动物营养学报 >

2025 , Vol. 37 >Issue 8: 5631 - 5644

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2025.457

研究论文

地衣芽孢杆菌和植物乳杆菌复合发酵对蒸汽爆破玉米秸秆营养品质的影响

  • 沙志行 ,
  • 苏雪莹 ,
  • 叶馨媛 ,
  • 苏晓龙 ,
  • 洪海洋 ,
  • 刘帅 ,
  • 刘淼 ,
  • 张力莉 ,
  • 徐晓锋 ,
  • 马玉林 , *
展开
  • 宁夏大学动物科技学院,银川 750021
*马玉林, 副教授, 硕士生导师, E-mail:

沙志行(2001—),男,山东冠县人，硕士研究生，从事动物营养与饲料科学研究。E-mail:

Copy editor: 菅景颖

收稿日期: 2024-12-23

  网络出版日期: 2025-08-14

基金资助

宁夏反刍动物营养科技创新团队(2024CXTD008)

收起

Effects of Compound Fermentation o Bacillus licheniformis and Lactobacillus plantarum on Nutritional Quality of Steam-Exploded Corn Straw

  • SHA Zhihang ,
  • SU Xueying ,
  • YE Xinyuan ,
  • SU Xiaolong ,
  • HONG Haiyang ,
  • LIU Shuai ,
  • LIU Miao ,
  • ZHANG Lili ,
  • XU Xiaofeng ,
  • MA Yulin , *
Expand
  • College of Animal Science and Technology, Ningxia University, Yinchuan 750021, China
*associate professor, E-mail:

Received date: 2024-12-23

  Online published: 2025-08-14

Fold

摘要

本试验旨在探究地衣芽孢杆菌和植物乳杆菌复合发酵对蒸汽爆破玉米秸秆营养成分和体外瘤胃发酵特性的影响。将玉米秸秆随机分为4组,分别为对照组(CON组,未处理)、蒸汽爆破组(Q组,蒸汽爆破处理)、微生物发酵组(J组,微生物发酵处理,)、蒸汽爆破+微生物发酵组(JQ组,蒸汽爆破+微生物发酵处理),进行微生物发酵的组添加的菌种为地衣芽孢杆菌(5×106 CFU/g)和植物乳杆菌(1.2×106 CFU/g),每组设5个重复,发酵45 d后开袋取样,检测相关指标。结果显示:1)与CON组相比,Q组和JQ组干物质(DM)、酸性洗涤纤维(ADF)、中性洗涤可溶物(NDS)、可溶性碳水化合物(WSC)含量显著升高(P<0.05),中性洗涤纤维(NDF)、半纤维素(ADS)含量显著下降(P<0.05)。2)与CON组相比,Q组和JQ组72 h累积产气量显著下降(P<0.05),且JQ组显著低于Q组(P<0.05)。3)与CON组相比,J组、Q组和JQ组体外粗蛋白质降解率(IVCPD)显著升高(P<0.05),Q组和JQ组体外中性洗涤纤维降解率(IVNDFD)和体外酸性洗涤纤维降解率(IVADFD)显著下降(P<0.05),并且JQ组IVCPD较Q组显著下降(P<0.05)。4)与CON组相比,Q组和JQ组pH显著升高(P<0.05),氨态氮(NH3-N)、微生物蛋白(MCP)浓度显著下降(P<0.05),并且,JQ组乙酸、丁酸以及总挥发性脂肪酸(TVFA)浓度显著下降(P<0.05);JQ组MCP浓度较Q组显著升高(P<0.05)。5)相关性分析表明,IVDMD与体外有机物降解率(IVOMD)、可发酵有机物(FOM)、瘤胃能氮平衡(RENB)存在显著负相关关系(P<0.05),IVNDFD、IVADFD均与ADF、WSC、NDS含量以及NH3-N浓度存在显著负相关关系(P<0.05),与72 h累积产气量、MCP浓度存在显著正相关关系(P<0.05),IVCPD与瘤胃降解蛋白质(RDP)存在显著正相关关系(P<0.05)。综上可知,地衣芽孢杆菌和植物乳杆菌复合发酵有助于提高蒸汽爆破处理的玉米秸秆的MCP浓度。

关键词： 玉米秸秆; 蒸汽爆破; 微生物发酵; 体外发酵

本文引用格式

沙志行 , 苏雪莹 , 叶馨媛 , 苏晓龙 , 洪海洋 , 刘帅 , 刘淼 , 张力莉 , 徐晓锋 , 马玉林 . 地衣芽孢杆菌和植物乳杆菌复合发酵对蒸汽爆破玉米秸秆营养品质的影响[J]. 动物营养学报, 2025 , 37(8) : 5631 -5644 . DOI: 10.12418/CJAN2025.457

Abstract

This study aimed to investigate the effects of compound fermentation of Bacillus licheniformis and Lactobacillus plantarum on the nutritional components and in vitro rumen fermentation characteristics of steam-exploded corn straw. Corn straw was randomly divided into 4 groups: control group (CON group, untreated), steam explosion group (Q group, steam explosion treatment), microbial fermentation group (J group, microbial fermentation treatment), steam explosion+microbial fermentation group (JQ group, steam explosion+microbial fermentation treatment). The strains added to the microbial fermentation groups were Bacillus licheniformis (5×106 CFU/g) and Lactobacillus plantarum (1.2×106 CFU/g). Each group had 5 replicates. After 45 days of fermentation, the bags were opened and sampled to detect relevant indicators. The results showed as follows: 1) compared with the CON group, the contents of dry matter (DM), acid detergent fiber (ADF), neutral detergent soluble (NDS) and soluble carbohydrate (WSC) in the Q and JQ groups were significantly increased (P<0.05), and the contents of neutral detergent fiber (NDF) and hemicellulose (ADS) were significantly decreased (P<0.05). 2) Compared with the CON group, the 72 h cumulative gas production (GP72 h) in the Q and JQ groups decreased significantly (P<0.05), and the JQ group was lower than the Q group (P<0.05). 3) Compared with the CON group, the in vitro crude protein degradability (IVCPD) in the J, Q and JQ groups was significantly increased (P<0.05). The in vitro neutral detergent fiber degradability (IVNDFD) and in vitro acid detergent fiber neutral detergent fiber (IVADFD) in the Q and JQ groups were significantly decreased (P<0.05). Moreover, the IVCPD in the JQ group was significantly lower than that in the Q group (P<0.05). 4) Compared with CON group, the pH of Q and JQ groups increased significantly (P<0.05), and the concentrations of ammonia nitrogen (NH3-N) and microbial protein (MCP) decreased significantly (P<0.05). The concentrations of acetic acid, butyric acid and total volatile fatty acid (TVFA) in the Q group decreased significantly compared with CON group (P<0.05), and the concentration of MCP in the JQ group was significantly higher than that of Q group (P<0.05). 5) Correlation analysis showed that IVDMD was significantly negatively correlated with IVOMD, FOM and RENB (P<0.05). IVNDFD and IVADFD were significantly negatively correlated with ADF, WSC, NDS contents and NH3-N concentration (P<0.05), and significantly positively correlated with GP72 h and MCP concentration (P<0.05). There was a significant positive correlation between IVCPD and RDP (P<0.05). In summary, the compound fermentation of Bacillus licheniformis and Lactobacillus plantarum is helpful to increase the MCP concentration of corn straw treated by steam explosion.

Key words： corn straw; steam explosion; microbial fermentation; in vitro fermentation

玉米秸秆是全球主要的农业废弃物之一,其年度产量根据联合国粮食及农业组织(FAO)的数据统计,截至2021年已达到约11.5亿t。面对畜牧业饲料短缺的问题,玉米秸秆的合理饲料化利用对于畜牧业的持续发展具有积极的意义。然而,玉米秸秆因纤维素、半纤维素和木质素相互交织形成复杂的聚合物结构,有效抵御了瘤胃微生物和酶的降解作用,从而使得反刍动物难以消化和吸收[1-2]。因此,将其饲料化利用之前,适当的预处理显得尤为重要,通过破坏玉米秸秆纤维结构、提高其降解率和营养价值是至关重要的步骤。
蒸汽爆破技术因其能够有效破坏玉米秸秆的木质纤维素结构,从而提高玉米秸秆利用效率,被视为21世纪解决秸秆饲料化问题的潜在技术之一[1,3]。该技术通过水在高温高压下剧烈沸腾形成蒸汽并引起爆破,在饱和蒸汽的作用下,秸秆中的半纤维素被水解,木质素部分破裂并重新排列,使得纤维素得以暴露[4-5]。尽管蒸汽爆破能促进秸秆中纤维素和半纤维素的降解,但它并不能解决秸秆中蛋白质含量低的问题,能氮的不平衡性仍然不利于反刍动物对秸秆的高效利用。有研究表明,通过微生物发酵处理粗饲料可以增加蛋白质的含量,并进一步降低纤维的含量[6-7]。植物乳杆菌作为微贮饲料生产中常用的微生物制剂之一,能够显著促进青贮饲料中微生物的繁殖速度,提升其蛋白质及有机酸含量,此外,植物乳杆菌还能通过抑制酵母菌和霉菌的生长,有效防止微贮饲料的好氧降解,减少营养成分的流失[8-9]。地衣芽孢杆菌作为土壤中常见的革兰氏阳性嗜热细菌,具备独特的生物氧捕获机制,能迅速营造厌氧环境并产生抗菌活性物质,从而抑制病原菌的生长与繁殖[10]。
因此,蒸汽爆破技术与微生物发酵的有机结合,或可作为解决秸秆资源利用难题的有效途径。该复合处理不仅能够显著破坏秸秆中木质纤维素的复杂结构,提升纤维素的暴露程度[4-5],还可通过微生物代谢作用提高秸秆的蛋白质含量[6],改善能氮平衡,从而显著增强反刍动物对秸秆的消化率和利用效率。与此同时,蒸汽爆破预处理显著改变了秸秆表面结构,有利于微生物的附着与繁殖,进一步促进发酵过程的顺利进行。综上可知,蒸汽爆破与微生物发酵技术的融合,为玉米秸秆的高效转化利用提供了创新性策略和理论依据。
然而,目前仍缺乏地衣芽孢杆菌和植物乳杆菌复合发酵蒸汽爆破玉米秸秆,改善其营养品质的基础数据。因此,本研究旨在探究地衣芽孢杆菌和植物乳杆菌复合发酵对蒸汽爆破玉米秸秆营养成分以及体外产气量、体外瘤胃发酵参数和体外降解率的影响,为提高玉米秸秆的饲用价值提供理论参考和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

植物乳杆菌和地衣芽孢杆菌均为冻干型粉剂,活菌数分别为1.39×1010和1.30×1011 CFU/g。

1.2 瘤胃液供体动物

试验动物的处理和护理均遵循宁夏大学科技伦理委员会的规定(NXU-2024-145)进行。用于试验的瘤胃液源自宁夏农垦贺兰山奶业奶牛场,选取3头健康、体重(679.00±15.32) kg、胎次[(3.20±0.25)胎]相近的泌乳高峰期中国荷斯坦奶牛为瘤胃液供体动物,在晨饲前通过口腔采集瘤胃液。供体牛所喂基础饲粮组成及营养水平见表1。
表1 基础饲粮组成及营养水平(干物质基础)

Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet (DM basis) %

项目Items 含量Content
原料Ingredients
玉米青贮Corn silage 18.00
进口苜蓿Imported alfalfa 15.00
国产苜蓿Domestic alfalfa 5.00
压片玉米Pressed corn 13.38
玉米Corn 17.99
浓缩料Concentrate feed1) 14.30
豆粕Soybean meal 10.60
菜籽粕Rapeseed meal 5.08
小苏打NaHCO3 0.65
合计Total 100.00
营养水平Nutrient levels2)
泌乳净能NEL/(MJ/kg) 7.00
粗蛋白质CP 16.92
中性洗涤纤维NDF 25.05
钙Ca 0.87
总磷TP 0.34

1)浓缩料养分含量:干物质86%,粗蛋白质29.5%,粗纤维12%,粗灰分18%,钙1.3%,总磷0.6%,氯化钠1.3%,赖氨酸0.8%。每千克浓缩料含维生素A 12 000 IU,维生素D 3 300 IU,维生素E 87 IU,铜42 mg,锌181 mg,锰53 mg,铁56 mg,碘1.9 mg,钴0.41 mg。The nutrient contents of concentrate: dry matter 86%, crude protein 29.5%, crude fiber 12%, crude ash 18%, calcium 1.3%, total phosphorus 0.6%, NaCl 1.3%, lysine 0.8%. One kg concentrate contained VA 12 000 IU, VD 3 300 IU, VE 87 IU, Cu 42 mg, Zn 181 mg, Mn 53 mg, Fe 56 mg, I 1.9 mg, Co 0.41 mg.
2)泌乳净能为计算值[11],其余为实测值。NEL was a calculated value[11], while the others were measured values.

1.3 试验设计

试验共设4组,分别为对照组(CON组,未处理)、蒸汽爆破组(Q组,蒸汽爆破处理)、微生物发酵组(J组,微生物发酵处理)、蒸汽爆破+微生物发酵组(JQ组,蒸汽爆破+微生物发酵处理),每组设5个重复。
蒸汽爆破处理过程如下:准确称取500 g(以干样计)玉米秸秆样品,然后在样品上均匀雾化50 g去离子水后将样品密封在真空袋中,并在室温下浸润约12 h,然后使用连接到蒸汽发生器(QB-200,北京润拓工业技术有限公司)的20 L蒸汽爆破反应器生产蒸汽爆破玉米秸秆。本研究选择的蒸汽爆破参数:蒸汽爆破压强1.5 MPa,物料含水量45%,维压时间3 min。将蒸汽爆破玉米秸秆在65 ℃烘箱中干燥24 h,储存在密封的自封袋中,直到进一步的试验和分析。
微生物发酵处理过程如下:将微生物添加剂(菌种为植物乳杆菌和地衣芽孢杆菌)按比例喷洒在玉米秸秆或蒸汽爆破玉米秸秆上,地衣芽孢杆菌添加量为5×106 CFU/g,植物乳杆菌添加量为1.2×106 CFU/g[10],通过加水将水分含量调整至65%,充分混合均匀后将样品装入35 cm×25 cm的呼吸发酵袋,每袋装300 g,室温[(25±5) ℃]密封保存,发酵45 d后开袋取样,检测相关指标。

1.4 样品营养成分检测

取发酵45 d后不同处理的样品,置于65 ℃鼓风干燥机中干燥48 h,再经筛孔为1 mm粉碎机粉碎,干燥环境中保存备用。干物质(DM)、粗蛋白质(CP)、粗灰分(Ash)含量分别参照GB/T 6435—2014、GB/T 6432—2018、GB/T 6438—2007的方法进行测定,有机物(OM)含量为DM含量与Ash含量的差值(OM含量=DM含量-Ash含量),中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量参照Van Soest[12]的方法测定,中性洗涤可溶物(NDS)含量通过NDF含量计算(NDS含量=100-NDF含量),半纤维素(ADS)含量为NDF和ADF含量的差值(ADS含量=NDF含量-ADF含量),可溶性碳水化合物(WSC)含量采用蒽酮比色法测定。

1.5 瘤胃发酵培养液制备

收集足够的新鲜瘤胃液,将其放入预先加热至39 ℃并充满CO2的保温瓶中,混合均匀后用4层纱布过滤。按照Menke等[13]的方法配制人工唾液,人工唾液的配制方法见表2。将配制好的人工唾液置于39 ℃水浴锅中,并注入CO2,然后迅速将制备好的瘤胃液按比例(人工唾液∶瘤胃液为2∶1)加入,即可得到瘤胃发酵培养液。
表2 人工唾液的配制方法(以1 000 mL计)

Table 2 Artificial saliva preparation method (in 1 000 mL)

项目Items 配方Formulation 体积Volume/mL
蒸馏水Distilled water 蒸馏水 520.2
微量元素溶液
Trace element dissolution		 CaCl2·2H2O 13.2 g,MnCl2·4H2O 10.0 g,CoCl2·6H2O 1.0 g,
FeCl3·6H2O 8.0 g,加蒸馏水至100 mL		 0.1
缓冲液Buffer NH4HCO3 4.0 g,NaHCO3 35.0 g,加蒸馏水至1 000 mL 208.1
常量元素溶液
Constant element solution		 Na2HPO4·12H2O 9.45 g,KH2PO4 6.2 g,
MgSO4·7H2O 0.6 g,加蒸馏水至1 000 mL		 208.1
刃天青溶液
Resazurin solution		 100 mg刃天青溶解于100 mL蒸馏水 1.0
还原剂溶液
Reducing agent solution		 1 mol/L NaOH 4.0 mL,Na2S·9H2O 625 mg,
加蒸馏水95 mL		 62.5

1.6 体外发酵试验

体外发酵试验参照Liu等[14]报道的方法进行,以上述发酵45 d的样品作为发酵底物,进行体外模拟瘤胃发酵。准确称量9 g样品放入发酵袋(1 000 mL)中,使用注射器抽取300 mL瘤胃发酵培养液注入发酵袋,密封,排气后于39 ℃恒温水浴振荡锅中连续培养72 h,摇床频率为85 r/min。

1.7 体外产气参数和瘤胃发酵参数的测定

产气量测定:分别在培养2、4、6、9、12、24、36、48、72 h时使用注射器抽取所产气体,记录产气量,并计算各时间点的累积产气量。
产气参数的计算根据Ørskov等[15]的动态发酵参数模型:

GP=a+b(1-e-ct)。

式中:GP为t时间点的累积产气量(mL);t为发酵开始中某一时间(h);a为快速产气量(mL);b为慢速产气量(mL);c为产气速率(%/h);a+b为理论总产气量(mL)。
瘤胃发酵参数测定:发酵结束后,迅速用冰水混合物冷凝发酵液,将pH计探头插入发酵液中,待稳定后记录pH数值。采用比色法[16]测定氨态氮(NH3-N)浓度;采用考马斯亮蓝法测定微生物蛋白(MCP)浓度;采用日本岛津GC-2030气相色谱仪测定乙酸、丙酸和丁酸浓度,并计算总挥发性脂肪酸(TVFA)浓度[17]。

1.8 体外降解率和能氮平衡的测定

将体外发酵72 h的样品残渣取出,装入孔径为48 μm、尺寸为8 cm×16 cm的尼龙过滤袋,用冷水缓缓冲洗直至水澄清,然后放入65 ℃干燥箱烘48 h,室温回潮24 h后,将每个尼龙袋各自保存于自封袋中备测。参照1.4中方法测定样品残渣中DM、CP、OM、NDF和ADF含量后计算体外干物质降解率(IVDMD)、体外粗蛋白质降解率(IVCPD)、体外中性洗涤纤维降解率(IVNDFD)和体外酸性洗涤纤维降解率(IVADFD)、体外有机物降解率(IVOMD),计算公式如下:

IVDMD(%)=[(样品中DM含量-残渣中DM含量)/样品中DM含量]×100;

IVCPD(%)=[(样品中CP含量-残渣中CP含量)/样品中CP含量]×100;

IVNDFD(%)=[(样品中NDF含量-残渣中NDF含量)/样品中NDF含量]×100;

IVADFD(%)=[(样品中ADF含量-残渣中ADF含量)/样品中ADF含量]×100;

IVOMD(%)=[1-(样品中OM含量-残渣中OM含量)/样品中OM含量]×100。

瘤胃能氮平衡(RENB)参照桂瑞麒[18]的方法测定,具体计算方法如下:

可发酵有机物(FOM)=DM质量×OM含量×IVOMD;

瘤胃降解蛋白质(RDP)=DM质量×CP含量×IVCPD;

RENB=FOM-RDP。

1.9 数据统计分析

所有试验数据用Excel 2019软件进行记录整理,以SAS 8.1统计软件进行方差分析并采用Duncan氏法进行组间的多重比较,以P<0.05表示差异显著,结果用平均值和均值标准误(SEM)表示。指标间的相关性使用R软件(4.2.1)进行皮尔森相关性分析。

2 结果

2.1 地衣芽孢杆菌和植物乳杆菌复合发酵对蒸汽爆破玉米秸秆营养成分的影响

由表3可知,相较于CON组,Q组和JQ组DM、ADF、NDS、WSC含量均显著升高(P<0.05),NDF、ADS含量显著下降(P<0.05);Q组CP含量显著低于其余各组(P<0.05);JQ组OM含量显著高于其余各组(P<0.05),Ash含量显著低于其余各组(P<0.05)。
表3 地衣芽孢杆菌和植物乳杆菌复合发酵对蒸汽爆破玉米秸秆营养成分的影响

Table 3 Effects of compound fermentation of Bacillus licheniformis and Lactobacillus plantarum on nutritional components of steam-exploded corn straw %

项目
Items		 组别Groups SEM P值
P-value
CON J Q JQ
干物质DM/% 95.02b 94.64b 96.38a 97.15a 0.003 <0.001
中性洗涤纤维NDF/%DM 84.89a 80.31ab 71.04b 70.51b 0.018 0.004
酸性洗涤纤维ADF/%DM 53.78b 55.93b 60.13a 59.67a 0.007 <0.001
半纤维素ADS/%DM 31.11a 24.38a 10.92b 10.85b 0.023 <0.001
中性洗涤可溶物NDS/%DM 15.11b 19.69ab 28.96a 29.49a 0.018 0.004
可溶性碳水化合物WSC/%DM 13.93b 17.79b 30.81a 27.13a 1.712 <0.001
粗蛋白质CP/%DM 6.58a 7.11a 6.06b 6.17a 0.002 0.028
粗灰分Ash/%DM 18.00b 21.11a 17.45b 14.52c 0.004 <0.001
有机物OM/%DM 82.00b 78.89c 82.55b 85.48a 0.725 <0.001

同行数据肩标无字母或相同字母表示差异不显著(P>0.05),不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。下表同。

In the same row, values with no letter or the same letter superscripts mean no significant difference (P>0.05), while with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05). The same as below.

2.2 地衣芽孢杆菌和植物乳杆菌复合发酵对蒸汽爆破玉米秸秆体外发酵产气量的影响

由图1可知,随着发酵时间的延长,各组产气量都呈现增加的趋势,在48 h以后增长速率逐渐平缓,最终达到产气平台期。由表4可知,相较于CON组,J组12~72 h的累积产气量均显著升高(P<0.05),Q组和JQ组9~72 h的累积产气量均显著降低(P<0.05);Q组48、72 h的累积产气量显著高于JQ组(P<0.05)。与CON组相比,J组的快速产气量、慢速产气量、产气速率和理论最大产气量均无显著变化(P>0.05),Q组和JQ组的快速产气量显著提高(P<0.05),慢速产气量、产气速率显著下降(P<0.05),JQ组的理论最大产气量显著下降(P<0.05)。与Q组相比,JQ组的产气速率显著上升(P<0.05)。
图1 体外产气量动态变化曲线

Fig.1 Dynamic change curves of in vitro gas production

表4 地衣芽孢杆菌和植物乳杆菌复合发酵对蒸汽爆破玉米秸秆体外累积产气量和产气参数的影响

Table 4 Effects of compound fermentation of Bacillus licheniformis and Lactobacillus plantarum on in vitro cumulative gas production and gas production parameters of steam-exploded corn straw

项目
Items		 组别Groups SEM P值
P-value
CON J Q JQ
累积产气量Cumulative gas production/mL
2 h 178.3 196.7 228.3 180.0 9.39 0.208
4 h 251.7 280.0 303.3 265.0 10.96 0.430
6 h 396.7 425.0 390.0 356.7 10.83 0.159
9 h 635.0a 681.7a 546.7b 516.7b 21.86 0.002
12 h 743.3b 798.3a 633.3c 621.7c 23.50 <0.001
24 h 1 130.0b 1 190.0a 1 006.7c 1 001.7c 25.32 <0.001
36 h 1 285.0b 1 338.3a 1 156.7c 1 148.3c 25.25 <0.001
48 h 1 360.0b 1 420.0a 1 260.0c 1 201.7d 24.89 <0.001
72 h 1 410.0b 1 445.0a 1 313.3c 1 250.0d 24.16 <0.001
产气参数Gas production parameters
快速产气量a/mL -41.7b -41.0b 75.9a 6.9a 16.79 0.010
慢速产气量b/mL 1 447.4a 1 505.0a 1 289.3b 1 281.3b 33.32 0.005
产气速率c/(%/h) 0.064a 0.068a 0.050c 0.058b 0.002 2 <0.001
理论最大产气量a+b/mL 1 406.6a 1 464.0a 1 365.2ab 1 288.2b 22.01 0.007

2.3 地衣芽孢杆菌和植物乳杆菌复合发酵对蒸汽爆破玉米秸秆体外降解率及能氮平衡的影响

由表5可知,各组之间IVDMD无显著差异(P>0.05);与CON组相比,J组、Q组和JQ组的IVCPD显著升高(P<0.05),Q组和JQ组的IVNDFD和IVADFD显著降低(P<0.05);JQ组的IVCPD较Q组显著降低(P<0.05)。
表5 地衣芽孢杆菌和植物乳杆菌复合发酵对蒸汽爆破玉米秸秆体外降解率的影响

Table 5 Effects of compound fermentation of Bacillus licheniformis and Lactobacillus plantarum on in vitro degradability of steam-exploded corn straw %

项目
Items		 组别Groups SEM P值
P-value
CON J Q JQ
体外干物质降解率IVDMD 57.94 58.72 58.36 55.96 0.008 0.717
体外中性洗涤纤维降解率IVNDFD 59.26a 55.14ab 48.66bc 43.87c 0.019 0.015
体外酸性洗涤纤维降解率IVADFD 57.61a 59.06a 44.49b 44.55b 0.023 0.007
体外粗蛋白质降解率IVCPD 15.15c 47.97a 47.83a 31.67b 0.042 <0.001
体外有机物降解率IVOMD 51.15 51.66 51.09 52.19 1.023 0.986
由表6可知,J组、Q组和JQ组的RDP显著高于CON(P<0.05),且J组的RDP还显著高于Q组和JQ组(P<0.05);各组之间FOM、RENB均无显著差异(P>0.05)。
表6 地衣芽孢杆菌和植物乳杆菌复合发酵对蒸汽爆破玉米秸秆能氮平衡的影响

Table 6 Effects of compound fermentation of Bacillus licheniformis and Lactobacillus plantarum on energy and nitrogen balance of steam-exploded corn straw %

项目
Items		 组别Groups SEM P值
P-value
CON J Q JQ
可发酵有机物FOM 32.40 31.86 32.85 35.02 0.735 0.505
瘤胃降解蛋白质RDP 0.77d 2.64a 2.24b 1.52c 0.218 <0.001
瘤胃能氮平衡RENB 31.62 29.22 30.61 33.49 0.786 0.292

2.4 地衣芽孢杆菌和植物乳杆菌复合发酵对蒸汽爆破玉米秸秆体外瘤胃发酵参数的影响

由表7可知,与CON组相比,J组MCP浓度显著升高(P<0.05),NH3-N、丁酸浓度显著下降(P<0.05);Q组和JQ组pH显著升高(P<0.05),NH3-N、MCP浓度显著下降(P<0.05);JQ组乙酸、丁酸以及TVFA浓度显著下降(P<0.05)。与Q组相比,JQ组pH显著降低(P<0.05),MCP浓度显著升高(P<0.05),丁酸浓度显著下降(P<0.05)。
表7 地衣芽孢杆菌和植物乳杆菌复合发酵对蒸汽爆破玉米秸秆体外瘤胃发酵参数的影响

Table 7 Effects of compound fermentation of Bacillus licheniformis and Lactobacillus plantarum on in vitro rumen fermentation parameters of steam-exploded corn straw

项目
Items		 组别Groups SEM P值
P-value
CON J Q JQ
pH 5.45c 5.41c 5.72a 5.57b 0.038 <0.001
氨态氮NH3-N/(mg/dL) 13.90a 11.94b 11.47b 12.39b 0.310 0.005
微生物蛋白MCP/(mg/mL) 1.19b 1.31a 0.75d 0.86c 0.069 <0.001
乙酸Acetic acid/(mmol/L) 65.85a 63.92a 57.23ab 44.76b 3.035 0.005
丙酸Propionic acid/(mmol/L) 40.89 32.49 37.32 31.67 1.790 0.232
丁酸Butyric acid/(mmol/L) 10.56a 6.58bc 8.55ab 5.11c 0.680 <0.001
乙酸/丙酸Acetie acid/propionie acid 1.61 1.96 1.53 1.41 0.113 0.105
总挥发性脂肪酸TVFA/(mmol/L) 117.31a 111.91ab 103.10ab 81.75b 4.563 0.004

2.5 玉米秸秆体外降解率与营养成分、体外产气量和产气参数、体外瘤胃发酵参数及能氮平衡的相关性分析

由图2可知,IVDMD与IVOMD、FOM、RENB存在显著负相关关系(P<0.05),与Ash含量存在正相关关系(P=0.09);IVNDFD与NDF、Ash、ADS含量,乙酸、TVFA、MCP浓度以及72 h累积产气量、慢速产气量、产气速率存在显著正相关关系(P<0.05),与DM、ADF、WSC、NDS含量以及NH3-N浓度、pH、OM含量、FOM、RENB存在显著负相关关系(P<0.05),与丁酸浓度和最大理论产气量存在正相关关系(P>0.05);IVADFD与NDF、Ash、ADS、CP含量,乙酸、TVFA、MCP浓度以及72 h累积产气量、快速产气量、产气速率、最大理论产气量存在显著正相关关系(P<0.05),与DM、ADF、WSC、NDS含量以及NH3-N浓度、快速产气量、pH、OM含量、FOM存在显著负相关关系(P<0.05),与RENB存在负相关关系(P=0.052);IVCPD与RDP存在显著正相关关系(P<0.01),与WSC含量存在正相关关系(P=0.069)。
图2 玉米秸秆体外消化率与营养成分、产气参数、瘤胃发酵参数的相关性分析

标注*表示相关性显著(P<0.05),图例表示皮尔逊相关系数(r)。

Fig.2 Correlation analysis between the in vitro digestibility of corn straw and nutrient composition, gas production parameters as well as rumen fermentation parameters

Annotation * indicated significant correlation (P<0.05), and the illustration showed Pearson’s correlation coefficient (r).

3 讨论

3.1 地衣芽孢杆菌和植物乳杆菌复合发酵对蒸汽爆破玉米秸秆营养成分的影响

蒸汽爆破技术是通过在高温高压状态下对底物进行瞬时爆破,断裂木质素与半纤维素之间的化学键,破坏秸秆的纤维结构[19]。在本试验中,相较于CON组,Q组和JQ组NDF和ADS含量显著下降,DM、ADF、WSC、NDS含量显著升高,其原因可能是蒸汽爆破处理使大量的半纤维素发生降解,生成WSC等物质。Zhao等[20]研究发现,蒸汽爆破主要通过破坏木质素和半纤维素之间的化学键,使得木质素和半纤维素释放,同时,在乙酸和其他酸等有机酸作用下,半纤维素被水解为低聚糖或单糖[19]。曲佳静等[21]研究也发现,蒸汽爆破后甘蔗渣的WSC含量显著提高。
CP含量是评价秸秆饲料营养品质的重要指标,秸秆饲料中CP含量越高,表明其营养品质越高[17]。在本试验中,Q组CP含量显著低于CON组,其原因可能是蒸汽爆破处理会使蛋白质分子结构改变,影响α-螺旋、β-折叠等结构,使其溶解度降低,更容易聚集或与木质素、碳水化合物等结合,发生美拉德反应;同时,在蒸汽爆破的高温高压条件下,会导致非蛋白氮的挥发损失[22-23]。He等[24]研究发现,蒸汽爆破处理玉米芯、稻草、花生壳、小米秸秆和甘蔗尖,会导致不可利用氮的含量增加,使蛋白质出现热损伤。Sufyan等[7]研究显示,微生物发酵能提高粗饲料中的CP含量。孙鑫畅等[25]在研究豆禾混贮饲料时发现,添加微生物复合菌剂能显著提高CP含量。而在本试验中,JQ组CP含量显著高于Q组,而J组CP含量与CON组无显著差异。其原因可能是,在本试验中,蒸汽爆破处理玉米秸秆后,导致WSC含量显著升高,有利于微生物的生长繁殖,进而导致JQ组CP含量显著高于Q组,而J组中微生物可直接利用的碳水化合物较少,生长繁殖速度较慢,导致J组CP含量虽然高于CON组,但两者之间没有显著差异。李娅楠[10]在使用植物乳杆菌和地衣芽孢杆菌复合处理稻草的试验中发现,植物乳杆菌和地衣芽孢杆菌复合处理对稻草CP含量无显著影响。这可能是不同粗饲料中可直接利用的碳水化合物不同,导致微生物生长速度不同,进而导致CP含量的变化不同[26]。

3.2 地衣芽孢杆菌和植物乳杆菌复合发酵对蒸汽爆破玉米秸秆体外发酵产气量的影响

瘤胃中的气体主要由瘤胃微生物降解碳水化合物产生[27]。蒸汽爆破处理能够有效破坏玉米秸秆的木质纤维素结构,从而提高体外发酵的累积产气量[28]。然而,蒸汽爆破的效果受到多种因素的影响,其中蒸汽爆破压强是关键因素之一[29]。冉福等[30]研究发现,在0.8、1.0和1.25 MPa的不同压强下,蒸汽爆破处理的玉米秸秆中,以1.0 MPa压强时体外产气量最高。本试验中,在体外发酵2、4和6 h时,各组累积产气量差异不显著,而在体外发酵12、24、36、48、72 h时,CON组和J组的累积产气量显著高于Q组和JQ组,这与本试验中Q组和J组慢速产气量、产气速率显著低于CON组和J组相一致。其原因可能是,在本试验设定的压强(1.5 MPa)下,纤维素的过度降解导致某些物质发生交联反应,生成甲酸、乙酸和糠醛等发酵抑制物,这些物质不利于瘤胃微生物发酵产气[31-33],从而导致Q组和JQ组体外发酵产气量降低。本试验中,Q组和JQ组快速产气量显著高于CON组和J组,这可能是因为Q组和JQ组WSC含量显著高于CON组和J组,导致Q组和JQ组快速产气量显著高于CON组和J组,然而,由于产气测定时间间隔过长,导致2~6 h各组累积产气量差异不显著。成艳芬等[34]研究发现,从0.5 h开始,秸秆中可溶性物质已经发生降解。由此推测,玉米秸秆经过蒸汽爆破处理后,WSC含量显著升高,可溶性物质含量增加,进而导致快速产气量显著升高。

3.3 地衣芽孢杆菌和植物乳杆菌复合发酵对蒸汽爆破玉米秸秆体外降解率和能氮平衡的影响

体外发酵产气量与干物质降解率存在一定的正相关关系,且体外发酵产气量的多少也能反映瘤胃内微生物活性的强弱[13]。本试验中,蒸汽爆破处理后的Q组和JQ组72 h累积产气量显著低于未蒸汽爆破处理的CON组和J组,而IVDMD却无显著差异。Zhao等[20]的研究发现,通过蒸汽爆处理(1.0 MPa)的玉米秸秆,其体外总产气量和干物质降解率显著提高。本试验结果与上述研究结果不同的原因可能是,本试验中Q组和JQ组中DM、ADF含量显著高于CON组和J组,导致Q组和JQ组中不易发酵的结构性碳水化合物的含量高于CON组和J组[35-36],从而造成Q组和JQ组72 h累积产气量显著低于CON组和J组,而IVDMD却无显著差异。
蒸汽爆破处理对原料纤维素结构的裂解作用能够增加瘤胃微生物对底物纤维的可及性,从而有利于瘤胃微生物的定植[1]。本试验中,Q组和JQ组IVNDFD和IVADFD显著低于CON组。但杜春梅[37]的研究显示,蒸汽爆破处理显著增加了小麦秸秆的IVNDFD和IVADFD。出现这一现象可能是由于蒸汽爆破后的发酵过程中,微生物优先降解易降解的纤维素,将其用作自身生长和繁殖的碳源[26];同时,蒸汽爆破可能导致玉米秸秆中纤维素的过度降解,使得某些物质发生交联反应,增加了不易降解纤维的比例[32],同时,蒸汽爆破可能会改变玉米秸秆中纤维素的结晶度,虽然适度的结晶度降低有利于纤维素的酶解和微生物消化,但如果结晶度变化不当,可能会使纤维素形成一些不利于微生物和酶作用的结构[38-39],从而降低纤维的降解率[32]。
蒸汽爆破可能导致蛋白质的降解,进而增加非蛋白氮、快速降解蛋白质和中度降解蛋白质等蛋白质以及不可利用氮的含量[40]。本试验中,Q组和JQ组IVCPD显著高于CON组。Liu等[41]在酒糟的蒸汽爆破处理研究中也发现了类似的现象,该研究利用蒸汽爆破(0.6 MPa,维持10 s)处理酒糟,显著提高了酒糟的IVCPD。其原因可能是蒸汽爆破破坏了蛋白质的结构,导致快速降解蛋白质和中度降解蛋白质含量增加,进而提高了IVCPD[40]。植物乳杆菌和地衣芽孢杆菌能够分泌包括蛋白酶在内的多种酶,这些酶有助于降解复杂的有机物,提高蛋白质的可利用性[42]。本试验中,J组IVCPD显著高于CON组,但JQ组IVCPD显著低于Q组。出现这一现象的原因可能是,在发酵过程中,蒸汽爆破玉米秸秆中可溶性物质增多,微生物快速繁殖,导致玉米秸秆中不可利用氮的比例升高[40],进而使IVCPD降低。谢文斌等[43]研究显示,使用布氏乳杆菌处理玉米秸秆显著提高了玉米秸秆的IVCPD。而孙宇[44]在苜蓿与花生秧混合青贮过程中添加植物乳杆菌和纤维素酶,发现苜蓿与花生秧混合青贮的WSC含量显著升高,而IVCPD显著下降。这证明IVCPD与饲料中WSC的含量有关。虽然以往的大部分研究表明蒸汽爆破能显著提高体外产气量和营养物质消化率[1,19,30],但本试验中可能是蒸汽爆破参数设定不合适,没有发现类似的结果,未来需要进一步探究玉米秸秆蒸汽爆破的适宜参数。
RDP是指饲料中在瘤胃内被微生物分解的蛋白质部分。微生物通过分泌蛋白酶将RDP降解为氨、肽类和氨基酸等小分子含氮物,用于合成MCP。这些MCP随后进入皱胃和小肠被消化吸收,成为反刍动物氨基酸的主要来源[45]。本试验中,Q组和JQ组IVCPD相较于CON组显著升高,并且各组CP含量相差较小(<1%)。在各组CP含量相差较小的情况下,蒸汽爆破处理导致玉米秸秆的IVCPD显著升高,提高了蛋白质在瘤胃中的降解量,进而提高了RDP的含量[45]。有研究表明,只有在能氮平衡接近于零时,饲粮中RDP和FOM才能被充分有效的利用,若饲粮中能氮平衡为负时,RDP则不能被微生物充分利用,这不仅会造成蛋白质的浪费,还可能会增加氮排出量尤其是尿氮排出量;若饲粮中能氮平衡为正时,说明FOM过多,会造成能量的浪费[46]。本试验中,所有组RENB均为正值,说明所有组均FOM过多而氮供应不足,造成了能量的浪费。杜瑞麟[18]测定的玉米秸秆和玉米青贮的RENB分别为30.50、18.44,邵鹏程[47]测定的玉米青贮的RENB为5.19,均为正值,说明玉米秸秆和玉米青贮在瘤胃中提供能量过多,而氮供应不足。

3.4 地衣芽孢杆菌和植物乳杆菌复合发酵对蒸汽爆破玉米秸秆体外瘤胃发酵参数的影响

瘤胃中NH3-N浓度的变化反映了蛋白质降解和MCP合成之间的平衡状态,饲粮蛋白质、MCP、非蛋白氮等都是瘤胃内NH3-N的潜在来源[48]。本试验中,J组、Q组、JQ组相较于CON组,其NH3-N浓度显著降低,表明蒸汽爆破和微生物发酵处理玉米秸秆可能提高了瘤胃微生物对氨的利用效率。Chen等[28]的研究证明了这一点,该研究利用蒸汽爆破(1.4 MPa,维持5 min)处理甘蔗渣,使得体外发酵液中氮含量显著降低;孙宇等[44]的研究中,使用植物乳杆菌处理苜蓿和花生秧的混合青贮,发现添加植物乳杆菌的青贮饲料体外发酵液中NH3-N浓度显著低于未添加植物乳杆菌的青贮饲料。MCP是反刍动物小肠中可消化蛋白质的重要来源,占其总量的60%~85%,其浓度可以反映瘤胃内微生物的数量及活性。本试验中,Q组和JQ组MCP浓度显著低于CON组和J组。而曲佳静等[21]在蒸汽爆破(2.0 MPa,维压时间2~3 min)处理甘蔗渣上的研究发现,蒸汽爆破处理后,瘤胃液MCP浓度显著升高。本试验与上述研究所得结果不同的原因可能是,本试验条件下,在蒸汽爆破处理过程中,玉米秸秆中会释放出甲酸、糠醛、羟甲基糠醛、阿魏酸和对香豆酸等可以抑制糖苷水解酶(如纤维素酶、半纤维素酶)或微生物活性的物质,以及增加不可利用氮的含量并使碳氮比的失衡[20,36],从而导致Q组和JQ组MCP浓度显著降低。
挥发性脂肪酸(VFA)是反刍动物瘤胃微生物维持和生长的主要能量来源,它通过饲粮中碳水化合物的降解产生[27]。本试验中,JQ组乙酸、TVFA浓度相较于其余各组均显著下降,而Q组乙酸、TVFA浓度相较于CON组和J组下降,其原因可能是,本试验中蒸汽爆破后的玉米秸秆中NDF含量下降、ADF含量升高,导致乙酸、TVFA浓度下降[49];同时,蒸汽爆破会显著提高玉米秸秆中WSC含量,导致JQ组中地衣芽孢杆菌大量增殖,从而抑制纤维降解菌的附着,导致乙酸、TVFA浓度下降[10]。Linde等[50]的研究证明了这一点,该研究发现添加地衣芽孢杆菌会降低肉牛瘤胃中变形菌门的丰度,这说明地衣芽孢杆菌可能与纤维降解菌存在竞争关系。稳定的瘤胃液pH对于瘤胃微生物的发酵活动和反刍动物维持正常生理功能至关重要[51]。本试验中,各组发酵液pH在5.4~5.8,其原因可能是本试验使用的是泌乳高峰期中国荷斯坦奶牛的瘤胃液,其饲粮的精粗比较高,导致pH较低[52]。Zhang等[53]的研究证明了这一点,该研究发现精料比例从25%增加至79%时,山羊瘤胃液pH由6.59下降至5.75。Li等[54]研究发现,瘤胃液pH受发酵后产生的VFA等酸性物质浓度的影响。本试验中,Q组和JQ组发酵液pH显著高于CON组和J组,导致这一结果的原因可能是Q组和JQ组的TVFA浓度低于CON组和J组。

3.5 玉米秸秆体外降解率与营养成分、体外产气量和产气参数、体外瘤胃发酵参数及能氮平衡的相关性分析

玉米秸秆的体外降解率是评估玉米秸秆营养价值的重要指标[37]。本试验中,IVDMD与IVOMD、FOM、RENB存在显著负相关关系,这表明提高玉米秸秆的干物质消化率可能可以使RENB下降,促进能氮平衡。本试验中,IVNDFD、IVADFD均与ADF、WSC、NDS含量以及NH3-N浓度存在显著负相关关系,与72 h累积产气量、MCP浓度存在显著正相关关系,这表明降低玉米秸秆中ADF、WSC、NDS含量可以有效提高玉米秸秆的营养品质,改善体外瘤胃发酵。郁万瑞等[35]的研究证明了这一点,该研究发现IVNDFD、IVADFD随着饲粮中ADF及木质素含量的升高而下降。本试验中,IVCPD与RDP存在显著正相关关系,这表明提高玉米秸秆的IVCPD可以提高RDP,这有利于能氮平衡。樊庆山[55]的研究也观察到了类似的现象,该研究发现,在不同的等氮等能量饲粮中,RDP随着IVCPD的增加而升高。

4 结论

蒸汽爆破处理能够降低玉米秸秆中NDF含量,提高WSC含量,并促进体外发酵过程中蛋白质的降解;在蒸汽爆破处理基础上,进一步进行地衣芽孢杆菌和植物乳杆菌复合发酵处理能够促进玉米秸秆的体外发酵过程中MCP合成。因此,地衣芽孢杆菌和植物乳杆菌复合发酵具有提高蒸汽爆破玉米秸秆饲用价值的潜力。

参考文献

原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序
[1]
WANG K, NAN X M, TONG J J, et al. Steam explosion pretreatment changes ruminal fermentation in vitro of corn stover by shifting archaeal and bacterial community structure[J]. Frontiers in Microbiology, 2020,11:2027.

[2]
MALINOVSKY F G, FANGEL J U, WILLATS W G T. The role of the cell wall in plant immunity[J]. Frontiers in Plant Science, 2014,5:178.

[3]
HE L W, WANG C, SHI H H, et al. Combination of steam explosion pretreatment and anaerobic alkalization treatment to improve enzymatic hydrolysis of Hippophae rhamnoides[J]. Bioresource Technology, 2019,289:121693.

[4]
HORN S J, ESTEVEZ M M, NIELSEN H K, et al. Biogas production and saccharification of Salix pretreated at different steam explosion conditions[J]. Bioresource Technology, 2011, 102(17):7932-7936.

DOI PMID

[5]
王玉, 周俊, 雍晓雨, 等. 汽爆预处理对水稻秸秆纤维结构的影响[J]. 江苏农业科学, 2014(11):319-324.

WANG Y, ZHOU J, YONG X Y, et al. Effect of steam explosion pretreatment on fiber structure of rice straw[J]. Jiangsu Agricultural Sciences, 2014(11):319-324. (in Chinese)

[6]
李英英, 朱崇淼, 朱平华, 等. 复合菌与复合酶联合处理对大豆皮营养成分及品质的影响[J]. 微生物学通报, 2022, 49(1):61-71.

LI Y Y, ZHU C M, ZHU P H, et al. Effects of multiple strains fermentation and enzymatic hydrolysis on nutrient composition and quality of soybean hulls[J]. Microbiology, 2022, 49(1):61-71. (in Chinese)

[7]
SUFYAN A, AHMAD N, SHAHZAD F, et al. Improving the nutritional value and digestibility of wheat straw,rice straw,and corn cob through solid state fermentation using different Pleurotus species[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2022, 102(6):2445-2453.

[8]
SU J Q, XUE Y, ZHANG K L, et al. The effects of Lactobacillus plantarum,Bacillus subtilis,a lignocellulolytic enzyme system,and their combination on the fermentation profiles,chemical composition,bacterial community,and in situ rumen digestion of fresh waxy corn stalk silage[J]. Animals, 2024, 14(23):3442.

[9]
李浩博, 喻研. 植物乳杆菌添加量对水稻秸秆青贮品质和体外瘤胃发酵特性的影响[J]. 饲料研究, 2024, 47(13):21-26.

LI H B, YU Y. Effects of Lactobacillus plantarum addition on silage quality and in vitro rumen fermentation characteristics of rice straw[J]. Feed Research, 2024, 47(13):21-26. (in Chinese)

[10]
李娅楠. 乳杆菌与地衣芽孢杆菌复合微贮对稻草营养价值影响及机理研究[D]. 硕士学位论文. 银川: 宁夏大学, 2022.

LI Y N. Effect and mechanism research of compound silage of Lactobacillus and Bacillus licheniformis on nutritional value of rice straw[D]. Master’s Thesis. Yinchuan: Ningxia University, 2022. (in Chinese)

[11]
National Academies of Sciences,Engineering,and Medicine. Nutrient requirements of dairy cattle[S]. 8th ed.Washington,D. C.:National Academies Press, 2021.

[12]
VAN SOEST P J. Development of a comprehensive system of feed analyses and its application to foragesly[J]. Journal of Animal Science, 1967, 26(1):119-128.

[13]
MENKE K H, RAAB L, SALEWSKI A, et al. The estimation of the digestibility and metabolizable energy content of ruminant feeding stuffs from the gas production when they are incubated with rumen liquor in vitro[J]. The Journal of Agricultural Science, 1979,931:217-222.

[14]
LIU M Y, WANG T, WANG L, et al. Core microbiota for nutrient digestion remained and ammonia utilization increased after continuous batch culture of rumen microbiota in vitro[J]. Frontiers in Microbiology, 2024,15:1331977.

[15]
ØRSKOV E R, MCDONALD I. The estimation of protein degradability in the rumen from incubation measurements weighted according to rate of passage[J]. The Journal of Agricultural Science, 1979, 92(2):499-503.

[16]
冯宗慈, 高民. 通过比色测定瘤胃液氨氮含量方法的改进[J]. 畜牧与饲料科学, 2010, 31(6/7):37.

FENG Z C, GAO M. Improvement of method for determination of ammonia nitrogen content in rumen fluid by colorimetric method[J]. Animal Husbandry and Feed Science, 2010, 31(6/7):37. (in Chinese)

[17]
杨彩虹, 田星哲, 李金辉, 等. 不同蛋白原料对绵羊瘤胃体外发酵参数和氨基酸含量的影响[J]. 饲料研究, 2023, 46(4):5-11.

YANG C H, TIAN X Z, LI J H, et al. Effect of different protein sources on in vitro rumen fermentation parameters and amino acid content in sheep[J]. Feed Research, 2023, 46(4):5-11. (in Chinese)

[18]
桂瑞麒. 能氮平衡的低蛋白日粮对滩羊生产性能、消化代谢及肉品质的影响[D]. 硕士学位论文. 银川: 宁夏大学, 2023.

GUI R Q. Effects of low protein diet with nitrogen balance on performance,digestion and metabolism and meat quality of Tan sheep[D]. Master’s Thesis. Yinchuan: Ningxia University, 2023. (in Chinese)

[19]
NIE D C, YAO L Y, XU X K, et al. Promoting corn stover degradation via sequential processing of steam explosion and cellulase/lactic acid bacteria-assisted ensilage[J]. Bioresource Technology, 2021,337:125392.

[20]
ZHAO S G, LI G D, ZHENG N, et al. Steam explosion enhances digestibility and fermentation of corn stover by facilitating ruminal microbial colonization[J]. Bioresource Technology, 2018,253:244-251.

[21]
曲佳静, 普宣宣, 霍家斌, 等. 蒸汽爆破和蒸汽爆破+发酵处理对甘蔗渣营养成分、体外瘤胃发酵特征和甲烷产量的影响[J]. 动物营养学报, 2024, 36(6):4003-4013.

DOI

QU J J, PU X X, HUO J B, et al. Effects of steam explosion and steam explosion+fermentation on nutritional components,in vitro rumen fermentation characteristics and methane production of bagasse[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2024, 36(6):4003-4013. (in Chinese)

[22]
ESPINOSA R E M, CHRISTENSEN A D, NEWKIRK W R, et al. Impact of steam pressure toasting time on the alpha helix to beta sheet ratios, nutritional value,protein and carbohydrate subfractions,and rumen fermentation parameters of faba bean seeds for dairy cattle[J]. Animal Feed Science and Technology, 2024,308:115885.

[23]
吴甜甜. 蒸汽爆破预处理对芝麻粕蛋白结构与功能特性的影响[D]. 硕士学位论文. 洛阳: 河南科技大学, 2022.

WU T T. Effect of steam explosion pretreatment on structure and functional properties of sesame meal protein[D]. Master’s Thesis. Luoyang: Henan University of Science and Technology, 2022. (in Chinese)

[24]
HE L W, HUANG Y C, SHI L, et al. Steam explosion processing intensifies the nutritional values of most crop byproducts:morphological structure,carbohydrate-protein fractions,and rumen fermentation profile[J]. Frontiers in Nutrition, 2022,9:979609.

[25]
孙鑫畅, 赵璐洁, 李颖丽, 等. 添加剂对豆禾混贮饲料品质及微生物数量的影响[J/OL]. 草业科学, 2024:1-28(2024-10-23)[2024-12-01].

SUN X C, ZHAO L J, LI Y L, et al. Effects of additives on fermentation quality and microbial quantity of legume-grass mixtures silage[J/OL]. Pratacultural Science, 2024:1-28.(2024-10-23)[2024-12-01]. in Chinese)

[26]
LIU J Y, HAO J F, ZHAO M Q, et al. Effects of different temperature and density on quality and microbial population of wilted alfalfa silage[J]. BMC Microbiology, 2024, 24(1):380.

DOI PMID

[27]
杨双鸣, 马煜斌, 田梅, 等. 体外产气法评价菌酶协同发酵对花棒瘤胃发酵特性的影响[J]. 动物营养学报, 2023, 35(11):7472-7480.

DOI

YANG S M, MA Y B, TIAN M, et al. Evaluation of effects of cooperative fermentation by bacteria and enzymes on rumen fermentation characteristics of Hedysarum scopariums by in vitro gas production method[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2023, 35(11):7472-7480. (in Chinese)

[28]
CHEN W B, ZHANG S, LI Y, et al. Steam-exploded sugarcane bagasse as a potential beef cattle feedstock:effects of different pretreatment conditions[J]. Journal of Animal Science, 2019, 97(6):2414-2423.

[29]
陈洪章, 刘丽英. 蒸汽爆碎技术原理及应用[M]. 北京: 化学工业出版社, 2007.

CHEN H Z, LIU L Y. Technology of steam explosion:principles and applications[M]. Beijing: Chemical Industry Press, 2007. (in Chinese)

[30]
冉福, 焦婷, 雷赵民, 等. 不同蒸汽爆破条件对玉米秸秆饲用价值的影响[J]. 草业科学, 2020, 37(10):2133-2141.

RAN F, JIAO T, LEI Z M, et al. Effect of different steam explosion conditions on the feeding value of corn straw[J]. Pratacultural Science, 2020, 37(10):2133-2141. (in Chinese)

[31]
MARQUES F P, SILVA L M A, LOMONACO D, et al. Steam explosion pretreatment to obtain eco-friendly building blocks from oil palm mesocarp fiber[J]. Industrial Crops and Products, 2020,143:111907.

[32]
SUN Z, LI X, LIU L. Effect of steam explosion on solid-state fermentation of maize stalk by Penicillium decumbens and Phanerochaete chrysosporium for animal feed production[J]. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition, 2018, 102(2):596-599.

[33]
WOOD I P, ELLISTON A, COLLINS S R A, et al. Steam explosion of oilseed rape straw:establishing key determinants of saccharification efficiency[J]. Bioresource Technology, 2014,162:175-183.

[34]
成艳芬, 胡光辉. 农作物秸秆瘤胃内降解的时空程序性及其饲料效率提升技术[J]. 饲料工业, 2023, 44(18):1-8.

CHENG Y F, HU G H. Temporal and spatial programmatic degradation of crop straw in the rumen and techniques for improving feed efficiency[J]. Feed Industry, 2023, 44(18):1-8. (in Chinese)

[35]
郁万瑞, 唐利敏, 刘浩南, 等. 体外法评价芦苇秸秆与残次香梨混合青贮替代全株玉米青贮的饲用价值[J]. 动物营养学报, 2024, 36(11):7394-7408.

DOI

YU W R, TANG L M, LIU H N, et al. To evaluate feeding value of a mixed silage of reed straw and defective pear silage replacing whole corn silage by in vitro method[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2024, 36(11):7394-7408. (in Chinese)

[36]
SEBATA A, NDLOVU L R, DUBE J S. Chemical composition, in vitro dry matter digestibility and in vitro gas production of five woody species browsed by Matebele goats (Capra hircus L.) in a semi-arid savanna,Zimbabwe[J]. Animal Feed Science and Technology, 2011, 170(1/2):122-125.

[37]
杜春梅. 蒸汽爆破对小麦秸秆体外发酵参数、糖产量及微生物区系的影响[D]. 硕士学位论文. 北京: 中国农业科学院, 2020.

DU C M. Effect of the steam-exploded wheat straw on ruminal fermentation,sugar yield and microbial structure in vitro[D]. Master’s Thesis. Beijing: The Chinese Academy of Agricultural Sciences, 2020. (in Chinese)

[38]
QIN C R, ZENG H L, LIU B J, et al. Efficient removal of residual lignin from eucalyptus pulp via high-concentration chlorine dioxide treatment and its effect on the properties of residual solids[J]. Bioresource Technology, 2022,360:127621.

[39]
LIN M F, WANG C R, WU W F, et al. Quality,improvement of soluble dietary fiber from Dictyophora indusiata by-products by steam explosion and cellulase modification:structural and functional analysis[J]. Food Chemistry:X, 2025,25:102084.

[40]
LIZASOAIN J, TRULEA A, GITTINGER J, et al. Corn stover for biogas production:effect of steam explosion pretreatment on the gas yields and on the biodegradation kinetics of the primary structural compounds[J]. Bioresource Technology, 2017, 244(Pt 1):949-956.

[41]
LIU Y, REN X X, WU H, et al. Steam explosion treatment of byproduct feedstuffs for potential use as ruminant feed[J]. Animals, 2019, 9(9):688.

[42]
FERNÁNDEZ-VARELA R, HANSEN A H, SVENDSEN B A, et al. Harnessing fermentation by bacillus and lactic acid bacteria for enhanced texture,flavor,and nutritional value in plant-based matrices[J]. Fermentation, 2024, 10(8):411.

[43]
谢文斌, 陈娟娟, 田斌, 等. 布氏乳杆菌对玉米秸秆青贮品质和体外消化率的影响[J]. 饲料研究, 2022, 45(21):122-126.

XIE W B, CHEN J J, TIAN B, et al. Effect of Lactobacillus brucelli on quality and in vitro digestibility of corn straw silage[J]. Feed Research, 2022, 45(21):122-126. (in Chinese)

[44]
孙宇. 不同添加剂对苜蓿与花生秧混合青贮发酵品质、营养品质、微生物群落及体外发酵特性的影响[D]. 硕士学位论文. 保定: 河北农业大学, 2023.

SUN Y. Effects of different additives on fermentation quality,nutritional quality,microbial community and in vitro fermentation of alfalfa and peanut vines mixed silage[D]. Master’s Thesis. Baoding: Hebei Agricultural University, 2023. (in Chinese)

[45]
TITZE N, CHI Y P, HAESE E, et al. Linkage of in situ ruminal crude protein degradation with ruminal degradation of amino acids and phytate from different soybean meals in dairy cows[J]. Journal of Dairy Science, 2023, 107(4):2011-2025.

[46]
RAPETTI L, COLOMBINI S, BATTELLI G, et al. Effect of linseeds and hemp seeds on milk production,energy and nitrogen balance,and methane emissions in the dairy goat[J]. Animals, 2021, 11(9):2717.

[47]
邵鹏程. 饲粮能氮平衡值对生长水牛的生长性能和能氮代谢的影响[D]. 硕士学位论文. 南宁: 广西大学, 2024.

SHAO P C. Effects of dietary energy and nitrogen balance value on growth performance and energy and nitrogen metabolism of growing water buffalo[D]. Master’s Thesis. Nanning: Guangxi University, 2024. (in Chinese)

[48]
STEVENS A V, KARGES K, REZAMAND P, et al. Production performance and nitrogen metabolism in dairy cows fed supplemental blends of rumen undegradable protein and rumen-protected amino acids in low- compared with high-protein diets containing corn distillers grains[J]. Journal of Dairy Science, 2021, 104(4):4134-4145.

DOI PMID

[49]
WANG H R, CHEN Q, CHEN L M, et al. Effects of dietary physically effective neutral detergent fiber content on the feeding behavior,digestibility,and growth of 8- to 10-month-old Holstein replacement heifers[J]. Journal of Dairy Science, 2017, 100(2):1161-1169.

[50]
LINDE D A, DU TOIT L, SCHOKKER D, et al. The effect of probiotic supplementation on the alpha diversity and proteobacteria ratio in South African feedlot cattle in the finisher phase[J]. Journal of Animal Science, 2022, 100(S3):373.

[51]
GRUMMER R R, CLARK J H, DAVIS C L, et al. Effect of ruminal ammonia-nitrogen concentration on protein degradation in situ[J]. Journal of Dairy Science, 1984, 67(10):2294-2301.

[52]
KHORASANI O, CHAJI M, BAGHBAN F. Comparison of the effect of Saccharomyces cerevisiae-Megasphaera elsdenii and buffer on growth performance,digestibility,ruminal histomorphometry,and carcass characteristics of fattening lambs in high concentrate diet[J]. Tropical Animal Health and Production, 2023, 55(2):135.

[53]
ZHANG X J, WANG L Z, WANG Z S, et al. Effect of dietary concentrate level on digestibility of nutrients in each region of the gastrointestinal tract and rumen fermentation in goats[J]. Animal Biotechnology, 2023, 34(6):1900-1908.

[54]
LI M M, HANIGAN M D. A revised representation of ruminal pH and digestive reparameterization of the Molly cow model[J]. Journal of Dairy Science, 2020, 103(12):11285-11299.

DOI PMID

[55]
樊庆山. 饲粮中添加三种油粕对犊牛生产性能和瘤胃发育的异同研究[D]. 硕士学位论文. 兰州: 甘肃农业大学, 2018.

FAN Q S. Study of the effects of three sources of oil cake on animal production and rumen development in male calves[D]. Master’s Thesis. Lanzhou: Gansu Agricultural University, 2018. (in Chinese)

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