吉林省秸稈多酶飼料研究與綜合利用

王鑫,李權(quán),曲紅彤,鳳鵬,趙新宇,楊大海,張春慧,趙麗,姚麗影

摘要：吉林省作為糧食主產(chǎn)區(qū)，秸稈綜合利用一直被關(guān)注，利用生物工程技術(shù)方便快捷的處理秸稈加工成復(fù)合酶系飼料，將是最經(jīng)濟、便捷和生態(tài)效益顯著的秸稈利用與產(chǎn)業(yè)化方式。該文介紹了農(nóng)作物秸稈多酶飼料發(fā)展的優(yōu)越性，秸稈多酶飼料中生物酶在消化道中的作用，多酶飼料中生物酶在秸稈發(fā)酵中的作用，展望了多酶秸稈飼料應(yīng)用與發(fā)展。

關(guān)鍵詞：秸稈；多酶飼料；利用

王 鑫，李 權(quán)，曲紅彤，等. 吉林省秸稈多酶飼料研究與綜合利用[J]. 農(nóng)業(yè)工程技術(shù)，2017，37（35）：33-34.

吉林省作為產(chǎn)糧大省，農(nóng)作物秸稈最高超過8000萬噸，僅玉米秸稈的數(shù)量就達4500萬噸。玉米秸稈是牛羊等主要粗飼料，存在利用率不高的問題，用于飼喂家畜的僅占25%左右。每年都有大量的秸稈被燒掉，浪費現(xiàn)象比較嚴重，而且造成區(qū)域環(huán)境污染。同時，由于中國飼用糧短缺，人畜爭糧現(xiàn)象進一步加劇，嚴重威脅糧食安全。玉米秸稈是具有巨大潛力而尚未被充分開發(fā)利用的資源，將其進行生物發(fā)酵用做牲畜飼糧，將對緩解全國畜牧業(yè)飼糧壓力具有積極意義。

秸稈多酶飼料冷發(fā)酵時間短，設(shè)備簡單，不需要運輸，也解決了養(yǎng)殖業(yè)的飼料問題，是當前基層農(nóng)村最受歡迎的秸稈處理方式。植物秸稈用多酶發(fā)酵劑處理可以轉(zhuǎn)化成部分糖類、蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)彌補人類糧食虧缺及食品不足，利用秸稈發(fā)酵用復(fù)合酶處理農(nóng)作物秸稈可制取優(yōu)質(zhì)飼料[1]。

本文闡述了農(nóng)作物秸稈多酶飼料綜合利用技術(shù)研究，有助于推動農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，促進高效生態(tài)農(nóng)牧業(yè)和節(jié)糧型畜牧業(yè)的發(fā)展，盡快實現(xiàn)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)代化大農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型，從經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益的角度來看，都具有深遠的意義和廣闊的產(chǎn)業(yè)前景[2]。

一、秸稈多酶飼料發(fā)展的優(yōu)越

1、多酶飼料節(jié)約糧食與提供安全食品并存

全國原糧的36%-50%被用于飼料，養(yǎng)殖業(yè)飼料成本占養(yǎng)殖業(yè)總生產(chǎn)成本的70%以上，由于綜合糧食價格上漲養(yǎng)殖業(yè)運行成本增加，影響了農(nóng)牧業(yè)的發(fā)展。多酶飼料可以實現(xiàn)節(jié)糧型農(nóng)牧業(yè)，實現(xiàn)非糧的轉(zhuǎn)化和利用，響應(yīng)了國家政策，也是農(nóng)牧業(yè)的發(fā)展方向。

通過使用秸稈專用復(fù)合酶發(fā)酵秸稈，提高發(fā)酵成熟秸稈中菌體蛋白的含量，一般發(fā)酵成熟秸稈蛋白含量12%以上可以替代飼料中的部分玉米和豆粕，一般替代20%以上。發(fā)酵后釋放了一部分纖維素以及植酸等結(jié)合的營養(yǎng)物質(zhì)，提高了飼料中微量元素的含量，使膳食纖維結(jié)構(gòu)更加合理，同時提高了肉的品質(zhì)，健康性和安全性。尤其適用于有機肉品的養(yǎng)殖，響應(yīng)了國家的節(jié)糧政策和非糧的轉(zhuǎn)化與利用，是社會發(fā)展趨勢和人民的生活要求。多酶飼料應(yīng)用于有機農(nóng)牧業(yè)，將有力推動有機農(nóng)牧業(yè)的發(fā)展，具有廣闊的應(yīng)用前景。

2、多酶飼料實現(xiàn)了生物酶工程與養(yǎng)殖業(yè)的有機結(jié)合

通過生物工程冷發(fā)酵，生成的復(fù)合生物酶系進入到消化道后，補充了生物體內(nèi)分泌相應(yīng)酶的不足，使飼料分解為可利用營養(yǎng)物質(zhì)的速率大大提高，同時分解更為徹底，大大提高了飼料的利用率，降低了糞便中可利用營養(yǎng)物質(zhì)的含量，降低了養(yǎng)殖成本的同時。還具有一定的環(huán)保作用，均衡了飼料營養(yǎng)，促進了動物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，提高經(jīng)濟效益，為現(xiàn)代養(yǎng)殖行業(yè)發(fā)展開啟了新的篇章。

3、多酶飼料解決了中藥殘渣污染問題并為牲畜抗病性提供幫助

通過黃芪增強動物的消化功能，適量的黃芪具有加快機體物質(zhì)代謝，促進豬生長發(fā)育的功效。適量的魚腥草，能起到有效治療和抗病作用，豬瘟、肺疫、流感、副傷寒等多種疫病的發(fā)生率顯著降低，這樣養(yǎng)殖的動物機體健壯，消化功能增強，能提高母體的產(chǎn)子率，縮短育肥動物的出欄時間，降低養(yǎng)殖成本。同時更重要的是，養(yǎng)殖的動物肉食品還具有一定的醫(yī)學(xué)保健作用。

二、秸稈多酶飼料中生物酶在消化道中的作用

1、多酶飼料中淀粉酶在動物消化道中的作用

多酶飼料中的淀粉酶在動物消化道中，可以分解淀粉轉(zhuǎn)化寡糖和單糖，高效的提高了淀粉的轉(zhuǎn)化速率，促進動物的吸收，增強動物的消化吸收功能，提高免疫力，縮短出欄時間。

淀粉在消化道內(nèi)通常是由口腔中的唾液淀粉酶和胰淀粉酶分解，最終轉(zhuǎn)化為葡糖糖供動物體轉(zhuǎn)化使用。加入淀粉酶后，提高了淀粉的轉(zhuǎn)化效率，使淀粉物質(zhì)在消化道停留的有限時間內(nèi)，提高了淀粉的利用率，降低養(yǎng)殖成本。

通過淀粉酶對淀粉物質(zhì)的利用率提高，動物糞便中的營養(yǎng)物質(zhì)的含量減少，具有一定的環(huán)境保護效果。

2、多酶飼料中蛋白酶在消化道中的作用

多酶飼料中的蛋白酶作用飼料中的蛋白質(zhì)使其分解為為氨基酸和小肽，有助于動物的消化和吸收。

蛋白酶同消化道內(nèi)的胃蛋白酶和胰蛋白酶協(xié)同作用，將飼料中的部分蛋白分解為氨基酸和小肽供動物消化道吸收，使蛋白質(zhì)更充分高效的被分解，進而被動物利用，提高了飼料中蛋白的利用率降低了養(yǎng)殖成本。

糞便中剩余的蛋白酶施于土壤中還可以促進作物增產(chǎn)，提高農(nóng)民收入。

3、多酶飼料中的植酸酶在消化道中的作用

植酸作為動物的抗營養(yǎng)因子，阻礙動物對營養(yǎng)的吸收利用，通過添加植酸酶，消除了抗營養(yǎng)因子對飼料吸收的影響，提高了飼料利用率，節(jié)約養(yǎng)殖成本。植酸酶通過動物糞便施用于土壤中可以起到改善土質(zhì)，提高產(chǎn)量的功效。

4、酶飼料中纖維素酶在消化道中的作用

纖維素酶在消化道中可分解飼料中纖維素類物質(zhì)，使纖維素結(jié)合的一部分營養(yǎng)物質(zhì)釋放出來，包括部分蛋白質(zhì)以及微量元素，改善消化道中的綜合營養(yǎng)平衡。

纖維素酶在消化道中分解纖維素，優(yōu)化了動物的膳食纖維結(jié)構(gòu)，同時分解出的糖類除一部分供有益菌體生長增殖使用外，另外一部分作為動物生長的能量來源，作為能量物質(zhì)供動物生長需要。

纖維素酶在消化道中分解中草藥中的纖維，使中草藥中的有效成分釋放出來，提升了中草藥的利用率。

三、多酶飼料中生物酶在秸稈發(fā)酵中的作用

1、多酶飼料中的纖維素酶在秸稈發(fā)酵時的作用

纖維素酶在秸稈發(fā)酵過程中降解纖維素類物質(zhì)，使纖維素不斷轉(zhuǎn)化為寡糖和一部分單糖，提供菌體增殖生長，提高飼料中菌體蛋白的含量。

纖維素酶在飼料中分解纖維素類物質(zhì)、使纖維素結(jié)合的一部分營養(yǎng)物質(zhì)釋放出來，包括部分蛋白質(zhì)以及微量元素，提升飼料的綜合營養(yǎng)平衡。

纖維素酶在飼料中不斷分解纖維素優(yōu)化了動物的膳食纖維結(jié)構(gòu)，同時分解出的糖類除一部分供有益菌體生長增殖使用外，另外一部分直接隨飼料進入消化道，作為能量物質(zhì)供動物生長需要。

纖維素酶分解中草藥中的纖維，使中草藥中的有效成分釋放出來，提升了中草藥的利用率。

2、多酶飼料中的漆酶在秸稈發(fā)酵中的作用

漆酶可以分解秸稈中的木質(zhì)素，將完全不可利用的木質(zhì)素分解，最終產(chǎn)物為碳水化合物和水，部分碳水化合物作為能量供菌體生長使用，間接的提高了飼料中的菌體蛋白含量。

漆酶分解木質(zhì)素的同時，將與木質(zhì)素結(jié)合的營養(yǎng)物質(zhì)釋放出來，豐富了飼料中營養(yǎng)物質(zhì)的含量，同時優(yōu)化了飼料中的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，以及膳食纖維結(jié)構(gòu)。

木質(zhì)素作為一種抗營養(yǎng)因子，被漆酶分解后，有利于動物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，提高了飼料的利用率。

四、多酶秸稈飼料應(yīng)用與發(fā)展

秸桿的主要成分是木質(zhì)纖維素，是纖維素、半纖維素和木質(zhì)素混合在一起的材料。在秸稈中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素通過共價鍵或非共價鍵緊密結(jié)合而成的木質(zhì)纖維，約占秸桿總重量的70%-90%左右。植物中三者各占的比例隨不同來源的植物或植物的不同部分而有所區(qū)別，大概的比例為：纖維素30%-50%，半纖維素20%-35%，木質(zhì)素20%-30%，灰份0%-15%。其實纖維素的非結(jié)晶結(jié)構(gòu)是很容易被打破的，它可以完全降解成葡萄糖，后者是發(fā)酵乙醇的原料。

目前遭遇的主要問題是，纖維素的結(jié)晶結(jié)構(gòu)難以被破壞，致使人們無法完成后續(xù)處理。纖維素和半纖維素被難以降解的木質(zhì)素包裹，使得纖維素酶和半纖維素酶無法接觸底物，這構(gòu)成了木質(zhì)纖維素利用的重大障礙。只有經(jīng)過有效的預(yù)處理方法，破壞了木質(zhì)纖維素的高級結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)纖維素酶和半纖維素酶對纖維素的可及性，才能使木質(zhì)纖維素作為自然界里最廣泛的資源，像淀粉一樣被人和動物完全利用。

秸稈只有經(jīng)過復(fù)合酶系微生物發(fā)酵，通過微生物代謝產(chǎn)生的特殊酶系的降解作用，將其纖維素、木質(zhì)素、半纖維素等大分子物質(zhì)分解為低分子的單糖或低聚糖，才能提高營養(yǎng)價值，提高利用率、增強口感性，增加采食量。據(jù)測定，玉米秸稈經(jīng)發(fā)酵后，其粗纖維由33.4%降到16.7%，纖維素分解率最高達到38%；其粗蛋白含量由原來的3.3%-4.4%增加到11.8%-13.5%，最高達到18.2%，可消化粗蛋白含量增加到13.8%。消除80%以上抗營養(yǎng)因子，提高動物消化利用率30%以上，節(jié)約糧食20%以上[3]。

經(jīng)過冷發(fā)酵處理后的秸稈飼料中干物質(zhì)、有機質(zhì)、蛋白質(zhì)、中性和酸性洗滌纖維消化率均可達到與羊草相同的水平。秸稈經(jīng)有效處理后，由于適口性增加，不但牛、羊采食速度提高，非反芻性家禽牲畜采食量增加。產(chǎn)生的糞便可以作為肥料施于土壤中，對現(xiàn)代循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展起到推動作用[4]。

五、結(jié)語

當前，肉、蛋、奶等畜禽產(chǎn)品在國內(nèi)和國際市場上雖有較大的價格優(yōu)勢，但由于藥物殘留或非法添加等原因，導(dǎo)致畜產(chǎn)品質(zhì)量安全事件時有發(fā)生，一定程度上給消費者造成了很大的傷害。如何提高品質(zhì)、減少藥物殘留、逐漸降低甚至禁止抗生素等藥物作飼料添加劑使用等已成為當前畜牧養(yǎng)殖業(yè)最迫切需要解決的問題之一。我們通過利用秸稈后加入復(fù)合酶系處理冷發(fā)酵所得的優(yōu)質(zhì)蛋白飼料，不僅可以降低養(yǎng)殖成本，而且可以改善肉質(zhì)。

對玉米秸稈的綜合利用既要實現(xiàn)簡單便利，又要低成本運行，進行部分秸稈還田的同時，秸稈多酶飼料冷發(fā)酵處理規(guī)避了長途運輸，秸稈附加外能量的投入，可建立區(qū)域性縣市級企業(yè)，也可建立局部鄉(xiāng)村企業(yè)。未來隨著通過優(yōu)化復(fù)合菌系產(chǎn)酶的條件、優(yōu)良菌種純化復(fù)配和誘變育種等措施來有效提高玉米秸稈降解復(fù)合酶系功能和降解效率[5]，為全國秸稈綜合應(yīng)用提供技術(shù)支持，并為其綜合應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展進行探索。

參考文獻

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