棉粕的營養及其在蛋雞上應用的研究進展

丁耿芝，鄒曉庭

（浙江大學飼料科學研究所，杭州 310020）

我國年產棉粕500萬t以上，約占各類植物餅粕總產量的30%。棉籽粕資源豐富、分布廣泛，且營養價值高，被認為是可替代大豆、魚粉的蛋白質資源之一?？茖W開發利用棉粕可以緩解豆粕、魚粉短缺的壓力，有利于中國畜牧業的健康發展。

1 棉粕的營養特性

棉籽經壓榨取油后稱為棉籽餅，經預壓榨浸提取油后的副產品為棉粕。棉粕中蛋白質含量占36.3%～47.0%，僅次于豆粕，其中的蛋白質由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、環丙烯脂肪酸、植酸、單寧等抗營養因子。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，分為游離棉酚和結合棉酚兩類[3]。結合棉酚在動物體內不能被吸收被直接排除體外，因而沒有毒性。游離棉酚可被動物少量吸收，并在動物體內蓄積，從而對動物產生毒害作用。

2.1 棉酚的理化性質

棉酚的化學名為1,1,6,6,7,7-六羥基-5,5-二異丙基 -3,3-二甲基-（2,2-聯二萘）-8,8-二醛基，結構中包含2個萘環，由C-C單鍵相連。其是一種黃色多元酚類化合物，熔點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，如顯酸性，可以和氨的衍生物發生顯色反應等。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，有人認為棉酚的毒性主要由相鄰的羥基和醛基決定[4]。

2.2 棉酚的毒性機制

棉酚是細胞性、組織性、神經性毒物。部分游離棉酚可在消化道內被吸收并在機體內蓄積，表現出毒性。結合棉酚在消化過程中也會釋放出少量游離棉酚并被吸收，產生毒性。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、淋巴結中分布較少。其可損傷動物消化道、引發腎結石、導致低血鉀、危害動物的生殖功能、影響雞蛋品質[5-6]。

棉酚可以滅活消化道和組織內的多種酶，從而導致動物消化不良，吸收受阻。同時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，導致炎癥，炎癥產生的有機物質會擾亂尿中晶體和膠體的平衡，同時在尿中的某些細菌的作用下，產生磷酸銨鎂和碳酸磷灰石，當這兩種物質達到飽和時便會析出晶體，這些晶體黏附在尿路上皮并繼續長大繼而成為結石[8]。低血鉀癥是由于棉酚促進鉀離子的排泄降低腎臟保存鉀離子的能力而引起的[9]。并會引發氯離子、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，致使母畜子宮內缺血、少氧，引起妊娠母畜流產和死胎。游離棉酚可以與蛋黃中的鐵離子結合形成黃綠色或紅褐色復合物，影響雞蛋品質。

2.3 棉酚的去除方法

游離棉酚是棉粕中毒性最大的抗營養物質，是限制棉粕應用的主要因素。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、化學法、溶劑萃取法、微生物發酵法。

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合變為結合棉酚，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合形成結合棉酚，進而降低游離棉酚含量。

化學法是向棉粕中加入硫酸亞鐵、堿、氨、尿素等化學添加劑，破壞游離棉酚或者使其變為結合棉酚，應用較多的是硫酸亞鐵法和熱堿法。硫酸亞鐵法的機制是亞鐵離子與游離棉酚鰲合，使游離棉酚變為結合棉酚。熱堿法的機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、丙酮等有機溶劑的特性把游離棉酚萃取出來。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，其有浸出提油系統和浸出脫酚系統把提油和脫酚分部進行[12]。

微生物發酵法是通過發酵過程以實現對棉酚的轉化、降解作用而脫毒。該法成功的關鍵在于篩選合適的菌株。目前已經篩選出假絲酵母、球擬霉菌、黃曲霉、黑曲霉等高效降解棉酚的菌株[13]。

3 棉粕中的抗營養物質

棉粕中除了棉酚之外還有植酸、單寧、環丙烯脂肪酸、非淀粉多糖（NSP）等抗營養因子。

3.1 植酸

植酸又名肌醇六磷酸或鞣酸，是一種很強的鰲合劑，可以影響蛋白質、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，影響這些礦物質的吸收和利用；植酸在低pH下可以與蛋白質的堿性集團結合，絡合蛋白質，抑制消化酶的活性，從而影響蛋白質、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、糖蛋白在口腔內相互作用，影響適口性和采食量。單寧影響營養物質的消化和吸收，其可以與消化道內的酶結合，降低消化酶的活性，影響蛋白質等物質的消化，還可以與腸壁表層細胞反應，降低腸壁的通透性，影響營養物質的吸收[15]。

3.3 環丙烯脂肪酸

環丙烯脂肪酸是一種始于7位碳和9位碳的3碳環結構的17或19碳脂肪酸。環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合形成紅色復合物，使蛋清變紅；同時，環丙烯脂肪酸可以使蛋黃變硬，加熱則產生“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，加速食糜向后段消化道的移動速度，減少食糜與消化道的接觸時間，影響營養物質的吸收；另外NSP在腸道內發酵可產生CO2、CH4、H2等氣體，造成腸道脹氣，影響采食量[17]。

4 棉粕在蛋雞上的應用

游離棉酚是限制棉粕應用的主要因素，近年來棉粕在蛋雞上的應用主要集中在游離棉酚對蛋雞生產性能、蛋品質、血液生化指標、內臟器官的損害及脫毒棉酚的飼喂效果的研究上。

4.1 游離棉酚對蛋雞生產性能的影響

蛋雞對游離棉酚的耐受力較強，從產蛋率來看，日糧中游離棉酚含量可以達到200 mg·kg-1，若要保證蛋品質，游離棉酚應為50 mg·kg-1。國家飼料衛生標準規定了產蛋雞日糧中游離棉酚含量應≤20 mg·kg-1[18]。

4.2 游離棉酚對血液生化指標的影響及對內臟器官的損害

游離棉酚可以與血液中的Fe2+鰲合影響血紅蛋白的形成，并影響紅細胞的數量。游離棉酚能在肝臟、腎臟內蓄積并造成損害。李建國等研究表明，當蛋雞日糧中游離棉酚含量≤70 mg·kg-1時，血液內的紅細胞數量變化不顯著，當游離棉酚含量≥80 mg·kg-1時，紅細胞數量有明顯的下降趨勢，當游離棉酚≥90 mg·kg-1時，谷草轉氨酶、谷丙轉氨酶有明顯的上升趨勢[19]。相關試驗表明，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，而白蛋白比總蛋白、白球蛋白比、谷草轉氨酶、谷丙轉氨酶呈上升趨勢，說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

硫酸亞鐵法被認為是棉粕脫毒的最經濟的方法，具有簡單易操作、經濟實惠等優點。有研究表明，當Fe2+：FG=1：1時，對蛋雞的生產性能、蛋品質、血液生化指標的影響最小。但該法只是把游離棉酚變為結合棉酚，棉酚的總量沒有變化。

微生物發酵法可以有效的降解棉酚，同時微生物也可以分解部分蛋白質為氨基酸，還會分泌一些代謝產物如淀粉酶、纖維素酶、促生長因子等，提高棉粕的利用價值。劉珍等的研究表明，發酵棉粕替代豆粕飼喂蛋雞，棉粕添加量占到日糧的9%～12%時不影響雞的生產性能指標，且對雞體健康無負面影響[20-21]。

液-液-固法是最新的棉粕脫毒技術，該法制備的脫酚棉籽蛋白的蛋白質含量達50%以上，游離棉酚含量≤0.04%，賴氨酸含量可達到2.33%[22]。目前，脫酚棉籽蛋白已經在豬、奶牛飼料中應用，在蛋雞飼料上的應用較少，未見有關脫酚棉籽蛋白對蛋雞影響的報道。

5 小結

游離棉酚的去除方法各有優、缺點，物理法會導致賴氨酸等營養成分的減少，化學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，影響企業的效益。但只要采用合適的脫毒措施，限制棉粕的用量，就不會對蛋雞的生產性能、蛋品質等產生顯著影響，可以廣泛應用于飼料生產中。

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

[2]王利,汪開毓.動物棉酚中毒的研究進展[J].畜禽業,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,2005,25（6）:100-102.

[4]倪鳴,袁慧.棉酚對動物生殖毒性的研究進展[J].中國畜牧獸醫,2008,35（4）:144-145.

[5]張繼東,王志祥,丁景華,等.棉籽粕中天然抗營養因子的危害機理及消除措施[J].畜牧與飼料科學,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展[J].中國畜牧雜志,2007,43（6）:51-55.

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

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

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

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

[11]戴衛東,盧柏南,錢禮華,等.熱堿法脫除游離棉酚的實驗研究[J].應用化學,2004,33（6）:57-59.

[12]祝世發,唐輝.棉酚化學結構研究進展[J].化工生產與技術,2009,16（3）:34-37.

[13]周維仁,李優琴,顧東,等.肉豬日糧中以脫酚棉籽蛋白替代豆粕飼養試驗[J].江蘇農業科學,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用[J].中國畜牧雜志,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.棉籽餅和棉籽殼對育肥羊結石發病率的影響[J].中國畜牧獸醫,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定方法的改進[J].畜牧與獸醫,2009,4（3）:51-53.

[18]楊茹潔.可消化AA平衡的高棉粕飼糧對蛋雞的生產性能、健康狀況及蛋品質的影響[D].太谷:山西農業大學,2003.

[19]李建國,王建華.游離棉酚水平對海蘭蛋雞生產性能的影響[J].家畜生態學報,2007,28（6）:31-33.

[20]劉珍,張貴云,朱麗萍.發酵棉粕替代豆粕飼喂蛋雞實驗[J].山西農業科學,2008,34（1）:79-80.

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

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