棉籽粕主要是以棉籽为原料,使用预榨浸出或者直接浸出法去油后所得产品,以区别于以压榨法取油后的棉籽饼。
背景
畜牧业的发展受多种因素的共同制约,蛋白质资源的紧缺是其重要的影响因素之。近些年来,随着豆粕价格不断攀升(Laudadio和Tufarelli,2010),棉籽粕作为一种较好的蛋白质资源受到广泛关注。但是,因棉籽粕中含有游离棉酚等毒素,还含棉籽壳、棉绒等粗纤维,使用不当会引发动物健康问题(Ozdoan和Wellmann,2012;Lim和Lee,2011)。因此,棉籽粕的高效脱毒技术与高效饲用技术一直是国内外的研究热点。
脱毒的方法
棉酚是棉籽粕中最主要的抗营养因子,是限制锦籽粕应用的主要原因。因此,棉酚的脱除可有效提高棉籽粕的营养价值。
棉籽粕脱酚的方法主要有:物理法、化学法、
微生物发酵法。
物理法脱酚法
挤压膨化温度(90、100、110、120、130℃)对棉籽粕中游离棉酚的影响,发现,挤压膨化温度在120℃时,既可以显著降低游离棉酚的含量又可较好地保持棉粕的营养价值,超过120℃时,游离棉酚的降解速率不再随温度的升高而增大。将棉籽柏湿热处理后发现,在同一湿度下,随着温度的提高,棉籽粕游离棉酚脱毒率呈显者线性上升(P<0.05),且温度与湿度间存在显著的互作作用(P<0.05)。Nayef等(2014)研究发现,辐照剂量40kGy时,γ射线和电子射线均使棉籽粕中总棉酚含量降低40.6%,而电子射线可使棉籽粕中游离棉酚含量降低更多。
化学法脱酚研究者几种化学脱毒剂进行了筛选,发现双氧水、硫酸铜混合脱毒剂效果最好,正交试验优化后的条件为:80℃、16%脱毒剂添加量和密闭烘1h时间,在此条件下,游离棉酚脱除率在84%以上,结合棉酚脱除率在86%左右。Pelitire等分别在丙酮或乙醇中加入磷酸水溶液,制成两种棉酚提取液,发现两种提取液均能使棉籽柏中总棉酚的含量降至初始值的5%~10%,且后者提取速度较快,其他酸如草酸、柠檬酸、硫酸也对棉酚的提取有较好的效果,但是,不加酸的提取液对棉酚的提取无效果。
微生物发酵法脱酚
利用酵母(JM-1JM-2、JM-千1、JM-干2)、霉菌(MM-1、MM-2MM-3、MM-4),通过发酵试验确定最佳的脱毒菌种。结果表明,以JM-1效果最好。JM-1能将棉籽粕中棉酚的含量由发酵前的0.2018%降低0.0266%,MM-1能使棉籽粕的棉酚含量降低到0.0583%。筛选了一株高效降解棉酚的
热带假丝酵母JD-9。方差分析表明,影响棉粕发酵脱毒的主要因素为热带假丝酵母JD-9接种量和卡氏酵母JD-13接种量,经响应面优化后的条件为:热带假丝酵母JD-9接种量4.42%,卡氏酵母JD-13接种量0.56%,发酵时间48h,发酵温度30°C,料水比1:0.8,棉粕中的棉酚从987.5mg/kg降解全85.9mg/kg,脱毒率达到91.3%。
营养价值
棉籽粕的饲用价值棉籽粕是具有高热值和特殊生物价值的蛋白质原料,其粗蛋白质含量约为44%,富含
维生素E、硫胺素及
B族维生素,磷含量1%左右。棉籽粕水解后可得到17种氨基酸,其中赖氨酸含量较低,为1.97%,而精氨酸含量高达4.65%,赖氨酸和精氨酸含量之比远远超过了100:120的理想比值(邓露芳等,2011),氨基酸组成比例在所有饼粕中属较好的一种,除蛋氨酸略显不足外,其他氨基酸均达到
联合国粮农组织(FAO)推荐的标准。
棉籽粕中的
抗营养因子面棉籽粕中蛋白质的
平均分子量较大,且含有低聚糖、植酸、棉酚、
非淀粉多糖、环丙烯脂肪酸、单宁等名种抗营养因子,这些抗营养因子不仅影响养分的消化吸收,还会对动物的生产、发育和繁殖等方面产生明显的不良影响,严重地制约了棉籽粕在畜禽饲料及水产饲料中的应用。
营养指标
棉籽粕主要是以棉籽为原料,使用预榨浸出或者直接浸出法去油后所得
产品。以区别于以压榨法取油后的棉籽饼。棉籽粕粗蛋白含量在38%-50%,粗纤维含量在9%-16%,粗灰分含量低于9%。浸提处理后棉籽粕含粗脂肪低,在2.5%以下。典型的棉籽粕产品粗蛋白质含量分别为41%、43%和46%。其营养指标的差异取决于制油前的去壳程度、出油率以及加工工艺等。
棉籽饼、粕蛋白质组成不太理想,精氨酸含量高达3.6%-3.8%,而赖氨酸含量仅有1.3%-1.5%,只有大豆饼、粕的一半。蛋氨酸也不足,约0.4%。同时,赖氨酸的利用率较差。故赖氨酸是棉籽饼、粕的第一
限制性氨基酸。饼、粕中有效能值主要取决于粗纤维含量,即饼、粕中含壳量。维生素含量受加热损失较多。矿物质中含磷多,但多属植酸磷,利用率低。
抗营养因子
棉籽中含有对动物有害的棉酚及环丙烯脂肪酸,尤其是棉酚的危害很大。 棉酚主要存在于棉仁色素腺体内,是一种不溶于水而溶于有机溶剂的黄褐色聚酚色素。在 制油过程中,由于蒸炒,压榨等热作用,大部分棉酚与蛋白质、氨基酸结合而变成结合棉 酚,结合棉酚在动物消化道内不被动物吸收,故毒性很小。另一部分棉酚则以游离形式存在于饼、粕及油品中,这部分游离棉酚对动物毒性较大,尤其单胃动物过量摄取或摄取时 间较长,可导致生长迟缓、繁殖性能及生产性能下降,甚至导致死亡。幼小动物对棉酚的 耐受能力更低。游离棉酚的中毒量与饲粮中蛋白质水平、亚铁离子水平及钙离子水平有 关。而棉籽粕中游离棉酚的含量与制油方法及制油过程中的加热程度有很大关系。
低聚糖
低聚糖类物质普遍存在于各类植物性饲料中,其中棉籽糖和水苏糖是棉籽中所含的主要的低聚糖,含量分别达到了6.91%和2.36%棉籽糖和水苏糖属于α-半乳糖苷寡糖,α-半乳糖苷是引起胀气的主要因子,同时具有热稳定性,在加工过程中不易被破坏。由于单胃动物体内缺乏α-半乳糖苷酶,因此α-半乳糖苷寡糖不能被水解吸收,进入大肠后被肠道微生物利用,导致
胃肠胀气,使畜禽的采食量下降。并且此类低聚糖物质不容于水,使小肠内容物渗透性增强而减弱营养物质水解,同时刺激小肠蜗动而影响对营养物质的充分吸收,从而对能量和蛋白质的消化率以及动物的生长产生负面影响。
植酸
棉籽粕中植酸的含量平均为1.66%。植酸广泛存在于植物体中,是谷物、豆类和油料等作物籽实中肌醇和磷酸的基本贮存形式。植酸在植物体中一般都以非游离形式存在,通常与若干金属离子或1个金属离子结合成复盐,成为植酸磷。植酸磷占植物中总磷的60%,80%,难以被单胃动物利用,其利用率仅在0%~40%,未被利用的就随粪便排出,从而造成磷源浪费和环境污染。植酸具有很强的整合能力,可以与许多阳离子如Fe2+、Mg2+、Zn2+、Ca2+、Mn2+等形成不溶性复合物,从而影响这些矿物质元素的消化吸收及利用,此外,植酸还会降低机体胃肠道消化酶的活性,影响蛋白质的利用率。
棉酚
棉酚俗称棉毒素,是锦葵科类植物所特有的多酚类物质。棉酚在棉籽柏中以游离棉酚和结合棉酚两种形式存在,其含量为0.15%—1.80%,游离棉酚因其分子结构中含有未被其他物质结合的活性基团(羟基与醛基)而具有毒性作用,结合棉酚在动物消化道内不能被吸收利用,因而毒性很小。游离棉酚可对动物产生许多不利影响,包括危害动物的细胞、血管和神经:干扰动物体正常的生理机能;阻碍雄性动物精子的正常生成,影响繁殖机能;降低动物对蛋白质和氨基酸的吸收利用率,从而影响禽蛋品质。
在饲料中应用
棉籽粕在反刍动物饲料中的应用
牛饲料中添加棉籽粕Wanapat等(2013)采用拉丁方设计,研究了日粮中的碳源和棉籽粕水平对奶牛采食量、瘤胃发酵以及泌乳量的影响,结果表明,饲喂高含量棉籽粕饲料的牛的总采食量明显高于低棉籽粕含量组(P<0.05),而不同棉籽粕含量的饲料对瘤胃内可分解纤维素和蛋白质的菌群总量却无明显影响(P>0.05)。研究表明,当全棉籽的添加量由13%增加到23%时,瘤胃中CH4的产生量明显减少,而且,泌乳牛平均的体增重和产奶量分别降低了31%和10%。荆元强等(2012)采用棉籽粕替代日粮中豆粕,研究了日粮蛋白质水平和棉籽粕替代豆粕对肉牛育肥的影响,结果表明,同等蛋白质水平下,用棉籽粕全部或部分替代豆粕对肉牛日增重及各项屠宰性能指标的影响均不显著(P>0.05),但棉籽粕组日粮单价、肉牛每千克增重成本均低于豆柏组,因此,在肉牛育肥后期用棉籽粕替代豆粕可有效降低成本。
综上所述,棉籽粕在乳牛饲料中的应用效果并不理想,可能会降低乳牛的生产性能,从而影响经济效益。而在肉牛的养殖中,适时适量的使用棉籽粕可以带来较好的经济效益。因此,棉籽粕加工工艺的改进研究仍需进行,在未来的研究中,应致力于提高棉籽粕的品质,使其成为优良的蛋白来源。
棉籽粕在禽饲料中的应用
鸡料中添加棉籽粕YuanChao等(2014)研究了棉籽粕对蛋鸡产蛋性能、蛋品质量以及游离棉酚在蛋品中的残留问题,结果显示,添加8%膨化棉籽柏组的产蛋率和平均蛋重显著高于添加6%棉籽粕组(P<0.05),且后者卵黄颜色明显变浅(P<0.05),另外,添加6%棉籽粕显著增加了卵黄、蛋清中游离棉酚的浓度。Batonon--Alavo等(2015)用棉籽粕代替肉鸡饲料中的豆粕,当代替量达到40%时,肉鸡采食量增大,生长性能降低,而这种替代对生长初期幼鸡的生长性能并无负面影响。邱良伟等(2012)通过两种工艺对棉籽粕进行发酵,发酵后的棉籽粕粗蛋白质的含量分别增加到59.64%和60.88%,小肽含量分别提高到19.41%和23.59%,且来航蛋公鸡强饲代谢试验结果表明,发酵和发酵酶解棉籽粕的能量利用率和营养物质消化率均高于未发酵棉粕。冯江鑫等(2015)研究表明,添加棉籽粕组
黄羽肉鸡的粗蛋白质、钙和磷的表观代谢率、平均日增重和饲料转化率均显著提高。
库存棉籽粕
在5-7月,因气温升高等原因,库存棉籽粕水分散失较快,
黄曲霉毒素B1含量升高也较快。在5~7月不建议在室外存放棉籽粕,应改为室内存放。
库存棉籽粕水分升高或减少1.0%,蛋白含量相应减少或增加0.5%。由此可以根据销售计划和理论水分损耗,在实际生产中对水分和蛋白含量进行适当调整,从而使发货时产品质量符合客户需求。