棉籽饼粕脱毒方法研究进展

文章编号:1008-1631(2004)01-0066-04

棉籽饼粕脱毒方法研究进展

王红云,高占峰,付　才

(河北省农林科学院动物营养研究中心,河北石家庄　050051)

摘要:综述了棉籽粕的营养特性、目前使用的脱毒方法以及棉饼在畜禽业上的应用现状及存在问题,并对应用前景作了展望。

关键词:棉籽粕;棉酚;脱毒;脱酚

中图分类号:S816.43 文献标识码:A

Advances on the Studies of Degossypol Technology of Cottonseed Cake

WANG Hong -y un ,GAO Zhan -feng ,FU Cai

(Animal Nutrition Center of Hebei Academy o f Ag riculture and F orestry Scierces ,Shijiazhuang 050051,China )A bstract :This paper reviewed the nutritive peculiarity of the cottonseed cake ,methods of degossypol from cottonseed cake ,its application in livestock 、and problems existed in the use of cottonseed cake ,as well as its applicatio n in future .

Key words :Cottonseed Cakion ;Gossypol ;Detoxication ;Degossypol

我国年产棉籽约500万t ,如果这些棉籽资源得到充分利用,每年可有约200万t 的优质棉籽蛋白替代豆粕和鱼粉,缓解我国蛋白饲料的供需矛盾。但因棉籽中含有一定的毒素等因素影响,目前我国棉粕饲料的利用率不足30%。因此,国家在“七五”、“八五”期间把棉饼脱毒列为重点科技攻关项目,取得了一定成效。

1　棉籽饼粕的营养特性

1.1　棉籽饼粕的营养价值

棉籽饼的营养价值随棉花的品种、种植环境、榨油的工艺不同而不同。一般蛋白质含量在34%以上,其中赖氨酸大约占蛋白质的1.3%～1.5%,蛋氨酸含量占1%,色氨酸1%,苏氨酸3%～

3.2%,精氨酸含量特别高,精赖比在2.7以上(正常值为1.2～1.3),粗纤维一般在13%以上。此外,棉籽还含有丰富的维生素E 和B 族维生素等。

1.2　棉籽饼粕的毒性

普通棉籽中含有一种叫棉酚的毒素,占棉籽的0.7%～4.8%。棉酚存在于棉籽的色素腺体中,可分为游离棉酚和结合棉酚两种[1,2]。结合棉酚由于不被消化系统吸收而随粪便排出,因此毒性很低;游离棉酚由于具有活性醛基和活性羟基,排泄速度较缓慢,在体内有明显的蓄积作用而毒性很大,可引起累积性中毒。中毒动物表现为生长受阻、生产力下降,贫血、呼吸困难,繁殖力下降、甚至不育,严重时可致死亡

[2,3]。

1.3　棉酚的安全限量

游离棉酚的毒性使棉籽饼粕在饲料中的用量受到一定的限制。GB13078-91规定了游离棉酚在各 收稿日期:2003-07-21　作者简介:王红云(1976-),女,研实员,硕士,主要从事动物营养研究。第8卷　第1期

2004年　3月　河北农业科学Journal of Hebei Ag ricultural Sciences Vol .8No .1　M ar .2004

种饲料中的安全使用限量。需着重指出的是,动物品种不同,对棉酚的耐受性不同。猪对游离棉酚更敏感些,其耐受量为100mg /kg ,乳猪、仔猪料一般不推荐使用棉籽饼粕;肉用仔鸡对棉酚的耐受量为150mg /kg ;反刍动物对棉酚的耐受力最强,肉牛饲料中大量添加棉饼并未出现中毒事件,但在幼小奶牛、高产奶牛及绵羊幼畜中添加过多,会出现乳脂熔点升高变硬及母畜不育等副作用。因此棉籽蛋白对反刍动物的安全限量仍需进一步探讨。

2　棉籽饼粕脱毒方法研究

我国从第6个五年计划起,就把棉籽蛋白的利用项目列入了科研攻关计划,进行了大量的研究。目前采用的棉酚脱毒方法主要有以下几种。

2.1　化学脱毒法

化学法脱除棉籽饼粕中的棉酚,就是利用棉酚的化学性质,在一定条件下使其破坏或呈结合状态。如添加铁盐与饼粕中游离棉酚形成络合物,使棉酚中醛基和羟基失去活性,达到脱毒目的;添加尿素与棉酚形成席夫碱加成物;加盐使棉酚在中性环境中氧化。当前使用效果最好、应用最普遍的是硫酸亚铁脱毒法。

2.1.1　硫酸亚铁的添加方式与剂量　硫酸亚铁的添加方式有两种:一是干粉直接拌和法,即将硫酸亚铁干粉直接拌入含有棉籽饼的日粮中;二是溶液浸泡法,将硫酸亚铁配成一定浓度的溶液,然后将

棉籽饼粕浸泡一定时间后,和其它饲料拌和后再饲喂畜禽。

[1,4～9]关于脱毒剂用量,Jonassen 等(1955)提出棉酚与亚铁以1∶1克分子比例结合。事实上,并非一份铁必然与一份棉酚结合。当铁的用量超出棉酚几倍时,仍能测出棉酚的存在,说明总有一部分铁不能和棉酚结合[5,8,10]。后来的研究者提出硫酸亚铁的加入量应为棉酚含量的5倍。实际应用可根据棉籽饼粕中棉酚含量来确定硫酸亚铁用量。胡尚钦等(1991)提出的硫酸亚铁用量计算公式为:

硫酸亚铁用量=0.00289y /(1-0.0100308y )

y =(棉饼棉毒总量-饲料允许棉毒量)/棉饼棉毒总量×100

棉饼棉毒总量=饲料中的棉饼加入量×棉饼含毒量;

饲料允许棉毒量=饲喂对象的饲料棉毒限量(%)×饲料重量

2.1.2　影响硫酸亚铁脱毒效果的因素　干粉直接添加法的硫酸亚铁用量普遍高于浸泡法,浸泡法浸泡时间的长短也影响脱毒效果,而且所喂动物胃肠道状态对脱毒效果的作用也较大,目前尚没有这方面的研究报道。另外氢氧化钙对脱毒效果有增效作用[1,9,11]。这是因为氢氧化钙一方面能提高pH 值,提供碱性脱毒环境,另一方面钙离子可增进铁离子对棉酚的解毒作用。

2.1.3　化学脱毒法的优缺点　该方法投入少,操作简便,脱毒效果也较好,适于农村个体养殖户或小型养殖场使用;其缺点是所形成的络合物仍保留在棉粕中,棉籽饼粕的适口性差。

2.2　生物发酵法

该方法是利用微生物将棉酚转化为其他物质,达到脱毒的目的。有的利用米曲霉作为发酵微生物,也有利用乳酸菌、酵母菌、芽孢杆菌及白地酶等菌株复合而成的活菌制剂作脱毒剂[3,7,12]。该方法在脱去棉籽饼粕中有毒成分的同时,还可增加部分有益成分。但由于微生物转化的机理不明,工艺控制难度较大,脱毒效果无法保证;此外,菌种提纯复杂,脱毒成本高。

2.3　混合溶剂萃取法

该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)从棉仁中提取棉油和棉酚[13]。其优点是避免了蛋白质的热变性以及蛋白质、氨基酸与游离棉酚的结合。但溶剂分离和回收困难(溶剂互溶和共沸现象严重),溶剂消耗大,且混合溶剂会降低提取油的质量。

2.4　膨化脱毒处理法

该法利用膨化的高温、高压使腺体色素破裂释放出游离棉酚,与赖氨酸发生美拉德反应,成为结合棉酚,从而达到脱毒目的[6]。但它在降低毒性的同时,也降低了赖氨酸的有效性和氨基酸的利用率,并且需要特殊设备,成本较高。

·67·第1期王红云等:棉籽饼粕脱毒方法研究进展

2.5　三相萃取法该方法采用2种溶剂分步萃取油和棉酚,脱毒工序在浸出提油之后,对含溶剂的湿粕直接进行萃取提酚。用该技术生产的棉籽蛋白,脱酚比较彻底,蛋白质和氨基酸破坏程度很低,但整个工艺比较复杂,需要特殊的设备与设施,成本较高。

3　棉籽饼粕在畜禽上的应用现状

3.1　棉籽饼粕在畜禽上的应用

棉籽饼作饲料方面,多年来国内外作了大量的试验研究,并已应用于牛、羊、肥育猪和鸡等,但由于棉籽饼粕含有棉酚等毒物,猪、鸡等非反刍动物的用量受到限制。一般而言,未经脱毒的棉籽饼,肉猪喂量可占日粮重量的10%～15%;蛋鸡生长期可占20%,产蛋期可占30%,肉仔鸡可占

10%～15%;反刍动物可占20%～30%[2,13,14]。由于棉酚毒性具有加和效应,有时某些棉籽饼的游

离棉酚含量虽少,但猪日粮配方中棉籽饼粕用量,超过25%,也可发生棉酚中毒事件。棉酚还可促使蛋黄在贮藏期颜色变为蓝绿并产生斑点;棉籽粉中残余的棉籽油含有环丙脂肪酸,能使蛋清在贮藏期变为粉红色,降低蛋的品质。因此,为防止家禽,特别是产蛋鸡棉籽饼中毒及鸡蛋黄和鸡蛋清变色Sco tt 等(1982)建议,尽量少用或不用棉籽饼作为蛋白质补加料。在美国,棉籽饼粕被广泛应用于奶牛、犊牛、种公牛及肉用牛日粮,但一般与其它种油饼及禾本科谷食配合饲喂并补充胡萝卜素及钙盐[15]。在我国一些产棉区,棉籽饼粕的应用较广泛,但存在用量大及胡萝卜素与钙补加不足等问题,造成犊牛生长缓慢,奶牛在第2胎后易出现不育等症状。

3.2　脱毒棉籽饼粕在畜禽上的应用

棉籽饼粕的处理方法不同,脱毒效果不同,棉籽饼粕的用量不同;动物的种类、年龄、性别、健康状况等因素均影响棉籽饼粕在畜禽上的用量。杨允辉等(1993)用0.5%的硫酸亚铁和1%的生石灰处理棉饼后,以15%的比例加入日粮中饲喂母猪,不影响母猪的生产性能[6]。刘进新(1995)用

1.5%硫酸亚铁处理棉籽饼粕后饲喂生长猪,其用量达26%,没有发现棉酚中毒;不处理组出现中毒死亡现象[16]。郭福祥等(1993)用分别含FG 100、150、200m g /kg 添加和不添加硫酸亚铁的棉籽饼日粮,长期饲喂后备猪和成年母猪,发现日粮棉酚含量对后备猪的性成熟和性器官发育、对成年母猪的发情、受孕、产仔和泌乳,均无不良影响;但对公猪的生精机能不利,公猪睾丸精曲细管部分生殖上皮细胞退化、有效精子数减少等现象;添加硫酸亚铁能提高公猪的精子数,但日粮含铁达480mg /kg 时,公猪的精子畸形率增高[17]

。李洪涛等(1991)在蛋鸡日粮中分别加入FG 含量120、180、240和300mg /kg 棉籽饼,发现当FG 在180mg /kg 以下时,对产蛋鸡性能没有影响;但超过此值蛋鸡产蛋量明显下降,并发生慢性中毒[18]。

4　存在问题与改进措施

4.1　存在的问题

⑴虽然我国棉籽资源丰富,但棉酚脱毒研究滞后,棉籽用作饲料的比例不足30%;大部分棉籽被用作肥料,造成资源浪费。

⑵一般而言,品种、产地、加工工艺等不同,棉酚含量差异较大(占棉籽的0.7%～4.8%)。目前并没有各地区关于棉酚含量的资料库,在进行日粮配方时,人们多采用估计值,影响了配方的准确性。

⑶目前棉籽饼粕的处理方法很多,但有的操作性差,有的成本高,严重影响棉酚脱毒技术推广。⑷棉饼脱毒后的允许添加量还没有统一标准;棉饼对动物的安全限量受脱毒工艺、动物品种、性别、年龄等诸多因素的影响,但国内尚未进行过系统的研究。

4.2　改进措施

⑴加强低酚棉新品种的研究,扩大低酚棉种植面积;改进棉籽加工工艺,轧油前可添加一定量的硫酸亚铁脱毒剂。⑵改进并完善现有的脱毒方法,进一步研究并筛选出工艺简便、脱毒效果较好,而成本又较低的·

68·河北农业科学第8卷

脱毒方法,并做好推广工作。⑶棉饼主要作为反刍动物饲料利用,但相关的研究报道几乎没有,因此,应加强脱毒棉籽饼粕对不同动物尤其是对反刍动物的安全限量研究。

5　应用前景

棉籽饼粕是一种优质的蛋白饲料,并且是一种非竞争性蛋白原料,主要作为反刍动物蛋白原料,我国拥有丰富的棉籽资源,但利用率不足30%,造成资源浪费。如果我们能将棉籽全部利用,每年可增加385万t 的蛋白质饲料。河北省是主要产棉区之一,而且近年来河北省畜牧业,尤其是奶牛业得到迅速发展,蛋白资源相对不足的矛盾也日益突出,因此,加强棉籽饼粕脱毒技术的研究与推广,对于缓解蛋白饲料的供需矛盾,促进畜牧业的发展具有重大意义。

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王红云等:棉籽饼粕脱毒方法研究进展