邓艳芹 汪坤乾 梁翰 邱收
武汉农业检测中心，430016
摘要：本实验以稻草秸秆为研究对象进行预处理。以不加外源菌为对照，按0.1%的添加量加入不同微生物菌种（纤维素A菌、纤维素B菌、枯草芽孢杆菌、酵母菌、乳酸菌）对其进行发酵培养。检测各体系中蛋白质含量，评价菌株添加处理对秸秆发酵的影响。结果发现添加外源菌能提升蛋白质含量，且降解秸秆的最佳微生物菌种是纤维素菌。
关键词：秸秆；饲料；纤维素降解菌
1.引言
生物质资源是太阳能的一种转化形式，是一种可更新的有机质，其储存的大量能量是植物进行光合作用的结果。在中国,每年秸秆产量为6亿吨左右，其中作为生活燃料和饲料的比例日益减少，致使很多秸秆被露天焚烧。实际上，秸秆是一种很好的生物质能源，微生物分解秸秆具有广阔前景[1]。农作物秸秆是生物质能的重要组成部分，拥有地球上50%以上的生物质能。
微生物发酵、酶解等生物处理法，能较大幅度地提高秸秆饲料的营养价值，从根本上解决了粗纤维不能转化为可消化养分的问题。经过微生物处理，不仅使草食动物能大量地利用秸秆代替部分精料，而且降低了饲料生产污染，提高了效益。微生物法处理秸秆已成为目前开发利用农作物秸秆的主攻方向。
2 方法
2.1 微生物的分离及培养
从牛粪中分离到两株纤维素降解菌，分离方法见文献[2-3]。芽孢杆菌、酵母菌、乳酸菌来自于实验室储备菌株，其培养方法参照文献[4-5]。
2.2 秸秆的处理方法
秸秆风干剪碎（3-5cm）置于封口塑料袋中，每袋装120g，加入NaOH和水（每公斤秸秆加入45 g NaOH和400 g水）。将塑料袋置于35℃，碱处理3天后，添加乙酸进行酸碱中和后（pH调整为中性）。在第4天添加外援菌到堆肥体系中。分为六组体系：添加枯草芽孢杆菌、加纤维素A菌、加纤维素B菌、加酵母菌、加乳酸菌以及不加菌。菌的添加量为0.1%（1L培养液大概能获得3~4g菌，假设是1公斤稻草，需要添加1g菌）。将体系置于常温下静置处理。此后大概7天~10天后会发热，20~30天可以完成堆肥。
2.3 各体系中蛋白质含量的测定
参照文献测定试样中含氮量[6]，即在催化剂作用下，用硫酸破坏有机物，使含氮物转化为硫酸铵，加入碱进行蒸馏使NH3逸出，用硼酸吸收后，再用盐酸滴定，测出含氮量，将结果乘以换算系数6.25，计算出粗蛋白的含量。
3 结果与分析
3.1 六组体系中蛋白质的含量及比较
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图1 各体系中蛋白质含量统计图
Figure 1 protein content in each system chart
从表1和图1中可以看出，在整个反应的过程中几种体系中蛋白质含量都在升高，其中加纤维素菌的变化最大，另外几种体系也有相应的增长，与不加菌的对照后，发现加入微生物蛋白质的含量比不加微生物样品中蛋白质含量要高，因此可以得出加入外源微生物比不加的对降解产生蛋白质能力要强，此外在加外源菌的几个体系中也能看出，降解秸秆形成蛋白质能力最强的为纤维素菌类。其中纤维素降解菌A具有更为明显的效果。
3 讨论
纤维素是秸秆细胞壁的主要成分，也是秸秆的支持组织[2,7]。秸秆中的木质素分子通过酯键与纤维素、半纤维素分子相结合，使三者牢固地缠裹在一起，这种结构使得秸秆坚硬而且难于被降解，导致秸秆生物资源很难作为反刍动物饲料的直接碳源或能源被吸收[3,8-9]。
在选育纤维素酶产生量高的菌种后，本实验构建了储藏饲料的不同体系。各个体系中用不同微生物（纤维素A菌，纤维素B菌，酵母菌，枯草芽孢杆菌，乳酸菌）处理，和不加菌体系作对比，以比较这几种体系的饲料蛋白质含量变化。结果表明选育出的纤维素降解菌能明显提高饲料中蛋白质的含量。相比于纤维素菌，其它微生物包括酵母菌、枯草芽孢杆菌和乳酸菌等也能发挥重要的作用。今后有必要继续探索微生物生态组成在秸秆降解中的作用。
参考文献
[1]曹玉凤，李建国．生物技术在处理农作物秸秆饲料中的应用[J]．饲料研究，1999，22(1)：25~26．
[2]赵小蓉，林启美，孙炎鑫，等.纤维素分解菌对不同纤维素类物质的分解作用[J]．微生物学杂质，2000，20（3）12~14．
[3]史玉英，沈其荣．纤维素分解菌群的分离和筛选[J]．南京农业大学学报，1996,19,（3）：59~62.
[4]杜连祥，路福平．微生物学室验技术[M]．北京：中国轻工业出版社，2005：56-62
[5]林先贵，路福平．微生物实验技术[M]．第1版．中国轻工业出版社：李海燕，2007：108
[6]俞建英，蒋宇，王善利．生物化学实验技术[M]．北京：化学工业出版社，2005：175-177
[7]Saddler, J. N., and M. K. H. Chan. 1982. Optimization of Clostridium thermocellum growth on cellulose and pretreated wood substrates. Appl.Microbiol. Biotechnol. 16:99–104.
[8]Glissmann, K., and R. Conrad. 2000. Fermentation pattern of methanogenic degradation of rice straw in anoxic paddy soil. FEMS Microbiol. Ecol. 31:117–126.
[9]Johnson, E. A., F. Bouchot, and A. L. Demain. 1985. Regulation of cellulaseformation in Clostridium thermocellum. J. Gen. Microbiol. 131:2303–2308.