Bacillus coagulans inoculation generates an alternative microbial succession trajectory associated with nitrogen preservation and aerobic stability in alfalfa silage
Cette étude démontre que l'inoculation de l'ensilage de luzerne avec *Bacillus coagulans* établit une trajectoire de succession microbienne par étapes unique qui surpasse l'inoculation traditionnelle par *Lactiplantibacillus plantarum* en améliorant significativement la préservation de l'azote et en prolongeant la stabilité aérobie grâce à des changements fonctionnels distincts dans la production d'acétate et la rétention des nutriments.
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Imaginez un champ de luzerne, une culture d'un vert luxuriant prisée par les agriculteurs pour sa haute teneur en protéines, qui nourrit les vaches laitières et d'autres bétails. Pour garder ce fourrage précieux frais pendant l'hiver, les agriculteurs le hachent souvent et le tassent étroitement dans des sacs ou des tours étanches, un processus appelé ensilage. À l'intérieur de cet environnement scellé, le matériel végétal subit une fermentation naturelle, où des organismes microscopiques décomposent les sucres et produisent des acides qui préservent la nourriture. Cependant, la luzerne est notoirement difficile à conserver. Parce qu'elle est riche en protéines mais pauvre en sucres nécessaires à la fermentation, elle échoue souvent à s'acidifier assez rapidement. Cela permet à des bactéries indésirables de décomposer la précieuse protéine en produits de déchet, réduisant ainsi la valeur nutritionnelle du fourrage. De plus, une fois le sac de stockage ouvert et l'air s'engouffrant à l'intérieur, le fourrage peut se gâter rapidement, chauffant et pourrissant en raison de l'activité des levures et des moisissures. Le défi pour les scientifiques a longtemps été de trouver un moyen de guider ce monde microscopique afin que la protéine reste intacte et que le fourrage reste stable même après la rupture du sceau.
Des chercheurs de l'Université agricole de Gansu en Chine ont entrepris de résoudre ce casse-tête en testant comment différents auxiliaires microscopiques, connus sous le nom d'inoculants, modifient le cours de la fermentation de la luzerne. Ils ont comparé un traitement standard utilisant une bactérie lactique commune contre une approche plus récente utilisant un autre type de bactérie appelée Bacillus coagulans, ainsi qu'une combinaison des deux. Le but était de voir quelle méthode préservait le mieux les protéines et empêchait le fourrage de se gâter lors de l'exposition à l'air. L'étude a révélé que les deux types de bactéries créent des chemins très différents pour la communauté microbienne à suivre. La bactérie lactique traditionnelle agit rapidement, abaissant promptement l'acidité du fourrage et prenant le contrôle de l'environnement presque immédiatement. En revanche, le traitement au Bacillus coagulans crée un processus plus graduel et par étapes où différents types de bactéries se relaient, entraînant une concentration plus élevée d'acide acétique, un type d'acide de conservation différent.
Les résultats ont montré que, bien que la bactérie lactique à action rapide ait réussi à abaisser le pH tôt, elle n'a pas protégé la protéine aussi bien que le traitement au Bacillus coagulans. Après soixante jours de stockage, l'ensilage traité avec Bacillus coagulans conservait la plus grande quantité de protéines brutes et présentait les niveaux les plus bas de déchets azotés. Plus important encore, lorsque les chercheurs ont ouvert les sacs et exposé le fourrage à l'air pour tester sa stabilité, la différence est devenue encore plus claire. Le groupe témoin, qui n'a reçu aucun traitement, a commencé à chauffer et à se gâter après seulement quarante heures. L'ensilage traité avec la bactérie lactique à action rapide a duré plus longtemps, survivant environ cent cinq heures avant de montrer des signes de détérioration. Cependant, l'ensilage traité avec Bacillus coagulans, et le mélange le contenant, est resté stable pendant cent trente-trois heures. Cela suggère que la présence d'acide acétique, qui est plus efficace pour lutter contre les levures et les moisissures qui causent le gaspillage à l'air, était le facteur clé pour maintenir la fraîcheur du fourrage.
Pour comprendre pourquoi cela s'est produit, les scientifiques ont regardé profondément à l'intérieur des communautés microbiennes en utilisant le séquençage génétique avancé. Ils ont découvert que la bactérie lactique à action rapide créait une communauté très simple dominée par un seul type de microbe. Bien que cela soit utile pour produire de l'acide rapidement, cela laissait le système vulnérable une fois que l'air revenait. Le traitement au Bacillus coagulans, cependant, soutenait une communauté plus diversifiée et changeante. Cette diversité permettait au fourrage de maintenir un meilleur équilibre d'acides et de préserver des fonctions génétiques spécifiques liées au métabolisme de l'azote et du soufre. Lorsque l'air était introduit, la communauté dans l'ensilage au Bacillus coagulans s'ajustait localement sans s'effondrer, tandis que l'ensilage non traité subissait un effondrement large de sa structure microbienne. L'étude conclut que la préservation d'un fourrage riche en protéines ne dépend pas seulement de la production d'acidité le plus rapidement possible. Au lieu de cela, le succès dépend du guidage de la communauté microbienne à travers une séquence spécifique de changements qui construit un environnement résilient, un environnement capable de protéger la protéine pendant le stockage et de résister au choc de l'exposition à l'air lorsque le fourrage est enfin prêt à être consommé.
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