农作物秸秆发酵剂研究初报

1、第23卷第3期宁夏大学学报(自然科学版2002年9月V ol.23N o.3Journal of Ningxia University(Natural Science EditionSep.2002文章编号:0253-2328(200203-0275-03农作物秸秆发酵剂研究初报李爱华1,李耀忠2,陈卫民1,胡海英1,王建宇1(1.宁夏大学生命科学学院,宁夏银川750021;2.宁夏大学后勤管理处,宁夏银川750021摘要:通过对纤维素酶、半纤维素酶活力的比较,筛选出康宁木霉K m1,米曲酶Mq1作为纤维素分解酶菌种,再配合以热带假丝酵母菌Rj1,白地酶菌Ba1和植物乳酸菌ZH1等,经分别培养

2、后,按一定比例配成农作物秸秆发酵剂,秸秆发酵实验表明,在28条件下发酵96h,可使玉米秸秆、稻草粗蛋白含量分别提高2.95倍和2.29倍,粗纤维分别降低32.36%和17.39%,中性洗涤纤维(NDF分别降低12.00%和11.00%,酸性洗涤纤维(ADF分别降低14.60%和18.80%,且此发酵剂还具有酒香味、质地柔软、适口性好等优点.关键词:秸秆;发酵剂;酶活力分类号:(中图S548文献标识码:A秸秆粗纤维含量大多都在30%以上,粗蛋白含量仅2%8%,矿物质和维生素严重不足,所制饲料体积大、质地粗硬、适口性差,且不易消化吸收.但是秸秆含有70%的碳水化合物,如果采取一些合理的处理技术提高

3、其营养价值,秸秆将会成为反刍家畜的主要能量饲料.迄今为止,已研究应用的切碎、粉碎、泡软、煮熟、膨化等物理处理方法,仅能提高其采食量和减少能耗及饲喂过程中的饲料浪费,而不能提高其消化率和可利用营养物的含量;氨化、碱化、酸化等化学处理方法,虽能改善秸秆饲料的适口性和提高利用率,但是没有解决其粗纤维转化为可消化养分的问题;而微生物发酵、酶解等生物处理法,能较大幅度地提高秸秆饲料的营养价值,从根本上解决其粗纤维转化为可消化养分的问题,不仅草食动物能大量利用,取代部分精料,而且具有污染少、效益高等特点,已成为目前开发利用农作物秸秆的主攻方向.因此,利用微生物发酵作物秸秆,提高其营养价值和适口性,扩大饲用

4、范围,变粗饲料为精饲料,是一项具有战略意义的研究课题.1材料和方法1.1菌种及原料康宁木霉菌(Trichoolorima koningillK m1,热带假丝酵母菌(Candida tropicalisRj1,白地霉菌(G eotrichum candidumBa1,米曲霉菌(Aspergillus Mq1,植物乳酸菌(Lactobacillus plantarmZH1,以上菌种引自中国农科院微生物研究所,代号自编.将风干玉米秸秆、稻草、麸皮等用饲料粉碎机粉碎后备用.1.2培养基斜面活化培养基:10°麦芽汁琼脂培养基,PDA 综合培养基,乳酸菌琼脂培养基.液体扩培培养基:10

5、6;麦芽汁培养液,PDA培养液,乳酸菌培养液1-2.固体发酵培养基:1#固体培养基由玉米秸秆粉3g,小麦麸2g,2%硫酸铵10m L组成,121灭菌30min;2#固体培养基由稻草粉60%,小麦麸37.74%,尿素0.40%,K NO31.5%,MnS O40.01%, NH4Cl0.35%组成,调水至60%,pH自然,121灭菌40min.1.3测定项目及内容样品的水分测定采用甲醛法;粗蛋白、粗纤维按文献(中国饲料工业协会.中国工业标准汇编.1987.7-28所述方法进行检测;中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维按文献3所述方法进行测定;纤维素酶(C1和C x、半纤维素酶、淀粉酶、蛋白酶活力按文献4所

6、述方法进行测定.1.4秸秆发酵剂的制备工艺流程斜面菌种活化液体菌种(在50m L三角瓶中装15m L培养液,28200rmin培养4872h收稿日期:2002-04-10基金项目:宁夏“十五”重点科技攻关项目(2001-004-02;宁夏大学科学研究基金资助项目(C03203作者简介:李爱华(1959-,女,研究员,研究饲料资源的开发与利用.15%接种量一级液体培养(在150m L三角瓶中装50m L培养液,摇床培养4872h15%接种量二级液体培养(在500m L三角瓶中装200m L培养液,摇床培养4872h15%接种量2#固体培养基,20%接种量接种后混合均匀装入曲盘,28静止培养72h

7、,45烘干粉碎,然后按比例用小袋包装,并适当添加NaCl,尿素,Ca盐,Mg盐等,即为农作物秸秆发酵剂.2结果与讨论2.1纤维素分解霉菌的酶活力用1#固体培养基分别接种经过优选的表1中的菌种,28定时摇瓶培养96h,加50m L水,28浸提1h,过滤后得粗酶液,进行酶活力测定.由表1数据对比可知,K m1菌的产酶能力显著增强,其纤维素酶(C1和C x和半纤维素酶活力明显优于米曲霉菌Mq1,但其淀粉酶和蛋白酶活力不及米曲霉菌Mq1.表1纤维素分解霉菌的酶活力比较U/g菌种纤维素酶C MC糖化力(C1滤纸糖化力(Cx半纤维素酶淀粉酶蛋白酶K m13280450210018001920 Mq1230

8、0280160025102850 2.2发酵剂菌种的不同配比对终产物中蛋白含量的影响2.2.1发酵剂各菌种的最适配比根据实验设计,应用L9(34正交方法,研究用4种主要菌种的不同配比制成的发酵剂对终产物中蛋白含量的影响.由表2可知,K m1和Rj1对终产物蛋白含量的影响最大,其次是米曲霉Mq1和白地霉Ba1,发酵剂各组分的最适配比为K m1Rj1Mq1Ba1=2211.表2用4种菌种的不同配比制成的发酵剂对终产物中蛋白含量的影响序号K m1Rj1Mq1Ba1蛋白含量/%1111012.32122113.83133212.94212214.65221117.36233015.97313115.2

9、8321214.79332016.62.2.2秸秆发酵实验将发酵剂各菌种一次性添加或先添加K m1和Mq1,48h后再接种Rj12, Ba1和ZH13,发酵96h后,其产物蛋白质含量分次接种可提高15%.以分次接种制成的发酵剂按20%接种量进行玉米秸秆和稻草的发酵实验,其结果见表3.表3不同原料发酵营养成分的变化对比%营养成分玉米秸杆发酵前发酵后稻草发酵前发酵后干物质90.9890.1893.4092.50粗蛋白3.6510.803.718.50粗纤维29.1119.6934.1628.22中性洗涤纤维68.1059.9376.0067.64酸性洗涤纤维42.7436.5053.9043.78

10、由表3可知,各菌种分批接种、混合培养制成的农作物秸秆发酵剂,在28条件下发酵96h,可使玉米秸秆、稻草粗蛋白含量分别提高2.95倍和2.29倍,粗纤维分别降低32.36%和17.39%,中性洗涤纤维分别降低12.00%和11.00%,酸性洗涤纤维分别降低14.60%和18.80%,而且该发酵剂还具有酒香味、质地柔软、适口性好等优点,可作为草食家畜的主要饲料.3结论(1秸秆粗纤维含量高,蛋白含量低,必须选育蛋白含量高并能高效率降解纤维素的菌株.本实验选育出纤维素酶活力和纤维素降解率都较高的绿色木霉K m1,再配合有一定纤维素酶活力及较高淀粉酶活力和蛋白酶活力的米曲霉Mq1共同作为发酵剂中的纤维素

11、分解菌.然而,霉菌较之酵母菌来说蛋白含量偏低,因此,利用高效的降解纤维素分解菌种和蛋白菌种混合发酵秸秆,既能提高蛋白含量,又能降低其纤维素含量.(2纤维素分解菌与酵母菌和白地霉菌混合培养,不仅可提高蛋白含量,而且可解除葡萄糖、纤维二糖、木糖等产物对纤维素酶的抑制,消除酶合成作用于降解物的阻遏作用,从而提高纤维素酶解的作用效果.(3每个菌种的不同配比和分次添加能克服因多菌混合培养而存在的营养、环境等因素的相互竞争和代谢物的拮抗作用.本发酵剂的产业化生产及饲养试验等方面的研究工作正在进行之中.参考文献:1华南农学院、内蒙古农牧学院.畜牧微生物学M.北京:农业出版社,1980.313.2中国科学院微

12、生物研究所.菌种目录M.北京:中国农业科技出版社,1997.230.672宁夏大学学报(自然科学版第23卷3杨胜.饲料分析及饲料质量检测技术M.北京:北京农业大学出版社,1993.58-61.4张树政.酶制剂工业M .北京:科学出版社,1998.446-450.Primary study on zymosis agent of fodderLI Ai 2hua 1,LI Yao 2zhong 2,CHEN Wei 2min 1,HU Hai 2ying 1,Wang Jian 2yu1(1.C ollege of Life Science ,Ningxia University ,Y inch

13、uan 750021,China ;2.Department of Rear Service Management ,Ningxia University ,Y inchuan 750021,China Abstract :T rich oolorima k oningill (K m 1and aspergillus (Mq 1were ch osen as germ species of cellulase by com paring the enzyme activity of cellulase and hemicellulase produced.A fter being germi

14、cultured ,the zym osis agent of fodder was produced by adding Candida tropicalis ,G eotrichum candidum and Lactobacillus plantarm .The results showed that in the corn fodder ,the gross protein content enhanced as much as 2.95(K m 1and 2.29(Mq 1times ;in the same order ,raw fibre decreased 32.36%and

15、17.39%,NDF did 12%and 11%,ADF did 14.60%and 18.80%after being fermented 96h at 28.The fodder is s oft ,tasteful and odor.K ey w ords :fodder ;zym osis agent ;enzyme activity(责任编辑、校对南凤仙参考文献著录格式文后所附参考文献一般不超过8个,应为作者亲自阅读过的、最新近的、最关键的、发表在正式出版物上的文献,并按文中出现顺序排列,在文中引用处应注明文献号.文献的作者不超过3位时,全部列出;超过3位时,只列前3位,后面加“等

16、”字;外文作者采用姓前名后著录法,名可缩写,不加缩写点.文献的著录格式如下:期刊作者.题名J .期刊名(外文可缩写,不加缩写点,出版年份,卷号(期号:起始页码.1刘青,吕跃凯,李鹤龄,等.T 2细胞无关免疫响应的动力学研究J .宁夏大学学报(自然科学版,1995,16(4:1.2Nadkarni M A ,Nair C K K,Pandey V N ,et al .Characte rization of alpha 2galactosidase from corynebacterium muri 2septicum and mechanism of its inductionJ .J G e

17、n App Microbiol ,1992,38(1:23.专著作者.书名.版次(第1版不标注M.出版地:出版单位,出版年.起止页码.3霍夫斯塔主编.禽病学:下册.第7版M.胡祥壁等译.北京:农业出版社,1981.798-799.4T im oshenko S P.Theory of plate and shells .2nd edM.New Y ork :McG raw 2Hill ,1959.17-36.论文集作者.题名A .论文集主编者.论文集名C.出版地:出版单位,出版年.起止页码.5张全福,王里青.“百家争鸣”与理工科学报编辑工作A .郑福寿.学报编辑论丛:第2集C.南京:河海大学出版社,1991.1-4.学位论文作者.题名D .保存地点:保存单位,年份.6张竹生.微分半动力系统的不变集D .北京: