O documento descreve a microbiologia da silagem, com foco nas bactérias envolvidas no processo de fermentação. As principais bactérias são as bactérias láticas, divididas em homofermentativas e heterofermentativas, que produzem ácido lático e inibem o crescimento de microrganismos indesejáveis. Enterobactérias também estão presentes e competem por nutrientes, produzindo ácido acético. Um processo de fermentação ideal depende de fatores como teor de umidade, pH e população inicial de

1. UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO
PROGRAMA DE DOUTORADO INTEGRADO EM ZOOTECNIA
DEPARTAMENTO DE ZOOTECNIA
Microbiologia da silagem
Docente: Prof. Adriana Guim
Discente Gláucia Moraes
Junho de 2016

2. Introdução
• A história de preservação de alimentos é tão antiga quanto a história
do homem – INÍCIO no Egito Antigo
No Velho Testamento encontra-se a
seguinte afirmativa: "os bois e os
jumentos jovens comeram forragem
verde salgada e curtida" (Isaías 30:24).
O historiador romano escreveu: "os
Teutônicos estocaram forragem verde
em um poço e cobriram com esterco".

3. Introdução
• A ENSILAGEM se tornou popular no final do século XIX (em
1867) quando o fazendeiro francês publicou seu primeiro
livro sobre silagem.
• No ano seguinte, o livro foi publicado em inglês nos EUA e
a “nova” técnica foi sendo expandida pelos fazendeiros
Silo tipo torre, construído em 1915 nas
imediações da Escola Agrícola de Lavras

4. Introdução
• Fatores importantes que estimularam a disseminação da ensilagem
Aumento no conhecimento bioquímico e microbiológico dos
processos fermentativos
Desenvolvimento da engenharia agrícola
Grande expansão da cultura de milho como forrageira

5. Introdução
• Tempos modernos...
• O domínio da tecnologia de preservação é de extrema importância
para a agricultor moderno
Possibilita a produção das forragens na estação mais favoráveis do
ano , para uso a qualquer tempo, de acordo com a necessidade.

6. Introdução
O processo de ensilagem...
Consiste na conservação, em ambiente ácido, de alimentos úmidos ou
parcialmente secos, de forma anaeróbica, que causa uma depleção na
respiração celular e consequente favorecimento da proliferação de
bactérias láticas.

7. Introdução
Em outras palavras...
A silagem representa a massa produzida pela fermentação anaeróbia
da planta, onde bactérias fermentam os açúcares da forragem
controlam o desenvolvimento de microrganismos indesejáveis
responsáveis pelas perdas do valor nutritivos da massa ensilada,
durante a fermentação e após a abertura do silo.

8. Introdução
• As forrageiras apresentam originalmente
população epífita de microrganismos
Auxiliam na FERMENTAÇÃO
• Plantas invasoras – apresentam fungos
indesejáveis
Impedem boa fermentação
Prejudica na qualidade da silagem

9. Objetivo
Mostrar as características da microbiologia da ensilagem, desde a sua
classificação até suas rotas fermentativas

10. Microbiologia
• A composição microbiológica do material ensilado tem grande
influência sobre a qualidade da silagem produzida.
Plantas forrageiras
Epífitas

11. Microbiologia
• População epífita
Pode varia de 10² 107 microrganismos/grama de MS
Maioria aeróbia estrita
Varia de acordo com a espécie forrageira
Estágio de maturação da planta
Condições ambientais de T°, UR, radiação solar
Corte, secagem no campo e picagem
Tende a aumentar
o nº da microflora

12. Microbiologia
• As bactérias ácido láticas (BAL)
Espécies de grande importância para o processo de ensilagem
Multiplicação rápida com o corte e picagem da planta
Lin et al. (1992)
População mil vezes menor aos seus
competidores, fungos e enterobactérias
Elevada quantidade em partes danificadas das plantas
 Resposta de defesa da planta a microrganismos patogênicos
(McDonald, 1991)

13. Bactérias ácido láticas (BAL)
• Uma característica distintiva das bactérias ácido lácticas é a sua
tolerância a acidez alta.
pH para o crescimento: 4,0 a 6,8
Espécies, Pediococcus
damnosus
crescer a pH 3,5
Estreptococos acidificam o meio a
um pH de 4,5 a 5,0
pH mínimo para crescimento
e fermentação difere entre as
linhagens

14. Bactérias ácido láticas (BAL)
• Temperaturas para crescimento das bactérias ácido láticas:
5°C - 50°C  Suportam
25°C – 40°C  deal para seu desenvolvimento
Mesófilas
McDONALD et al., (1991)

15. Bactérias ácido láticas (BAL)
• Principal produto da fermentação
Ácido lático
• Seis gêneros são associados à silagem
• Classificadas em:
Homoláticas  principais produtoras de ácido lático
Heterolática  produtoras de ác. lático, etanol e ácido acético e CO2Mais eficientes em termos de produção de ácido lático e perda de energia

17. BAL - gênero Lactobacillus
• Espécies eficientes em controlar a deterioração
• Homoláticas obrigatórias
• Utilizam HexosesGrupo 1
• Heteroláticas facultativas
• Utilizam Hexoses e pentosesGrupo 2
• Heteroláticas obrigatórias
• Utilizam HexosesGrupo 3

18. BAL - gênero Lactobacillus
GRUPO 1:
• Formadas por homofermentativas obrigatórias
• Fermentam açúcares (hexoses) à ácido lático
glicose ou frutose + 2ADP + Pi  2 lactato + 2 ATP + 2 H2O
• Não fermentam pentoses por não possuírem a enzima
fosfoquetolase.
• Ex. L. lactis, L. acidophilus, L. bovis, etc.

19. BAL - gênero Lactobacillus
GRUPO 2:
• Formadas por heterofermentativas facultativas
• Utilizam a mesma rota do Grupo 1  hexoses
• Fermentam pentoses
(enzimas aldolase e fosfoquetolase)
• Ex. L. plantarum, L. casei, L. skei, L. curvatus, etc.

20. BAL - gênero Lactobacillus
GRUPO 3:
• Formadas por heterofermentativas obrigatórias
• Fermentam hexoses formando outros produtos
glicose + ADP + Pi  Lactato + Etanol/ác. acético + CO2 + H2O
• Ex. Ex. L. buchneri, L. fermentum, L. reuteri, etc.

21. BAL
• Lactobacilus plantarum (heterofermentativas
facultativa) uma das primeiras espécies
estudada em silagens, por apresentar
características ideais para microrganismos de
silagem
A maior parte das BAL são pertencentes aos dois últimos grupos
(heterofermentativas facultativas e obrigatórias).
Cresc. Vigoroso
Capacidade de
competir e dominar
Rota homolática
Produção de elevadas
qtn de ác. lático
(McDonald; Henderson; Heron, 1991).

22. BAL
• Lactobacillus buchneri (heterofermentativas
obrigatórias) foi descoberta a partir de estudos
de exposição aeróbia em silagens de alfafa e
milho, onde observou-se que as silagens de
alfafa apresentavam resistência natural à
deterioração.
A maior parte das BAL são pertencentes aos dois últimos grupos
(heterofermentativas facultativas e obrigatórias).
Na ausência de O2  produzem ácido acético
Inibe a atv. De fungos e leveduras
(McDonald; Henderson; Heron, 1991).

23. BAL
Ainda sobre a Lactobacillus buchneri...
• Não fermentam glicose até etanol  não possuem a enzima
acetaldeído desidrogenase
• Tem afinidade de metabolizar ácido lático em pH 3,8
• Habilidade em converter o ácido lático em ácido acético em pH
próximo de 5,8.
Essa última conversão ocorre perdas de matéria seca na forma de
CO2 (1 a 2% MS).
(McDonald; Henderson; Heron, 1991).

24. Fermentação homolática de hexoses
glicose ou frutose +
2ADP + Pi
2 lactato + 2 ATP + 2
H2O
Frutose -6 fosfato
2 gliceraldeído 3P
2 Piruvatos
2 Lactato
Frutose Glicose
Re-oxidação do NADH

25. Fermentação homolática de hexoses
• Streptococci
• Pediococos
• Alguns Lactobacilos
Os principais produtos é o
ácido láctico
Via
glicolítica
Muitas destas bactérias possuem
a capacidade para gerar outros
produtos a partir de piruvato,
acetato, CO2, formato, etanol,
acetoína, etc.

26. Produção de outros produtos...
Glicose
indisponível
Baixas [ F-1,6-P]
Desidrogenase
de lactato
HomofermentativaHeterofermentativa
Etanol, acetato e formato

28. Fermentação Heterolática de hexoses
• Leuconostocs e alguns lactobacilos realizam fermentação
heteroláticas
• Os produtos dependem do substrato utilizado (hexose)
A quantidade de açúcares afetam o resultado da fermentação
Glicose
Frutose Mesma via
glicolítica
Degradados pela via 6-
fosfogluconato
Gliceraldeído-3-fosfato e
fosfato de acetil

29. • Glicose + ADP +Pi  Lactato + etanol + CO2+ 2ATP + H2O
• 3 Frutose + 2ADP + 2Pi lactato + acetato + 2 Mannitol + CO2 + 2 ATP + H2O
• Glicose + 2frutose + 2ADP + 2Pi  Lactato + acetato + 2 manitol + CO2 + ATP +
H2O

30. Fermentação de Pentoses
BAL
heterofermentativas /homofermentativas
são capazes de fermentar vários tipos de
açúcares pentoses.
Devido a presença de
enzimas necessárias
para fermentação

32. Fermentação de ácidos orgânicos
• Além do ácido lático, algumas bactérias fermentam ácidos orgânicos
•
Acetato
Lactato
Principais
produtos
E. Faecalis 
Fermentam Malato
E. faecium 
Fermentam Citrato

33. Fermentação de compostos nitrogenados
• As BAL praticamente não degradam proteína
• Tem habilidades limitadas para síntese de aminoácidos
Capturam aas do ambiente para o seu crescimento

34. Enterobactérias
• Afetam a qualidade da forragem
• São gram-negativas
• Não produz esporos
• Aeróbias facultativas
• Fermentam CHOs à ácido acético
(Em menor escala: Lactato e etano)
Mc Donald et al., 1991
As enterobactérias de silagens
gra (-) não esporogênica,
anaeróbias facultativas,
móveis, não patogênicas em
forma de bastonete

35. Enterobactérias
• Principal produto da fermentação  ácido acético
Queda lenta do pH no material
• Eleva as perdas de matéria seca durante o processo
• Reduz o consumo da silagem pelos animais – odor cetona

36. Enterobactérias
• Inibição Fermentação intensa das BAL
pH enterobactéria  6 – 7
pH BAL < 4,5
• Geralmente alta quantidade de enterobatcérias é ensilada
• Permanece ativa entre 12 e 24 horas da ensilagem
• Perde população -

37. Origem e desenvolvimento de
enterobactérias
• Plantas apresentam populações de microrganismos agregadas
• As enterobactérias são encontradas em pequeno numero nas plantas
forrageiras
• Em gramíneas chegam a 104 g-1 ou + do que 105 g-1 nos 1º dias de
ensilagem
• O emurchecimento reduz a população

38. Origem e desenvolvimento de
enterobactérias
• Permanece ativa até 24 horas da ensilagem – após perde população
Porém ...
• Podem persistir: Quando a fermentação é atrasada ou quando ácido
fórmico é aplicado
Elevando a deterioração aeróbia

39. Origem e desenvolvimento de
enterobactérias
• Permanece ativa até 24 horas da ensilagem – após perde população
Porém ...
• Podem persistir: Quando a fermentação é atrasada ou quando ácido
fórmico é aplicado
Elevando a deterioração aeróbia
A sua presença é indesejável uma vez que competem com as bactérias de
ácido láctico por nutrientes. Eles também produzem endotoxinas e pode ser
responsável por grande parte da amônia produzida durante a ensilagem.

40. Origem e desenvolvimento de
enterobactérias
• São diferentes espécies de acordo com a fase:
Erwinia herbicola e Ralmella aquitilis
Escherichia coli e Serraria fonticola
Forragem fresca
Início da fermentação
Hafnia alvei
Após a ensilagem

41. Origem e desenvolvimento de
enterobactérias
• Pesquisas mostram que espécies de enterobactérias predominante na
massa verde NÃO se encontram na massa ensilada
(Schocken-Iturrino et al., 2005)

42. Fermentação dos CHO – enterobacterias
• A Escherichia fermenta os CHOs
lactato
acetato
succinato
formato e
etanol

43. Altos níveis de fertilizantes nitrogenados tem efeito prejudicial sobre o
potencial de utilização de uma cultura para silagem
• Situações:
Baixo [CHO fermentável] + aumento [proteína e poder tampão]
• Queda lenta do pH e pH final elevado
• Favorecem as enterobacterias – persistência
Fermentação dos compostos Nitrogenados –
enterobactérias
Enterobactérias têm baixa atividade proteolítica, mas
podem desaminar e descarboxilar alguns aminoácidos, e a
maioria das espécies pode reduzir o nitrato.

44. Clostridium
• Bactérias gram-positivas
• Esporulantes
• Móveis
• Fermentam açúcares, ácidos orgânicos e proteínas

45. Clostridium
• Se desenvolvem em pequenos nichos criados por microrganismo
aeróbios (leveduras e bacilos) que usam o ácido lático e aas
• Reduzindo o O2
• Elevando o pH
Ambiente ideal para o
crescimento dos clostrídeos

46. Clostridium
• A presença em silagens é resultado da contaminação do solo
• Baixo nº em plantas verdes
Planta inteira Grão seco reconstituído

47. Clostridium
• Após o fechamento do silo  clostrídeos se multiplicam rapidamente
Crescimento ideal: fluido das células vegetais
Maior crescimento: Estágio tardio de ensilagem e seus produtos
metabólitos
Quanto mais velha a silagem  maior a proporção de clostrídeos

48. Clostridium
Alta T°
(>30°)
Fatores que
favorecem o
crescimento
Baixa
MS
(<30%)
Favorece
quando pH
>4,6
Baixo
CHOs
Alto
poder
tampão

49. Clostridium
• Podem ser divididos em dois grupos:
• Clostrideos sacarolíticos
• Ex. C. butyricum
• Clostrídeos proteolíticos
• Ex. C. sporogene
Mix  C. perfringens
Há perdas até 50% de MS e até 20% de energia

50. Aumento do
pH
Reduz o
valor
nutricional
Quebra de
ácidos
aminados
Perdas por
fermentação
Seus esporos podem contaminar o leite
Crescimento de clostridios
é indesejável destrói de ácido láctico
Emmental, Gouda, Edam e C. tyrobutyricum
Queijos
duros

51. Clostridium
• Frutose e glicose podem ser fermentadas
• O substrato vai depender da espécie do clostrídeo
• Ex. C tyrobutyricum apenas fermentam lactato na presença de
acetato.
Açúcares e lactato Fonte de energia
O piruvato produzindo  butirato +
CO2 + H+

52. Clostridium
• O ácido butírico possue propriedades antifúngica
• Poderia aumentar a estabilidade da silagem em exposição ao ar,
porém seu odor limita o consumo

53. Principais fatores que podem suprimir o crescimento de
clostrídios durante a ensilagem:
pH óptimo para o seu crescimento é de 7,0 a 7,4: não tolera
condições ácidas
Ácido láctico produzido baixar
o pH até um nível crítico o seu
crescimento será inibido
pH de 4,2 é
considerado
suficiente
Eles são inibidos a um pH mais elevado do que com ácidos
orgânicos e inorgânicos

54. Fermentação de compostos nitrogenados
O mecanismo mais comum de
catabolismo de AA é a fermentação de
pares de aminoácidos
(reação Stickland).
Fermentação de alanina e glicina
Ácido acético, amônia e dióxido de
carbono

55. Fungos
• São aclorofilados
• Eu ou heterotróficos
• Não formando tecidos especializado e sistemas de órgãos como as
plantas e animais superiores
• Crescimento:
Célula simples
Leveduras – colônias filamentosas (Mofos)
Deterioração
aeróbia

56. Fungos
• Obtenção de nutrientes para seu desempenho:
Secreção de enzimas celulares  proteases, lipases, amilases e
celulases.
As leveduras utilizam os açúcares e produtos da fermentação
Fungos degradam gama de nutrientes (CHOs e lignina)
Capacidade de “quebrar” complexos orgânicos,
mas não monômeros simples.

57. Fungos
• A presença de leveduras em silagens  1932
• Tornou-se importante  1964
• Importante papel na deterioração da silagem quando exposta ao ar
• A maioria das leveduras encontradas em forragens verdes não são
fermentativas (Ex. generos Ctyptococcus, Torulopsis)

58. As leveduras envolvidas com a deterioração aeróbia podem ser classificadas
em dois grupos:
• As espécies que utilizam ácidos orgânicos
 Cândida, Endomycopsis, Hansenula e Pichia)
• As espécie que consomem açúcares
 Do gênero Torulopsis
JONSSON & PAHLOW, (1984)
• As leveduras
• Capazes de se desenvolverem em  [ ] O2
• Ambientes com pH muito ácido (pH < 4,0)
• Ocorre a sucessão de populações ao longo das etapas
de ensilagem McDONALD et al. (1991)

59. Fungos
• As leveduras são capazes de produzir lactato e acetato pela
fermentação de açúcares
• Sua presença é indesejável
1. Associado a deterioração aeróbia
2. Competem com as BAL pelo substrato

60. Fungos filamentosos
• São pouco significativos para a fermentação
• Contribui muito para as perdas de superfície
No caso de descarregamento e compactação e vedação
inadequada
• Na presença de O2, metabolizam os açúcares residuais ou ácidos
orgânicos formados
Elevado pH

61. Contaminação por micotoxinas – prejudiciais ao animal e o homem e causa
perdas econômicas
Fungos filamentosos
• Podem degradar proteína
Produzindo NH3
Aspergillus, Penicillium e Fusarium – produzem toxinas – causas frequentes
do valor nutricional e de toxidade das silagens
Ação tamponante
Neutraliza os ácido formados
impedindo o abaixamento do pH

62. Obrigada!