添加剂对甜高粱青贮品质及生物降解能力的影响

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:aegon2010
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甜高粱是一种高糖、高能的C4植物,具有耐旱、耐涝、耐瘠薄、抗倒伏、耐盐碱等优势,是生产食用酒精的优势作物。而甘肃省气候条件恶劣,水资源贫乏,沙荒地、盐碱地、山坡地等边际性土壤面积达66.7万公顷。因此,在甘肃种植甜高粱不仅符合发展节水高效农业的要求,还能有效利用边际性土地。然而,由于甜高粱木质纤维结构复杂,且存在季节性收获与原料可持续供给之间的结构性矛盾,势必要求甜高粱能持续、稳定供给和破坏其复杂结构,实现食用酒精的高产。本试验以甜高粱为原料,利用青贮原理,研究添加剂(纤维素酶、木聚糖酶、瘤胃液和沼液)对甜高粱青贮过程中有机组分、发酵品质、微观结构、微生物多样性和生物降解能力的影响。主要结论如下:(1)综合分析各组中的有机组分、发酵品质和微观结构发现,随着贮存时间的延长,各组中干物质(DM)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤木质素(ADL)、半纤维素(HC)、氨氮(AN)含量、粗蛋白(CP)、pH值(除RT和BT组)和纤维素酶活性均下降;纤维素(CEL)、乙酸(AA)和丙酸(PPA)含量及木聚糖酶活性和锰过氧化物酶活性均升高。整体来看,CK组中DM损失率低于添加剂处理组,而NDF、ADL、HC和CP(除CT组)含量高于添加剂处理组;CT和XT组中乳酸(LA)含量高于其他组,pH值、AN、AA、PPA和乙醇(EOL)含量低于其他组,且CT和XT组中分别有较高的纤维素酶活性和木聚糖酶活性;RT和BT组中WSC、AN、AA、PPA和EOL含量高于其他组,且BT组中木质纤维组分含量最低,纤维素酶活性最高。此外,青贮后,各组中表面孔隙及裂痕均增加,纤维素与木质素之间的官能团被破坏,纤维素结晶度降低。添加剂组中甜高粱表面孔隙及裂痕多于CK组,纤维素结晶度明显低于CK组,其中RT和BT组与CK相比差异最明显。(2)综合分析微生物多样性发现,瘤胃液和沼液中均存在可观的木质纤维降解细菌和真菌。甜高粱青贮后,细菌和真菌的多样性和丰富度均下降。各组门水平优势细菌为厚壁菌门(Firmicutes),属水平优势菌主要有乳杆菌属(Lactobacillus)、泛生菌属(Pantoea)、鲁梅尔芽胞杆菌属(Rummeliibacillus)和梭菌属(Clostridium)。随着时间的延长,各组中乳杆菌属的相对丰度呈上升趋势(除CK组)。贮存90 d时,CT和XT组中乳杆菌属的相对丰度高于其他组,RT和BT组中梭菌属的相对丰度高于其他组。各组门水平优势真菌为子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota),属水平优势真菌为威克汉姆酵母菌(Wickerhamomyces)。随着时间的延长威克汉姆酵母菌的相对丰度明显增加,且添加剂处理组中威克汉姆酵母菌的相对丰度高于CK组。(3)综合分析甜高粱青贮后的生物降解能力发现,随着贮存时间的延长,酶解72 h后,CK和BT组中还原糖得率增加,而CT、XT和RT组中还原糖得率下降。此外,贮存45 d时,酶解72 h后,各组中还原糖得率的大小顺序依次为RT(780.78 mg/g)>BT(778.63 mg/g)>XT(729.78 mg/g)>CT(702.49 mg/g)>CK(603.36 mg/g),均高于原料(588.20 mg/g),贮存90 d时,BT(846.87 mg/g)>RT(749.90 mg/g)>CT(688.62mg/g)>XT(663.25 mg/g)>CK(646.30 mg/g)。随着贮存时间的延长,各组中纤维二糖浓度下降,葡萄糖浓度增加(除CK组外)。贮存45 d时,XT和RT组中纤维二糖浓度高于其他组,RT和BT组中葡萄糖浓度高于其他组。贮存90 d时,BT和CT组中纤维二糖浓度高于其他组,RT和BT组中葡萄糖浓度高于其他组。综上所述,在甜高粱青贮过程中添加纤维素酶和木聚糖酶有助于促进乳酸发酵,降低pH值、AN含量和微生物多样性,抑制不良微生物,保证青贮质量。而添加沼液和瘤胃液能够破坏木质纤维复杂结构,提高甜高粱的生物降解能力。就还原糖得率来看,添加瘤胃液和沼液青贮后,较原料分别提高192.58(45 d)、161.70 mg/g(90 d)、和190.43(45 d)、258.67 mg/g(90 d),较对照组分别提高177.42(45 d)、103.60 mg/g(90 d)和175.27(45 d)、200.57 mg/g(90 d),有效提高了甜高粱的生物降解能力。
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