Ecetsav a szilázsban: mítoszok és realitások

A silózással az a célunk, hogy a szántóföldön megtermelt tömegtakarmányok energia- és táplálóanyag-tartalmát (takarmányozási értékét) a kaszáláskori állapothoz minél közelebbi szinten meg tudjuk őrizni. Cikkünkben a szilázs ecetsavtermelését, az emelkedett ecetsav-koncentráció okait és hatásait, a korszerű oltóanyagok jelentőségét tekintjük át.

Az erjesztett tömegtakarmány tartósításának folyamata elméletben elég egyszerű: a zöld szecskát besilózzuk, betapossuk, és légmentesen letakarjuk, hogy minél hamarabb kialakuljanak a légmentes körülmények. Először bemelegedik, majd a maradék levegő fogyásával párhuzamosan elindul a savanyodás folyamata, ami ecetsavtermeléssel kezdődik. Ezután ideális esetben a tejsavtermelő baktériumok elkezdik erjeszteni az egyszerű cukrokat, melyekből döntően tejsav keletkezik. A megtermelt tejsav gyorsan lesavanyítja az alapanyagot, és elkészül a szilázs vagy szenázs.

Az erjedési minőséget és a veszteség mértékét a fentiek intenzitása és egymáshoz viszonyított aránya határozza meg. A savanyodási folyamat fő vegyülete a tejsav, ami a szilázs/szenázs kémhatásának gyors és hatékony csökkentését végzi. Olykor azonban találkozunk olyan szilázsokkal is, amelyekben a tejsav mellett illózsírsavak (pl. ecetsav) is nagy arányban jelen vannak (>3–5% sza.).

Az ecetsav-termelődést elősegítő körülmények

Az alapanyag jellemzői, például a magas nedvességtartalom és a nagy pufferkapacitás, valamint a silózási problémák, például a késleltetett lezárás, a szilázs nagy porozitása és a magas hőmérséklet gyakran serkentik az ecetsavképződést. Következésképpen az ecetsav végső koncentrációja a szilázsokban nehezen kiszámítható, de a nedvességtartalomtól és a levegő jelenlététől függ elsősorban.

A 28% szárazanyag-tartalom alatt besilózott tömegtakarmányok magasabb szöveti víztartalma hajlamos „kimosni” az erjedés során megtermelődött savakat (tejsav, ecetsav, propionsav stb.), amelyek eredendően a szilázs savanyodásáért felelősek. Az ilyenkor keletkező nagymennyiségű csurgaléklé ugyanis jellemzően a silódepó alsó rétegeibe vándorol, ahol az így kialakult nedves közegben feldúsulva összegyűlik minden káros, nem káros mikroorganizmus és vegyület, amelyek erőteljesen korlátozzák a tejsavbaktériumok tevékenységét. Ezért nedves alapanyagok silózásakor a tejsavbaktériumoknak nagyon gyorsan, és jóval több tejsavat kell megtermelniük, hogy hatékonyan le tudják savanyítani a kedvezőtlen paraméterekkel rendelkező szilázst. Ez „jó” esetben is vontatottabb és magasabb erjedési csúcshőmérséklettel járó savanyodást eredményez. Ebből következően a káros mikroorganizmusok is hosszabb ideig tudnak aktívak maradni. Emiatt jóval több értékes táplálóanyag és energia használódik el, tűnik el (vízgőz, ammónia, CO₂ és hő formájában), valamint válik emészthetetlenné a szilázsban.

Ráadásul a káros mikroorganizmusok, mint például az enterobaktériumok, a Clostridiumok és az ecetsavtermelő baktériumok, a szilázs értékes anyagait szaporodásra, illetve saját anyagcseretermékeik előállítására (pl. ecetsav) használják fel a vontatott erjedés során. Ez dupla kár.

Mindemellett a nagy mennyiségű csurgaléklé számottevő értékes táplálóanyagot is kimos a szilázsból, ami a takarmányozási értéket rontó hatása mellett rendkívül környezetszennyező is. A savas csurgaléklé képes felmarni a silótérben a betont, és rendkívül sok oxigént használ fel a folyadékban lévő szerves anyagok lebomlása során.

A tejsavtermelő baktériumok ún. ozmotoleráns baktériumok, tehát nem szeretik, csak „kibírják” a kevésbé nedves közegben való működést (35–40% szárazanyag-tartalom). Az ecetsavtermelő baktériumok ezzel szemben a vizes-nedves közeget szeretik levegő jelenlétében (20–30% szárazanyag-tartalom, a körülményektől függően), kevésbé nedves környezetben nem szaporodnak jól. Ezért a fonnyasztás a legjobb szelektív mikrobagátló, tehát a romlási folyamatokat mérséklő erjedésszabályozó módszer. A napsütésnél nincs olcsóbb adalékanyag. Így a problémák megelőzésére a legkézenfekvőbb megoldás, ha a tömegtakarmányokat megfelelő szárazanyag-tartalommal silózzuk be, tehát törekszünk elérni a biztonságos 35% szárazanyag-tartalmat.

A silózási szezon kezdetét azonban előrehozta az új klímastratégia (őszi vetésű tömegtakarmányok kora tavaszi betakarítása). Nem május első hetében kezdjük a kaszálást, hanem áprilisban, amikor bizony a napsütésből kevés van. Tehát az időjárási körülmények nem mindig teszik lehetővé a hatékony fonnyasztást. Ezért ilyen esetben célszerű bizonyítottan gyorsan és hatékonyan savanyító homofermentatív tejsavtermelő baktériumtörzset/-törzseket tartalmazó szilázs-oltóanyagot alkalmazni, amivel irányítjuk (kontroll alatt tartjuk) az erjedési folyamatot. Egyéb megoldásként szóba jöhet az alapanyag szárazanyag-tartalmának növelése 10% kukoricadarával, gabonadarával, finomra aprított (1–2 cm) szalma + gabonadara keverékével vagy száraz melléktermékekkel. A szalma ritkán jelent jó megoldást: a tisztasága és az aprítottsága ugyanis sokszor hagy kívánnivalót maga után. A keverés üzemi körülmények között a silózás időszakában egy külön feladatot jelent, és nagyobb a kiindulási költség, valamint a szilázs fajlagos költsége is emelkedik (szilázs Ft/kg). A gabonadara hozzáadása azonban tulajdonképpen nem jelent külön költséget az adagra vetítve (adag Ft/nap/tehén), mivel gabonadarát egyébként is etetünk a tehénnel.

A tárolási idő is hatással van a szilázs ecetsavtartalmára

Amikor a tejsavas erjedésnek köszönhetően a szilázs eléri a végső pH-értékét, a szilázs stabilnak tekinthető. Ez azonban nem jelenti azt, hogy nem zajlik semmilyen mikrobiológiai tevékenység a silódepóban. Némelyik tejsavtermelő baktérium (heterofermentatív) képes az erjedés során megtermelt tejsav egy részéből ecetsavat szintetizálni egyszerű cukrok hiányában is. Ez a magasabb szárazanyag-tartalommal tartósított tömegtakarmányok (kukoricaszilázsok) esetében előnyös is lehet, mivel az ecetsav fokozza a szilázs aerob stabilitását (ami a száraz alapanyagok esetében általában gyenge). A heterofermentatív baktériumokkal beoltott szilázsok esetében a tárolási idő hosszával párhuzamosan az ecetsav koncentrációja is fokozatosan nő a silódepóban. Ez az alacsonyabb szárazanyag-tartalmú szilázsokban még intenzívebben jelentkezik. Ennek kedvező hatása, hogy javítja a silófal stabilitását. A kérdés, hogy kontrollált, irányított ecetsavtermelés zajlik-e majd le, vagy a vizes közeg hatására elszabadulnak a természetes mikroflóra ecetsavtermelő baktériumai, nagy mennyiségű ecetsavat termelve.

A vontatott erjedés egyik oka, hogy egyes növények kevesebb kiindulási cukortartalommal, erjeszthető szénhidráttartalommal rendelkeznek, és a tejsavtermelő baktériumok csak lassan tudnak szaporodni, így korlátozott a tejsavtermelésük. Ha nincsen a tejsavtermelő baktériumok számára elegendő erjeszthető szénhidrát (cukor), akkor vontatott erjedésre lehet számítani, ami többek között megnövekedett ecetsav-koncentrációt fog eredményezhet. Ezért a lucerna és általában a pillangósok a nehezen erjeszthető kategóriába tartoznak, míg a kukorica, a cirok, az intenzív fűfélék és a korai betakarítású gabonafélék könnyebben erjeszthetőek. Ezért ez utóbbi növények esetében gyors és intenzív lehet a tejsavas erjedés. Az erjedés minőségének biztonságát azonban növeli, ha még ebben az esetben is irányítjuk a savanyodás folyamatát. A silózandó alapanyag pufferkapacitása is hatással van az ecetsavtermelésre Pufferkapacitás: hány gramm tejsavra van szükség egységnyi alapanyag 4 pH alá savanyításához. A savanyodás mértékét ugyanis korlátozza a nagy fehérjetartalom, a magas kalciumtartalom és a gyenge savak jelenléte.

A legnagyobb pufferkapacitással rendelkező tömegtakarmányok a pillangósok, azaz a lucerna és a pillangós keverékek. Ezekben az alapanyagokban a savanyodás folyamata jellemzően lassabb, az előbb említett okokból kifolyólag. Ezért káros, de a vizes közeget „szerető” mikroorganizmusoknak több idejük van (többek között) ecetsavat termelni.

A nagyobb kiindulási cukortartalmú és kis pufferkapacitású alapanyagok hajlamosabbak az ecetes erjedésre (kukoricaszilázs, valamint egyes gabona- és fűszilázsok). A kis cukortartalmú, de nagyobb fehérjetartalmú és pufferkapacitású anyagok (lucernaszilázs, valamint egyes gabona- és fűszilázsok) inkább a vajsavas erjedés irányába tolódnak el, amikor lassú az erjedési folyamat.

A kedvezőbb kiindulási cukortartalmú, mégis vontatottan erjedő nedves alapanyagok hajlamosak tehát elsősorban jelentősebb mértékű ecetesedésre. Ilyen például a vizes kukoricaszilázs. Ez főleg a depó alsó 1 méterében érezhető, ahol a tömörítés hatására a csurgaléklé koncentrálódik. Ennek szaga ecetes, savanyú, színe pedig sárgás lehet.

A természetes, ún. epifita flóra is befolyásoló tényező. A pillangósok esetében nem csak az a gond, hogy a pufferkapacitás miatt a megtermelődött tejsav kevésbé képes savanyítani a szecskát, hanem az is, hogy kevesebb tejsav termelődik. Ennek részben az az oka, hogy a pillangósok levélfelületén kevesebb a tejsavtermelő baktérium, mint a kukoricanövény esetében. Végül a betakarítási és silózási technológiáról is szót kell ejtenünk. Kiváló silózási technológia és nedvesebb szecska esetében is előfordulhat ecetes erjedés, ha földszennyezett az alapanyag (ezt a 12% feletti hamutartalom jelzi).

Ezért a talajfelszín egyenletessége, a tarlómagasság beállítása (8–10 cm) és az okszerű rendkezelés (a rend méretétől és az időjárástól függően elhagyható; munkaműveleti magasság beállítása) az első lépés a jó minőségű erjedés irányába!

Káros mikroorganizmusok

A kaszálást követően a renden száradó növények felületén az idő múlásával egyre több lesz a káros mikroorganizmus, amelyek fogyasztják az erjedés „üzemanyagát”, jelentő értékes cukrot és káros és/vagy veszteséget okozó vegyületeket termelnek. Van oxigén, nedvesség, cukor. Mi korlátozná a szaporodásukat? Az idő. Ezért ajánlott az alapanyag fonnyasztását 48 órában maximalizálni. Emellett a levegő (O₂) minél gyorsabb és hatékonyabb kizárása is kardinális technológiai elem az ecetsav-termelődés mérséklése érdekében. Mivel az ecetsavtermelő káros mikroorganizmusok többségének az élettevékenysége oxigén jelenlétéhez kötött (obligát aerob), ezért javasolt a silózást megfelelő ütemben, nem a minőség rovására, végezni. Kiváló minőségű, de nedvesebb alapanyagok esetében is előfordulhat ecetes erjedés, ha a silózás során technikai hiba lép fel, és a szecskázott alapanyag túl sok időt tölt el levegőn (pl. laza silókazal, elhúzódó taposás, takaratlan nyitott felület leállás miatt). Az utolsó réteg taposását ezért nem érdemes 1-2 óránál tovább végezni. Továbbá a besilózás befejezését követően a hermetikus fóliatakarást célszerű minél hamarabb, de legalább 4 órán belül felhelyezni.

Az ecetsavtermelő mikroorganizmusok

A tipikusan ecetesen erjedt szilázsokban jelentős számú enterobaktérium és Clostridium található, amelyek konkurenciát jelentenek a kezdeti savanyodásért felelős tejsavtermelő baktériumok számára. A káros mikroorganizmusok származhatnak későn végzett hígtrágya-kijuttatásból, másrészt a kaszálás és rendkezelés során az alapanyagra kerülő talajszennyezés által. Ezért célszerű betartani a minimum 30 napos várakozási időt a trágyakijuttatás és a kaszálás megkezdése között. A földszennyezés mérséklése érdekében pedig érdemes 8–10 cm-es tarlómagassággal vágni a növényeket. Emellett a rendkezelések számát lehetőség szerint minimalizálni kel, illetve fontos odafigyelni a rendkezelő munkagépek munkaműveleti beállítására (ne a földet kaparják).

Az enterobaktériumok a cukrokból (glükózból) többek között ecetsavat állítanak elő. Emellett nem mellékes, hogy ezek a baktériumok a külső sejtmembránjukban endotoxinokat tartalmaznak, amely szárazanyagfelvétel-csökkenést, illetve állategészségügyi problémákat okozhat a teheneknél. A Clostridiumok jóval komolyabb kockázatot jelentő, ecetsavat is előállító mikroorganizmusok. A szaprofita Clostridiumok bontják a keményítőt és a fehérjéket. Utóbbiból igen erősen egészségkárosító biogén aminokat (putreszcin, kadaverin, hisztamin) szabadítanak fel. Emellett a szilázs ízét és szagát rontó vajsav termelésért is ezek a baktériumok felelősek. A patogén változataik (pl. C. perfringens) pedig közvetlen állategészségügyi veszélyt jelentenek a kérődzők számára (bélvérzés).

A savanyodás során, amikor a szilázs kémhatása pH 5 érték alá csökken, a káros mikrobák elkezdenek pusztulni, illetve inaktiválódni. Tehát jó betakarítási technológia és alapanyag esetében elsősorban az erjedés eleje a kockázatos.

Irányított erjedésnél, amikor az alkalmazott szilázsoltóanyagban heterofermentatív tejsavbaktérium-kultúra is van, a gyors és hatékony kezdeti tejsavas erjedést követően a megtermelt tejsav 5–10%-ából többek között ecetsav képződik. Ilyen moderált, kis mennyiségben rendkívül hasznos az ecetsav, mivel a tárolás és a kitárolás során gátolja az élesztő- és penészgombákat a silódepóban (aerob stabilitás). A heterofermentatív tejsavtermelő baktériumok, a Lactobacillus buchneri, illetve a Lactobacillus hilgardii egyedülálló módon képesek a tejsav egy csekély részéből ecetsavat és 1,2-propán-diolt előállítani a tárolás során. Ezért az ezekkel a tejsavbaktériumokkal tartósított szilázsok/szenázsok nagyobb koncentrációban tartalmaznak ecetsavat. Ennek mértéke azonban eltörpül a rosszul, illetve vontatottan erjedt silókban lévő, a természetes és nem kontrollált baktériumflóra által termelt ecetsavtartalomhoz képest.

Takarmányozási következmények

Az ecetsav a szilázsban (és a bendőben is) az erjedés egyik végterméke. A szilázsból származó ecetsav egy része beépül a bendőben lévő ecetsavkészletbe. Bizonyos mennyiségű ecetsav kívánatos a szilázs, valamint a TMR aerob romlással szembeni védelme érdekében is. A TMR-ben lévő ecetsav túl magas koncentrációja azonban negatívan befolyásolhatja a takarmányfelvételt. Bár az erjedési termékek egy része a szilázsban és a TMR-ből való elillanás révén elveszhet (a keverés, a kiadagolás és az etetőúton való állás során), a legtöbb (90%) erjedési termék jó menedzsment mellett megmarad az elfogyasztott TMR-ben. Az úttörő szilázsetetési kísérletek szerint az ecetsav és az egyéb illósavak rontották az állatok takarmányfelvételét.

A koncentráció következményei

Az étvágyra gyakorolt hatás viszont koncentrációfüggő. Egy 2021-es metaanalízis alapján az étvágy csaknem változatlan maradt, amikor az ecetsav koncentrációja 0 és 17,3 g/kg sza. TMR között változott (pl. NT csoport: 0–430 g ecetsav/nap/tehén). A szárazanyag-felvétel akkor romlott jelentősen, amikor 17,3–60 g/kg sza. ecetsav volt a TMR-ben. Tovább finomítja a kérdést, hogy napjainkban a napi takarmányadagot alkotó több szilázskomponens esetében az egyedileg magas ecetsav-koncentráció hatása az adott komponens napi adagjától is függ, és a többi komponens mérsékli az összes napi ecetsavbevitelt. Egy 2013-as kutatás megállapította, hogy az ecetsavat jelentős, 50 g/kg sza. mennyiségben hozzáadva a takarmányadaghoz, a szárazanyag-felvétel időlegesen csökkent (-0,8 kg/nap), de a tejtermelés változatlan maradt. Továbbá hozzászokást tapasztaltak, ami úgy nyilvánult meg, hogy a szárazanyagfelvétel-csökkenés a 2-3. héten még mérhető volt a kontrollhoz képest, majd a 4 héten már nem volt étvágykülönbség a kontroll és az ecetes takarmányt fogyasztó tehenek között. Emellett hozzá kell tenni, hogy a szilázsban lévő ecetsav 10%-a elillant vagy lebomlott, mire az etetőasztalon a tehén elé került.

A szakirodalmi adatok alapján még a nagy koncentráció (>50 g/kg sza.) sem okoz feltétlenül tartósan takarmányfelvétel-visszaesést (önmagában hozzáadva a takarmányhoz, amikor más káros vegyület nincs jelen). Az ecetsav önmagában nem vonható felelősségre a kérődzőknél jelentkező és tartósan fennálló szárazanyag-felvétel csökkenésért üzemi körülmények között, mert magas ecetsav-koncentráció csak laboratóriumban állítható elő tisztán, más káros savak és egyéb egészségkárosító vegyületek jelenléte nélkül. A jelentkező étvágycsökkenést a magas ecetsavtartalmú szilázsok és szenázsok esetében a rossz erjedésből származó egyéb anyagok (biogén aminok, vajsav, ammónia, endotoxinok stb.) együtt okozzák. Ezeket a vegyületeket pedig a takarmánylaboratóriumok a rutinmérések során nem vizsgálják. A legújabb kutatási eredmények szerint a heterofermentatív (L. buchneri, L. hilgardii) tejsavtermelő baktériumok által termelt mérsékelten emelkedett ecetsavszint nem okoz étvágycsökkentést a kérődzőknél.

A homo- és heterofermentatív tejsavtermelő baktériumokat (tervezett mennyiségben) egyaránt tartalmazó keverék oltóanyagok által irányított erjedés okozhat mérsékelten nagyobb ecetsavtartalmat, ezáltal növelheti a fajlagos táplálóanyag-veszteség mértékét (illékony ecetsav), de egyben csökkenti a vontatott erjedés/földszennyeződés/laza kazal/silófal romlása során keletkező egyéb káros anyagok jelenlétét a szilázsban, az azok által okozott étvágycsökkenés potenciális hatását, valamint a káros aerob folyamatokból következő veszteség mértékét. A vizes szilázsokban mindenképpen több lesz az ecetsav, de ennek mértékét a természetes, nem irányított folyamatok nagyobb arányban növelik hibás erjedés során, mint a heterofermentatív és homofermentatív tejsavtermelő baktériumot tartalmazó oltóanyag.

Nagy kérdés, hogy akkor érdemes-e használni heterofermentatív tejsavtermelő baktériumot is tartalmazó oltóanyag-keveréket, ha üzemi szinten tartósan elvárható a jó kivitelezés, minden rendben van a betakarítás során, nem hosszú a fonnyasztás, 30% feletti a szárazanyag-tartalom, nem levegős a kazal, és sikerült időben letakarni. A nagy nedvességtartalom és a levegő együttes jelenléte tehát rövid időre korlátozódik. A kontroll nélkül, természetes módon keletkező ecetsav visszaszorításában elegendő-e a homofermentatív baktériumtörzsek használata ilyen esetben? Ez már egy másik témakör, mert a homofermentatív baktériumtörzsek hatékonyak az erjedés irányításában, az ecetsav-koncentráció csökkentésében önmagukban is, de nincs hatásuk az aerob stabilitásra. Nyitott silófalunk pedig mindig van, és a kukoricaszilázs érzékeny az aerob romlásra.

Összességében tehát az az alapvető kérdés, hogy ha a vizes-nedves szilázsunkban emelkedett az ecetsavtartalom, akkor az milyen mértékű, mennyit etetünk ebből nap mint nap, és az ecetesedés társult-e egyéb káros anyagok jelenlétével.

Ugyanis ez utóbbi paraméterek együttesen határozzák meg a szárazanyag-felvételre gyakorolt hatást. Amennyiben képesek vagyunk irányítani az ecetes és alkoholos (1-2 propándiol) erjedést, mérsékelt ecetsav-koncentrációt eredményezve, úgy az ecetsav kedvező tulajdonságai fognak elsősorban érvényesülni. Tehát a kevert homo- és heterofermentatív baktériumokat együtt alkalmazva az oltóanyag kezdetben irányítja a tejsavas erjedést, csökkenti a káros erjedés kockázatát, a veszteséget okozó melléktermékek natív/kontrollálatlan képződését, a heterofermentatív baktériumok pedig emellett csökkentik az aerob romlás mértékét.

Vas Ádám silózási szaktanácsadó, Kokoferm Kft.,
Dr. Kovács Tamás Ph. D, Kokoferm Kft.
Dr. Orosz Szilvia, ÁT Kft.