玉米秸秆营养价值评定及其发酵饲料的研究

【摘要】：本试验通过比较玉米秸秆不同部位化学成分和瘤胃降解率,对玉米秸秆不同部位的营养价值进行了评定；通过玉米浆与玉米秸秆或去茎皮玉米秸秆进行微贮,研究不同比例玉米浆对秸秆发酵品质的影响,确定了玉米浆在玉米秸秆微贮中的适宜比例；通过培养基接种酿酒酵母对亚硫酸盐影响的研究,确定了玉米浆中酿酒酵母的适宜接种量及有效解除亚硫酸盐抑制乳酸菌发酵的方法,并通过生物和化学复合处理玉米浆,消除了玉米浆用作饲料影响家畜健康的隐患；验证了生物和生物化学复合处理后的玉米浆,对玉米秸秆和去皮秸秆微贮发酵品质、营养成分和有氧稳定性的影响,确定了利用玉米浆生产高蛋白秸秆饲料发酵工艺,从而解决了玉米秸秆作为饲料蛋白含量不足的关键问题,并为秸秆不同部位各尽其用提供了理论数据,使玉米秸秆和玉米浆变废为宝,对提高秸秆资源利用效率,降低环境污染具有重要意义。 试验1：玉米秸秆及其不同部位营养价值评定 采用常规分析和尼龙袋法评定玉米秸秆7个部位,即叶片、叶鞘、茎皮、茎髓、茎节、苞叶和雄穗的营养成分及干物质(DM)、中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)瘤胃降解率。试验结果表明,与秸秆其他部位相比,叶片中粗蛋白(CP)含量最高(p0.05),NDF和ADF含量最低(p0.05),茎皮中ADF和酸性洗涤木质素(ADL)最高(p0.05),苞叶中NDF含量最高而ADL含量最低(p0.05)；叶片、茎髓和苞叶的DM、NDF和ADF瘤胃有效降解率,显著高于秸秆其他部位(p0.05)。 试验2：玉米浆对玉米秸秆发酵品质的影响 试验采用单因子试验设计,研究不同比例玉米浆(0%、15%、20%、25%和30%)对玉米秸秆微贮过程中(在微贮的0.5d、3d、7d、17d、23d、35d、50d和60d取样)乳酸菌(LAB)数量、乳酸(LA)、乙酸(AA)、LA/AA、pH值、CP、氨态氮(AN)和氨态氮比总氮(AN/TN)动态变化的影响。试验结果表明,随着玉米浆比例的增加,CP和LA含量依次升高(p0.05),微贮发酵过程中原料的pH降低幅度缓慢(p0.05),LA和AA含量变化幅度逐渐减弱,LAB的数量依次降低(p0.05),AN和AN/TN有明显降低趋势。 试验3：玉米浆对去茎皮玉米秸秆发酵品质的影响 试验采用单因子试验设计,研究不同比例玉米浆(0%、15%、20%、25%和30%)对去茎皮玉米秸秆微贮过程中(取样时间同试验2)LAB数量、LA、AA、LA/AA、pH值、CP、 AN和AN/TN动态变化的影响。试验结果表明,微贮起始时试验组CP和LA含量随着玉米浆比例的升高而升高(p0.001),发酵过程中,LAB数量上升幅度随着玉米浆比例的升高而降低,玉米浆比例越高AA含量变化越不明显,对照组的AA含量在3-60d显著高于试验各组(p0.05),试验组pH呈现出先升高后降低的趋势,其降低的时间点随着玉米浆比例的升高有延缓趋势,处理1和处理2组AN和AN/TN上升至23d后变化幅度不大,相对稳定,处理3和处理4组AN和AN/TN3d后便趋于稳定。 试验4：亚硫酸盐对LAB抑制和酿酒酵母对亚硫酸盐的影响 MRS培养基中添加Na2SO3,使其浓度达到0.35%,利用乳酸将MRS培养基的pH调为3.5、4.0、4.5和5.0并接种植物乳杆菌,研究不同pH值下,亚硫酸盐对LAB的抑制作用；马铃薯培养基中添加Na2SO3,使其浓度达到0.35%,利用乳酸将马铃薯培养基pH调为3.5、4.0和4.5并分别接种数量级为104、105和106的酿酒酵母,研究pH值和接种量(酿酒酵母)对亚硫酸盐的影响。研究结果表明,在较低的pH值(4.0或3.5)下亚硫酸盐对LAB具有强烈的抑制作用,使其活菌数为0,随着pH的升高亚硫酸盐对LAB的抑制作用有减弱的趋势；酿酒酵母可以利用部分亚硫酸盐,本试验中酿酒酵母脱硫率达50%以上,不同pH值(3.5-4.5)和不同接种量(104-106)对酿酒酵母的硫转化没有显著影响。 试验5：复合处理玉米浆对玉米秸秆发酵品质的影响 在玉米秸秆中分别混合20%的玉米浆和20%接种酿酒酵母的玉米浆为对照组即A2K和N2K；添加1.5%的氢氧化钙(Ca(OH)2)并接种酿酒酵母的玉米浆以15%、20%、25%和30%的比例混合到玉米秸秆中作为试验组即M1、M2、M3和M4。研究复合处理玉米浆对玉米秸秆微贮发酵品质的影响。试验结果表明,单独利用酿酒酵母处理玉米浆和复合处理玉米浆均会减缓玉米浆中亚硫酸盐对LAB的抑制作用,但M1、M2、M3和M4各组在多数时间点其LAB数量均高于N2K；在微贮0.5-17d期间,LAB数量高低次序为M4M3M2M1NK2AK2(p0.001),并且试验组除M4外LA含量出现峰值的时间明显早于A2K和N2K；A2K的AA含量在整个微贮过程中变化幅度较小,并在多数时间点显著低于N2K和试验组(p0.05)。M1、M2、M3和M4的AA含量动态变化呈现先升高后降低趋势,并在多数时间点显著高于N2K(p0.05)；A2K在微贮初期pH呈现逐渐升高趋势,N2K和试验组在微贮初期pH均呈降低趋势,各试验组pH降低的幅度明显大于对照组；A2K的AN和AN/TN在微贮期间均高于N2K及试验各组。 试验6：复合处理玉米浆对微贮去茎皮玉米秸秆发酵品质的影响 去茎皮玉米秸秆中分别混合20%的玉米浆和20%接种酿酒酵母的玉米浆为对照组即C2K和Y2K；添加1.5%的氢氧化钙(Ca(OH)2)并接种酿酒酵母的玉米浆以15%、20%、25%和30%的比例混合到玉米秸秆中作为试验组即U1、U2、U3和U4。研究复合处理玉米浆对去茎皮玉米秸秆微贮发酵品质的影响。试验结果表明,C2K在微贮期间LAB数量级保持在103-105,显著低于Y2K及试验组(p0.05),在微贮后期35～60d,Y2K的LAB数量显著低于试验组；C2K的LA和AA含量在多数时间点显著低于Y2K和试验组(p0.05),Y2K的LA含量在多数时间点低于或显著低于试验组；Y2K和试验各组AN含量和AN/TN值在整个微贮期间均比C2K低。 试验7：不同处理玉米浆对发酵秸秆营养成分和有氧稳定性的影响 试验采用2x2x4试验设计(玉米秸秆与去茎皮玉米秸秆；酿酒酵母处理与添加Ca(OH)2和酿酒酵母复合处理；玉米浆比例：15%、20%、25%和30%),在玉米秸秆或去茎皮玉米秸秆中混合不同比例经酿酒酵母处理的玉米浆或不同比例经Ca(OH)2和酿酒酵母复合处理的玉米浆,研究其对微贮秸秆主要营养成分和有氧稳定性的影响。试验结果表明,CP、NDF、 ADF和ADL的含量贮后均比贮前有所提高；随着玉米浆比例的升高其有氧稳定性逐渐降低,玉米秸秆去除茎皮后微贮,其有氧稳定性会降低；Ca(OH)2和酿酒酵母复合处理玉米浆组的有氧稳定性明显优于酿酒酵母单独处理组,并且复合处理组的pH涨幅较低,干物质损失较少。 综合上述,本文得出以下结论： (1)玉米秸秆不同部位化学成分存在显著差异,通过瘤胃降解率及有效降解率动态评定玉米秸秆不同部位营养价值,叶、苞叶和茎髓的营养价值优于玉米秸秆的其他部位。 (2)玉米浆与玉米秸秆混合进行微贮,能显著提高微贮秸秆的蛋白质水平,但随着玉米浆比例的升高,LAB的繁殖受到抑制,pH下降幅度缓慢,不利于秸秆饲料的发酵,综合分析本试验的各项指标,微贮玉米秸秆中玉米浆混合比例15～20%为宜,微贮去茎皮玉米秸秆中玉米浆混合比例15%为宜。 (3)酿酒酵母单独和复合处理玉米浆,均可缓解玉米浆中亚硫酸盐在微贮发酵过程中对LAB的抑制作用,促进LAB的生物繁殖,使LA和AA含量在发酵初期明显升高,AN和AN/TN在微贮过程中明显降低。Ca(OH)2和酿酒酵母复合处理玉米浆进行微贮优势更为明显。 (4)玉米浆与玉米秸秆或去茎皮玉米秸秆混合微贮,均可提高秸秆蛋白质水平,但随着玉米浆比例的升高其有氧稳定性逐渐降低,Ca(OH)2和酿酒酵母复合处理玉米浆进行微贮其有氧稳定性优于单独处理组,玉米秸秆去除茎皮后木质素含量明显降低,但其微贮后有氧稳定性相对玉米秸秆有所降低。 【关键词】：玉米秸秆 玉米浆 微贮 亚硫酸盐 发酵品质
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：S816
【目录】：

• 摘要12-15
• Abstract15-19
• 1 引言19-33
• 1.1 玉米秸秆产量和利用现状19
• 1.2 玉米秸秆主要营养特点19-21
• 1.3 玉米秸秆加工处理方式21-27
• 1.3.1 秸秆物理处理21-22
• 1.3.2 秸秆化学处理22-23
• 1.3.3 秸秆微贮23-27
• 1.4 玉米淀粉副产物玉米浆27-29
• 1.4.1 玉米浆主要营养特点28
• 1.4.2 玉米浆在动物生产上的应用28
• 1.4.3 玉米浆中亚硫酸盐的危害28-29
• 1.5 生物脱硫29
• 1.6 秸秆不同部位饲料的研制与开发29-30
• 1.6.1 秸秆不同部位营养成分29-30
• 1.6.2 玉米秸秆颗粒饲料的开发30
• 1.6.3 玉米秸秆皮穰分离技术30
• 1.7 研究的目的意义30-31
• 1.8 研究内容和技术路线31-33
• 1.8.1 研究内容31-32
• 1.8.2 技术路线32-33
• 2 材料和方法33-44
• 2.1 玉米秸秆及其不同部位营养价值评定33-35
• 2.1.1 试验材料33
• 2.1.2 测定指标和方法33-35
• 2.1.3 试验数据统计分析35
• 2.2 玉米浆对玉米秸秆发酵品质的影响35-37
• 2.2.1 试验材料35
• 2.2.2 试验设计和微贮调制35
• 2.2.3 测定指标和方法35-36
• 2.2.4 数据统计与分析36-37
• 2.3 玉米浆对去茎皮玉米秸秆发酵品质的影响37
• 2.3.1 试验材料37
• 2.3.2 试验设计和微贮调制37
• 2.3.3 测定指标和方法37
• 2.3.4 数据统计与分析37
• 2.4 亚硫酸盐对LAB的抑制和酿酒酵母对亚硫酸盐的影响37-38
• 2.4.1 试验材料37-38
• 2.4.2 试验方法和测定指标38
• 2.4.3 数据统计和分析38
• 2.5 复合处理玉米浆对玉米秸秆发酵品质的影响38-40
• 2.5.1 试验材料38-39
• 2.5.2 试验设计和微贮调制39-40
• 2.5.3 测定指标和方法40
• 2.5.4 数据统计分析40
• 2.6 复合处理玉米浆对去茎皮秸秆发酵品质的影响40-41
• 2.6.1 试验材料40
• 2.6.2 试验设计和微贮调制40-41
• 2.6.3 测定指标和方法41
• 2.6.4 数据统计分析41
• 2.7 不同处理玉米浆对发酵秸秆营养成分和有氧稳定性的影响41-44
• 2.7.1 试验材料41
• 2.7.2 试验设计和微贮调制41-42
• 2.7.3 测定指标和方法42-43
• 2.7.4 数据统计分析43-44
• 3 结果和分析44-82
• 3.1 玉米秸秆及其不同部位营养价值评定44-49
• 3.1.1 玉米秸秆及其不同部位的主要营养成分44
• 3.1.2 玉米秸秆不同部位主要营养成分瘤胃消失率44-48
• 3.1.3 玉米秸秆及其不同部位主要营养成分瘤胃有效降解率48-49
• 3.2 玉米浆对玉米秸秆发酵品质的影响49-56
• 3.2.1 玉米浆对玉米秸秆发酵LAB变化的影响49-50
• 3.2.2 玉米浆对玉米秸秆发酵LA变化的影响50-51
• 3.2.3 玉米浆对玉米秸秆发酵AA变化的影响51-52
• 3.2.4 玉米浆对玉米秸秆发酵LA/AA变化的影响52-53
• 3.2.5 玉米浆对玉米秸秆发酵pH变化的影响53-54
• 3.2.6 玉米浆对玉米秸秆发酵CP变化的影响54-55
• 3.2.7 玉米浆对玉米秸秆发酵AN和AN/TN变化的影响55-56
• 3.3 玉米浆对去茎皮玉米秸秆发酵品质的影响56-63
• 3.3.1 玉米浆对去茎皮玉米秸秆发酵LAB变化的影响56-57
• 3.3.2 玉米浆对去茎皮玉米秸秆发酵LA变化的影响57-58
• 3.3.3 玉米浆对去茎皮玉米秸秆发酵AA变化的影响58-59
• 3.3.4 玉米浆对去茎皮玉米秸秆发酵LA/AA变化的影响59-60
• 3.3.5 玉米浆对去茎皮玉米秸秆发酵pH变化的影响60
• 3.3.6 玉米浆对去茎皮玉米秸秆发酵CP变化的影响60-61
• 3.3.7 玉米浆对去茎皮玉米秸秆发酵AN和AN/TN变化的影响61-63
• 3.4 亚硫酸盐对LAB的抑制和酿酒酵母对亚硫酸盐的影响63-64
• 3.4.1 亚硫酸盐对LAB的影响63
• 3.4.2 酿酒酵母对亚硫酸盐的影响63-64
• 3.5 复合处理玉米浆对玉米秸秆发酵品质的影响64-70
• 3.5.1 复合处理玉米浆对玉米秸秆发酵LAB变化的影响64-65
• 3.5.2 复合处理玉米浆对玉米秸秆发酵LA变化的影响65-66
• 3.5.3 复合处理玉米浆对玉米秸秆发酵AA变化的影响66
• 3.5.4 复合处理玉米浆对玉米秸秆发酵LA/AA变化的影响66-67
• 3.5.5 复合处理玉米浆对玉米秸秆发酵pH变化的影响67-68
• 3.5.6 复合处理玉米浆对玉米秸秆发酵CP变化的影响68-69
• 3.5.7 复合处理玉米浆对玉米秸秆发酵AN和AN/TN变化的影响69-70
• 3.6 复合处理玉米浆对去茎皮玉米秸秆发酵品质的影响70-77
• 3.6.1 复合处理玉米浆对去茎皮玉米秸秆发酵LAB变化的影响70-72
• 3.6.2 复合处理玉米浆对去茎皮玉米秸秆发酵LA变化的影响72
• 3.6.3 复合处理玉米浆对去茎皮玉米秸秆发酵AA变化的影响72-73
• 3.6.4 复合处理玉米浆对去茎皮玉米秸秆发酵LA/AA变化的影响73-74
• 3.6.5 复合处理玉米浆对去茎皮玉米秸秆发酵pH变化的影响74-75
• 3.6.6 复合处理玉米浆对去茎皮玉米秸秆CP变化的影响75-76
• 3.6.7 复合处理玉米浆对去茎皮玉米秸秆发酵AN和AN/TN变化的影响76-77
• 3.7 不同处理玉米浆对发酵秸秆营养成分和有氧稳定性影响77-82
• 3.7.1 不同处理玉米浆对发酵秸秆有氧稳定性的影响77-79
• 3.7.2 不同处理玉米浆对发酵秸秆暴露空气后pH的影响79-80
• 3.7.3 不同处理玉米浆对发酵秸秆暴露空气后DML的影响80-81
• 3.7.4 不同处理玉米浆对秸秆贮前和贮后营养含量的影响81-82
• 4 讨论82-99
• 4.1 玉米秸秆及其不同部位营养价值评定82-83
• 4.2 玉米浆对玉米秸秆发酵品质的影响83-86
• 4.3 玉米浆对去茎皮玉米秸秆发酵品质的影响86-89
• 4.4 亚硫酸盐对LAB的抑制和酿酒酵母对亚硫酸盐的影响89-90
• 4.5 复合处理玉米浆对玉米秸秆发酵品质的影响90-94
• 4.6 复合处理玉米浆对去茎皮玉米秸秆发酵品质的影响94-97
• 4.7 不同处理玉米浆对发酵秸秆营养成分和有氧稳定性的影响97-99
• 5 结论99-100
• 6 论文创新点100-101
• 致谢101-102
• 参考文献102-113
• 附录113-120
• 攻读博士学位期间发表的学术论文120

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