CN103392948B - 一种汽爆玉米秸秆的微生物发酵方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了属于饲料加工技术领域的一种汽爆玉米秸秆的微生物发酵方法。该方法将汽爆处理后的玉米秸秆进行水分调制，添加玉米秸秆干物质重量5%的玉米粉，接种混合微生物发酵菌；将混合微生物发酵菌处理的汽爆玉米秸秆通过高密度饲料压缩机装入双层包装袋中，压实密封、贮存入库，厌氧发酵。本发明的方法以充分利用玉米秸秆为宗旨，通过混合微生物发酵菌的发酵作用改善饲料的品质，使玉米秸秆中不易被动物分解利用的蛋白质、纤维素、果胶质、各类有机酸等复杂大分子物质降解为易于动物消化吸收小分子物质和形成大量的菌体蛋白，大幅度提高原料的营养价值和利用率，并通过发酵作用改善气爆玉米秸秆饲料的适口性，提高家畜的采食量和日增重。

Description

一种汽爆玉米秸秆的微生物发酵方法

技术领域

本发明属于饲料加工技术领域，具体涉及一种汽爆玉米秸秆的微生物发酵方法。

背景技术

我国是农业大国，农作物秸秆产量大、分布广、种类多，长期以来一直是农民生活和农业发展的宝贵资源。据调查统计，全国秸秆理论资源量为8.4 亿吨，可收集资源量约为7 亿吨，其中玉米秸秆约2.73亿吨，占秸秆总量的三分之一。随着农业连年丰收，玉米秸秆产生量逐年增多，秸秆随意抛弃、焚烧现象严重，带来一系列环境问题。加快推进秸秆综合利用，对于稳定农业生态平衡、缓解资源约束、减轻环境压力都具有十分重要的意义。玉米秸秆干物质组成中含有高达80%多聚糖，这就决定了作物秸秆是富含能量的潜在饲料资源。但是，作物秸秆植物细胞壁的复杂结构限制了其在畜牧业生产中的应用。玉米秸秆的主要成分为粗纤维，包括纤维素、半纤维素和木质素，纤维素大分子的高度聚合和结晶性以及半纤维素、木质素与其交互缠绕的保护作用，使传统的酶解、水解和氨化等方法降解粗纤维的效率较低。

在秸秆处理方法中，一项新的加工技术尤其值得重视，这就是秸秆汽爆技术，也称蒸汽爆破。秸秆汽爆加工的原理是物料在密闭容器内经0.5—1.5兆帕的热压蒸汽作用1-30min后突然释放，使物料发生木质素熔化、纤维素分子断裂、纤维消化率提高的过程。秸秆汽爆是上世纪90年代我国内蒙古畜牧科学院研制的秸秆加工技术，后经改进，现已成为秸秆饲料加工领域的一项成熟技术。在我国养殖条件下，汽爆加工后的玉米秸秆一般需要经过干燥、包装、贮存、运输等环节，才能到达奶牛或肉牛饲养企业手中。其中，干燥成本占产品市场价格的8%～ 10%，而且干燥后的汽爆秸秆在高温高湿季节往往会发生霉变，不仅降低秸秆的营养价值，而且还会导致畜产品安全隐患的发生。

玉米秸秆微生物发酵贮存处理技术由于具有成本低和简便易行的特点，目前正在全国大部分地区推广应用。在规模饲养条件下，采用大型青贮窖进行秸秆整株青贮是解决粗饲料来源的主要途径，而在农户饲养条件下，利用商品化微生物产品处理干秸秆的微贮技术更具有现实性，已经为越来越多的农户或家庭农场所接受。考虑到秸秆易发霉，而且体积大、运输成本高的特性，一种高密度打捆和密封包装一体化的秸秆加工处理设备和技术（简称“高密包”加工技术）已经由中国农业大学研制出来。它是将秸秆粉碎（或揉碎）并加入发酵菌剂后，利用特殊机械压制成型，直接送入预制的塑料袋中密封发酵。该秸秆饲料发酵品质好，密度高，运输成本低，特别适合草料缺乏的边远地区和牧区风雪灾救援时使用。

本发明将气爆玉米秸秆经微生物发酵处理，不仅可以提高秸秆的适口性和营养价值，延长秸秆饲料的存储期限，而且可减少汽爆秸秆因干燥而增加的资金投入。本发明筛选出经济有效、安全可行的秸秆饲料生产贮存工艺，为秸秆资源的规模化开发及在畜牧业生产中的应用提供了技术参考。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用微生物发酵汽爆玉米秸秆的方法。

一种汽爆玉米秸秆的微生物发酵方法，包括如下步骤：

（1）将汽爆处理后的玉米秸秆进行水分调制，使其含水量为58～62%，添加玉米秸秆干物质重量5%的玉米粉，接种混合微生物发酵菌；

（2）将混合微生物发酵菌处理的汽爆玉米秸秆通过高密度压缩机装入双层包装袋中，压实密封、贮存入库，在环境温度8～25℃下厌氧发酵40～60天。

所述混合微生物发酵菌为布氏乳杆菌、植物乳杆菌和乳酸片球菌。

所述混合微生物发酵菌的接种量为单位质量的汽爆玉米秸秆上布氏乳杆菌、植物乳杆菌和乳酸片球菌的接种量分别为1×10⁸～3×10⁸cfu/kg、5×10⁷～8×10⁷cfu/kg和1×10⁷～5×10⁷cfu/kg。

优选的，所述混合微生物发酵菌的接种量为单位质量的汽爆玉米秸秆中布氏乳杆菌、植物乳杆菌和乳酸片球菌的接种量分别为2×10⁸cfu/kg、7×10⁷cfu/kg和3×10⁷cfu/kg。

本发明的方法充分利用玉米秸秆为原料，通过布氏乳杆菌、植物乳杆菌和乳酸片球菌的发酵作用进一步改善汽爆玉米秸秆饲料的品质。由于微生物本身所产生的各类生物活性物质，可以促进动物体内生理性有益微生物菌群的生长，抑制有害菌群的生长，减少动物疫病，降低发病率，增加畜禽的抗病免疫能力，减少药物使用，充分发挥动物的生产性能，提高畜禽养殖的经济效益。同时，利用有益微生物对营养、环境高效广泛的适应性和强大的转化力，使汽爆玉米秸秆中不易被动物分解利用的蛋白质、纤维素、果胶质、各类有机酸、淀粉等复杂大分子物质降解为易于动物消化吸收小分子物质和形成大量的菌体蛋白，大幅度提高原料营养价值和利用率，并通过发酵作用改善饲料的适口性，促进家畜的采食量。

具体实施方案

实施例一

微生物发酵处理对汽爆玉米秸秆营养价值的影响，分成三个处理组：普通玉米秸秆组、汽爆玉米秸秆处理组和微生物汽爆玉米秸秆处理组，所述微生物汽爆玉米秸秆处理组为按本发明方法将汽爆处理的玉米秸秆进行水分调制，含水量为60%，添加秸秆干物质重量5%玉米粉，接种复合微生物接种剂；复合微生物接种剂处理的汽爆玉米秸秆通过全自动高密度秸秆饲料打捆机（型号YC-5000，保定金土地生态工程有限公司）装入双层包装袋中，压实密封、贮存入库、厌氧发酵；所述复合微生物接种剂包括布氏乳杆菌（Lactobacillus buchneri 1.3112，中国普通微生物菌种保藏管理中心）、植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum 1.6971，中国普通微生物菌种保藏管理中心）和乳酸片球菌（Pediococcus acidilactici 1.2696，中国普通微生物菌种保藏管理中心），其接种量分别为2×10⁸cfu/kg、7×10⁷cfu/kg和3×10⁷cfu/kg，环境温度为10-20℃，发酵时间为为50d。

不同处理玉米秸秆的化学成分如表1，汽爆和微生物汽爆处理秸秆降低了玉米秸秆饲料中中性洗涤纤维的含量（>20%）。微生物处理玉米秸秆中乳酸含量为8.09%（%DM），乙酸含量0.03%（%DM），丙酸含量0.01%（%DM）。普通干玉米秸秆和汽爆处理组未检测到上述有机酸类。

表1 不同处理玉米秸秆的化学成分对比

注：同行数值右上角字母不同表示差异显著（P<0.05）

不同处理玉米秸秆进行活体外产气法体外发酵试验，方法同Menke等（1979），发酵参数如表2所示，微生物汽爆处理秸秆提高了体外发酵总挥发酸产量（P=0.03），微生物汽爆处理秸秆增加了发酵液中乙酸和丙酸的产量（P=0.03和P=0.01），汽爆处理组和微生物汽爆处理组降低了发酵液中氨态氮的浓度（P=0.02），微生物汽爆处理秸秆组降低了乙酸/丙酸比例（P=0.02）。

表2 不同处理玉米秸秆的体外发酵参数对比

注：同行数值右上角字母不同表示差异显著（P<0.05）

实施例二：将实施例一中按本发明方法制备的微生物汽爆玉米秸秆按干物质基础43%的比例与28%玉米、15.2%啤酒糟、5%黑麦草、7%苜蓿、0.5%食盐、0.6%石粉、0.2%磷酸氢钙、0.2%氧化镁、0.3%小苏打配合成全混合日粮饲喂肉牛，与对照日粮（未发酵汽爆玉米秸秆组）相比，饲喂微生物汽爆玉米秸秆的肉牛采食量增加了13.5%、日增重提高了15.6%。

实施例三：将实施例一中按本发明方法制备的微生物汽爆玉米秸秆按干物质基础29%的比例与43%玉米、14.4%啤酒糟、6%黑麦草、5%苜蓿、0.5%食盐、1.0%石粉、0.1%磷酸氢钙、0.3%氧化镁、0.7%小苏打配合成全混合日粮饲喂肉牛，与对照日粮（未发酵汽爆玉米秸秆组）相比，饲喂后，肉牛的采食量增加了8.3%、日增重提高了12.4%。

Claims (2)

1.一种汽爆玉米秸秆的微生物发酵方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将汽爆处理后的玉米秸秆进行水分调制，使其含水量为58～62％，添加玉米秸秆干物质重量5％的玉米粉，接种混合微生物发酵菌；所述混合微生物发酵菌为布氏乳杆菌、植物乳杆菌和乳酸片球菌；所述混合微生物发酵菌的接种量为单位质量的汽爆玉米秸秆中布氏乳杆菌、植物乳杆菌和乳酸片球菌的接种量分别为1×10⁸～3×10⁸cfu/kg、5×10⁷～8×10⁷cfu/kg和1×10⁷～5×10⁷cfu/kg；

(2)将经混合微生物发酵菌处理的汽爆玉米秸秆通过高密度压缩机装入双层包装袋中，压实密封、贮存入库，在环境温度8～25℃下厌氧发酵40～60天。

2.根据权利要求1所述的汽爆玉米秸秆的微生物发酵方法，其特征在于，所述混合微生物发酵菌的接种量为单位质量的汽爆玉米秸秆中布氏乳杆菌、植物乳杆菌和乳酸片球菌的接种量分别为2×10⁸cfu/kg、7×10⁷cfu/kg和3×10⁷cfu/kg。