理化预处理与生物酶解联合转化玉米秸秆为鸡饲料资源的研究

发布时间：2018-06-06 05:57

  本文选题：玉米秸秆 + 氢氧化钠　； 参考：《河南农业大学》2015年硕士论文

【摘要】：当前,粮食和饲料资源的短缺直接制约着我国畜牧业的快速发展。与此相对的是农作物秸秆资源丰富,由于缺乏有效的处理手段,除少部分被利用外,大部分被焚烧和腐烂掉,不仅造成环境污染而且还造成资源浪费。如果能把农作物秸秆转化为畜禽等单胃动物的饲料资源,将会缓解我国饲料资源的不足,并达到变废为宝目的。本研究以玉米秸秆为研究对象,采用理化预处理与生物酶解相结合,研制出一种新型的生物秸秆饲料资源,主要结果如下:(1)先通过单因素试验设计,分别确定氢氧化钠浓度(2.0%、2.5%、3.0%,w/v)、固液比(1:6.0、1:7.5、1:9.0)和处理时间(15、30、45 min)各三个适宜水平,然后进行三因素三水平正交试验。获得去除木质素效果最优的试验条件为:氢氧化钠浓度3.0%,固液比1:9.0,121℃高压蒸汽灭菌锅内处理15 min。在此条件下玉米秸秆中木质素、半纤维素和纤维素降解率分别为91.62%(P0.05)、72.70%(P0.05)、6.40%(P0.05)。该处理条件有效地降解了木质素,打破了木质素和半纤维素对纤维素的保护屏障,为后续纤维素酶水解纤维素奠定了良好的基础。(2)分别采用氢氧化钠-干法爆破(秸秆:水=1:0)和氢氧化钠-湿法爆破(秸秆:水=1:2),研究不同氢氧化钠添加量(0%、2%、4%、6%、8%,w/w)对玉米秸秆中粗纤维成分的影响。结果表明:在氢氧化钠-干法爆破条件下,添加不同剂量氢氧化钠对纤维素降解有显著影响(P0.05),随着氢氧化钠添加量的增加,纤维素降解率逐渐增大(P0.05);而对半纤维素和木质素的降解无显著性影响(P0.05)。在氢氧化钠-湿法爆破条件下,添加不同剂量氢氧化钠对木质素降解有显著影响(P0.05),随着氢氧化钠添加量的增加,木质素降解率逐渐增大(P0.05);而对半纤维素和纤维素的降解无显著性影响(P0.05)。(3)以氢氧化钠-蒸汽高压预处理后的秸秆为底物,利用正交试验对纤维素酶的酶解条件(酶用量、p H、温度、时间)进行优化。结果表明:纤维素酶解在底物浓度为50 g/L、转速200 r/min时的最优条件为:纤维素酶用量25.80 FPU/g秸秆、p H 4.8、温度40℃、酶解96 h,在此条件下还原糖得率最大(P0.05)。以该最优条件为基础,分别对普通秸秆、氢氧化钠-蒸汽高压预处理秸秆、氢氧化钠-干法爆破(0%、4%、8%,w/w)和氢氧化钠-湿法爆破(0%、4%、8%,w/w)预处理秸秆进行酶解。结果表明:氢氧化钠-蒸汽高压-酶解组还原糖产量最大,达到575.51 mg/g(P0.05);其次为氢氧化钠(8%)-湿法爆破-酶解组,还原糖产量为508.17 mg/g(P0.05)。对普通秸秆、氢氧化钠-蒸汽高压、氢氧化钠(8%)-湿法爆破、氢氧化钠-蒸汽高压-酶解、氢氧化钠(8%)-湿法爆破-酶解处理后的秸秆进行扫描电镜观察,结果表明各处理均破坏了秸秆表面的光滑平整结构,其中氢氧化钠-蒸汽高压-酶解后的秸秆结构被彻底破坏,彻底降解为小分子物质。本研究确定了两种还原糖产量较高的处理方式:即氢氧化钠-蒸汽高压-酶解和氢氧化钠(8%)-湿法爆破-酶解。利用这两种方式制备两种生物秸秆饲料,进行下一步鸡的代谢试验。(4)分别采用强饲法和套算法,测定上述生物秸秆饲料鸡的表观代谢能。强饲法选用15只5月龄豫粉Ⅰ号蛋公鸡,随机分成3个处理组,每个处理组5只鸡。试验鸡在饥饿48 h后,进行代谢试验。处理1组饲喂30 g普通秸秆,处理2组饲喂30 g生物秸秆Ⅰ(氢氧化钠-蒸汽高压-酶解),处理3组饲喂30 g生物秸秆Ⅱ(氢氧化钠(8%)-湿法爆破-酶解)。结果表明,三种秸秆的表观代谢能分别为1.69、9.35、8.62 MJ/Kg(P0.05)。套算法选用20只5月龄豫粉Ⅰ号蛋公鸡,随机分成4个处理组。处理1组饲喂50 g基础日粮,处理2组饲喂生物秸秆Ⅰ替代30%基础日粮,处理3组饲喂生物秸秆Ⅱ替代30%基础日粮,处理4组饲喂生物秸秆Ⅱ替代50%基础日粮。结果表明,四种日粮的表观代谢能分别为13.92、12.44、12.39、11.58 MJ/Kg,推算出生物秸秆Ⅰ的表观代谢能为9.01 MJ/Kg,30%替代和50%替代推算出生物秸秆Ⅱ的表观代谢能分别为8.66和8.91 MJ/Kg。利用两种方法测定的两种生物秸秆的表观代谢能结果差异不显著(P0.05),其表观代谢能分别是普通秸秆和小麦麸的5.3和1.3倍,与豆粕的代谢能(9.62 MJ/Kg)相当,约为玉米表观代谢能的67%,显著提高了秸秆的营养价值。这表明生物秸秆饲料可以作为一种非常规饲料资源应用到鸡的生产中,对于缓解我国饲料粮的短缺问题具有重要意义。
[Abstract]:A new kind of biological straw feed resource was developed by combining physical and chemical pretreatment with biological enzymolysis . The results were as follows : ( 1 ) The degradation rate of lignin , hemicellulose and cellulose in corn stalk was 91.62 % ( P0.05 ) , 72.70 % ( P0.05 ) and 6.40 % ( P0.05 ) . ( 2 ) The effects of different dosage of sodium hydroxide ( 0 % , 2 % , 4 % , 6 % , 8 % , w / w ) on cellulose degradation were studied by sodium hydroxide - dry blasting ( straw : water = 1 : 0 ) and sodium hydroxide - wet blasting ( straw : water = 1 : 2 ) . The results showed that the optimal conditions were as follows : cellulase dosage of 25 . 80 fpu / g straw , pH 4.8 , temperature 40 鈩，

本文编号：1985446