汽爆新技術有望實現秸稈飼料化的高效利用

日前，中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所奶業創新團隊在玉米秸稈高效利用技術研發方面取得新進展，建立了基於蒸汽爆破預處理秸稈的高效技術，揭示了瘤胃微生物與纖維降解的作用機制。相關研究成果已發表在JCR農業工程學科TOP1期刊《生物質技術》上。 我國秸稈資源豐富，大力發展秸稈飼料化將有助於解決牧草資源短缺和人畜爭糧等產業問題。然而，在反芻動物養殖中，秸稈的瘤胃降解率偏低，限制了秸稈的廣泛和大量使用。當前，酸或鹼類化學劑被用於預處理秸稈，提高秸稈在瘤胃中的降解效率，但是這些化學劑對環境和動物存在負面影響，因此開發新型安全高效的秸稈預處理技術，對於發展我國反芻動物生產具有重要的意義。

該研究引入物理性處理技術——蒸汽爆破，以體外瘤胃產氣速率為靶標，優化獲得了蒸汽爆破技術在預處理秸稈時的最優參數：蒸汽壓強1.51 MPa，維壓時間180 s，預浸水分含量10%。研究發現，蒸汽爆破顯著降低了秸稈中半纖維素含量，提高了纖維素的相對含量。掃描電鏡分析發現，蒸汽爆破秸稈的纖維之間出現了中空結構，這種變化將有利於微生物的定值。通過體外瘤胃發酵技術，發現蒸汽爆破能提高秸稈發酵產氣速度、木糖等還原糖和VFA產量，促進瘤胃微生物發酵。奶牛瘤胃投袋試驗發現，蒸汽爆破秸稈的纖維素和半纖維素降解率顯著升高，經掃描電鏡觀察發現蒸汽爆破秸稈表面粘附更多的微生物，並且易快速形成緻密的微生物生物膜。 因此，蒸汽爆破預處理能破壞玉米秸稈纖維結構，提高瘤胃微生物黏附效率，增強秸稈瘤胃降解率和發酵能力，為奶牛產奶提供更多的能量和營養。

該研究第一作者為趙聖國副研究員，通訊作者為王加啟研究員，研究得到國家自然科學基金、中國農科院科技創新工程和奶牛產業技術體系等項目的資助。