小麥秸稈在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

劉波，童勤

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128）

小麥秸稈在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

劉波，童勤

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128）

小麥秸稈作為三大秸稈之一，其具有重要的回收利用價(jià)值，在一定程度上能夠緩解人畜爭(zhēng)糧問(wèn)題。文章就小麥秸稈的生物發(fā)酵處理及其在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用等方面作以綜述。

小麥秸稈；動(dòng)物生產(chǎn)；應(yīng)用

農(nóng)作物秸稈（玉米秸稈、水稻秸稈、小麥秸稈等）是重要的大宗非糧型飼料資源之一，具有分布廣、數(shù)量大和種類多的特點(diǎn)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，世界上每年生產(chǎn)秸稈20～30億t[1]。我國(guó)每年秸稈的產(chǎn)量為5.3億t，其中小麥秸稈約占1.2億t[2-3]。目前，對(duì)秸稈的處理主要采用就地焚燒或丟棄，但焚燒不僅導(dǎo)致資源浪費(fèi)，還會(huì)造成環(huán)境污染。秸稈通過(guò)微生物發(fā)酵、機(jī)械切割等處理后飼喂動(dòng)物，不僅可以改善其適口性，而且還能提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。處理后的小麥秸稈飼喂動(dòng)物可以有效緩解人畜爭(zhēng)糧問(wèn)題，更符合可持續(xù)發(fā)展的中心思想。

1 小麥秸稈

隨著全球玉米價(jià)格的不斷上漲，小麥已經(jīng)被公認(rèn)為是一種可以代替玉米的飼料原料，因此，其種植面積也在不斷擴(kuò)大，而其秸稈通常在收割中被丟棄或在田間堆肥等，小麥秸稈作為小麥?zhǔn)崭詈蟮膹U棄物，也是一個(gè)很有潛力的符合可持續(xù)發(fā)展要求的大宗非糧型飼料原料。我國(guó)小麥種植主要分布在河南、河北、安徽、山東等省，以河南省資源最為豐富[4]。目前我國(guó)小麥產(chǎn)量及小麥秸稈產(chǎn)量逐年上升，而真正被利用的秸稈確是微乎其少。從國(guó)家統(tǒng)計(jì)局官網(wǎng)統(tǒng)計(jì)，近十年來(lái)小麥秸稈播種面積以及小麥秸稈產(chǎn)量見附表。

附表2005—2014年我國(guó)小麥產(chǎn)量及小麥秸稈產(chǎn)量

小麥秸稈營(yíng)養(yǎng)成分含量為干物質(zhì)91.0%、灰分6.4%、粗蛋白質(zhì)2.6%、粗纖維43.6%、纖維素43.2%、半纖維素22.4%、木質(zhì)素9.5%。小麥秸稈纖維含量高，不僅很難被動(dòng)物消化利用，還在一定程度上阻礙其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化與吸收，影響其適口性，其蛋白質(zhì)含量低，一般情況下，反芻家畜飼料蛋白質(zhì)含量應(yīng)≥8%，而小麥秸稈蛋白質(zhì)含量低，直接飼喂不能為瘤胃微生物提供充足的氮源；另外，小麥秸稈中還缺乏微量元素、粗灰分含量高、可消化能值低等都在一定程度上限制了小麥秸稈在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用和推廣。目前對(duì)小麥秸稈的加工利用方式很多，除簡(jiǎn)單的物理處理如浸泡、切碎、蒸煮等，還有化學(xué)方法，即用尿素進(jìn)行氨化、堿液進(jìn)行堿化、酸液進(jìn)行酸化，另外，還有生物處理包括酶法和微生物處理等。當(dāng)前，最有效的處理方法就是用生物技術(shù)處理，生物發(fā)酵小麥秸稈不僅可以提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，還可以提高其適口性等[5]。

2 小麥秸稈的生物發(fā)酵處理

秸稈發(fā)酵降解技術(shù)是指將秸稈接種適當(dāng)?shù)奈⑸锖螅谝欢ǖ臈l件下培養(yǎng)，分解秸稈中難以被動(dòng)物消化利用的纖維素、木質(zhì)素的一種方式[6]。發(fā)酵產(chǎn)物與發(fā)酵選擇的菌種、發(fā)酵時(shí)間、水分、pH及小麥秸稈的品種、刈割時(shí)間、刈割部位等存在一定的相關(guān)性。

自然界中存在大量的能降解纖維素的微生物，主要有細(xì)菌、放線菌和真菌等[7]。真菌是當(dāng)前研究最多的產(chǎn)纖維素酶的微生物，包括青霉屬、曲霉屬、木霉屬等[8]。丁志剛等研究表明，接種地衣芽孢桿菌（20%）后，秸稈中蛋白質(zhì)含量呈上升趨勢(shì)；小麥秸稈中的中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）酸性木質(zhì)素、粗纖維分別下降2.9%、10.3%、21.2%、11.9%[9]。黑曲霉ZM-8在小麥秸稈固體培養(yǎng)基上產(chǎn)纖維素酶的最優(yōu)培養(yǎng)基配方為小麥秸稈粉80%、麩皮20%、料水比1∶2、含氮量1.4%、氮源為硫酸銨；最佳產(chǎn)酶條件為培養(yǎng)溫度為28℃、培養(yǎng)時(shí)間為96 h、pH為6.5、接種量為4%；在上述優(yōu)化的培養(yǎng)基配方和培養(yǎng)條件下，其內(nèi)切β-葡聚糖酶、外切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶活分別為6.57、22.38和21.74 U·g-1，分別是未優(yōu)化前的302%、220%、230%[8]。郭德憲等研究表明，里氏木酶纖維素酶降解小麥秸稈的最佳降解條件是pH 5.0、溫度為50℃、降解36 h，在此條件下可以獲得57.6%的底物轉(zhuǎn)化率。金屬離子Mn2+、Fe2+能促進(jìn)底物的降解，而重金屬離子Pb2+、Al3+則不利于秸稈的降解。

王雪雅研究表明，小麥秸稈的酶解糖化與化學(xué)糖化相比，具有酶用量少、糖化時(shí)間短、環(huán)境污染小、節(jié)約資源等優(yōu)點(diǎn)，因此建議采用酶解糖化法。復(fù)酶糖化效果優(yōu)于單酶，多種酶的協(xié)同作用可進(jìn)一步提高酶解效率，降低生產(chǎn)成本[5]。小麥秸稈的微生物發(fā)酵以黑曲霉發(fā)酵效果最好。小麥秸稈經(jīng)酶解糖化后，再利用黑曲霉發(fā)酵，經(jīng)降解發(fā)酵后的秸稈，可進(jìn)一步提高其蛋白質(zhì)含量，降低粗纖維含量，改善風(fēng)味，提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值等。惠文森等研究表明，選用酵母菌對(duì)小麥秸稈進(jìn)行發(fā)酵處理，并對(duì)發(fā)酵前后的粗蛋白質(zhì)、粗纖維、粗脂肪及粗灰分含量進(jìn)行了分析比較，結(jié)果表明，小麥秸稈經(jīng)過(guò)酵母菌發(fā)酵30 d后，粗蛋白質(zhì)含量提高1.5%，粗脂肪含量提高0.55%，粗纖維降低1.48%，灰分的變化很小（0.01%），統(tǒng)計(jì)分析表明，發(fā)酵后粗蛋白質(zhì)含量比未發(fā)酵前極顯著提高（P＜0.01），發(fā)酵后粗纖維含量比未發(fā)酵前極顯著降低（P＜0.01），發(fā)酵后脂肪含量比未發(fā)酵前極顯著提高（P＜0.01）[10]。張洪生等研究表明，經(jīng)菌株JG1、Tf1和兩菌復(fù)合發(fā)酵21 d的小麥秸稈，木質(zhì)素降解率分別為28.20%、30.78%和38.41%，纖維素降解率分別為19.26%、19.28%和26.65%；粗蛋白質(zhì)含量分別比未發(fā)酵秸稈提高了58.60%、69.53%和72.22%，表明菌株JG1和Tf1在選擇性降解木質(zhì)素，提高粗蛋白質(zhì)含量方面比較有優(yōu)勢(shì)，而且兩菌株復(fù)合發(fā)酵具有協(xié)同作用，與單菌發(fā)酵相比，木質(zhì)素降解率和粗蛋白質(zhì)含量都相應(yīng)提高[11]。Adogla等研究表明，小麥秸桿青貯中添加纖維素和半纖維素復(fù)合酶，酶添加量的升高并沒有提高青貯飼料的降解率，但提高了水溶性碳水化合物和乳酸的含量，降低了pH、ADF、NDF和纖維素含量，同時(shí)提高了有機(jī)酸和殘余水溶性碳水化合物含量，提高粗蛋白質(zhì)產(chǎn)量[12]。

3 小麥秸稈在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

由于反芻動(dòng)物具有一個(gè)特殊的結(jié)構(gòu)——瘤胃，其含有大量微生物。瘤胃中的微生物能有效的利用飼料中的粗纖維，因此，小麥秸稈在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用主要集中在牛、羊等反芻動(dòng)物中，在豬等單胃動(dòng)物以及家禽中的研究相對(duì)較少。

3.1羊

辛總秀研究表明，綿羊采食添加纖維素復(fù)合酶0.1%的粗飼料（小麥秸稈）后，其糞氮、尿氮、可消化氮、沉積氮與對(duì)照組差異均不顯著（P＞0.05），而表觀消化率差異顯著（P＜0.05），可顯著提高綿羊?qū)︼暳现械母晌镔|(zhì)、NDF、ADF和粗蛋白質(zhì)表觀消化率，減少羊糞中養(yǎng)分的排泄量，且差異顯著（P＜0.05），試驗(yàn)組綿羊日增重比對(duì)照組增加37.70%，差異顯著（P＜0.05）[13]。金加明等選擇5月齡的小尾寒羊18只，隨機(jī)分為2組，進(jìn)行小麥秸稈酶解后的飼喂對(duì)比試驗(yàn)，2組精料日糧完全相同，粗飼料試驗(yàn)組飼喂酶解小麥秸稈，對(duì)照組飼喂普通小麥秸稈，結(jié)果表明，試驗(yàn)組日增重148 g，比對(duì)照組提高68.2%，差異極顯著（P＜0.01），試驗(yàn)組每只盈利56.1元，比對(duì)照組提高139.7%，應(yīng)用酶解后的小麥秸稈飼喂小尾寒羊可顯著提高其生長(zhǎng)速度，增加養(yǎng)殖戶的經(jīng)濟(jì)收入[14]。

3.2 牛

小麥秸稈在牛生產(chǎn)中的研究較少。辛總秀研究表明，小麥秸稈和玉米秸稈中添加纖維素復(fù)合酶后，與對(duì)照組（未添加纖維素復(fù)合酶）相比，試驗(yàn)組奶牛的標(biāo)準(zhǔn)乳量提高了48%，差異極顯著（P＜0.01），平均乳脂率提高了5.62%，差異不顯著（P＞0.05）；試驗(yàn)組粗飼料（玉米秸稈）添加纖維素復(fù)合酶飼喂奶牛，與對(duì)照組相比，試驗(yàn)組奶牛的標(biāo)準(zhǔn)乳量提高63.03%，差異極顯著（P＜0.01），平均乳脂率提高18.13%，差異不顯著（P＞0.05）；兩種粗飼料中直接添加纖維素復(fù)合酶0.1%，均不同程度地提高了奶牛的平均產(chǎn)奶量，提高了平均乳脂率，奶牛對(duì)粗飼料的消化率也得到提高，其糞中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的排泄量減少；試驗(yàn)組與對(duì)照組奶牛的采食量沒有差異，但兩組奶牛ADF和NDF的排出量和表觀消化率差異極顯著（P＜0.01），對(duì)DM排出量和表觀消化率差異均顯著（P＜0.05），而對(duì)CP的排出量和表觀消化率均差異不顯著（P＞0.05）[13]。

4 小結(jié)

隨著機(jī)械化程度的不斷提高，小麥?zhǔn)崭钜院螅浣M織結(jié)構(gòu)可能也會(huì)受到損失，在一定程度上影響其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值；另外，小麥?zhǔn)崭畹臅r(shí)間、部位以及刈割長(zhǎng)度也會(huì)影響其收割后的營(yíng)養(yǎng)成分。由于我國(guó)小麥品種繁多，對(duì)其尚未建立相應(yīng)的原料數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)小麥秸稈的發(fā)酵利用尚不充分。在發(fā)酵中，如何選用菌種、菌種使用工藝及其優(yōu)化存在一定的爭(zhēng)議。小麥秸稈發(fā)酵后在動(dòng)物生產(chǎn)中的研究主要集中在反芻動(dòng)物中，這也限制了小麥秸稈在其他動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用。如何選用高效的發(fā)酵菌種以及發(fā)酵后產(chǎn)物，使其能在單胃動(dòng)物生產(chǎn)中得到利用亟待解決。

[1]朱德文.農(nóng)作物秸稈用作動(dòng)物飼料——可行性與限制因素分析[J].飼料研究,2003,2（2）:34-36.

[2]姜秀云,劉繼明.農(nóng)作物秸稈合理利用與展望[J].山東畜牧獸醫(yī), 2005（3）:21-23.

[3]曾家豫,馮克寬,劉國(guó)安,等.纖維素酶制備工藝的研究[J].甘肅農(nóng)業(yè)科技,2000（4）:46-47.

[4]汪海波,章瑞春.中國(guó)農(nóng)作物秸稈資源分布特點(diǎn)與開發(fā)策略[J].山東省農(nóng)業(yè)管理干部學(xué)院學(xué)報(bào),2007,23（2）:164-165.

[5]王雪雅.小麥秸稈降解發(fā)酵工藝的研究[D].洛陽(yáng):河南科技大學(xué),2013.

[6]史央,蔣愛芹,戴傳超,等.秸稈降解的微生物學(xué)機(jī)理研究及應(yīng)用進(jìn)展[J].微生物學(xué)雜志,2002,22（1）:47-50.

[7]張衛(wèi)中,韓天權(quán),湯耀卿,等.PCR快速診斷急性壞死性胰腺炎繼發(fā)真菌感染的研究[J].中國(guó)實(shí)驗(yàn)診斷學(xué),2000,4（3）: 109-111.

[8]劉星斌.黑曲霉ZM-8降解小麥秸稈及生產(chǎn)蛋白飼料的研究[D].蘭州:甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué),2008.

[9]丁志剛,郭亮,蔣建軍,等.地衣芽孢桿菌對(duì)小麥秸稈和稻草品質(zhì)的影響[J].揚(yáng)州大學(xué)學(xué)報(bào)（農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版）,2010（2）:82-86.

[10]惠文森,王康英,李圣男.酵母菌發(fā)酵小麥秸稈試驗(yàn)研究[J].草業(yè)與畜牧,2010（5）:19,29.

[11]張洪生,梁軍鋒,張克強(qiáng),等.兩株側(cè)耳屬真菌對(duì)小麥秸稈化學(xué)組分及瘤胃消化率的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2009,28（10）:2 185-2 188.

[12]Adogla-Bessa T,Owen E,Adesogan A T.Ensiling of whole crop wheat with cellulase-hemicellulase based enzymes:3.comparing effects of urea or enzyme treatment on forage composition and stability[J].Animal Feed Science and Technology,1999,82（1-2）: 51-61.

[13]辛總秀.纖維素復(fù)合酶處理粗飼料飼喂反芻動(dòng)物的效果研究[D].西寧:青海大學(xué),2007.

[14]金加明,吳寶霞.纖維素酶和酵母菌處理小麥秸稈喂育肥羊試驗(yàn)[J].飼料研究,2007（9）:45-46.

Application of Wheat Straw Used in Animal Production

LIU Bo,TONG Qin
（College of Animal Science and Technology,Hunan Agricultural University,Changsha 410128,China）

As one of the three stalks,wheat straw has an important recycling value,which can relieve the problem of human and animal contending for food.In this article,the biological fermentation of wheat straw and its application in animal production were summarized.

wheat straw;animal production;application

S816.5；S814

A

1001-0084（2015）11-0012-03

2015-10-02

劉波（1994-），女，陜西西安人，研究方向?yàn)閯?dòng)物營(yíng)養(yǎng)。