瘤胃微生物体外降解玉米秸秆与花生壳混合粉的研究

付钓钧， 周清波， 郭 勇， 李佳琳， 李春丰， 朱德全， 王文新， 戴志江

（1.佳木斯大学生命科学学院，黑龙江佳木斯154007；2.佳木斯职业学院，黑龙江佳木斯154004；3.佳木斯市兽医卫生防疫站，黑龙江佳木斯154000）

秸秆类、秕壳类等农副产品，蛋白质含量低，粗灰分和粗纤维含量高，不易消化。除了牛、羊等草食动物可消耗掉一小部分外，大部分都是田间烧掉，这不但造成资源浪费，同时也给环境带来了污染（毛胜勇和朱伟云，2010）。有效的解决办法之一是利用瘤胃微生物体外消化低粗饲料合成自身组织，再为猪鸡等非草食动物提供生物蛋白饲料。本试验研究了玉米秸秆和花生壳的不同比例组合对瘤胃微生物体外生长繁殖的影响。

1 材料和方法

1.1 试验材料

1.1.1 瘤胃微生物的提取 取自于肉牛屠宰厂，将刚屠宰后的牛瘤胃内容物用2层纱布过滤，滤后瘤胃液装入保温盒中带回实验室，于39℃恒温水浴保存，备用。

1.1.2 玉米秸秆粉、花生壳粉的制备 取材于本地秋收后所产的玉米秸秆和花生壳，并将其晾干。选用新鲜、无霉变的玉米秸秆和花生壳，经过40目粉碎机粉碎，并烘干存放于干燥通风处，备用。

1.2 试验仪器设备和试剂

1.2.1 试验设备与器材 实验室粉碎机 （JFSD-70，上海嘉定粮油仪器有限公司）、电热恒温培养箱（HG303-4，南京实验仪器厂）、电子天平（EXP-140型，黑龙江东拓仪器制造有限公司）、恒温水浴锅（HH-24，郑州长城科技工贸有限公司）、酸度计（PT25型，德国塞多利斯公司）、水浴锅（SC-15，上海比朗仪器有限公司）、双目显微镜（BM311110，北京视界通仪器有限公司）、三角瓶（60 mL）、漏斗、玻璃棒、烧杯若干、容量瓶、量筒、注射器（25 mL）、镊子、胶头滴管、滤纸、纱布、温度计等。

1.2.2 试验试剂 微量元素溶液 （A液）：CaCl2·2H2O 13.2 g，MnCl2·4H2O 10.0 g，CoCl2·6H2O 1.0 g，FeCl3·6H2O 8.0 g， 蒸馏水至 100 mL； 缓冲溶液（B液）：NH4HCO34.0 g，NaHCO335.0 g， 蒸馏水至1000 mL； 常量元素溶液 （C 液）：Na2HPO45.7 g，K H2PO46.2 g，MgSO4·7H2O 0.6 g，蒸馏水至 1000 mL；还原剂溶液：NaOH 0.16 g，Na2S·9H2O 0.625 g，蒸馏水至95 mL。

1.3 试验方法

1.3.1 混合草粉制备 样品置于烘干箱中烘干，测其含水量，结果见表1。

表1 样品含水量

将玉米秸秆粉和花生壳粉按不同配比（2∶8、3∶7、4∶6、5∶5、6∶4、7∶3、8∶2）混合，形成 7 种混合草粉。

1.3.2 培养液的配制 营养液的配制：蒸馏水400 mL+A液0.1 mL+B液200 mL+C液200 mL+还原剂溶液40 mL，用前配制，并预热至39℃。

培养液的配制：将牛瘤胃液与营养液按体积比1∶2混合，制成培养液。

1.3.3 分装和培养 在已称完并装好样品的每个培养瓶内分别加入40 mL培养液，摇匀。每个样品设3个重复。将发酵瓶成批转入恒温箱 （39～40℃）中连续培养36 h，每2 h快速读取产气量，记录结果后摇匀。试验过程中镜检抽查发酵瓶内纤毛虫活动状况。36 h后将其迅速放入0℃冰箱中1 h，使其停止发酵，然后测其干物质含量。

2 结果

2.1 各时间段产气量及总产气量 从表2可以看出：试验1～6 h产气量逐渐下降，最后接近零是由于培养瓶样品中存在好氧菌，这些好氧菌在利用样品中已有的氧气进行代谢的结果；同时，瘤胃微生物此时受到环境变化影响，活性很低。6～12 h，由于培养瓶中氧气逐渐耗尽，好氧菌停止活动，瘤胃微生物活性逐渐上升，产气量呈现快速上升状态。12～24 h，由于培养瓶中瘤胃微生物的代谢产物不能及时排出，反馈性抑制瘤胃微生物的活性，产气量由高峰逐渐下降，直到24～36 h后瘤胃微生物的活性逐渐停止，产气量接近零。试验结果说明，利用人工瘤胃发酵生产生物性饲料时，加料初期瘤胃微生物繁殖生长受到暂时性抑制是正常的，如及时排出代谢产物更有利于生物饲料的合成。

花生属于豆科植物，其壳含氮量相对较高；玉米属于禾本科植物，其秸秆含碳量相对较高。合适的N/C对瘤胃微生物的生长繁殖至关重要（高巍和孟庆翔等，2010）。从表2可以看出：不同比例玉米秸秆和花生壳混合粉产气量有所不同，3∶7组合产气量最多，是因为这一组合的营养成分，主要是N/C更适合瘤胃微生物生长繁殖。4∶6组合次之。其他组合因为配比不适于瘤胃微生物的生存，因此产气量较少。

表2 不同配比玉米秸秆和花生壳混合粉在不同时间段的发酵产气量 mL

2.2 干物质降解率 从表3可看出：玉米秸秆和花生壳混合粉的产气量和干物质降解率呈对应关系，产气量多降解率就大，反之亦然。配比3∶7组干物质降解率最高，发酵效果最好，4∶6组次之。这是因为花生壳中含有丰富的氮元素，是很好的氮源；玉米秸秆含有丰富的碳元素，是很好的碳源，3∶7组合C/N最适合微生物生长。4∶6组合次之。其他组由于营养不平衡，搭配不合理，使瘤胃微生物不能很好地生长繁殖，干物质降解率降低。

3 结论

通过产气体积和干物质降解率的比较，利用玉米秸秆和花生壳混合粉作为底物，配比为3∶7时瘤胃微生物体外代谢最旺盛，生长繁殖最活跃。底物配比4∶6的组合次之。此外，试验还证实，体外瘤胃微生物对纤维素的消化分解过程中，代谢终产物如能够及时排出保持发酵瓶内的动态稳定，消除反馈抑制，有利于生物饲料的合成。

表3 不同配比玉米秸秆与花生壳混合粉干物质降解率 g

[1]高巍，孟庆翔.瘤胃细菌原虫和真菌降解植物细胞壁的相对贡献及其互作[J].中国农业大学学报，2010，8（5）：98 ～ 104.

[2]毛胜勇，朱伟云.反刍动物瘤胃真菌的研究进展[J].中国奶牛，2010，5：26～27.