氨化處理對秸稈的作用機理

司清蕊

（東北農(nóng)業(yè)大學，黑龍江 哈爾濱 150030）

氨化處理對秸稈的作用機理

司清蕊

（東北農(nóng)業(yè)大學，黑龍江 哈爾濱 150030）

近年來，我國的秸稈氨化技術(shù)取得了較大的進展，氨化處理可以改變秸稈的物理、化學和組織結(jié)構(gòu)特性，顯著提高秸稈的營養(yǎng)價值和反芻動物對秸稈的消化率。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合生物、物理、化學等多方面的知識，得出氨化對秸稈作用機理的綜合描述，對秸稈氨化條件的提供，氨化效率的提高及氨化技術(shù)的改進具有指導意義。

秸稈；氨化；營養(yǎng)價值；作用機理

我國是一個農(nóng)業(yè)大國，秸稈資源十分豐富，各種秸稈年產(chǎn)量約為7億t，但秸稈利用率較低。近年來，為進一步利用秸稈資源，使其成為反芻動物的優(yōu)質(zhì)飼料，很多氨化技術(shù)得到廣泛應用。傳統(tǒng)的方法包括小型容器法、堆垛法、氨化爐法，而今，為了大量地對秸稈進行氨化處理，快速氨化法應運而生。不同的氨化處理可以不同程度地改變秸稈的物理、化學和組織結(jié)構(gòu)特性，但其反應原理基本相同。

1 堿化作用

1.1 溶解酯鍵氨源中的氨與秸稈中的水結(jié)合生成氫氧化銨，一部分氫氧化銨分解出氫氧根離子和銨離子，氫氧根能使飼料纖維內(nèi)部的氫鍵結(jié)合變?nèi)?，導致纖維分子膨脹；而且能使纖維素、半纖維素、木質(zhì)素間的酯鍵斷裂，形成銨鹽，化學反應方程式如下：

酯鍵溶解使木質(zhì)素的含量降低。秸稈中碳水化合物絕大部分是細胞壁的構(gòu)成成分，如纖維素、半纖維素、木質(zhì)素和角質(zhì)等，木質(zhì)素和角質(zhì)不但不能被反芻動物消化利用，而且會堅固地鑲嵌在纖維素中，形成木質(zhì)化和結(jié)晶化，妨礙動物分解細胞壁中易于消化的物質(zhì)，通過堿化作用能打斷纖維素、半纖維素與木質(zhì)素間的緊密聯(lián)系，使反芻動物的消化液直接與纖維素、半纖維素接觸，從而提高秸稈的消化率。

酯鍵溶解使半纖維素的含量降低。半纖維素是由幾種不同類型的單糖構(gòu)成的異質(zhì)多聚體，單糖聚合體間分別以共價鍵、氫鍵、醚鍵和酯鍵連接，酯鍵溶解減少了半纖維素單糖聚合體間的連接，溶解了半纖維素木聚糖，增加了反芻動物對半纖維素的消化利用率。

1.2 水解纖維素纖維素大分子在堿性條件下所發(fā)生的分子鏈斷裂過程，稱之為堿性降解，堿性降解會使纖維素中的部分苷鍵斷裂、纖維素聚合度下降，從而使反芻動物可以更好地利用秸稈中的纖維素。

2 氨解作用

氨源中的氨遇到秸稈后，與其中的有機物發(fā)生氨解反應，成為銨鹽。其反應機理如下：

共價性物質(zhì)在液氨中分解，于較強共價鍵處分為兩部分，其中負電性部分與結(jié)合，正電性部分與結(jié)合，形成兩種新物質(zhì)。反應方程式如下：

該物質(zhì)在極性分子作用下于較大極性的共價鍵處解離成兩部分。其中負電性部分與結(jié)合，正電性部分與結(jié)合，形成兩種新物質(zhì)。反應方程式如下：

氨源中的氨與秸稈中的共價型化合物發(fā)生氨解反應，生成銨鹽，銨鹽是一種非蛋白氮，在瘤胃脲酶的作用下，銨鹽被分解成為氨，同氮、氧、硫等元素合成氨基酸再進一步合成菌體蛋白。氨解反應大大提高了秸稈中銨鹽的含量，使秸稈中測得的粗蛋白含量增多，顯著改善了秸稈的營養(yǎng)價值，提高了反芻動物對秸稈的消化率。

3 中和作用

氨化后非核心木質(zhì)素的成分（如香豆酸和阿魏酸）處理后明顯減少，使木質(zhì)素與結(jié)構(gòu)性碳水化合物間的結(jié)合遭到了破壞，而且，氨源中的氨還能中和游離的糖醛酸，與秸稈中的有機酸結(jié)合，中和秸稈中的潛在酸度。

氨氣與秸稈中的水結(jié)合生成氫氧化銨，氫氧化銨與秸稈中的酸發(fā)生中和作用，生成銨鹽和水。同時，氨源中的氨與有機酸反應化合反應生成銨鹽。

中和作用改變了秸稈的結(jié)構(gòu)特性，使其更易于消化，同時，改善了秸稈的pH值，由于瘤胃呈中性，中和作用使瘤胃微生物生命力更強，從而提高了秸稈消化率。

4 小結(jié)

在秸稈氨化過程中，經(jīng)過堿化、氨解、中和作用，銨鹽的含量顯著增高；木質(zhì)素結(jié)構(gòu)變得松散，半纖維素和纖維素部分溶解，同時，氨化可以將秸稈中的含羧基的有機酸反應生成銨鹽，更加利于反芻動物瘤胃消化利用秸稈，顯著提高了秸稈的營養(yǎng)價值和消化率。但秸稈氨化前后的作用機理不僅涉及到秸稈的營養(yǎng)成分及組織結(jié)構(gòu)特性的變化，還與秸稈本身的物理、化學性質(zhì)，及其在反芻動物瘤胃內(nèi)的消化特性密切相關(guān)，故對于氨化過程中更加具體的反應過程和作用機制，仍需更加深入的研究與探討。

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10．3969/J.ISSN．1671-6027．2015．10.021