粗饲料加工中的蒸汽爆破.doc

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1、粗饲料加工农作物秸秆中60％是碳水化合物，可作为发酵工业原料，特别是在饲料行业中，如果能把这些秸秆转化为饲料粮，将节约大量粮食，解决人畜争粮问题，也能解决秸秆焚烧引起的环境污染问题。秸秆作为饲料直接饲喂效果较差，为改善秸秆作为饲料的低营养价值现状，人们采用各种手段改变其天然结构，富集营养。常用的有化学、物理、生物处理方法。秸秆氨化技术是近年来推广较多的化学处理方法，能增加秸秆的含氮量，部分地改变其天然结构，增加其消化率，但秸秆营养价值提高十分有限，通过秸秆的微生物发酵，对秸秆进行生物转化是一种较好的提高秸秆营养价值的方法。但秸秆这

2、种天然纤维性材料是复杂的立体结构，特别是木质素的屏障作用，使微生物很难将其快速转化。蒸汽爆破预处理是一种集物理化学作用为一体的秸秆预处理方法，在高温高压的作用下，秸秆中的半纤维素发生水解，木质素也部分解聚，加上突然的减压喷放所产生的机械破坏作用，使整个底物可降解性大大提高。目前，针对秸秆汽爆预处理的研究主要集中在汽爆后汽爆材料的酶解率，而对汽爆处理是否有利于微生物的固态发酵或在汽爆处理中提高微生物所需的营养等的研究较少的问题。中国科学院过程工程研究所采用蒸汽爆破处理装置对秸秆进行氨化处理，并对氨化处理后的秸秆进行固态发酵，以期提高

3、秸秆的营养性，并考察对固态发酵蛋白饲料的影响。在300g玉米秸秆中，添加5％和15％的氨水及过氧化氢水溶液，固液比l：1，拌匀，压实密封，预浸过夜后汽爆，或拌匀后立即汽爆。汽爆条件为：压力1.5MPa，时间8min。然后对处理后的氨化秸秆进行水抽提（在1g处理后的干料，加水20ml，浸泡3h，过滤），测定滤液总糖和还原糖，它们的计算公式如下：水提得糖率=，还原糖含量=。同时称取一定质量的底物和纤维素酶，加入到pH为4.8的0.2mol/L的乙酸一乙酸钠缓冲液中，使底物和酶的浓度分别为2％和O.2％，于50℃下在转速160r／min

4、的摇床上进行酶解，酶解率采用如下公式计算：酶解率=。对汽爆后的氨化秸秆进行固态发酵，采用菌种为斜卧青霉菌(PenicilliumdecumbensJU—A101)和黄孢原毛平革菌(PhanerochatechrysporiumME—4461）。采用培养基：4.5g氨化秸秆，0.5g麸皮，0.25g(NH4)2S04，O.1gK2HP04，0.08gKH2P04，0.01gMgSO4-2H2O，固液比1：2.5，拌匀，灭菌，接种，27℃发酵4d。对秸秆处理前后纤维素、半纤维素、木质素三大组分的变化及氮含量的变化进行了测定。其中秸秆经

5、水洗后测得的氮为不溶性氮，总氮减去不溶性氮为可溶性氮；蛋白含量的测定用凯氏定氮法。表4.11.1氨化汽爆玉米秸秆的化学组份变化（%，干物质）总糖总氮氨水半纤维素纤维素木质素还原糖酶解率可溶性氮不溶性氮035.3826.036.834.075.3212.891.060.021.04518.9326.8011.304.994.0538.681.620.621.011516.9327.1512.435.412.4141.982.411.231.18从表4.11.1可以看出，同未处理的原料相比，氨化汽爆大大提高了半纤维素的降解率，而且氨水

6、浓度的增加也有利于提高半纤维素的降解率，当氨水浓度为5％和15％时，半纤维素降解率分别为46.5％和52.2％，氨化汽爆处理对纤维素含量改变不大，但却使木质素增加，这可能是由于汽爆过程中产生的所谓“假木素”的原因，即汽爆处理中，木质素部分醚键断裂使之反应活性增强，与降解的半纤维素形成腐殖酸类物质。原料经氨化汽爆后，总糖含量均比未处理原料高，这是由于半纤维素的降解产生了大量单糖与寡糖。氨水浓度分别为5％和15％时，总糖含量比未处理原料高22.6％和32.3％，但原料经氨化汽爆后，还原糖含量却显著减少，其原因尚需进一步研究。氨化汽爆处

7、理后，秸秆的酶解率大大增加，氨水浓度分别为5％和15％时，酶解率比未处理原料分别提高了3倍和3.25倍,这表明原料经氨化汽爆后，其结构和化学组成发生了明显变化，这些变化有利于酶解的进行。在氨化处理过程中，添加氨水主要是为了增加秸秆的含氮量。本实验中，氨水浓度为5％和15％时，总氮量分别为1.62％和2.41％，比未处理原料分别提高了0.52倍和1.27倍。氨化过程中，氮的固定是发生在木质素的一些羰基和羧基上，氧化剂的存在能增加这些基团的数目，从而增加氨化效果，故本实验又考察了添加过氧化氢时氨化汽爆对玉米秸秆化学成份的影响，结果见表

8、4.11.2。表4.11.2添加过氧化氢的氪化汽爆玉米秸秆的化学组份变化氨水H2O2半纤维素纤维素木质素总糖还原糖酶解率总氮可溶性氮0035.3826.036.834.075.3212.891.060.0251016.0327.7710.676.0