擔(dān)子菌轉(zhuǎn)化玉米秸稈生產(chǎn)非常規(guī)飼料的研究

張 卉 薛景珍 劉長江

隨著我國畜牧業(yè)的快速發(fā)展，常規(guī)飼料資源已遠(yuǎn)不能滿足畜牧業(yè)發(fā)展的需要，迫切需要發(fā)展玉米秸稈等非常規(guī)飼料[1]。我國玉米秸稈年產(chǎn)量達(dá)1.3億噸[2]，但由于秸稈蛋白質(zhì)含量低，單胃動(dòng)物不能消化的纖維素類物質(zhì)含量高，使其應(yīng)用受到很大限制[3]。因而，玉米秸稈作為非常規(guī)飼料的關(guān)鍵在于將其纖維素類物質(zhì)轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)，從而提高其營養(yǎng)價(jià)值。迄今為止已開發(fā)了化學(xué)處理、物理處理和微生物處理等技術(shù)。但理化方法一般僅改善秸稈的質(zhì)地，其營養(yǎng)價(jià)值改變不大。微生物處理技術(shù)所利用的微生物多為乳酸菌、酵母菌和霉菌，其中乳酸菌、酵母菌只能利用秸稈中的微量糖產(chǎn)酸及一定量菌體蛋白，提高適口性和采食量，但不能從根本上解決秸稈中纖維素類物質(zhì)分解這一關(guān)鍵問題[4]。有些霉菌雖能分解纖維素，但存在霉菌毒素污染問題。酶法處理高纖維物料成本高，而且纖維素酶提純后性能大多十分不穩(wěn)，至今尚未有突破[3]。

本研究嘗試?yán)脫?dān)子菌解決秸稈微生物轉(zhuǎn)化問題。擔(dān)子菌是自然界有機(jī)質(zhì)循環(huán)的重要一環(huán)，是纖維素、木質(zhì)素的主要分解菌[6-7]。若利用擔(dān)子菌將纖維素分解并轉(zhuǎn)化為可供生物體吸收利用的菌體蛋白，將能極大地提高玉米秸稈的營養(yǎng)價(jià)值和生物利用率，為開發(fā)非常規(guī)飼料開辟新途徑。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 菌種

平菇（Campanellajunghuhnii）、猴頭（Hericiumerinaceus）、香菇（Lentinula edodes）、黑木耳（Auriculara auricula）等23種擔(dān)子菌，由沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院微生物實(shí)驗(yàn)室提供。

1.1.2 培養(yǎng)基配方

一級(jí)斜面培養(yǎng)基（PDA%）：葡萄糖2、瓊脂2、馬鈴薯20，pH值自然。

二級(jí)玉米粒培養(yǎng)基（%）：玉米粒99.5、石膏粉0.5。

篩選培養(yǎng)基（%）：秸稈粉5、瓊脂2。

秸稈發(fā)酵培養(yǎng)料配方（料水比為1：1.3）：A.秸稈100 kg、石膏 1 kg、石灰 1 kg；B.配方 A 加麥麩 10 kg；C.配方A加玉米粉10 kg；D.配方A加玉米粉10 kg、尿素0.5 kg；E.配方A加玉米粉10 kg，磷酸二胺0.5 kg。

1.2 方法

1.2.1 玉米秸稈菌化優(yōu)良菌種及其培養(yǎng)料配方篩選

通過二因素隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)，以蛋白質(zhì)提高率與粗纖維分解率為主要指標(biāo)，篩選玉米秸稈菌化的擔(dān)子菌及培養(yǎng)料配方。因素A為培養(yǎng)料配方，因素B為菌種，一次重復(fù)。采用多元統(tǒng)計(jì)分析程序分析[8]。

1.2.2 秸稈培養(yǎng)基配方的優(yōu)化

采用L9（34）正交試驗(yàn)對(duì)影響秸稈菌化的麥麩、玉米粉和木屑汁進(jìn)行研究。因本試驗(yàn)為多指標(biāo)試驗(yàn)，采用綜合評(píng)分法進(jìn)行分析。

1.2.3 分析測定項(xiàng)目及方法

水分：干燥恒重法；蛋白質(zhì)：凱氏定氮法；粗纖維：酸堿醇醚法；灰分：灼燒法；粗脂肪：索氏提取法；Ca：高錳酸鉀滴定法；P：釩鉬黃比色法[9]；氨基酸：氨基酸分析儀法[28-29]。

2 結(jié)果與分析

2.1 轉(zhuǎn)化菌種和秸稈培養(yǎng)料配方篩選結(jié)果

從23種擔(dān)子菌中篩選出在玉米秸稈粉為唯一碳源的培養(yǎng)基上生長良好的4株擔(dān)子菌。

4菌株在5種秸稈培養(yǎng)料上進(jìn)行隨機(jī)區(qū)組菌化試驗(yàn)。菌化后測定各區(qū)組菌化秸稈樣品及對(duì)照組的氮素含量，并進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表1、表2。

表1 培養(yǎng)料及菌種二因素隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)結(jié)果

表2 菌化秸稈蛋白質(zhì)提高水平方差分析

由表2可見，因素A，即不同秸稈培養(yǎng)料配方對(duì)擔(dān)子菌轉(zhuǎn)化料的蛋白提高率有極顯著差異（P＜0.01），而因素B，即不同菌種對(duì)其無顯著性差異（P＞0.05），但二者交互作用對(duì)蛋白提高率有極顯著差異（P＜0.01）。

為進(jìn)一步確定培養(yǎng)料種類、菌種及二者組合作用對(duì)蛋白提高率的影響，從而篩選出蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化率高的最佳菌種、最佳培養(yǎng)基及二者最佳組合，分別對(duì)三者用新復(fù)極差法進(jìn)行最小顯著極差檢驗(yàn)（LSR檢驗(yàn)），結(jié)果培養(yǎng)料D效果最好，與其它4種培養(yǎng)料相比皆有極顯著差異（P＜0.01），菌種對(duì)蛋白質(zhì)提高率無顯著性差異（P＞0.05），但 A4B2菌種與培養(yǎng)料組合，即培養(yǎng)基D上接種S-9菌種為有利于蛋白質(zhì)提高的最優(yōu)組合。

2.2 S-9菌株秸稈培養(yǎng)料配方的優(yōu)化

采用L9（34）正交試驗(yàn)進(jìn)一步優(yōu)化S-9菌株菌化作用的秸稈培養(yǎng)料配方，結(jié)果見表3。

表3 L9（34）正交試驗(yàn)結(jié)果

由表3可見，各因素對(duì)S-9菌株菌化效果影響的順序?yàn)锳>C>B。且A、B、C三因素均在第二水平時(shí)綜合得分最高，故最佳培養(yǎng)料配方為A2B2C2，即麥麩、玉米粉加入量均為每百千克秸稈加入10 kg，木屑汁加入量為總加水量的5%。

2.3 菌化秸稈營養(yǎng)成分分析

S-9菌株菌化后的玉米秸稈的主要營養(yǎng)成分及氨基酸分析結(jié)果見表4及表5。

表4 菌化秸稈與未菌化混合料營養(yǎng)成分對(duì)照(%)

表5 菌化秸稈氨基酸分析結(jié)果

由表5可見，菌化后秸稈的主要營養(yǎng)成分較未菌化秸稈均有較大幅度提高，粗蛋白增加32.8%，粗脂肪提高25%，而粗纖維下降27.7%，氨基酸的種類豐富，達(dá)16種(色氨酸未測)。這些營養(yǎng)成分的變化，使玉米秸稈的營養(yǎng)價(jià)值大幅度提高，尤其是粗纖維含量的降低對(duì)于提高玉米秸稈的消化利用率有重要意義。

3 結(jié)論

3.1 對(duì)于菌化料蛋白質(zhì)提高率，五種秸稈培養(yǎng)料配方間有極顯著差異，四種菌種間無顯著性差異；菌種與培養(yǎng)料交互作用間有極顯著差異。最佳組合為培養(yǎng)料D接種S-9菌株。

3.2 S-9菌株為本研究篩選出的對(duì)于秸稈菌化效果最好的擔(dān)子菌，其最適培養(yǎng)料配方為每100 kg秸稈分別加入10 kg麥麩，10 kg玉米粉，木屑汁加入量為總加水量的5%，石灰1 kg，石膏1 kg。

3.3 擔(dān)子菌菌體蛋白飼料與未菌化料相比蛋白質(zhì)提高32.8%，粗脂肪提高25%，粗纖維降解27.7%，含有16種氨基酸，提高了秸稈的營養(yǎng)價(jià)值。

[1]李鵬，王文杰.我國非常規(guī)飼料資源的應(yīng)用[J].飼料博覽，2009（4）：33-34.

[2]周根來，王恬.非常規(guī)飼料原料的開發(fā)利用[J].糧食與飼料工業(yè)，2001（12）：33-34.

[3]錢玉英,等.應(yīng)用酶技術(shù)提高綠色飼料的營養(yǎng)價(jià)值[J].糧食與飼料工業(yè)，1995(12):22-23.

[4]方國璽,等.利用擔(dān)子菌提高粗飼料營養(yǎng)價(jià)值的研究[J].我國動(dòng)物營養(yǎng)研究進(jìn)展，1984.

[5]楊在賓.非常規(guī)飼料資源的特性及資源研究進(jìn)展[J].飼料工業(yè)，2008（29）：1-4.

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[8]佟立偉.多元統(tǒng)計(jì)分析計(jì)算機(jī)程序[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)出版社，1995.

[9]楊勝,等.飼料分析及飼料質(zhì)量檢測技術(shù)[M].北京：北京農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，1993.