玉米秸稈生物發(fā)酵轉(zhuǎn)化與利用研究

馬勝輝

1 玉米秸稈生物發(fā)酵技術(shù)

相比其他飼料化利用技術(shù)，玉米秸稈生物發(fā)酵技術(shù)具備以下優(yōu)勢(shì)：采用生物發(fā)酵方式可以保留玉米秸稈中大量的蛋白質(zhì)；營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，生產(chǎn)出的飼料更加適口；投入成本小，生產(chǎn)過(guò)程中環(huán)境的影響較小；玉米秸稈經(jīng)過(guò)發(fā)酵處理后，飼料中富含發(fā)酵代謝產(chǎn)物，如酶類(lèi)、蛋白類(lèi)、抑菌因子、維生素和促進(jìn)生長(zhǎng)因子等，這些均對(duì)動(dòng)物生長(zhǎng)具有有益作用[1]。鑒于上述優(yōu)點(diǎn)，相關(guān)專(zhuān)家和學(xué)者對(duì)玉米秸稈生物發(fā)酵的研究給予了足夠的重視，在長(zhǎng)期的努力下，玉米秸稈生物發(fā)酵技術(shù)得到了完善。

相關(guān)學(xué)者在眾多玉米秸稈中篩選出一株纖維分解能力較強(qiáng)的芽孢桿菌菌株，通過(guò)對(duì)玉米秸稈組織結(jié)構(gòu)的研究，分析出適合酶產(chǎn)生的特定條件，通過(guò)人工干預(yù)的方式來(lái)營(yíng)造條件，有效提升了玉米秸稈資源的利用率。部分學(xué)者在對(duì)17種天然發(fā)酵的玉米秸稈飼料進(jìn)行篩選時(shí)，得出了一株產(chǎn)生酸副干酪乳桿菌的秸稈飼料，通過(guò)多種試驗(yàn)手段驗(yàn)證得出發(fā)酵玉米秸稈的最佳條件，適應(yīng)此種條件發(fā)酵之后的玉米秸稈中蛋白質(zhì)含量最高可達(dá)14．35%。另外，玉米秸稈厭氧發(fā)酵產(chǎn)物中的菌群構(gòu)成呈現(xiàn)出多樣性的特征，數(shù)據(jù)顯示，其中共存在69種系型，主要分布如下：硬壁菌占48．3%，綠彎菌占20．1%，放線菌占9．1%，擬桿菌占7．7%，蛋白菌占7．2%。由此可見(jiàn)，其中的水解型和發(fā)酵型為菌群的主導(dǎo)。

相關(guān)學(xué)者針對(duì)玉米秸稈專(zhuān)用發(fā)酵劑的降解工藝條件進(jìn)行研究時(shí)，所采用的是二次通用旋轉(zhuǎn)回歸技術(shù)，得出的發(fā)酵工藝條件為：最佳發(fā)酵溫度在31．4 ℃，最佳發(fā)酵時(shí)間在5．3 d，接種量和含水量分別為1．87%和62．00%，滿(mǎn)足上述所有條件之后的玉米秸稈降解率最高可達(dá)44．69%。目前，專(zhuān)家和學(xué)者針對(duì)玉米秸稈生物發(fā)酵技術(shù)中的分離、鑒定、工藝及產(chǎn)生的菌群構(gòu)成均進(jìn)行了研究，這些研究為玉米秸稈發(fā)酵飼料的生產(chǎn)和玉米秸稈的利用價(jià)值提供了技術(shù)保障。

有學(xué)者研發(fā)了一種秸稈微生物飼料及其生產(chǎn)方法，其利用復(fù)合生物發(fā)酵劑降解秸稈，提高秸稈消化率和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，復(fù)合生物發(fā)酵劑由嗜酸乳桿菌、綠色木霉、白腐真菌、產(chǎn)朊假絲酵母及枯草芽孢桿菌等菌株組成。以玉米秸稈和啤酒糟為主要原料，輔以豆粕、麩皮、玉米漿、尿素和硫酸銨等配制固體飼料，飼料經(jīng)復(fù)合微生物發(fā)酵后蛋白含量提高了10%以上，而且改善了適口性。

另外，有研究針對(duì)全株玉米秸稈青貯飼料、去穗玉米秸稈青貯飼料及牧草青貯飼料對(duì)荷斯坦奶牛瘤胃發(fā)酵、生產(chǎn)性能及乳成分的影響進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，去穗玉米秸稈青貯飼料會(huì)降低乳產(chǎn)量，減緩瘤胃發(fā)酵作用，但并不影響乳脂濃度和產(chǎn)量。還有利用褐色葉中脈基因型青貯玉米對(duì)干奶期荷斯坦奶牛采食量和乳固體產(chǎn)量的影響進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，飼喂褐色葉中脈基因型青貯玉米提高了奶牛干物質(zhì)采食量、產(chǎn)奶量及乳固體中蛋白質(zhì)和乳糖的含量。目前玉米秸稈生物發(fā)酵技術(shù)主要應(yīng)用于牛、羊等反芻動(dòng)物青貯和微貯飼料研發(fā)和生產(chǎn)方面，上述相關(guān)研究重點(diǎn)分析了秸稈發(fā)酵飼料生產(chǎn)方法及其對(duì)動(dòng)物生長(zhǎng)性能的影響，為玉米秸稈生物發(fā)酵飼料的產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)和應(yīng)用提供了科學(xué)依據(jù)。

2 玉米秸稈利用技術(shù)

2.1 有機(jī)肥化利用技術(shù) 由于玉米秸稈中含有豐富的氮、磷、鉀元素，經(jīng)過(guò)處理之后形成肥料應(yīng)用到田地內(nèi)，可以起到改良土壤的作用，為作物生長(zhǎng)提供多種有益于生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)成分。當(dāng)前，玉米秸稈在肥化利用方面是以堆肥處理還田和覆蓋還田為主，在條件允許的情況下還可以利用大型粉碎機(jī)械粉碎之后直接還田。

2.2 能源化利用技術(shù) 玉米秸稈屬于一種可再生資源，秸稈資源的充分利用對(duì)于我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保問(wèn)題意義重大，利用秸稈這種可再生資源代替工業(yè)生產(chǎn)中的不可再生資源，有效緩解了我國(guó)資源緊張的問(wèn)題。秸稈在能源化利用中的應(yīng)用主要有秸稈沼氣化利用、秸稈固化燃料、秸稈熱解氣化及秸稈液化燃料等。

2.3 飼料化利用技術(shù) 由于我國(guó)屬于農(nóng)業(yè)大國(guó)，玉米作物的覆蓋面較廣，產(chǎn)生了大量的秸稈資源，由于秸稈中的纖維含量較高，可以作為飼料的主要原料。僅2010年秸稈在飼料中的使用量就高達(dá)2．18億t，占據(jù)秸稈利用化的主導(dǎo)地位。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，秸稈飼料化的利用率占據(jù)總數(shù)的31．9%。未經(jīng)處理的秸稈質(zhì)地過(guò)于粗糙，很難消化，為此不適宜直接作為飼料食用。現(xiàn)階段，對(duì)秸稈利用技術(shù)的研究已經(jīng)逐漸深入，秸稈利用的價(jià)值得到了充分體現(xiàn)。在未來(lái)的發(fā)展中，秸稈利用技術(shù)必然會(huì)發(fā)揮出很大作用。目前，所使用的秸稈飼料化利用技術(shù)有壓塊、絲化、制粒處理技術(shù)及生物發(fā)酵處理技術(shù)等，其中生物發(fā)酵處理技術(shù)是應(yīng)用較為廣泛的飼料化利用技術(shù)[2]。

[1]劉宇，史同瑞，朱丹丹，等．玉米秸稈利用現(xiàn)狀及其生物發(fā)酵技術(shù)研究進(jìn)展[J]．中國(guó)畜牧雜志，2014（6）：61-64．

[2]盧珍蘭，李致寶，俸祥仁，等．微生物發(fā)酵玉米秸稈飼料在生長(zhǎng)育肥豬養(yǎng)殖中的應(yīng)用[J]．安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014（33）：11743-11745．