微生物发酵秸秆饲料研究进展

       近年来，随着我国养殖业的迅猛发展，饲料原料价格不断上涨，养殖成本随之攀升。每年我国秸秆产量大概是粮食产量的1.7~2倍，资源丰富，只有极少部分用于动物饲料，大部分被焚烧和丢弃浪费。由于秸秆可消化蛋白质含量低，粗纤维含量较高，大多纤维素不能被畜禽类胃肠道消化分解，只能在体外被强酸强碱或特定的微生物所分解，因此营养价值较低。开展生物转化秸秆解决蛋白质短缺，并富集出大量的蛋白质不仅可以解决动物（特别是单胃动物）饲料需求上的缺口，而且还可以提高和改善饲料中的蛋白含量和营养价值。我国在60~70年代已先后开展了利用微生物提高粗饲料营养价值的研究工作，目的是把纤维素原料转化成为动物所能利用的糖类和蛋白质，达到有效地降低SCP生产的成本。

微生物发酵秸秆饲料的依据

        微生物发酵秸秆饲料的原理是利用高活性微生物菌种对秸杆进行发酵。在发酵中主要使用的菌种有霉菌、酵母及细菌的一些类群。一方面发酵菌种在适宜的环境下大量生长繁殖，分泌出各种酶。这些酶通过降解多糖和木质素，破坏其连接的共价键，破坏了秸秆难消化的细胞壁结构，使与木质素交联在一起的纤维素和半纤维素游离出来，从而使秸秆细胞壁内可利用的碳水化合物和其它营养物质暴露出来，增加与消化液接触的机会，提高秸秆消化率或瘤胃干物质降解率，同时又将饲料中纤维物质、淀粉及果胶等转化为各种糖类；另一方面酵母和乳酸菌等有益微生物会利用分解菌类分解出来的糖类物质作为自己生长繁殖的营养物质。这些有益微生物在秸杆发酵过程中不但会通过产生乳酸、醋酸和丙酸等降低pH值来抑制有害微生物的生长，还会将饲料的某些成分进一步合成营养价值较高或适口性较好的物质，如蛋白质、氨基酸、维生素、有机酸、未知促生长因子等。

发酵秸秆饲料微生物的种类

       选择菌种是提高发酵秸秆饲料营养价值的关键。我国微生物资源丰富，用于发酵工业的微生物主要包括细菌、放线菌、酵母菌和霉菌。饲料工业常用的细菌包括有枯草芽孢杆菌、乳酸杆菌、醋酸杆菌、地衣芽孢杆菌、纳豆芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌等，常用的酵母菌包括啤酒酵母、假丝酵母和红酵母，常用的霉菌包括黑曲霉、米曲霉、白地霉和木霉。利用食用菌来作微生物处理，分解纤维，降低粗纤维含量，提高家畜对粗纤维的利用率，同时利用食用菌中的脉酶将添加的尿素等非蛋白氮转化成菌体蛋白，增加饲料中蛋白质的含量，形成可供家畜饲用的优质生物饲料，它属于微生物处理方法中的一种。刘天霞等测定管囊酵母和酿酒酵母发酵玉米秸秆粉固体培养基中蛋白质含量，管囊酵母发酵结束后玉米秸秆粉固体培养基中蛋白质含量达到209.1 mg/g，是初始玉米秸秆粉固体培养基中蛋白质含量的3.56倍，是霉菌处理结束时玉米秸秆粉固体培养基中蛋白质含量的2.14倍，与对照的酿酒酵母发酵的玉米秸秆粉固体培养基中粗蛋白含量相比提高了60.4%。王德培等将最佳条件下液体混合共培养的细菌和酵母菌按体积比4:l，总接种量控制在每吨干秸秆添加80 mL（包括植物乳杆菌40 mL）,混拌均匀,厌氧发酵常温15 d，从结果可以看出干秸秆经过混合菌发酵后，粗蛋白增加1.4%，相对增加2.2%；粗纤维降低5.5%；相对降低16.32%；产生有机酸16 g/kg，pH值降低了3.6。发酵秸秆乳酸含量所占有机酸含量比例的60%以上，乳酸能够降低肠道pH值，激活消化酶，促进消化,同时能够刺激食欲，对牲畜有较好的保健作用；而其中对牲畜有害的丁酸含量很低，说明发酵比较成功，发酵效果较好。Kleinshmit等发现添加1@105cfu/g的乳酸11A44和乳酸菌40788可以提高玉米青贮饲料的乙酸浓度和氧气稳定性。添加浓度提高到4@105cfu/g时，可更大程度提高玉米青贮饲料的乙酸浓度和氧气稳定性,但干物质不受乳酸菌种属的影响。Sharma对具有很小利用价值的亚麻片类木质纤维素副产物进行了研究，平菇能在这种亚麻屑底物上生长，而且能将木质素含量降解到12.4%。

微生物发酵秸秆饲料基本原理

        秸秆中加入华巨秸秆微贮宝高活性发酵菌种后，使秸秆中分解纤维素的菌数大幅度提高。在适宜温度、湿度和密闭的厌氧条件下，秸秆中的纤维素、半纤维素和木质素大量降解，产生糖类，继而又被转化成乳酸和挥发性脂肪酸，使pH值下降到4.5—5.0，抑制有害菌和腐败菌的繁殖。经微贮后，秸秆转化成优质粗饲料，不但提高了饲用价值，而且不容易发生腐败，可以长期贮存饲喂。微贮的作用主要表现在以下几个方面：

1．在微生物的作用下，秸秆中的纤维素、半纤维素和木质素被酶解，使秸秆变得膨松和柔软，提高了秸秆的适口性，增加了动物采食量。

2．由于微生物发酵的作用，使变得柔软和膨胀的秸秆能够充分地与反刍动物瘤胃微生物相接触，从而使粗纤维类物质能够更充分地被瘤胃微生物所分解，提高了秸秆的消化率。

3．微贮时，秸秆中的纤维素、半纤维素被微生物部分地分解，并转化为糖类和脂肪类，从而提高了秸秆的碳水化合物和脂肪酸的含量，提高了秸秆的营养价值。秸秆经微贮后，其代谢能和有机酸含量显著提高，而纤维素、半纤维素和木质素的含量则明显下降。

4．秸秆微贮是在密闭的厌氧条件下进行的，由于秸秆微贮宝微生物菌群可以秸秆中的纤维素为底物，将其酶解为木聚糖，进而降解成木聚寡糖、木三糖和木二糖等，最后降解成木糖。然后再经无氧发酵，将其转化成有机酸类。随着有机酸含氨蹭加，封闭的秸秆微贮容器内氢离子浓度赶齐越高，从而导致秸秆饲料的pH值逐步下降，当pH值下降到4．5—5.0时，酸性抑制了各种微生物的活动，从而使各种有害菌热不能繁殖，使微贮秸秆饲料可以长期保存。

微生物发酵秸秆饲料的意义

        利用微生物发酵秸秆，可以扩大饲料来源，节约粮食饲料；改善饲料适口性，提高营养价值；促进农村循环经济发展；改善环境减少污染。我国可作饲料的农作物秸秆极为丰富，而且是可再生的资源。本秸秆饲料能有效地提高粗蛋白含量，产生低分子有机酸等能量物质，减少饲料用粮，增加维生素含量，减少畜禽肠道疾病，发展前景十分广阔。将玉米秸秆粉通过混合菌发酵生产饲料蛋白有着广阔的发展前景，可解决当今世界存在的能源匮乏、蛋白质短缺﹑环境污染严重﹑粮食短缺等诸多问题，并且能取得良好的经济效益和生态效益。陈翠微等认为，微生物发酵秸秆面临三大困难，一是秸秆的纤维素、木质素与蜡质紧密结合在一起，抑制和降低了各种酶的活性；二是难以选育纤维素酶产量高的菌种；三是必须解决发酵过程中降解终产物对酶的合成及其活性产生反馈抑制的问题。