CN103549129A - 一种用于降解农作物秸秆的酶菌复合剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于降解农作物秸秆的酶菌复合剂,其活性成分含有以下成分:微生物复合剂、复合酶。实验结果表明:本发明提供的酶菌复合剂处理秸秆后,秸秆的木质素、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、酸性洗涤木质素、纤维素、粗蛋白等具有很好的降解作用,提高了反刍动物瘤胃对秸秆木质素的降解率,打破了木质素对其他营养成分的包围,从而提高了秸秆的可利用率。本发明酶菌复合剂使用方便,无需对秸秆进行物理预处理,秸秆发酵时间较短,效果优于现有技术。
Description
技术领域
本发明涉及饲料工业反刍动物粗饲料加工利用领域,具体涉及一种用于降解农作物秸秆的酶菌复合剂。
背景技术
我国是一个农业大国,有着极其丰富的农作物秸秆资源,每年全世界秸秆产量有30亿吨之多。2009年我国农作物收获后剩余的秸秆产量高达7.4亿吨,位居世界前列。但是由于农作物秸秆理化性质的特殊性,其作为饲料有很多的限制性。秸秆质地比较粗硬、适口性不好、营养价值较差、木质素和纤维素含量高且消化利用率比较低等,只有很少一部分能被用来饲养反刍动物。单胃动物一般不能利用秸秆,反刍动物对秸秆的消化率也只是仅有20%-30%。如何提高秸秆资源的利用是一项长期被关注的事情。
近年来,国内外对如何有效提高秸秆利用率进行了大量的研究,以生物处理秸秆,既不需太复杂的设备和过多的能量等消耗,也不需要高温、高压、强碱和强酸等条件,只依靠益生菌和酶制剂的生物降解能力来降解秸秆中的抗营养因子,具有能耗低,污染小,易于操作等优点。研究结果表明,微生物及其代谢产物具有破解秸秆纤维结构的功能,故利用生物技术提高秸秆利用率越来越受到国内外科学研究者的重视。
用于农作物秸秆生物处理的微生物制剂主要有细菌和真菌等,其中产纤维素酶活性、木质纤维素分解效率较高的真菌。木霉、曲霉、青霉、轮枝孢霉、根霉等真菌,能分解纤维素和半纤维素,并在有氧中温下作用最强,绿色木霉能产生高活性的纤维素酶。洋蘑、鬼伞菌、茯苓、多孔菌、韧皮菌等白腐真菌能够降解木质素,降解木质素能力最强的微生物,利用白腐菌对玉米秸秆进行生物降解预处理,木质纤维素的降解率由原来未添加营养物质的35-40%提高到55-65%。
国内外对白腐真菌的研究较多,其研究主要集中在对环境治理和制浆造纸业,在饲料工业的研究也比较多。白腐真菌对木质素的降解机制是,依赖一个主要由细胞产生分泌的酶***组成的细胞外降解体系,需氧并靠自身形成的H2O2激活,由酶触发起动一系列自由基链反应,实现对底物无特异性的降解。研究发现白腐真菌分泌锰过氧化物酶(Mn-peroxidase)、木质素过氧化物酶(Ligninperoxidase)、漆酶等,所有这些酶形成白腐真菌的复合酶体系,一起参与木质素的降解活动。白腐真菌中的黄孢原毛平革菌是研究最多的木质素降解菌,具有适应性强,酶系产生稳定,有深度脱木质素能力等特点。黄孢原毛平革菌产生的胞外木质素过氧化物酶系包括木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶、虫漆酶、纤维二糖脱氢酶等,在过氧化氢存在下进行木质素降解,能将木素彻底分解为CO2和H2O。
绿色木霉能产生多种具有生物活性的酶系,如纤维素酶、几丁质酶、木聚糖酶等,是所产纤维素酶活性最高的菌株之一,所产生的纤维素酶对作物秸秆有降解作用。
黑曲霉分泌纤维素酶和果胶酶,是公认安全的微生物,用黑曲霉发酵饲料安全、可靠,不产生毒素,而且黑曲霉生长快,抑杂菌能力强,在生产中操作方便,具有周期短,成本低等优点。
青霉可分泌过氧化物酶、尤其是木质素过氧化物酶,但报道并不多见。与白腐真菌相比,具有生长快即周期短,营养条件简单等特点。更适应工业化生产应用和实验研究。
目前文献和专利申请中有很多用于农作物秸秆等粗饲料的生物制剂,一般包括细菌、真菌及酶制剂,但尚无以黄孢原毛平革菌配合黑曲霉、青霉菌、木霉菌真菌组合与木聚糖酶、纤维素酶有机组合的形式。
已有与本发明的酶菌组合最为接近报道如下:
CN200710061529.4(公开号为CN101058792A)公开了一种高效秸秆分解复合菌群,由下列重量份的菌种构成:黄孢原毛平革菌1.4-2.6份、香菇菌1.4-2.6份、哈茨木霉0.7-1.3份、绿色木霉0.7-1.3份、康宁木霉0.7-1.3份、黑曲霉0.7-1.3份、枯草芽孢杆菌0.73-1.24份、饲料芽孢杆菌0.73-1.24份、巨大芽孢杆菌0.73-1.24份、假丝酵母0.14-0.26份、酒精酵母0.14-0.26份、食用酵母0.07-0.13、褐色球形固氮菌0.14-0.26份、高温放线菌0.35-0.65份。用于秸秆分解时,其添加量为秸秆重量的1-5‰。能全面降解秸秆中的木质素、纤维素、半纤维素及其他有机物质。
CN201110441198.3(CN102424808A)“一种秸秆降解复合菌剂及其在乙醇生产预处理中的应用”。其内容为,I号菌剂由黄孢原毛平革菌、芽孢杆菌和链霉菌中的一种或两种以上任意比例的混合物组成,II号菌剂由木霉、青霉、曲霉和放线菌中的一种或两种以上任意比例的混合物组成,在I号菌剂和II号菌剂混合物中,I号菌剂所占质量百分比为50%-70%,II号菌剂为余量。
CN201010537830.X(CN102048025A),发明名称为“木聚糖酶联合多菌种的复合发酵剂及发酵秸秆饲料的方法”,公开了一种木聚糖酶联合多菌种的复合发酵剂及发酵秸秆饲料的方法。它是由木聚糖酶4份;嗜酸乳杆菌2份;丙酸菌2份;酿酒酵母2份;枯草芽孢杆菌3份;植物乳杆菌1份;凝结芽孢杆菌1份组成。
CN201210178963.1(公开号为CN102690755A)公开了一种降解作物秸秆的复合微生物菌剂,是由枯草芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、黑曲霉、黄曲霉、里氏木霉、长柄木霉、嗜热侧孢霉和黄孢原毛平革菌经过固体发酵制成。
http://www.zgzlwx.com/hgyj/201105/3058337.html,降解秸秆技术专题资料光盘中公开了一种(3058337-0019-0003)混合固态发酵汽爆秸秆制备蛋白饲料的方法,包括以下步骤:秸秆、蒸汽爆碎处理、汽爆料、按配方制成发酵用培养基、灭菌、接入发酵菌种、浅盘固态发酵、烘干、蛋白饲料,其中:发酵用培养基是汽爆秸秆和麸皮与无机盐溶液的混合物,发酵采用的菌种为斜卧青霉菌、黄孢原毛平革菌、和热带假丝酵母的混合物;制得的蛋白饲料产品蛋白质含量可达20%以上,粗纤维降解率在60%以上,可以完全代替粮食组成的精料。
现有专利大多使用细菌、真菌等复合作用,如CN200710061529.4、CN201010537830.X、CN201210178963.1等。农作物秸秆纤维素、木质素含量较高,细胞壁坚硬,降解较难。真菌对纤维素、木质素具有较好的分解作用,而细菌虽也有相应的产纤维素酶的能力,但是降解效果不如真菌,尤其是在秸秆发酵中,在秸秆木质素尚未被降解时,细菌生长扩繁所需要的碳氮量不足,不能维持细菌的活跃。同时采用过多菌种,不但增加了成本,而且也并没有保证较高的纤维降解效果。
现有秸秆分解菌存在着发酵周期长的问题,如CN200710061529.4需要发酵15d,CN201210178963.1在4-25d;有的虽然发酵时间缩短,但需要对秸秆进行物理预处理,加大了成本,对于价格相对低廉的秸秆来说得不偿失,如CN201110441198.3虽发酵时间为2d,但需要用氨水事先浸泡秸秆24-48h;3058337-0019-0003资料中采用的是蒸汽爆碎处理。
因此需要探索较少的菌种组合、采用方便快捷的发酵方法,达到高效率降解秸秆纤维的方法。
发明内容
本发明的目的是采用酶活、纤维素和木质素含量测定与瘤胃尼龙袋法实测木质纤维素降解率相结合的方法,筛选出最佳、较为精炼的酶菌复合剂,采用简单易行的方法,用于降解农作物秸秆中的木质素和纤维素,提高秸秆利用率。
本发明提供的一种用于降解农作物秸秆的酶菌复合剂,其活性成分含有以下成分:微生物复合剂、复合酶。
具体的,所述活性成分含有以下重量份的成分:微生物复合剂20-60份,复合酶5-20份。
优选地,所述活性成分含有以下重量份的成分:微生物复合剂30-50份,复合酶8-15份。
进一步优选,所述活性成分含有以下重量份的成分:微生物复合剂45份,复合酶10份。
上述酶菌复合剂中:
所述重量份可以是μg、mg、g、kg等医药领域公知的重量单位,也可以是其倍数,如1/10、1/100、10倍、100倍等。
所述微生物复合剂含有以下重量份的成分:黄孢原毛平革菌10-45份,黑曲霉20-35份,青霉菌20-35份,绿色木霉0-30份,每份菌中含有25ml的培养液,培养液中的活菌数为108个/mL。
优选地,所述微生物复合剂含有以下重量份的成分:黄孢原毛平革菌25-45份,黑曲霉25-33份,青霉菌20-33份,绿色木霉5-33份。
进一步优选,所述微生物复合剂含有以下重量份的成分:黄孢原毛平革菌25份,黑曲霉25份,青霉菌25份,绿色木霉25份。
所述复合酶,由以下酶制剂按重量份组成:木聚糖酶25-40份,纤维素酶10-30份,果胶酶5-20份。
优选地,木聚糖酶30-38份,纤维素酶15-25份,果胶酶8-15份。
进一步优选,所述复合酶,由以下酶制剂按重量份组成:木聚糖酶35份,纤维素酶20份,果胶酶10份。
所述载体为葡萄糖和氯化钙的混合物,二者重量比为1-5:1,其在霉菌复合剂中的用量为20-75份,优选为30-65份,进一步优选为45份。葡萄糖和氯化钙的重量比优选为3:1。
本发明还提供了上述酶菌复合剂的制备方法,该方法包括以下步骤:
1)将每种单一菌制剂以PDA培养基培养至孢子数达到108个/mL;
2)按照配比称取黄孢原毛平革菌、黑曲霉、青霉菌、绿色木霉培养基,混合均匀后,备用;
3)将发酵后的菌种在3000-5000rpm下高速离心50-60min,收集菌体,制成微生物复合剂;
4)按比例称取葡萄糖、氯化钙,混合制成载体;
5)将微生物复合剂、载体按比例混合均匀,晾干制成粉剂;
6)按比例称取木聚糖酶、纤维素酶、果胶酶,混合均匀,制成复合酶,将复合酶与5)所得粉剂按重量比例混合即可。
上述方法中:
PDA培养基为:马铃薯浸出液1L,葡萄糖20g,KH2PO43g,MgSO41.5g,维生素B110mg,琼脂15g,pH6.0。其中马铃薯浸出液为:称取200g马铃薯,洗净、去皮,切成小块,加水1000mL后煮沸30min用纱布过滤成清液,加水至1000mL。
本发明还提供了酶菌复合剂在农作物秸秆降解上的应用。
所述应用是指添加入农作物(玉米、小麦、水稻)秸秆,添加量为秸秆重量的1-3%,优选为2%。复合剂先以10倍的水冲兑,均匀喷洒在秸秆混合物中。
例如:将秸秆100kg与小麸皮20-30kg混合,加入硫酸镁30g,硫酸二铵140g,硫酸二氢钾200g,一水硫酸亚铁25g,七水硫酸锰8g,七水硫酸锌7g;硫化钴10g,水100L。称取上述酶菌复合剂,以20%的接种量接种在秸秆混合物中,压实,密闭条件下常温发酵7-10d。
本发明提供的一种用于降解农作物秸秆的酶菌复合剂具有以下优点:
1、本发明提供的酶菌复合剂是由微生物复合剂和复合酶组成。
农作物秸秆纤维素、木质素含量较高,细胞壁坚硬,降解较难。真菌对纤维素、木质素具有较好的分解作用,而细菌虽也有相应的产纤维素酶的能力,但是降解效果不如真菌。因此本发明设计了真菌组合的微生物复合剂,确保木质纤维素的有效降解,缩短发酵时间。
纤维素、半纤维素及木质素存在于高等植物的细胞壁中,充填于微原纤维之间,对植物组织起着加固和粘结作用,结构复杂,难以降解。其中木质素的含量仅次于纤维素和半纤维素,它在结构中含有生物化学上十分稳定的各种复杂结合形式,难于被一般微生物分解,不能被动物消化吸收。纤维素、半纤维素多糖类有机物质则容易被微生物或酶分解。但是木质素与半纤维素掺合在一起,将纤维素紧紧包裹在里面,成为***基质,保护纤维素免遭微生物袭击和降解酶进攻,而且草食动物的瘤胃微生物缺乏降解木质素的酶,所以秸秆细胞内的营养物质不能释放出来,从而限制了动物对纤维素和半纤维素等成分的降解和利用,导致秸秆消化率低,木质化程度愈高,其消化率也就愈低。因此,木质素的降解必须先于纤维素降解,提高秸秆消化率的关键是降解木质素。
白腐真菌是目前所发现的能够彻底降解木质素的微生物,它可以分泌木质素过氧化物酶(Lip)、锰过氧化物酶(Mnp)、漆酶(Lac)等胞外酶降解木质素。黄孢原毛平革菌是白腐菌的典型代表,分泌木质素降解酶主要为Lip、Mnp,Lip催化芳香底物的单电子氧化,使Cα-Cβ断裂。Mnp则催化Mn(Ⅱ)氧化形成Mn(Ⅲ),Mn(Ⅲ)可氧化一系列的有机底物。
青霉属是真菌中的一些不仅能分泌组成齐全、酶活较高的木质纤维素降解酶系,而且具有易培养和生长快的优势。
本发明采用黄孢原毛平革菌与青霉,最大程度降解秸秆的木质素,打开包围纤维素和半纤维素的***基质,再辅以分泌纤维素酶、几丁质酶、木聚糖酶、果胶酶等的黑曲霉和绿色木霉,达到逐级分解秸秆纤维素的目的,提高降解效率。
本发明产品以微生物复合剂降解木质素等同时,添加了复合酶,究其原因是:
纤维素酶可降解纤维素生成葡萄糖,水解β-1,4糖苷键将秸秆中的一部分纤维素转化为可被利用的纤维二糖或葡萄糖。木聚糖酶可进一步破坏秸秆中的木质素成分。果胶酶可使植物表层的保护层受到破坏,益生菌可以进入植物组织并对纤维成分进行分解,提高木质纤维素的降解率。上述3种酶分别作用于纤维素、木质素、植物的果胶层,便于益生菌及时进入植物细胞内发挥作用;破坏植物纤维的结构,使纤维素转化为可以利用的碳水化合物,从而进一步提高木质纤维素的降解率。
2、通过动物试验研究,筛选最佳组合比例
不同的纤维素降解菌和木质素降解菌简单的组合在一起,往往达不到满意的效果,有的组合降解秸秆的效果并不明显。本发明通过一系列试验研究,确定了黄孢原毛平革菌+黑曲霉+青霉+木霉的组合下秸秆的木质素降解率高于单菌纯培养发酵。
3、实验结果表明:本发明提供的酶菌复合剂处理秸秆后,秸秆的木质素、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、酸性洗涤木质素、纤维素、半纤维素等具有很好的降解作用,提高了反刍动物瘤胃对秸秆木质纤维素的降解率,打破了木质素对其他营养成分的包围,从而提高了秸秆的可利用率。本发明酶菌复合剂使用方便,无需对秸秆进行物理预处理,秸秆发酵时间较短,效果优于现有技术。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
所述黄孢原毛平革菌(Phaerochaete chrysosporium5.776),购于中国科学院微生物菌种保藏中心。
所述黑曲霉(Aspergillius niger)、青霉菌(Penicillium sp.)、绿色木霉(Trichoderma viride)由中国农业科学院饲料研究所家畜营养与饲料研究室筛选并保存,也可通过市场购买。
所述纤维素酶,5万U/g,国内外市场的产品。
所述木聚糖酶,≥5万U/g,国内外市场的产品。
所述果胶酶,10万U/g,国内外市场的产品。
所述PDA培养基的组成为:马铃薯浸出液1L,葡萄糖20g,KH2PO43g,MgSO41.5g,维生素B110mg,琼脂15g,pH6.0。其中马铃薯浸出液的制备方法包括以下步骤:称取200g马铃薯,洗净、去皮,切成小块,加水1000mL后煮沸30min用纱布过滤成清液,加水至1000mL。
其他载体和饲料添加剂、原料皆可从饲料市场购买获得。
实施例1:一种用于降解农作物秸秆的酶菌复合剂
1、组成:微生物复合剂45份,复合酶10份,载体45份。其中:
微生物复合剂:黄孢原毛平革菌25份,黑曲霉25份,青霉菌25份,绿色木霉25份;每份菌中含有25ml培养液,培养液中的活菌数为108个/mL。
复合酶:木聚糖酶35份,纤维素酶20份,果胶酶10份;
载体:葡萄糖75份,氯化钙25份。
2、制备方法:
1)将每一单一菌种以PDA培养基扩繁到培养液中活菌数为108个/mL,备用;
2)按照配比称取黄孢原毛平革菌、黑曲霉、青霉菌、绿色木霉培养基,混合均匀后,将发酵后的菌种在4000rpm下高速离心50min,收集菌体沉淀,备用;
3)按照葡萄糖:氯化钙=3:1的比例称取原料,将2种原料混合均匀作为载体,备用;
4)按照配比将菌体混合,与载体混合均匀,晾干制成粉剂;
5)按比例分别称取木聚糖酶、纤维素酶、果胶酶,初步混合均匀,按比例加入上述粉剂中,再次混合均匀,即可。
实施例2:一种用于降解农作物秸秆的酶菌复合剂
1、组成:微生物复合剂30份,复合酶15份,载体55份。
微生物复合剂:黄孢原毛平革菌33份,黑曲霉33份,青霉菌33份;每份菌中含有25ml培养液,培养液中的活菌数为108个/mL。
复合酶:木聚糖酶40份,纤维素酶10份,果胶酶20份;
载体:葡萄糖50份,氯化钙50份。
2、制备方法:同实施例1。
实施例3:一种用于降解农作物秸秆的酶菌复合剂
1、组成:微生物复合剂55份,复合酶5份,载体30份。
微生物复合剂:黄孢原毛平革菌培养液45份,黑曲霉培养液30份,青霉菌培养液20份,绿色木霉5份,每份菌中含有25ml,所述活菌数为108个/mL。
复合酶:木聚糖酶25份,纤维素酶30份,果胶酶15份;
载体:葡萄糖80份,氯化钙20份。
2、制备方法:同实施例1。
实验例:酶菌复合剂降解秸秆的效果验证
1、试验材料
1.1玉米秸秆:来源于北京通州,自然晾干,粉碎过40目筛,放于自封袋保存。将秸秆100kg与小麸皮25kg混合,加入等体积的硫酸镁30g,硫酸二铵140g,硫酸二氢钾200g,一水硫酸亚铁25g,七水硫酸锰8g,七水硫酸锌7g;硫化钴10g,水100L。
1.2酶菌复合剂:其组成见实施例1、2、3,具体的制备方法见实施例1。
1.3试验动物:试验选用3只装有永久性瘤胃瘘管的杜-寒杂交F1代羯羊,体重50±2kg。按照1.3倍的维持营养需要水平进行饲养,日粮精粗料比例为4:6。试验羊单栏饲养,每日分别在6:00和18:00等量饲喂2次,自由饮水。
1.4尼龙袋:300目尼龙布缝制而成。规格6cm×10cm,袋底部两角呈钝圆形,双线缝合。用蜡烛烤焦尼龙袋的散边,并使用在瘤胃中不易退色的记号笔编号。新尼龙袋要放置在瘤胃内72h,取出、洗净、在65℃烘箱中烘干后,方可使用。
2、试验分组
对照组:玉米秸秆,未添加任何外来酶、菌制剂。
A组:玉米秸秆+实施例1酶菌复合剂。
B组:玉米秸秆+实施例2酶菌复合剂。
C组:玉米秸秆+实施例3酶菌复合剂。
D组:玉米秸秆+复合菌(黄孢原毛平革菌:黑曲霉:绿色木霉=1:1:1)。
E组:玉米秸秆+复合菌(黄孢原毛平革菌:青霉:绿色木霉=1:1:1)。
3、测定指标与方法
3.1秸秆发酵条件及测定指标:将1.2处理后秸秆加入2%的酶菌复合剂(复合剂先以10倍的水冲兑,均匀喷洒在秸秆混合物中),压实、排除空气,密闭条件下常温发酵10d。
发酵过程中每天取秸秆样品测定滤纸糖酶(FPA)、羧甲基纤维素酶(CMCase)、葡聚糖酶、木聚糖酶、锰过氧化物酶(Mnp)、木质素过氧化物酶(Lip)的活性。10d后,取出样品,65℃烘干2d,测定中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、酸性洗涤木质素(ADL)、纤维素、半纤维素含量。计算发酵10d前后样品中上述指标的降低比例。
3.2瘤胃降解率测定
将未经发酵的秸秆和经实施例1、2、3的酶菌复合剂发酵10d的秸秆样品风干备用。
准确称取被测样品3g(精确到0.0001g)放入已处理好的尼龙袋内,用尼龙绳将袋口扎紧。每个样品3个重复,分别放入3只瘘管羊的瘤胃中,每个重复2个尼龙袋。将尼龙袋夹在1根约50cm长的半软塑料管一端,并用橡皮筋扎紧,于早饲前将夹好的尼龙袋放入瘤胃腹囊处,软管的另一端用尼龙线固定在瘘管塞子上,于放袋后72h取出尼龙袋,取出的尼龙袋连软管立即放入冷水中以终止微生物的作用,然后用自来水冲洗,直至水清为止。冲洗后,将尼龙袋及样品放入65℃烘箱内,烘干至恒重,回潮24h,称重。将同一只羊同一时间点的2个尼龙袋中残渣混匀,装入自封口袋中,备用。
测定放入瘤胃前后样品的干物质(DM)、NDF、ADF、ADL、纤维素、半纤维素、粗蛋白的含量,并计算降解率,公式为:营养物质降解率=(降解前营养物质的质量-降解后残留物中营养物质的质量)/降解前营养物质的质量×100%。
4、数据统计:数据采用SAS软件进行统计分析。
5、结果
5.1酶菌复合剂发酵后秸秆的相关酶活性:见表1
表1-1:实施例1酶菌复合剂发酵处理玉米秸秆的酶活
表1-2:实施例2酶菌复合剂发酵处理玉米秸秆的酶活
表1-3:实施例3酶菌复合剂发酵处理玉米秸秆的酶活
表1-4:D组复合剂发酵处理玉米秸秆的酶活
表1-5:E组复合剂发酵处理玉米秸秆的酶活
表1-1、1-2、1-3、1-4、1-5中:FPA、CMCase、葡聚糖酶活性可代表菌的纤维素分解能力,木聚糖酶活性作为比较半纤维素分解能力的指标,锰过氧化物酶(Mnp)、木质素过氧化物酶(Lip)活性表示了菌的木质素降解能力。从表1可以看出,实施例1的酶菌复合剂Mnp较高,在5d时可达449.58U/mL,同时三个实施例复合剂均有较高的Mnp;实施例2葡聚糖酶活性较高,实施例3Lip活性较高。说明实施例1、2、3复合剂有可能在木质素、纤维素分解能力上具有优势。
结果表明:本发明提供的酶菌复合剂对木质素、纤维素的降解能力较高,从各个酶活性变化情况分析,建议发酵时间可在7-10d。
5.2酶菌复合剂发酵后玉米秸秆木质纤维素含量的变化:见表2
表2:发酵处理玉米秸秆的木质纤维素含量(DM,%)
项目 | NDF | ADF | ADL | 纤维素 | 半纤维素 |
对照 | 62.70±0.29a | 36.68±0.85a | 10.07±0.36a | 37.87±0.73a | 26.28±0.56a |
A组 | 54.73±0.25c | 31.27±0.64c | 7.72±0.23c | 31.71±0.35bc | 23.46±0.78c |
B组 | 55.86±0.35bc | 30.86±0.71c | 8.52±0.33ab | 31.19±0.44cd | 24.99±0.97ab |
C组 | 55.18±0.95bc | 31.18±0.65c | 8.98±0.76ab | 30.88±0.28c | 24.10±0.32bc |
D组 | 59.17±0.33ab | 34.39±0.97b | 8.04±0.89ab | 33.75±0.77b | 24.77±0.84ab |
E组 | 61.08±1.22a | 35.54±0.83ab | 9.66±0.64a | 34.67±0.53b | 25.54±0.60a |
注:同列数据肩标不同字母者差异显著(P<0.05)。
表2结果显示:发酵10d后,经过微生物处理秸秆五种指标(NDF、ADF、ADL、纤维素、半纤维素)的含量比未经处理的秸秆含量低,尤其是ADL和纤维素含量上差异较明显(P<0.05)。
与D、E组相比,A组的NDF、ADF、ADL、纤维素含量都有所降低,B、C组的NDF、ADF、纤维素含量较低。
结果说明:本发明提供的酶菌复合剂发酵处理秸秆后,秸秆的木质素和纤维素部分被降解,优于单独使用微生物和生物酶。
5.3酶菌复合剂发酵后玉米秸秆瘤胃降解率的变化:见表3
表3:发酵处理玉米秸秆的72h瘤胃降解率(%)
注:同行数据肩标不同字母者差异显著(P<0.05)。
表3结果显示:在肉羊瘤胃中消化72h后,比未经处理的秸秆,经酶菌复合剂处理后的秸秆中的DM、NDF、ADF、ADL、纤维素、半纤维素、粗蛋白的降解率皆显著提高(P<0.05)。与D、E组相比,本发明A、B、C酶菌复合剂处理后,秸秆的纤维类物质的降解率有所提高,在NDF、ADF、ADL、纤维素和粗蛋白降解率上有一定的优势。
结果表明:本发明提供的酶菌复合剂对秸秆木质纤维素有较的破坏,提高了反刍动物瘤胃对秸秆木质素的降解率,打破了木质素对其他营养成分的包围,从而提高了秸秆的可利用率,优于单独使用微生物或生物酶。
秸秆是反刍动物主要的粗饲料之一,本发明提供的酶菌复合剂提高秸秆木质纤维素降解率,可供给反刍动物瘤胃微生物更多的碳水化合物,提高微生物蛋白产量,促进动物的生长,降低饲养成本。
总结:本发明提供的酶菌复合剂处理秸秆后,秸秆的木质素、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、酸性洗涤木质素、纤维素、半纤维素等具有很好的降解作用,提高了反刍动物瘤胃对秸秆木质素的降解率,打破了木质素对其他营养成分的包围,从而提高了秸秆的可利用率。本发明酶菌复合剂使用方便,无需对秸秆进行物理预处理,秸秆发酵时间较短,效果优于现有技术。
虽然,上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验,对本发明作了详尽的描述,但在本发明基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种用于降解农作物秸秆的酶菌复合剂,其特征在于,其活性成分含有以下成分:微生物复合剂、复合酶。
2.根据权利要求1所述的酶菌复合剂,其特征在于,所述活性成分含有以下重量份的成分:微生物复合剂20-60份,复合酶5-20份。
3.根据权利要求1所述的酶菌复合剂,其特征在于,所述活性成分含有以下重量份的成分:微生物复合剂30-50份,复合酶8-15份。
4.根据权利要求1所述的酶菌复合剂,其特征在于,所述活性成分含有以下重量份的成分:微生物复合剂45份,复合酶10份。
5.根据权利要求1-4任一项所述的酶菌复合剂,其特征在于,所述微生物复合剂含有以下重量份的成分:黄孢原毛平革菌10-45份,黑曲霉20-35份,青霉菌20-35份,绿色木霉0-30份,每份菌中含有25ml的培养液,培养液中的活菌数为108个/mL;优选地,所述微生物复合剂含有以下重量份的成分:黄孢原毛平革菌25-45份,黑曲霉25-33份,青霉菌20-33份,绿色木霉5-33份;进一步优选,所述微生物复合剂含有以下重量份的成分:黄孢原毛平革菌25份,黑曲霉25份,青霉菌25份,绿色木霉25份。
6.根据权利要求1-4任一项所述的酶菌复合剂,其特征在于,所述复合酶,由以下酶制剂按重量份组成:木聚糖酶25-40份,纤维素酶10-30份,果胶酶5-20份;优选地,木聚糖酶30-38份,纤维素酶15-25份,果胶酶8-15份;进一步优选,所述复合酶,由以下酶制剂按重量份组成:木聚糖酶35份,纤维素酶20份,果胶酶10份。
7.根据权利要求1-4任一项所述的酶菌复合剂,其特征在于,所述载体为葡萄糖和氯化钙的混合物,二者重量比为1-5:1,其在霉菌复合剂中的用量为20-75份,优选为30-65份,进一步优选为45份。
8.一种制备权利要求1-7任一项所述酶菌复合剂的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
1)将每种单一菌制剂以PDA培养基培养至孢子数达到108个/mL;
2)按照配比称取黄孢原毛平革菌、黑曲霉、青霉菌、绿色木霉,混合均匀后,备用;
3)将发酵后的菌种在3000-5000rpm下高速离心50-60min,收集菌体,制成微生物复合剂;
4)按比例称取葡萄糖、氯化钙,混合制成载体;
5)将微生物复合剂、载体按比例混合均匀,晾干制成粉剂;
6)按比例称取木聚糖酶、纤维素酶、果胶酶,混合均匀,制成复合酶,将复合酶与5)所得粉剂按重量比例混合即可。
9.权利要求1-7任一项所述酶菌复合剂在农作物秸秆降解上的应用。
10.根据权利要求9所述的应用,其特征在于,所述应用是指添加入农作物秸秆中,添加量为秸秆重量的1-3%。
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