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【力美新材料】玉米秸秆发酵饲料的研究进展分析

作者: 编辑: 来源: 发布日期: 2018.06.02
信息摘要:
玉米秸秆的应用情况在世界范围,秸秆的年产量在20~30亿之间,我国的年产量在7亿左右,占世界年产量的20%~30%。我国现有的农作物秸秆多是…

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玉米秸秆的应用情况


在世界范围,秸秆的年产量在 20~30 亿之间,我国的年产量在 7 亿左右,占世界年产量的 20%~30%。我国现有的农作物秸秆多是用于生活能源,部分通过燃烧归还到田地,还有一部分直接翻入土中。我国的农作物秸秆中有约 28%用在家畜饲料化工业中,有 2%左右的农作物秸秆则是用作造纸工业等原料。在秸秆的利用上,能够通过利用率的提高,有效缓解粮食、能源危机,农业的重要发展方向是可持续发展。

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1.1 玉米秸秆的特点分析


  玉米秸秆是一种比较普通的饲料资源,质地比较粗糙,有较差的适口性,同时在家畜的胃中消化率非常低,具有较少的营养价值。秸秆营养成分主要是由化学物质的含量以及可消化物质的进食量来决定的,同时还受到易消化物质的利用率的影响。玉米秸秆的蛋白质含量要比其他农作物秸秆高,含有的粗纤维含量也比较。在对玉米秸秆进行加工时,应该考虑到其化学特征,选择合适的加工方案,进而提高秸秆饲料的营养价值,并促进消化率的提高。


  我国的农作物中,玉米是其中主要的一部分,其秸秆数量比较大,能够直接用作粗饲料,年产量在 2 亿左右范围。玉米秸秆用作饲料的比例比较低,主要原因在于其利用率低,秸秆中含有大量的粗纤维,而所含有的半纤维以及多糖含量比较低。纤维素是一种葡萄糖的聚合体,结构呈现为稳定的扁带状,化学性质非常稳定,可溶性比较低。同时,玉米的纤维结构能够提供对酶的抵抗力,使得胃部的微生物无法有效讲解玉米秸秆中的维生素,直接用作粗饲料的效率非常低。玉米秸秆中含有多种营养成分,经发酵处理后,可以使营养价值得到进一步提高,且适口性良好,采食量增加,是喂养动物的好饲料。在此背景下,对玉米秸秆进行有效的发酵成为提高玉米秸秆利用率的有效途径,能够促进饲料业的发展。


1.2 玉米秸秆的常规处理方法


  玉米秸秆的营养价值比较低,在用作饲料时,必须要采取有效的预处理方式,进而提高饲料的适口性以及营养价值。玉米秸秆在日常生活中主要通过物理方法以及化学方法两种形式进行预处理,其中物理方法主要是对玉米秸秆的结构以及外形进行有效处理,主要采取的手段有热压、膨化等,没有改变玉米秸秆的化学结构,只能单方面提高玉米秸秆的适口性,但是无法提高玉米秸秆的营养价值,同时物理方法一般对设备要求比较高,能耗也比较高,利润率比较低,不适宜进行推广应用。


  玉米秸秆处理中的化学方法,则能够实现对玉米秸秆的化学成分进行处理,提高其消化率以及营养价值,但是一般会有较大的污染,成本消耗也比较高,也无法进行有效推广。常用的化学处理方法有碱化处理、酸化处理以及药剂处理,在进行氨化处理时,甚至会出现引发家畜中毒,得不偿失。化学处理对设备的要求比较高,对环境的污染比较大,也是化学处理的较严重的缺陷。


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玉米秸秆的发酵饲料技术———微生物处理


  对玉米秸秆进行微生物处理,主要是利用微生物产生混合发酵或者厌氧发酵。玉米秸秆的微生物处理中的常用微生物有纤维素酶,广泛用于秸秆发酵的添加剂。纤维素酶能够有效水解植物细胞壁,并将其分解为游离状态的单糖,从而有效减少细胞壁物质的含量,并不断改善玉米秸秆饲料的营养价值。


2.1 玉米秸秆微生物发酵技术的优势分析


  我国具有丰富的玉米秸秆资源,玉米秸秆本身的应用价值比较低,通过发酵饲料能够有效促进其应用价值的提高,并有效改善其营养价值,能够促进畜牧业的发展。单一的玉米秸秆具有较低的能力消化率,品质不高,蛋白质含量也不高。通过微生物发酵能够显著提高秸秆的利用率以及消化率,同时能够提高微生物秸秆的营养价值,同时改善玉米秸秆饲料的适口性,促进家畜进食量。


  同时,采用微生物处理方法能够延长玉米秸秆的贮存保质期,可以明显改善家畜的饲料进食情况,最终提高秸秆饲料的转化率。采用微生物处理方法生产的玉米秸秆饲料能够显著提高家畜机体的免疫能力,并能够有效预防肠道疾病。采用微生物处理方法可以有效减少氨的产生,避免发生氨中毒,同时能够有效减少粪便污染,提高家畜的饲养环境,进而降低疾病的发生率。采用微生物饲料生产的饲料能够显著改善家畜的肉质,并提高家畜的奶质,具有重要的经济效益价值。


  玉米秸秆的发酵过程中,运用的发酵制剂能够分泌或者合成大量活菌、蛋白质、氨基酸、各种生化酶、促生长因子等营养与激素类物质,能调整和提高动物机体各器官功能,提高饲料转化率,对动物产生免疫、营养、生长刺激等多种作用,达到防病治病、提高成活率、促进生长和繁殖、降低成本、消除粪尿臭味、净化环境、增产增收等效果。


  玉米秸秆采用微生物发酵技术制成饲料,具有以下几点优势:

  (1)改善饲料适口性,提高采食量及速度;

  (2)显著增加饲料营养成份,能转化成动物所必需的多种营养全面的有效氨基酸成份;

  (3)提高饲料消化吸收利用率;

  (4)提高免疫力,预防并治疗肠道疾病,建立肠道微生态平衡,抑制有害病菌的繁殖,增加有益微生物繁殖;

  (5)除臭驱蝇,从而减少环境污染;

  (6)改善肉蛋奶品质,生产"绿色肉"、"农家蛋"、"无抗奶",微生物发酵技术通过增强动物的消化吸收功能,充分吸收利用饲料中营养成分及原料的天然色素;

  (7)部分发酵制剂能天然增加动物产品着色度和食用风味,皮肤红润,毛色发亮;

  (8)部分发酵剂可以使得肉鸡肉鸭颜色加深,同时有效改善蛋壳的质量和颜色,蛋清厚稠,蛋黄鲜红。用于水产动物,则颜色更加健康,无斑点。


2.2 玉米秸秆微生物发酵技术需要注意的问题


  玉米秸秆发酵得用发酵剂,发酵剂中一般含有以光合菌、乳酸菌、酵母菌为主体的多种有益微生物、酶及代谢产物等。能够适应青贮、糠粃、米糠、次粉、鱼粉、饼粕等制作发酵饲料全过程。玉米秸秆的微生物发酵技术必须要注意以下几点问题,第一点,玉米秸秆的微贮过程必须要注意保持密封,物料必须要进行压实,同时不能出现加干层。 第二点,微生物菌液应该保持喷洒均匀,同时水分应该控制在 50%到60%之间。第三点,霉变的农作物秸秆不宜作微贮饲料。玉米秸秆发酵剂中具有多种有益微生物,促进秸秆的有机废弃物的快速分解,并能够提高饲料中的有机质含量,从而提高营养含量,繁殖大量的有益菌微生物,能够促进动物的健康生产,实现畜牧业的可持续发展。


2.3 玉米秸秆微生物发酵的具体过程


  玉米秸秆微生物的发酵,可以通过以下过程来进行:


  (1)收割玉米秸秆:玉米秸秆要适时收割,青贮饲料生产中以获得最多营养物质为目的。收割过早,原料含水多,可消化营养物质少;收割过晚,纤维素含量增加,适口性差,消化率降低。


  (2)玉米秸秆的切碎:为了便于装袋和贮藏,原料须经过切碎。玉米秸杆青贮前均必须切碎到长约 1 到 2㎝,青贮时才能压实。将玉米秆切碎,但切碎效果也不是很好,最好再用搓揉机搓成细丝状。


  (3)加入添加剂:原料切碎后立即加入添加物,目的是让原料快速发酵。使用如金秸秆青贮专用菌种,可达到完全发酵玉米秸秆提高发酵后物料品质的目的。加入一定量的尿素,尿素可以发酵生成菌体蛋白,也可以被牛癌胃微生物利用最终被牛利用。100 公斤干玉米秆加 60到 70 公斤水,可以把尿素溶入水中一块添加。加入一定比例的发酵剂,也就是一些酵母菌乳酸菌等的活菌制剂,这步可加可不加,但最好还是加,要不发酵效果不好。


  (4)装填贮存:通常可以用塑料袋和窖藏等方法。窖四壁铺塑料薄膜,以防漏水透气,装时要踏实,可用推土机碾压,人力夯实,封顶时先铺一层切短的秸秆,再加一层塑料薄膜,然后覆土拍实。用塑料布密封,发酵一段时间,夏天的话一般 1 个星期就差不多了,冬天时间要长点。通风 10 到 24 小时,散发氨气。经过这样的处理,纤维素含量一般能下降 10%,有机物消化率可提高 20%以上,基本上可以满足牛的精饲料需要了。


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玉米秸秆发酵具体方法


  在对玉米秸秆进行微生物处理中,主要采用的具体处理方法有以下两种:


3.1 酶处理


  酶处理方法,是指在玉米秸秆的发酵过程中,通过添加秸秆发酵剂,来促进秸秆化学成分的有效降解。利用酶制剂,又称酶类降解剂(纤维酶制剂),对粗饲料进行分解。其产品主要有:如纤维酶制剂、纤维酶、酸酵酶、糖化酶、多聚糖酶、八宝威、银多、酵得肥、新力肥、大得快等。对玉米秸秆进行酶处理发酵,可显著提高饲料的消化率。


  目前,我国的玉米秸秆发酵工程中,主要采用的添加剂便是酶制剂,而多采用淀粉酶、半纤维素酶以及纤维素酶等酶制剂,可以有效促进秸秆饲料利用率的提高,同时不断改善家畜动物的生产性能。玉米秸秆能够利用温氧法进行预处理,将玉米秸秆中的木质素进行有效分离,同时利用添加的纤维素酶将玉米秸秆中的纤维素进行有效降解,从而不断提高纤维素的降解率。


  有研究发现,超声波能够将纤维素的水解率有效提高,同时有想降低酶制剂的使用率,提高酶制剂的有效利用率,具有应用价值。韩继富等研究指出,纤维素酶以及复合乳酸菌在秸秆消化中的应用效果比较低,降解效果无明显变化,而实验结果中,乳酸含量发生了重大的变化。杨永明有研究得出,温度的变化能够对外援纤维复合酶的降解效果造成明显的效果,在 40℃温度情况下,该纤维素酶的降解效果非常好。


  实践中发现,玉米秸秆能够在纤维素酶以及稀酸两种物质的共同作用下,显著改善水解率。通过响应曲面法能够显著改善玉米秸秆酶的水解效果。 在玉米秸秆的酶处理之前,可以通过超声波、蒸汽爆破法等方法进行有效预处理,进而改善玉米秸秆中的纤维素利用率,并不断优化玉米秸秆的水解效果,可以不断优化反应的条件,促进玉米秸秆转化率的提高。


3.2 菌处理


  对玉米秸秆进行家菌处理,能够显著提高秸秆的利用率。在玉米秸秆中通过引入微生物活性菌种,可以促进玉米秸秆发酵,将玉米秸秆发酵为酸味、带香的粗饲料。秸秆发酵多是利用单菌接种,有效降低发酵饲料的 PH 值,改善饲料中的乳酸含量,进而提高稳定性效果。单纯接种能够显著改善粗饲料的有氧稳定性,同时有效降低有氧条件下的损失,降低乳酸含量,所含有粗饲料的营养成分也会降低。


  而通过两种乳酸的有效混合进行发酵,能够在保证有氧稳定性的基础之上,提高营养价值。李日强等通过将真菌菌种中的维生素进行有效分离实验中,发现羧甲基纤维素酶的活力以及天然纤维素酶的活力比较大。


  通过阶段处理法,结合氨化法能够显著改善多菌种发酵效果。纤维素诺卡氏菌能够对纤维素进行处理,促进碳源以及能源的生产,并可以提高玉米秸秆的有效降解率。纤维素分解菌 - 纤维素分解酶混合制剂处理法:这种方法是最好的方法,能最大限度提高营养价值。


  菌种分液体与固体,可在养殖业中直接运用和发酵成生物饲料。生物活性饲料是一个生态工程原理,采用好氧与厌氧结合的发酵工艺,以光合细菌、乳酸菌、酵母菌、放线菌等有益微生物组成。经粉碎混合发酵而成,可以用微生态制剂,也可以用袋装的活菌干粉。


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玉米秸秆发酵研究中存在的问题及改进策略


  我国的玉米秸秆发酵饲料在研究上刚起步,常用的生物技术有酶解法、微生物发酵法,两种方法都属于初步探索阶段。 我国的部分玉米秸秆发酵技术尚处于实验室阶段,少部分用于成果转化。尚未形成产业。


  我国的玉米秸秆发酵饲料技术正在不断发展中,尚未找到有效的降解途径。在玉米秸秆发酵饲料技术中,已经融合了基因克隆等新型技术,依然具有一些局限性。由于秸秆技术的目的是促进营养价值以及降解率的提高,实践结果表明,对玉米秸秆中的半纤维以及木质素进行降解能够获得更高的经济效益,应该是玉米秸秆发酵饲料的重要发展方向。


  对于玉米秸秆发酵饲料研究中存在的问题,应该采取以下几种策略:


  (1)玉米秸秆的生物发酵技术研究应该要保持高起点,可以从分子水平进行研究,同时应该借鉴国际的最新研究方法。


  (2)必须要建设高水平的质量评定标准,提高质量的检测水平。


  (3) 对玉米秸秆发酵饲料技术进行系统性的研究,开展有效的区分性研究。针对玉米秸秆的发酵技术的研究,应该从政府层面给与政策以及资金上的倾斜,促进相关研究的积极性。


  玉米秸秆的发酵技术核心在于生物发酵制剂的制定,必须要对生物发酵制剂进行不断研发,改善其应用作用,提高技术含量水平,并不断促进饲料加工技术的发展。在对生物发酵技术的基础研究上,必须要重点探究生物制剂之间的相互影响,同时分析不同成分之间的相互作用。根据微生物在不同环境下的作用特点选择合适的技术方法。

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结语


  我国的玉米秸秆饲料技术已经广泛应用于动物的饲养中,其发展方向应该在单胃动物的玉米秸秆发酵技术上。玉米秸秆的饲料发酵技术得到了进步,科研力度也在不断加大中,能够促进研究成果的转化,进而促进玉米秸秆的饲料加工产业化发展,有效提高玉米秸秆的利用率,提高农民的生活水平。力美LOGO2

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