Bacillus coagulans inoculation generates an alternative microbial succession trajectory associated with nitrogen preservation and aerobic stability in alfalfa silage
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि अल्फाल्फा साइलेज (alfalfa silage) को *Bacillus coagulans* के साथ इनोक्युलेट करने से एक अद्वितीय, चरणबद्ध सूक्ष्मजीव उत्तराधिकार प्रक्षेपवक्र (microbial succession trajectory) स्थापित होता है जो एसीटेट उत्पादन और पोषक तत्व प्रतिधारण में विशिष्ट कार्यात्मक परिवर्तनों के माध्यम से नाइट्रोजन संरक्षण को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाकर और एरोबिक स्थिरता को बढ़ाकर पारंपरिक *Lactiplantibacillus plantarum* इनोक्यूलेशन की तुलना में बेहतर प्रदर्शन करता है।
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अल्फाल्फा के एक खेत की कल्पना करें, जो एक हरी-भरी फसल है और जिसे डेयरी गायों और अन्य पशुधन को खिलाने के लिए इसके उच्च प्रोटीन स्तर के कारण किसान बहुत कीमती मानते हैं। सर्दियों के दौरान इस मूल्यवान चारे को ताजा रखने के लिए, किसान अक्सर इसे काटकर हवा रहित बैग या टावरों में कसकर पैक कर देते हैं, जिसे 'एनसाइलिंग' (ensiling) कहा जाता है। इस सीलबंद वातावरण के भीतर, पौधों की सामग्री एक प्राकृतिक किण्वन (fermentation) से गुजरती है, जहाँ सूक्ष्म जीव शर्करा को तोड़ते हैं और एसिड का उत्पादन करते हैं जो भोजन को संरक्षित करता है। हालाँकि, अल्फाल्फा को संरक्षित करना काफी कठिन होता है। क्योंकि यह प्रोटीन से भरपूर है लेकिन किण्वन के लिए आवश्यक शर्करा में कम है, इसलिए यह अक्सर तेजी से अम्लीय (acidify) होने में विफल रहता है। यह अनचाहे बैक्टीरिया को कीमती प्रोटीन को अपशिष्ट उत्पादों में तोड़ने की अनुमति देता है, जिससे चारे का पोषण मूल्य कम हो जाता है। इसके अलावा, एक बार जब भंडारण बैग को खोल दिया जाता है और हवा अंदर आती है, तो यीस्ट और मोल्ड की गतिविधि के कारण चारा तेजी से खराब हो सकता है, गर्म हो सकता है और सड़ सकता है। वैज्ञानिकों के लिए चुनौती लंबे समय से यह खोजने की रही है कि कैसे इस सूक्ष्म जगत को निर्देशित किया जाए ताकि प्रोटीन बरकरार रहे और सील टूटने के बाद भी चारा स्थिर बना रहे।
चीन के गांसु एग्रीकल्चरल यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं ने यह परीक्षण करके इस पहेली को सुलझाने का प्रयास किया कि विभिन्न सूक्ष्म सहायक, जिन्हें 'इनोकुलेंट्स' (inoculants) कहा जाता है, अल्फाल्फा में किण्वन के मार्ग को कैसे बदलते हैं। उन्होंने एक सामान्य लैक्टिक एसिड बैक्टीरिया का उपयोग करने वाले मानक उपचार की तुलना बैसिलस कोगुलान्स (Bacillus coagulans) नामक बैक्टीरिया के एक अलग प्रकार का उपयोग करने वाले नए दृष्टिकोण और दोनों के संयोजन के साथ की। लक्ष्य यह देखना था कि कौन सी विधि प्रोटीन को सबसे अच्छी तरह संरक्षित करती है और हवा के संपर्क में आने पर चारे को खराब होने से रोकती है। अध्ययन से पता चला कि दो प्रकार के बैक्टीरिया सूक्ष्मजीव समुदाय के अनुसरण के लिए बहुत अलग रास्ते बनाते हैं। पारंपरिक लैक्टिक एसिड बैक्टीरिया तेजी से कार्य करता है, फीड की अम्लता को तेजी से कम करता है और लगभग तुरंत वातावरण पर कब्जा कर लेता है। इसके विपरीत, बैसिलस कोगुलान्स उपचार एक अधिक क्रमिक, चरणबद्ध प्रक्रिया बनाता है जहाँ विभिन्न प्रकार के बैक्टीरिया बारी-बारी से काम करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप एसिटिक एसिड की उच्च सांद्रता होती है, जो एक अलग प्रकार का संरक्षक एसिड है।
परिणामों ने दिखाया कि जबकि तेज़ गति वाले लैक्टिक एसिड बैक्टीरिया ने शुरुआत में pH को सफलतापूर्वक कम कर दिया, लेकिन इसने बैसिलस कोगुलान्स उपचार की तुलना में प्रोटीन को उतनी अच्छी तरह से सुरक्षित नहीं किया। साठ दिनों के भंडारण के बाद, बैसिलस कोगुलान्स से उपचारित साइलेज (silage) ने कच्चे प्रोटीन की उच्चतम मात्रा बनाए रखी और नाइट्रोजन के अपशिष्ट का स्तर सबसे कम रहा। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि जब शोधकर्ताओं ने बैग को खोला और परीक्षण करने के लिए हवा के संपर्क में लाया, तो अंतर और भी स्पष्ट हो गया। नियंत्रण समूह (control group), जिसे कोई उपचार नहीं मिला था, केवल चालीस घंटों के बाद गर्म होने लगा और खराब होने लगा। तेज़ गति वाले लैक्टिक एसिड बैक्टीरिया से उपचारित साइलेज अधिक समय तक टिका, जो खराब होने के लक्षण दिखाने से पहले लगभग एक सौ पांच घंटों तक जीवित रहा। हालाँकि, बैसिलस कोगुulन्स से उपचारित साइलेज, और इसमें मौजूद मिश्रण, एक सौ तैंतीस घंटों तक स्थिर रहा। यह सुझाव देता है कि एसिटिक एसिड की उपस्थिति, जो हवा में होने वाले खराब होने के कारणों जैसे यीस्ट और मोल्ड से लड़ने में अधिक प्रभावी है, फीड को ताजा रखने में मुख्य कारक थी।
यह समझने के लिए कि ऐसा क्यों हुआ, वैज्ञानिकों ने उन्नत जेनेटिक सीक्वेंसिंग का उपयोग करके सूक्ष्म समुदायों के भीतर गहराई से देखा। उन्होंने पाया कि तेज़ गति वाले लैक्टिक एसिड बैक्टीरिया ने एक बहुत ही सरल समुदाय बनाया जो एक ही प्रकार के सूक्ष्मजीव द्वारा प्रधान था। हालांकि यह तेजी से एसिड बनाने के लिए अच्छा था, लेकिन इसने हवा के वापस आने पर सिस्टम को असुरक्षित छोड़ दिया। हालाँकि, बैसिलस कोगुलान्स उपचार ने एक अधिक विविध और परिवर्तनशील समुदाय का समर्थन किया। इस विविधता ने चारे को एसिड के बेहतर संतुलन को बनाए रखने और नाइट्रोजन एवं सल्फर चयापचय (metabolism) से संबंधित विशिष्ट जेनेटिक कार्यों को संरक्षित करने में मदद की। जब हवा का प्रवेश हुआ, तो बैसिलस कोगुलान्स साइलेज में मौजूद समुदाय स्थानीय रूप से खुद को समायोजित कर गया, जबकि अनुपचारित साइलेज में सूक्ष्मजीव संरचना का व्यापक पतन देखा गया। अध्ययन निष्कर्ष निकालता है कि उच्च-प्रोटीन चारे को संरक्षित करना केवल इसे यथाशीघ्र अम्लीय बनाने के बारे में नहीं है। इसके बजाय, सफलता सूक्ष्मजीव समुदाय को परिवर्तनों के एक विशिष्ट क्रम के माध्यम से निर्देशित करने पर निर्भर करती है जो एक लचीला वातावरण बनाता है, जो भंडारण के दौरान प्रोटीन की रक्षा कर सके और फीड के अंततः खाने के लिए तैयार होने पर हवा के झटके को सह सके।
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