發(fā)酵棉籽蛋白的研究進(jìn)展及在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

魏蓮清，許 蕓，張凱麗，葛文霞，宋顯明

（新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆昌吉831199）

目前，畜牧業(yè)正迅速朝向規(guī)?；s化發(fā)展，但同時(shí)也面臨蛋白飼料資源緊缺的問(wèn)題。因此，尋找非常規(guī)的蛋白質(zhì)飼料對(duì)畜牧業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。

中國(guó)是世界產(chǎn)棉大國(guó)，擁有豐富的棉籽蛋白資源。棉籽蛋白是一種優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)飼料，但由于含有有害物質(zhì)游離棉酚，若直接飼喂動(dòng)物可影響動(dòng)物的生產(chǎn)性能[1]。有研究表明，利用微生物發(fā)酵技術(shù)可有效降低棉酚含量；且棉籽蛋白經(jīng)過(guò)微生物發(fā)酵后，其中所含有的有機(jī)酸、消化酶、小肽含量均顯著提高，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值也有所改善[2-3]。近年來(lái)，發(fā)酵棉籽蛋白部分代替豆粕已廣泛應(yīng)用于動(dòng)物生產(chǎn)中。研究表明，在肉雞飼料中添加發(fā)酵棉籽蛋白能夠減少脂肪沉積，并增加肌肉中蛋白質(zhì)的沉積[4-5]。主要原理是棉籽蛋白通過(guò)微生物發(fā)酵降低棉酚含量，提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，從而提高棉籽的飼用價(jià)值[6]。本文對(duì)發(fā)酵棉籽蛋白在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行了綜述，以期為合理利用和開(kāi)發(fā)棉籽蛋白提供理論參考。

1 發(fā)酵棉籽蛋白的研究進(jìn)展

中國(guó)棉花種植面積大，產(chǎn)量約占全球總產(chǎn)量的25%。從棉花纖維中分離出的未經(jīng)加工的種子被稱為棉籽，棉籽經(jīng)過(guò)壓榨處理后所得到的產(chǎn)物被稱為棉籽餅或棉籽蛋白。棉籽蛋白的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值受到壓榨工藝、種植環(huán)境等的影響，其中主要影響棉籽蛋白利用價(jià)值的因素是游離棉酚和其他抗?fàn)I養(yǎng)因子的含量。因此，棉籽蛋白的脫毒處理是動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)家深入研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。

近年來(lái)，大量學(xué)者對(duì)棉籽蛋白的脫毒方法及效果進(jìn)行了廣泛而深入的研究，已取得了顯著的研究成果。原始的棉籽蛋白的脫毒方法包括物理法和化學(xué)法；至20 世紀(jì)80年代，吳小月等[7]、鐘英長(zhǎng)等[8]創(chuàng)立了微生物發(fā)酵法。微生物發(fā)酵法不僅可降低棉籽蛋白中棉酚的含量，還能夠在一定程度上提高棉籽蛋白的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[9]。張文舉等[10]利用黑曲霉ZD-8和熱帶假絲酵母ZD-3進(jìn)行復(fù)合發(fā)酵，結(jié)果表明，經(jīng)發(fā)酵后游離棉酚的脫毒率可達(dá)91.64%。洪振[11]采用枯草芽孢桿菌酵母菌、酵母菌和乳酸菌，將其按一定比例混合進(jìn)行發(fā)酵，脫毒率達(dá)85.11%。楊文婷[12]利用熱帶假絲酵母和酶制劑混合發(fā)酵棉籽蛋白，結(jié)果顯示，棉酚的脫毒率顯著降低。上述研究結(jié)果表明，通過(guò)微生物發(fā)酵可有效降低棉粕中游離棉酚的含量。

劉俊[13]利用枯草芽孢桿菌和黑曲霉對(duì)棉籽蛋白進(jìn)行復(fù)合發(fā)酵，結(jié)果顯示，可測(cè)的底物中小肽含量可提高至15.36%，平均肽鏈長(zhǎng)度可降至5.16，顯著改善了棉粕的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。金紅春等[14]利用復(fù)合芽孢桿菌為發(fā)酵菌種固態(tài)發(fā)酵棉粕，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵產(chǎn)物中淀粉酶活力提高至766 U/g，脂肪酶活力提高至299 U/g。聶存喜等[15]采用釀酒酵母和熱帶假絲酵母復(fù)合發(fā)酵棉籽蛋白，經(jīng)檢測(cè)，發(fā)酵后琥珀酸含量顯著增加。上述研究表明，棉籽蛋白經(jīng)微生物發(fā)酵可增加其消化酶和有機(jī)酸的含量。由此可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)微生物發(fā)酵后，棉籽蛋白的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和利用率顯著提高。

2 發(fā)酵棉籽蛋白在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

近年來(lái)，微生物發(fā)酵飼料在養(yǎng)豬中應(yīng)用廣泛。魏炳棟等[16]利用乳酸菌發(fā)酵雜粕，其中包括棉籽蛋白，發(fā)酵產(chǎn)物部分替代豆粕添加至豬飼料；結(jié)果表明，在豬飼料中添加發(fā)酵雜粕，可顯著提高蛋白質(zhì)合成，提高機(jī)體的抗氧化酶的活性，有助于蛋白質(zhì)和氨基酸的利用。秦金勝等[17]研究發(fā)現(xiàn)，在豬飼料中添加15%的發(fā)酵棉籽蛋白替代豆粕可提高豬的生產(chǎn)性能，降低飼料成本。王春芳[18]在對(duì)育肥豬健康生長(zhǎng)性能方面的研究也表明，添加普通棉粕代替豆粕對(duì)豬無(wú)明顯消極影響。因此，在飼料日糧中添加發(fā)酵棉籽蛋白可降低生產(chǎn)成本，增加豬場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益。

在生長(zhǎng)育肥豬的飼料中梯度添加發(fā)酵棉籽蛋白，結(jié)果表明，與對(duì)照組相比，當(dāng)添加量為5%量時(shí)，生長(zhǎng)豬的平均日增重有所提高，料重比顯著下降；此外，添加發(fā)酵棉籽蛋白組豬的腹瀉率顯著降低[19]。上述研究結(jié)果表明，棉籽蛋白經(jīng)微生物發(fā)酵后，其中所含有的有機(jī)酸、有益微生物等顯著提高；微生物發(fā)酵后的棉籽蛋白飼喂動(dòng)物，可調(diào)節(jié)其腸道的菌群平衡和pH值，減少有害菌的增長(zhǎng)繁殖，保證腸道的健康。棉籽蛋白經(jīng)微生物發(fā)酵后，可部分替代豆粕應(yīng)用于生長(zhǎng)育肥豬的飼料生產(chǎn)。

2.2 在養(yǎng)雞生產(chǎn)中的應(yīng)用

抗生素使用過(guò)度，造成耐藥菌、藥物殘留等問(wèn)題日益嚴(yán)重。大量研究表明，益生菌可改善畜禽腸道健康，發(fā)酵飼料在雞的養(yǎng)殖中應(yīng)用廣泛。有研究表明，在肉雞飼料中添加6%的發(fā)酵棉粕，可顯著提高肉雞的生產(chǎn)性能、屠宰性能，提高血液白蛋白和球蛋白的含量[20]。在肉雞飼料中添加發(fā)酵棉籽蛋白，可提高飼料的轉(zhuǎn)化效率[21]。羅遠(yuǎn)琴等[22]研究表明，在AA肉雞飼料中添加發(fā)酵棉籽蛋白，可提高肉雞生長(zhǎng)性能，增強(qiáng)免疫功能。經(jīng)微生物發(fā)酵后的棉籽蛋白有機(jī)酸含量升高，可調(diào)節(jié)動(dòng)物腸道的pH值，抑制大腸桿菌等有害菌的生長(zhǎng)繁殖，促進(jìn)動(dòng)物的健康。添加發(fā)酵棉籽蛋白可改善肉雞的腸道菌群結(jié)構(gòu)，保證腸道健康[23]。在肉雞飼料中添加發(fā)酵棉籽蛋白，可減少腹部脂肪的沉積，增加蛋白沉積，提高品質(zhì)[4-5]。也有研究表明，在肉雞飼料中添加發(fā)酵棉籽蛋白可增加免疫球蛋白M（IgM）、免疫球蛋白G（IgG）的含量，提高機(jī)體的免疫功能[24-25]。

2.3 在反芻動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

反芻動(dòng)物具有特殊的消化系統(tǒng)，對(duì)棉籽蛋白的利用率較高。有研究表明，在奶牛飼料中添加發(fā)酵棉粕，發(fā)酵棉粕中含有益生菌可協(xié)同瘤胃微生物加強(qiáng)奶牛對(duì)飼料的消化利用率，從而增加其產(chǎn)奶性能[26]。梁敏等[27]在安格斯肉牛的飼料中添加適量的棉籽蛋白，結(jié)果表明，與對(duì)照組相比，添加棉籽蛋白組肉牛的生長(zhǎng)速度顯著提高，平均日增重和胸圍均有所提高；此外，在肉牛飼料中添加發(fā)酵棉籽蛋白，還可增加其對(duì)飼料中粗蛋白和粗纖維的消化率，且與對(duì)照組相比，添加發(fā)酵棉籽蛋白組血清中的總蛋白含量極顯著提高。由此可見(jiàn)，發(fā)酵棉籽蛋白對(duì)肉牛機(jī)體蛋白質(zhì)代謝具有一定的調(diào)節(jié)作用。

張國(guó)民等[28]采用部分發(fā)酵棉籽蛋白替代豆粕飼喂?fàn)倥?，結(jié)果表明，與對(duì)照組相比，飼喂發(fā)酵棉籽蛋白組犢牛腹瀉率顯著下降，糞便顏色正常且糞便中氨氣等有害氣體減少，被毛平順且有光澤。結(jié)果表明，飼喂發(fā)酵棉籽蛋白可改善犢牛的腸道菌群結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到良好的飼喂效果。也有研究表明，在奶牛飼料中添加20%的發(fā)酵棉粕，對(duì)奶牛的產(chǎn)奶性能無(wú)影響[26]；因此，在奶牛飼養(yǎng)過(guò)程中可采用部分發(fā)酵棉粕替代部分蛋白飼料，節(jié)約飼料成本。

2.4 在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用

在水產(chǎn)動(dòng)物養(yǎng)殖中常采用魚(yú)粉作為蛋白質(zhì)飼料，隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖的規(guī)?；l(fā)展，對(duì)魚(yú)粉的需求量增加，其高昂的價(jià)格對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖也造成了一定的經(jīng)濟(jì)壓力。因此，找到魚(yú)粉的優(yōu)質(zhì)替代產(chǎn)品是水產(chǎn)養(yǎng)殖中急需解決的問(wèn)題之一。

有研究在中華絨螯蟹的餌料中梯度添加發(fā)酵棉籽蛋白和普通棉籽蛋白替代魚(yú)粉，結(jié)果表明，16%未發(fā)酵的棉籽蛋白替代魚(yú)粉飼喂中華絨螯蟹對(duì)其生產(chǎn)性能無(wú)影響；發(fā)酵棉籽蛋白可添加至24%時(shí)，與未發(fā)酵棉籽蛋白組相比，添加發(fā)酵棉粕組中華絨螯蟹的生產(chǎn)性能顯著提高[29]。

張秀敏[30]在室外網(wǎng)箱和室內(nèi)循環(huán)水的養(yǎng)殖條件下，采用11.0%和5.5%的發(fā)酵棉籽蛋白替代飼料中的魚(yú)粉和豆粕，通過(guò)測(cè)定鯽魚(yú)的生長(zhǎng)速度以及水質(zhì)判斷發(fā)酵棉籽蛋白替代豆粕和魚(yú)粉的飼喂效果。結(jié)果表明，添加發(fā)酵棉籽蛋白組鯽魚(yú)的日增重有所提高；檢測(cè)水質(zhì)發(fā)現(xiàn)，水體中的氨氮等污染物有所降低，說(shuō)明采用發(fā)酵棉籽蛋白部分替代豆粕和魚(yú)粉飼喂鯽魚(yú)可提高鯽魚(yú)對(duì)飼料的消化吸收率，減少氨氮對(duì)水質(zhì)的污染。金紅春[31]研究發(fā)酵棉籽蛋白在青魚(yú)養(yǎng)殖中的應(yīng)用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，添加發(fā)酵棉籽蛋白組青魚(yú)的存活率和增重率顯著高于對(duì)照組。

3 結(jié)論

隨著畜牧業(yè)的快速發(fā)展，飼料資源的緊缺問(wèn)題日益嚴(yán)重，尤其是蛋白飼料。因此，尋找低價(jià)安全的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)飼料是畜牧業(yè)發(fā)展的必由之徑。發(fā)酵棉籽蛋白不僅可降低游離棉酚的含量，還可提高棉籽蛋白的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。采用發(fā)酵棉籽蛋白替代豆粕應(yīng)用于畜禽飼料，對(duì)緩解蛋白飼料資源的緊缺、生產(chǎn)綠色健康的動(dòng)物產(chǎn)品、降低養(yǎng)殖成本具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。