把“瘤胃”放在体外—访秸秆发酵高蛋白饲草技术创始人朱宝成教授

文│本刊记者 亦戈

◎秸秆发酵高蛋白饲草技术创始人朱宝成教授

朱宝成

1962年3月出生于河北省献县。1983年毕业于河北大学微生物及生化专业，1990年获理学硕士学位，1997年获中国农业科学院农学博士学位，其中1995—1997年在美国康奈尔大学进行转基因水稻研究。1998年由讲师破格晋升为教授，2003年遴选为博士研究生导师。曾入选“河北省首届十大杰出青年教师”、河北省“三三三人才工程”。曾任“河北省基因工程技术应用中试基地”主任、河北大学生命科学学院副院长、河北省微生物学会副理事长等职。

河北农业大学“微生物学”博士研究生导师朱宝成教授，近年来主要从事农牧微生物应用技术研究，在秸秆发酵饲草及家畜节粮健康高效养殖技术，畜禽防腹泻饲用益生菌及应用技术，饲用酶菌剂；果树蔬菜及大田作物土传病害生防菌剂；秸秆还田促腐菌剂及新型微生物肥料等方面取得了系列成果。尤其是在利用自主研制的菌剂发酵作物秸秆，提高其粗蛋白含量、促进纤维素消化吸收方面有所突破，发酵后的作物秸秆粗蛋白含量可以达到12%～18%，同时纤维素转化利用率大大提高。近年来，共获河北省科技进步奖8项，多个产品获得农业部登记证。技术成果应用于生产后，创造了显著的经济效益和社会效益。日前，本刊记者对朱宝成教授进行了专访，实录如下：

记者：朱宝成教授您好！我曾看到一篇文章，说您研发的“秸秆发酵高蛋白饲草技术”是把“瘤胃放在了体外”，您能解释一下这是什么意思吗？

朱宝成：与单胃动物相比，反刍动物的营养特点就是能够借助瘤胃中微生物的发酵作用，利用日粮蛋白降解产生的氨、肽和氨基酸作为氮源，利用日粮碳水化合物发酵产生的挥发性脂肪酸作为碳骨架合成微生物菌体蛋白。

我们在模拟瘤胃微生物的发酵原理的基础上，创立了体外人工瘤胃发酵技术，也就是将反刍动物体内瘤胃微生物的作用过程放到体外来进行。通过筛选、复配的微生物复合菌剂进行秸秆的发酵。在秸秆发酵的过程中，微生物菌株可有效分解利用秸秆中的纤维素产生挥发性脂肪酸，吸收转化外源无机氮素合成菌体蛋白，做到了秸秆在体外的发酵跟其在瘤胃内一样的发酵过程。

记者：明白了。那么这个秸秆发酵的技术核心是什么？与以往提倡的氨化技术有什么区别呢？

朱宝成：技术核心吗？确切地说就是在动物体外，利用多功能高浓度复合微生物菌剂发酵，通过转化纤维素与吸收利用无机氮，大幅增加挥发性脂肪酸能量物质、菌体真蛋白及消化酶，使秸秆转化为能量高、含粗蛋白12%以上、消化率高的优质饲草。

该技术与以往提到的氨化技术有本质的区别。秸秆氨化是在切碎的干秸秆中加入液氨、氨水等含氮物，在氨的作用下使秸秆变软，利于秸秆纤维素的消化吸收。由于秸秆中加入了氨水、尿素等含氮物，主要是无机氮含量增加，但动物不能直接吸收，不能有效地提高菌体蛋白的含量。氨化秸秆有强烈的刺鼻氨味，饲喂前需晾晒，挥发去大部分氨。而秸秆发酵技术是在秸秆中添加可以有效分解木质纤维素，产生有机酸的功能菌株，使秸秆pH值迅速降低，抑制腐败菌发酵。同时，功能菌株利用外源无机氮素合成菌体蛋白，提高秸秆的真蛋白含量和纤维素消化利用率；改善适口性。可用于青秸秆、黄秸秆、干秸秆的加工处理。发酵后的秸秆粗蛋白含量可以提高8～10个百分点，含量达到12%～18%，并且以菌体可利用蛋白为主。饲喂发酵秸秆可加速动物生长，并节省饲粮。

记者：这真是太奇妙了！您是怎样想到发明这项技术的？

朱宝成：国外草食家畜主要是饲喂营养价值高的高蛋白牧草。我国有特殊情况，高蛋白饲草比较紧张，市场饲料价格高，因此，就促使我们想办法利用农作物秸秆。

那么，为什么牛羊反刍动物能够有效利用纤维素中的能量？为什么反刍动物能够有效利用尿素等外源非蛋白氮？大量研究表明，反刍动物瘤胃中的微生物在粗纤维的消化和非蛋白氮的利用过程中起着非常重要的作用。我们所创立的秸秆发酵饲草技术就是在模拟反刍动物瘤胃微生物的作用原理的基础上创立的体外人工瘤胃发酵技术。

记者：那么从营养的角度来看，您发明的这项技术和其他秸秆加工处理方式相比有哪些特点和优势呢？

朱宝成：目前所报道的秸秆处理方法很多，如揉丝、青贮、微贮、氨化等，这些处理方法只能解决秸秆的适口性问题，在一定程度上提高了消化率，但秸秆经过处理后增值部分的效益基本被秸秆处理成本所抵消，经济效益不高。

评价一种饲草的营养价值高低主要是根据其粗蛋白含量和代谢能大小。例如玉米秸秆中粗蛋白的含量一般为3%～5%，经过我们研制的菌剂发酵后的玉米秸秆，粗蛋白含量可以达到12%～18%（根据辅料和菌剂的添加量进行合理调整），全株玉米发酵粗蛋白超过20%。中性洗涤纤维含量由70%左右降至40%左右，转化率约40%，纤维素转化利用率大大提高。发酵产生大量挥发性脂肪酸，秸秆发酵后的pH值降至4.0左右，利于贮存。

记者：能把秸秆变成这么有营养的饲料，真是了不起！那么您对这种技术的推广使用有什么安排和打算？

朱宝成：这确实是个利国利民的解决优质饲草问题的好项目。怎么推广使用？我给你画个示意图来表达一下可能更清楚些（见图1）。

记者：从您这个图示看，最终这项技术要推广到全国的养殖户，那么据您估计，这些养殖户使用您这项技术后的经济收入如何呢？

◎图1

◎全国畜牧总站何新天书记等考察秸秆发酵高蛋白饲草项目

朱宝成：嗯，经济效益应该是非常显著的！以育肥羊为例：经饲喂示范，在减少浓缩料2/3的情况下，示范组的育肥羊增重速度仍高于对照组。目前粗蛋白含量40%左右的复配蛋白浓缩料售价约为3.6元/千克，每天每只羊需饲喂0.2～0.25千克，如果减少2/3的蛋白浓缩料饲喂量，每只羊每天可节约精饲料成本约0.45～0.6元。每只羊平均每天节约饲料及肉增效益达到了1.3～1.7元。另一种饲喂方式增重效果更佳，在不减少蛋白浓缩料、饲喂发酵饲草（秸秆）的条件下，每只羊每月多增重2.0～3.0千克。你看是不是经济效益很不错？

记者：确实不错！但是从整个大环境来看，您认为这个项目的发展前景如何？为什么？

朱宝成：前景么，我当然是非常看好了！你想啊，采用了这个微生物发酵技术，就可以把农作物秸秆资源转化为优质饲草，能大幅度地减少精饲料的饲喂量。这样一来缓解人畜争粮矛盾，加强我国粮食安全。二来促进了新农村循环经济的发展。三来减少了污染，改善了环境。你可以再算个账，假设每年5亿吨以上农作物秸秆和草类等资源的一半变为优质饲料，用于农牧区养殖业，那会对我国节粮兴牧、环保节能、提高畜禽品质与增加农牧民收入起到多么巨大的作用啊！