高效玉米秸稈生物飼料的研制及其在育肥豬生產(chǎn)中的應(yīng)用研究

【摘要】：農(nóng)作物秸稈是一種巨大的潛在飼料資源，而且分布廣泛、種類多的特點?，F(xiàn)在，玉米秸稈在飼糧中應(yīng)用有限，特別在單胃動物中未被普及應(yīng)用。主要是因為玉米秸稈中含有大量的木質(zhì)纖維素，單胃動物對其消化利用率低消化吸收。在本實驗中首先從自然界分離篩選得到優(yōu)異的木纖維素酶高產(chǎn)菌株，同時對玉米秸稈進(jìn)行了理化處理的探索，開創(chuàng)了玉米秸稈先理化處理后微生物發(fā)酵的高效生物秸稈的處理工藝，并且利用豬的飼養(yǎng)試驗對其應(yīng)用效果進(jìn)行評定，為秸稈資源的綜合利用奠定了基礎(chǔ)。本研究主要包括如下四部分內(nèi)容： 試驗一：從腐爛的樹枝和土壤中采集樣品，以秸稈為唯一碳源富集培養(yǎng)后，采用PDA–愈創(chuàng)木酚法進(jìn)行菌株的初篩，篩選出木質(zhì)素酶高產(chǎn)菌株5株，然后在以玉米秸稈為主要碳源的玉米粉固態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基中進(jìn)行復(fù)篩。結(jié)果表明，第5號菌株在玉米秸稈粉固態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基中發(fā)酵5d后，木質(zhì)素的降解率為最高為34.95%，同時粗纖維的降解率為20.00%，顯著高于其它菌株（P0.05），其羧甲基纖維素酶達(dá)到116.35U/g；10d后，其木質(zhì)素酶達(dá)到最高為45.64U/g。第5號菌株經(jīng)形態(tài)特征觀察和26S rDNA ITS區(qū)序列分析確定其為粗毛栓菌（Trameteshirsuta）。將粗毛栓菌與實驗室保存的纖維素降解菌米曲霉分別進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵試驗，通過比較酶活力及降解率和生物安全性等諸多因素，選擇米曲霉為生物秸稈處理菌株。 試驗二：為了確定生物秸稈的最佳處理工藝，首先對玉米秸稈進(jìn)行了理化預(yù)處理。研究了蒸汽爆破和氫氧化鈉對玉米秸稈進(jìn)行單獨預(yù)處理和聯(lián)合處理，考察在不同預(yù)處理下秸稈理化成分的變化。結(jié)果表明：氫氧化鈉降解普通秸稈的最優(yōu)堿處理條件為：氫氧化鈉濃度1.5%、溫度100℃、處理時間1.5h，在此最優(yōu)條件下木質(zhì)素降解率達(dá)到70.88%。蒸汽爆破處理秸稈中半纖維素、木質(zhì)素和纖維素的降解率分別為54.68%、33.14%和17.75%（P＜0.05）；堿處理普通秸稈中半纖維素、木質(zhì)素的降解率分別為67.91%和76.54%（P＜0.05），堿處理爆破秸稈中半纖維素、木質(zhì)素和纖維素的降解率分別為75.98%、77.88%和39.93%（P＜0.05）；然后用米曲霉分別連續(xù)發(fā)酵普通秸稈、爆破、堿處理普通秸稈組和堿處理爆破秸稈，研究在連續(xù)發(fā)酵過程過中酶活力的變化和秸稈成分的變化。在米曲霉連續(xù)發(fā)酵6d后，與普通秸稈發(fā)酵0d相比，對照組、爆破組和堿處理普通秸稈組和堿處理爆破秸稈組半纖維素降解率分別為23.98%、59.02%、85.40%和85.73%（P＜0.05）；纖維素降解率分別為22.98%、47.14%、24.13%和46.46%（P＜0.05）。四個處理組中木質(zhì)素的含量在整個發(fā)酵過程中均無降解。爆破組和堿處理普通秸稈組和堿處理爆破秸稈組經(jīng)米曲霉發(fā)酵6d后，其中的CMC酶、淀粉酶和蛋白酶活力均低于對照組（P＜0.05），濾紙?zhí)敲概c對照組差異不顯著（p＞0.05），但其可溶性糖含量顯著高于對照組，堿預(yù)處理在木質(zhì)纖維素的降解方面遠(yuǎn)優(yōu)于于爆破秸稈處理，而且可溶性糖含量的變化呈現(xiàn)出先升高后下降的趨勢。綜合考慮木質(zhì)纖維素的降解率、酶活力的變化、經(jīng)濟(jì)成本和環(huán)境效益，最終選擇米曲霉發(fā)酵爆破秸稈的生物秸稈處理工藝，為后續(xù)的飼養(yǎng)試驗奠定基礎(chǔ)。 試驗三：為了測定豬對生物秸稈的表觀消化能，共設(shè)四個處理組分別以0%、5%、10%和15%的生物秸稈等量的替代玉米進(jìn)行消化試驗，采用斜率比法計算豬的的表觀消化能。經(jīng)過計算秸稈的豬表觀消化能為7.51MJ/Kg。然后對生物秸稈的營養(yǎng)成分進(jìn)行了綜合分析，為飼養(yǎng)試驗奠定基礎(chǔ)。 試驗四：為了研究生物秸稈對豬生產(chǎn)性能、營養(yǎng)物質(zhì)代謝率、腸道微生物區(qū)系和消化酶的影響，本試驗共選取90日齡純種二元閹割公豬120頭，分為第一階段（仔豬）和第二階段（中大豬）兩個階段,每個階段各一個月分段進(jìn)行飼養(yǎng)。第一階段按體重分為5個處理組,每個處理3個重復(fù),每個重復(fù)8頭豬。第二階段在第一階段原處理組內(nèi)選擇105頭豬，按體重分為5個處理組，每個重復(fù)7頭豬。用基礎(chǔ)日糧組作為對照組，試驗組分別以5%、10%和15%的玉米替代等量的玉米和部分豆粕。同時增設(shè)能量平衡組（10%的生物秸稈+豆油）全面測定生物秸稈的生物效應(yīng)。 通過試驗表明: （1）隨著生物秸稈添加比例的提高，腸道內(nèi)的蛋白酶活、纖維素酶活、淀粉酶活和濾紙酶活力均有增加的趨勢，同時結(jié)果表明高含量的生物秸稈水平對大腸桿菌的抑制和乳酸桿菌的生長有一定的作用，但差異不顯著，而且發(fā)現(xiàn)飼喂生物秸稈后對對血清中的乳酸脫氫酶、谷草轉(zhuǎn)氨酶和堿性磷酸酶有一定的影響，對其他生化指標(biāo)無顯著性差異。 （2）隨著生物秸稈添加量的提高，豬的日增重和營養(yǎng)物質(zhì)消化率呈下降趨勢，但日增重均與對照組差異不顯著(P0.05)；以10%生物秸稈的能量平衡組的日増重和經(jīng)濟(jì)效益最好，不僅高于對照組22.08%(P0.05)，而且還顯著地高于15%生物秸稈組(P0.05)。說明在中大豬的日糧中利用5-10%生物秸稈來替代玉米是可行的，尤其在額外增加能量的基礎(chǔ)上效果最佳，為節(jié)糧型畜牧業(yè)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。 【關(guān)鍵詞】：玉米秸稈 蒸汽爆破 NaOH預(yù)處理 米曲霉發(fā)酵 肥育豬 生產(chǎn)性能
【學(xué)位授予單位】：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：S828.5
【目錄】：

• 致謝4-10
• 摘要10-12
• 1 文獻(xiàn)綜述12-19
• 1.1 我國非糧飼料的資源12
• 1.2 農(nóng)作物秸稈的主要成分12-13
• 1.3 木質(zhì)纖維素的組成13-14
• 1.4 纖維素降解菌及纖維素酶14-15
• 1.5 木質(zhì)素降解菌及木質(zhì)素酶15
• 1.6 木質(zhì)素的生物降解機(jī)制15-16
• 1.7 秸稈資源的預(yù)處理16-18
• 1.8 發(fā)酵秸稈在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用研究18
• 1.9 秸稈資源飼料化的展望18-19
• 2 引言19-20
• 3 玉米秸稈降解菌的篩選20-31
• 3.1 材料與方法20-22
• 3.1.1 材料20
• 3.1.2 試驗方法20
• 3.1.3 最優(yōu)生物秸稈處理菌株的篩選20-21
• 3.1.4 降解率及酶活力的測定方法21-22
• 3.1.5 數(shù)據(jù)處理與分析22
• 3.2 結(jié)果與討論22-27
• 3.2.1 菌株的初篩22
• 3.2.2 玉米秸稈降解菌復(fù)篩過程中秸稈主要理化成分的變化趨勢22-24
• 3.2.3 復(fù)篩過程中木質(zhì)纖維素酶高產(chǎn)菌株中木質(zhì)纖維素酶的變化趨勢24-25
• 3.2.4 F5 號菌菌種鑒定結(jié)果25-26
• 3.2.5 生物秸稈處理菌株的確定26-27
• 3.3 討論27-30
• 3.3.1 木質(zhì)纖維素降解菌株的初篩27-28
• 3.3.2 木質(zhì)纖維素酶高產(chǎn)菌株復(fù)篩過程中秸稈主要理化成分的變化趨勢28-29
• 3.3.3 米曲霉和 5 種真菌發(fā)酵對玉米秸稈中酶活變化的影響29
• 3.3.4 生物秸稈處理菌株的確定29-30
• 3.4 小結(jié)30-31
• 4 生物秸稈生產(chǎn)工藝的優(yōu)化31-39
• 4.1 材料和方法31-32
• 4.1.1 試驗材料31
• 4.1.2 秸稈蒸汽爆破預(yù)處理31
• 4.1.3 秸稈氫氧化鈉預(yù)處理31
• 4.1.4 秸稈蒸汽爆破—氫氧化鈉聯(lián)合處理31
• 4.1.5 固態(tài)發(fā)酵處理31-32
• 4.1.6 降解率和酶活力的測定32
• 4.2 結(jié)果與分析32-36
• 4.2.1 氫氧化鈉處理普通秸稈后木質(zhì)素降解率最佳條件的確定32-33
• 4.2.2 不同處理秸稈的主要成分33-34
• 4.2.3 米曲霉發(fā)酵對不同預(yù)處理秸稈的成分影響34-35
• 4.2.4 米曲霉發(fā)酵過程各組酶活力及可溶性糖含量的變化35-36
• 4.3 討論36-38
• 4.3.1 氫氧化鈉對普通秸稈木質(zhì)素降解率影響36-37
• 4.3.2 不同處理中秸稈的主要成分37
• 4.3.3 米曲霉發(fā)酵對不同預(yù)處理秸稈的成分影響37
• 4.4.4 米曲霉發(fā)酵過程各組酶活力及可溶性糖含量的變化37-38
• 4.5 小結(jié)38-39
• 5 豬對生物秸稈的表觀消化能的測定39-44
• 5.1 材料和方法39-40
• 5.1.1 生物秸稈的制備39
• 5.1.2 試驗動物與日糧39
• 5.1.3 試驗方法39-40
• 5.2 結(jié)果與分析40-41
• 5.2.1 斜率法定秸稈消化能40-41
• 5.2.2 生物秸稈營養(yǎng)成分的分析41
• 5.3 討論41-43
• 5.3.1 斜率比法對表觀消化能的測定41
• 5.3.2 生物秸稈營養(yǎng)成分的分析41-43
• 5.4 小結(jié)43-44
• 6 生物秸稈對肥育豬生產(chǎn)性能的影響44-57
• 6.1 材料與方法44-47
• 6.1.1 試驗材料44
• 6.1.2 飼養(yǎng)試驗設(shè)計及分組：44
• 6.1.3 試驗日糧組成及營養(yǎng)水平44
• 6.1.4 飼養(yǎng)管理44-45
• 6.1.5 指標(biāo)的測定及方法45-46
• 6.1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析46-47
• 6.2 結(jié)果與分析47-52
• 6.2.1 日糧中添加不同比例的生物秸稈對第一階段生產(chǎn)性能的影響47
• 6.2.2 日糧中添加不同比例的生物秸稈對第二階段生產(chǎn)性能的影響47
• 6.2.3 日糧中添加不同比例生物秸稈對糞便 ph 值和初始含水量的影響47-48
• 6.2.4 日糧中添加不同比例的生物秸稈對營養(yǎng)物質(zhì)消化率的影響48
• 6.2.5 日糧中添加不同比例的生物秸稈對肥育豬腸道微生物菌群的影響48-49
• 6.2.6 日糧中添加不同比例的生物秸稈對肥育豬糞便中酶活力的影響49-50
• 6.2.7 日糧中添加不同比例的生物秸稈對肥育豬血清生化指標(biāo)的影響50
• 6.2.8 經(jīng)濟(jì)效益分析50-52
• 6.3 討論52-56
• 6.3.1 日糧中添加不同比例的生物秸稈對肥育豬生產(chǎn)性能的影響52-54
• 6.3.2 添加不同比例生物秸稈對糞便 pH 值和初始含水量的影響54
• 6.3.3 添加不同比例的生物秸稈對營養(yǎng)物質(zhì)消化率的影響54
• 6.3.4 添加不同比例的生物秸稈對肥育豬腸道微生物菌群的影響54-55
• 6.3.5 添加不同比例的生物秸稈對肥育豬糞便中酶活力的影響55
• 6.3.6 添加不同比例的生物秸稈對肥育豬血清生化指標(biāo)的影響55-56
• 6.3.7 經(jīng)濟(jì)效益分析56
• 6.4 小結(jié)56-57
• 參考文獻(xiàn)57-61
• ABSTRACT61-62

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冬季如何堆制玉米秸稈肥    吳凡

開魯縣為玉米秸稈管理“立法”    楊衛(wèi)東

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山東張店：玉米秸稈變成寶貴資源    本報記者 單保江通訊員 張秀貴

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燃料乙醇固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)工藝的研究    王瑞明

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生物質(zhì)白腐菌改性與抗性變化的關(guān)系研究    徐春燕

玉米秸稈為原料燃料乙醇制備的關(guān)鍵問題研究    李冬梅

玉米秸稈的改性及其對六價鉻離子吸附性能的研究    陳素紅

利用玉米秸稈制取燃料乙醇的關(guān)鍵技術(shù)研究    陳明

纖維素酶高產(chǎn)菌株選育與玉米秸稈生產(chǎn)酒精工藝研究    王倩

甜椒有機(jī)栽培基質(zhì)的研究    邊鳴鏑

微生物處理玉米秸稈生產(chǎn)蛋白飼料的研究    張紅蓮

添加劑對玉米秸稈青貯飼料質(zhì)量影響的試驗研究    席興軍

松嫩草原重度鹽堿化草地玉米秸稈改良研究    吳泠

高效玉米秸稈生物飼料的研制及其在育肥豬生產(chǎn)中的應(yīng)用研究    郭紅偉

利用體外產(chǎn)氣法研究玉米秸稈瘤胃發(fā)酵的影響因素    許琴

玉米秸稈莖葉分離機(jī)理試驗研究    高夢祥

奶牛常用飼草瘤胃降解規(guī)律的研究    賈海軍

腐熟玉米秸稈基質(zhì)與促生菌在無土栽培辣椒上的應(yīng)用效果    石慧芳