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em菌發酵秸稈飼料應用研究

時間:2015-11-29 16:37來源:飼料發酵技術 作者:網絡 點擊:

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第一章綜述部分 一、前言 現代世界面臨的三大問題:食物問題、環境問題和能源問題。可以說,這三大問題的解決都與 微生物 有關,就飼料來說,隨著畜牧業生產的發展,保證家畜必需的蛋白飼料越來越缺乏,需要解決我國 飼料 蛋白質嚴重不足的現狀,積極利用再

 第一章  綜述部分 

一、前言 
    現代世界面臨的三大問題:食物問題、環境問題和能源問題。可以說,這三大問題的解決都與微生物有關,就飼料來說,隨著畜牧業生產的發展,保證家畜必需的蛋白飼料越來越缺乏,需要解決我國飼料蛋白質嚴重不足的現狀,積極利用再生資源,利用各種農副產品加工的廢料生產飼料蛋白,是一條重要途徑。 
    據有關方面估計,全世界每年約有纖維素資源1000億噸,我國約有50億噸,其中農作物秸稈(麥秸、稻草、玉米秸等)就達5億噸左右。這些農作物秸稈能用于青貯飼料的是少數,大多數用作燃料和肥料,即使作為飼料的一小部分也多采用傳統的直接飼喂方法,消化利用率很低。若將秸稈進行微生物處理,或理化處理,或綜合處理,則可大提高動物的消化吸收率。其中,微生物處理技術,特別引人注目,全世界都在努力探索深入研究,并取得了很大進展。 
    EM有效微生物技術已被廣泛推廣于農業、畜牧業、林果業及生態環保等領域,以及各種工業廢料再利用中。然而專門搞作物秸稈發酵轉化利用的研究報告較少。本實驗先后對稻草、玉米稈、花生稈等進行了EM發酵實驗,意在探索EM發酵各種秸稈的性及適宜的EM發酵條件。 
二、 農作物秸稈資源量及應用現狀 
1、資源量 

    1950-1972年期間,全世界的農業生產以每年2.85%的速度增長,而其后的十年(1972-1981年)中,世界農業增長的速度卻降為每年的2.5%。而全世界人口仍正迅速增長,2000年達61億,人口的增長要求有更多農作物供給,加大了對自然環境的壓力。人類為了增加食物生產,更多地使用機器、化肥、農藥等,最終增加了單位耕地面積上礦物能的投入。雖然糧食產量明顯提高,但能量轉化食物的效率卻顯著降低。而在人類千方百計增加糧食生產的同時,卻又有許多可以轉化成人類食物的東西沒有得到應有的利用而被丟棄了。據估計,每年地球上由光合作用生產的生物質約1500億噸,其中11%(約160億噸)是由耕地或草原產生的,可作為人類食物或動物的飼料部分約占其中的1/4(約為40億噸),也就是說75%為廢棄物。在40億噸的產品中,經過加工最后供人類直接食用的大約僅為3.6億噸。而每年生產的廢棄物(包括收獲和加工過程中的)約為135億噸,有待開發利用,將其轉化成食品或飼料。 
    據聯合國環境規劃署(UNEP)報道,世界上種植的各種谷物每年可提供秸稈17億噸,其中大部分未加工利用。我國的各類農作物秸稈資源十分豐富,總產量達7億多噸,其中稻草2.3億噸,玉米2.2億噸,豆類和秋雜糧作物秸稈1。0億噸,花生和薯類藤蔓、甜菜葉等1.0億噸,一般情況下,作物秸稈中碳占絕大部分,主要糧食作物水稻、小麥、玉米等秸稈的含碳量約占40%以上,其次為鉀、硅、氮、鈣、鎂、磷、硫等元素。秸稈:有機成分以纖維素、半纖維素為主,其次為木質素、蛋白質、氨基酸,樹脂、單寧等。 
    我國是一個農業大國,隨著農業的發展,副產品的數量也不斷增加,如農作物秸稈、藤蔓、皮殼、餅粕酒糟、甜菜渣、蔗渣、廢糖蜜、食品工業下腳料、禽畜制品下腳料、蔗葉及各種樹葉、鋸末、木屑等數量極大。據統計,我國每年農作物秸稈約為5億噸,稻殼3030萬噸,薯蔓854萬噸,甜菜渣萬噸,廢糖蜜402萬噸,酒糟1583萬噸,禽糞7300萬噸。(李仲昌等,1989),其中除豆餅用作高蛋白飼料部分農產品加工廢物和作物秸稈作為造紙的原料外,大部分副產品沒有得到利用或沒有得到充分利用。我國是個人口多,資源相對較少的國家,因此,把數量巨大的農業廢棄物(特別是農作物秸稈)加以充分開發利用,變廢為寶,不僅可以產生巨大的經濟效益,還會收到重要的環境效益和社會效益。 
2、我國農業秸稈利用現狀 
    秸稈利用的方式很多,當前我國主要是還田利用,飼料化處理和作為工業生產原料三種: 
    (1)秸桿還田利用: 
    秸稈還田是主要利用方法之一,93年我國秸稈還田的面積達到491萬千畝,秸稈還田的方法分為整株還田技術,有根茬粉碎還田技術和傳統漚肥還技術。實行秸稈還田對改造中低產農田,緩解我國氮,磷,鉀的比例失調,彌補磷、鉀化肥不足有十分得要意義。但秸稈還田不當也會帶來不良的后果。我國年產約5億 秸稈,是一項寶貴的有機化肥資源,目前焚燒秸稈的現象仍十分嚴重,不但浪費了資源,而且污染空氣,有時還會引起火災,隨處堆放秸稈不但占用場地,而且會堵塞道路,妨礙交通,污染水源。 
    (2)作為生產原料利用 
    秸稈較多地應用于造紙和編織行業,食用菌生產等,近年又興起了秸稈制炭技術, 紙質地膜,纖維密度板等。利用農作物秸稈等纖維素廢料為原料,采取生物技術的手段發酵生產乙酸,糠醛,苯酚,燃料油氣,單細胞蛋白,工業酶制劑,纖維素酶制劑等,在日、美等發達國家已有深入研究和一定生產規模。 
    (3)秸稈飼料化利用 
    隨著生產的發展,人民生活的提高,人民要求有更多的動物食品,而畜牧業的發展又受飼料的制約。目前我國人均糧食占有量不足400Kg,難于拿出更多的糧食滿足畜牧業發展的需要。必須擴大飼料來源,開發新的飼料資源,提高飼料質量和飼料效率。一些植物殘體(纖維性廢棄物)往往因營養價值低,不能直接用作飼料,但如果將它們進行適當處理,即可大大提高其營養價值和可消化性。具體處理方法一般有微生物處理和飼料化加工兩類。 
[1]微生物處理 
    一般來講,農作物殘體中都含有碳水化合物、蛋白、脂肪、本質素、醇類、醛、酮和有機酸等,這些成分大都可被微生物分解利用。這些微生物含有較多的蛋白,其中動物所必須的氨基酸含量也較高并含有較豐富的維生素,可作為人的高蛋白食物,加到動物飼料中可大大提高飼料效果。 
[2]飼料化加工 
    主要利用薯類,藤蘿,玉米秸稈,甜菜葉等加工制成氨化青貯飼料,稻草作為草食性動物的食料等。目前,全國的加工處理量約1000萬T。其方法有秸稈的氨化、青貯和微生物發酵貯存,熱噴、抒、搓、壓餅等。秸稈作為飼料的影響因素主要是纖維素含量高,粗蛋白和礦物質含量低,并缺乏動物生存所必需的維生素A、D 、E等以及鈷、銅、S 、Na、Se、I等礦物元素,能量值很低。
3、當前我國農業秸稈利用中存在問題 
    (1)土壤有機質降低與秸稈廢棄的矛盾 
    由于過多地施用化肥尤其是化肥,造成了土壤板結,地力下降,并導致農作物病蟲害增多,作物品質下降等,而我國大量的農作物秸稈資源卻被焚燒,未能還歸士壤或進行開發利用。 
    (2)秸稈還田等技術推廣阻力較大 
    秸稈降解是一個復雜的過程,涉及的問題很多。首先,農作物秸稈主要由纖維素、半纖維、木質素三大部分組成,均難被微生物所分解,所以秸稈在土壤中被M分解轉化周期較長。其次,還田數量,土壤水分,粉碎程度等影響秸稈還田的數量的效果,第三,還田后,使害蟲呈增多趨勢。第四,由于秸稈含氮量低C/N比值般在(60---100)/1,而分解秸稈時自力需要吸收一定的N素,直接還田時需添加一定的N、P、K肥料,加速M分解和避免發生M與農作物爭氮影響苗期生長。 
    (3)露天燃燒秸稈嚴重污染 
    農村露天燃燒秸稈污染大氣,亂堆亂棄秸稈污染水體,影響村容鎮貌,由于燃燒秸稈導致火災事故頻頻發生,且導致大氣污染,直接影響民航、鐵路、高速公路的正常運營。 
    (4)秸稈資源的開發利用率低 
    稻草、麥秸等這類纖維素副產品少量用于編織,造紙、漚肥或秸稈還田,相當大的部分沒有被利用。據不完全統計,世界上被利用的秸稈不足2%,我國目前的秸稈利用率為33%,其中大部分未加處理,經過技術處理利用的僅占2.6%。綜合利用的潛力很大。 
三、EM技術簡介 
    EM是有效微生物群的(Effective Micro orgonims)的縮寫,它是由日本琉球大學比嘉照夫教授50年代開發的新技術是經光合細菌,乳酸菌,酵母菌,放線菌及發酵型絲狀真菌為主的5科10屬80多種微生物復合培養而成,在農牧業上有巨大作用,EM生物技術可使畜禽處于微生物 控制之下,減少畜禽發病,促進增重,提高肉品品質,消除糞尿惡臭,達到降低成本,提高經濟效益的目的,是一種改善畜禽“內環境”,效果好,成本低,玩副作用,耐高溫不污染環境的高新技術產品。 
EM的代表菌種: 
1、光合微生物——好氣性和嫌氣性 
    如光合的細菌類和藍澡類,微生物利用太陽熱能或紫外線將土壤中的硫氫和碳氫化合物中的氫分離出來,變有害為無害,并和CO2、氮等合成糖類、氨基酸、維生素、生物活性物質(激素)等。 
2、放線菌---好氣性 
    產生的化學分泌物具有抗生物質,對病原微生物有抑制作用,增強機體免疫機能,放線菌常和光合細菌并存,以獲取氨基酸來繁殖自身。 
3、醋酸桿菌——好氣性 
    它從光合作用微生物中攝取糖類固定氮,被固定的氮供植物生長,另一部分還給光合細菌,形成好氣性和嫌氣性細菌的共存結構。 
4、乳酸菌——嫌氣性 
    攝取光合細菌生產的物質,分解在常溫下不易分解的木質素和纖維素,使未腐熟的有機酸發酵,轉化成動植物有效的養分。 
5、酵母菌——好氣性 
    能促進有機物的轉化,產生促進細胞分裂的生物活性物質,同時酵母菌還對促進其它有效微生物增重的基質(食物)的生產起著重要作用。它所產生的單細胞蛋白是動物的有效養分,對動物有保健作用。 
    EM是把已篩選出的好氣性屏氣性微生物菌群,通過采用適當的比例和獨特的發酵工藝加以混合,培養而得到的含有多種微生物的一個大群落,其中的各種微生物在生長代謝過程中能分泌或產生一些有用物質,成為各自或相互生長的基質和原料,通過相互間的這種共生增殖系統,形成一個復雜而穩定的具備多種功能的微生態系統。 
四、EM在畜牧生產中的作用 
    1、EM含有多有益微生物,其中乳酸屬的多種桿菌,在體內厭氧狀態發酵乳糖,產生乳酸而形成的酸性環境可有效地抑制腸道腐敗菌的繁殖,促進有益微生物的生長,從而減少腸道疾病的發生。EM中的光合細菌群在本身生長過程中,產生大量Vc和VE等從而提高畜禽的抵抗力,酵母菌細胞含有的高量超氧化物歧化酶(SOD),可有效地催化體內超氧陰離子自由基(O2-1),轉換成無害的H2O2和O2,解除O2-1對機體的毒害作用,而放線菌的大多數菌種,在代謝過程中能產生不同類型的抗生素,從而確保畜禽健康。 
    2、提高畜禽生產性能,降低飼養成本,增加經濟效益。 
    EM中的許多菌體本身就含有大量的營養物質,如光合細菌,蛋白質含量在60%以上,并富含各種維生素,特別是Vb12,葉酸和生物素,這些微生物加到飼料中,作為營養物質被畜禽攝取利用,從而促進生長。同時,E央發酵過程中,還能產生大量生物活性物質,如維生素,各種消化酶,內分泌激素及促進生長的刺激因子,從而調整和提高畜禽各器管的生理功能,促進畜禽生長,增加產蛋和產奶量。乳酸菌可攝取光合細菌產生的物質,分解飼料中的粗纖維,使其轉化為畜禽有效的養分。 
3、改善禽產品品質,生產綠色食品 
    EM是一種復合微生物菌劑,不含任何化學有害物質,無毒副作用,不污染環境,用它作原料或配制成的飼料所生產的產品是安全可靠,無公害,綠色食品。采用EM技術飼養畜禽的生存環境,還可顯著提高機體的抵抗力和免疫力,減少疾病的發生,從而大大減少抗生素,激素和化學藥物的使用,并使畜禽產品品質大為改善。 
4、消除糞便惡臭,改善環境衛生。 
    畜禽糞便中有相當數量的含氮物質,極易腐敗分解,產生惡臭,不僅污染空氣,而且臭氣及所含氨氣和硫化氫等有害物質還嚴重影響禽的健康和生長,EM中含有大量的纖維素分解菌,半纖維素分解菌,固氮菌及乳酸菌。這些微生物與畜禽腸道內的有益菌相互協同,能有效增強腸道的活動功能,從而提高蛋白質的利用率。同時,EM可以競爭性排斥或抑制在原有腸道內的腐敗菌群,阻止外來有害菌的侵襲,從而減少蛋白質的氨及胺的轉化,使腸內及血液中氨的含量下降,減少隨糞便排出的氨量,臭味得到有效控制。 
5,擴大飼料來源節約糧食。 
    發酵桔桿等粗飼料,提高營養價值。EM在發酵過程中,產生大量的微生物酶,促使纖維素一木聚糖鏈和木質素聚合物酯鍵被酶解,增加秸稈的柔軟性和膨脹度,提高了粗飼料消化率。EM中纖維分解菌和半纖維分解菌,可將部分木質素類物質轉化為糖類,同時,EM發酵時還產生大量營養豐富的微生物菌體及其有益的代謝產物,如AA、維生素、抗生素、激素等,提高了粗飼料的營養價值,并且有酒曲香味和蘋果香味。 
    發酵畜禽糞便,開發蛋白飼料資源。雞糞經EM發酵后,不僅殺死病原微生物,去除臭味,改善適口性,還可合成大量糖類,氨基酸和蛋白質等營養物質,并產生大量生物活性物質,使其營養價值得到提高。 
    綜上所述,由于EM中的各種有益微生物的綜合協同作用,對促進畜牧生產及環境凈化方面有顯著作用,尤其對解決我國生態養殖業生產中存在的飼料資源不足,抗生素使用過多和畜禽糞便污染等問題提供了一個較理想的途徑,有著廣闊的應用前景。 
五、EM發酵秸稈的機理 
    在秸稈發酵過程中,由于有效微生物在適宜的溫度和厭氧條件下,生長繁殖旺盛,分泌酶也多,秸稈中纖維素---本聚糖鏈以及本質素聚合物酯鍵被酶解,增加了秸稈的柔軟性和膨脹度,使反芻動物瘤胃能直接與纖維素接觸,從而提高了粗纖維的消化率。同時在發酵過程中,部分木質纖維素類物質轉化為糖,糖又被有機酸發酵菌轉化為乳酸和揮發性脂肪酸,使PH值降至4.0-5.0左右,抑制了丁酸菌腐敗等有害菌的繁殖,使秸稈能夠長期保存。秸稈等粗飼料經過有益菌發酵后,飼料中的纖維素,淀粉,Pr等復雜的大分子有機物在一定程度上降解為動物容易消化吸收的單糖,雙糖和氨基酸等小分子物質,從而提高了飼料的消化吸收率,起到了飼料機械起不到的深度生物加工作用,粗飼料發酵過程中還產生并積累大量營養豐富的有效微生物菌體及有用的代謝 中間產物,如氨基酸,有機酸以及醇、醛、酯、維生素、激素、微量元素等,使飼料變軟變香,營養增加。這其中,有機酸(如乳酸,醋酸,乙醇,對飼料還有防腐作用,有的能增加動物的抗病能力,刺激其生長發育,如維生素,抗生素,激素,微量元素及未知促生長因子。 
    家畜利用有效的EM發酵的秸稈后,由于各種纖維素分解菌群的生長發育和代謝活性提高,增加了細菌和瘤胃中纖毛等的協調作用,采食量和消化率明顯提高,兩者共存時,纖維素的消化率可提高到65。2%,瘤胃中揮發性脂肪酸的增加,淀粉,纖維素被糖化,以及氮素等構成菌體Pr、生長酶,對于促進動物生長,抑制病原菌等都有重要意義。總之,秸稈經有效EM發酵后營養價值明顯增加,有效性提高,能促進家畜日增重和產奶量的提高。
六、EM發酵飼料的優點 
    用EM發酵的干玉米秸,經營養分析約等于玉米青貯的營養價值。據資料介紹,667米2 所產的玉米秸稈青貯的營養價值相當于125kg玉米。而667米2 干玉米秸稈相當于46kg玉米,但用EM發酵后其營養價值卻相當于玉米青貯,可見EM發酵秸稈的效益很高。薛充連(97年)報道,EM發酵干玉米秸與青貯玉米的成分對比: 
飼料成分及營養價值分析對比 
飼料樣品說明干物質粗蛋白粗纖維無氮浸出物 
青貯玉米浙江乳熟期251.51.711.9 
EM發酵干玉米秸赤峰外貿牛場25.381.658.8412.09 

用EM發酵秸稈與微貯,氨化相比,具有如下優點: 
(1)與秸稈微貯相比,發酵時間短,周轉快,供應及時。 
(2)與秸稈氨化相比,飼料調制成本大為降低,1千克EM菌液20元。可以處理秸稈1000kg;而用氨化,需尿素30-50kg需上百元。 
(3)由于EM發酵秸稈飼料中含有大量的多種有益菌,對保持家畜腸道菌群平衡,防病促生長具有重要作用,這是目前其它任何單一發酵菌劑所無法相比的。 
(4)家畜飼用EM發酵飼料排糞臭味減少,畜舍衛生改善,這時凈化環境,保障家畜健康有重要 
意義。 
     EM用于秸稈等粗飼料發酵在我國才剛剛開始,有待繼續實踐,不斷總結經驗,加以提高。
第二章 實驗部分 
一、引言 
    EM液發酵秸稈飼料是一種新型的微生物技術,EM是一種把厭氧菌和好氧菌共存的活菌制劑。依靠改善動植物體內各環境微生物而發揮作用。組成EM有效微生物菌液的有效微生物群是由光合菌,乳酸菌,纖維素分解菌,半纖維素分解菌,酵母菌,放線菌,固氮菌等5個科,10個屬的80多種有效微生物組合而成,通過這些對分解秸稈有效,對動物生長和防病有益的微生物群的作用,在一定溫度和厭氧條件下實現秸桿的生物轉化和飼料轉化。 
    目前,在全國不少地區,大量農作物秸桿沒有得到充分利用,有的堆積在田埂和路旁,多數在田間付之一炬。這種處理方法不但浪費資源而且會造成嚴重的環境污染,破壞生態平衡。如果能把秸桿通過科學的加工與調制,即可用來飼養牛羊等草食家畜,發展秸桿畜牧業,這是一個一舉多得的“綠色事業”,本試驗取南陽市周圍農村的玉米稈,花生秧,稻草。研究EM發酵各種秸稈的作用效果和最佳作用條件,使EM發酵秸稈飼料能夠推廣應用。 
二、材料和方法 
材料:百益寶EM原液,南陽市周邊農村的玉米稈、稻草、花生秧。 
方法:本試驗測試項目為: 
[1]水分 [2]粗脂肪 [3]粗纖維 [4]粗蛋白 [5]灰分 [6]中性洗滌纖維 [7]酸性洗滌纖維 
    (1)水分的測定 
[1]儀器:粉碎機,烘箱,天平,稱量瓶,干燥器 
[2]步驟:稱2g試樣置100℃---105℃干燥恒重后稱量瓶中,在100℃----105℃度烘箱中干燥3---4個小時,取出置干燥器中,冷卻至室溫,稱重。再于相同溫度下干燥1小時左右,同上操作至恒重。 
[3]計算 水分(%)=100%(W1—W2)/(W1—W0)  
W0—瓶重(g), W1—干燥前試樣與稱量瓶重(g) ,W2—干燥后試樣與稱量瓶重(g) 
    (2)粗脂肪的測定: 
[1] 原理:乙醚提取試樣,稱重提取物的重量,除脂肪外還有有機酸、磷脂、脂溶性維生素、葉 
綠素等。固而稱粗脂肪。 
[2] 儀器:a、粗碎機 b、分樣篩0.45mm c、水溶鍋 e、恒溫烘箱50~500℃ f、索氏脂肪取器(帶 
球形冷凝管)100或150ml . g、濾紙(中速脫脂). 
[3]試劑:無水乙醚(分析純) 
[4]測定步驟: 
    a、索氏抽取器應于燥無水。抽提瓶(內有沸石數粒)在105℃烘箱中烘60 min至干。干燥器中冷 
卻30 min,稱重。再烘干30min,同樣冷卻、稱重,再次重量之差小于0.0008g為恒重。 
    b、稱取試樣125g(準確為0.0002g)于濾紙筒中,或用濾紙包好.放入105℃烘箱中烘干60min。干燥 
器中冷卻30min,稱重再烘干30min,同樣冷卻稱重,再次重量之差小于0.0008g為恒重. 
    c、稱取試樣1~5g(準確度0.0002g),于濾紙筒中,或用濾紙包好,放入105℃烘箱中,烘干2h(或取測水分后的開試樣,折算成風干樣重).濾紙筒應高于提取器虹吸管的高度。濾紙包長度應全部浸泡于乙醚中為準,將濾紙筒或包放入抽提管)在抽提瓶中加無水乙醚60~100ml.在60~75℃水浴上加熱,使乙醚回流,控制乙醚回流次數為每小時約10次,共同回流約50次或檢查抽提管流水的乙醚揮發后不留下油跡為抽提終點。 
    d、取出試樣,仍用原撮器回收乙醚直到抽提瓶幾乎全部收完,取下抽提瓶,在水浴上蒸去殘余 
乙醚.擦凈瓶外壁,將抽提瓶放入105℃烘箱中烘干2h,干燥器中冷卻30min稱重,再烘干30min,同樣冷卻稱重。兩次的重量差小于0.001g為恒重。 
[5]計算: 粗脂肪(%)=100%(M2—M1)/M  
M—用干試樣重量  

M1—已恒重的抽提瓶重量(g) 
M2—已恒重的盛有脂肪的抽提瓶重量(g ) 
    (3)粗纖維的測定: 
[1]原理: 試樣經酸、堿處理后,使淀粉、半纖維素、蛋白質、脂肪等變成可溶性物質而被除去,殘剩的纖維素和其他植物質的膜壁等。統稱為粗纖維素,稱重定量。對含油脂較高的試樣可用硝酸—醋酸處理試樣。 
[2]試劑:A、1.25% H2SO4溶液。B、1.25% NaOH 溶液 C、乙醚 D、乙醇 
[3]測定步驟 
    準確稱取2-3g試樣,置入500ml三角瓶中,加入100ml 乙醚,蓋嚴,靜置過夜,以除去脂肪。 
    用傾瀉法除去乙醚層,再用乙醚洗滌殘渣,殘存少量乙醚于水浴中蒸發除去(或直接取測定粗脂肪后的殘渣進行測定)。 
    200ml 1.25%硫酸溶液煮沸半小時,抽濾(濾器可用布氏漏斗,上鋪亞麻布或府綢或用1-2號耐酸玻璃過濾器),用熱水洗滌到濾液呈中性。 
    將殘渣用1.25%NaOH溶液轉入500ml燒杯中,補足1.25%NaOH溶液至200ml蓋上表面皿煮沸半小時(小火)。用古氏坩堝抽濾(30ml,預先加入酸洗石柿懸乳液30ml(內含酸洗石柿0.2-0.3g)再抽干,石棉厚度均勻,不透光為宜,上下鋪兩層玻璃纖維有助于過濾。)用熱水洗滌至濾液呈中性,再用乙醇,乙醚洗滌。 
將古氏坩連同纖維素,于100---105℃干燥至恒重W1,然后燃燒至恒重(W2) 
[4]計算。粗纖維素(%)=100%(W1—W2)/W W——試樣重量(g) 
    (4)粗蛋白的測定 
[1] 原理:將試樣與濃H2SO4共熱消化,使Pr分解其中N與H2SO4化合成(NH4) 2SO4,然后堿化蒸餾使氨游離,用標準酸接收,過量酸用標準堿滴定。 
總氮量除Pr外,還有氨基酸、酰胺、核酸中的氮,換算成蛋白質,稱粗蛋白。 
[2] 試劑:a、濃H2SO4 b、K2SO4 c、CuSO4.5H2O d、H2O2 (30%) e、NaOH(30%) f、0.1(NH4)2SO4 g、0.1 N NaOH h、0.1%甲基紅指示劑 
[3] 步驟: 
    a、試樣消化,取2g試樣置入250ml凱氏定氮瓶中,加3gK2SO4和1gCuSO4,加20ml濃H2SO4,瓶口安放小三角漏斗,于電爐上加熱消化。若消化色澤難退,則冷卻后,加3-5mlH2O2,繼續加熱,直至清徹透明為止。冷卻,轉入100ml容量瓶中(先加20ml水),充分洗滌凱氏定氨瓶,冷卻至室溫,再用水定容至刻度搖勻。  
    b、加堿蒸餾:吸取50ml稀釋消化液,置入500ml平底燒瓶中,加約100ml水和數粒沸石,加入60m l30%NaOH液.或在燒瓶上安一分液漏斗加堿,立即蓋嚴,蒸餾約45分鐘(或蒸出原液體積的1/3) ,接收瓶中先加入25或50ml 0.1Na2SO4。 
    c、滴定,蒸后,用水洗滌冷凝器,取出接收瓶,加4滴0.1%甲基紅指示劑,用0.1NaoH滴定至黃色。 
    d、計算:

含氮(%)=[(NV)H2SO4 -(HV)NaOH]x0.01401x(100/50)x(1/W)x100% 
0.01401—氮的mg當量, 100/50—稀釋倍數, W—樣重 
粗蛋白(%)=6.25X含氮(%) 
    e、<5>灰分的測定 
①.原理:試料在550℃燃燒所得殘渣,用質量百分率來表示,殘渣中主要是氧化物、鹽類等礦物 質,也包括混入飼料中的砂石、土等,故稱粗灰分。 
②.儀器:a,粉碎機 b,分樣篩 孔徑為0.45mm(40目) c,分析天平 0.0001g d,高溫爐 550+-20℃ e,坩堝瓷質容積50ml f,變色硅膠作干燥劑。
③測定:將干凈坩堝放入高溫爐,在550℃下灼燒30min,取出在空氣中冷卻約1min,放入干燥 器冷卻30min,稱量,再重復灼燒,冷卻,稱重,直至兩次質量差小于 0.0005g為恒重。在已恒重的坩堝中稱取2-5g(灰分質量0.05g以上).試樣,準確至0。0002g,在電爐上小心碳化,在炭化過程中,應將試料在較低溫度狀態加熱灼燒至無煙,然后升溫灼燒至樣品中基本無炭粒。再放入高溫爐,于550℃下燃燒3h,取出,在空氣中冷卻約1min,放入干燥器是冷卻至30min,稱重,再同樣燃燒1h,冷卻,稱重,直至兩次質量之差小于0.001g為恒重。 
結果計算和表述 
粗灰分(%)=(m2--m0)/(m1--m0) *100% 
m0——恒重空坩堝重 m1—加試樣品的坩堝重 m2—灰化后坩堝重
三、實驗方案設計  
[1]、麩皮、玉米稈、稻草、花生稈的常規成份測定與分析  
[2]、發酵麩皮單因素試驗,取四個因素:(1)接種量(2)溫度[3]時間(4)水分,以粗蛋白為主要指標  
[3]、發酵玉米稈的溫度、時間、水分三因素交叉試驗  
[4]、發酵稻草、花生稈初探  
2、測定定項目 水分%、粗蛋白%、粗脂肪%、粗纖維%、粗灰分%   
無機氮浸出物%=100%—水%—粗蛋白%—粗纖維%—粗灰分%1、發酵麩皮  
接種量溫度℃時間水分  
1%20℃2d30%  
1.5%25℃3d40%  
2%30℃4d50%  
2.5%35℃5d60%  
3、發酵玉米稈 溫度A、時間B、水分C,以1%的接種量三因素交叉分組設計  
發酵時間B1(15天)B2(30天)  
料水比C1(1:1)C2 (1:2)C1 (1:1)C2 (1:2)  
A1 15℃a111a112a121a122  
A2 20℃a2111a212a221a222  
A3 25℃a311a312a321a322  
A4 30℃a411a412a421a422  
試樣分析項目  
Vansoest法測定試樣中性洗滌纖維(NDF)酸性洗滌纖維(ADF)的含量  
四、試驗結果與分析  
1、發酵麩皮單因素試驗  
    (1)溫度(2%接種量、50%水分、4天)  
溫度℃25℃30℃35℃40℃  
粗蛋白27.533.721.020.6  
分析:25℃條件下培養時,菌體生長速度比較遲緩,35℃ ,40 ℃ 條件下培養,初生長速度較快,達  
到峰值后快速進入衰亡期,粗蛋白含量不高,30℃培養對EM的生物轉化較為適宜。  
    (2)含水量 (30℃ 2‰ 4天)  
含水量30%40%50%60%70%  
前后粗蛋白變化量2%3%15%12%10%  
    分析:含水量在50%--60%時比較有利于菌體的繁殖生長,含水量在40%以下時,菌體蛋白增長緩慢 ,粗蛋白含量無明顯增加,而基料含水量高于60%時,則由于出現過多的游離水,使得酶和營養物質的傳逆性較差,阻礙了EM菌體繁殖,所以菌體蛋白增長也呈緩慢趨勢,此時微生物呈現表面生長現象。  
    一般來說,真菌可以在沒有游離水的基質上生長良好,而酵母,細菌必須在含水量為40%以上的基質上才能生長,若要長生良好則需有充分的游離水,適量的游離水有利于營養物質的滲透傳遞,也利于酶及代謝產物的擴散。  
    (3)接種量(30℃ 50%水分 4天)  
接種量1%1.5%2%2.5%  
粗蛋白22.9%27.8%34.5%34.6%  
分析:EM在基料上生長繁殖,提高了基料中粗蛋白的含量,EM接種量不同其生物轉化效果不同,從上面實驗看出%的效果最好  
    (4)發酵時間不同時的情況  
發酵時間0d2d3d4d5d  
粗蛋白17.8%26.6%29.7%33.7%22.5%  
分析:第四天菌體數達最大值,粗蛋白含量最大。  
小結:現初步確定最佳條件,即基料中,初始含水量為50%,接種量為2%、培養溫度為30 發酵4天,發酵狀況最佳.  
2、玉米稈、花生稈、稻草、小麥 常規成份測定結果及分析  
 水分%干物質%粗蛋白%粗脂肪%粗纖維% 粗灰分%無機氮浸出物%  
皮11.1988.8115.233.98.94.756.08  
玉米稈10.6689.349.193.0927.713.3136.05  
稻草12.8387.175.181.435.614.7830.21  
花生稈12.2487.7611.833.232.422.5927.74  


    分析:農作物秸稈是由大量的有機物和少量的無機鹽及水所構成。其有機物的主要成份是纖維素類的碳水化合物,此處還有少量的粗蛋白和粗脂肪。碳水化合物由纖維類物質和可溶性糖類組成。纖維素類物質是植物細胞壁的主要成份,它包括纖維素,半纖維素和本質素等,用粗纖維表示;可溶性糖類用無氮浸出物表示;秸稈中的無機鹽用粗灰分表示,由硅酸鹽和其它少量微量元素組成,含量大約為6%,但有的高達12%以上。農作物成熟后其秸稈中的維生素差不多全被破壞了,含有很少。  
    農作物秸稈由許多植物細胞組成,所有的秸稈細胞可以分為細胞內容物和細胞壁兩部分。秸稈用中性洗滌劑(PH7)消化(煮沸1小時)。細胞內容物溶于中性洗滌劑中,不溶的就是細胞壁,細胞壁是纖維素多聚物。經中性洗滌劑消化而得的纖維叫中性洗滌纖維(NDF)隨后將中性洗滌纖維用酸性洗滌消化,能溶于酸的叫酸性洗滌可溶物,不溶的物質叫酸性洗滌纖維。能溶于酸的物質大部分是半纖維素和細胞壁含氮物質。不溶于酸的酸性洗滌纖維,又分為純纖維素和酸性質素,木質素經灼燒成灰分,灰分是由各種無機鹽組成的。  
成份(%干物質FDM粗蛋白CP中性洗滌纖維 NDF酸性洗滌纖維 ADF  
稻草90.34.469.156.9  
玉米秸93.29.269.7743.74  
花生秧88.011.236.627.8  

秸稈營養價值的限制性  
    由于農作物秸稈化學成分的特性,其營養價值很低,用它作為主要粗飼料來飼養反芻動物,尚具有許多限制性因素。一是纖維素類物質含量高,水稻、小麥和玉米三大作物秸稈的中性洗滌纖維分別為61.9%-74.4%,67.1%-73。0%和60。4%-71.9%;酸性洗滌纖維分別為40。  
2%-53.0%,53.0%-56.2%和37.4%-51.1%。可見中性洗滌纖維一般高于60%,酸性洗滌纖維高于40%。  
    二是粗蛋白含量低,稻草,麥秸和玉米秸的粗蛋白含量分別為3.8%-5.9%,4.0%-5.1%和8.8%-9.6%,一般平均為3%-6%可見,秸稈飼料不僅可發酵氮極低,而且過病胃蛋白也幾乎為零。三是無機鹽含量低,并缺乏動物生長所必需的維生素A,維生素D,維生素E等,以及鈷、銅、硫、硒和碘等礦物質元素。例如,秸稈飼料中含有大量的硅酸鹽,它嚴重影響病胃中多糖類物質的降解作用,Ca和P的含量一般也低于牛、羊的營養需要水平,許多地區鈷、鋅、硫、硒和銅等元素也明顯缺乏。四是可消化能值很低。由于上述秸料的營養限制因素,嚴重影響了家畜對秸稈飼料的采食量和營養物質的消化率,從而制約了動物生產性能的表現。因此要科學地利用秸稈來飼喂家畜,必須利用EM來提高秸稈飼料營養價值這一有效途徑,這個途徑是秸稈的綜合處理和營養物質的添補。  
3、玉米秸交叉分組發酵試驗  
    按玉米秸粉量的1%接EM菌種,并接料水比1:1,1:2加水,充分混勻,PH值取自然,分裝500ml瓶中密封。分別在15℃、20℃、25℃、30℃的溫度下發酵15天,20天。  
    取發酵后的試樣,置60度烘箱烘干,制成風干樣,經受40目篩的粉碎機粉碎,然后嚴格按4分法取樣以各分析,通過色澤、質地、氣味等觀察發酵試樣的品質。  

測定中性洗滌纖維NDF,酸性洗滌纖維ADF的含量。  
    (1) 原玉米秸中部分營養成分含量  
營養成分DMNDFADF  
含量%93.2169.7743.74  

試驗所得數據:統計用Excel進行,方差分析及多重比較用SAS軟中的ANOVA過程進行。  

    (2) 不同條件下發酵樣品的NDF,DF含量(%)  
 發酵時間料水比15℃20℃25℃30℃  
MDF15d1:11:1 64.51+0.3763.37+0.8763.91+0.6263.06+0.80  
1:267.70+0.7567.53+0.8767.54+0.6569.43+0.86  
20d1:160.29+0.6962.33+0.8862.41+0.7265.67+0.69  
1:265.37+0.7561.94+0.8564.99+0。8738.56+0.68  
ADF15d1:139.14+0。640.52+0.6340.52+0.8343.34+0.65  
1:242.63+0.6741.98+0.9840.93+0。9241.75+0.89  
20d1:137.86+0.9139.84+0.8538.98+0.9239.21+0.76  
1:241.93+0.7839.82+0.8440.99+0.2940.56+0.83  

    分析結果:發酵試樣均色澤鮮黃,質地變軟,透有酸香氣味,無霉敗異味。不同條件下經EM發酵的飼料試樣品的NDF和ADF含量顯著低于其它處理組合。  
    (3) 同因素對發酵玉米秸纖維含量的顯著性比較(最小顯著差數法)  
因素交互作用ABCAXBAXCBXCAXBXC  
NDF***NS***  
ADFNS**NS*NS*  
(* 表示差異顯著 P<0.05, NS表示差異不顯著 )  
    由上表可見溫度A,時間B,水分含量對EM發酵玉米秸中的NDF含量影響均顯著P〈0,05;且溫度和水分(AXC),時間和水分(BXC)及溫度和時間和水分(AXBXC)對其影響也顯著,但對于ADF含量只有發酵時間A,溫度B,水分含量C及(AXBXC)的影響顯著,其它均不顯著。  
    (4) 不同因素各處理組合ADF平均數:鄧肯多重比較LSR  

處理組合A4B1C2A1B1C2A2B1C2A1B2C2A4B2C1A3B2C2A3B1C2  
數據43.3442.6341.9893.4175.4099.4040.93  
差異顯著性AABABCABCBCCDCD  
A3B1C1A2B1C1A2B2C1A2B2C2A1B1C1A2B2C1A4B1C1A1B2C1  
40.5240.5239.8438.8239.1438.9838.5637.86  
CDECDEDEFDEFEFGFGFGG  

    EM發酵玉米秸稈飼料試樣感官品質說明,EM微生物體系在厭氧酸化的微生態可抑制其它微生物區系的生長繁殖,使發酵秸稈在不滅菌的情況下不霉敗變味無素安全。由于微生物產酸的浸漬及酶解作用,一定程度的分散秸稈組織結構,導致其堅韌致密的纖維松結、軟化。另外,所用微生物的生長繁殖將秸稈中的碳、氮源部分轉化為菌體蛋白,提高了發酵玉米秸作為飼料的營養價值。  
    由以上統計結果可知,溫度,時間,水分等因素及其交互作用對玉米秸發酵有顯著影響,而溫度是影響有效高級生物發酵的首要因素,本試驗的三要素即溫度,時間,水分含量直接影響有效微生物生長繁殖,間接體現為玉米秸發酵的效果。初步明確溫度15℃-0℃,含水量為40%-70%,發酵時間為15天-30天.經比較以下幾個效果較好.  

15℃ 料水比 1:1 30天  
20℃ 料水比 1:2 30天  
30 ℃ 料水比 1:2 15天  
4、花生秧、稻草發酵初探  
    將其粉碎,百益寶EM原液:紅糖:水=1:1:9,混和后30℃活化2 天,再將秸稈:EM活化液:井水=1000:1000:900,混勻厭氧25℃發酵10天.稻草略帶有酸酒香味,質地柔軟,花生秧呈深褐色,略有酸酒香味,質地柔軟。如果添加尿素:硫酸銨=2%:1%后,發酵前后粗蛋白含量有一定提高,但留有刺鼻的氨味,口味較差。  
    EM發酵秸稈飼料的質量鑒別方法,總的來說是一看,二實,三手感。優質EM秸稈飼料呈金黃色或茶黃色,具有醇香味和萍果香味,口嘗有弱酸香甜味。若溫度過高或水分過多酸味加重;若有腐臭味、發霉味,則不能飼用,在手感方面,手感松散濕潤而柔軟為優質;手感發粘為質地不佳;手感雖然松散,但干燥粗硬,也屬于質不良。  
    注:將發酵麩皮和發酵秸稈分別制作成功后再適度混合,經試驗粗蛋白的提高率較大,且有較好的適口性,便于實驗的進行和成份測定。

 

(責任編輯:百益寶em菌)
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