玉米秸稈和蓮花菜尾菜酵母菌發(fā)酵試驗(yàn)

戴洪偉，解耀欽（西北民族大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院,甘肅　蘭州　730030）

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玉米秸稈和蓮花菜尾菜酵母菌發(fā)酵試驗(yàn)

戴洪偉，解耀欽
（西北民族大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院,甘肅蘭州730030）

摘要：采用酵母菌對(duì)玉米秸稈+蓮花菜尾菜在室溫下進(jìn)行發(fā)酵試驗(yàn)，發(fā)酵完成后，測(cè)定其粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、粗纖維含量，比較分析發(fā)酵前后營(yíng)養(yǎng)成分的變化。結(jié)果表明：原料配方玉米秸稈：蓮花菜尾菜：酵母菌在70:30:2時(shí)發(fā)酵效果好，發(fā)酵后粗蛋白質(zhì)含量提高了0.78%，粗脂肪含量提高了0.76%，且與其他組相比差異極顯著（P＜0.01）；玉米秸稈與蓮花菜比例一定時(shí)，玉米粉添加量為10時(shí)粗蛋白質(zhì)含量提高最多為1.38%，差異極顯著（P＜0.01），粗脂肪含量提高0.89%，差異顯著（P＜0.05）；玉米秸稈與蓮花菜比例一定時(shí)酵母添加量為3 g時(shí)粗蛋白質(zhì)含量提高最多為1.00%，差異極顯著（P＜0.01）；原料配方玉米秸稈：蓮花菜尾菜：酵母菌：玉米粉在70:30:2:5時(shí)發(fā)酵效果好發(fā)酵后粗蛋白質(zhì)含量提高了0.90%，差異極顯著（P＜0.01），粗脂肪含量提高了0.86%，差異顯著（P＜0.05）；酵母菌發(fā)酵對(duì)玉米秸稈粗纖維作用甚微。

關(guān)鍵詞：玉米秸稈；蓮花菜尾菜；酵母菌；粗蛋白；粗脂肪；粗纖維

多年來(lái)，作物秸稈和蔬菜尾菜是全國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一個(gè)共同的話(huà)題，國(guó)內(nèi)外研究者在其合理利用方面作了大量工作。作物秸稈和蔬菜尾菜作為一種非競(jìng)爭(zhēng)性資源，在我國(guó)具有數(shù)量大、分布廣、種類(lèi)多、價(jià)格低廉的特點(diǎn)。2009年我國(guó)蔬菜播種面積和產(chǎn)量分別占世界的43%和49%，均居世界第一。據(jù)農(nóng)業(yè)部統(tǒng)計(jì)，2009年全國(guó)的蔬菜播種面積2.73億畝，總產(chǎn)量6.02億t。隨著蔬菜產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，尾菜處理成了亟待解決的重要問(wèn)題。蔬菜尾菜由于其含水量高，易腐爛變質(zhì)，對(duì)其利用造成了一定限制。由于沒(méi)有經(jīng)濟(jì)適用的加工工藝來(lái)處理利用蔬菜廢棄物，使得大量的資源被白白浪費(fèi)掉，且對(duì)環(huán)境造成非常嚴(yán)重的污染。蔬菜廢棄物已成為污染農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及農(nóng)村生活的“一大公害”。秸稈問(wèn)題在農(nóng)業(yè)區(qū)由來(lái)已久，根據(jù)2009年的統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)，1991～2008年全國(guó)農(nóng)作物秸稈的產(chǎn)量是逐年增加的，各種秸稈的總產(chǎn)量由1991年的58 505.83萬(wàn)t增加79 350.43萬(wàn)t，增加了20 844.60萬(wàn)t，增幅達(dá)35.63%。據(jù)測(cè)算，在秸稈總量中，玉米占42%。每年秋收后，除極少部分秸稈被用作牛羊等反芻動(dòng)物飼料或還田作肥料外，大部分被焚燒、廢棄，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染；而將秸稈直接用作飼料，其木質(zhì)素、纖維素和半纖維素構(gòu)成的細(xì)胞壁難以被牲畜的胃液消化。針對(duì)秸稈類(lèi)作為飼料的適口性差、采食量和消化率及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值低的特點(diǎn)，長(zhǎng)期以來(lái)人們?cè)诟纳平斩挼倪m口性，提高消化率，增加其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值等方面進(jìn)行了大量深入的研究和生產(chǎn)實(shí)踐，取得了很大的進(jìn)展，玉米秸稈進(jìn)行青貯、黃貯、混合青貯等都取得了成功。本試驗(yàn)針對(duì)玉米秸稈和蓮花菜尾菜的自身理化特性，依據(jù)“揚(yáng)長(zhǎng)避短，營(yíng)養(yǎng)互補(bǔ)”的基本原理，用玉米秸稈+蓮花菜尾菜進(jìn)行酵母菌發(fā)酵試驗(yàn)，對(duì)蔬菜尾菜與作物秸稈等進(jìn)行混合加工利用研究，對(duì)于提高農(nóng)作物副產(chǎn)品的利用率，提高種植業(yè)和畜牧業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，生物資源的合理開(kāi)發(fā)利用，降低環(huán)境污染，增加農(nóng)民收入都有著重要意義。

1　材料與方法

1.1材料

玉米秸稈、蓮花菜尾菜采集于蘭州市榆中縣夏官營(yíng)鎮(zhèn)。玉米粉：實(shí)驗(yàn)室存放，無(wú)蟲(chóng)害，無(wú)霉變。

酵母粉：湖北安琪酵母股份有限公司生產(chǎn)的安琪酵母，活菌數(shù)≥200億/g。

1.2酵母菌的活化

根據(jù)安琪酵母說(shuō)明書(shū)，按需要量稱(chēng)取酵母粉加入消毒的燒杯內(nèi)，用35℃蒸餾水活化10 min（加水量按所需含水量計(jì)算），用玻璃棒攪拌均勻。

1.3實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)從玉米秸稈與蓮花菜的添加比例（A）、玉米秸稈與蓮花菜比例一定時(shí)玉米粉添加量（B）、玉米秸稈與蓮花菜比例一定時(shí)酵母添加量（C）、與A做同樣處理時(shí)加玉米粉的效果（D）四個(gè)方面對(duì)發(fā)酵前后營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的變化進(jìn)行了試驗(yàn)研究，每一處理設(shè)3個(gè)重復(fù)。試驗(yàn)設(shè)計(jì)及配方見(jiàn)表2。

1.4發(fā)酵過(guò)程與營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定

先將玉米秸稈用組織粉碎機(jī)粉碎備用，再將蓮花菜尾菜用組織搗碎機(jī)搗碎，然后將它們按實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的相應(yīng)比例混合，再加入相應(yīng)的活化后的酵母菌懸液，調(diào)節(jié)水分到相應(yīng)水平并攪拌均勻，然后將混合物裝入1 000 mL棕色廣口瓶中充分壓實(shí)，密封。室溫（20℃～25℃）條件下發(fā)酵至規(guī)定時(shí)間后，進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定。粗蛋白質(zhì)含量測(cè)定用凱氏定氮法，脂肪含量的測(cè)定用索氏抽提法，粗纖維含量的測(cè)定用酸堿法。

表1　試驗(yàn)用玉米秸稈、蓮花菜、安琪酵母、玉米粉的營(yíng)養(yǎng)成分含量（%）

表2　試驗(yàn)設(shè)計(jì)及配方

1.5數(shù)據(jù)分析

用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2　結(jié)果與分析

2.1玉米秸稈與蓮花菜尾菜的添加比例對(duì)發(fā)酵物營(yíng)養(yǎng)成分的影響

從測(cè)定結(jié)果可以看出，A1玉米秸稈與蓮花菜尾菜比例為9:1，發(fā)酵作用不明顯，經(jīng)發(fā)酵后粗蛋白質(zhì)含量只提高0.36%，粗脂肪提高0.24%，粗纖維提高了0.11%；A3玉米秸稈與蓮花菜比例為7:3，發(fā)酵效果明顯，經(jīng)發(fā)酵后粗蛋白質(zhì)含量只提高0.78%，粗脂肪提高0.76%，粗纖維降低了0.56%。A2、A3、A4、A5玉米秸稈與蓮花菜比例分別為8:2、7:3、6:4、5:5，與A1比較發(fā)酵后粗蛋白質(zhì)含量變化差異極顯著（P＜0.01），其中A3提高最多，發(fā)酵前后相差0.78%，與其他四種處理之間差異極顯著（P＜0.01），而A2與A5之間發(fā)酵后粗蛋白質(zhì)含量變化差異極不顯著（P＞0.05）。發(fā)酵后A3粗脂肪含量提高最多，提高了0.76%，與A1、A2、A4、A5比較，發(fā)酵后粗脂肪含量變化差異極顯著（P＜0.01），其中A1與A2發(fā)酵后粗脂肪含量變化差異不顯著（P＞0. 05），A1、A2與A4、A5發(fā)酵后粗脂肪含量變化差異極顯著（P＜0.01）。發(fā)酵后粗纖維含量有升有降，其中A5提高最多，提高了0.61%，與其他四種處理相比發(fā)酵后粗纖維含量變化差異極顯著（P＜0.01），A3降低最多，降低了0.56%，與A1、A2、A4相比發(fā)酵后粗纖維含量變化差異極不顯著（P＞0.05）。綜上所述，A3發(fā)酵效果最佳，由此可知：隨著玉米秸稈與蓮花菜比例減小，發(fā)酵物粗蛋白、粗脂肪含量都增加，當(dāng)玉米秸稈：蓮花菜尾菜：酵母之比為70:30:2時(shí)，發(fā)酵效果好。

2.2玉米粉添加量對(duì)發(fā)酵物營(yíng)養(yǎng)成分的影響

玉米秸稈與蓮花菜尾菜比例一定時(shí)，玉米粉添加量為10即B2處理的粗蛋白質(zhì)含量提高最多為1.38%，與其他三種處理相比發(fā)酵后粗蛋白質(zhì)含量變化差異顯著（P＜0.05），其中與B1、B4相比發(fā)酵后粗蛋白質(zhì)含量變化差異極顯著（P＜0.01）；B3粗蛋白質(zhì)含量提高次之為1.22%，與B1相比差異極顯著（P＜0.01），與B4相比差異顯著（P＜0.05）。發(fā)酵后粗脂肪含量B2處理提高最多為0.89%，與BI相比發(fā)酵后粗脂肪含量變化差異不顯著（P＞0.05），與B3相比差異顯著（P＜0.05），與B4相比差異極顯著（P＜0.01）。發(fā)酵后粗纖維含量有升有降,但總體變化不大，組間有差異，其中B4下降了0.43%，與B1、B3相比差異不顯著（P＞0.05），與B2相比差異顯著（P＜0.05）；B1、B2、B3發(fā)酵后粗纖維含量都升高，其中B2提高最多為0.45%，與B1、B3相比差異不顯著（P＞0.05）。

2.3酵母添加量對(duì)發(fā)酵物營(yíng)養(yǎng)成分的影響

玉米秸稈與蓮花菜尾菜比例一定時(shí)，酵母添加量分別為1 g、2 g、3 g、4 g,發(fā)酵后粗蛋白質(zhì)含量變化彼此間差異極顯著（P＜0.01），其中C3處理即酵母添加量為3 g時(shí)粗蛋白質(zhì)含量提高最多，提高了1.00%。發(fā)酵后粗脂肪含量C2處理提高最多為0.86%，與C3相比發(fā)酵后粗脂肪含量變化差異不顯著（P＞0.05）,與C1和C4相比差異極顯著（P＜0.01）；C1處理發(fā)酵后粗脂肪含量提高最低為0.45%，與C4相比發(fā)酵后粗脂肪含量變化差異不顯著（P＞0.05）,與C2和C3相比差異極顯著（P＜0.01）。發(fā)酵后粗纖維含量有升有降,但總體變化不大，且彼此間差異不顯著（P＞0.05），其中C1處理降低最多為0.44%，C2提高最多為0.34%。

2.4加玉米粉5 g時(shí)玉米秸稈與蓮花菜尾菜添加比例對(duì)發(fā)酵物營(yíng)養(yǎng)成分的影響

由試驗(yàn)結(jié)果可知，與A作相同處理時(shí)添加玉米粉，發(fā)酵后D3處理粗蛋白質(zhì)含量提高最多為0.90%，與D2處理相比發(fā)酵后粗蛋白質(zhì)含量變化差異顯著P＜0.05），與D1、D4和D5相比差異極顯著（P＜0.01）；D1處理發(fā)酵后粗蛋白質(zhì)含量提高最少為0.61%，與其他四種處理相比差異極顯著（P＜0.01），D4與D5相比差異不顯著（P＞0.05）。發(fā)酵后粗脂肪含量D3處理提高最多為0.86%，與D1和D2相比發(fā)酵后粗脂肪含量變化差異顯著（P＜0.05）,與D4和D5相比差異極顯著（P＜0.01）；D5處理發(fā)酵后粗脂肪含量提高最低為0.50%，與D4相比發(fā)酵后粗脂肪含量變化差異不顯著（P＞0.05），與D1、D2和D3相比差異極顯著（P＜0.01）。發(fā)酵后粗纖維含量有升有降,但總體變化不大，組間有差異，其中D4下降了0.43%，與D1、D2和D5相比差異不顯著（P＞0.05），與D3相比差異顯著（P＜0.05）；D1、D2、D3和D5發(fā)酵后粗纖維含量都升高，其中D3提高最多為0.28%，與D1、D2和D5相比差異不顯著（P＞0.05）。

3　討論

目前，國(guó)內(nèi)對(duì)尾菜的處理利用有：尾菜肥料化再利用、尾菜換肥料、微生物酶法治理尾菜、破解尾菜難題的混合循環(huán)模式等。而對(duì)玉米秸稈的處理利用有：秸稈的肥料化生產(chǎn)、玉米秸稈直接還田技術(shù)、玉米秸稈腐解復(fù)合菌系CSS- 1的構(gòu)建菌群組成及腐解特性研究、玉米秸稈整株深埋還田技術(shù)、玉米秸稈利用中木素質(zhì)降解、玉米秸稈發(fā)酵生產(chǎn)酒精、白腐菌及黑曲霉對(duì)玉米秸稈生物降解等。本研究結(jié)果表明：用酵母菌對(duì)玉米秸稈+蓮花菜尾菜進(jìn)行發(fā)酵顯著增加了其粗蛋白質(zhì)和粗脂肪含量，其主要原因是酵母菌基本上都是兼性厭氧菌，在有氧的條件下細(xì)胞大量增殖，利用發(fā)酵底物中的養(yǎng)分，合成自身含蛋白質(zhì)和B族維生素等營(yíng)養(yǎng)成分很高的菌體。這說(shuō)明用酵母菌對(duì)玉米秸稈+蓮花菜尾菜進(jìn)行發(fā)酵可以提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，但是效果隨著發(fā)酵條件的不同而存在很多差異，玉米秸稈與蓮花菜比例、玉米粉添加量以及酵母添加量都對(duì)發(fā)酵效果有明顯的影響，雖然粗蛋白含量隨著酵母菌接種量的增加緩慢增加，但酵母菌接種過(guò)量時(shí)反而會(huì)引起粗蛋白含量下降，主要原因是酵母菌大量繁殖，造成酵母菌的自體溶解所致，而酵母菌對(duì)粗纖維的發(fā)酵效果不明顯。

本研究采用酵母菌發(fā)酵玉米秸稈+蓮花菜尾菜，一定程度上提高了混合物中粗蛋白質(zhì)含量，雖然不能滿(mǎn)足牛羊日糧粗蛋白質(zhì)（8%）的需要量，但對(duì)研究尾菜和玉米秸稈的合理利用做出了初步的嘗試，對(duì)減少環(huán)境污染，提高農(nóng)作物利用率，促進(jìn)畜牧業(yè)發(fā)展，對(duì)于建立低耗、高效、節(jié)糧型畜牧業(yè)具有積極意義。

4　結(jié)論

酵母菌發(fā)酵玉米秸稈+蓮花菜尾菜可以在一定程度上提高原料中粗蛋白和粗脂肪含量，對(duì)粗纖維的作用不明顯。玉米秸稈：蓮花菜尾菜：酵母=70：30：2時(shí)發(fā)酵效果較好；添加玉米粉可有效提高原料中粗蛋白和粗脂肪含量，但添加量不可過(guò)多；粗蛋白含量隨著酵母菌接種量的增加緩慢增加，但酵母菌接種過(guò)量時(shí)會(huì)引起粗蛋白含量下降。

中圖分類(lèi)號(hào)：F326.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006- 799X（2015）03- 0031- 03

作者簡(jiǎn)介：戴洪偉（1972-），男，內(nèi)蒙古赤峰人，助教，主要從事動(dòng)物科學(xué)方面的范綿德教學(xué)與研究工作。