מחקר על ההשפעה של חומצה פורמית בתחמיץ

הקושי בתחמיץ שונה בגלל מיני צמחים שונים, שלב צמיחה והרכב כימי. עבור חומרי גלם צמחיים קשים לשילוח (תכולת פחמימות נמוכה, תכולת מים גבוהה, חציצה גבוהה), ניתן בדרך כלל להשתמש בתחמיץ חצי יבש, בתחמיץ מעורב או בתחמיץ תוספים.

הוספה של תחית חומצה מתיל (נמלים) היא שיטה בשימוש נרחב של תחמיץ חומצה בחו"ל. נוספו כמעט 70 תחמיץ של נורבגיהחומצה פורמית, הממלכה המאוחדת מאז 1968 נמצאת גם היא בשימוש נרחב, המינון שלה הוא 2.85 ק"ג לטון חומר גלם שנוספו85 חומצה פורמית, ארה"ב לטונה של חומר גלם לתחמיץ נוספו 90 חומצה פורמית 4.53 ק"ג. כמובן, הכמות שלחומצה פורמיתמשתנה בהתאם לריכוזו, קושי התחמיץ ומטרת התחמיץ, וכמות התוספת היא בדרך כלל 0.3 עד 0.5 ממשקל חומר הגלם לתחמיץ, או 2 עד 4 מ"ל/ק"ג.

1

חומצה פורמית היא חומצה חזקה בחומצות אורגניות, ובעלת יכולת צמצום חזקה, היא תוצר לוואי של קוקינג. התוספת שלחומצה פורמית עדיף על תוספת של חומצות אנאורגניות כגון H2SO4 ו- HCl, מכיוון שלחומצות אנאורגניות יש רק השפעות מחמצנות, וכן חומצה פורמית יכול לא רק להפחית את ערך ה-pH של התחמיץ, אלא גם לעכב את הנשימה של הצמח ותסיסה של מיקרואורגניזמים רעים (קלוסטרידיום, חיידק וכמה חיידקים גרם שליליים). בנוסף,חומצה פורמית יכול להתפרק ל-CO2 ו-CH4 לא רעילים בבעלי חיים במהלך סחף ועיכול גירה, וכןחומצה פורמית עצמו יכול גם להיספג ולנצל. למשטח התחמיץ העשוי חומצה פורמית יש צבע ירוק עז, ניחוח ואיכות גבוהה, ואיבוד פירוק החלבון הוא 0.3~0.5 בלבד, בעוד שבאופן כללי לתחמיץ הוא עד 1.1~1.3. כתוצאה מהוספת חומצה פורמית לאספסת ותלתן, הסיבים הגולמיים הופחתו ב-5.2~6.4, והסיבים הגולמיים המופחתים הועברו הידרוליזה לאוליגוסכרידים, שיכולים להיספג ולנצל על ידי בעלי חיים, בעוד שהסיבים הגולמיים הכלליים הצטמצמו רק ב-1.1~1.3. בנוסף, מוסיףחומצה פורמיתלשילוח יכול לגרום לאובדן של קרוטן, ויטמין C, סידן, זרחן וחומרים מזינים אחרים להיות פחות מאשר בתחמיץ רגיל.

2

2.1 השפעת חומצה פורמית על ה-pH

לַמרוֹתחומצה פורמית הוא החומצי ביותר ממשפחת חומצות השומן, הוא חלש בהרבה מהחומצות האנאורגניות המשמשות בתהליך AIV. כדי להפחית את ה-pH של גידולים מתחת ל-4.0,חומצה פורמית בדרך כלל אינו בשימוש בכמויות גדולות. תוספת של חומצה פורמית יכולה להוריד את ערך ה-pH במהירות בשלב הראשוני של התחמיץ, אך יש לה השפעות שונות על ערך ה-pH הסופי של התחמיץ. המידה שבהחומצה פורמית שינויים ב-pH מושפע גם מגורמים רבים. כמות חיידקי חומצת החלב (LAB) ירדה בחצי וה-pH של התחמיץ עלה מעט על ידי הוספת85 חומצה פורמית4 מ"ל/ק"ג לאיסוף מספוא. כַּאֲשֵׁר חומצה פורמית (5 מ"ל/ק"ג) נוספו לתחמיץ מספוא, LAB ירד ב-55 וה-pH עלה מ-3.70 ל-3.91. השפעה אופיינית שלחומצה פורמית על חומרי גלם לתחמיץ עם תכולת פחמימות מסיסות במים (WSC) נמוכה. במחקר זה, הם טיפלו בתחמיץ אספסת ברמות נמוכות (1.5 מ"ל/ק"ג), בינוניות (3.0 מ"ל/ק"ג) וגבוהות (6.0 מ"ל/ק"ג) של85 חומצה פורמית. תוצאות ה-pH היה נמוך מזה של קבוצת הביקורת, אך עם עלייה שלחומצה פורמיתריכוז, ה-pH ירד מ-5.35 ל-4.20. עבור גידולים מכוסים יותר, כמו עשבים קטניות, יש צורך ביותר חומצה כדי להוריד את ה-pH לרמה הרצויה. מוצע כי רמת השימוש המתאימה באספסת היא 5~6 מ"ל/ק"ג.

 2.2 השפעות שלחומצה פורמית על מיקרופלורה

כמו חומצות שומן אחרות, ההשפעה האנטיבקטריאלית שלחומצה פורמית נובעת משתי השפעות, האחת היא ההשפעה של ריכוז יוני מימן, והשנייה היא בחירת חומצות לא חופשיות לחיידקים. באותה סדרת חומצות שומן, ריכוז יוני המימן יורד עם העלייה במשקל המולקולרי, אך ההשפעה האנטיבקטריאלית גוברת, ותכונה זו יכולה לעלות לפחות לחומצה C12. כך נקבעחומצה פורמית הייתה ההשפעה הטובה ביותר על עיכוב צמיחת חיידקים כאשר ערך ה-pH היה 4. טכניקת צלחת המדרון מדדה את הפעילות האנטי-מיקרוביאלית שלחומצה פורמית, והוא מצא שזנים נבחרים של פדיקוקוס וסטרפטוקוקוס היו מעוכבים ב-חומצה פורמיתרמה של 4.5 מ"ל/ק"ג. עם זאת, lactobacilli (L. Buchneri L. Cesei ו-L. platarum) לא עוכבו לחלוטין. בנוסף, זנים של Bacillus subtilis, Bacillus pumilis ו-B. Brevis הצליחו לגדול ב-4.5 מ"ל/ק"ג של חומצה פורמית. התוספת של 85 חומצה פורמית(4 מ"ל/ק"ג) ו-50 חומצה גופרתית (3 מ"ל/ק"ג), בהתאמה, הפחיתו את ה-pH של התחמיץ לרמות דומות, ומצאו כי חומצה פורמית מנעה משמעותית את הפעילות של LAB (66 גרם/ק"גDM בקבוצת חומצות הפורמית, 122 בקבוצת הביקורת , 102 בקבוצת חומצה גופרתית), ובכך נשמר כמות גדולה של WSC (211 גרם/ק"ג בקבוצת חומצות פורמיות, 12 בקבוצת ביקורת, 12 בקבוצת חומצה). קבוצת החומצה הגופרית היא 64), שיכולה לספק עוד כמה מקורות אנרגיה לצמיחת מיקרואורגניזמים ברחם. לשמרים יש סובלנות מיוחדת לחומצה פורמית, ומספר גדול של אורגניזמים אלו נמצאו בחומרי גלם לתחמיץ שטופלו ברמות מומלצות שלחומצה פורמית. נוכחות ופעילות של שמרים בתחמיץ אינה רצויה. בתנאים אנאירוביים, שמרים מתסיסים סוכרים כדי להשיג אנרגיה, לייצר אתנול ולהפחית את החומר היבש.חומצה פורמית יש השפעה מעכבת משמעותית על Clostridium difficile וחיידקי מעיים, אך עוצמת ההשפעה תלויה בריכוז החומצה המשמשת ובריכוזים נמוכים שלחומצה פורמית למעשה מעודדים את הצמיחה של כמה הטרובקטריות. במונחים של עיכוב אנטרובקטר, תוספת שלחומצה פורמית PH מופחת, אך לא ניתן היה להפחית את מספר האנטרובקטר, אך הצמיחה המהירה של חיידקי חומצת חלב עיכבה את האנטרובקטר, בגלל ההשפעה שלחומצה פורמית על enterobacter היה פחות מזה של חיידקי חומצת חלב. הם ציינו כי רמות מתונות (3 עד 4 מ"ל/ק"ג) שלחומצה פורמית עלול לעכב חיידקי חומצת חלב יותר מאשר אנטרובקטר, מה שמוביל להשפעות שליליות על התסיסה; מעט גבוה יותר חומצה פורמית רמות עיכבו גם לקטובצילוס וגם אנטרובקטר. באמצעות מחקר של עשב שיפון רב שנתי עם תכולת DM של 360 גרם/ק"ג, נמצא כיחומצה פורמית (3.5 גרם/ק"ג) יכול להפחית את המספר הכולל של מיקרואורגניזמים, אך משפיע מעט על פעילותם של חיידקי חומצת חלב. צרורות גדולות של אספסת (DM 25, DM 35, DM 40) טופלו בחומצה פורמית (4.0 מ"ל/ק"ג, 8.0 מ"ל/ק"ג). התחמיץ חוסן עם קלוסטרידיום ואספרגילוס פלבוס. לאחר 120 יום,חומצה פורמית לא הייתה השפעה על מספר הקלוסטרידיום, אבל הייתה עיכוב מוחלט על האחרון.חומצה פורמית מעודד גם את הצמיחה של חיידקי Fusarium.

 2.3 השפעות שלחומצה פורמיתעל הרכב התחמיץ ההשפעות שלחומצה פורמית ההרכב הכימי של משטח התחמיץ משתנה בהתאם לרמת היישום, מיני הצמחים, שלב הגדילה, תכולת ה-DM ו-WSC, ותהליך המשחה.

בחומרים שנקטפו עם כנף השרשרת, נמוךחומצה פורמית הטיפול אינו יעיל באופן מהותי נגד קלוסטרידיום, המונע פירוק חלבונים, ורק רמות גבוהות של חומצה פורמית יכולות להישמר ביעילות. עם חומרים קצוצים דק, כל התחמיץ שטופל בחומצה פורמית נשמר היטב. התוכן של DM, חלבון חנקן וחומצת חלב בחומצה פורמיתהקבוצה הוגדלה, בעוד התוכן שלחומצה אצטית וחנקן אמוניה ירדו. עם הגידול שלחומצה פורמית ריכוז,חומצה אצטית וחומצת חלב פחתה, WSC וחנקן חלבון עלו. כַּאֲשֵׁרחומצה פורמית (4.5 מ"ל/ק"ג) נוספו לתחמיץ אספסת, בהשוואה לקבוצת הביקורת, תכולת חומצת החלב ירדה מעט, סוכר מסיס גדל ורכיבים אחרים לא השתנו הרבה. כַּאֲשֵׁר חומצה פורמית התווסף לגידולים עשירים ב-WSC, תסיסת חומצת חלב הייתה דומיננטית והתחמיץ אוחסן היטב.חומצה פורמית הגביל את הייצור שלחומצה אצטית וחומצת חלב ו-WSC משומר. השתמש ב-6 רמות (0, 0.4, 1.0,. תחמיץ עשב שיגר עם תכולת DM של 203 גרם/ק"ג טופל עםחומצה פורמית (85)של 2.0, 4.1, 7.7 מ"ל/ק"ג. התוצאות הראו ש-WSC עלתה עם עליית רמת חומצת הפורמית, חנקן אמוניה וחומצה אצטית להיפך, ותכולת חומצת החלב עלתה תחילה ואז ירדה. בנוסף, המחקר מצא גם שכאשר רמות גבוהות (4.1 ו-7.7 מ"ל/ק"ג) שלחומצה פורמית בשימוש, תכולת ה-WSC בתחמיץ הייתה 211 ו-250g/kgDM, בהתאמה, שחרגה מה-WSC הראשוני של חומרי גלם לתחמיץ (199g/kgDM). משערים שהגורם עשוי להיות הידרוליזה של פוליסכרידים במהלך האחסון. תוצאות חומצת החלב,חומצה אצטית וחנקן אמוניה של תחמיץ בחומצה פורמיתהקבוצה הייתה מעט נמוכה יותר מאלו בקבוצת הביקורת, אך השפיעה מעט על מרכיבים אחרים. שעורה ותירס שלמים שנקטפו בשלב הבשלת שעווה טופלו בחומצה פורמית 85 (0, 2.5, 4.0, 5.5 מ"ל ק"ג-1), ותכולת הסוכר המסיס של תחית תירס גדלה באופן משמעותי, בעוד שתכולת חומצת החלב, חומצה אצטית ו. חנקן אמוניה ירד. תכולת חומצת חלב בתחמיץ שעורה ירדה משמעותית, חנקן אמוניה וחומצה אצטית גם ירד, אבל לא ברור, והסוכר המסיס עלה.

3

הניסוי אישר באופן מלא כי התוספת של חומצה פורמיתהתחמיץ היה מועיל כדי לשפר את צריכת הזנה מרצון של חומר יבש בתחמיץ וביצועי בעלי חיים. מוֹסִיףחומצה פורמיתתחמיץ ישירות לאחר הקטיף יכול להגביר את העיכול הנראה של חומר אורגני 7, בעוד שתחמיץ נבול רק מגביר 2. כאשר לוקחים בחשבון את העיכול האנרגטי, הטיפול בחומצה פורמית משתפר בפחות מ-2. לאחר הרבה ניסויים, מאמינים שהנתונים של העיכול האורגני מוטה עקב אובדן התסיסה. ניסוי ההאכלה גם הראה שהעלייה הממוצעת במשקל של בעלי חיים הייתה 71 ושל תחית נבול הייתה 27. כמו כן, תחפושת חומצה פורמית משפרת את ייצור החלב2. ניסויי האכלה עם חציר וחומצה פורמית שהוכנו עם אותם חומרי גלם הראו כי תחמיץ יכול להגדיל את תנובת החלב של בקר לחלב. אחוז הגידול בביצועים בחומצה פורמית הטיפול היה נמוך יותר בייצור חלב מאשר בעלייה במשקל. להוספת כמות מספקת של חומצה פורמית לצמחים קשים (כגון עשב רגלי עוף, אספסת) יש השפעה ברורה מאוד על ביצועי בעלי החיים. התוצאות שלחומצה פורמית טיפול בתחמיץ אספסת (3.63~4.8 מ"ל/ק"ג) הראה כי העיכול האורגני, צריכת החומר היבש והעלייה היומית של תחית חומצה פורמית בבקר וצאן היו גבוהים משמעותית מאלו בקבוצת הביקורת.

הרווח היומי של כבשים בקבוצת הביקורת אף הראה עלייה שלילית. תוספת של חומצה פורמית לצמחים עשירים ב-WSC עם תכולת DM בינונית (190-220 גרם/ק"ג) בדרך כלל משפיעה מעט על ביצועי בעלי החיים. בניסוי האכלה בוצע תחמיץ עשב שיפון עם חומצה פורמית (2.6 מ"ל/ק"ג). לַמרוֹתחומצה פורמית התחמיץ הגדיל את העלייה במשקל 11 בהשוואה לבקרה, ההבדל לא היה משמעותי. יכולת העיכול של שני התחיתונים שנמדדו בכבשים הייתה זהה באופן מהותי. האכלה בתחמיץ תירס לבקר לחלב הראתה זאתחומצה פורמיתכמות מוגברת מעט בצריכת החומר היבש של תחמיץ, אך לא הייתה השפעה על ייצור החלב. יש מעט מידע על ניצול האנרגיה שלתמצית חומצה בורית. בניסוי של כבשים, ריכוז האנרגיה הניתנת לחילוף החומרים של החומר היבש ויעילות התחזוקה של התחמיץ היו גבוהים מזה של חציר וחציר שנקטפו בשלוש תקופות גידול. ניסויים בהשוואת ערכי אנרגיה עם חציר וחומצת פורמית לא הראו הבדלים ביעילות של המרת אנרגיה מטבולית לאנרגיה נטו. תוספת של חומצה פורמית לעשב מספוא יכולה לסייע בהגנה על החלבון שלו.

התוצאות הראו שטיפול בחומצה פורמית בעשב ואספסת יכול לשפר את ניצול החנקן בתחמיץ, אך לא היה לו השפעה משמעותית על העיכול. קצב הפירוק של חנקן ספיגה שטופל בחומצה פורמית ברחם היווה כ-50 ~ 60% מסך החנקן.

 ניתן לראות כי החוזק והיעילות של תחית חומצה פורמית בסינתזת הגירה של חלבוני תלוס מופחתים. קצב הפירוק הדינמי של החומר היבש ברחם השתפר משמעותית עםתמצית חומצה בורית. למרות שסחף חומצה פורמי יכול להפחית את ייצור האמוניה, הוא יכול גם להפחית את העיכול של חלבונים ברחם ובמעיים.

4. אפקט ערבוב של חומצה פורמית עם מוצרים אחרים

 4.1חומצה פורמית ופורמלדהיד מעורבבים בייצור, ו חומצה פורמיתלבד משמש לטיפול בתחמיץ, שהוא יקר ומאכל; העיכול וצריכת החומר היבש של בעלי חיים פחתו כאשר התחמיץ טופל בריכוז גבוה חומצה פורמית. ריכוזים נמוכים של חומצה פורמית מעודדים את הצמיחה של קלוסטרידיום. נהוג להאמין כי לשילוב של חומצה פורמית ופורמלדהיד עם ריכוז נמוך יש השפעה טובה יותר. חומצה פורמית פועלת בעיקר כמעכבת תסיסה, בעוד שהפורמלדהיד מגן על חלבונים מפני פירוק יתר ברחם.

בהשוואה לקבוצת הביקורת, העלייה היומית גדלה ב-67 ותנובת החלב עלתה על ידי הוספת חומצה פורמית ופורמלדהיד. Hinks et al. (1980) ערך תערובת של עשבחומצה פורמית תמצית (3.14 גרם/ק"ג) וחומצה פורמית (2.86 גרם/ק"ג) -פורמלדהיד (1.44 גרם/ק"ג), ומדדו את יכולת העיכול של התחמיץ עם כבשים, וערכו ניסויי האכלה עם גידול בקר. תוצאות היה הבדל קטן בעיכול בין שני סוגי התחמיץ, אך האנרגיה הניתנת לחילוף החומרים של תמצית פורמיס-פורמלדהיד הייתה גבוהה משמעותית מאשרתמצית חומצה בורית לְבַד. צריכת האנרגיה הניתנת לחילוף החומרים והרווח היומי של תחמיץ פורמיים-פורמלדהיד היו גבוהים משמעותית מ חומצה פורמית תמצית לבד כאשר הבקר הוזנו בתחמיץ ושעורה הוסיפו 1.5 ק"ג ליום. תוסף מעורב המכיל כ-2.8 מ"ל/ק"ג שלחומצה פורמית ורמה נמוכה של פורמלדהיד (כ-19 גרם/ק"ג חלבון) עשויה להיות השילוב הטוב ביותר בגידולי מרעה.

4.2חומצה פורמית מעורבב עם סוכנים ביולוגיים השילוב שלחומצה פורמית ותוספים ביולוגיים יכולים לשפר משמעותית את ההרכב התזונתי של התחמיץ. כחומר גלם נעשה שימוש בעשב קטזנב (DM 17.2), נוספו חומצה פורמית ולקטובצילוס לתחמיץ. התוצאות הראו שחיידקי חומצת החלב הפיקו יותר בשלב המוקדם של התחמיץ, שהייתה לה השפעה טובה על עיכוב התסיסה של מיקרואורגניזמים רעים. יחד עם זאת, תכולת חומצת החלב הסופית בתחמיץ הייתה גבוהה משמעותית מזו של תחמיץ רגיל וחומצת פורמית, רמת חומצת החלב עלתה ב-50 ~ 90, בעוד שתכולת הפרופיל, חומצה בוטירית וחנקן אמוניה ירדה משמעותית. . היחס בין חומצה לקטית לחומצה אצטית (L/A) גדל באופן משמעותי, מה שמעיד על כך שחיידקי חומצת חלב הגבירו את מידת התסיסה ההומוגנית במהלך התחמיץ.

5 סיכום

ניתן לראות מהאמור לעיל שכמות החומצה הפורמית המתאימה בתחמיץ קשורה לסוגי הגידולים ולתקופות קטיף שונות. תוספת של חומצה פורמית אכן מפחיתה את ה-pH, תכולת חנקן האמוניה ושומרת על סוכרים מסיסים יותר. עם זאת, ההשפעה של הוספהחומצה פורמיתעל העיכול של חומר אורגני וביצועי הייצור של בעלי חיים נותר ללמוד עוד יותר.