氨化处理对秸秆的作用机理

司清蕊

（东北农业大学，黑龙江 哈尔滨 150030）

氨化处理对秸秆的作用机理

司清蕊

（东北农业大学，黑龙江 哈尔滨 150030）

近年来，我国的秸秆氨化技术取得了较大的进展，氨化处理可以改变秸秆的物理、化学和组织结构特性，显著提高秸秆的营养价值和反刍动物对秸秆的消化率。本文在前人研究的基础上，结合生物、物理、化学等多方面的知识，得出氨化对秸秆作用机理的综合描述，对秸秆氨化条件的提供，氨化效率的提高及氨化技术的改进具有指导意义。

秸秆；氨化；营养价值；作用机理

我国是一个农业大国，秸秆资源十分丰富，各种秸秆年产量约为7亿t，但秸秆利用率较低。近年来，为进一步利用秸秆资源，使其成为反刍动物的优质饲料，很多氨化技术得到广泛应用。传统的方法包括小型容器法、堆垛法、氨化炉法，而今，为了大量地对秸秆进行氨化处理，快速氨化法应运而生。不同的氨化处理可以不同程度地改变秸秆的物理、化学和组织结构特性，但其反应原理基本相同。

1 碱化作用

1.1 溶解酯键氨源中的氨与秸秆中的水结合生成氢氧化铵，一部分氢氧化铵分解出氢氧根离子和铵离子，氢氧根能使饲料纤维内部的氢键结合变弱，导致纤维分子膨胀；而且能使纤维素、半纤维素、木质素间的酯键断裂，形成铵盐，化学反应方程式如下：

酯键溶解使木质素的含量降低。秸秆中碳水化合物绝大部分是细胞壁的构成成分，如纤维素、半纤维素、木质素和角质等，木质素和角质不但不能被反刍动物消化利用，而且会坚固地镶嵌在纤维素中，形成木质化和结晶化，妨碍动物分解细胞壁中易于消化的物质，通过碱化作用能打断纤维素、半纤维素与木质素间的紧密联系，使反刍动物的消化液直接与纤维素、半纤维素接触，从而提高秸秆的消化率。

酯键溶解使半纤维素的含量降低。半纤维素是由几种不同类型的单糖构成的异质多聚体，单糖聚合体间分别以共价键、氢键、醚键和酯键连接，酯键溶解减少了半纤维素单糖聚合体间的连接，溶解了半纤维素木聚糖，增加了反刍动物对半纤维素的消化利用率。

1.2 水解纤维素纤维素大分子在碱性条件下所发生的分子链断裂过程，称之为碱性降解，碱性降解会使纤维素中的部分苷键断裂、纤维素聚合度下降，从而使反刍动物可以更好地利用秸秆中的纤维素。

2 氨解作用

氨源中的氨遇到秸秆后，与其中的有机物发生氨解反应，成为铵盐。其反应机理如下：

共价性物质在液氨中分解，于较强共价键处分为两部分，其中负电性部分与结合，正电性部分与结合，形成两种新物质。反应方程式如下：

该物质在极性分子作用下于较大极性的共价键处解离成两部分。其中负电性部分与结合，正电性部分与结合，形成两种新物质。反应方程式如下：

氨源中的氨与秸秆中的共价型化合物发生氨解反应，生成铵盐，铵盐是一种非蛋白氮，在瘤胃脲酶的作用下，铵盐被分解成为氨，同氮、氧、硫等元素合成氨基酸再进一步合成菌体蛋白。氨解反应大大提高了秸秆中铵盐的含量，使秸秆中测得的粗蛋白含量增多，显著改善了秸秆的营养价值，提高了反刍动物对秸秆的消化率。

3 中和作用

氨化后非核心木质素的成分（如香豆酸和阿魏酸）处理后明显减少，使木质素与结构性碳水化合物间的结合遭到了破坏，而且，氨源中的氨还能中和游离的糖醛酸，与秸秆中的有机酸结合，中和秸秆中的潜在酸度。

氨气与秸秆中的水结合生成氢氧化铵，氢氧化铵与秸秆中的酸发生中和作用，生成铵盐和水。同时，氨源中的氨与有机酸反应化合反应生成铵盐。

中和作用改变了秸秆的结构特性，使其更易于消化，同时，改善了秸秆的pH值，由于瘤胃呈中性，中和作用使瘤胃微生物生命力更强，从而提高了秸秆消化率。

4 小结

在秸秆氨化过程中，经过碱化、氨解、中和作用，铵盐的含量显著增高；木质素结构变得松散，半纤维素和纤维素部分溶解，同时，氨化可以将秸秆中的含羧基的有机酸反应生成铵盐，更加利于反刍动物瘤胃消化利用秸秆，显著提高了秸秆的营养价值和消化率。但秸秆氨化前后的作用机理不仅涉及到秸秆的营养成分及组织结构特性的变化，还与秸秆本身的物理、化学性质，及其在反刍动物瘤胃内的消化特性密切相关，故对于氨化过程中更加具体的反应过程和作用机制，仍需更加深入的研究与探讨。

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10．3969/J.ISSN．1671-6027．2015．10.021