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EM发酵秸秆饲料的应用研究

更新时间 2008-5-9 2:47:39 点击数:

摘要:进行了玉米秸秆、稻草、花生秧、麸皮的各种常规成分的测定和EM发酵实验。结果表明EM
能发酵各种秸秆及含高纤维的其它植物原料能够显著提高粗蛋白含量,改善饮料性能,对EM
发酵玉米秸的温度、时间、水分3因素作了交叉分组实验,通过NDF,ADF含量,探索了各因
素有交互作用对秸秆发酵效果的影响,对秸秆饲料的开发有较大的应用价值。

关键词:EM;秸秆;粗蛋白;生物转化

Abstract:With a pupose to find the most effective way to increase the protain content
of straws this experiment is focused on straw fermentations of EM corn straw 。We 
determined the routine componentials of these straws。  result indicated EM is 
capable of creasing the content of crude protein and increased the crude fiber 
notabily。The experiment and methods will be valuable for developing and utilizating
straws。

Key words:EM straw crude protein biotransformation

第1章 综述部分

1、前言

世界面临的3大:食物问题、环境问题和能源问题。可以说,这3大问题的解决都与微
生物有关,就饲料来说,随着畜牧业生产的,保证家畜必需的蛋白饲料越来越缺乏,需要解
决我国饲料蛋白质严重不足的现状,积极利用再生资源,利用各种农副产品加工的废料生产饲料
蛋白,是1条重要途径。

据有关方面估计,全世界每年约有纤维素资源1000亿吨,我国约有50亿吨,其中农作物秸秆(表
秸、稻草、玉米秸等)就达5亿吨左右。这些农作物秸秆能用于青贮饲料的是少数,大多数用作燃
料和肥料,即使作为饲料的1小部分也多采用传统的直接饲喂,消化利用率很低。若将秸秆
进行微生物处理,或理化处理,或综合处理,则可大提高动物的消化吸收率。其中,微生物处理
技术,特别引人注目,全世界都在努力探索深入,并取得了很大进展。

EM有效微生物技术已被广泛推广于农业、畜牧业、林果业及生态环保等领域,以及各种废料
再利用中。然而专门搞作物秸秆发酵转化利用的研究报告较少。本实验先后对稻草、玉米秆、花
生秆等进行了EM发酵实验,意在探索EM发酵各种秸秆的性及适宜的EM发酵条件。

2、 农作物秸秆资源量及应用现状

1。资源量 1950~1972年期间,全世界的农业生产以每年2。85%的速度增长,而其后的10年(1972
~1981年)中,世界农业增长的速度却降为每年的2.5%。而全世界人口仍正迅速增长,2000年达
61亿,人口的增长要求有更多农作物供给,加大了对环境的压力。人类为了增加食物生产,
更多地使用机器、化肥、农药等,最终增加了单位耕地面积上矿物能的投入。虽然粮食产量明显
提高,但能量转化食物的效率却显著降低。而在人类千方百计增加粮食生产的同时,却又有许多
可以转化成人类食物的东西没有得到应有的利用而被丢弃了。据估计,每年地球上由光合作用生
产的生物质约1500亿吨,其中11%(约160亿吨)是由耕地或草原产生的,可作为人类食物或动物
的饲料部分约占其中的1/4(约为40亿吨),也就是说75%为废弃物。在40亿吨的产品中,经过加
工最后供人类直接食用的大约仅为3.6亿吨。而每年生产的废弃物(包括收获和加工过程中的)约
为135亿吨,有待开发利用,将其转化成食品或饲料。

据联合国环境规划署(UNEP)报道,世界上种植的各种谷物每年可提供秸秆17亿吨,其中大部分
未加工利用。我国的各类农作物秸秆资源10分丰富,总产量达7亿多吨,其中稻草2.3亿吨,玉米
2.2亿吨,豆类和秋杂粮作物秸秆1。0亿吨,花生和薯类藤蔓、甜菜叶等1.0亿吨,1般情况下,
作物秸秆中碳占绝大部分,主要粮食作物水稻、小麦、玉米等秸秆的含碳量约占40%以上,其次为
钾、硅、氮、钙、镁、磷、硫等元素。秸秆:有机成分以纤维素、半纤维素为主,其次为木质素
、蛋白质、氨基酸,树脂、单宁等。

我国是1个农业大国,随着农业的发展,副产品的数量也不断增加,如农作物秸秆、藤蔓、皮壳、
饼粕、酒糟、甜菜渣、蔗渣、废糖蜜、食品工业下脚料、禽畜制品下脚料、蔗叶及各种树叶、锯
末、木屑等数量极大。据统计,我国每年农作物秸秆约为5亿吨,稻壳3030万吨,薯蔓854万吨,
甜菜渣万吨,废糖蜜402万吨,酒糟1583万吨,禽粪7300万吨。(李仲昌等,1989),其中除豆饼
用作高蛋白饲料部分农产品加工废物和作物秸秆作为造纸的原料外,大部分副产品没有得到利用
或没有得到充分利用。我国是个人口多,资源相对较少的国家,因此,把数量巨大的农业废弃物
(特别是农作物秸秆)加以充分开发利用,变废为宝,不仅可以产生巨大的效益,还会收到
重要的环境效益和效益。

2、我国农业秸秆利用现状

秸秆利用的方式很多,当前我国主要是还田利用,饲料化处理和作为工业生产原料3种:

(1)秸杆还田利用:

秸秆还田是主要利用方法之1,93年我国秸秆还田的面积达到491万Km,秸秆还田的方法分为整株
还田技术,有根茬粉碎还田技术和传统沤肥还技术。实行秸秆还田对改造中低产农田,缓解我国
氮,磷,钾的比例失调,弥补磷、钾化肥不足有10分得要意义。但秸秆还田不当也会带来不良的
后果。我国年产约5亿 秸秆,是1项宝贵的有机化肥资源,焚烧秸秆的现象仍10分严重,不
但浪费了资源,而且污染空气,有时还会引起火灾,随处堆放秸秆不但占用场地,而且会堵塞道
路,妨碍,污染水源。

(2)作为生产原料利用

秸秆较多地应用于造纸和编织行业,食用菌生产等,近年又兴起了秸秆制炭技术, 纸质地膜,纤
维密度板等。利用农作物秸秆等纤维素废料为原料,采取生物技术的手段发酵生产乙酸,糠醛,
苯酚,燃料油气,单细胞蛋白,工业酶制剂,纤维素酶制剂等,在日、美等发达国家已有深入研
究和1定生产规模。

(3)秸秆饲料化利用

随着生产的发展,人民生活的提高,人民要求有更多的动物食品,而畜牧业的发展又受饲料的制
约。目前我国人均粮食占有量不足400Kg,难于拿出更多的粮食满足畜牧业发展的需要。必须扩大
饲料来源,开发新的饲料资源,提高饲料质量和饲料效率。1些植物残体(纤维性废弃物)往往
因营养价值低,不能直接用作饲料,但如果将它们进行适当处理,即可大大提高其营养价值和可
消化性。具体处理方法1般有微生物处理和饲料化加工两类。

[1]微生物处理

1般来讲,农作物残体中都含有碳水化合物、蛋白、脂肪、本质素、醇类、醛、酮和有机酸等,
这些成分大都可被微生物分解利用。这些微生物含有较多的蛋白,其中动物所必须的氨基酸含量
也较高并含有较丰富的维生素,可作为人的高蛋白食物,加到动物饲料中可大大提高饲料效果。

[2]饲料化加工

主要利用薯类,藤萝,玉米秸秆,甜菜叶等加工制成氨化青贮饲料,稻草作为草食性动物的食料
等。目前,全国的加工处理量约1000万T。其方法有秸秆的氨化、青贮和微生物发酵贮存,热喷、
抒、搓、压饼等。秸秆作为饲料的影响因素主要是纤维素含量高,粗蛋白和矿物质含量低,并缺
乏动物生存所必需的维生素A、D 、E等以及钴、铜、S 、Na、Se、I等矿物元素,能量值很低。

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3、当前我国农业秸秆利用中存在

(1)土壤有机质降低与秸秆废弃的矛盾

由于过多地施用化肥尤其是化肥,造成了土壤板结,地力下降,并导致农作物病虫害增多,作物
品质下降等,而我国大量的农作物秸秆资源却被焚烧,未能还归士壤或进行开发利用。

(2)秸秆还田等技术推广阻力较大

秸秆降解是1个复杂的过程,涉及的问题很多。首先,农作物秸秆主要由纤维素、半纤维、木质
素3大部分组成,均难被微生物所分解,所以秸秆在士壤中被M分解转化周期较长。其次,还田数
量,土壤水分,粉碎程度等秸秆还田的数量的效果,第3,还田后,使害虫呈增多趋势。第
4,由于秸秆含氮量低C/N比值般在(60---100)/1,而分解秸秆时自力需要吸收1定的N 素,直
接还田时需添加1定的N、P、K肥料,加速M分解和避免发生M与农作物争氮影响苗期生长。

(3)露天燃烧秸秆严重污染

露天燃烧秸秆污染大气,乱堆乱弃秸秆污染水体,影响村容镇貌,由于燃烧秸秆导致火灾事
故频频发生,且导致大气污染,直接影响民航、铁路、高速公路的正常运营。

(4)秸秆资源的开发利用率低

稻草、麦秸等这类纤维素副产品少量用于编织,造纸、沤肥或秸秆还田,相当大的部分没有被利
用。据不完全统计,世界上被利用的秸秆不足2%,我国的秸秆利用率为33%,其中大部分未加
处理,经过技术处理利用的仅占2.6%。综合利用的潜力很大。

3、EM技术简介

EM是有效微生物群的(Effective Micro orgonims)的缩写,它是由日本琉球大学比嘉照夫教授
50年代开发的M技术是经光合细菌,乳酸菌,酵母菌,放线菌及发酵型丝状真菌为主 的5科10属80
多种微生物复合培养而成,在农牧业上有巨大作用,EM生物技术可使畜禽处于微生物控制之下,
减少畜禽发病,促进增重,提高肉品品质,消除粪尿恶臭,达到降低成本,提高效益的目的,
是1种改善畜禽“内环境”,效果好,成本低,玩副作用,耐高温不污染环境的高新技术产品。

EM 的代表菌种:

1。光合微生物——好气性和嫌气性

如光合的细菌类和蓝澡类,微生物利用太阳热能或紫外线将土壤中的硫氢和碳氢化合物中的氢分
离出来,变有害为无害,并和CO2、氮等合成糖类、氨基酸、维生素、生物活性物质(激素)等。

2、放线菌---好气性

产生的化学分泌物具有抗生物质,对病原微生物有抑制作用,增强机体免疫机能,放线菌常和光
合细菌并存,以获取氨基酸来繁殖自身。

3、醋酸杆菌——好气性

它从光合作用微生物中摄取糖类固定氮,被固定的氮供植物生长,另1部分还给光合细菌,形成
好气性和嫌气性细菌的共存结构。

4、乳酸菌——嫌气性

摄取光合细菌生产的物质,分解在常温下不易分解的木质素和纤维素,使未腐熟的有机酸发酵,
转化成动植物有效的养分。

5、酵母菌——好气性

能促进有机物的转化,产生促进细胞分裂的生物活性物质,同时酵母菌还对促进其它有效微生物
增重的基质(食物)的生产起着重要作用。它所产生的单细胞蛋白是动物的有效养分,对动物有
保健作用。

EM是把已筛选出的好气性M,通过采用适当的比例和独特的发酵工艺加以混合,培养而得到的含有
多种微生物的1个大群落,其中的各种微生物在生长代谢过程中能分泌或产生1些有用物质,成
为各自或相互生长的基质和原料,通过相互间的这种共生增殖系统,形成1个复杂而稳定的具备
多种功能的微生态系统。

4、EM在畜牧生产中的作用

1、EM含有多有益微生物,其中乳酸属的多种杆菌,在体内厌氧状态发酵乳糖,产生乳酸而形成的
酸性环境可有效地抑制肠道腐败M的繁殖,促进有益微生物的生长,从而减少肠道疾病的发生。EM
中的光合细菌群在本身生长过程中,产生大量Vc和VE等从而提高畜禽的抵抗力,酵母菌细胞含有
的高量超氧化物歧化酶(SOD),可有效地催化体内超氧阴离子自由基(O2-1),转换成无害的
H2O2和O2,解除O2-1对机体的毒害作用,而放线菌的大多数菌种,在代谢过程中能产生不同类型
的抗生素,从而确保畜禽健康。

2、提高畜禽生产性能,降低饲养成本,增加经济效益。

EM中的许多菌体本身就含有大量的营养物质,如光合细菌,蛋白质含量在60%以上,并富含各种维
生素,特别是Vb12,叶酸和生物素,这些微生物加到饲料中,作为营养物质被畜禽摄取利用,从
而促进生长。同时,E央发酵过程中,还能产生大量生物活性物质,如维生素,各种消化酶,内分
泌激素及促进生长的刺激因子,从而调整和提高畜禽各器管的生理功能,促进畜禽生长,增加产
蛋和产奶量。乳酸菌可摄取光合细菌产生的物质,分解饲料中的粗纤维,使其转化为畜禽有效的
养分。

3、改善禽产品品质,生产绿色食品

EM是1种复合微生物菌剂,不含任何化学有害物质,无毒副作用,不污染环境,用它作原料或配
制成的饲料所生产的产品是安全可靠,无公害,绿色食品。采用EM技术饲养畜禽的生存环境,还可
显著提高机体的抵抗力和免疫力,减少疾病的发生,从而大大减少抗生素,激素和化学药物的使用
,并使畜禽产品品质大为改善。

4, 消除粪便恶臭,改善环境卫生。

畜禽粪便中有相当数量的含氮物质,极易腐败分解,产生恶臭,不仅污染空气,而且臭气及所含
氨气和硫化氢等有害物质还严重影响禽的健康和生长,EM中含有大量的纤维素分解菌,半纤维素
分解菌,固氮菌及乳酸菌。这些微生物与畜禽肠道内的有益菌相互协同,能有效增强肠道的活动
功能,从而提高蛋白质的利用率。同时,EM可以竞争性排斥或抑制在原有肠道内的腐败菌群,阻
止外来有害菌的侵袭,从而减少蛋白质的氨及胺的转化,使肠内及血液中氨的含量下降,减少随粪
便排出的氨量,臭味得到有效控制。

5,扩大饲料来源节约粮食。

发酵桔杆等粗饲料,提高营养价值。EM在发酵过程中,产生大量的微生物酶,促使纤维素1木聚
糖链和木质素聚合物酯键被酶解,增加秸秆的柔软性和膨胀度,提高了粗饲料消化率。EM中纤维
分解菌和半纤维分解菌,可将部分木质素类物质转化为糖类,同时,EM发酵时还产生大量营养丰富
的微生物菌体及其有益的代谢产物,如AA、维生素、抗生素、激素等,提高了粗饲料的营养价值,
并且有酒曲香味和苹果香味。

发酵畜禽粪便,开发蛋白饲料资源。鸡粪经EM发酵后,不仅杀死病原微生物,去除臭味,改善适
口性,还可合成大量糖类,氨基酸和蛋白质等营养物质,并产生大量生物活性物质,使其营养价
值得到提高。

综上所述,由于EM中的各种有益微生物的综合协同作用,对促进畜牧生产及环境净化方面有显著作
用,尤其对解决我国生态养殖业生产中存在的饲料资源不足,抗生素使用过多和畜禽粪便污染等
问题提供了1个较理想的途径,有着广阔的前景。

5、EM发酵秸秆的机理

在秸秆发酵过程中,由于有效M在适宜的温度和厌氧条件下,生长繁殖旺盛,分泌酶也多,秸秆中纤
维素---本聚糖链以及本质素聚合物酯键被酶解,增加了秸秆的柔软性和膨胀度,使反刍动物瘤胃
M能直接与纤维素接触,从而提高了粗纤维的消化率。同时在发酵过程中,部分木质纤维素类物质
转化为糖,糖又被有机酸发酵菌转化为乳酸和挥发性脂肪酸,使PH值降至4。0-----5。0左右,抑
制了丁酸菌腐败等有害菌的繁殖,使秸秆能够长期保存。秸秆等粗饲料经过有益M发酵后,饲料中
的纤维素,淀粉,Pr等复杂的大分子有机物在1定程度上降解为动物容易消化吸收

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