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農(nóng)作物秸稈是自然界中最為豐富的可再生資源之一，是潛在的動(dòng)物飼料資源。作物秸稈中所含的纖維素是地球上最豐富的可再生資源，其年產(chǎn)量高達(dá)數(shù)十億噸。在地球的化石能源越來(lái)越少的情況下，開(kāi)發(fā)利用秸稈資源越來(lái)越受到重視，研究人員正在積極探索尋找利用微生物來(lái)降解秸稈，提高秸稈的利用率的方法。

目前我國(guó)農(nóng)作物秸稈的綜合利用技術(shù)正朝著多元化的方向發(fā)展，主要的利用途徑有秸稈還田利用技術(shù)、秸稈飼料利用技術(shù)、秸稈原料利用技術(shù)以及秸稈能源利用技術(shù)等。秸稈還田是秸稈綜合利用的一條主要途徑，但秸稈還田存在很多問(wèn)題。由于人均耕地少，機(jī)械化程度較低，耕地復(fù)種指數(shù)高，倒茬時(shí)間短，秸稈還田后不能有效降解，而且秸稈碳氮比高，還田費(fèi)用過(guò)高，給秸稈還田帶來(lái)困難，嚴(yán)重影響農(nóng)民積極性；每年還有大量的秸稈沒(méi)有被充分利用，大量被焚燒，大量被拋入水體，造成環(huán)境污染，形成了一大社會(huì)公害。

秸稈飼料利用技術(shù)可以緩解畜牧業(yè)對(duì)糧食的過(guò)分依賴，為畜牧業(yè)提供大量的廉價(jià)原料，在全球糧食和資源緊缺的今天具有重大的生態(tài)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)利益。常用的秸稈飼料化方法有3種，即物理法、化學(xué)法和生物法。相比較而言，生物法具有操作簡(jiǎn)易、環(huán)保無(wú)污染、降解效果好等優(yōu)點(diǎn)，所以受到越來(lái)越多的學(xué)者關(guān)注。利用微生物產(chǎn)生的各種酶系對(duì)秸稈中纖維素、木質(zhì)素等成分進(jìn)行降解，提高其利用率，改善營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，生產(chǎn)秸稈生物飼料，是秸稈綜合利用的一條生態(tài)、低碳、高效循環(huán)利用有效途徑。利用微生物秸稈發(fā)酵飼料發(fā)展牛羊養(yǎng)殖，增加農(nóng)民的收入，具有廣闊的開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景。

秸稈的生物處理方法就是利用某些微生物來(lái)處理秸稈飼料。常用的方法有青貯、微貯發(fā)酵、酶解等。

1.1　青貯

青貯是在厭氧環(huán)境中，通過(guò)乳酸菌繁殖發(fā)酵，將秸稈中的淀粉和可溶性糖合成乳酸，當(dāng)乳酸積累到一定濃度時(shí)會(huì)抑制腐敗菌的生長(zhǎng)，秸稈得以長(zhǎng)期保存。秸稈青貯以后，營(yíng)養(yǎng)成分損失較少，適口性有很大提高。但青貯飼料，為了保障乳酸菌發(fā)酵，必須有一定的可溶性糖存在，含糖較多的原料如青草、玉米秸等容易青貯成功，稻草、麥秸等就比較難以青貯。此外，青貯飼料中微生物一般是被動(dòng)進(jìn)入的，并且飼料中維生素D和蛋白質(zhì)含量偏低，酸度重，甜味不足，制作時(shí)受氣候影響等缺點(diǎn)，一定程度上制約了青貯的應(yīng)用。

1.2　酶解

酶解法是將酶溶于水后噴灑在秸稈上，先進(jìn)行酶解處理，然后再利用微生物發(fā)酵秸稈生產(chǎn)蛋白飼料。常用的酶制劑有纖維素酶、木質(zhì)素酶、葡聚糖酶等。此種方法雖然酶制劑有利于秸稈的降解，但往往成本較高不利推廣應(yīng)用。

1.3　微貯

微貯發(fā)酵即農(nóng)作物秸稈微生物發(fā)酵貯存技術(shù)，是農(nóng)作物秸稈提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的秸稈處理方法。通過(guò)加入對(duì)木質(zhì)素、纖維素有較強(qiáng)降解能力的菌種，在一定的條件下發(fā)酵，從而促進(jìn)秸稈中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的分解，改善秸稈的適口性，提高其消化率，并增加營(yíng)養(yǎng)。其作用機(jī)理一是使半纖維素-木聚糖鏈和木質(zhì)素聚合物的酯鏈降解，增加了秸稈的柔軟性和膨脹度，使瘤胃微生物能直接與纖維素接觸，有利于消化；二是在發(fā)酵過(guò)程中，部分木質(zhì)纖維素類物質(zhì)被轉(zhuǎn)化為糖類；三是由于微貯飼料中所含酶和其他生物活性物質(zhì)的作用，提高了反芻動(dòng)物瘤胃微生物區(qū)系的纖維酶和降解酶的活性，從而提高了對(duì)秸稈的消化能力。

通過(guò)微生物發(fā)酵生產(chǎn)秸稈飼料具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）成本低、效益高。因微生物生長(zhǎng)繁殖速度快，發(fā)酵秸稈對(duì)微生物的接種量所需甚微，且降解作用良好。

（2）適口性好，采食量增加，秸稈消化利用率高。金加明等用纖維素酶和酵母菌處理玉米秸稈飼喂育肥羊，日增重達(dá)到145.3g，較飼喂普通玉米秸稈提高了51%；顧擁建等利用微貯稻草秸稈飼料飼喂羊，羊的日采食量為1.4kg，顯著高于飼喂普通稻草組的羊日采食量（0.95kg）；任大明等用發(fā)酵劑處理玉米秸稈飼喂肉鵝，微生物發(fā)酵使玉米秸稈風(fēng)干樣品消化率提高15.77%，絕干樣品消化率提高15.26%。

（3）原料來(lái)源廣。基本上所有農(nóng)作物秸稈都可用作微貯發(fā)酵飼料的原料。

（4）技術(shù)操作簡(jiǎn)單快捷。基本上全年都可生產(chǎn)，且所需設(shè)備簡(jiǎn)單，操作步驟簡(jiǎn)便快捷。總之，微生物發(fā)酵與其他秸稈飼料處理方法相比，制作費(fèi)用低，同時(shí)發(fā)酵過(guò)程中還能產(chǎn)生并積累對(duì)畜禽有益的代謝產(chǎn)物如氨基酸、有機(jī)酸、醇、醛、酯、維生素等，不僅使飼料適口性增加，而且具有增強(qiáng)動(dòng)物抗病力及促進(jìn)其生長(zhǎng)發(fā)育的作用。因此，微貯發(fā)酵具備良好的可操作性及市場(chǎng)價(jià)值，是目前秸稈飼料化的主要研究方向。

微生物降解纖維素主要依靠其產(chǎn)生的纖維素酶。纖維素酶來(lái)源較廣泛，如原生動(dòng)物、軟體動(dòng)物、昆蟲(chóng)、細(xì)菌、真菌等都能產(chǎn)生纖維素酶。來(lái)源于真菌的纖維素酶酶系較全，活性強(qiáng)。目前用于生產(chǎn)纖維素酶的微生物大多屬于霉菌，研究較多的有木霉屬、曲霉屬、根霉屬和漆斑霉屬。特別是綠色木霉及其近緣菌株最佳，國(guó)內(nèi)外普遍認(rèn)為綠色木霉的纖維素酶產(chǎn)率最高，酶系最全。

目前，人們對(duì)霉菌的降解過(guò)程提出了多種理論，而最讓人們廣泛接受的是協(xié)同理論。即霉菌所產(chǎn)生的纖維素酶通過(guò)各組分間進(jìn)行協(xié)同作用，這是其他酶類沒(méi)有的特點(diǎn)。霉菌是一類比較復(fù)雜的復(fù)合酶，它包括3種水解酶：第一種是內(nèi)切β-1，4-葡聚糖苷酶（簡(jiǎn)稱C₁酶），它的主要作用是在纖維素酶分子的內(nèi)部任意切斷纖維素酶的β-1，4糖苷鍵分子；第二種是外切β-1，4-葡聚糖酶（簡(jiǎn)稱Cx酶），它的主要作用是從纖維素分子的非還原端依次切斷β-1，4糖苷鍵釋放出纖維二糖分子；第三種是β-葡萄糖苷酶（簡(jiǎn)稱βG），它的主要作用是將Cx酶和C₁酶切下來(lái)的纖維二糖分子轉(zhuǎn)變成葡萄糖。我國(guó)對(duì)纖維素酶的研究有幾十年的歷史，1968年北京選育出一批產(chǎn)纖維素酶的菌種，1970年，中國(guó)科學(xué)院上海植物生理研究所等單位利用誘變方法獲得了產(chǎn)酶能力較高的變異株，并進(jìn)行了生產(chǎn)試驗(yàn)。1975年，廣東省微生物研究所分離篩選出纖維素酶產(chǎn)生菌株——長(zhǎng)梗木霉。1976年，Stemberg和Nystr報(bào)道了用綠色木霉生產(chǎn)纖維素酶的發(fā)酵條件及中試情況。1980年開(kāi)始，研究的方向則集中于利用基因工程的方法對(duì)纖維素酶的基因進(jìn)行克隆，和一級(jí)序列的測(cè)定。近20年，根據(jù)結(jié)構(gòu)生物學(xué)與蛋白質(zhì)工程的方法研究酶的結(jié)構(gòu)與功能成為纖維素酶研究的熱點(diǎn)，并且選育出了一些纖維素酶高產(chǎn)菌種。

白腐真菌（White rot fungi）是一種絲狀真菌，它可以侵入木頭的細(xì)胞腔內(nèi)，釋放降解木質(zhì)素和其他木質(zhì)組分的酶，導(dǎo)致木頭腐爛，故因此而得名。白腐真菌在分類學(xué)上絕大多數(shù)屬于真菌門、擔(dān)子菌亞門，少數(shù)為子囊菌大綱。有糙皮側(cè)耳、樺多孔菌、擬革蓋菌、漏斗狀側(cè)耳、粉狀側(cè)孢霉等200余個(gè)品系。其主要作用機(jī)理是通過(guò)分泌非專一性的木素降解酶系進(jìn)行木質(zhì)素的降解活動(dòng)。白腐真菌的木質(zhì)素降解酶系主要有錳過(guò)氧化物酶、木質(zhì)素過(guò)氧化物酶和漆酶。先是美國(guó)科學(xué)家Tier和Kirk從黃孢原毛平革菌中發(fā)現(xiàn)了木質(zhì)素過(guò)氧化物酶（Lignin peroxidase，簡(jiǎn)稱 Lip）。第2年，Cold等又發(fā)現(xiàn)了錳過(guò)氧化物酶（mangnaseperoxidase，簡(jiǎn)稱 MnP）和后來(lái)的日本科學(xué)家吉田第一次在生漆中發(fā)現(xiàn)的漆酶（Laccase，簡(jiǎn)稱 Lac）。

限制秸稈降解的主要因素是木質(zhì)素，木質(zhì)素的完全降解是微生物群落共同作用的結(jié)果，其中白腐真菌特別是大型擔(dān)子真菌是最為重要的一類。20世紀(jì)70年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者和研究人員致力于白腐真菌的研究。Sharma等發(fā)現(xiàn)白腐真菌能夠顯著地提高木質(zhì)素的降解率，提高秸稈在瘤胃中干物質(zhì)消化率，并且能改善秸稈的適口性。另有試驗(yàn)報(bào)道，用白腐真菌發(fā)酵切碎的麥秸5～6周后，不僅粗蛋白含量有所提高，而且秸稈消化率也提高了2～3倍。利用白腐真菌處理秸稈一方面可以大幅度的提高秸稈的適口性和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，另一方面部分用于食用菌生產(chǎn)的白腐真菌還具有成本低、無(wú)化學(xué)污染、飼喂家畜后無(wú)毒副作用等優(yōu)點(diǎn)，是秸稈制作發(fā)酵飼料的優(yōu)良菌種。楊國(guó)金等將多種混合菌種接種到稻草、小麥秸、玉米芯粉上，發(fā)酵后的秸稈的粗纖維降解率提高了19%～38%，粗蛋白含量增加了接近 1 倍，同時(shí)菌種發(fā)酵過(guò)程中還產(chǎn)生一些氨基酸和維生素等代謝產(chǎn)物。鐘德山等，用秸稈作為食用菌的培養(yǎng)基，采菇后菌糠的粗纖維降解60%～70%，粗蛋白增加接近1倍。

利用微生物處理秸稈生產(chǎn)秸稈飼料，主要是利用高活性微生物菌劑首先將秸稈中的木質(zhì)素、纖維素及果膠等轉(zhuǎn)化為各種易被動(dòng)物消化利用的糖類，其次通過(guò)微生物的生長(zhǎng)代謝還會(huì)進(jìn)一步合成營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高或適口性較好的物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、維生素、氨基酸、生長(zhǎng)因子等。在選擇發(fā)酵農(nóng)作物秸稈生產(chǎn)飼料的微生物菌種方面，最初多采用單菌種發(fā)酵，往往發(fā)酵效果較差，現(xiàn)在越來(lái)越傾向于采用混合菌發(fā)酵體系，在雙菌或多菌混合發(fā)酵中，酶促作用生成的糖立即被發(fā)酵糖的微生物所利用，這樣就維持了降解物的濃度，消除了酶合成作用受到的降解物的阻遏作用，同時(shí)，也解除了反應(yīng)終產(chǎn)物對(duì)酶的反饋抑制。要滿足以上特性，菌種在搭配組合上最好包括纖維分解菌、木質(zhì)素分解菌、提供蛋白的菌以及增加適口性的菌。為達(dá)到分解并利用秸稈纖維質(zhì)的目的，一般選用對(duì)纖維質(zhì)的分解起著重要作用的真菌。杭怡瓊等研究表明白腐真菌對(duì)木質(zhì)素的降解率平均可達(dá)37.76%，效果極為顯著。木霉、黑曲霉、綠色木霉和康氏木霉有較強(qiáng)的分解纖維素的能力，并可分解半纖維素和果膠物質(zhì)。它們通過(guò)產(chǎn)生一系列的纖維分解酶來(lái)分解纖維素為簡(jiǎn)單易消化糖。為達(dá)到氮素轉(zhuǎn)化目的一般在秸稈中加入能生產(chǎn)單胞蛋白的酵母菌，將秸稈中的營(yíng)養(yǎng)物轉(zhuǎn)到酵母體內(nèi)，成為優(yōu)質(zhì)的菌體蛋白。增加適口性主要依靠乳酸菌發(fā)酵，其發(fā)酵過(guò)程會(huì)產(chǎn)生一種酸香味，能夠增加采食量，從而提高畜禽對(duì)秸稈飼料的利用率。乳酸菌發(fā)酵過(guò)程產(chǎn)酸，會(huì)使飼料的pH下降，并抑制有害菌的繁殖，從而達(dá)到保存秸稈的目的。

理論上可以利用白腐真菌、褐腐真菌等來(lái)降解秸稈飼料中的木質(zhì)素；利用木霉、根霉等來(lái)降解秸稈飼料中的纖維組分；利用酵母的菌體蛋白來(lái)提高秸稈飼料中的蛋白含量；利用乳酸菌發(fā)酵來(lái)改善秸稈飼料的適口性。但多種微生物混合發(fā)酵秸稈技術(shù)，并不是單純地把具有各種功能的菌隨意拼湊組合，因?yàn)楦鞣N微生物之間有可能產(chǎn)生拮抗作用，它們相互間會(huì)搶奪養(yǎng)分甚至抑制對(duì)方的生長(zhǎng)。同時(shí)還要注意不同菌之間的互補(bǔ)性和協(xié)同性，讓其總體發(fā)揮出正組合效應(yīng)，這就需要在具體實(shí)踐中進(jìn)行摸索。徐堅(jiān)平等采用綠色木霉菌和產(chǎn)脘假絲酵母固體混合發(fā)酵方式制作秸稈飼料，結(jié)果表明，秸稈中纖維素轉(zhuǎn)化率達(dá)51%，蛋白質(zhì)的含量提高到了20%～25%，另外飼料中還富含多種酶類、氨基酸及維生素。

玉米秸稈經(jīng)活干菌發(fā)酵后，轉(zhuǎn)變?yōu)檫m口性好、消化率高的優(yōu)質(zhì)飼料。黃世強(qiáng)等將玉米秸稈添加發(fā)酵活干菌劑后進(jìn)行微貯，再利用微貯玉米秸稈對(duì)羊進(jìn)行夜間補(bǔ)飼。結(jié)果表明：兩試驗(yàn)組羊日均增重，比對(duì)照組分別提高256%、216%（P<0.01）。陳學(xué)文等在南亞熱帶炎熱季節(jié)條件下，利用自制的微貯飼料發(fā)酵劑（主要含乳酸菌、酵母菌、相關(guān)酶制劑等多種益生菌添加劑）對(duì)乳熟期收獲甜玉米后的高水分（含水量78%以上）秸稈進(jìn)行厭氧發(fā)酵處理，結(jié)果表明，試驗(yàn)各組微貯飼料中的中性洗滌纖維含量都低于對(duì)照組，酸性洗滌纖維含量降低的最多達(dá)26.10%，微貯玉米秸稈中粗蛋白含量比常規(guī)青貯玉米秸稈分別增加了11.04%左右。孫耀華等利用纖維素復(fù)合酶處理半干貯的玉米秸稈，并進(jìn)行飼喂肉牛的試驗(yàn)，結(jié)果表明處理后的秸稈對(duì)肉牛的增重效果顯著，日增重達(dá)2.5 kg，較對(duì)照組提高了20%，經(jīng)濟(jì)效益增加了42%。馬效林等通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，用氨化飼料與微貯飼料育肥肉羊能獲得較高的日增重，飼喂微貯飼料的羊日增重達(dá)到143.33g，較飼喂氨化飼料組提高了10.40%，較飼喂普通麥秸組提高了30%。各項(xiàng)試驗(yàn)證明，粗飼料經(jīng)微生物處理后飼喂反芻動(dòng)物，飼料報(bào)酬明顯提高。