Kiszenie – fermentacja mlekowa krok po kroku

Kiszenie to najpopularniejszy sposób konserwacji pasz objętościowych stosowanych w żywieniu bydła mlecznego. Najczęściej zakiszamy kukurydzę, zarówno sieczkę z całych roślin, jak i rozdrobnione kolby z liśćmi okrywowymi (CCM) oraz całe ziarno kukurydzy (wilgotność powyżej 35%). Równie często proces kiszenia wykorzystujemy do konserwacji podwiędniętego materiału z traw, roślin motylkowych, mieszanek traw i motylkowych oraz mieszanek zboża z roślinami motylkowymi (GPS). Młóto browarniane, wysłodki buraczane czy inne odpady przemysłu spożywczego również możemy konfekcjonować za pomocą tej metody.

tekst: Arkadiusz Kaźmierczak, zdjęcia: Zbigniew Wróblewski

Sam proces kiszenia to nic innego jak proces fermentacji mlekowej. Zawarte w zakiszanym materiale węglowodany rozpuszczalne w wodzie (czyli cukry) w warunkach beztlenowych!!! są przekształcane w kwasy organiczne przez bakterie kwasu mlekowego. Powoduje to szybkie obniżenie pH surowca kiszonkarskiego (ok. 4,5), co hamuje naturalny rozkład materii organicznej, a materiał paszowy może być z powodzeniem długo przechowywany. Jednak te przemiany mają znaczący wpływ na skład kiszonek, a bardzo często nie zachodzą dokładnie tak, jak sobie to założyliśmy.

Głównym wykonawcą procesu fermentacji są mikroorganizmy żyjące naturalnie (natywnie) na roślinach – występują na ich powierzchni bądź we wnętrzu. W zależności od typu pełnią różne role, podobnie jak produkowane przez nie produkty przemiany materii. Najliczniejszą i najbardziej pożądaną grupą są bakterie kwasu mlekowego (pałeczki – Lactobacillus plantarum, Lactobacillus brevis; paciorkowców –  Enterococcus sp., Lactococcus sp., Pediococcus sp.). Możemy je podzielić na trzy rodzaje – bakterie homofermentacyjne, fakultatywnie heterofermentacyjne oraz heterofermentacyjne.

W przypadku pierwszej grupy baterie homofermentacyjne wykorzystują zawarte w roślinach cukry sześciowęglowe (heksozy: glukoza, fruktoza, mannoza) do produkcji wyłącznie kwasu mlekowego. Bakterie fakultatywnie heterofermentacyjne czy heterofermentacyjne wykorzystują również cukry pięciowęglowe (pentozy: ksyloza, ryboza, arabinoza) i oprócz kwasu mlekowego wytwarzają również pewne ilości kwasu octowego, kwasu propionowego, dwutlenku węgla czy alkoholu. Bardzo ważnym kryterium jest liczba tych właśnie przedstawicieli w naszej zielonce. Musi być na tyle duża, by zdominować toczące się na początku kiszenia procesy, szybko wytworzyć dostateczną ilość kwasu mlekowego i obniżyć pH do poziomu powodującego stabilność materiału. Przyjmuje się, że minimalną ilością bakterii kwasu mlekowego, liczonych w JTK (jednostkach tworzących kolonie), jest 10⁸ w 1 g zakiszanej zielonki, czyli 100 mln. Może to się wydawać nieco abstrakcyjną ilością, ale przy dobrym postępowaniu z materiałem roślinnym czy sprzyjającej aurze można ją uzyskać bez problemów.

Niestety oprócz bakterii kwasu mlekowego w puli bytujących na roślinach mikroorganizmów są również grupy, które w niesprzyjających warunkach mogą zaburzyć proces fermentacji, produkować substancje obniżające smakowitość kiszonek albo wręcz mające działanie szkodliwe dla organizmu krowy mlecznej. W tabeli zostały przedstawione wszystkie grupy mikroorganizmów wraz z produktami ich przemiany materii i ich wpływem na jakość kiszonki.

Sam proces fermentacji w kiszonce rozciąga się od momentu ścięcia do momentu wybrania jej z silosu i podania zwierzętom na stół paszowy – czy to jako osobny substrat w przypadku żywienia tradycyjnego, czy jako składnik TMR-u. Proces ten możemy podzielić na kilka faz: tlenową, fermentacji (przejściową, główną, stabilną), wybieranie.

Faza tlenowa zaczyna się w momencie skoszenia rośliny na polu. Naturalny proces wegetacji zostaje przerwany, rośliny przestają produkować substancje odżywcze, a te, które pozostają w roślinie, podlegają procesom rozkładu, ponieważ rośliny nadal w swoim składzie mają enzymy odpowiedzialne za ich metabolizowanie. Mikroflora tlenowa bytująca na skoszonym materiale prowadzi oddychanie, rozkład skrobi i hemicelulozy do monosacharydów (cukrów prostych). Prowadzi to do utraty tlenu z wnętrza roślin, ale także podnosi temperaturę materiału – jest to proces potocznie nazywany zagrzewaniem.

Faza fermentacji zaczyna się w momencie zakończenia fazy tlenowej. W sporządzonym silosie, czy też pryzmie, tlen kończy się w wyniku opisanych wcześniej procesów poprzedniej fazy. Dwutlenek węgla i soki komórkowe, które się uwalniają, wypełniają szczelnie przestrzenie między cząstkami paszy, tworząc warunki beztlenowe. Są to idealne warunki do rozwoju bakterii kwasu mlekowego (choć w tej fazie lepiej radzą sobie bakterie heterofermentatywne), które zaczynają produkować duże ilości kwasu mlekowego, ale również octowego, propionowego i masłowego. Nadal w tej fazie działają enzymy rozkładające białko (proteazy), które produkują amoniak, a także rozkładające węglowodany strukturalne (karboksylazy) do węglowodanów rozpuszczalnych w wodzie (dwucukry, cukry proste). W tej fazie obserwujemy jeszcze aktywność bakterii z rodzaju Clostridium oraz drożdżaki. Szczegółowo możemy ten proces podzielić jeszcze na trzy charakterystyczne okresy.

Faza przejściowa – trwa od 24 do 72 godzin. W tym czasie materiał się schładza, co powoduje gwałtowny przyrost bakterii kwasu mlekowego i szybkie przetwarzanie w kwas mlekowy dostępnych w materiale cukrów rozpuszczalnych w wodzie.

Faza główna fermentacji – okres jej trwania zależy od wielu czynników, ale trwa około 10 do 30 dni. Wszystko zależy od suchej masy materiału, od stadium rozwoju rośliny zbieranej oraz od jej pojemności buforowej [o niej później]. Na tym etapie następuje produkcja dużych ilości kwasu mlekowego, co powoduje szybkie obniżenie pH materiału do 4,2. Powoduje to zahamowanie rozwoju niekorzystnych mikroorganizmów, które mogłyby fermentację zaburzyć i spowodować straty składników pokarmowych kiszonki.

Faza stabilna – trwa najdłużej ze wszystkich faz. Jeśli nie popełniliśmy błędów przy zakiszaniu, materiał jest stabilny do momentu otwarcia pryzmy.

Faza wybierania – w tym czasie nie trwają już procesy fermentacji mlekowej, jednak nieodpowiednie postępowanie z wybieranym materiałem może prowokować procesy psucia się kiszonki. To okres, kiedy intensywnie rozwijają się grzyby i drożdżaki, materiał zagrzewa się (pogarsza się smakowitość kiszonki), wytwarzane są szkodliwe związki alkoholowe oraz występuje duże ryzyko zanieczyszczenia pasz mykotoksynami.

Pojemność buforowa oraz zawartość cukrów w zakiszanym materiale determinują przydatność rośliny do zakiszania. Pojemność buforowa to nic innego jak zawartość związków azotowych (głównie białka) w roślinie. Im mniejsza jest pojemność buforowa danego gatunku, tym łatwiej taki materiał się zakisza. Dlatego jedną z najtrudniejszych w zakiszaniu grup roślin są bobowate (np. lucerna, koniczyna), właśnie ze względu na wysoką pojemność buforową.

Najczęściej popełniane błędy

Niestety bardzo często proces zakiszania nie przebiega tak, jak sobie założyliśmy. Kiszonka nie prezentuje oczekiwanej jakości, jest porażona pleśnią czy grzybami, zgniła, mało smakowita bądź zagrzana. Poniżej kilka bardzo ważnych zasad, o których powinniśmy pamiętać przy sporządzaniu kiszonki.

Wybór terminu zbioru – jest to pierwszy i bardzo ważny krok. Zbierając roślinę w odpowiedniej fazie rozwoju, zapewniamy sobie wysoką zawartość pożądanych składników pokarmowych (białko, skrobia) przy możliwie minimalnej ilości balastu (włókno) i wysokiej strawności włókna. Jeśli chodzi o kukurydzę, czyli główną roślinę pastewną, to wyznacznikiem terminu zbioru jest odpowiednia sucha masa rośliny, która powinna kształtować się w granicach 33–35%. Pomocnym wyznacznikiem jest także stopień dojrzałości ziarniaków – linia mleczna ziarna, oddzielająca skrobię twardą od mlecznej, powinna być minimum w dwóch trzecich ziarniaka. Zapewnia nam to optymalny poziom skrobi przy optymalnej zawartości suchej masy. Jeśli chodzi o trawy, to optymalnym terminem jest początek kłoszenia się trawy dominującej w łanie, a w przypadku lucerny – początek pączkowania. Rośliny zawierają w swoim składzie odpowiednio wysoką zawartość białka, ale również cukrów prostych, przy akceptowalnej zawartości włókna. Jest to ważne z ekonomicznego punktu widzenia (plon białka, plon skrobi, strawność paszy), ale również właśnie z poziomu przyszłej fermentacji (zawartość cukrów, pojemność buforowa). Ostatnie działania Polskiej Federacji Hodowców Bydła i Producentów Mleka miały właśnie propagować wybór odpowiedniego terminu zbioru, zarówno w przypadku traw, roślin motylkowych, jak i kukurydzy (Akcja Kukurydza, Zielone Złoto).

Wysokość koszenia ma fundamentalny wpływ na proces zakiszania. Odpowiednia wysokość zbioru obniża zanieczyszczenie materiału. Chodzi tu zwłaszcza o ilość populacji bakterii z rodzaju Clostridium, ale również E. coli – głównym źródłem tych drobnoustrojów jest wierzchnia warstwa gleby. Jeśli nie zachowamy odpowiedniej wysokości koszenia, możliwość zanieczyszczenia materiału tymi niepożądanymi mikroorganizmami wzrośnie. Dla traw optymalna wysokość koszenia to 7 cm, dla bobowatych – 8 cm, a w przypadku kukurydzy ustawienie przystawki zbierającej nie powinno schodzić poniżej 20 cm. Bakterie z rodzaju Clostridium, jeśli ich populacja jest zbyt duża, odpowiadają za proces wtórnej fermentacji, mogą działać w warunkach beztlenowych, rozkładając kwas mlekowy do kwasu masłowego i alkoholu. Powoduje to znaczną utratę jakości kiszonek i drastyczny spadek smakowitości. Podobnie na zanieczyszczenie ziemią ma wpływ proces podsuszania traw i motylkowych – tutaj ważna jest ilość zabiegów i wysokość robocza maszyn używanych do tego etapu.

Sucha masa surowca przeznaczonego do zakiszania jest również ważna dla prawidłowego przebiegu fermentacji mlekowej. Jest to proces chemiczny, który najsprawniej przebiega w warunkach wysokiej wilgotności (65%), czyli sucha masa zakiszanego materiału powinna kształtować się w okolicach 35%. Dodatkowo materiał zbyt suchy ciężko odpowiednio zagęścić, co utrudnia stworzenie warunków beztlenowych, niezbędnych do prawidłowego zakiszania.

Ubicie sieczki w pryzmie czy silosie oraz zagęszczenie materiału w silopaku (balocie) także jest warunkiem braku zaburzeń w przebiegu zakiszania. Ma to związek z usunięciem tlenu, co przyspiesza start fazy fermentacji właściwej. Dlatego przy sporządzaniu pryzmy powinniśmy wysypywać materiał w warstwy nie grubsze niż 20 cm, co pozwoli dokładniej i szybciej ubić sieczkę. Newralgicznymi miejscami są powierzchnie, gdzie następuje poślizg kół maszyn transportujących. Naruszają one strukturę już ubitego materiału – dobrze jest takie miejsce zalać czystą wodą, co pomoże punktowo wyprzeć tlen. Szacuje się, że masa 1 m³ kiszonki z kukurydzy w silosie przejazdowym powinna wynosić powyżej 600 kg. Dobrze zagęszczona kiszonka jest również odporna na wnikanie tlenu w głąb pryzmy. Przy dobrym zagęszczeniu powietrze wnika na max. 5–10 cm, a przy nieodpowiednim – nawet do 120 cm.

Czas sporządzania pryzmy czy silosu powinien być możliwie najkrótszy. Ma to związek z warunkami atmosferycznymi – zbyt długi okres formowania pryzmy, naraża nas na ryzyko zbierania się wody, jeżeli zaskoczą nas opady deszczu. Wydłużanie czasu formowania pryzmy sprawia, że fermentacja w całości przebiega z różną intensywnością, a także że zebrane najwcześniej warstwy zaczną się psuć.

Okrycie to etap, gdzie kluczowymi czynnikami są czas i dokładność. Używając folii, zabezpieczamy pryzmę przed dostępem powietrza (prowokujemy warunki beztlenowe) i przyspieszamy zakończenie fazy tlenowej oraz rozpoczęcie fazy właściwej fermentacji. Zapobiegamy również wnikaniu wód opadowych w zakiszany materiał, co znacząco redukuje straty kiszonki. Powinniśmy używać folii dwuwarstwowych, gdzie cienka folia (40 mikronów) przylega do kiszonki, a folia okrywowa (100–150 mikronów) pełni funkcję ochronną. Dopiero folię ochronną obciążamy piaskiem, ziemią bądź przeznaczonymi do tego celu siatkami kiszonkarskimi. W przypadku balotów czas między sporządzeniem beli a owinięciem folią powinien być możliwie organizacyjnie krótki. Najszybciej można to uzyskać, używając prasoowijarek bądź owijarek mobilnych, owijających baloty już na polu. Tutaj szczególnie ważne jest ostrożne postępowanie z owiniętymi balotami oraz zabezpieczenie ich przed uszkodzeniem przez zwierzęta. 