棉粕和脫酚棉籽蛋白在單胃動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

李志青，劉尚航，李 浩，劉 湘，劉 念，張 旭，馬曉康

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410128）

目前，我國(guó)畜牧生產(chǎn)中作為主要蛋白質(zhì)原料的大豆嚴(yán)重依賴(lài)進(jìn)口。2019 年中國(guó)大豆實(shí)際進(jìn)口量0.85 億t。如何開(kāi)發(fā)新型原料及高效利用現(xiàn)有蛋白原料是我國(guó)畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展必經(jīng)之路，也是目前研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。我國(guó)是世界第一產(chǎn)棉大國(guó)，棉籽是棉花加工后的主要副產(chǎn)物，是一種優(yōu)質(zhì)的植物蛋白資源。棉籽蛋白質(zhì)含量較高，2019 年產(chǎn)量近0.75 億t。棉粕是棉籽榨油后的副產(chǎn)物，氨基酸含量豐富，已在畜牧生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。然而，棉酚等抗?fàn)I養(yǎng)因子含量較高，限制了棉粕在畜牧生產(chǎn)中的應(yīng)用，經(jīng)過(guò)脫酚處理得到的脫酚棉籽蛋白，可有效提高棉粕的利用率。本文綜述了棉粕和脫酚棉籽蛋白的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及其在單胃動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用，旨在為棉粕蛋白資源的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)與高效利用提供參考。

1 棉粕和脫酚棉籽蛋白的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值

1.1 常規(guī)養(yǎng)分 棉粕和脫酚棉籽蛋白的常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分如表1 所示。棉粕中粗蛋白質(zhì)、無(wú)氮浸出物、粗纖維和中性洗滌纖維的平均含量為44.47%、22.28%、16.25%和26.87%。較棉粕而言，脫酚棉籽蛋白的粗蛋白質(zhì)、粗脂肪和無(wú)氮浸出物含量分別提高了15.22%、400%、9.11%；粗纖維和中性洗滌纖維分別降低了54.58% 和32.30%，經(jīng)液-液-固萃取處理后的棉粕其游離棉酚的含量從602 mg/kg降到了360.00 mg/kg；生長(zhǎng)豬消化能和雞代謝能分別提高了5.89%和6.48%。

表1 普通棉粕、脫酚棉籽蛋白的常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分（干物質(zhì)基礎(chǔ)）

1.2 氨基酸組成與標(biāo)準(zhǔn)回腸可消化氨基酸 棉粕中的氨基酸包含10 種必需氨基酸和8 種非必需氨基酸。我國(guó)普通棉粕與脫酚棉籽蛋白豬標(biāo)準(zhǔn)回腸可消化氨基酸含量如表2 所示。

表2 普通棉粕、脫酚棉籽蛋白豬標(biāo)準(zhǔn)回腸可消化氨基酸 %

2 棉粕的脫酚處理

飼料成分中的大多數(shù)抗?fàn)I養(yǎng)因素對(duì)氨基酸消化率有不利影響。棉粕中含有較多的抗?fàn)I養(yǎng)因子，如棉酚、單寧、植酸、環(huán)丙烯脂肪酸等，其中游離棉酚對(duì)動(dòng)物的健康狀況與生產(chǎn)性能影響最大。

游離棉酚是棉籽副產(chǎn)品中的主要抗?fàn)I養(yǎng)因子，屬于一種天然的倍半萜烯類(lèi)化合物，包含活性醛基和羥基，兩者易與其他物質(zhì)發(fā)生各種化學(xué)反應(yīng)而對(duì)動(dòng)物產(chǎn)生抗?fàn)I養(yǎng)性或毒性。棉酚攝入量過(guò)多，不但會(huì)影響飼料中氨基酸和礦物質(zhì)的利用效率，還會(huì)對(duì)動(dòng)物的心肌功能和繁殖能力產(chǎn)生影響。不同動(dòng)物對(duì)棉酚含量耐受性的差異也在一定程度上限制了棉粕在飼料配方中的利用率。有研究表明，當(dāng)飼料中棉酚的含量達(dá)到5%或者更多時(shí)會(huì)對(duì)動(dòng)物機(jī)體產(chǎn)生不同程度的毒害作用。我國(guó)《飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB13078-2017）中規(guī)定，以飼料干物質(zhì)計(jì)，棉粕中游離棉酚允許量應(yīng)小于1 200 mg/kg。在生長(zhǎng)育肥豬配合飼料中棉酚含量應(yīng)小于60 mg/kg；在肉用仔雞、生長(zhǎng)雞配合飼料中應(yīng)小于100 mg/kg；在產(chǎn)蛋雞配合飼料中應(yīng)小于20 mg/kg。為了減少棉粕中游離棉酚的含量，可用物理方法（濕熱法、萃取法等）、化學(xué)方法（如硫酸亞鐵法、氨化法等）、生物方法（微生物發(fā)酵等）等對(duì)棉粕進(jìn)行脫酚處理，利用物理方法脫酚處理效果較好但伴隨有美拉德反應(yīng)，導(dǎo)致棉粕蛋白質(zhì)流失使棉粕變黑；利用化學(xué)方法脫酚不僅影響棉粕適口性，而且蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值也會(huì)隨之降低；相比于前兩種脫酚方法，利用生物方法脫酚效果較好。有研究表明，在30℃下用熱帶假絲酵母ZD-3 與黑曲霉ZD-8 復(fù)合固體發(fā)酵處理棉粕48 h 后，脫酚率可達(dá)90%，底物中粗蛋白質(zhì)和氨基酸水平均有不同程度增加。采用生物方法、物理方法和化學(xué)方法對(duì)棉粕進(jìn)行脫酚處理，脫酚率分別為92%、82%和45%。

3 棉粕及其脫酚棉籽蛋白在單胃動(dòng)物上的應(yīng)用

3.1 棉粕及其脫酚棉籽蛋白在豬生產(chǎn)中的應(yīng)用 生長(zhǎng)育肥豬在飼喂棉粕時(shí)用量不能大于20%，在飼喂種豬時(shí)棉粕的用量須在5%以下。經(jīng)過(guò)不同處理的棉粕在豬生長(zhǎng)的各個(gè)階段均有不同應(yīng)用。敖維平等用4%或6%的棉粕替代生長(zhǎng)育肥豬日糧中的豆粕，對(duì)豬的生長(zhǎng)性能無(wú)明顯影響。關(guān)紅民等分別用2%、6%、9%的發(fā)酵棉粕替代保育豬、生長(zhǎng)豬、育肥豬基礎(chǔ)日糧中的豆粕，3 個(gè)生長(zhǎng)階段豬的生長(zhǎng)性能均顯著提高，健康狀況明顯改善。沈輝等研究發(fā)現(xiàn)，用發(fā)酵棉粕替代或部分替代仔豬飼料中的魚(yú)粉，仔豬平均日增重提高15.37%，飼料利用率提高12.10%，腹瀉率降低16.7%。倪海球等研究表明，飼糧中添加15%～20% 棉粕能顯著提高生長(zhǎng)育肥豬的生長(zhǎng)性能、抗氧化功能、免疫能力和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率。

脫酚棉籽蛋白在質(zhì)量上與豆類(lèi)蛋白相當(dāng)，是一種質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的新型蛋白質(zhì)飼料，且經(jīng)物理方法脫酚的棉籽蛋白在豬飼料中的應(yīng)用較為廣泛。周維仁等的試驗(yàn)結(jié)果表明，在生長(zhǎng)豬配合飼料中添加21.5%的經(jīng)液-液-液-固植物萃取技術(shù)處理的脫酚棉籽蛋白，在豬生長(zhǎng)性能方面的效果與優(yōu)質(zhì)豆粕相似。倪海球等用簡(jiǎn)單T-型瘺管法比較普通棉粕與新型棉籽蛋白（濕法擠壓膨化加工處理）的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值發(fā)現(xiàn)，新型棉籽蛋白的蛋白質(zhì)含量、氨基酸含量、氨基酸和蛋白質(zhì)消化率顯著提高，粗纖維含量降低；總氨基酸、總必需氨基酸和粗蛋白質(zhì)的消化率顯著提高，賴(lài)氨酸的消化率極顯著提高。李敏等研究表明，在滿足豬主要營(yíng)養(yǎng)水平的情況下，日糧中添加4%～6%脫酚棉籽蛋白對(duì)豬的生長(zhǎng)性能、肉品質(zhì)和血液生化指標(biāo)無(wú)影響。劉耕等也研究發(fā)現(xiàn)，在生長(zhǎng)豬日糧中添加14.7% 脫酚棉籽蛋白對(duì)15～35 kg 生長(zhǎng)豬生長(zhǎng)性能和血清生化指標(biāo)無(wú)不良影響。

3.2 棉粕及脫酚棉籽蛋白在家禽生產(chǎn)中的應(yīng)用 棉粕在生長(zhǎng)雞飼糧中的用量不能大于20%，產(chǎn)蛋雞的飼喂量應(yīng)控制在5%以?xún)?nèi)，且在飼喂棉粕時(shí)應(yīng)保證飼料中賴(lài)氨酸含量充足。植物蛋白資源的品質(zhì)直接影響家禽的健康狀況和肉制品質(zhì)量，經(jīng)過(guò)發(fā)酵處理的低酚棉粕能減少肉雞脂肪沉積，改善腸道健康，可作為肉禽飼料中一種較為理想的植物蛋白質(zhì)來(lái)源。章雙杰等研究發(fā)現(xiàn)，在揚(yáng)州鵝育肥期飼糧中使用5%棉粕不影響肉鵝的生長(zhǎng)發(fā)育。魏蓮清等在1 日齡科寶肉雞日糧中添加不同比例的發(fā)酵棉粕，試驗(yàn)組肉雞0～3 周齡的耗料增重比顯著降低，生長(zhǎng)性能得到改善。Hе 等研究表明，在蛋雞日糧中添加9.8%脫酚棉粕時(shí)，蛋雞的飼料轉(zhuǎn)化率最佳，對(duì)蛋雞的產(chǎn)蛋性能、蛋品質(zhì)和蛋雞健康無(wú)不良影響。Niе 等研究表明，發(fā)酵棉粕能明顯提高肉雞平均日增重及日糧干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)、粗灰分、其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化率，肉雞腹部脂肪沉積明顯減少。Niu 等也有類(lèi)似的發(fā)現(xiàn)，在肉雞飼料中添加6%發(fā)酵棉粕能夠有效降低肉雞腹部脂肪和皮下脂肪的沉積，肉品質(zhì)得到明顯改善。李毅等研究表明，日糧中添加15%發(fā)酵棉粕不會(huì)對(duì)產(chǎn)蛋雞的生產(chǎn)性能和蛋品質(zhì)產(chǎn)生負(fù)面影響。Sun 等研究發(fā)現(xiàn)，在黃羽肉雞日糧中添加適量發(fā)酵棉粕可改善黃羽肉雞的健康狀況，飼料的利用效率明顯提高。發(fā)酵棉粕部分替代豆粕可增加肉仔雞盲腸中乳酸菌等有益菌的含量，可以提高肉仔雞胃腸道的健康程度，進(jìn)而提高肉仔雞對(duì)飼料的消化能力。

在家禽生產(chǎn)中，飼料中蛋氨酸的含量尤為重要。蛋氨酸缺乏會(huì)影響整個(gè)飼料中其他氨基酸的利用率，導(dǎo)致飼料利用率降低。脫酚棉籽蛋白中蛋氨酸的含量較高，是較為優(yōu)質(zhì)的家禽飼料來(lái)源。王開(kāi)麗研究發(fā)現(xiàn)，在保證黃羽肉雞飼料中代謝能、粗蛋白質(zhì)、蛋氨酸水平一致，賴(lài)氨酸和蘇氨酸水平相當(dāng)?shù)那闆r下，用脫酚棉籽蛋白部分或全部替代豆粕，能有效提高黃羽肉雞的生長(zhǎng)性能與屠宰性能。脫酚棉籽蛋白雖然質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，但長(zhǎng)期使用會(huì)對(duì)蛋雞產(chǎn)生累計(jì)致毒作用。何濤研究發(fā)現(xiàn)，在海蘭褐蛋雞日糧中添加16% 脫酚棉籽蛋白，飼喂周期在6 周時(shí)不影響蛋雞生產(chǎn)性能和蛋品質(zhì)，當(dāng)飼喂周期達(dá)到12 周時(shí)引起蛋雞生產(chǎn)性能下降，蛋清品質(zhì)變差。

4 小結(jié)與展望

綜上所述，棉粕和脫酚棉籽蛋白的粗蛋白質(zhì)含量高，氨基酸種類(lèi)豐富，在單胃動(dòng)物生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。采用物理和生物等方法可去除一部分棉酚等抗?fàn)I養(yǎng)因子，可提高棉粕和脫酚棉籽蛋白在動(dòng)物生產(chǎn)中的利用率。棉粕和脫酚棉籽蛋白在替代常規(guī)飼料、改善畜禽健康狀況和畜產(chǎn)品品質(zhì)等方面發(fā)揮著重要作用。值得注意的是，不同動(dòng)物種類(lèi)、生長(zhǎng)階段和不同棉粕品質(zhì)，其飼養(yǎng)效果具有很大差異。因此，確定棉粕和脫酚棉籽蛋白在不同動(dòng)物、不同生長(zhǎng)階段最適宜的添加量；如何將不同脫酚方法有機(jī)結(jié)合，最大程度降低棉酚等抗?fàn)I養(yǎng)因子含量將成為今后研究的熱點(diǎn)。我國(guó)棉籽產(chǎn)量巨大，如果提高棉粕和脫酚棉籽蛋白在動(dòng)物生產(chǎn)中的利用效率，不僅可以改善當(dāng)前蛋白質(zhì)資源匱乏的局面，而且對(duì)于我國(guó)畜牧業(yè)發(fā)展具有良好的推動(dòng)作用。