棉籽饼粕脱毒技术研究进展

棉籽饼粕脱毒技术研究进展

谷大勇，张治硕，谷红军，杨丽仙，孟圣杰，王志新

甘肃农业大学动物科学技术学院(730070)

E-mail：gudayong-123@https://www.360docs.net/doc/839894848.html,

摘要：棉籽饼粕是重要的蛋白质饲料，但由于其所含的棉酚对动物有毒害作用，限制了棉籽饼粕在动物生产中的应用，因此，在使用过程中必须进行脱毒处理。本文阐述了棉酚的结构、作用机理、中毒症状及棉籽饼粕脱毒方法。

关键词：棉籽饼粕，棉酚，脱毒

前言

我国是世界第一产棉大国，全国每年大约生产710～750吨棉籽，主要产地以新疆、山东、河南、河北等省（区）为主。棉籽饼粕是棉籽脱壳去油后的副产物，其产量仅次于豆饼，带壳棉籽的含油约15%～18%，含蛋白20%左右。脱壳棉籽仁含蛋白40%～50%。棉籽蛋白在质量上属于豆类蛋白质，营养价值远比谷类蛋白高，是一项重要的植物蛋白质饲料的来源。从氨基酸组成来看，除蛋氨酸稍低外，其余必需氨基酸均达到联合国粮农组推荐的标准。但由于其含有有毒成分游离棉酚（0.16%-0.2%）[1～2]，对家畜细胞、血管、神经、肝、肾等产生慢性毒害作用，而且对单胃动物、家畜的生殖系统也有明显影响），因而限制了其饲用量。本文总结了前人关于棉籽饼粕脱毒技术的成果和经验，希望能对广大养殖户有所帮助。

1. 棉酚的结构、作用机理及中毒症状

1.1 棉酚的结构及脱棉酚机理

棉酚是一种多羟基多异构化合物（见图1），具有多种生理效应，化学性质活泼，能与多种物质反应。棉酚在碱性溶液中主要形成双烯酮（图1c），一旦酸化至PH<9时,烯酮质子消失，醛式（图1a）又占主导地位。棉酚在双烯酮式时，容易热固束，并增加在水中的溶解度，从而达到脱毒效果[3]。

1.2 中毒症状

各种动物共同表现为食欲减退，体重下降，全身水肿，虚弱，呼吸困难，血红蛋白尿，出血性肠炎，肺水肿，肝脏和心肌变形坏死，对应激敏感，以及钙磷代谢失调引起的尿石症和维生素A缺乏症[4]。

2. 棉籽饼粕脱毒方法

为了避免动物采食棉籽饼粕中的有毒成分——游离棉酚而对动物机体造成损害，因此棉籽饼粕在饲喂畜禽之前必须进行去毒处理。

目前，对棉籽饼粕的脱毒方法主要有物理法、化学法、微生物发酵法膨化脱毒法[3～8]。化学法又分为有机法和无机法。

2.1 物理法

2.1.1 旋液分离法

棉籽腺体是一个坚实的坚果，比重大于蛋白质。利用此性质和特点，将棉籽磨碎到50～400微米，然后将其分散在己烷中。在高速旋转中，蛋白质与腺体分离，得到70%左右的高质量的蛋白质，其中游离棉酚含量为0.02%，总棉酚0.06%，蛋白质66.31%，纤维2.3%，赖氨酸3.96g/16g氮。同时剩下30%左右棉籽粉，但其棉酚含量高，不能做饲料用[5]。

2.1.2 热处理法

在油料加工过程中有料坯蒸煮工序,即采用高水分蒸炒法(使料坯含水量达到近18% ,入榨温度达到130℃) 使生理活性较高的游离棉酚大部分转化成无毒的结合棉酚。但其缺点是会使蛋白质变性,导致消化率与营养价值降低。

2.2 化学法

2.2.1 有机化学法

利用有机溶剂将棉籽油料中的棉酚萃取出来，最终得到无毒物料，并通常是与制油工序同时进行。其优点是在加工过程中未经高温处理，避免了氨基酸和其它营养素的破坏，最大程度保持了原有的营养水平[9]。同时，所提取的棉酚经过精制后可作药用。最常用的有机溶剂是丙酮、乙醇和异丙醇。脱除过程如采取低温脱溶的工艺，则可高效地利用物料中的蛋白质[10]。

2.2.1.1 丙酮萃取法

在制油工艺中,棉仁轧坯后直接用丙酮浸出,油脂和棉酚同时从料中浸提出来,所得棉籽粕总棉酚含量在0.05%以下,粕中残油0.4%～0.7% ,可作为饲料或用于食品工业[11]。

2.2.1.2 丙酮水溶液浸提法

先采用一般浸出制油工艺萃取出物料中的油脂,所得粕再用70%丙酮水溶液萃取提出棉酚。也可用丙酮—轻汽油混合液萃取法及乙醇—轻汽油混合液萃取法脱除棉籽饼粕中的毒素。

2.2.1.3 乙醇——工业己烷混合溶剂浸出法

该法是利用工业己烷浸出棉油，利用乙醇浸出棉酚的一种去毒工艺。在85～90℃条件下，乙醇与工业己烷互不相溶而分成两层，但在浸出温度（50℃～55℃）下，两者能够互溶而形成一相。用该混合溶剂浸出所得混合油，冷却后又形成两层，棉油溶入上层工业己烷相中。实践证明，在混合溶剂中乙醇（浓度为90%）与工业己烷之比为30∶70时，浸出棉油和脱除棉酚的效果都比较好[5]。

2.2.2无机化学法

2.2.2.1硫酸亚铁法

在炼油工厂配制硫酸亚铁饱和溶液,直接均匀喷洒在出榨后经破碎的棉仁饼上或从烘干机出来的饼粕上,含水量不超过10% ,以便饼粕安全贮存。此外,还可将已加铁剂的饼粕用1%石灰水(比例为1∶1) 充分拌匀,置于场地上晒干或烘干后待用。实践证明, 加入石灰水可使脱毒更趋完全[12]。

2.2.2.2尿素处理法

尿素加入量为饼粕的0.25%～2.5%,加水量10%～50%,去毒时保温85～110℃、经过20～40min可使棉籽毒性降至微毒[13] 。

2.2.2.3氨处理法

将棉饼和稀氨液(2%～3%) 按1∶1 比例搅拌均匀后,浸泡25min ,再将含水原料、经特制烘干设备烘至含水分10% ,蒸发出的氨气可经冷凝回收后再次投入使用。

2.2.2.4碱液处理法

将棉籽饼粕送入具有搅拌功能及蒸汽夹套的混合器中,然后均匀喷洒 2.5%的NaOH 溶液,其用量与饼粕重量比为0.92∶1 ,饼粕pH值控制在10.5 左右。打开夹层蒸汽阀通汽加热,使料温保持在72～75℃,持续搅拌10～30min 后,物料进入另一混合器中,均匀喷洒过氧化氢溶液,其用量与湿饼粕重量比为0.05∶1～0.18∶1 ,此时饼粕的pH 值为7.0～8.5 ,保持温度在75～90℃,持续搅拌10～30min ,最后料送入滚筒式烘干机中烘干脱水,使饼粕含水量降至7%以下,所得料中几乎不含棉酚。另有一种土法碱处理是将棉籽饼粕用石灰水或草木灰水浸泡并淘洗后喂猪, 亦有较好的去毒效果[14]。

2.2.2.5凹凸棒石处理法

凹凸棒石是一种镁铝硅酸盐,含有很多微量和常量元素,除了可以作为一种矿物质添加剂外,还可做棉籽饼脱毒剂;它与棉籽饼一同添加到饲料中,其用量与棉籽饼用量比例为1∶5。添加凹凸棒石可以降低棉籽饼的毒性,可能是因为凹凸棒石中微量元素含量较高,与棉酚结合为复杂的化合物,阻止了棉酚在小肠中被吸收[15]。

2.3微生物发酵法

微生物发酵原理是利用微生物发酵降解,使棉籽饼粕中的棉酚分解成无毒成分。其操作程序是:先将棉饼加水调成料浆,然后加入到微生物培养液中(该培养液是反刍动物的胃液中

取得) 再加微量的胱氨酸的盐酸盐, 硫甘醇钠盐作为还原剂从而产生厌氧环境,保持在40～43℃下恒温培养,数小时后,将处理的物料除去水分,在不超过43℃的温度条件下,烘干制成饼块状物料待用。接着进行如下操作:1 000 份重量的棉籽饼粕,加入适量的清水调成浆状物,加入10 份重量之上述制备微生物培养液,充分搅拌后,再加入100 份的前述培养物和1/ 10 份的半胱氨酸盐酸盐,充分搅拌均匀,在40℃的温度下培养48h ,尔后压干成饼状料作饲料。也可将饼料送入60℃烘干房中,烘至安全水分贮存备用。本方法由于发酵过程增加了微生物代谢作用的副产物,使棉籽饼粕在化解毒性后,同时还增加了VB2 、VB6 、烟酸、泛酸、肌醇、VK、氨基酸、碳水化合物、脂肪酸等的含量。未经发酵处理的料饼内含有约30%的纤维素,没有多少营养价值,但经发酵后,该成分在微生物的作用下水解变成了葡萄糖。因此发酵去毒后,

不但除去了棉酚毒性,而且原料的营养价值也大为提高。据测定,此法能使压榨棉籽饼的干基游离棉酚含量从0.065%降低至0.02%～0.03%[16]。

2.4膨化脱毒法

膨化脱毒是当前在国内研究的新型脱毒方法，其基本原理是利用物料或饼粕在膨化机挤压腔内受到温度、压力和剪切作用，使棉酚受到破坏而失去毒性。膨化前棉籽粕波先要加入适量水分进行润湿，使饼粕含水量达到15%～18%，然后喂入膨化机进行膨化，在高温高压及水分作用下使游离棉酚失去活性。该法可使棉籽饼粕脱毒率达到50%～60%，游离棉酚含量在0.08%以下。若在膨化前加入硫酸亚铁、石灰乳和尿素等脱毒剂，则脱毒效果更佳。根据相关资料介绍，添加硫酸亚铁和石灰乳的脱毒率可达80%[5]以上；添加尿素的脱毒率可达60%～70%[5]。热喷后,棉籽饼粕中的粗蛋白、粗脂肪等有效营养成分保留值均在98%以上,而棉酚含量几乎没有。

3. 讨论

综上所述，微生物发酵法较适用于工厂大批量生产，此法的优点是技术工艺先进，投资少，棉籽饼粕脱毒加工后增值高，且不破坏营养成分，提高了蛋白质含量，还可降解蛋白质，牲畜易吸收，味香，产品颜色不变，适口性好。膨化脱毒法中所使用的膨润土资源丰富、价格低廉、采购方便，适合于农村小批量生产。

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Investigation Evolve Of Cottonseed Meal Detoxified

Technique

Gu Dayong, Zhang Zhishuo, Gu Hongjun

College of Animal Science and Technology,Gansu Agricultural University, Gansu(730070)

Abstract

Cottongseed meal is a high quality feed protein source.The contained poison is harmful for animals.Restrain the application of sottonseed meal in animal production.Cottonseed meals must be detoxified to eliminate the contained harmful gossypol before application.

KeyWord: cottonseed meal；gossypol；detoxified