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脫粉棉籽蛋白營養價值及其應用
文章來源:北京中棉紫光生物科技有限公司 作者: 更新時間:2026年1月30日

  我國是飼料蛋白資源緊缺的國家,每年都有2000萬噸左右的蛋白原料缺口,需進口大豆和魚粉來彌補。我國長江、黃河中下游和新疆地區為棉花主產區,年產約600萬噸棉籽,是我國重要的飼料蛋白質資源之一。棉籽餅粕系棉籽除油后的副產品,是一種較常用的蛋白質飼料,其中蛋白質含量為38%~45%,年產量達400萬噸以上,占我國年產各種餅粕總量的12%左右。棉籽粕中含有棉酚、環丙烯脂肪酸、植酸等抗營養因子,其中棉酚對動物危害最大,因而最受關注。棉酚以游離態和結合態兩種形式存在,"結合棉酚"是棉酚在高溫蒸炒過程中,游離棉酚與棉仁中的蛋白、糖類結合而成的,它在消化道中不被吸收,可隨糞排出體外,毒性較低;"游離棉酚"則是具有活性醛基和羥基的棉酚,其毒性較大,是一種細胞性、血管性、神經性毒物,含量超過安全界限,將導致動物生長遲緩、中毒與死亡,普通棉籽中含有0.7%~4.8%的棉酚。脫酚棉籽蛋白是棉油加工的副產品,由于采用了先進的加工工藝,其棉酚含量一般小于0.04%,蛋白質含量50%以上,消化率高于普通棉粕,是一種優質蛋白質原料。

  一、棉籽脫酚的方法及其優缺點

  1.1 化學法

  用化學法脫除棉籽粕中的棉酚,主要是在已經過預榨提油的棉粕中添加硫酸鹽(硫酸亞鐵、硫酸銅),其金屬離子與粕中游離棉酚形成絡合物,達到脫毒目的。但是所形成的絡合物仍保留在棉粕中,粕的營養價值和適口性都比較差。

  1.2.生物發酵法

  采用微生物發酵的方法將棉粕中的棉酚轉化為其他物質,達到脫毒的目的。由于轉化機理不明,工藝條件的控制難度大,脫毒效果無法保證。其使用的原料是熱榨浸出后的棉粕,在整個工藝處理過程中,粕中蛋白質嚴重變性和破壞,營養價值無法得到保證。此外,菌種提純復雜、投資大、成本高。以上兩種方法僅強調了脫除棉酚,卻忽視了棉粕營養效價的保護,使其使用價值和經濟效益大受影響。

  1.3混合溶劑萃取法

  溶劑萃取法是利用棉酚在醇類溶劑中的溶解特性,采用兩種溶劑混合后(輕汽油和乙醇或丙酮加水)從棉仁中同時提取棉油和棉酚?;旌先軇┓ㄊ窃趪鴥妊芯勘容^多的溶劑萃取方法,其存在的問題是溶劑分離和回收困難(溶劑互溶及共沸現象嚴重),溶劑消耗大,成本高;溶劑配比復雜,且混合溶劑法萃取出的毛棉油中含有大量的棉酚和色素,這使得油品質量下降,無法形成工業化生產。

  1.4液-液-固萃取法

  光棉籽經過清理去雜后剝殼,通過篩選進行仁、殼分離,得到的棉仁經低溫軟化、壓坯、成型、烘干后,進人浸出提油系統,經溶劑提取油脂后,濕粕進入脫酚浸出器,再經溶劑兩次萃取使棉酚含量達到工藝要求,脫去溶劑后,進行低溫烘干,最后得到含棉酚量小于0.04%(能達到小于0.02%)、蛋白質含量大于50%棉籽蛋白成品。液-液-固萃取脫酚棉籽蛋白技術既具備了溶劑萃取法的優點(避免了蛋白質的熱變性和氨基酸與游離棉酚的結合),又解決了溶劑萃取法中溶劑分離和回收存在的問題。

  二、脫酚棉籽蛋白的營養價值

  2.1脫酚棉籽蛋白的氨基酸組成

  傳統方法壓榨得的棉籽餅粕,由于過熱作用,造成賴氨酸、蛋氨酸及其它必需氨基酸被破壞,利用率很低,尤其是游離棉酚會與賴氨酸的e-NH2結合,發生褐變反應,從而大大降低賴氨酸的有效成分,因此賴氨酸是棉籽餅粕的第一限制性氨基酸。由表1可以看出,脫酚棉籽蛋白中賴氨酸、蛋氨酸等氨基酸均較普通棉粕有很大幅度提高,其中賴氨酸提高40%以上,蛋氨酸+胱氨酸提高近50%;與豆粕相比,脫酚棉籽蛋白中除賴氨酸和異亮氨酸外其他氨基酸含量均持平或高于豆粕;與蛋白含量高且氨基酸較平衡的魚粉相比,脫酚棉籽蛋白中精氨酸、組氨酸、苯丙氨酸含量持平或超過魚粉水平,但其他氨基酸水平仍然低于魚粉。

  2.2脫酚棉籽蛋白的消化率

  由于脫酚棉籽蛋白采用液-液-固萃取法,制取過程中保持低溫(80C),減少蛋白質熱變性及賴氨酸等氨基酸與游離棉酚的結合,提高蛋白質及氨基酸利用率。在浸出提油后,對含溶劑的濕粕不進行脫溶劑處理而直接萃取脫酚,降低了能耗,又避免了蛋白質的熱變性,

  脫酚比較徹底,保證了飼用安全性,有效提高棉籽的利用價值。薛敏等(2003)以5.54g的鯉魚為實驗對象,用間接法(7:3法)研究鯉魚對脫酚棉籽蛋白(粗蛋白含量50%以上)和豆粕(44%粗蛋白)的干物質、蛋白質、能量和氨基酸表觀消化率。結果顯示,鯉魚對脫酚棉籽蛋白的消化利用率高于豆粕,干物質、粗蛋白、能量和總磷消化率也均明顯高于豆粕,脫酚棉籽蛋白的纈氨酸和精氨酸消化率顯著高于豆粕,

  其它8種必需氨基酸的表觀消化率與豆粕沒有顯著差異。馬永喜等(2004)研究表明,豬對脫酚棉籽蛋白的氨基酸、粗蛋白和能量等的真消化率較普通棉粕均有顯著性提高,增加幅度在6%~15%之間。劉昌峨和宋代軍(2006)研究表明,豬對脫酚棉籽蛋白各種養分的表觀消化率較普通棉粕有顯著性的提高。

  三、脫酚棉籽蛋白在動物飼料中的應用

  3.1脫酚棉籽蛋白在豬料中的應用

  脫酚工藝制取的脫酚棉籽蛋白是一種質優價廉的飼料蛋白。在整個制取和脫酚工藝過程中,對物料的處理始終是低溫操作,不僅較大幅度地下降低了游離棉酚的含量,而且最大限度地避免了蛋白質的熱變性,保證了脫酚棉籽蛋白營養成份不變,可消化利用性不變,因此,可作為仔豬飼料的蛋白源。

  周維仁等(2005)利用脫酚棉籽蛋白替代仔豬(體重15kg)對照組日糧中50%和100%的豆粕,來觀察仔豬的生產性能。結果表明,仔豬的日增重、飼料采食量和料肉比未出現顯著性差異,而且取得了日增重達560g和料肉比為2.33:1的飼養效果。而劉昌峨和宋代軍(2006)的研究結果表明,仔豬(25kg)日糧中添加7.5%的脫酚棉籽蛋白和豆粕組相比平均日增重和飼料采食量有增加的趨勢,但無顯著性差異。然而,當日糧中脫酚棉籽蛋白添加量為15%時,仔豬的平均日增重有所下降,進而影響仔豬的料肉比。

  因此建議當使用脫酚棉籽蛋白時在仔豬的日糧配方中應控制在7%~10%之間。

  3.2脫酚棉籽蛋白在禽料中的應用

  在用一般原料配制飼料時,家禽飼料中最容易缺乏的必須氨基酸是蛋氨酸,由于它的缺乏會影響整個飼料中的其他氨基酸的利用率,從而降低飼料的利用價值。脫酚棉籽蛋白蛋氨酸要比豆粕高出50%,蛋氨酸與胱氨酸的總量也是豆粕的150%,所以脫酚棉籽蛋白是很適于家禽使用的飼料原料。

  新疆天康技術發展公司試驗用脫酚棉籽蛋白不同比例地(0%,25.3%,17.9%,7.5%)替代飼料中的豆粕,做成四個營養水平相同的飼料飼喂蛋雞。研究表明,各組雞群健康狀況良好,除了完全用脫酚棉籽蛋白做蛋白質原料的二組的雞蛋口感略差外,各組在產蛋率、蛋重和蛋的品質方面都無顯著差別,而添加脫酚棉籽蛋白的飼料成本都有不同程度的下降。

  王瑩等(2004)利用肉仔雞進行脫酚棉籽蛋白的使用效果評價。研究結果顯示,當肉仔雞日糧中添加0%、5%和10%的脫酚棉籽蛋白以替代豆粕,使用脫酚棉籽蛋白兩個組和對照組的肉雞采食量、日增重和料肉比無顯著性差異,但是,添加脫酚棉籽蛋白可以使肉雞的日增重提高2%左右。賀兵等(2003)研究表明,肉雞日糧中添加10%左右的脫酚棉籽蛋白對肉雞的生產性能較豆粕無顯著性影響。

  因此,禽日糧中脫酚棉籽蛋白的添加量可控制在10%~15%。

  3.3脫酚棉籽蛋白在反芻料中的應用

  脫酚棉籽蛋白蛋白質含量超過豆粕或與其相當,而高于棉粕和其他植物性蛋白來源的飼料,與普通棉粕相比(表2),粗蛋白(CP)含量和產奶凈能(NEL)分別提高了31.95%和19%,豆粕(餅)、棉粕(餅)、葵粕、菜粕和胡麻粕的粗蛋白含量分別為40%~45%、36%~45%、30%~33%、33%~37%和31%~33%(周建民,2003)。

  3.3.1在泌乳牛中的應用

  周建民(2003)等研究表明,用脫酚棉籽蛋白替代奶牛精料配方中50%-75%的豆粕,即占精料10%~15%,而其它飼料組成比例不變,試驗牛的產奶量增加了13.83%,對奶牛的繁殖無不良影響,每年每頭牛約可增加收入861元,經濟效益十分顯著。韓俊平等(2002)報道,用脫酚棉籽蛋白替代對照組精料中45%~45%的豆粕,即占日糧的10%,可以提高試驗牛的產奶量,且試驗牛的食欲很好,發病率較對照組低,體質得到改善,經濟效益得到了提高。

  在奶牛日糧中添加脫酚棉籽蛋白,添加量為15g/kg牛奶,與添加量為40克/kg牛奶的葵花籽餅相比,在正試期內,試驗組單產高于對照組2.13千克,試驗組日總產高于對照組25.58千克,試驗組比對照組經濟效益增加,且兩組母牛均未發生流產現象,所產生的犢牛未發現畸形及發育異常現象(王曉華等,未發表)。

  由國內試驗表明,在泌乳牛日糧中可以用10~15個百分點的脫酚棉籽蛋白代替豆粕、棉籽、普通棉粕、菜粕、葵花餅等,提高產奶量5%~13%并降低日糧成本(周建民等,2003)。

  3.3.2在犢牛和青年牛的應用

  脫酚棉籽蛋白是一種優質蛋白原料,且游離棉酚含量低,因此可代替青年牛和斷奶犢牛飼料中部分豆粕,以提供所需的蛋白質。李志強等(2004)報道,北京三元集團長陽分公司用15%的脫酚棉籽蛋白代替斷奶犢牛對照組精料中等量的豆粕,以及用脫酚棉籽蛋白代替青年牛對照組精料中全部豆粕,結果表明,在6月齡、12月齡、15月齡及18月齡四個階段,對照組和試驗組的增重沒有差異,平均增重分別為200、370、420和480kg,育成階段日增重達600-900g,15月齡基本在成年體重的70%以上,達到了育成牛的飼養標準,對照組和試驗組的初配月齡也無差異,平均為16個月,且飼養成本降低。

  因此,在斷奶犢牛和育成牛日糧中可以用10%~15%的脫酚棉籽蛋白代替同等數量的豆粕而不影響增重速度和繁殖性能,并且能夠提高經濟效益(李志強等,2004)。

  3.4脫酚棉籽蛋白在水產料中的應用脫酚棉籽蛋白中賴氨酸、蛋氨酸等氨基酸均較普通棉粕有很大幅度提高,其中賴氨酸提高40%以上,蛋氨酸+胱氨酸提高近50%;與豆粕相比,脫酚棉籽蛋白中除賴氨酸和異亮氨酸外其他氨基酸含量均持平或高于豆粕;與蛋白含量高且氨基酸較平衡的魚粉相比,脫酚棉籽蛋白中精氨酸、組氨酸、苯丙氨酸含量持平或超過魚粉水平,但其他氨基酸水平仍然低于魚粉。因此,在替代魚粉時應注意限制性氨基酸的平衡。

  3.4.1虹鱒的應用效果

  以39.18g的虹鱒為實驗對象,在飼料中分別添加0%、15.2%、30.5%、46.5%、61%的脫酚棉籽蛋白替代0%、25%、50%、75%、100%的魚粉蛋白,此外75%(A)組參考對照組進行了氨基酸(賴氨酸和蛋氨酸)平衡。結果表明,25%、50%替代組在各項生長指標、營養成分消化率、氨基酸消化率以及魚體成分指標均與對照組(0%替代組)無顯著差異,但50%替代組能量消化率明顯低于對照組(p<0.05);75%和75%(A)替代組特定生長率于對照組無顯著差異,但其飼料系數明顯高于對照組,與25%替代組和50%替代組之間無顯著差異。75%替代組在干物質消化率和能量消化率與對照組有顯著差異,其蛋白消化率與對照組無顯著差異。75%(A)在干物質消化率、蛋白消化率、能量消化率與對照組無顯著差異;100%替代組的各項生長指標和表觀消化率均顯著低于對照組(薛敏等,2005)。

  3.4.2花鱸的應用效果

  以5.04g的花鱸為實驗對象,在飼料中分別添加0%,15.2%,30.5%,46%的脫酚棉籽蛋白以替代0%,25%,50%,75%的魚粉蛋白,此外75%(A)組參考對照組對賴氨酸和蛋氨酸進行了平衡。結果表明,25%替代組的各項生長指標與對照組沒有顯著差異,50%替代組特定生長率和營養物表觀消化率與對照組沒有顯著差異,但飼料轉化率和蛋白質效率顯著低于對照組CP<0.05),75%替代魚粉蛋白后,各項生長指標均明顯比對照組低,但是平衡氨基酸后,可以顯著提高75%替代飼料的蛋白質效率。各實驗組間各營養物的表觀消化率和魚體成分分析結果沒有表現出顯著差異。說明,在花鱸飼料中可以用脫酚棉籽蛋白替代50%以下的魚粉蛋白(本基礎配方魚粉使用量為45%)(薛敏等,2005)。

  3.4.3南美白對蝦的應用效果

  以0.17g左右的南美白對蝦苗為實驗對象,用脫酚棉籽蛋白替代0%,20%,35%,50%的魚粉蛋白(對照組魚粉添加量為36%)。對南美白對蝦的生長、體成分進行測定和分析。結果顯示,脫酚棉籽蛋白替代20%魚粉蛋白對南美白對蝦的增重率、特定生長率、飼料系數和蛋白質效率與對照組相比無顯著差異;替代35%魚粉蛋白以上時,增重率、特定生長率和蛋白質效率顯著降低,飼料系數顯著高于20%替代組及對照組;飼料中不同替代比例的脫酚棉籽蛋白對南美白對蝦體蛋白質、脂肪、灰分和水分的影響不顯著(薛敏等,2005)。

  3.4.4鯉魚的應用效果

  以3.37g的鯉魚為實驗對象,用同一批脫酚棉籽蛋白等梯度地替代0、1/3,2/3及全部的豆粕(對照組使用豆粕量為30%),4組飼料等能等氮。結果顯示,在鯉魚種飼料中以脫酚棉籽蛋白替代1/3--2/3的豆粕,魚體重逐漸下降,但飼料系數沒有顯著差異,養殖成本降低;100%替代豆粕組顯著降低生長和攝食,可能導致養殖成本上升(薛敏等,2005)。

  四、總結

  由于脫酚棉籽蛋白采用先進的加工工藝,因此,不但降低產品中的棉酚含量,而且提高了蛋白質含量和養分的消化率。目前的研究結果表明,在畜牧生產中無論是單胃動物、反芻動物,還是水產動物均可利用脫酚棉籽蛋白作為優質的蛋白質原料。

  
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