丁耿芝，鄒曉庭

（浙江大學(xué)飼料科學(xué)研究所，杭州 310020）

我國(guó)年產(chǎn)棉粕500萬(wàn)t以上，約占各類植物餅粕總產(chǎn)量的30%。棉籽粕資源豐富、分布廣泛，且營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，被認(rèn)為是可替代大豆、魚(yú)粉的蛋白質(zhì)資源之一?？茖W(xué)開(kāi)發(fā)利用棉粕可以緩解豆粕、魚(yú)粉短缺的壓力，有利于中國(guó)畜牧業(yè)的健康發(fā)展。

1 棉粕的營(yíng)養(yǎng)特性

棉籽經(jīng)壓榨取油后稱為棉籽餅，經(jīng)預(yù)壓榨浸提取油后的副產(chǎn)品為棉粕。棉粕中蛋白質(zhì)含量占36.3%～47.0%，僅次于豆粕，其中的蛋白質(zhì)由17種氨基酸組成，棉粕中賴氨酸、蛋氨酸的含量低，精氨酸酸的含量多，鈣少磷高，其中磷多為植酸磷。另外棉粕中富含鉀、鎂和B族維生素。棉粕中氨基酸組成平衡性不好，氨基酸的利用率不高，若在棉粕型日糧中補(bǔ)充賴氨酸、蛋氨酸，使氨基酸組成更為平衡，則可提高棉粕的利用率[1-2]。此外，棉粕中含有棉酚、環(huán)丙烯脂肪酸、植酸、單寧等抗?fàn)I養(yǎng)因子。其中棉酚的毒性最大，是棉粕利用的主要限制因素。

2 棉 酚

棉酚是錦葵科棉屬植物中的固有成分，其存在于棉屬植物的根莖葉中以及棉籽的色素腺體中，分為游離棉酚和結(jié)合棉酚兩類[3]。結(jié)合棉酚在動(dòng)物體內(nèi)不能被吸收被直接排除體外，因而沒(méi)有毒性。游離棉酚可被動(dòng)物少量吸收，并在動(dòng)物體內(nèi)蓄積，從而對(duì)動(dòng)物產(chǎn)生毒害作用。

2.1 棉酚的理化性質(zhì)

棉酚的化學(xué)名為1,1,6,6,7,7-六羥基-5,5-二異丙基 -3,3-二甲基-（2,2-聯(lián)二萘）-8,8-二醛基，結(jié)構(gòu)中包含2個(gè)萘環(huán)，由C-C單鍵相連。其是一種黃色多元酚類化合物，熔點(diǎn)184～214℃。易溶于稀氨水、碳酸鈉水溶液、甲醇、乙醇、乙醚、氯仿及二甲基甲酰胺，不溶于水。棉酚含有酚羥基和醛基，具有酚和醛的性質(zhì)，如顯酸性，可以和氨的衍生物發(fā)生顯色反應(yīng)等。另外相鄰的羥基和醛基的相互影響，使得羥基和醛基活性加強(qiáng)，有人認(rèn)為棉酚的毒性主要由相鄰的羥基和醛基決定[4]。

2.2 棉酚的毒性機(jī)制

棉酚是細(xì)胞性、組織性、神經(jīng)性毒物。部分游離棉酚可在消化道內(nèi)被吸收并在機(jī)體內(nèi)蓄積，表現(xiàn)出毒性。結(jié)合棉酚在消化過(guò)程中也會(huì)釋放出少量游離棉酚并被吸收，產(chǎn)生毒性。游離棉酚吸收后在肝臟、膽汁、血清和腎臟中分布較多，在心、肺、胰臟、脾臟、淋巴結(jié)中分布較少。其可損傷動(dòng)物消化道、引發(fā)腎結(jié)石、導(dǎo)致低血鉀、危害動(dòng)物的生殖功能、影響雞蛋品質(zhì)[5-6]。

棉酚可以滅活消化道和組織內(nèi)的多種酶，從而導(dǎo)致動(dòng)物消化不良，吸收受阻。同時(shí)還可以刺激消化道黏膜，引起消化道潰瘍、出血、穿孔[7]。棉酚可損傷腎臟，導(dǎo)致炎癥，炎癥產(chǎn)生的有機(jī)物質(zhì)會(huì)擾亂尿中晶體和膠體的平衡，同時(shí)在尿中的某些細(xì)菌的作用下，產(chǎn)生磷酸銨鎂和碳酸磷灰石，當(dāng)這兩種物質(zhì)達(dá)到飽和時(shí)便會(huì)析出晶體，這些晶體黏附在尿路上皮并繼續(xù)長(zhǎng)大繼而成為結(jié)石[8]。低血鉀癥是由于棉酚促進(jìn)鉀離子的排泄降低腎臟保存鉀離子的能力而引起的[9]。并會(huì)引發(fā)氯離子、鈣離子的代謝異常引起低鉀性癱瘓，骨密度降低，最終出現(xiàn)腎衰竭、血尿等。棉酚還具有使子宮劇烈收縮的作用，致使母畜子宮內(nèi)缺血、少氧，引起妊娠母畜流產(chǎn)和死胎。游離棉酚可以與蛋黃中的鐵離子結(jié)合形成黃綠色或紅褐色復(fù)合物，影響雞蛋品質(zhì)。

2.3 棉酚的去除方法

游離棉酚是棉粕中毒性最大的抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)，是限制棉粕應(yīng)用的主要因素。降低棉粕的毒性主要是降低棉酚的含量或者鈍化棉酚[10]。棉酚脫毒方法主要有物理法、化學(xué)法、溶劑萃取法、微生物發(fā)酵法。

物理法主要有高壓熱噴法和膨化法。高壓熱噴法是在棉籽榨油工藝中添加料胚蒸煮工序，在高溫、高壓作用下，使游離棉酚與賴氨酸等氨基酸結(jié)合變?yōu)榻Y(jié)合棉酚，從而降低游離棉酚含量。膨化法是在高溫、高壓、高剪切力作用下，使棉粕中的游離棉酚分子變形、降解或者是與賴氨酸等結(jié)合形成結(jié)合棉酚，進(jìn)而降低游離棉酚含量。

化學(xué)法是向棉粕中加入硫酸亞鐵、堿、氨、尿素等化學(xué)添加劑，破壞游離棉酚或者使其變?yōu)榻Y(jié)合棉酚，應(yīng)用較多的是硫酸亞鐵法和熱堿法。硫酸亞鐵法的機(jī)制是亞鐵離子與游離棉酚鰲合，使游離棉酚變?yōu)榻Y(jié)合棉酚。熱堿法的機(jī)制是游離棉酚顯酸性與堿生成溶于水的鹽類，去除游離棉酚[11]。

溶劑萃取法是利用游離棉酚溶于甲醇、丙酮等有機(jī)溶劑的特性把游離棉酚萃取出來(lái)。主要方法有混合溶劑萃取法和液-液-固萃取法。其中液-液-固萃取法是最新技術(shù)，其有浸出提油系統(tǒng)和浸出脫酚系統(tǒng)把提油和脫酚分部進(jìn)行[12]。

微生物發(fā)酵法是通過(guò)發(fā)酵過(guò)程以實(shí)現(xiàn)對(duì)棉酚的轉(zhuǎn)化、降解作用而脫毒。該法成功的關(guān)鍵在于篩選合適的菌株。目前已經(jīng)篩選出假絲酵母、球擬霉菌、黃曲霉、黑曲霉等高效降解棉酚的菌株[13]。

3 棉粕中的抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)

棉粕中除了棉酚之外還有植酸、單寧、環(huán)丙烯脂肪酸、非淀粉多糖（NSP）等抗?fàn)I養(yǎng)因子。

3.1 植酸

植酸又名肌醇六磷酸或鞣酸，是一種很強(qiáng)的鰲合劑，可以影響蛋白質(zhì)、糖類、脂類及礦物元素的消化、吸收和利用。植酸能牢固的鰲合鈣離子、鎂離子、鋅離子、鐵離子、銅離子、錳離子等形成難溶的植酸螯合物，影響這些礦物質(zhì)的吸收和利用；植酸在低pH下可以與蛋白質(zhì)的堿性集團(tuán)結(jié)合，絡(luò)合蛋白質(zhì)，抑制消化酶的活性，從而影響蛋白質(zhì)、糖類、脂類的消化吸收[14]。

3.2 單寧

單寧又稱為植物多酚，是一種多羥基酚類，有苦澀味，可以與唾液蛋白、糖蛋白在口腔內(nèi)相互作用，影響適口性和采食量。單寧影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收，其可以與消化道內(nèi)的酶結(jié)合，降低消化酶的活性，影響蛋白質(zhì)等物質(zhì)的消化，還可以與腸壁表層細(xì)胞反應(yīng)，降低腸壁的通透性，影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收[15]。

3.3 環(huán)丙烯脂肪酸

環(huán)丙烯脂肪酸是一種始于7位碳和9位碳的3碳環(huán)結(jié)構(gòu)的17或19碳脂肪酸。環(huán)丙烯脂肪酸可以使卵黃膜的通透性增高，卵黃中的鐵離子可以滲透到蛋清中并與蛋清中的蛋白結(jié)合形成紅色復(fù)合物，使蛋清變紅；同時(shí)，環(huán)丙烯脂肪酸可以使蛋黃變硬，加熱則產(chǎn)生“海綿蛋”，從而降低雞蛋的受精率和孵化率[16]。

3.4 非淀粉多糖

NSP不能被消化吸收，其可以加快腸道的蠕動(dòng)，加速食糜向后段消化道的移動(dòng)速度，減少食糜與消化道的接觸時(shí)間，影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收；另外NSP在腸道內(nèi)發(fā)酵可產(chǎn)生CO2、CH4、H2等氣體，造成腸道脹氣，影響采食量[17]。

4 棉粕在蛋雞上的應(yīng)用

游離棉酚是限制棉粕應(yīng)用的主要因素，近年來(lái)棉粕在蛋雞上的應(yīng)用主要集中在游離棉酚對(duì)蛋雞生產(chǎn)性能、蛋品質(zhì)、血液生化指標(biāo)、內(nèi)臟器官的損害及脫毒棉酚的飼喂效果的研究上。

4.1 游離棉酚對(duì)蛋雞生產(chǎn)性能的影響

蛋雞對(duì)游離棉酚的耐受力較強(qiáng)，從產(chǎn)蛋率來(lái)看，日糧中游離棉酚含量可以達(dá)到200 mg·kg-1，若要保證蛋品質(zhì)，游離棉酚應(yīng)為50 mg·kg-1。國(guó)家飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了產(chǎn)蛋雞日糧中游離棉酚含量應(yīng)≤20 mg·kg-1[18]。

4.2 游離棉酚對(duì)血液生化指標(biāo)的影響及對(duì)內(nèi)臟器官的損害

游離棉酚可以與血液中的Fe2+鰲合影響血紅蛋白的形成，并影響紅細(xì)胞的數(shù)量。游離棉酚能在肝臟、腎臟內(nèi)蓄積并造成損害。李建國(guó)等研究表明，當(dāng)?shù)半u日糧中游離棉酚含量≤70 mg·kg-1時(shí)，血液內(nèi)的紅細(xì)胞數(shù)量變化不顯著，當(dāng)游離棉酚含量≥80 mg·kg-1時(shí)，紅細(xì)胞數(shù)量有明顯的下降趨勢(shì)，當(dāng)游離棉酚≥90 mg·kg-1時(shí)，谷草轉(zhuǎn)氨酶、谷丙轉(zhuǎn)氨酶有明顯的上升趨勢(shì)[19]。相關(guān)試驗(yàn)表明，隨著游離棉酚含量的增加，白蛋白、球蛋白、總蛋白呈下降趨勢(shì)，而白蛋白比總蛋白、白球蛋白比、谷草轉(zhuǎn)氨酶、谷丙轉(zhuǎn)氨酶呈上升趨勢(shì)，說(shuō)明肝臟等已受到不同程度的損害。

4.3 脫毒棉粕的飼喂效果

硫酸亞鐵法被認(rèn)為是棉粕脫毒的最經(jīng)濟(jì)的方法，具有簡(jiǎn)單易操作、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠等優(yōu)點(diǎn)。有研究表明，當(dāng)Fe2+：FG=1：1時(shí)，對(duì)蛋雞的生產(chǎn)性能、蛋品質(zhì)、血液生化指標(biāo)的影響最小。但該法只是把游離棉酚變?yōu)榻Y(jié)合棉酚，棉酚的總量沒(méi)有變化。

微生物發(fā)酵法可以有效的降解棉酚，同時(shí)微生物也可以分解部分蛋白質(zhì)為氨基酸，還會(huì)分泌一些代謝產(chǎn)物如淀粉酶、纖維素酶、促生長(zhǎng)因子等，提高棉粕的利用價(jià)值。劉珍等的研究表明，發(fā)酵棉粕替代豆粕飼喂蛋雞，棉粕添加量占到日糧的9%～12%時(shí)不影響雞的生產(chǎn)性能指標(biāo)，且對(duì)雞體健康無(wú)負(fù)面影響[20-21]。

液-液-固法是最新的棉粕脫毒技術(shù)，該法制備的脫酚棉籽蛋白的蛋白質(zhì)含量達(dá)50%以上，游離棉酚含量≤0.04%，賴氨酸含量可達(dá)到2.33%[22]。目前，脫酚棉籽蛋白已經(jīng)在豬、奶牛飼料中應(yīng)用，在蛋雞飼料上的應(yīng)用較少，未見(jiàn)有關(guān)脫酚棉籽蛋白對(duì)蛋雞影響的報(bào)道。

5 小結(jié)

游離棉酚的去除方法各有優(yōu)、缺點(diǎn)，物理法會(huì)導(dǎo)致賴氨酸等營(yíng)養(yǎng)成分的減少，化學(xué)法不能降低總的棉酚含量，溶劑法則要消耗大量的溶劑，微生物法的工藝周期太長(zhǎng)，影響企業(yè)的效益。但只要采用合適的脫毒措施，限制棉粕的用量，就不會(huì)對(duì)蛋雞的生產(chǎn)性能、蛋品質(zhì)等產(chǎn)生顯著影響，可以廣泛應(yīng)用于飼料生產(chǎn)中。

[1]周培校,趙飛,潘曉亮.棉粕和棉籽殼飼用的研究進(jìn)展[J].畜禽業(yè),2009（8）:52-55.

[2]王利,汪開(kāi)毓.動(dòng)物棉酚中毒的研究進(jìn)展[J].畜禽業(yè),2002（5）:26-28.

[3]侯紅利,羅宇良.棉酚毒性研究的回顧[J].水利漁業(yè),2005,25（6）:100-102.

[4]倪鳴,袁慧.棉酚對(duì)動(dòng)物生殖毒性的研究進(jìn)展[J].中國(guó)畜牧獸醫(yī),2008,35（4）:144-145.

[5]張繼東,王志祥,丁景華,等.棉籽粕中天然抗?fàn)I養(yǎng)因子的危害機(jī)理及消除措施[J].畜牧與飼料科學(xué),2006（3）:53-55.

[6]何濤,張海軍,武書庚,等.棉籽餅粕脫毒方法研究進(jìn)展[J].中國(guó)畜牧雜志,2007,43（6）:51-55.

[7]宋曉旻,吳德勝.棉粕膨化加工試驗(yàn)工藝及機(jī)理分析[J].糧油加工,2006（8）:47-49.

[8]賽買提·艾買提,歐陽(yáng)宏飛,趙麗,等.五種不同方法對(duì)棉副產(chǎn)品棉酚脫毒效果的比較研究[J].飼料工業(yè),2008,29（1）:27-30.

[9]孫娟,周生飛,李洪峰.關(guān)于微生物降解棉酚研究的分析[J].山東畜牧獸醫(yī),2008,29（12）:48-49.

[10]祝強(qiáng),劉進(jìn)才,唐金泉.棉籽脫酚工藝的研究[J].中國(guó)野生植物資源,2003,22（4）:54-56.

[11]戴衛(wèi)東,盧柏南,錢禮華,等.熱堿法脫除游離棉酚的實(shí)驗(yàn)研究[J].應(yīng)用化學(xué),2004,33（6）:57-59.

[12]祝世發(fā),唐輝.棉酚化學(xué)結(jié)構(gòu)研究進(jìn)展[J].化工生產(chǎn)與技術(shù),2009,16（3）:34-37.

[13]周維仁,李優(yōu)琴,顧東,等.肉豬日糧中以脫酚棉籽蛋白替代豆粕飼養(yǎng)試驗(yàn)[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2000（1）:68-69.

[14]郭翠華,李勝利,劉瑞,等.脫酚棉籽蛋白及其在奶牛中的應(yīng)用[J].中國(guó)畜牧雜志,2006,42（6）:63-64.

[15]王益鑫,陳振興.棉酚所致低血鉀及其與棉酚劑量的可能機(jī)理[J].生殖與避孕,1991,11（2）:34-38.

[16]劉芳,潘曉亮.棉籽餅和棉籽殼對(duì)育肥羊結(jié)石發(fā)病率的影響[J].中國(guó)畜牧獸醫(yī),2008,35（4）:92-94.

[17]賀秀媛,李玉峰,張君濤,等.棉籽餅粕飼料中游離棉酚含量測(cè)定方法的改進(jìn)[J].畜牧與獸醫(yī),2009,4（3）:51-53.

[18]楊茹潔.可消化AA平衡的高棉粕飼糧對(duì)蛋雞的生產(chǎn)性能、健康狀況及蛋品質(zhì)的影響[D].太谷:山西農(nóng)業(yè)大學(xué),2003.

[19]李建國(guó),王建華.游離棉酚水平對(duì)海蘭蛋雞生產(chǎn)性能的影響[J].家畜生態(tài)學(xué)報(bào),2007,28（6）:31-33.

[20]劉珍,張貴云,朱麗萍.發(fā)酵棉粕替代豆粕飼喂蛋雞實(shí)驗(yàn)[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,34（1）:79-80.

[21]石秀俠,程茂基,蔡克周,等.棉籽餅有毒物質(zhì)及脫毒方法研究進(jìn)展[J].飼料博覽,2005（6）:8-9.

[22]古少鵬,仝富強(qiáng),賀志平.不同棉酚含量的日糧飼喂伊莎褐生產(chǎn)雞、產(chǎn)蛋雞的試驗(yàn)研究[J].畜禽業(yè),2001（10）:44-46.