脱酚棉籽蛋白营养价值及其应用

脱酚棉籽蛋白营养价值及其应用
梁乙明艾青
我国是饲料蛋白资源紧缺的国家，每年都有2000万吨左右的蛋白原料缺口，需进口大豆和鱼粉来弥补。

我国长江、黄河中下游和新疆地区为棉花主产区，年产约600万吨棉籽，是我国重要的饲料蛋白质资源之一。

棉籽饼粕系棉籽除油后的副产品，是一种较常用的蛋白质饲料，其中蛋白质含量为38%~45％，年产量达400万吨以上，占我国年产各种饼粕总量的12%左右。

棉籽粕中含有棉酚、环丙烯脂肪酸、植酸等抗营养因子，其中棉酚对动物危害最大，因而最受关注。

棉酚以游离态和结合态两种形式存在，“结合棉酚”是棉酚在高温蒸炒过程中，游离棉酚与棉仁中的蛋白、糖类结合而成的，它在消化道中不被吸收，可随粪排出体外，毒性较低；“游离棉酚”则是具有活性醛基和羟基的棉酚，其毒性较大，是一种细胞性、血管性、神经性毒物，含量超过安全界限，将导致动物生长迟缓、中毒与死亡，普通棉籽中含有0.7%~4.8%的棉酚。

脱酚棉籽蛋白是棉油加工的副产品，由于采用了先进的加工工艺，其棉酚含量一般小于0.04%，蛋白质含量50％以上，消化率高于普通棉粕，是一种优质蛋白质原料。

一、棉籽脱酚的方法及其优缺点
1.1 化学法
用化学法脱除棉籽粕中的棉酚，主要是在已经过预榨提油的棉粕中添加硫酸盐（硫酸亚铁、硫酸铜），其金属离子与粕中游离棉酚形成络合物，达到脱毒目的。

但是所形成的络合物仍保留在棉粕中，粕的营养价值和适口性都比较差。

1.2．生物发酵法
采用微生物发酵的方法将棉粕中的棉酚转化为其他物质，达到脱毒的目的。

由于转化机理不明，工艺条件的控制难度大，脱毒效果无法保证。

其使用的原料是热榨浸出后的棉粕，在整个工艺处理过程中，粕中蛋白质严重变性和破坏，营养价值无法得到保证。

此外，菌种提纯复杂、投资大、成本高。

以上两种方法仅强调了脱除棉酚，却忽视了棉粕营养效价的保护，使其使用价值和经济效益大受影响。

1.3 混合溶剂萃取法
溶剂萃取法是利用棉酚在醇类溶剂中的溶解特性，采用两种溶剂混合后（轻汽油和乙醇或丙酮加水）从棉仁中同时提取棉油和棉酚。

混合溶剂法是在国内研究比较多的溶剂萃取方法，其存在的问题是溶剂分离和回收困难（溶剂互溶及共沸现象严重），溶剂消耗大，成本高；溶剂配比复杂，且混合溶剂法萃取出的毛棉油中含有大量的棉酚和色素，这使得油品质量下降，无法形成工业化生产。

1.4液-液-固萃取法
光棉籽经过清理去杂后剥壳，通过筛选进行仁、壳分离，得到的棉仁经低温软化、压坯、成型、烘干后，进人浸出提油系统，经溶剂提取油脂后，湿粕进入脱酚浸出器，再经溶剂两次萃取使棉酚含量达到工艺要求，脱去溶剂后，进行低温烘干，最后得到含棉酚量小于0.04%（能达到小于0.02%）、蛋白质含量大于50%棉籽蛋白成品。

液-液-固萃取脱酚棉籽蛋白技术既具备了溶剂萃取法的优点（避免了蛋白质的热变性和氨基酸与游离棉酚的结合），又解决了溶剂萃取法中溶剂分离和回收存在的问题。

二、脱酚棉籽蛋白的营养价值
2.1 脱酚棉籽蛋白的氨基酸组成
传统方法压榨得的棉籽饼粕，由于过热作用，造成赖氨酸、蛋氨酸及其它必需氨基酸被破坏，利用率很低，尤其是游离棉酚会与赖氨酸的ε-NH2结合，发生褐变反应，从而大大降低赖氨酸的有效成分，因此赖氨酸是棉籽饼粕的第一限制性氨基酸。

由表1可以看出，脱酚棉籽蛋白中赖氨酸、蛋氨酸等氨基酸均较普通棉粕有很大幅度提高，其中赖氨酸提高40%以上，蛋氨酸+胱氨酸提高近50%；与豆粕相比，脱酚棉籽蛋白中除赖氨酸和异亮氨酸外其他氨基酸含量均持平或高于豆粕；与蛋白含量高且氨基酸较平衡的鱼粉相比，脱酚棉籽
蛋白中精氨酸、组氨酸、苯丙氨酸含量持平或超过鱼粉水平，但其他氨基酸水平仍然低于鱼粉。

表1 棉籽粕、脱酚棉籽蛋白和豆粕、鱼粉的氨基酸组成 (% 干物质)
棉粕脱酚棉籽蛋白豆粕鱼粉
精氨酸 4.59 5.98 2.82 3.82
组氨酸 1.1 1.22 1.39 1.59
异亮氨酸 1.33 1.56 1.85 2.5
亮氨酸 2.4 3.12 3.16 4.45
赖氨酸 1.65 2.61 2.69 4.64
蛋氨酸+胱氨酸 1.16 1.7 0.98 2.15
苯丙氨酸 2.22 2.86 2.11 2.43
苏氨酸 1.32 1.82 1.69 2.56
缬氨酸 1.88 2.13 1.78 3.02
粗蛋白41.00 56.44 44.70 62.00
2.2 脱酚棉籽蛋白的消化率
由于脱酚棉籽蛋白采用液-液-固萃取法，制取过程中保持低温（80℃），减少蛋白质热变性及赖氨酸等氨基酸与游离棉酚的结合，提高蛋白质及氨基酸利用率。

在浸出提油后，对含溶剂的湿粕不进行脱溶剂处理而直接萃取脱酚，降低了能耗，又避免了蛋白质的热变性，脱酚比较彻底，保证了饲用安全性，有效提高棉籽的利用价值。

薛敏等（2003）以5.54g的鲤鱼为实验对象，用间接法（7：3法）研究鲤鱼对脱酚棉籽蛋白（粗蛋白含量50%以上）和豆粕（44%粗蛋白）的干物质、蛋白质、能量和氨基酸表观消化率。

结果显示，鲤鱼对脱酚棉籽蛋白的消化利用率高于豆粕，干物质、粗蛋白、能量和总磷消化率也均明显高于豆粕，脱酚棉籽蛋白的缬氨酸和精氨酸消化率显著高于豆粕，其它8种必需氨基酸的表观消化率与豆粕没有显著差异。

马永喜等（2004）研究表明，猪对脱酚棉籽蛋白的氨基酸、粗蛋白和能量等的真消化率较普通棉粕均有显著性提高，增加幅度在6％～15％之间。

刘昌峨和宋代军（2006）研究表明，猪对脱酚棉籽蛋白各种养分的表观消化率较普通棉粕有显著性的提高。

三、脱酚棉籽蛋白在动物饲料中的应用
3.1 脱酚棉籽蛋白在猪料中的应用
脱酚工艺制取的脱酚棉籽蛋白是一种质优价廉的饲料蛋白。

在整个制取和脱酚工艺过程中，对物料的处理始终是低温操作，不仅较大幅度地下降低了游离棉酚的含量，而且最大限度地避免了蛋白质的热变性，保证了脱酚棉籽蛋白营养成份不变，可消化利用性不变，因此，可作为仔猪饲料的蛋白源。

周维仁等（2005）利用脱酚棉籽蛋白替代仔猪（体重15kg）对照组日粮中50％和100％的豆粕，来观察仔猪的生产性能。

结果表明，仔猪的日增重、饲料采食量和料肉比未出现显著性差异，而且取得了日增重达560g和料肉比为2.33:1的饲养效果。

而刘昌峨和宋代军（2006）的研究结果表明，仔猪（25kg）日粮中添加7.5%的脱酚棉籽蛋白和豆粕组相比平均日增重和饲料采食量有增加的趋势，但无显著性差异。

然而，当日粮中脱酚棉籽蛋白添加量为15％时，仔猪的平均日增重有所下降，进而影响仔猪的料肉比。

因此建议当使用脱酚棉籽蛋白时在仔猪的日粮配方中应控制在7%～10%之间。

3.2脱酚棉籽蛋白在禽料中的应用
在用一般原料配制饲料时，家禽饲料中最容易缺乏的必须氨基酸是蛋氨酸，由于它的缺乏会影响整个饲料中的其他氨基酸的利用率，从而降低饲料的利用价值。

脱酚棉籽蛋白蛋氨酸要比豆粕高出50%，蛋氨酸与胱氨酸的总量也是豆粕的150%，所以脱酚棉籽蛋白是很适于家禽使用的饲料原料。

新疆天康技术发展公司试验用脱酚棉籽蛋白不同比例地（0%，25.3%，17.9%，7.5%）替代饲料中的豆粕，做成四个营养水平相同的饲料饲喂蛋鸡。

研究表明，各组鸡群健康状况良好，除了完全用脱酚棉籽蛋白做蛋白质原料的二组的鸡蛋口感略差外，各组在产蛋率、蛋重和蛋的品质方面都无显著差别，而添加脱酚棉籽蛋白的饲料成本都有不同程度的下降。

王莹等（2004）利用肉仔鸡进行脱酚棉籽蛋白的使用效果评价。

研究结果显示，当肉仔鸡日粮中添加0％、5％和10%的脱酚棉籽蛋白以替代豆粕，使用脱酚棉籽蛋白两个组和对照组的肉鸡采食量、日增重和料肉比无显著性差异，但是，添加脱酚棉籽蛋白可以使肉鸡的日增重提高2％左右。

贺兵等（2003）研究表明，肉鸡日粮中添加10％左右的脱酚棉籽蛋白对肉鸡的生产性能较豆粕无显著性影响。

因此，禽日粮中脱酚棉籽蛋白的添加量可控制在10％～15％。

3.3脱酚棉籽蛋白在反刍料中的应用
脱酚棉籽蛋白蛋白质含量超过豆粕或与其相当，而高于棉粕和其他植物性蛋白来源的饲料，与普通棉粕相比（表2），粗蛋白（CP）含量和产奶净能（NEL）分别提高了31.95%和19%，豆粕（饼）、棉粕（饼）、葵粕、菜粕和胡麻粕的粗蛋白含量分别为40％～45%、36％～45%、30％～33%、33％～37%和31％～33%（周建民，2003）。

表2 脱酚棉籽蛋白与豆粕和普通棉粕营养成分比较
脱酚棉籽蛋白棉粕豆粕
干物质（%）100 100 100
产奶净能（Mcal） 2.036 1.710 2.210
粗蛋白（%）59.25 44.9 53.8
粗脂肪（%） 2.35 1.9 1.10
粗纤维（%） 3.03 11.48 4.48
粗灰分（%）7.38 6.70 6.40
无氮浸出物（%）27.65 35.02 34.22
钙（%）0.98 0.20 0.35
磷（%） 1.39 1.15 0.70
3.3.1 在泌乳牛中的应用
周建民（2003）等研究表明，用脱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%，而其它饲料组成比例不变，试验牛的产奶量增加了13.83%，对奶牛的繁殖无不良影响，每年每头牛约可增加收入861元，经济效益十分显著。

韩俊平等（2002）报道，用脱酚棉籽蛋白替代对照组精料中45％～45%的豆粕，即占日粮的10%，可以提高试验牛的产奶量，且试验牛的食欲很好，发病率较对照组低，体质得到改善，经济效益得到了提高。

在奶牛日粮中添加脱酚棉籽蛋白，添加量为15g/kg牛奶，与添加量为40克/kg牛奶的葵花籽饼相比，在正试期内，试验组单产高于对照组2.13千克，试验组日总产高于对照组25.58千克，试验组比对照组经济效益增加，且两组母牛均未发生流产现象，所产生的犊牛未发现畸形及发育异常现象（王晓华等，未发表）。

由国内试验表明，在泌乳牛日粮中可以用10～15个百分点的脱酚棉籽蛋白代替豆粕、棉籽、普通棉粕、菜粕、葵花饼等，提高产奶量5％～13%并降低日粮成本（周建民等，2003）。

3.3.2 在犊牛和青年牛的应用
脱酚棉籽蛋白是一种优质蛋白原料，且游离棉酚含量低，因此可代替青年牛和断奶犊牛饲料中部分豆粕，以提供所需的蛋白质。

李志强等（2004）报道，北京三元集团长阳分公司用15%的脱酚棉籽蛋白代替断奶犊牛对照组精料中等量的豆粕，以及用脱酚棉籽蛋白代替青年牛对照组精料中全部豆粕，结果表明，在6月龄、12月龄、15月龄及18月龄四个阶段，对照组和试验组的增重没有差异，平均增重分别为200、370、420和480kg，育成阶段
日增重达600-900g，15月龄基本在成年体重的70%以上，达到了育成牛的饲养标准，对照组和试验组的初配月龄也无差异，平均为16个月，且饲养成本降低。

因此，在断奶犊牛和育成牛日粮中可以用10％～15%的脱酚棉籽蛋白代替同等数量的豆粕而不影响增重速度和繁殖性能，并且能够提高经济效益（李志强等，2004）。

3.4脱酚棉籽蛋白在水产料中的应用
脱酚棉籽蛋白中赖氨酸、蛋氨酸等氨基酸均较普通棉粕有很大幅度提高，其中赖氨酸提高40%以上，蛋氨酸+胱氨酸提高近50%；与豆粕相比，脱酚棉籽蛋白中除赖氨酸和异亮氨酸外其他氨基酸含量均持平或高于豆粕；与蛋白含量高且氨基酸较平衡的鱼粉相比，脱酚棉籽蛋白中精氨酸、组氨酸、苯丙氨酸含量持平或超过鱼粉水平，但其他氨基酸水平仍然低于鱼粉。

因此，在替代鱼粉时应注意限制性氨基酸的平衡。

3.4.1虹鳟的应用效果
以39.18g的虹鳟为实验对象，在饲料中分别添加0%、15.2%、30.5%、46.5%、61%的脱酚棉籽蛋白替代0%、25%、50%、75%、100%的鱼粉蛋白，此外75%（A）组参考对照组进行了氨基酸（赖氨酸和蛋氨酸）平衡。

结果表明，25%、50%替代组在各项生长指标、营养成分消化率、氨基酸消化率以及鱼体成分指标均与对照组（0%替代组）无显著差异，但50%替代组能量消化率明显低于对照组(p<0.05)；75%和75%（A）替代组特定生长率于对照组无显著差异，但其饲料系数明显高于对照组，与25%替代组和50%替代组之间无显著差异。

75%替代组在干物质消化率和能量消化率与对照组有显著差异，其蛋白消化率与对照组无显著差异。

75%（A）在干物质消化率、蛋白消化率、能量消化率与对照组无显著差异；100%替代组的各项生长指标和表观消化率均显著低于对照组（薛敏等，2005）。

3.4.2花鲈的应用效果
以5.04g的花鲈为实验对象，在饲料中分别添加0%，15.2%, 30.5%, 46%的脱酚棉籽蛋白以替代0%，25%, 50%, 75%的鱼粉蛋白，此外75%（A）组参考对照组对赖氨酸和蛋氨酸进行了平衡。

结果表明，25%替代组的各项生长指标与对照组没有显著差异，50%替代组特定生长率和营养物表观消化率与对照组没有显著差异，但饲料转化率和蛋白质效率显著低于对照组(P<0.05)，75%替代鱼粉蛋白后，各项生长指标均明显比对照组低，但是平衡氨基酸后，可以显著提高75%替代饲料的蛋白质效率。

各实验组间各营养物的表观消化率和鱼体成分分析结果没有表现出显著差异。

说明，在花鲈饲料中可以用脱酚棉籽蛋白替代50%以下的鱼粉蛋白（本基础配方鱼粉使用量为45%）（薛敏等，2005）。

3.4.3南美白对虾的应用效果
以0.17g左右的南美白对虾苗为实验对象，用脱酚棉籽蛋白替代0%，20%, 35%, 50%的鱼粉蛋白（对照组鱼粉添加量为36%）。

对南美白对虾的生长、体成分进行测定和分析。

结果显示，脱酚棉籽蛋白替代20%鱼粉蛋白对南美白对虾的增重率、特定生长率、饲料系数和蛋白质效率与对照组相比无显著差异；替代35%鱼粉蛋白以上时，增重率、特定生长率和蛋白质效率显著降低，饲料系数显著高于20%替代组及对照组；饲料中不同替代比例的脱酚棉籽蛋白对南美白对虾体蛋白质、脂肪、灰分和水分的影响不显著（薛敏等，2005）。

3.4.4 鲤鱼的应用效果
以3.37g的鲤鱼为实验对象，用同一批脱酚棉籽蛋白等梯度地替代0、1/3，2/3及全部的豆粕（对照组使用豆粕量为30%），4组饲料等能等氮。

结果显示，在鲤鱼种饲料中以脱酚棉籽蛋白替代1/3—2/3的豆粕, 鱼体重逐渐下降，但饲料系数没有显著差异，养殖成本降低；100%替代豆粕组显著降低生长和摄食，可能导致养殖成本上升（薛敏等，2005）。

四、总结
由于脱酚棉籽蛋白采用先进的加工工艺，因此，不但降低产品中的棉酚含量，而且提高了蛋白质含量和养分的消化率。

目前的研究结果表明，在畜牧生产中无论是单胃动物、反刍动物，还是水产动物均可利用脱酚棉籽蛋白作为优质的蛋白质原料。

北京中棉紫光生物科技有限公司。