Bacillus coagulans inoculation generates an alternative microbial succession trajectory associated with nitrogen preservation and aerobic stability in alfalfa silage
Deze studie toont aan dat het inoculeren van alfalfa-kuil met *Bacillus coagulans* een uniek, gefaseerd traject van microbiële successie vestigt dat traditionele *Lactiplantibacillus plantarum*-inoculatie overtreft door de stikstofpreservatie significant te verbeteren en de aerobe stabiliteit te verlengen via onderscheidende functionele verschuivingen in de productie van acetaat en nutriëntenretentie.
Oorspronkelijk artikel gelicentieerd onder CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dit is een AI-gegenereerde uitleg van het onderstaande artikel. Het is niet geschreven of goedgekeurd door de auteurs. Raadpleeg het oorspronkelijke artikel voor technische nauwkeurigheid. Lees de volledige disclaimer
Stel je een veld met luzerne voor, een weelderig groen gewas dat door boeren wordt gewaardeerd om zijn hoge eiwitgehalte, dat dient als voer voor melkkoeien en ander vee. Om dit waardevolle voer tijdens de winter vers te houden, hakken boeren het vaak in stukjes en persen het stevig in luchtdichte zakken of silo's, een proces dat ensileren wordt genoemd. Binnen deze afgesloten omgeving ondergaat het plantmateriaal een natuurlijke fermentatie, waarbij microscopische organismen suikers afbreken en zuren produceren die het voedsel conserveren. Alfalfa is echter berucht moeilijk te conserveren. Omdat het rijk is aan eiwitten maar laag is in de suikers die nodig zijn voor fermentatie, slaagt het er vaak niet in om snel genoeg te verzuren. Dit laat ongewenste bacteriën toe om het kostbare eiwit af te breken tot afvalproducten, waardoor de voedingswaarde van het voer afneemt. Bovendien, zodra de opslagzak wordt geopend en er lucht naar binnen stroomt, kan het voer snel bederven, waarbij het opwarmt en rot door de activiteit van gisten en schimmels. De uitdaging voor wetenschappers is al lang om een manier te vinden om deze microscopische wereld te sturen, zodat het eiwit intact blijft en het voer stabiel blijft, zelfs nadat de zegel is verbroken.
Onderzoekers aan de Gansu Agricultural University in China zetten zich in om dit puzzelstukje op te lossen door te testen hoe verschillende microscopische helpers, bekend als inoculanten, het verloop van de fermentatie in luzerne veranderen. Ze vergeleken een standaardbehandeling met een veelvoorkomende melkzuurbacterie met een nieuwere aanpak waarbij een ander type bacterie, genaamd Bacillus coagulans, werd gebruikt, evenals een combinatie van beide. Het doel was om te zien welke methode het eiwit het beste conserveerde en het voer voorkwam te bederven wanneer het aan de lucht werd blootgesteld. De studie onthulde dat de twee soorten bacteriën zeer verschillende paden creëren voor de microbiële gemeenschap om te volgen. De traditionele melkzuurbacterie werkt snel, verlaagt de zuurgraad van het voer razendsnel en neemt de omgeving bijna onmiddellijk over. In contrast hiermee creëert de Bacillus coagulans-behandeling een meer geleidelijk, gefaseerd proces waarbij verschillende soorten bacteriën om de beurt komen, wat resulteert in een hogere concentratie azijnzuur, een ander type conserverend zuur.
De resultaten toonden aan dat hoewel de snelwerkende melkzuurbacterie de pH in een vroeg stadium succesvol verlaagde, het de eiwitten niet zo goed beschermde als de Bacillus coagulans-behandeling. Na zestig dagen opslag behield het kuilvoer dat behandeld was met Bacillus coagulans de hoogste hoeveelheid ruw eiwit en had het de laagste niveaus van stikstofafval. Belangrijker nog, toen de onderzoekers de zakken openden en het voer aan de lucht blootstelden om de stabiliteit te testen, werd het verschil nog duidelijker. De controlegroep, die geen behandeling kreeg, begon na slechts veertig uur op te warmen en te bederven. Het kuilvoer dat behandeld was met de snelwerkende melkzuurbacterie hield langer stand en overleefde ongeveer eenentwintig uur voordat er tekenen van bederf optraden. Echter, het kuilvoer dat behandeld was met Bacillus coagulans, en de mix die het bevatte, bleef stabiel gedurende eenentertig drie uur. Dit suggereert dat de aanwezigheid van azijnzuur, dat effectiever is in het bestrijden van de gisten en schimmels die bederf in de lucht veroorzaken, de sleutelfactor was in het vers houden van het voer.
Om te begrijpen waarom dit gebeurde, keken de wetenschappers diep in de microbiële gemeenschappen met behulp van geavanceerde genetische sequencing. Ze ontdekten dat de snelwerkende melkzuurbacterie een zeer eenvoudige gemeenschap creëerde die werd gedomineerd door één enkel type microbe. Hoewel dit goed was voor het snel maken van zuur, maakte het het systeem kwetsbaar zodra de lucht terugkeerde. De Bacillus coagulans-behandeling ondersteunde echter een diversere en verschuivende gemeenschap. Deze diversiteit stelde het voer in staat om een betere balans van zuren te behouden en specifieke genetische functies gerelateerd aan stikstof- en zwavelmetabolisme te bewaren. Wanneer er lucht werd geïntroduceerd, paste de gemeenschap in de Bacillus coagulans-silage lokaal aan zonder uit elkaar te vallen, terwijl de onbehandelde silage een brede instorting van de microbiële structuur onderging. De studie concludeert dat het conserveren van eiwitrijk voer niet alleen gaat over het zo snel mogelijk zuur maken. In plaats daarvan hangt succes af van het leiden van de microbiële gemeenschap door een specifieke opeenvolging van veranderingen die een veerkrachtige omgeving opbouwt, een omgeving die het eiwit tijdens opslag kan beschermen en de schok van blootstelling aan de lucht kan weerstaan wanneer het voer eindelijk klaar is om gegeten te worden.
Verdrinkt u in papers in uw vakgebied?
Ontvang dagelijkse digests van de nieuwste papers die bij uw onderzoekswoorden passen — met technische samenvattingen, in uw taal.