响应面法优化蒸汽爆破小麦秸秆工艺

作者：杜春梅; 熊本海^*

来源：中国畜牧兽医, 2020, 47(06): 1765-1772.

DOI：10.16431/j.cnki.1671-7236.2020.06.015

• Box-Behnken试验
• 蒸汽爆破
• 小麦秸秆
• 产气速率

试验旨在利用Box-Behnken响应面法优化蒸汽爆破预处理小麦秸秆最佳条件,从而解决小麦秸秆营养成分利用率较低的问题。选取蒸汽压强(1.5～2.5 MPa)、水分含量(10%～50%)和维压时间(90～210 s)为自变量,瘤胃体外发酵产气速率为响应值,利用响应面建立回归模型并进行回归方程拟合,预测最佳工艺参数。结果显示:维压时间对瘤胃体外发酵产气速率的影响极显著(P<0.01),蒸汽压强和水分含量对瘤胃体外发酵产气速率无显著影响(P>0.05)。由F值可知:3个自变量对瘤胃体外发酵产气速率的影响大小依次为维压时间、蒸汽压强和水分含量。Box-Behnken响应面法优化蒸汽爆破预处理小麦秸秆的最优工艺参数为蒸汽压强1.77 MPa、水分含量49.91%和维压时间209.98 s。此条件下瘤胃体外发酵产气速率可达0.0794 mL/h。3次平行试验验证的体外发酵产气速率为0.0786 mL/h,与理论预测值误差仅为1.02%。将小麦秸秆在最佳爆破条件下重新爆破并进行体外发酵试验,与未蒸汽爆破的小麦秸秆相比,蒸汽爆破极显著降低了小麦秸秆中中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)和半纤维素的含量(P<0.01),同时极显著提高了体外发酵液中挥发性脂肪酸(VFA)和NH3-N的含量(P<0.01)。综上,采用响应面法优化蒸汽爆破小麦秸秆的条件合理可行,优化的蒸汽爆破参数可用于提高小麦秸秆营养价值的蒸汽爆破工艺中。

• 单位
  动物营养学国家重点实验室; 中国农业科学院北京畜牧兽医研究所