粗饲料的生物处理技术

中 图分类 号 ： ８ ６５ 文献标 识码 ： 文章 编号 ：０ ４ ４ ６ （０ １２ — ０ ９ ０ ￥ １． Ａ １ ０ — ２ ４ ２ １ ）０ ０ ０ — ５
摘要： 本文 结合相 关研 究综述 了粗饲 料 的生 物处理技 术及相 关产 品 的设 计 与应 用方 法。
关键 词 ： 粗饲 料 ； 生物 ； 处理 技术
１ 粗 饲料 的营 养特 性 １１ 粗 饲料 的 营养特 性 ． 粗 饲料 中的粗纤 维 含量 较高 ． 一般 在 ３ ％～ ． 着极 其 丰 富 的粗 饲料 有
资源 ， 每年 仅农 作 物秸 秆 一 项 就 高达 ５７亿 ｔ 占世 ． ，
外 切葡 聚糖 酶 （ ｘ酶 ） Ｂ 葡聚 糖苷 酶组成 。Ｃ 酶 Ｃ 与 一 ｌ 首 先作用 于纤维 素 的非结 晶区 ， 成 Ｃ 所 需 的新 的 形 ｘ 游 离末端 ， 然后 由 Ｃ 酶从 多糖链 的还 原端 或非 还原 ｘ
料（ 如稻 草 、 玉米 秸 秆 、 薯渣 、 糟 、 木 酒 豆渣 、 油 渣 酱
差 万别 。所 以在设 计 粗饲 料 体外 降解 剂 时 ， 要力 就
图在体 外 创造 出一 个 最适 合 酶作 用 的微 环 境 ， 对 并 酶 分 子进 行相 关修 饰 ， 以减少 其 产物 抑 制效 应 。可 考 虑在 其 中加 入缓 冲剂 与微 量元 素 ， 待 处理 粗 饲 将
化 蛋 白质水 解 成 多肽 ， 链 淀粉 酶 只 能对 淀粉 的直 直 链末端 部分进行 降解 。再如 ， 维素酶 是 由多种 水解 纤 酶 组 成 的一 个 复合 酶 系 ， 内切 葡 聚 糖 酶 （ 酶 ） 由 Ｃ１ 、
性 、 效性 、 高 多样 性 与温和性 。
处理 粗 饲料 的最 大 效率 ， 须保 证 酶 活力 的适 宜温 必 度 、 度与 ｐ 湿 Ｈ值 等微 环境 。
由于实 际生 产 中待 处理 的粗 饲料 ， 其微 环 境 千
２１１ 酶作 用 于底物 的专 一性 ．． 酶 的专 一性 指 的是 一 种酶 只 能作 用 于 一 种 物 质， 或一 类 分 子 结 构 相 似 的 物 质 ， 其 进 行 一 定 的 促 化 学反 应 ， 生一 定 的反 应 产物 。 如蛋 白酶 只能 催 产
的水 后 ， 只要 处 理 几 个 小 时 ， 即可 以达 到 ３ ％以上 ０
粗 饲 料 的酶 处理 就 是利 用 微 生物 酶 制 剂 （ 维 纤
素酶制剂 、 木聚 糖 酶制 剂 或其 复合 制 剂 ） 消 除 和 降 ，
解 粗 饲 料 中 的粗 纤 维 与 抗 营 养 因 子 以提 高 粗 饲 料 的消化 率 与利 用 率 ， 开拓 饲料 资源 ， 约饲 料 成 本 ， 节 提 高 养 殖 效 益 。豆 科 牧 草 、 米糠 、 米 、 粕 、 秆 玉 饼 秸 等 ， 表 面脂 质 是 重 要 的抗 营 养 因子 ， 其 这些 粗 饲 料 的表面脂质与其所含 的木质素是酶降解的关键。试验
之 间 的“ 接 ” 动 ， 而 改 变秸 秆 等低 质 粗饲 料 的 连 松 从 结构 。
项 目（０ ９ Ｎ ６ ０ ） 国 家 自然 科 学 基 金 （ １６ ３３） ２ ０ Ｂ Ａ０ ５ ０ 与 ３００ １ 。 作 者 简 介 ： 吉 鸥 （９ ４ ， ， 西 省 武 宁县 人 ， 究 员 ， 士后 ， 张 １６ 一）男 江 研 博 主 要 从 事反 刍 动物 营养 研 究 。
量元 素 能显著 增强 酶处 理粗饲 料 的活性 。 ２１ 酶作 用于底 物 的温 和性 ．． ４ 酶作 用 于 底 物 的温 和 性 指 的是 酶 所 催 化 的化 学反应 一般 是在 较温 和 的条件下 进行 的 。要实 现酶
酶 是 一类 具 有生 物催 化 性 的 蛋 白质 ， 有 专一 具
界秸 秆 总产量 的 ２ ％～ ０ 是 我 国北 方 草场产 草 总 ０ ３ ％．
之 间 ， 别 是 木 质 素 含 量 较 高 ， 能 量 外 其 他 营养 特 除 物 质 含量 极 低 。尽 管 粗饲 料 的 总能 较 高 ， 其 消化 但 能含 量一般 不超过 １ ． ／ｇ Ｍ， ０５ ｋ Ｄ 有机 物质 消化率在 ＭＪ ： ６ ％以下 。 ５ 由于粗饲 料 含有较 高 比例 的粗 纤维 ． 决定 了单 胃动 物 对其 利 用 率较 低 ， 反 刍动 物 由于瘤 胃 而 的 特殊 生 理 功能 ， 在粗 饲料 的利 用 上具 有 相 对 的优
势 。在 反 刍 动物 消 化道 内 ， 种 微生 物 可 以利用 所 各
量的 ５ ０多倍 ， 而用作 饲料 的不 足 １ ％。这些粗 饲 然 ０
料 经过 生 物技 术 处理 加工 后 ， 仅其 营养 价值 得 以 不 提升 ， 而且 还 可 拓 宽 蛋 白质 饲 料 来 源 ， 解 决 我 国 是 饲料 不 足及 促 进畜 牧 业发 展 的重 要 途径 ， 亦是 缓 解 当今 人 类 面 临的粮 食 、 源 、 能 环境 三 大 危机 ， 现 农 实 业可 持续 发展 的重要 途径 。 １ ． 粗饲 料 生物处 理 的关 键 点 ．２ ２
高 处理粗 饲料 特别 是秸 秆饲料 的效率 。
１ ． 生 物 技 术 处 理 粗 饲 料 是 实 现 农 业 可 持 续 发 ．１ ２
展 的 重 要 举 措 之 一
１ ． 粗 饲 料体外 生 物降解 为体 内降解 做准 备 ．３ ２
粗 饲料 体 外生 物 降解 为 体 内降解 做 准备 ， 虽然
这 种 体 外 生 物 降 解 的 “ 消 化 ” 降 解 ３ ％左 右 ， 预 只 ０ 收稿 日期 ：０ ｌ ０ — ８ ２ ｌ一 ８ ０
基 金 项 目 ： 刍 动 物 饲 料 安 全 评 价 项 目 、 西 省 科 技 支 撑 计 划 资 助 反 江
但 很 重要 ， 因为 ３ ％左 右 的表 观 降 解 率后 是 “ 纤 ０ 粗 维一 质 素一 纤 维 素 ” 木 半 复合 体 有 效 地 分 割 ， 它 们 使
通 讯 作者 ： 佑 武 。 娄
・０・ １
２ 粗 饲料 的酶 处理 技术
中 井・ １・ ・ 国 ２ １ ０科技 ０ ２
是指 用 酶 处 理 粗 饲 料 其 降 解 粗 纤维 的能 力 要 显 著 高 于 用微 生物 处 理 粗 饲 料 时 微 生 物 发酵 降解 粗 纤
维 的能力 。例如 ， 我们研 发 的粗饲 料降解 剂 ， 主要 由 高效 纤 维素 复 合酶 、 效 辅酶 及 酶活 助 剂 系统 组 合 特 而 成 。用 这种 “ 粗饲 料 降解 剂 ” 处理 稻 草粉 ， 两 倍 加
等） 的微 环 境 进 行 调 配 ， 以达 到 酶 作用 的 最佳 微 环
境 ， 而 最 大发 挥酶 生 物降解 剂 的功效 。酶 制剂 处 从
理粗 饲料 体 外消 化 的 目标要 求 达 到 ３ ％， 为体 内 ０ 并
消化 创造 有 利条 件 （ 造纤 维结 构 及其 与 其 他 成分 改 如木 质 素 、 纤 维素 的结合 度 ） 使 得单 胃动 物 能在 半 ， 体 内消化经 酶处 理粗饲 料 的 ６ ％。 ０
应 产物 ， 过来 对 所催 化 反应 产 生抑 制 作 用 。 即一 反 个 酶促 生 化反 应在 酶 的催 化下 所 产 生 的产 物 ， 过 反 来 又抑 制这 个生化 反应 的继 续进 行 。酶促 反应 这一 特 性 对于 用 酶制 剂处 理 粗饲 料 是很 不 利 的 ， 因为产
的 应 用
生物 对物料 的处 理效率 相 差数百 倍之 多 。 ２１ 酶的可修 饰性 ．． ３
酶 的可修饰 性令 其 活性具有 可调 节性 。除共 价
修 饰 、 因改 造 外 ， 为 经 济 实用 的是 通 过 添 加 一 基 较 些 化学元 素加 强酶 的活 性使之 更 为适应环 境 。我 们 在 研究 粗 饲料 降解 剂 时 ， 现添 加杂 萜 环类 螯 合 微 发
饲 料 的 营养 特 性 上 看 ， 饲 料 是 牛 、 等 反 刍 动 物 粗 羊 日粮 中不可 缺 少 的组 分 ， 供应 问题 在 我 国农 区主 其
价 值 与适 口性 。预 处理 技 术包 括 物理 、 化学 与 生物
方 法 。本文介 绍的是粗 饲料 的生 物处理技 术 ， 即采用 酶 或 采 用 能 分 泌 有 效 酶 类 的微 生 物来 降解 粗 饲 料
畜 禽 的消化率 与利 用率 均较低 ， 且适 口性较差 ， 而 从 限制 了其在 畜牧 养殖 上 的广 泛应 用 。故 在将粗 饲料 用作畜禽饲料时 ， 必须 进行 预 处 理 ， 以提 高其 营养
以提 供 占机 体 ６ ％～ ０ ０ ７ ％的能 量 ， 同时 还 能 为机 体 合 成 蛋 白质 提 供 较经 济 的 能量 与碳 架 。 因此 ， 粗 从
卞 町 ２１・ ・ 田 斗・ １２ 科技 ０ ０
・９ ・
粗饲料 的生物处理技术
张吉鹃 ，娄佑武
（ ． 西省 农 业科 学院 畜牧兽 医研 究所 ， 昌市 动物 营养调 控 重点 实验 室 ， 昌 ３ ０ ０ ； １ 江 南 南 ３ ２ ０
２江 西省 畜牧技 术 推广 站 ． 昌 ３ ０ ４ ） ． 南 ３ ０ ６
要 通 过利 用 农 作物 秸 秆 、 植饲 料 作 物 和牧 草 等 途 种
径解 决 。
１ 生 物 技 术 处 理 粗 饲 料 的 意 义 及 其 关键 点 ． ２
中的纤 维 素 。 目前 ， 主要 将 降解 纤 维 素 的酶 制 剂与 分 泌纤 维 素酶 的微 生物 组合 运 用处 理 粗 饲料 ， 提 来
２ ． 酶 处 理 粗 饲 料 的 局 限 性 ２
端 切下 纤维 二糖 单位 ， 最后 南 Ｂ 葡 聚糖苷 酶将 纤维 一
二 糖水 解成 二个 葡萄糖 。这 三种纤 维素 酶在分 解纤
维素时 ， 任何 一 种 酶都 不能 裂 解 晶体 纤 维 素 ． 只有
种酶 共 同存 在并 协 同作用 时 ， 能完 成降解 过程 。 才
的粗 纤维 降解 率 。而这个 过 程 ， 是用 主要 由微 生 要 物组 成 的“ 酵 剂 ” 理 ， 需 一 个 月 时 间 ， 与 微 发 处 则 酶
表 明 ， 全脂 米 糠 、 油玉 米 、 在 高 苜蓿 草 粉 、 粉 、 血 饼粕
等的饲 料中添 加脂肪 酶 ， 可提高表观消化率 ５ １％， ％一 ｌ 提高 粗饲 料利用 率 ２ ７ 减少 粪便 排泄量 。我 国 ％～ ％， 年产 米糠 １０ ０万 ｔ使 用脂 肪 酶后 相应 节约 的消化 ０ ， 能相 当于 ５ ～ ０ ０ １ ０万 ｔ 玉米 。在 青贮 添加 剂 中 ， 国外 很 多使 用 酶制 剂特 别 是 耐酸性 脂 肪 酶 ， 大地 提 高 极 了秸 秆 的生物 学价 值 ， 济 与社会 效益 更为 巨大 。 经 ２１ 酶 的 生物 学 特性 及 其 在 设 计粗 饲 料 降 解 剂 上 ．
分 泌 的 酶将 纤 维 素 、 纤 维 素分 解 为 乙 酸 、 酸 和 半 丙
丁酸 等挥 发性 脂肪 酸 。果 胶也 可被 微生 物分 解 为糖 进 而 被分解 为 挥发 性脂 肪 酸 。挥发 性脂 肪 酸不仅 可
粗 饲 料粗 纤 维含 量 高 ， 白质 、 蛋 矿物 质 含量 低 ，
从 酶 的专一性 特性 来看 ， 与酶之 间 的合作很 重要 ． 酶 正 是 因为酶 与 酶 的相互 配 合 ， 才能 使 得催 化 效 果 最
大化 。 ２１ 酶作 用 于底物 的高效性 ．． ２
２ ． 酶 处理粗 饲料 反应 产物 的抑制 效应 一 ．１ ２
酶催 化 反应 产 物 的负 反馈 调 节 ， 得 酶催 化 反 使