinschmit und Kung, 23) Essigsäure ist entscheidend für aerobe Stabilität! y = 2,94ln(x)+4,7 R²=,88; P<,1 y = -2,8ln(x)+3,5 R²=,84; P<, Essigsäure (% TS) Aerobe Stabilität (Tage) (Quelle: Auerbach et al., 213) 18

19 Aerobe Stabilität (Tage) Effekte chemischer Siliermittel auf die aerobe Stabilität P<,1 SED: 1,17 b b b 1 8 a Kontrolle Sorbat/Benzoat Ameisen-, Propion-, Ameisen-, (2 l/t) Benzoesäure, Propionsäure gepuffert (4 l/t) gepuffert (4 l/t) (Quelle: Weiß und Auerbach, 212) Dosierung ist entscheidend! Variante / Dosierung Aerobe Stabilität (Tage) O`Kiely et al. (28) 1 ohne Zusatz 3,2 Natriumbenzoat (2 g/t) 5,8 Natriumbenzoat (4 g/t) 5,8 Natriumbenzoat (8 g/t) 8, Auerbach and Nadeau (213) 2 ohne Zusatz Produkt A (1,5 l/t) Produkt A (2, l/t) Produkt A (2,5 l/t) Produkt B (1, l/t) Produkt B (1,5 l/t) Produkt B (2, l/t) 2, b 3,4 b 7, b 8,1 ab 4,7 b 13,4 a >14, a 19

20 Dosierung ist entscheidend! Variante / Dosierung Aerobe Stabilität (Tage) O`Kiely et al. (28) 1 ohne Zusatz 3,2 Natriumbenzoat (2 g/t) 5,8 Natriumbenzoat (4 g/t) 5,8 Natriumbenzoat (8 g/t) 8, Auerbach and Nadeau (213) 2 Produkt B (1, l/t) Kung (29): Bewusst weniger einzusetzen als die empfohlenen Aufwandmengen - um ohne Zusatz 2, Geld zu sparen - ist ein äußerst b Produkt A (1,5 l/t) 3,4 fragwürdiges Vorgehen, denn es erhöht b Produkt A (2, l/t) 7, b Produkt nur A die (2,5 l/t) Wahrscheinlichkeit, dass 8,1 das ab Siliermittel nicht wirksam sein wird. 4,7 b Produkt B (1,5 l/t) 13,4 a Produkt B (2, l/t) >14, a Siliermittel und Verdaulichkeit 9 bei Siloöffnung nach Lufteinfluss P<.2 in vitro Verdaulichkeit (%) a b a a a a a b 7 ohne Zusatz Sorbat/Benzoat Ameisen/Propionsäure MSBhetero (2 l/t) ungepuffert (4 l/t) (Quelle: nach Nadeau et al., 211) 2

21 Siliermittel und Mykotoxinbildung in Silagen unter Lufteinfluss Roquefortine C-Gehalt (mg/kg TS) 12 1 ohne Zusatz Benzoesäure (,2%) Lagerdauer unter Lufteinfluss (Tage) (Quelle: Auerbach, 1996) Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. 21

22 Entwicklung ausgewählter chemischer Parameter während der aeroben Lagerung Gehalt (g/kg FM) Maissilage 31% TS Milchsäure Essigsäure Ethanol Fruktose Lagerdauer unter Lufteinfluss nach Siloöffnung (Stunden) (Quelle: Middelhoven und van Baalen, 1988) 22