玉米秸秆和莲花菜尾菜酵母菌发酵试验

戴洪伟，解耀钦（西北民族大学生命科学与工程学院,甘肃　兰州　730030）



玉米秸秆和莲花菜尾菜酵母菌发酵试验

戴洪伟，解耀钦
（西北民族大学生命科学与工程学院,甘肃兰州730030）

摘要：采用酵母菌对玉米秸秆+莲花菜尾菜在室温下进行发酵试验，发酵完成后，测定其粗蛋白质、粗脂肪、粗纤维含量，比较分析发酵前后营养成分的变化。结果表明：原料配方玉米秸秆：莲花菜尾菜：酵母菌在70:30:2时发酵效果好，发酵后粗蛋白质含量提高了0.78%，粗脂肪含量提高了0.76%，且与其他组相比差异极显著（P＜0.01）；玉米秸秆与莲花菜比例一定时，玉米粉添加量为10时粗蛋白质含量提高最多为1.38%，差异极显著（P＜0.01），粗脂肪含量提高0.89%，差异显著（P＜0.05）；玉米秸秆与莲花菜比例一定时酵母添加量为3 g时粗蛋白质含量提高最多为1.00%，差异极显著（P＜0.01）；原料配方玉米秸秆：莲花菜尾菜：酵母菌：玉米粉在70:30:2:5时发酵效果好发酵后粗蛋白质含量提高了0.90%，差异极显著（P＜0.01），粗脂肪含量提高了0.86%，差异显著（P＜0.05）；酵母菌发酵对玉米秸秆粗纤维作用甚微。

关键词：玉米秸秆；莲花菜尾菜；酵母菌；粗蛋白；粗脂肪；粗纤维

多年来，作物秸秆和蔬菜尾菜是全国农业生产中的一个共同的话题，国内外研究者在其合理利用方面作了大量工作。作物秸秆和蔬菜尾菜作为一种非竞争性资源，在我国具有数量大、分布广、种类多、价格低廉的特点。2009年我国蔬菜播种面积和产量分别占世界的43%和49%，均居世界第一。据农业部统计，2009年全国的蔬菜播种面积2.73亿亩，总产量6.02亿t。随着蔬菜产业的迅速发展，尾菜处理成了亟待解决的重要问题。蔬菜尾菜由于其含水量高，易腐烂变质，对其利用造成了一定限制。由于没有经济适用的加工工艺来处理利用蔬菜废弃物，使得大量的资源被白白浪费掉，且对环境造成非常严重的污染。蔬菜废弃物已成为污染农业生产及农村生活的“一大公害”。秸秆问题在农业区由来已久，根据2009年的统计年鉴数据，1991～2008年全国农作物秸秆的产量是逐年增加的，各种秸秆的总产量由1991年的58 505.83万t增加79 350.43万t，增加了20 844.60万t，增幅达35.63%。据测算，在秸秆总量中，玉米占42%。每年秋收后，除极少部分秸秆被用作牛羊等反刍动物饲料或还田作肥料外，大部分被焚烧、废弃，造成了严重的环境污染；而将秸秆直接用作饲料，其木质素、纤维素和半纤维素构成的细胞壁难以被牲畜的胃液消化。针对秸秆类作为饲料的适口性差、采食量和消化率及营养价值低的特点，长期以来人们在改善秸秆的适口性，提高消化率，增加其营养价值等方面进行了大量深入的研究和生产实践，取得了很大的进展，玉米秸秆进行青贮、黄贮、混合青贮等都取得了成功。本试验针对玉米秸秆和莲花菜尾菜的自身理化特性，依据“扬长避短，营养互补”的基本原理，用玉米秸秆+莲花菜尾菜进行酵母菌发酵试验，对蔬菜尾菜与作物秸秆等进行混合加工利用研究，对于提高农作物副产品的利用率，提高种植业和畜牧业的经济效益，生物资源的合理开发利用，降低环境污染，增加农民收入都有着重要意义。

1　材料与方法

1.1材料

玉米秸秆、莲花菜尾菜采集于兰州市榆中县夏官营镇。玉米粉：实验室存放，无虫害，无霉变。

酵母粉：湖北安琪酵母股份有限公司生产的安琪酵母，活菌数≥200亿/g。

1.2酵母菌的活化

根据安琪酵母说明书，按需要量称取酵母粉加入消毒的烧杯内，用35℃蒸馏水活化10 min（加水量按所需含水量计算），用玻璃棒搅拌均匀。

1.3实验设计

本实验从玉米秸秆与莲花菜的添加比例（A）、玉米秸秆与莲花菜比例一定时玉米粉添加量（B）、玉米秸秆与莲花菜比例一定时酵母添加量（C）、与A做同样处理时加玉米粉的效果（D）四个方面对发酵前后营养物质含量的变化进行了试验研究，每一处理设3个重复。试验设计及配方见表2。

1.4发酵过程与营养成分测定

先将玉米秸秆用组织粉碎机粉碎备用，再将莲花菜尾菜用组织捣碎机捣碎，然后将它们按实验设计的相应比例混合，再加入相应的活化后的酵母菌悬液，调节水分到相应水平并搅拌均匀，然后将混合物装入1 000 mL棕色广口瓶中充分压实，密封。室温（20℃～25℃）条件下发酵至规定时间后，进行营养成分测定。粗蛋白质含量测定用凯氏定氮法，脂肪含量的测定用索氏抽提法，粗纤维含量的测定用酸碱法。

表1　试验用玉米秸秆、莲花菜、安琪酵母、玉米粉的营养成分含量（%）

表2　试验设计及配方

1.5数据分析

用SPSS17.0统计分析软件进行统计分析。

2　结果与分析

2.1玉米秸秆与莲花菜尾菜的添加比例对发酵物营养成分的影响

从测定结果可以看出，A1玉米秸秆与莲花菜尾菜比例为9:1，发酵作用不明显，经发酵后粗蛋白质含量只提高0.36%，粗脂肪提高0.24%，粗纤维提高了0.11%；A3玉米秸秆与莲花菜比例为7:3，发酵效果明显，经发酵后粗蛋白质含量只提高0.78%，粗脂肪提高0.76%，粗纤维降低了0.56%。A2、A3、A4、A5玉米秸秆与莲花菜比例分别为8:2、7:3、6:4、5:5，与A1比较发酵后粗蛋白质含量变化差异极显著（P＜0.01），其中A3提高最多，发酵前后相差0.78%，与其他四种处理之间差异极显著（P＜0.01），而A2与A5之间发酵后粗蛋白质含量变化差异极不显著（P＞0.05）。发酵后A3粗脂肪含量提高最多，提高了0.76%，与A1、A2、A4、A5比较，发酵后粗脂肪含量变化差异极显著（P＜0.01），其中A1与A2发酵后粗脂肪含量变化差异不显著（P＞0. 05），A1、A2与A4、A5发酵后粗脂肪含量变化差异极显著（P＜0.01）。发酵后粗纤维含量有升有降，其中A5提高最多，提高了0.61%，与其他四种处理相比发酵后粗纤维含量变化差异极显著（P＜0.01），A3降低最多，降低了0.56%，与A1、A2、A4相比发酵后粗纤维含量变化差异极不显著（P＞0.05）。综上所述，A3发酵效果最佳，由此可知：随着玉米秸秆与莲花菜比例减小，发酵物粗蛋白、粗脂肪含量都增加，当玉米秸秆：莲花菜尾菜：酵母之比为70:30:2时，发酵效果好。

2.2玉米粉添加量对发酵物营养成分的影响

玉米秸秆与莲花菜尾菜比例一定时，玉米粉添加量为10即B2处理的粗蛋白质含量提高最多为1.38%，与其他三种处理相比发酵后粗蛋白质含量变化差异显著（P＜0.05），其中与B1、B4相比发酵后粗蛋白质含量变化差异极显著（P＜0.01）；B3粗蛋白质含量提高次之为1.22%，与B1相比差异极显著（P＜0.01），与B4相比差异显著（P＜0.05）。发酵后粗脂肪含量B2处理提高最多为0.89%，与BI相比发酵后粗脂肪含量变化差异不显著（P＞0.05），与B3相比差异显著（P＜0.05），与B4相比差异极显著（P＜0.01）。发酵后粗纤维含量有升有降,但总体变化不大，组间有差异，其中B4下降了0.43%，与B1、B3相比差异不显著（P＞0.05），与B2相比差异显著（P＜0.05）；B1、B2、B3发酵后粗纤维含量都升高，其中B2提高最多为0.45%，与B1、B3相比差异不显著（P＞0.05）。

2.3酵母添加量对发酵物营养成分的影响

玉米秸秆与莲花菜尾菜比例一定时，酵母添加量分别为1 g、2 g、3 g、4 g,发酵后粗蛋白质含量变化彼此间差异极显著（P＜0.01），其中C3处理即酵母添加量为3 g时粗蛋白质含量提高最多，提高了1.00%。发酵后粗脂肪含量C2处理提高最多为0.86%，与C3相比发酵后粗脂肪含量变化差异不显著（P＞0.05）,与C1和C4相比差异极显著（P＜0.01）；C1处理发酵后粗脂肪含量提高最低为0.45%，与C4相比发酵后粗脂肪含量变化差异不显著（P＞0.05）,与C2和C3相比差异极显著（P＜0.01）。发酵后粗纤维含量有升有降,但总体变化不大，且彼此间差异不显著（P＞0.05），其中C1处理降低最多为0.44%，C2提高最多为0.34%。

2.4加玉米粉5 g时玉米秸秆与莲花菜尾菜添加比例对发酵物营养成分的影响

由试验结果可知，与A作相同处理时添加玉米粉，发酵后D3处理粗蛋白质含量提高最多为0.90%，与D2处理相比发酵后粗蛋白质含量变化差异显著P＜0.05），与D1、D4和D5相比差异极显著（P＜0.01）；D1处理发酵后粗蛋白质含量提高最少为0.61%，与其他四种处理相比差异极显著（P＜0.01），D4与D5相比差异不显著（P＞0.05）。发酵后粗脂肪含量D3处理提高最多为0.86%，与D1和D2相比发酵后粗脂肪含量变化差异显著（P＜0.05）,与D4和D5相比差异极显著（P＜0.01）；D5处理发酵后粗脂肪含量提高最低为0.50%，与D4相比发酵后粗脂肪含量变化差异不显著（P＞0.05），与D1、D2和D3相比差异极显著（P＜0.01）。发酵后粗纤维含量有升有降,但总体变化不大，组间有差异，其中D4下降了0.43%，与D1、D2和D5相比差异不显著（P＞0.05），与D3相比差异显著（P＜0.05）；D1、D2、D3和D5发酵后粗纤维含量都升高，其中D3提高最多为0.28%，与D1、D2和D5相比差异不显著（P＞0.05）。

3　讨论

目前，国内对尾菜的处理利用有：尾菜肥料化再利用、尾菜换肥料、微生物酶法治理尾菜、破解尾菜难题的混合循环模式等。而对玉米秸秆的处理利用有：秸秆的肥料化生产、玉米秸秆直接还田技术、玉米秸秆腐解复合菌系CSS- 1的构建菌群组成及腐解特性研究、玉米秸秆整株深埋还田技术、玉米秸秆利用中木素质降解、玉米秸秆发酵生产酒精、白腐菌及黑曲霉对玉米秸秆生物降解等。本研究结果表明：用酵母菌对玉米秸秆+莲花菜尾菜进行发酵显著增加了其粗蛋白质和粗脂肪含量，其主要原因是酵母菌基本上都是兼性厌氧菌，在有氧的条件下细胞大量增殖，利用发酵底物中的养分，合成自身含蛋白质和B族维生素等营养成分很高的菌体。这说明用酵母菌对玉米秸秆+莲花菜尾菜进行发酵可以提高其营养价值，但是效果随着发酵条件的不同而存在很多差异，玉米秸秆与莲花菜比例、玉米粉添加量以及酵母添加量都对发酵效果有明显的影响，虽然粗蛋白含量随着酵母菌接种量的增加缓慢增加，但酵母菌接种过量时反而会引起粗蛋白含量下降，主要原因是酵母菌大量繁殖，造成酵母菌的自体溶解所致，而酵母菌对粗纤维的发酵效果不明显。

本研究采用酵母菌发酵玉米秸秆+莲花菜尾菜，一定程度上提高了混合物中粗蛋白质含量，虽然不能满足牛羊日粮粗蛋白质（8%）的需要量，但对研究尾菜和玉米秸秆的合理利用做出了初步的尝试，对减少环境污染，提高农作物利用率，促进畜牧业发展，对于建立低耗、高效、节粮型畜牧业具有积极意义。

4　结论

酵母菌发酵玉米秸秆+莲花菜尾菜可以在一定程度上提高原料中粗蛋白和粗脂肪含量，对粗纤维的作用不明显。玉米秸秆：莲花菜尾菜：酵母=70：30：2时发酵效果较好；添加玉米粉可有效提高原料中粗蛋白和粗脂肪含量，但添加量不可过多；粗蛋白含量随着酵母菌接种量的增加缓慢增加，但酵母菌接种过量时会引起粗蛋白含量下降。

中图分类号：F326.3

文献标识码：A

文章编号：1006- 799X（2015）03- 0031- 03

作者简介：戴洪伟（1972-），男，内蒙古赤峰人，助教，主要从事动物科学方面的范绵德教学与研究工作。