不同粒度對側(cè)耳菌處理玉米秸稈酶和纖維降解的影響

李杰 劉坦 劉敏 荊義

采用側(cè)耳菌（平菇）處理玉米秸稈可顯著提高秸稈的營養(yǎng)價值[1－2]。側(cè)耳菌處理秸稈除受營養(yǎng)、溫度、接種方式等諸多因素影響外，秸稈粉碎粒度也影響菌絲的生長速度，秸稈粉碎粒度越小平菇產(chǎn)量較高[3]。但薛靜等（2000）[4]報道，栽培平菇時以孔徑1.5 cm篩子粉碎玉米秸稈粒度效果最佳。采用側(cè)耳菌處理秸稈與食用菌生產(chǎn)不同，既要考慮秸稈粉碎粒度對菌絲生長和纖維降解的影響，又要考慮秸稈粉碎的能耗和秸稈粒度對動物消化的影響。秸稈粉碎粒度越小，則粉碎成本越高，但粉碎粒度大，會影響菌絲的生長[5]。此外，處理秸稈粒度過小，使反芻動物唾液分泌量少，使粗飼料在瘤胃中的停留時間縮短，影響粗飼料在瘤胃中的消化和利用[6]。而有關(guān)粉碎粒度對側(cè)耳菌處理玉米秸稈的纖維降解及纖維分解酶活性影響的研究報道較少。為此，進(jìn)行此方面的試驗，通過測定粉碎粒度對側(cè)耳菌處理玉米秸稈纖維分解酶活性和纖維降解的影響，來研究玉米秸稈適宜的粉碎粒度，為采用側(cè)耳菌處理玉米秸稈飼料提供理論依據(jù)及技術(shù)參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 菌種及培養(yǎng)基

糙皮側(cè)耳來源于東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食用菌實驗室。采用PDA培養(yǎng)基進(jìn)行一級菌種擴(kuò)繁，采用浸泡的玉米粒進(jìn)行二級菌種擴(kuò)繁[5]。

1.2 試驗設(shè)計及秸稈處理

采用單因素隨機(jī)分組設(shè)計，以秸稈粉碎粒度為研究因素，玉米秸稈分成3個粉碎長度，粉碎機(jī)篩網(wǎng)孔徑分別為1.5 cm（處理Ⅰ）、2.5 cm（處理Ⅱ）及3.5 cm（處理Ⅲ）。秸稈的粉碎長度分別為0.5～1.3 cm、1.0～2.3 cm及1.6～3.3 cm，每種長度的玉米秸稈為一個處理。每個處理裝36袋，每個處理每次取樣為3個重復(fù)。

1.3 試驗方法

將87%的粉碎秸稈、8%麥麩、5%石灰與水?dāng)嚢杈鶆蚝笱b入聚丙烯袋（長度17 cm×33 cm，厚度0.4～0.5 mm）中，含水量為69.7%。每袋裝入濕秸稈混合物300 g，121℃高壓滅菌30 min。待秸稈溫度降至24℃以下時接種二級菌種，接種量為5%。接種后置24℃條件下避光培養(yǎng)。試驗為期35 d，分別于試驗第0、5、8、11、14、17、20、23、26、29、32、35 d 從各處理組的重復(fù)中采取玉米秸稈樣品（樣品中不包括接種載體）。將樣品混合均勻，一部分用于粗酶液的制備，另一部分烘干、粉碎，備用[5]。

1.4 測定指標(biāo)及方法

按照Van Soest分析法，采用ANKOM220 Fiber Analyzer儀器測定秸稈的中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）和酸性不溶木質(zhì)素（ADL），計算處理秸稈的半纖維素和纖維素含量，減去ADL中的粗灰分即得出木質(zhì)素含量。

取濕樣3 g，加25 ml蒸餾水浸提4 h，用四層紗布過濾后以3500 r/min轉(zhuǎn)速離心5 min，上清液即為粗酶液。采用鄰聯(lián)甲苯胺方法測定漆酶(Lac)活性[7]，采用DNS法[8]測定纖維素酶活性。

1.5 數(shù)據(jù)的處理與統(tǒng)計分析

用DPS（3.01）軟件和Excel 2003進(jìn)行統(tǒng)計分析。用Duncan's新復(fù)極差法做多重比較。表格中數(shù)據(jù)用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差來表示。

2 結(jié)果

2.1 粉碎粒度對側(cè)耳菌處理玉米秸稈纖維分解酶活性的影響

2.1.1 粉碎粒度對處理秸稈漆酶活性的影響（見圖1）

圖1表明，三組漆酶活性在試驗5～11 d之間基本相同，在第14～17 d出現(xiàn)酶活高峰，粉碎粒度越小，酶活高峰出現(xiàn)的越早，且峰值越高。在20 d之后，三組酶活均較低。

圖1 粉碎粒度對側(cè)耳菌處理玉米秸稈漆酶活性的影響

2.1.2 粉碎粒度對處理秸稈木質(zhì)素過氧化物酶活性的影響（見圖2）

圖2表明，三組木質(zhì)素過氧化物酶活性在14 d之前均較低，3個處理組酶活性在17～23 d較高，在23 d后降低。酶活性高峰及持續(xù)的時間與秸稈粉碎粒度有關(guān)，Ⅰ組酶活性略低于Ⅱ組，但持續(xù)時間較長；Ⅱ組酶活峰值最高，但持續(xù)時間短于Ⅰ組；Ⅲ組酶活高峰顯著低于前二組（P＜0.05），酶活性持續(xù)時間很短。

圖2 粉碎粒度對側(cè)耳菌處理玉米秸稈木質(zhì)素過氧化物酶活性的影響

2.1.3 粉碎粒度對側(cè)耳菌纖維素酶活性的影響（見圖3）

圖3 粉碎粒度對側(cè)耳菌處理玉米秸稈纖維素酶活性的影響

圖3表明，各組纖維素酶活性總體變化趨勢是隨著處理時間的延長而逐漸升高。處理Ⅰ組纖維素酶活與處理Ⅱ組差異不顯著，處理Ⅲ組纖維素酶活在前26 d顯著低于前二組（P＜0.05）。

2.2 粉碎粒度對側(cè)耳菌處理玉米秸稈纖維降解的影響

2.2.1 粉碎粒度對側(cè)耳菌處理玉米秸稈纖維素降解的影響（見表1）

表1顯示，隨著時間的延長，三個處理組纖維素含量逐漸增加，但增加的幅度不同。處理Ⅰ組在8～20 d纖維素降解率達(dá)10.78%～26.06%，而在相同的處理時間，Ⅱ組纖維素降解率為4.89%～12.30%，Ⅲ組為0.52%～8.05%；在處理的第26 d，Ⅰ組與Ⅱ組纖維素含量差距縮小，而Ⅰ組、Ⅱ組與Ⅲ組之間的差異仍較大。在發(fā)酵的第35 d時，Ⅰ組與Ⅱ組差異不顯著，Ⅲ組纖維素含量顯著高于前二組，分別比Ⅰ組與Ⅱ組高28.13%和22.22%。秸稈的粉碎粒度顯著性影響秸稈纖維素含量和降解率。隨著秸稈粉碎粒度的增加，纖維素的降解率顯著增加。

表1 秸稈粉碎粒度對側(cè)耳菌處理玉米秸稈纖維素的影響（%）

2.2.2 秸稈粒度對側(cè)耳菌降解玉米秸稈木質(zhì)素含量的影響

表2顯示，各組秸稈木質(zhì)素含量隨著處理時間的延長而降低，但各組降低的幅度和速度不同。處理Ⅰ組木質(zhì)素降解速度快于Ⅱ組，Ⅱ組快于Ⅲ組。在處理的第26 d，處理Ⅰ組木質(zhì)素的降解率分別比處理Ⅱ組和處理Ⅲ組高43.22%和59.76%，但在處理的第35 d，三組木質(zhì)素降解率基本相同。由此看出，秸稈的粉碎粒度影響側(cè)耳菌處理秸稈木質(zhì)素的降解率和降解速度，粉碎粒度越小，木質(zhì)素降解率越高，降解速度越快。

表2 秸稈粒度對側(cè)耳菌降解玉米秸稈木質(zhì)素的影響（%）

與同組的纖維素降解率比較，在相同時間，纖維素降解率大于木質(zhì)素降解率。處理Ⅰ組尤其明顯，在處理14 d后，纖維素的降解率比木質(zhì)素降解率高60.90%～149.3%，而處理Ⅱ組在26 d之后二者差異較大，但差異遠(yuǎn)低于Ⅰ組，處理Ⅲ組在35 d試驗期間纖維素和木質(zhì)素的降解率幾乎相同。因此，秸稈粉碎粒度越小，纖維素分解的量越大。

3 討論

3.1 秸稈粉碎粒度對側(cè)耳菌處理玉米秸稈纖維分解酶活性的影響

漆酶和木質(zhì)素過氧化物酶都是木質(zhì)素分解酶，漆酶催化的底物范圍較廣，可直接與木質(zhì)素底物相互作用。本試驗結(jié)果表明，漆酶和木質(zhì)素過氧化物酶活性變化具有相同的趨勢，在秸稈處理初期二者活性較低，發(fā)酵一段時間后，酶活性升高，而后又降低，但漆酶活性高于木質(zhì)素過氧化物酶，而且高峰出現(xiàn)的時間也早于木質(zhì)素過氧化物酶。王宜磊（1998）[9]報道，在木質(zhì)素降解過程中，首先起作用的是漆酶，其次是其它木質(zhì)素分解酶，該結(jié)論支持本試驗結(jié)果。纖維素酶是降解纖維素多種水解酶組成的復(fù)雜酶系。本試驗結(jié)果顯示，纖維素酶活性隨著處理時間的延長而升高，秸稈粉碎篩孔在1.5 cm和2.5 cm之間纖維素酶的活性沒有顯著差異，篩孔在3.5 cm時纖維素酶活性顯著降低。秸稈粉碎粒度對漆酶、木質(zhì)素過氧化物酶和纖維素酶活性有一定的影響，粉碎粒度越小，其酶活性越高，且酶活高峰出現(xiàn)的越早。原因是秸稈粒度小，表面積大，菌絲與之接觸面積大，菌絲容易進(jìn)入秸稈中，菌絲生長速度就快，產(chǎn)生的酶活性就高。

3.2 秸稈粒度對側(cè)耳菌處理玉米秸稈纖維降解的影響

赫光明用0.6、1.2、2.0 cm的麥秸栽培平菇，0.6 cm長度麥秸組平菇產(chǎn)量最高，認(rèn)為秸稈粒度小，增大表面積，可使菌絲集中分布，有利營養(yǎng)積累。薛靜等（2000）采用0.5、1.0、1.5和2.0 cm的篩孔粉碎玉米秸稈，結(jié)果表明，無論是菌絲的生長速度,還是灰平菇產(chǎn)量都是1.5 cm組最好。本試驗結(jié)果顯示，在處理秸稈的20 d之前，秸稈粉碎粒度顯著影響側(cè)耳菌處理秸稈纖維素和木質(zhì)素的降解率和降解速度。粒度越小，纖維素和木質(zhì)素的降解率越高，在處理的第26 d，各組纖維素和木質(zhì)素降解率差異縮小，在處理的第35 d，各組之間的差異更小，尤其是處理Ⅰ組和Ⅱ組幾乎相同。試驗結(jié)果還表明，秸稈粉碎粒度越小，纖維素分解量越大，這顯示秸稈營養(yǎng)物質(zhì)的減少，纖維素是秸稈中的主要營養(yǎng)成分，處理秸稈的目的是破壞秸稈的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)或分解木質(zhì)素，以解放纖維素和半纖維素，在木質(zhì)素分解量相同時，要減少秸稈中纖維素的流失。因此，秸稈的粉碎粒度不能過小。另外，采用側(cè)耳菌處理秸稈作為粗飼料，處理的秸稈量較大，在考慮菌絲生長速度和纖維分解的同時，要考慮秸稈粉碎時的能耗，以及粗飼料粒度對反芻動物生理和消化的影響。秸稈的粉碎耗能較大，篩孔每擴(kuò)大1 cm時，可節(jié)能40%以上[10]。而且從動物采食和反芻的特點考慮，粗飼料粉碎粒度較大，可延長動物咀嚼和反芻時間，延長粗飼料在瘤胃中的停留時間，提高粗飼料的消化和利用效率[6]。在木質(zhì)素和纖維素降解率接近的前提下，盡可能選擇較大的篩孔來粉碎秸稈。既可節(jié)能，又有利于粗飼料的消化和利用。

綜合木質(zhì)素和纖維素酶活性，以及纖維素和木質(zhì)素的降解率，選擇2.5 cm篩孔作為粉碎玉米秸稈的適宜粉碎粒度。

4 結(jié)論

秸稈粉碎機(jī)篩孔越小，側(cè)耳菌處理秸稈的酶活性越高，纖維素和木質(zhì)素的降解率越高。但1.5 cm和2.5 cm篩孔秸稈的粉碎粒度在酶活性和纖維降解速度方面差異較小，3.5 cm篩孔粉碎的秸稈酶活性和纖維素降解率較低。因此，認(rèn)為2.5cm篩孔是側(cè)耳菌處理玉米秸稈的適宜粉碎機(jī)篩孔。

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