Chemická a mikrobiální rizika siláží

Výroba siláží a manipulace s nimi mohou za určitých okolností ohrozit zdraví pracovníků. Četnějším rizikům jsou však vystavena zvířata při zkrmování siláží nízké jakosti. V následujícím přehledu nejsou zahrnuty časté a ekonomicky významné metabolické poruchy, především acidózy a ketózy, vyvolané dlouhodobým zkrmováním siláží.

Rizika ohrožující zdraví jak zvířat, tak jejich obsluhy, lze rozdělit na chemická a mikrobiální.
Začněme tedy těmi chemickými.
Pojem „chemický“ podvědomě vyvolává představu zdraví škodlivých kontaminantů, chápaných jako cizorodé látky vnášené do potravního řetězce různými lidskými činnostmi. To je však zjednodušený pohled, protože velká část škodlivých látek je přirozeného původu. Což ovšem neznamená, že by nebyla „chemická“.
Z cizorodých látek si pamětníci vzpomenou na závažné následky přechodu polychlorovaných bifenylů (PCB) do mléka a masa skotu v řadě chovů z použitých nátěrů sil a stájí ve druhé polovině 80. let. Menšího rozsahu dosáhla kontaminace některými rizikovými prvky, např. kadmiem, rtutí, olovem či arzenem.
V současnosti se mohou stát lokálním problémem četné látky, zejména pesticidy, a to v případě nedodržení ochranných lhůt nebo při použití nepovolených přípravků. Vyloučit se nedá ani znečistění píce a následně i siláží při různých haváriích mimo zemědělství, případně nekvalifikovaném a/nebo nezodpovědném použití ekonomicky zajímavých, avšak dostatečně neověřených látek. Odstrašujícími příklady tohoto typu byly průniky extrémně rizikových dioxinů do zemědělské výroby a produktů v řadě zemí.
Z nepříznivě působících látek, které jsou přirozenými složkami píce, je třeba vzít v úvahu zejména produkty přeměn dusičnanů, rozkladu bílkovin a estrogeny.

Dusičnany
 
Dusičnany (nitráty, ledky, NO3–) jsou základní živinou rostlin. Ty je přijímají za příznivých podmínek, tj. při dostatečném obsahu v půdě, dostatečné půdní vlhkosti a teplém slunečném počasí ve velkém množství „do zásoby“.
Z toxikologického hlediska dusičnany jako takové nepředstavují závažnější zdravotní riziko. Působením enzymu nitrátreduktázy, kterým jsou vybaveny jak rostliny, tak některé bakterie, však dochází k redukci dusičnanů na dusitany (nitrity, NO2–). V normálním metabolismu živých rostlin jsou však dusitany jen meziprodukty při vzniku celé škály organických látek, zejména bílkovin a četných heterocyklických sloučenin, např. alkaloidů. Tyto pochody jsou však podstatně zpomaleny za nepříznivých vnějších podmínek, zejména při výrazném ochlazení. Za takových okolností může sklízená píce obsahovat značná množství dusičnanů.
V posečené a silážované píci dochází spolupůsobením rostlinných i bakteriálních nitrátreduktáz ke vzniku značného množství dusitanů, především dusitanu draselného (KNO2). Tyto pochody jsou urychlovány samozahříváním málo udusané silážované hmoty. Podstatné je, že dusitany nejsou dále přeměňovány na organické látky, jako je tomu u živých rostlin.
U silážované píce přistupuje významný specifický faktor, kterým je okyselení vznikajícími kyselinami mléčnou a octovou. Ty vytěsní z dusitanů slabou kyselinu dusitou (HNO2), která je nestálá a rozkládá se za vzniku směsi oxidu dusnatého, oxidu dusičitého a vody.
Oxid dusnatý je poté postupně oxidován vzdušným kyslíkem na oxid dusičitý. Směs obou oxidů v měnícím se poměru se označuje jako NOx.
Pokud tyto oxidy dusíku vznikají v silážované hmotě ve velkém množství, představují značné riziko pro lidi i zvířata. Uvolňují se v prvých dnech po naplnění sila jako štiplavé a dráždivé dýmy těžší než vzduch. V nižších koncentracích jsou nažloutlé, ve vyšších až červenohnědé. Jejich záludnost spočívá v tom, že se účinky dostavují se zpožděním 6–24 hodin po nadýchání. Postupnou oxidací oxidu dusičitého vzniká kyselina dusičná, která poleptá dýchací cesty, zejména plíce. Jsou popsány i smrtelné případy otrav, onemocnění se označuje jako „nemoc plničů sil“.
Tady krátké odbočení. K hromadné otravě býčků oxidy dusíku došlo v uzavřené stáji poté, když byly do dlouhodobě nevyvezené kejdy pod zvířaty přidány silně kyselé šťávy ze silážované kukuřice. Smysl provedeného postupu byl věcný – vyvázat amoniak v kejdě kyselinami šťáv a snížit tak jeho ztráty po aplikaci na půdu. S kejdou souvisí ještě jiné riziko. Z rozkládající se nestrávené organické hmoty vzniká sulfan (sirovodík). Ten na sebe upozorní svým výrazným zápachem, jen pokud je v nízkých koncentracích, navíc se čich na jeho vnímání rychle otupuje. Ve vysokých koncentracích však není obsluha čichem varována. Míra toxicity sulfanu je srovnatelná s oxidem uhelnatým, mechanismus působení je však jiný – vyvolává tzv. tkáňové dušení. Při manipulaci s kejdou proto mohou být ohroženi jak pracovníci, tak zvířata.
Dalším škodlivým účinkem dusitanů, které se dostanou do krevního oběhu, je oxidace dvojmocného železa v hemu na trojmocné za vzniku methemoglobinu. Tato složka krve není schopna přenášet dýchací plyny (kyslík a oxid uhličitý) a u zvířat dochází ke snížení kapacity dýchání, a tím i základních životních pochodů. V extrémních případech, tzn. při mimořádném příjmu dusičnanů, může dojít až k úhynu.
U některých potravin mohou být problémem karcinogenní nitrosaminy, vznikající reakcí v kyselém prostředí uvolněné kyseliny dusité se sekundárními aminy. Ty vznikají rozkladem bílkovin. Tvorba těchto látek v závažných koncentracích však nebyla v silážích zjištěna.
Z hlediska konzervačních pochodů při silážování jsou vznik a následný rozklad dusitanů zajímavé tím, že oxidy dusíku jako plyny prostupují silážovanou hmotou a pomáhají ji konzervovat, a to zejména v počáteční kritické fázi kvašení. Toho využívají některé chemické konzervační prostředky pro silážování, které kombinují některý z dusitanů s další konzervační látkou, resp. látkami, jejichž působení navazuje na účinnost oxidů dusíku.
Pro kontrolu nezávadnosti krmiv pro dospělý skot spojené s přítomností dusičnanů slouží tzv. Garnerova stupnice (tabulka 1). Je však třeba brát v úvahu, že objemná krmiva nemusí být jediným zdrojem dusičnanů v krmné dávce, přijatou dávku může ovlivnit i napájecí voda.

Produkty rozkladu bílkovin
 
Po pokosení pícnin dochází činností rostlinných enzymů proteáz a peptidáz k postupnému štěpení bílkovin na peptidy až aminokyseliny. Uvolněné aminokyseliny mohou podlehnout činností různých bakterií dvěma typům přeměn – deaminaci a dekarboxylaci. Tyto děje jsou výraznější v píci s vysokým obsahem bílkovin, tedy zejména vojtěšky a jetelů, než u trav.
K rozsáhlé deaminaci aminokyselin vedoucí ke vzniku amoniaku může docházet v silážích velmi nízké jakosti, v nichž se prosadila klostridia schopná rozkládat bílkoviny. V takových silážích může podíl amoniakálního dusíku (NH3–N) z dusíku celkového činit i více než 15 %. Játra pak nemají dostatečnou kapacitu detoxikovat amoniak na močovinu vylučovanou močí a amoniak se dostává do periferních tkání. Objevují se názory, že se tento stav může podílet na zánětu škáry paznehtní (laminitidě). Důsledky vysokého příjmu amoniaku lze zmírnit snadno zkvasitelnými sacharidy v krmné dávce, které jsou zdrojem potřebného uhlíku. Oba prvky, dusík i uhlík, jsou v bachoru využity pro tvorbu mikrobiálních bílkovin, které jsou posléze tráveny spolu s bílkovinami krmiv.
Rovněž druhý pochod, dekarboxylace aminokyselin, tzn. odbourání skupiny – COOH na oxid uhličitý, vede k nežádoucím produktům – biogenním aminům. Touto cestou vznikají v silážích zejména tyramin, kadaverin a putrescin z aminokyselin tyrosinu, lyzinu či ornitinu. Desítky a stovky mg/kg jednotlivých aminů se mohou vyskytovat jak v nekvalitních silážích, v nichž se uplatnily hnilobné bakterie, tak v silážích úspěšně konzervovaných. V tomto případě jsou příčinou některé kmeny přirozeně přítomných mléčných bakterií, které mají ve své enzymové výbavě účinné dekarboxylační enzymy. Vznik aminů lze omezit buď použitím konzervačních látek na bázi kyseliny mravenčí, nebo přídavkem inokulantů takových mléčných bakterií, které dekarboxylační enzymy nemají. Aminy zřejmě spolupůsobí s amoniakem, jejich zvýšený obsah v silážích vyvolá mj. snížení příjmu krmiv.

Estrogeny
 
Rostlinné estrogeny jsou přirozené látky s účinky podobnými samičímu hormonu estradiolu, které narušují reprodukční cyklus dojnic. Jedná se o několik skupin látek různé chemické struktury, a tím i biologické účinnosti. Pro vojtěšku je charakteristický kumestrol, pro jetele formononetin a biochanin A, pro semena bobovitých plodin (sója aj.) daidzein a genistein. Tyto látky podléhají změnám jak v průběhu konzervace krmiv, tak v organismu zvířat.
Obsah i aktivita estrogenů klesají během zavadání píce určené k silážování a v průběhu sušení sena. Naopak, k nárůstu aktivity dochází během silážování, zejména píce o nízké sušině. Zvýšení je tím větší, k čím silnějšímu okyselení došlo. Významným zdrojem je jetel luční a jeho siláže, kde obsah celkových estrogenů dosahuje až 10–20 g/kg sušiny.

Plísně a mykotoxiny
 
Z mikrobiálních rizik začněme plísněmi produkujícími mykotoxiny.
Přítomnost plísní řady rodů ve skladovaných krmivech je doprovázena tvorbou mnoha těkavých organických látek, které způsobují typický pach. To u skotu přináší pomalejší příjem krmiva a pokles přijatého množství, což může u dojnic v období kolem porodu prohloubit zápornou energetickou bilanci. U sena, slámy a siláže ze značně zavadlé píce obsahují prachové částice vysoká množství plísňových spor, jejichž vdechování se může podílet na vzniku zánětů horních cest dýchacích u zvířat i pracovníků.
Četné kmeny plísní jsou schopny produkovat sekundární metabolity toxické pro živočichy – mykotoxiny, kterých je známo již několik set. Příčiny, proč někdy dochází ke tvorbě toxinů a jindy ne, nejsou zatím dostatečně objasněny. Proto musíme předpokládat, že výskyt plísní v krmivu může být doprovázen přítomností mykotoxinů. Ty jsou vylučovány do krmiva z mikroskopického mycelia (podhoubí), které prorůstá do značné vzdálenosti od viditelného ložiska plísně. Odstranění ložiska proto nezajišťuje odstranění toxinů. Obvyklé obsahy jednotlivých mykotoxinů v krmivech jsou v jednotkách až stovkách mikrogramů v kilogramu.
Jadrná krmiva mohou být kontaminována zejména aflatoxiny, fumonisiny, zearalenonem a trichoteceny, především deoxynivalenolem (DON). V silážích se vyskytují hlavně patulin, DON a zearalenon. Některé mléčné bakterie siláží jsou schopny část mykotoxinů detoxikovat. Nejvíc je sledován karcinogenní aflatoxin B1, který je v játrech dojnic přeměněn na méně nebezpečný aflatoxin M1. Ten zčásti přechází do mléka. Jeho nejvyšší přípustný obsah v mléce – pouhých 0,05 µg/kg (neboli tisícina gramu ve 20 tunách) – svědčí o mimořádné rizikovosti.
Přežvýkavci jsou na působení mykotoxinů méně citliví než monogastrická zvířata. To vyplývá z účinné degradace řady těchto látek, nikoli však všech, bachorovými mikroorganismy. Zatímco toxicita aflatoxinů, ochratoxinu a trichotecenů klesá, fumonisiny a námelové alkaloidy nejsou během průchodu bachorem ovlivněny a zearalenon je dokonce přeměněn na účinnější alfa-zearalenol. Patulin a toxiny některých plísní rodu Fusarium vykazují účinek opačný – potlačují část bachorové mikroflóry, čímž narušují žádoucí pochody. Riziko zvyšuje skutečnost, že v objemných i jadrných krmivech se současně vyskytuje směs mykotoxinů různého typu. To vyčerpá detoxikační kapacitu bachorových mikroorganismů a část nenarušených mykotoxinů přechází až do dvanáctníku, kde jsou vstřebány. Otravy – mykotoxikózy – mají různý průběh v závislosti na druhu a množství přijatých mykotoxinů. Vesměs probíhají jako subklinické, tedy s nevýraznými projevy. Mezi nejčastější důsledky patří pokles dojivosti, zvýšení počtu somatických buněk v mléce, zvýšený výskyt zánětu škáry paznehtní a zhoršení schopnosti reprodukce. Citlivost vůči mykotoxinům je vyšší u vysokoužitkových dojnic a vzrůstá v období kolem porodu.
Vytvořené mykotoxiny nelze z krmiv účinně a ekonomicky odstranit. Nezbytná je proto prevence jejich vzniku potlačením podmínek pro růst plísní. Toho je obtížné dosáhnout zejména při pozdější sklizni kukuřice za nepříznivého počasí, kdy je napadena četnými plísněmi rodů Fusarium a Penicillium. Z chemických prostředků je účinná kyselina propionová, resp. její soli. U siláží jde o rychlé dosažení a udržení anaerobních podmínek. Doba vystavení siláží vzduchu v období jejich zkrmování musí být co nejkratší, zejména v období vyšších vnějších teplot. Mezi častá rizika patří růst plísní po poškození obalů obřích balíků.

Bakterie
 
Siláže jsou specifickým prostředím pro některé bakterie rizikové zdravotně, či technologicky pro zpracování mléka. To je dáno dostatečným obsahem vody a pro některé druhy bakterií anaerobním prostředím siláží. Nejvýznamnější jsou druhy sporulujících rodů Clostridium a Bacillus. Spory přijaté se siláží projdou nenarušené organismem dojnice a jsou vylučovány trusem. Odtud pak mohou být přeneseny do mléka znečistěným vemenem.
Bacillus cereus se pomnoží zejména v silážích, které byly po otevření sila a během zkrmování po delší dobu vystaveny vzduchu. Spory přežívají pasterizaci mléka a po vyklíčení se stávají hlavní příčinou snížené údržnosti mléka a mléčných výrobků.
Clostridium tyrobutyricum je rozšířenou bakterií ze skupiny vyvolávající máselné kvašení. V silážích je nežádoucí, protože konzervačně účinnou kyselinu mléčnou prokvašuje na kyselinu máselnou. Tím se siláž odkyseluje a vytváří se prostor pro hnilobné bakterie a znehodnocování krmiva. Rovněž tyto spory přežívají pasteraci mléka a po vyklíčení začnou prokvašovat laktózu za vzniku plynů a zapáchajících látek. Důsledkem je duření polotvrdých a tvrdých sýrů.
Zdravotní riziko pro dojnice představují především Listeria monocytogenes a v rostoucí míře i Clostridium botulinum.
Siláže nízké jakosti jsou již desetiletí známy jako jeden z rezervoárů výskytu bakterií rodu Listeria. Podmínkou je přístup vzduchu do siláží, riziko se proto zvýšilo po zavedení výroby siláží v balících. L. monocytogenes se množí při hodnotách pH vyšších než 4,5. Příjem kontaminovaných siláží může vyvolat několik forem listeriózy. Nejzávažnější postihují centrální nervový systém, nebo vyvolávají zmetání. Zvyšuje se četnost zpráv o zánětu očí (angl. silage eye) vyvolaném touto bakterií. Kontaminace mléka touto bakterií samozřejmě představuje riziko i pro lidské zdraví.
Ohrožení skotu botulismem sice není běžné, ale občas se vyskytuje. Anaerobní bakterie C. botulinum, která dokáže produkovat několik typů botulotoxinu, se do siláže dostává obvykle již v silážované píci, vesměs po znečistění půdou nebo po hnojení porostů kejdou pocházející od infikovaných zvířat. Masivním zdrojem infekce sporami typu C mohou být uhynulí ptáci a drobná zvířata, kteří se dostali do siláže. Podobně jako u předešlé bakterie, i zde riziko vzrostlo u siláží v balících.
Enterobakterie, často označované jako koliformní podle známé Escherichia coli, jsou spjaty se střevním traktem. Mohou vyvolávat akutní průjmy, jejichž příčinou jsou endotoxiny obsažené v jejich buněčných stěnách. Do porostů pícnin se dostávají se stájovými hnojivy. V silážích konkurují mléčným bakteriím při zkvašování sacharidů. Potlačí je teprve pokles pH na hodnoty 4,3–4,5. Jsou tedy spjaty se špatně konzervovanými silážemi se značnými obsahy kyseliny máselné a amoniaku.

Klíčové informace

– Většinu rizik, uvedených v tomto příspěvku, lze účinně omezit respektováním zásad výroby kvalitních siláží.
– Kritickým obdobím jsou první dva týdny po naplnění a uzavření sila, kdy musí dojít k poklesu kyselosti pod tzv. kritickou hodnotu pH.
– Kritická hodnota pH závisí především na obsahu sušiny, jak je zřejmé z tabulky 2.

Prof. Ing. Pavel Kalač, CSc.
Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích
Zemědělská fakulta
katedra aplikované chemie