玉米干秸稈發(fā)酵生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)粗飼料的優(yōu)勢菌株篩選

武安泉，張永亮

(周口師范學(xué)院 生命科學(xué)系，河南 周口 466001)

河南省是我國主要的玉米產(chǎn)區(qū)之一，玉米籽粒收獲后留下大量玉米秸稈。但長期以來玉米秸稈不能得到有效利用，往往被大量焚燒，或堆放田間地頭房前屋后，極易造成大氣和環(huán)境污染，對生產(chǎn)操作造成麻煩，甚至還存在安全隱患。玉米干秸稈含有大量的纖維素，是反芻家畜優(yōu)良的飼料來源之一。但是玉米干秸稈也存在適口性差、動物采食量低等缺點。為了有效利用玉米干秸稈生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)粗飼料，本文采用微生物發(fā)酵法處理玉米干秸稈，通過酸堿度，氨態(tài)氮/總氮比、有機酸含量和感官評價等，選擇適合玉米干秸稈發(fā)酵生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)粗飼料的菌株，為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)粗飼料提供重要的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

玉米干秸稈取自周口市郊區(qū)高莊村，收獲一年，自然堆放，風(fēng)干秸稈，顏色白中帶黃，無腐敗和霉變。秸稈先切碎，經(jīng)粉碎后過孔徑為0.600 mm的篩制粉備用。酵母菌為市購安琪酵母，活菌數(shù)大于200×108/g，由湖北安琪酵母股份有限公司生產(chǎn)。乳酸菌為從市售蒙牛酸奶中提取，經(jīng)實驗室培養(yǎng)，復(fù)壯的菌株，經(jīng)生化指標(biāo)鑒定為德拉氏乳酸桿菌和保加利亞乳酸桿菌。纖維素分解菌由周口師范學(xué)院生命科學(xué)系微生物實驗室保存的溶纖維丁酸弧菌。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設(shè)計 將制得的玉米干秸稈粉，置于滅菌鍋中121 ℃，30 min滅菌后，放入超凈工作臺中備用。將上述三種菌株10 mL,濃度7.0×108CFU/mL與滅菌的20 g玉米粉均勻攪拌后，按照玉米粉與玉米干秸稈粉1∶100的比例混勻，加入滅菌蒸餾水拌勻，濕度控制在60%～70%，然后裝入100 mL三角瓶中，壓實，用封口膜密封，標(biāo)號，置于預(yù)先經(jīng)紫外燈滅菌的恒溫培養(yǎng)箱中，每組15瓶。27 ℃發(fā)酵21 d，每3 d將三角瓶在培養(yǎng)箱中調(diào)換位置，使得各瓶樣品所處溫度均勻。分別將接種酵母菌，乳酸菌和纖維素分解菌的玉米干秸稈粉設(shè)為酵母處理組、乳酸菌處理組和纖維素分解菌處理組。

1.2.2 指標(biāo)測定

(1)pH。在100 mL的燒杯加入發(fā)酵的玉米秸稈粉若干，加入適量蒸餾水使玉米秸稈粉浸沒，不斷地用玻璃棒攪拌，經(jīng)15～20 min后，過濾，用精密pH計測定濾液酸度值，并記錄。

(2)氨態(tài)氮及總氮。氨態(tài)氮濃度測定采用蒸餾法[1]，總氮測定采用凱氏定氮法[2]。

(3)有機酸。采用氣相色譜法，按照參考文獻(xiàn)[3]介紹的方法進(jìn)行。

1.2.3 感官評價評分[4]將發(fā)酵后的秸稈粉各樣品取出置于墊有白布的培養(yǎng)皿中，讓20人輪流觀察樣品顏色，用手捏搓樣品質(zhì)地，見表1。

表1 秸稈粉發(fā)酵后感官評分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory scoring criteria for the powder of maize straw after fermentation

2 結(jié)果與分析

2.1 接種不同菌株玉米秸稈粉發(fā)酵后pH和氨態(tài)氮/總氮比

如表2所示，經(jīng)接種三種不同菌株發(fā)酵后，酵母菌組，纖維素分解菌組秸稈粉的pH分別為4.82和5.65，高于乳酸菌組4.12，且組間均有顯著差異(P<0.05)；酵母菌組、纖維素分解菌組氨態(tài)氮/總氮比分別為14.7%和28.3%，高于乳酸菌組的6.4%，且組間均有顯著差異(P<0.05)。

2.2 不同菌株對玉米秸稈發(fā)酵后的感官評價得分

由表3可知，乳酸菌處理組得分4.57和4.81，顯著高于酵母菌處理組3.35和3.63(P<0.05)和纖維素分解菌處理組1.32和1.53(P<0.05)；酵母菌處理組得分3.35和3.63顯著高于纖維素分解菌處理組1.32和1.53(P<0.05)。

表2 接種不同菌株玉米秸稈粉發(fā)酵后的pH和氨態(tài)氮/總氮(n=8，%)Table 2 pH and the ratio of ammonia nitrogen and total nitrogen of maize straw powder after fermentation by three bacterial strains

注：同行數(shù)據(jù)肩標(biāo)小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)，下同。

Note：Values with different superscripts in a column are significantly different at the 0.05 level. The same below.

表3 接種三種菌株玉米秸稈粉發(fā)酵后的感官評價得分Table 3 Sensory score of maize straw powder after fermentation by three bacterial strains

2.3 接種不同菌株對玉米秸稈發(fā)酵后有機酸含量的影響

由表4可以看出，乙酸在酵母菌處理組濃度為33.35 mg/mL，顯著高于乳酸菌處理組的15.57 mg/mL和纖維素分解菌處理組的6.32 mg/mL(P<0.05)；纖維素分解菌處理組丁酸含量為20.53 mg/mL，顯著高于酵母菌處理組的5.35 mg/mL和乳酸菌處理組的3.11 mg/mL(P<0.05)；乳酸菌處理組乳酸含量為30.89 mg/mL，顯著高于酵母菌組的15.25 mg/mL和纖維素分解菌處理組的1.37 mg/mL(P<0.05)。

表4 接種不同菌株玉米秸稈粉發(fā)酵后的有機酸含量(n=8，mg/mL)Table 4 Organic acid concentration of maize straw powder after fermentation by three bacterial strains

3 討 論

3.1 三種不同處理組發(fā)酵后的玉米干秸稈粉的pH和氨態(tài)氮/總氮比

pH是影響微生物生長的關(guān)鍵因素之一，較低的pH可以抑制大多數(shù)菌落的生長。反之，較高的pH會使很多菌落大量繁殖。在青貯玉米秸稈發(fā)酵過程中，當(dāng)pH降至3.8～4.2時可以抑制大多數(shù)菌的生長，甚至乳酸菌也不能繁殖，達(dá)到貯存的目的[5]。在本試驗中接種乳酸菌的玉米秸稈粉pH為4.12，基本可以抑制其它菌。生長而其他兩處理組發(fā)酵產(chǎn)物pH均顯著高于這一范圍。在秸稈粉發(fā)酵過程中，往往伴隨著蛋白質(zhì)分解，甚至出現(xiàn)秸稈粉腐敗。氨態(tài)氮/總氮比是衡量發(fā)酵物腐敗并釋放游離氨的一個常用指標(biāo)[6]。本研究發(fā)現(xiàn)在發(fā)酵過程中纖維素分解菌處理組氨態(tài)氮/總氮比最高，該比率將近1/3，而乳酸菌組最低?？梢酝茢喟l(fā)酵過程乳酸菌處理組蛋白質(zhì)分解最少，而纖維素分解菌處理組蛋白質(zhì)分解程度最高。

3.2 玉米秸稈分發(fā)酵后的感官評價

飼料的顏色和質(zhì)地(干濕、柔軟度)也是影響飼料適口性的重要因素。牛羊最喜食青綠飼料，其次是發(fā)酵飼料，對干粗飼料采食能力較差[7]。在生產(chǎn)實踐中發(fā)現(xiàn)適當(dāng)?shù)乃挚梢愿淖儼l(fā)酵粗飼料的質(zhì)地，有利于提高干物質(zhì)采食量。相反水分含量過高的發(fā)酵粗飼料不利于采食量的提高。

3.3 玉米秸稈分發(fā)酵后的有機酸含量

有機酸含量高低不僅是秸稈發(fā)酵的關(guān)鍵指標(biāo)，而且決定了飼料的適口性[8]。對于發(fā)酵飼料來說，最重要的是乳酸、乙酸和丁酸，乳酸所占比例越高，而丁酸比例越低越好。優(yōu)良的青貯飼料，含有較多的乳酸和少量醋酸，而不含丁酸。品質(zhì)差的青貯飼料，含丁酸多而乳酸少[5]。在本研究中，酵母菌發(fā)酵產(chǎn)生大量乙酸，而乳酸相對較少；纖維素分解菌發(fā)酵產(chǎn)生大量丁酸而乳酸較少，乳酸菌接種組產(chǎn)生大量乳酸和較少的丁酸。因此可以推斷乳酸菌作為發(fā)酵菌最適合。

4 結(jié) 論

綜上所述，在本試驗條件下，乳酸菌是玉米干秸稈粉的最佳發(fā)酵菌。

參考文獻(xiàn):

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[7] 楊 鳳. 動物營養(yǎng)學(xué)[M]：2版.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2004：203.

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