專利名稱：防護干草品質的方法
美國干草年產量約為一億五千萬噸。生產損失較其他農作物高，主要是由于紫花苜蓿成熟時間不利，雨水損害，田間收獲損失與及貯藏損失造成。損失一般為百分之二十到四十，但在遇上惡劣天氣時，損失又可能高達百分之七十。造成損失的原因包括植物繼續呼吸，機器引起落葉，與及雨水淋溶所至。將干草以較高(25-30%)水分打捆當然可以減少雨水及機器造成的損害，但水分超過百分之二十的打捆又會使貯藏時氧化及發霉情況加劇引致損失。
貯藏損失為養分損失主要原因，但此損失卻可控制。如貯藏的地方水分在百分之二十以下，正常干物質損失量為百分之五至十。較高水分會加速有氧氧化微生物活動，引致產生熱量。而太多熱量又會令植物呼吸產生二氧化碳和水，造成干物質損失。熱量同時帶來非酶褐變反應，使養分受損。熱量產生多少則要看干草內的水分濃度，環境氣溫，微生物群體數目和打捆面積，密度而定。
熱量損害過分會減低蛋白質消化率和可用能源。要衡量熱量如何損害蛋白質則要以酸法去污纖維氮(ADIN或ADF-N)計算纖維內含氮量。一般來說，纖維內含氮量應少于總氮量的百分之七。如數字上升至百分之十五，則說明過分熱量損害已經出現。
貯藏期間，霉帶來的損害亦可造成重大損失。雖然只有百分之五霉菌產生粘毒素，但這對干草適口性及作飼料用仍會起不良作用。將有霉菌干草給牲畜喂食會減慢牲畜增重及飼料轉化而牲畜可吸取的干物質又會大量下降。與喂食無霉干草比較，這方面的損失可能增加百分之二十五。
貯藏干草會自然產生因時附生植物。這些附生植物對干草草質可能有害或無害，但卻一定互相競爭以便取得在貯藏干草內的生態優勢。它們可能是細菌或真菌。一般細菌變質生物多為孢子八疊球菌屬及桿菌屬，而真菌性變質則大部分又曲霉屬，青霉屬及毛霉屬造成。附生植物令農作物變質。要控制其繁殖方法有多種。其中最簡單的是在貯藏時在農作物上噴上如丙酸一類的霉抑制劑。但要把農作物徹底噴好又得使用大量酸類，成本因此大增。這是此方法欠理想的主要地方。此外，農人使用丙酸一類的化學物時又須懂得特別處理技術以免身體受損。所有使用過的設備亦要徹底洗凈避免腐蝕。另一種控制方法，其詳情請參閱本人同時候決的名為“干草防腐”的一般轉讓申請。該項申請于1986年7月28日提出，編號891260。方法為將氧化鋅，氧化鎂無機鹽混合物跟水溶銅離子源與酸性酸，丙酸或山梨酸一類有機酸混合使用。
雖然人類積極研究發展各種農作物接種劑，干草變質情況仍未能徹底改善。
因此，本發明主要是要提供一種僅含自然生物的干草防腐混合物，其加入可制止變質生物在干草內的增長及減少高水分干草熱量。
本發明另一目標是希望能夠提供一種改良防腐劑使干草在無須加入非自然附加劑情況下有效地減低高水分干草的熱量。
本防腐劑混合物絕無環境污染危險。這又是本發明另一目標。
本發明再有另一目標。這便是提供一種干草防腐劑使干草使用后從溫度，干物質再生，氮特色，顏色及酵母，霉微生物數量角度來衡量都可確定為高質干草。
除用作干草防腐劑外，本發明亦希望在防腐同時能增加干草短小桿菌微生物的數量。
本發明最后目標是希望提供一種足以降低熱量危險并同時制止如黃曲霉一類變質生物增長的防腐混合劑。
以下發明介紹將詳述達到上述及其他目標的各種方法。
本發明以短小桿菌處理干草，防護干草品質。短小桿菌有能力制止變質生物破壞長期貯存的干草的品質。
本發明的處理方法只將適量短小桿菌或其變質體或相等物加入干草以提高它的防腐功能。
本發明同時提供一種包含短小桿菌的干草處理混合物。混合物可以是固體或禾濉 變質生物增長危害干草是農業社會必須面對的一個重要問題。典型變質生物包括曲霉屬，青霉屬和毛霉。
田間調查指出以超過百分之二十五水分包裝的干草有百分之九十七時間會發熱及發霉。這些包裝干草的顏色及營養價值嚴重受損。霉菌的存在亦變得較為顯見。
短小桿菌株已被證實能防護干草品質。無論是否有解釋適用性的理論作依據，一般人卻相信短小桿菌可能產生某些抑制化合物足以抑制真菌及孢子八疊球分離細菌一類細菌的增長。人們常常從貯藏只有數天的干草莖上看到的礙眼白菌絨即是由孢子八疊球菌造成。這種生物在極熱包裝里最易看到。另外，孢子八疊球菌又好象同時或在較后時間助長真菌生長。
要改良貯藏干草品質，打捆時便必須明白微生物的相互作用。當干草包裝時，最先會有一種微生物大菌絨出現(革蘭氏陰性組)。這種情況在最初一到三天最常見。之后，這組菌又會由另一組取代(革蘭氏陽性組)。短小桿菌即屬于之后一組。如經挑選的短小桿菌在這時大量出現，干草不會發熱或發霉。及后短小桿菌數量下降，其他微生物區系跟著取得優勢。當貯藏期滿，干草被用作牲畜喂食時，桿菌將成為微生物區系一部分。再次聲明，在不受任何理論約制情況下，申請人認為桿菌可能因為與其他共存生物爭取養分而影響干草品質。本發明的方法是用適量短小桿菌或突變體或相等物處理干草以提高它的防腐能力，保持干草草質與及消除變質生物增長。
因為本發明使用了干草里自然生長的低水平非病源生物，所以牲畜會用后不會致病。這點使發明方法特別有用。發明方法旨在加強合適的自然生物的增長能力，讓該等生物與黃曲霉一類自然生長生物抗衡。這點又與其他使用昂貴，危險化學藥品的防腐劑不同。真菌產生有效真菌毒素。真菌又與農作物變質有關。牲畜吃進真菌污染的飼料后還會中毒生病，甚至死亡。如何控制此類有害生物成為本發明主要考慮所在。
某類短小桿菌菌株對組成本發明品特別有用。有關菌株編號為288，289，290，296，299，302，305及307。這些菌株現在存放于馬里蘭州羅克維爾美國典型菌中心(ATCC)。它們在該中心的采訪登記號為53682，53683，53684，53685，53686，53687，53688及53689。受讓人可要求取得此類菌株。使用時可將上述菌株合并使用，選擇使用或單獨使用。
以上述熟識技術將短小桿菌從貯藏的干草上分離是一種辦法。此外亦可以透過例行實驗方法將其他短小桿菌隔離試驗去評估它們防護干草品質的功效。
所謂“有效突變體”包括所有上述或類似有抗真菌特性的短小桿菌突變體。這些突變體功效應相當于母本株。一般行內人士都知道自發突變是微生物一種常見現象。他們亦知道可通過如化學的，放射活性的及重組的等已知技術去特別誘發生產各類突變體。
無論使用的是何種方法，最重要的問題還是突變體是否能夠如母株一樣防護農作物。換句話說，本發明包括那種小型分類變種情況，如某類糖發酵時所產生的突變體。
雖然本發明只提及某類短小桿菌及特別菌株，但本發明亦把用家可能使用其他與桿菌接近的遺傳生物的可能考慮在內。使用如枯草及蠟狀芽孢一類的桿菌屬桿菌即使未能完全達致本發明目標亦相去不遠。我們特別選擇短小桿菌主要是因為它在干草中屬標準菌叢的原故。
“干草”在本發明中的定義為農業常見各類干草。干草一般包括紫花苜蓿，草及紫花苜蓿和草的混合物。本干草防護混合劑亦可能作減低青貯飼料變質的有效接種劑使用。此外，本防腐劑還可有效地防護如玉米，小麥，米及大豆一類的谷品。
本發明以桿菌屬，特別是短小桿菌生物或含有短小桿菌或相近生物的混合劑及有效短小桿菌的變體或相等的突變體及相等混合劑處理干草，抑制造成干草變質生物的增長。
本發明所使用的混合劑可以是液體或干狀體，亦可加進其他菌類。以固體形式處理時，混合劑可含有短小桿菌和另一載體。此載體可以是一種含水或不含水的液體或固體。如果混合劑是固體，它又可含有固體載體或物理增補劑。屬于此類固體載體，固體稀釋劑或物理增補劑的包括如麥芽糊精，淀粉，碳酸鈣，纖維素，乳精，玉米糊及二氧化硅等物體。簡單來說，載體可以是有機或無錮碓霾辜痢９燙寤旌霞量梢苑勰┬巫粗苯尤鱸詬剎萆廈妗Ｈ縊焉⒉莢諞禾逶靨迥冢蠐摯芍迸緄礁剎萆先ァ 根據本發明可使用的有效處理混合劑應含有102-1012活生物/克。較好的為104-1010活生物/克。而最好是105-107活生物/克。
標準干草處理范圍為105-1015活生物/噸。較好的為107-1013活生物/噸。而最好又為108-1010活生物/噸。
本發明混合劑除應包括短小桿菌或突變體或相等生物外，其他如乳桿菌，鏈球菌，足球菌與及其他真菌或細菌酵素一類常用農作物防腐生物亦可加入使用。
一般行內人士應熟識或可通過例行實驗找出其他臺用載體及劑量。
此外，一般行內人士亦應懂得如何以標準技術使用上述各類混合劑。
上述為本發明的一般公開說明資料。如要全面理解本發明又須參看以下具體實例。不過此等具體實例只作說明用。除經特別指明外，具體實例不應起任何限定作用。
實例用編號288，289，290，296，299，302，306及307短小菌株混合制成接種劑作干草處理用。
干草品質通過分析干草溫度，微生物區系及養分來決定。并以計分方法決定處理干草在顏色，白垢及霉孢子的可見情況。
紫花苜蓿由割草-壓扁作業機割下后放在正常情況的田間干燥。把割好干草制成草條，并在打捆前先耙一次。將干燥率，成熟度及天氣數據記錄下來。在各項實驗中，干草大捆的水分百分率為百分之二十二到三十四。但在每一次試驗里，處理與控制大捆的干草水分應只相差百分之二到五。
小型平方草捆實驗是用以下方法進行。用噴霧器將水溶防腐劑噴在干草上。在屬于較長時間的田間實驗，處理干草應為15-20至100磅捆。并同時預備15-20未經接種的草捆作對照用。將干草從田間運走，堆好及存放在貨棚內水泥地上的木貨盤內。每堆中間放置一溫度探針。每小時記錄溫度一次。
另外又發展一種小型模型系統來模擬大捆研究。在這實驗中，將一磅干草放入一面積大約6″×10″×6″的泡沫聚苯乙烯裝運容器內(厚壁二寸)。在干草中間放入熱電阻后再在干草上面放上一塊磚頭將干草壓縮。把泡沫聚乙烯蓋在上面輕輕蓋上后再將整個容器放入溫度37℃的溫箱內并開始起熱工作。再用玻璃薄層色譜法(TLC)噴霧器將處理料噴在干草上。
用賓州飼料取樣器將每次六個核心樣品取出作草捆取樣檢查。每堆從下層，中層及頂層各取兩大捆樣以減少堆內變異性。將核心樣品放在渦動封口無菌袋里。將同次處理的草樣全部放在一起，貯在冰上，然后運到實驗室去。對泡沫聚乙烯容器內的模型草樣是從每容器的中部取走一樣本作實驗用。取樣時間約為0，2，7，14，21，30及60天。用噴霧法處理于樣品干草的短小桿菌作微生物濃度經計算為106微生物單位/每克干草。這相等于109微生物單位/每噸草。使用生物為編號288，289，290，296，299，302，305及307的數目均等的短小桿菌株混合體。將這八種菌株個別放進溫度37°的胰蛋白酶大豆發酵液內二十四個小時即可生產短小桿菌處理料。再用離心分離方法于4℃時將細胞移出，并將細胞小球再懸浮于0.04M磷酸鹽緩沖液內。細胞置于冰上運到田間立刻使用，否則應以-70℃加以凍存作將來使用。在應用在干草前，先把細胞分發在5加侖水內，再以附于打捆上的噴霧器應用(每噸5加侖)。應用時即可決定菌落形成單位/處理。
將取樣分別作干物質，ADF，ADF-N，NDF及N含量分析，并使用準確度高達±0.2℃的精確溫度熱敏電阻每小時監視溫度。再后以協變干物質(DN)及0日溫度分析所得數據。
整段實驗期內及貯藏終止時都應留意干草目視情況以找出霉及白變質微生物區系證據。并以零到十計分方法評估干草發霉及出現白變質現象。其中十分代表最壞品質。貯藏期終止時又以涂條比較方法決定顏色差別。顏色計分方法為一至二十三，其中一代表綠色，而二十三則代表褐色。
在小型模型系統方面，因為使用的是準確度高達±0.2℃的熱敏電阻，而且又每小時進行量度，所以不同試驗的溫度差別最有評估價值。這方面大約可以在每個實驗中的每次處理樣內取得500數據點。
在各實驗模型當中又以桿菌(表一及表二)處理溫度最低。此處理方法產生最少酵母及霉菌。桿菌處理方法同時提高干草營養價值(較低ADF)。此外，雖然差別并非十分大，NDF，ADF-N，WSC，N及可用蛋白質亦偏向較高營養值。經桿菌處理的干草目視得分大量提高。這表示可見的霉菌已明顯減少。但顏色得分方面與上述情況未能一致。小模型捆的顏色經各種處理后并無任何差別。
表一選擇處理對實驗干草模型捆在平均溫度，微生物統計及目視品質方面的影響處理重復數溫度需氧微生物量 YM1顏色霉2桿菌336.57＊8.102.7210.54.5＊對照537.288.363.309.257.51實驗終止時的YM值2霉量以得分一(無霉)到得分(極多霉)決定霉的可見數量＊以星號標志的平均數據與對照明顯不同P＜，1。
表二選擇處理對實驗模型草捆最后化學組成的影響處理重復數 N NDF ADF ADF-N 半纖維素 AP1桿菌33.0155.1139.60＊.2515.51＊17.25對照52.8057.3043.58.3213.7215.501可用蛋白質(N%)(%ADF-N)(6.25)＝AP＊以星號標志的平均數據與對照明顯不同P＜，1。
表三，表四及表五大干草捆所顯示的各種傾向與表一及表二模型系統相同。這就是說，經桿菌處理的干草比較對照溫度低。在各種干草捆中，酵母及霉數量相同。但經短小桿菌處理的干草，可見霉菌數量減少，顏色又較綠。養分分析與表一及表二所載傾向相同。可用蛋白質(AP)在經桿菌處理的草捆較高。同時ADF及NDF值亦顯示桿菌處理的草捆具有最高營養品質。
經短小桿菌株處理的干草與未經接種的控制干草捆比較溫度較低，霉量較少，顏色較綠。經牲畜喂食這些干草捆時，牲畜又可從中吸取較高蛋白質，較可消化的養分及每日所需的能量。
表三處理對小型平方干草堆平均溫度，微生物學(LOG10)與及目視品質的影響＃590干草捆實驗(第二次收割)處理溫度需氧菌全數 YM1顏色 W 霉桿菌19.92＊8.823.336.50.00.0＊對照24.929.003.0010.53.52.51實驗終止時的YM值＊以星號標志的處理后數據與對照明顯不同(P＜，1)表四處理對小型平方干草捆堆最后化學組成的影響＃590干草捆實驗處理NNDFADFADF-N半纖維素AP桿菌3.42＊52.7038.32.22114.3819.99＊對照3.2356.3040.49.24615.8118.65N起始值＝3.61NDF起始值＝51.42ADF起始值＝38.66半纖維素＝12.76ADF-N＝.276AP＝可用蛋白質＝20.83DM＝70.15＊以星號標志的處理后數據與對照明顯不同(P＜，1)當以撒粉末方法代替上述噴霧方法并且微生物施用量達至上述例子水平范圍時，所得結果又是一樣的。干草捆溫度較低，熱量下降，微生物區系內變質生物增長受阻。同時干草的營養價值變得更高。
由此可見本發明實在已能完成所有既定目標。
權利要求
1.一種包括以小量高質短小桿菌微生物防腐劑處理新鮮干草的干草高質防護方法。
2.根據權利要求1的方法，其中包含使用短小桿菌微生物或有效突變體或有關相等物。
3.根據權利要求2的方法，其中包含使用噴霧處理。
4.根據權利要求3的方法，其中包含使用的干草每噸處理活生物數量約為每噸干草105至1015單位。
5.根據權利要求4的方法，其中包含使用的生物量為每噸干草由107至1013單位。
6.根據權利要求5的方法，其中包含使用的生物量為每噸干草約108至1010單位。
7.根據權利要求2的方法，其中包含使用的短小桿菌是從編號288，289，290，296，299，302，305及307的短小桿菌株中挑出來的。
8.根據權利要求1的方法，其中包含使用的處理組合物包括其他農作物防護生物。
9.根據權利要求8的方法，其中包含使用的其他生物是從真菌或細菌產生的乳桿菌，鏈球菌，足球菌及酵素中挑出來的。
10.一種防護干草品質方法，包括在促進生物繁殖的條件下，于新鮮干草內加入短小桿菌或突變體或有關相同物的繁殖;并容許上述生物大量繁殖以此防止自然生長的變質生物的繁殖。
11.根據權利要求10的方法，其中包含以噴霧液體給上述干草噴上加進上述生物。
12.根據權利要求11的方法，其中上述生物的使用量為每噸干草約為105至1015活生物單位。
13.根據權利要求12的方法，其中生物使用量為每噸干草107至1013生物單位。
14.根據權利要求13的方法，其中生物使用量為每噸干草由約108至1010生物單位。
15.根據權利要求10的方法，其中使用的生物是從編號288，289，290，296，299，302，305及307短小桿菌株中挑選出來的短小桿菌。
16.根據權利要求10的方法，其中使用的生物組合物包括其他農作物防護生物。
17.根據權利要求16的方法，其中使用的其他防護生物包括由真菌或細菌生產的乳桿菌，鏈球菌，足球菌及酵素挑選出來的生物。
18.一種干草防護用的組合物包括分散于懸浮體內的人工培養短小桿菌或其有效突變體。
19.根據權利要求1的組合物，其中每克含約102至1012活生物單位。
20.根據權利要求1的組合物，其中每克含約104至1010活生物單位。
21.根據權利要求1的組合物，其中每克含約105至107活生物單位。
22.根據權利要求18的組合物，其中使用的懸浮載體為液體。
23.根據權利要求18的組合物，其中使用的懸浮載體為固體。
24.根據權利要求18的組合物，其中使用的載體是從碳酸鈣，淀粉及纖維素挑選出來的水溶固體載體。
25.一種抑制造成干草變質的生物生長的方法，包括以對防護干草有效的分量的短小桿菌或其他相近生物處理干草;上述處理在有利于短小桿菌或其他相近生物繁殖的條件下進行，因而抑制自然生長的變質生物生長。
全文摘要
本發明是有關如何以適量短小桿菌或其變質體處理防護干草的方法。本發明亦同時與上述防護干草品質方法所使用的短小桿菌有關。
文檔編號C12N1/20GK1033226SQ8810910
公開日1989年6月7日 申請日期1988年10月18日 優先權日1987年10月22日
發明者南希·珍·托姆斯 申請人:派厄尼高級產品國際公司