2019-06-21 09:56:41 張晴丹
蒸汽爆破預(yù)處理后秸稈纖維結(jié)構(gòu)與微生物黏附變化圖。A為未處理秸稈，B為處理后秸稈，C為未處理秸稈微生物生物膜，D為處理后秸稈微生物生物膜。
本報(bào)訊 日前，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所奶業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在玉米秸稈高效利用技術(shù)研發(fā)方面取得新進(jìn)展，建立了基于蒸汽爆破預(yù)處理秸稈的高效技術(shù)，揭示了瘤胃微生物與纖維降解的作用機(jī)制。相關(guān)研究成果已發(fā)表在JCR農(nóng)業(yè)工程學(xué)科TOP1期刊《生物質(zhì)技術(shù)》上。
我國秸稈資源豐富，大力發(fā)展秸稈飼料化將有助于解決牧草資源短缺和人畜爭(zhēng)糧等產(chǎn)業(yè)問題。然而，在反芻動(dòng)物養(yǎng)殖中，秸稈的瘤胃降解率偏低，限制了秸稈的廣泛和大量使用。當(dāng)前，酸或堿類化學(xué)劑被用于預(yù)處理秸稈，提高秸稈在瘤胃中的降解效率，但是這些化學(xué)劑對(duì)環(huán)境和動(dòng)物存在負(fù)面影響，因此開發(fā)新型安全高效的秸稈預(yù)處理技術(shù)，對(duì)于發(fā)展我國反芻動(dòng)物生產(chǎn)具有重要的意義。
該研究引入物理性處理技術(shù)——蒸汽爆破，以體外瘤胃產(chǎn)氣速率為靶標(biāo)，優(yōu)化獲得了蒸汽爆破技術(shù)在預(yù)處理秸稈時(shí)的最優(yōu)參數(shù)：蒸汽壓強(qiáng)1.51 MPa，維壓時(shí)間180 s，預(yù)浸水分含量10%。研究發(fā)現(xiàn)，蒸汽爆破顯著降低了秸稈中半纖維素含量，提高了纖維素的相對(duì)含量。掃描電鏡分析發(fā)現(xiàn)，蒸汽爆破秸稈的纖維之間出現(xiàn)了中空結(jié)構(gòu)，這種變化將有利于微生物的定值。通過體外瘤胃發(fā)酵技術(shù)，發(fā)現(xiàn)蒸汽爆破能提高秸稈發(fā)酵產(chǎn)氣速度、木糖等還原糖和VFA產(chǎn)量，促進(jìn)瘤胃微生物發(fā)酵。奶牛瘤胃投袋試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，蒸汽爆破秸稈的纖維素和半纖維素降解率顯著升高，經(jīng)掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)蒸汽爆破秸稈表面粘附更多的微生物，并且易快速形成致密的微生物生物膜。
因此，蒸汽爆破預(yù)處理能破壞玉米秸稈纖維結(jié)構(gòu)，提高瘤胃微生物黏附效率，增強(qiáng)秸稈瘤胃降解率和發(fā)酵能力，為奶牛產(chǎn)奶提供更多的能量和營養(yǎng)。
該研究第一作者為趙圣國副研究員，通訊作者為王加啟研究員，研究得到國家自然科學(xué)基金、中國農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程和奶牛產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系等項(xiàng)目的資助。
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