蒸汽爆破预处理和微生物发酵对玉米秸秆降解率的影响.pdf

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1、第27卷2011生第4期4月农业工程学报TransactionsoftheCSAE、，01．27No．4Apr．2011277蒸汽爆破预处理和微生物发酵对玉米秸秆降解率的影响常娟1，尹清强1，燃，任天宝3，．，张百良3，·．宋安东3，左瑞雨1，卢敏1，刘俊熙2(1．河南农业大学牧医T程学院，郑州450002；2．河南省饲料微生物工程技术研究中心，周口466000；3．河南农业大学农业部可再生能源重点开放实验室，郑州45000L4．河南科技学院，新乡453000)摘要：为了提高玉米秸秆的利用效率，首先对玉米秸秆进行蒸汽爆破预处理(压力2．5Mpa

2、，维压200s)，然后再进行米曲霉发酵，研究物理和生物学处理对秸秆成分及相关酶活变化的影响。结果表明，蒸汽爆破使秸秆中纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别达到8．47％、50．45％和36．65％(p

3、，试验，蒸汽爆破，米曲霉doi：10．3969／j．issn．1002—6819．2011．04．049中图分类号：$816．5文献标志码：A文章编号：1002—6819(2011)一04—0277—04常娟，尹清强，任天宝，等．蒸汽爆破预处理和微生物发酵对玉米秸秆降解率的影响【J]．农业工程学报，2011，27(4)：277--280．ChangJuan，YinQingqiang，RenTianbao，eta1．Effectsofsteamexplosionandmicrobialfermentation011cornstrawdegrada

4、tion[J】．TransactionsoftheCSAE，2011，27(4)：277—280．(inChinesewithEnglishabstract)0引言木质纤维素是地球上数量最大的可再生能源物质，据初步统计全世界每年产量大约为100亿t【l】。然而，植物细胞壁的复杂结构限制了其在畜牧业生产中的应用。玉米秸秆的主要成分为粗纤维，包括纤维素、半纤维素和木质素，纤维素大分子的高度聚合和结晶性以及半纤维素、木质素与其交互缠绕的保护作用，使传统的水解和生物发酵等方法降解粗纤维的效率较低。蒸汽爆破是采用饱和水蒸汽加热原料至一定的压力，高压蒸汽渗

5、入纤维内部，以气流的方式从封闭的孔隙中释放出来，使纤维发生一定的机械断裂，然后骤然减压至大气压的生物质预处理手段。研究表明，蒸汽爆破预处理可使原料中大部分半纤维素和少量木质素和纤维素降解而溶出，有利于后续纤维素酶对纤维素的降解，是秸秆类资源预处理的有效方法之一【2】。规模化的生产可以节省能耗和成本。目前，国内外将秸秆的爆破技术应用到动物饲料生产方面的研究较少。本研究采用的蒸汽爆破装置的爆破脉冲宽度仅为0．00875S，在此瞬间释放高密度能量完成爆破，从而破坏收稿日期：2010．11．11修订日期：2011-02．15作者简介：常娟(1978一)

6、，女，河南社旗人，讲师，博士生，研究方向为饲料资源的开发利用。郑州河南农业大学牧医工程学院，450002。Email：changjuan2000@126．C01．※通信作者：尹清强(19“一)。男，河南南阳人，教授，博士生导师，研究方向为饲料资源的开发利用。郑州河南农业大学牧医工程学院，450002。Email：QQZ22@yahoo．com,cn秸秆中木质纤维素的结构。本试验研究了爆破秸秆经米曲霉发酵后营养价值及酶活的变化，筛选出经济有效、安全可行的玉米秸秆饲料生产工艺，为秸秆资源的规模化开发及在畜牧业生产中的应用提供参考。1材料和方法1．1

7、试验材料玉米秸秆来自于河南农业大学农业部能源研究重点实验室，经粉碎机粉碎后，过20目筛备用。1．2试验设备秸秆蒸汽爆破机QB．200由河南省鹤壁市正道重机厂生产，最高蒸汽压力可达6MPa，加热功率为8kW，有效爆腔容积为0．405L。1．3试验方法1-3．I秸秆蒸汽爆破预处理参照Viola等的研究结果【3】，将粉碎的玉米秸秆在2．5MPa压力下，保压200S，然后突然释放压力，进行爆破预处理。处理后的样品，自然晾晒干燥备用。1．3．2米曲霉固体发酵种子液的制备将分离纯化后的米曲霉菌株(河南农业大学动物营养与生物技术实验室分离保藏)接种到PDA培

8、养基中，30℃条件下静止培养3d，然后用无菌加有吐温的生理盐水冲洗平板，将琼脂平面的孢子刮下，转移到已经灭菌的三角瓶中，采用平板计数法计算种曲孢子浓度