Ви є тут

Головна » БТФ №2 2025

Сучасна біотехнологія у силосуванні

У статті проаналізовано роботи українських та зарубіжних науковців, які приділяють увагу дослідженню та вдосконаленню технологій силосування. Їхні наукові роботи охоплюють широкий спектр питань – від вибору рослинних культур до розроблення нових методів консервації. Досліджено мікробіологічний процес, який використовується для збереження якості свіжого корму на тваринницьких фермах. Біохімічні та мікробіологічні зміни, які відбуваються під час силосування, сприяють пошуку нових силосних добавок, вивченню потенціалу певних мікробних штамів, які є більш ефективними у біоконсервуванні. Види молочнокислих бактерій широко відомі своїм різноманітним застосуванням як добавок у ферментації сільськогосподарських культур або фуражної біомаси під час силосування. Однак невідповідність якості силосу останнім часом можна пояснити відсутністю інформації про експресію генів і молекулярні механізми мікробіоти, задіяної у виробництві силосу. Сучасні дослідження зосереджено на розробленні багатих поживними речовинами кормів для тварин із покращеними інокулянтами лактобактерій. Сучасні біотехнологічні інструменти, такі як метагеноміка, геноміка та протеоміка, дають змогу ідентифікувати, покращувати та розробляти високопродуктивні штами лактобактерій для використання в силосуванні. Ці штами сприяють зниженню рН, покращують ферментаційні характеристики та аеробну стабільність силосу, забезпечуючи його високу якість і сприяючи сталому розвитку сільського господарства. Введення спеціальних бактеріальних культур (інокулянтів) значно покращить якість силосу, прискорюючи процес ферментації, створюючи сприятливе середовище для корисних мікроорганізмів та пригнічуючи ріст шкідливих. У статті з’ясовано роль інокулянтів лактобактерій у виробництві силосу, а також сучасні біотехнологічні підходи, які є потужними інструментами для ідентифікації, покращення та розвитку високопродуктивних штамів лактобактерій.

Ключові слова: силосування, лактобактерії, штами інокулянтів, ферментація, біологічні добавки, поживна цінність.

ЧЕРНЮК С.В.


КРИЖАК М.С. https://orcid.org/ 0009-0007-6910-2207


  1. Bomko, V.S., Sivachenko, E.V., Smetanina, O.V. (2023). Feed and feed additives and the effectiveness of their use in animal feeding: a teaching aid. Bila Tserkva, 225 p. Available at:https://rep.btsau.edu.ua/bitstream/BNAU/8420/1/Korm_dobavky.pdf. (in Ukrainian).
  2. Ogurtsov, E.M., Bobro, M.A., Mikheev, V.G. Fodder production and onion farming: a manual; edited by E.M. Ogurtsov. Kharkiv: KhNAU, 512 p. (in Ukrainian).
  3. Grant, R.J., Adesogan, A.T. (2018). Journal of dairy science silage special issue: introduction. J. Dairy Sci., 101, pp. 3935–3936. DOI:10.3168/jds.2018-14630.
  4. Fabiszewska, A.U., Zielińska, K.J., Wróbel, B. (2019). Trends in designing microbial silage quality by biotechnological methods using lactic acid bacteria inoculants: a minireview. World J. Microbiol. Biotechnol., 35, pp. 1–8. DOI:10.1007/s11274-019-2649-2.
  5. Romero, J.J., Zhao, Y., Balseca-Paredes, M.A., Tiezzi, F., Gutierrez-Rodriguez, E., Castillo, M.S. (2017). Laboratory silo type and inoculation effects on nutritional composition, fermentation, and bacterial and fungal communities of oat silage. J. Dairy Sci., 100, pp. 1812–1828. DOI:10.3168/jds.2016-11642.
  6. Mіtіoglo, L.V., Merzlov, S.V., Merzlova, G.V. (2023). Indicators of spoiled corn silage after its fermentation with different doses of biodestructor. Scientific Progress & Innovations. 26 (3), pp. 76–80. DOI:10.31210/spi2023.26.03.14. (in Ukrainian).
  7. Okoye, C.O., Dong, K., Wang, Y., Gao, L., Li, X., Wu, Y., Jiang, J. (2022). Comparative genomics reveals the organic acid biosynthesis metabolic pathways among five lactic acid bacterial species isolated from fermented vegetables. N. Biotechnol., 70, pp. 73–83. DOI:10.1016/j.nbt.2022.05.001.
  8. Kravchenko, N.O., Dmitruk, O.M., Furs, N.M. (2021). The influence of probiotic bacteria on the direction and intensity of microbiological processes during ensiling of green corn mass. Chernihiv, pp. 58–66. DOI:10.35868/1997-3004.32.58-66. (in Ukrainian).
  9. Amaral, R.C., Carvalho, B.F., Costa, D.M., Morenz, M.J.F., Schwan, R.F., da S. Ávila, C.L. (2020). Novel lactic acid bacteria strains enhance the conservation of elephant grass silage cv. BRS Capiaçu Anim. Feed Sci. Technol., 264 p. DOI:10.1016/j.anifeedsci.2020.114472.
  10. Wang, D., Hwang, J.S., Dong Ho Kim, Lee S., Dae Hyuk Kim, Joe M.H. (2020). A newly isolated Bacillus siamensis SB1001 for mass production of poly-γ-glutamic acid. Process Biochem, 92, pp. 164–173. DOI:10.1016/j.procbio.2019.11.034.
  11. Horinouchi, T., Sakai, A., Kotani, H., Tanabe, K., Furusawa, C. (2017). Improvement of isopropanol tolerance of Escherichia coli using adaptive laboratory evolution and omics technologies. J. Biotechnol., 255, pp. 47–56. DOI:10.1016/j.jbiotec.2017.06.408.
  12. McAllister, A., Dunière, L., Drouin, P., Xu, S., Wang, Y., Munns, K., Zaheer, R. (2018). Silage review: Using molecular approaches to define the microbial ecology of silage. J. Dairy Sci., 101, pp. 4060–4074. DOI:10.3168/jds.2017-13704
  13. Wang, H., Hao, W., Ning, T., Zheng, M., Xu, C. (2018). Characterization of culturable yeast species associating with whole crop corn and total mixed ration silage. Asian-Australas. J. Anim. Sci., 31, 198 p. DOI:10.5713/ajas.17.0183.
  14. Xu, D., Ding, W., Ke, W., Li, F., Zhang, P., Guo, X. (2019). Modulation of metabolome and bacterial community in whole crop corn silage by inoculating homofermentative lactobacillus plantarum and heterofermentative lactobacillus buchneri. Front. Microbiol. 3299 p. DOI:10.3389/ FMICB.2018.03299.
  15. Kim, D., Lee, K.D., Choi, K.C., Kim, D., Lee, K.D., Choi, K.C. (2021). Role of LAB in silage fermentation: effect on nutritional quality and organic acid production – An overview AIMS Agric. Food. 1216 (6), pp. 216–234. DOI:10.3934/agrfood.2021014.
  16. Soundharrajan, I., Park, H.S., Rengasamy, S., Sivanesan, R., Choi, K.C. (2021). Application and future prospective of lactic acid bacteria as natural addi tives for silage production – a review. Appl. Sci. 11 p. DOI:10.3390/app11178127.
  17. Ni, K., Wang, Y., Cai, Y., Pang, H. (2015). Natural lactic acid bacteria population and silage fermentation of whole-crop wheat Asian-Australas. J. Anim. Sci., 28, 1123 p. DOI:10.5713/ajas.14.0955.
  18. Drouin, P., Mari, L.J., Schmidt, J. (2020). Lactic acid bacteria as microbial silage additives:  current status and future outlook. New Adv. Ferment. Process. 240 p. DOI:10.5772/intechopen.89326.
  19. Carvalho, B.F., Sales, G.F.C., Schwan, R.F., Ávila, C.L.S. (2021). Criteria for lactic acid bacteria screening to enhance silage quality. J. Appl. Microbiol, 130, pp. 341–355. DOI:10.1111/jam.14833.
  20. Kaewpila, C., Gunun, P., Kesorn, P., Subepang, S., Thip-uten, S., Cai, Y., Pholsen, S., Cherdthong, A., Khota, W. (2021). Improving ensiling characteristics by adding lactic acid bacteria modifies in vitro digestibility and methane production of forage-sorghum mixture silage Sci. Rep. 111 (11), pp. 1–9. DOI:10.1038/s41598-021-81505-z.
  21. Guan, H., Shuai, Y., Ran, Q., Yan, Y., Wang, X., Li, D., Cai, Y., Zhang, X. (2020). The microbiome and metabolome of Napier grass silages prepared with screened lactic acid bacteria during ensiling and aerobic exposure. Anim. Feed Sci. Technol., 269, 114673 р. DOI:10.1016/j.anifeedsci.2020.114673.
  22. Bai, J., Ding, Z., Ke, W., Xu, D., Wang, M., Huang, W., Zhang, Y., Liu, F., Guo, X. (2021). Different lactic acid bacteria and their combinations regulated the fermentation process of ensiled alfalfa: ensiling characteristics, dynamics of bacterial community and their functional shifts. Microb. Biotechnol. 14, 1171 p. DOI:10.1111/1751-7915.13785.
  23. Xu, Z., He, H., Zhang, S., Kong, J. (2017). Effects of inoculants Lactobacillus brevis and Lactobacillus parafarraginis on the fermentation characteristics and microbial communities of corn stover silage. Sci. Rep. 7 p. DOI:10.1038/S41598-017-14052-1.
  24. Zhang, Y.C., Wang, X.K., Li, D.X., Lin, Y.L., Yang, F.Y., Ni, K.K. (2019). Impact of wilting and additives on fermentation quality and carbohydrate composition of mulberry silage. Asian-Australas. J. Anim. Sci., 33, pp. 254–263. DOI:10.5713/AJAS.18.0925.
  25. Nascimento, Agarussi M.C., Gomes, Pereira O., de Paula, R.A., Silva, V.P., Santos, Roseira J.P., Fonseca, e Silva F. (2019). Novel lactic acid bacteria strains as inoculants on alfalfa silage fermentation. Sci. Rep. 91 (9), pp. 1–9. DOI:10.1038/s41598-019-44520-9.
  26. Jiang, S., Cai, L., Lv, L., Li, L. (2021). Pediococcus pentosaceus, a future additive or probiotic candidate. Microb. Cell Factor. 201 (20), pp. 1–14. DOI:10.1186/S12934-021-01537-Y.
  27. Muck, R.E., Nadeau, E.M.G., McAllister, T.A., Contreras-Govea, F.E., Santos, M.C., Kung, L. (2018). Silage revieshh: Recent advances and future uses of silage additives J. Dairy Sci., 101, pp. 3980–4000. DOI:10.3168/JDS.2017-13839.
  28. Kung, Jr.L., Shaver, R.D., Grant, R.J., Schmidt, R.J. (2018). Silage revieshh: Interpretation of chemical, microbial, and organoleptic components of silages. J. Dairy Sci., 101, pp. 4020–4033. DOI:10.3168/jds.2017-13909.
  29. Ferrero, F., Tabacco, E., Borreani, G. (2021). Lentilactobacillus hilgardii Inoculum, Dry matter contents at harvest and length of conservation affect fermentation characteristics and aerobic stability of corn silage. Front. Microbiol. 12, 1333 p. DOI:10.3389/FMICB.2021.675563/BIBTEH.
  30. Ning, T., Shhang, H., Zheng, M., Niu, D., Zuo, S., Hu, C. (2017). Effects of microbial enzymes on starch and hemicellulose degradation in total mihed ration silages. Asian-Australas. J. Anim. Sci., 30, pp. 171–180. DOI:10.5713/ajas.16.0046.
  31. Puntillo, M., Gaggiotti, M., Oteiza, J.M., Binetti, A., Massera, A., Vinderola, G. (2020). Potential of lactic acid bacteria isolated from different forages as silage inoculants for improving fermentation jauality and aerobic stability. Front. Microbiol. 11 p. DOI:10.3389/FMICB.2020.586716.
  32. Tarraran, L., Mazzoli, R. (2018). Alternative strategies for lignocellulose fermentation through lactic acid bacteria: the state of the art and perspectives. FEMS Microbiol. Lett. 365, 126 p. DOI:10.1093/ FEMSLE/FNY126.
  33. Huang, Z., Shhang, M., Ke, Shh., Guo, H. (2021). Screening of high 1,2-propanediol production by lactobacillus buchneri strains and their effects on fermentation characteristics and aerobic stability of shhhole-plant corn silage. Agric. 11, pp. 11–12. DOI:10.3390/agriculture11070590.
  34. Fan, Y., Li, H., Tian, R., Tang, R., Zhang, J. (2022). Characterization and biological activity of a novel ehopolysaccharide produced by Pediococcus pentosaceus SSC–12 from silage. Microorganisms. 10 p. DOI:10.3390/microorganisms10010018.
  35. Chukshhuma, O.B., Rafatullah, M., Tajarudin, H.A., Ismail, N. (2020). Ignocellulolytic enzymes in biotechnological and industrial processes: a revieshh. Sustain. 12, pp. 1–31. DOI:10.3390/su12187282.
  36. Díaz-García, L., Chaparro, D., Jiménez, H., Gómez-Ramírez, L.F., Bernal, A.J., Burbano-Erazo, E., Jiménez, D.J. (2021). Top-doshhn enrichment strategy to co-cultivate lactic acid and lignocellulolytic bacteria from the megathyrsus mahimus phyllosphere. Front. Microbiol. 12, 3345 p. DOI:10.3389/FMICB.2021.744075/ BIBTEH.
  37. Aulitto, M., Fusco, S., Bartolucci, S., Franzén, C.J., Contursi, P. (2017). Bacillus coagulans MA-13: a promising thermophilic and cellulolytic strain for the production of lactic acid from lignocellulosic hydrolysate. Biotechnol. Biofuels. 10, pp. 1–15. DOI:10.1186/S13068-017-0896-8/TABLES/2.
  38. Bernardes, T.F., Daniel, J.L.P., Adesogan, A.T., McAllister, T.A., Drouin, P., Nussio, L.G., Huhtanen, P., Tremblay, G.F., Bélanger, G., Cai, Y. (2018). Silage revieshh: Unijaue challenges of silages made in hot and cold regions. J. Dairy Sci., 101, pp. 4001–4019. DOI:10.3168/jds.2017-13703.
  39. Ren, H., Sun, Shhang, L., Zhao, J.Ja., Sun, J., Li, J., Zhang, B. (2021). Enhancing the Co-ensiling performance of corn stover and cabbage shhastevia the addition of cellulase. Bioresources. 16, pp. 6342–6362. DOI:10.15376/biores.16.3.6342-6362.
  40. Pretz, J. (2020). Understanding the process of corn silage fermentation and starch availability. Hubbard Feed. pp. 1–2. Available at:https://www.hubbardfeeds.com/blog/understanding-process-corn-silage-ferme ntation-and-starch-availability (accessed 23.03.25).
  41. Nazar, M., Wang, S., Zhao, J., Dong, Z., Li, J., Kaka, N.A., Shao, T. (2020). The feasibility and effects of exogenous epiphytic microbiota on the fermentation quality and microbial community dynamics of whole crop corn. Bioresour. Technol., 306, pp. 1–10. DOI:10.1016/j.biortech.2020.123106.
  42. Хia, Li D., Kui, Ni K., Chao, Zhang Y., li, Lin Y., Yu, Yang F. (2018). Influence of lactic acid bacteria, cellulase, cellulase-producing Bacillus pumilus and their combinations on alfalfa silage quality. J. Integr. Agric., 17, pp. 2768–2782. DOI:10.1016/S2095-3119(18)62060-X.
  43. Oliveira, E.R., Takiya, C.S., Del, Valle T.A., Rennó, F.P., Goes, R.H.T.B., Leite, R.S.R., Oliveira, K.M.P., Batista, J.D.O., Araki, H.M.C., Damiani, J., Da Silva, M.S.J., Gandra, E.R.S., Pereira, T.L., Gandra, J.R. (2019). Effects of exogenous amylolytic enzymes on fermentation, nutritive value, and in vivo digestibility of rehydrated corn silage. Anim. Feed Sci. Technol., 251, pp. 86–95. DOI:10.1016/j.anifeedsci.2019.03.001.
  44. Borreani, G., Tabacco, E., Schmidt, R.J., Holmes, B.J., Muck, R.E. (2018). Silage review: factors affecting dry matter and quality losses in silages. J. Dairy Sci., 101, pp. 3952–3979. DOI:10.3168/JDS.2017-13837.
  45. Matthews, C., Crispie, F., Lewis, E., Reid, M., O’Toole, P.W., Cotter, P.D. (2019). The rumen microbiome: a crucial consideration when optimising milk and meat production and nitrogen utilisation efficiency. Gut Microbes. 10, 115 p. DOI:10.1080/19490976.2018.1505176.
  46. Queiroz, O.C.M., Ogunade, I.M., Weinberg, Z., Adesogan, A.T. (2018). Silage review: foodborne pathogens in silage and their mitigation by silage additives. J. Dairy Sci., 101, pp. 4132–4142. DOI:10. 3168/jds.2017-13901
  47. Monteiro, H.F., Paula, E.M., Muck, R.E., Broderick, G.A., Faciola, A.P. (2021). Effects of lactic acid bacteria in a silage inoculant on ruminal nutrient digestibility, nitrogen metabolism, and lactation performance of high-producing dairy cows. J. Dairy Sci., 104, pp. 8826–8834. DOI:10.3168/JDS.2021-20155.
  48. Campbell, M., Ortuño, J., Ford, L., Davies, D.R., Koidis, A., Walsh, P.J., Theodoridou, K. (2020). The effect of ensiling on the nutritional composition and fermentation characteristics of brown seaweeds as a ruminant feed ingredient. Anim. Open Access J. MDPI, 10, pp. 1–17. DOI:10.3390/ANI10061019.
  49. Mejía-Avellaneda, L.F., Suárez, H., Jiménez, H., Mesa, L. (2021). Challenges and opportunities for the production of lactic acid bacteria inoculants aimed for ensiling processes. Critical Reviews in Biotechnology. 42 (7), pp. 1028–1044. DOI:10.1080/07388551.2021.1988508.
  50. Guo, X.S., Ke, W.C., Ding, W.R., Ding, L.M., Xu, D.M., Wang, W.W., Zhang, P., Yang, F.Y. (2018). Profiling of metabolome and bacterial community dynamics in ensiled Medicago sativa inoculated without or with Lactobacillus plantarum or Lactobacillus buchneri. Sci. Rep. 8, pp. 1–10. DOI:10.1038/s41598-017-18348-0.
  51. Hu, Z., Niu, H., Tong, Q., Chang, J., Yu, J., Li, S., Zhang, S., Ma, D. (2020). The microbiota dynamics of alfalfa silage during ensiling and after air exposure, and the metabolomics after air exposure are affected by lactobacillus casei and cellulase addition. Front. Microbiol. 11, 2888 p. DOI:10.3389/FMICB.2020. 519121/BIBTEX.

     52. Driehuis, F., Wilkinson, J.M., Jiang, Y., Ogunade, I., Adesogan, A.T. (2018). Silage review: animal and human health risks from silage. J. Dairy Sci., 101, pp. 4093–4110. DOI:10.3168/jds.2017-13836.

ДолученняРозмір
PDF icon chernuuk_2_2025.pdf545.94 КБ
БТФ №2 2025