1.1 玉米芯
1.1.1 玉米芯

在世界粮食生产中玉米约年产10亿吨，是一种非常高产的粮食作物。我国2018年的玉米产量约2.5亿吨。玉米芯又称玉米轴，一般占玉米总质量的20.0%-30.0%左右，是玉米加工生产过程中的一种副产品，即玉米果穗去籽脱粒后的穗轴。我国目前每年约有4000万吨玉米芯。玉米芯具有吸水性强、组织均匀、韧性好、营养丰富^[8]硬度适宜和耐磨性好等优点^[1]。玉米芯中主要成分是半纤维素、纤维素和木质素，其还含有氨基酸、维生素以及钾、铁、镁、硫等多种矿物质元素。玉米芯可直接饲喂利用、提取木聚糖、作为木糖醇的工业原料，作为有机酸、氨基酸、糖醇等的生产原料，也可经过前处理后经微生物发酵作为蛋白饲料。
1.1.2蛋白饲料
2005年我国蛋白饲料需量为4000万吨，实际供应量仅为1980万吨，缺口达到了2020万吨，到了2014年我国的饲料总产量达到了1.9亿吨，其中粮食总销量的53%为养殖用粮^[4]。但是目前，在我国的蛋白质饲料供给上，能够自给自足的还不到一半，根据专家预测，到了2010－2020年的时候，我国在蛋白类饲料原料的缺口上将达惊人的2400－4800万吨.所一直在限制着我国饲料产业的发展最重要因素就是饲料在原料总量上的不足，特别是其中蛋白质饲料原料的不充裕。所以用玉米芯废渣制取高蛋白饲料具有很高的应用价值^[15]。
1.1.3玉米芯饲料行业发展概况
近年来，随着科技的发展与工艺的进步，人们对玉米芯的开发与利用逐渐深入，玉米芯被用于木糖醇、木糖^[9]、糠醛、低聚木糖、葡萄糖、饴糖、平菇、黏合剂、乳酸和纳米粒子等一系列的高附加值产品的生产, 但用量较少^[5]；也有研究将玉米芯用于农作物栽培料、饲料预混料载体以及兽药载体等，这方面的年收购量也仅占玉米芯总产量的10%~15%。在畜牧业快速发展的情况下，合理的对玉米芯进行综合开发利用，研究和开发出更多的适应市场需求的产品如饲料产品，不仅有利于缓解玉米芯资源浪费和环境污染的情况，还有利于缓解粮食紧缺与饲料原料紧缺之间的矛盾问题，故而开发玉米芯饲料产品具有较大的经济价值和社会价值^[11]。

因此，本课题在玉米芯饲料开发利用方面，以微生物发酵玉米芯残渣来生产蛋白饲料，以求拓宽玉米芯利用方式，开发出新型的玉米芯饲料。

1.2 玉米芯废渣的制备
1.2.1酸水解残渣

李永莲等^[16]通过10种预处理方法综合考虑经济成本选定了最优方法为1.0%H₂SO₄预处理法。通过红外吸收光谱分析经1.0%H₂SO₄预处理后，玉米芯中碳水化合物分解, 羧酸酯类化合物和酮类化合物水解, 木质素有一定的破坏, 结晶结构破坏, 纤维素、半纤维素、糖类及其他碳水化合物部分被分解, 其酸水解玉米芯残渣可进行生物利用。

1.2.2 阿拉伯木聚糖提取残渣

称取一定量过筛后的玉米芯→加入一定量的氢氧化钠溶液→恒温水浴搅拌→冷却→离心取上层清液→有机溶剂沉淀→离心收集沉淀→冷冻干燥→产品阿拉伯木聚糖。剩余的残渣也可进行生物利用，作为蛋白饲料的底物^[3]。

1.2.3玉米芯废渣成分

玉米芯提取阿拉伯木糖后的废渣主要组分为木质素、纤维素、灰分。玉米芯废渣的组成分析及元素分析见表1、表2^[2]。

表1 玉米芯废渣组分 表2 玉米芯废渣的元素