低酚棉種質創制及其棉籽蛋白粉產品開發利用?

陳子冬 潘宗瑾 劉飛翔 王海洋 潘群斌 王為

摘要：通過以自主選育的低酚棉品系鹽棉196為原料，采用有自主產權的“凈化分離法”提取棉籽蛋白粉，并對產品進行粗蛋白、粗纖維、粗脂肪、水分、灰分等指標的檢測。結果表明：低酚棉和“凈化分離法”有助于棉副產品開發利用，在畜牧業飼料產業上有廣闊應用前景。

關鍵詞：低酚棉；棉籽；蛋白粉；凈化分離法；產品利用

中圖分類號：S562.099 文獻標志碼： A 文章編號：2095-3143（2014）05-0037-03

DOI：10.3969/j.issn.2095-3143.2014.05.009

The Creation of Low Gossypol Cotton Germplasms

And Development And Utilization of Cottonseed

Protein Powder Products

Chen Zidong1，Pan Zongjin2，Liu Feixiang1，

Wang Haiyang2，Pan Qunbin2 Wang Wei2

（1.Yancheng Golden Cotton Biotechnology Co.，Ltd/YanchengProtein Powder Feed Engineering Technology Research Center， Yancheng 224002， China； 2 Agricultural Sciences Institute of Coastal Area of Jiangsu/ Observation and Experimental Station of Saline Land of Coastal Area， Ministry of Agriculture， Yancheng 224002， China）

Abstract：We used low gossypol cotton strains YanMian196 as raw material， extracted cottonseed protein powder through "purified and separated method"，which with the intellectual property right and detected indicators of the products inculding crude protein， crude fiber， crude fat， water， ash and so on. Results showed that low gossypol cotton and " purified and separated method "were promising for the development and utilization of cotton by-products，and they had a wide application prospect in animal feed industry.

Key Words：Low Gossypol Cotton；Cotton seed；Protein powder； Purified and separated method； Product utilization

0 引言

在“長三角一體化”、“江蘇沿海大開發”的大背景下，開發沿海灘涂、改良鹽堿地有重要戰略意義。在大宗農作物中，棉花是耐鹽性較強的鹽堿地先鋒作物，也是改良鹽堿地的理想材料，還是能夠滿足人們對天然纖維、生物質能源、油料、蛋白粉原料等需要的經濟作物。但近年來棉花產業糧棉爭地（熟期晚）、輕簡化（過分依賴人工）、高產高效（棉價波動、生產資料的大幅上漲）等矛盾日益突出，而鹽堿地植棉對于緩解糧棉爭地有重要意義。江蘇是是個紡織大省，對原棉需求迫切，其紡織業可以推動整個江蘇棉花產業發展。由于缺乏真正的低酚棉（無酚棉）品種以及安全有效的分離工藝流程技術使得棉仁蛋白、棉籽油等棉副產品一直沒有充分開發利用，這個問題須有待解決。

低酚棉新品種的育成、相關加工技術及產品的開發，在顯著提高皮棉單產水平的前提下，利用無酚棉種仁的食用、油用功能，減少大豆、食用油的進口量，解決耕地日益減少與農產品需求不斷增長的矛盾，促進農業增效、農民增收，對保障我國糧食、棉花、食用油和精飼料的供給安全，大力發展畜牧業，有效解決農村糧食、飼料爭地和飼料緊缺狀況，具有廣闊的前景。

低酚棉是棉籽和棉株體內“棉酚”（分子結構見圖1）含量很低的棉花新類型。在棉花中現已發現多種類型的低酚基因資源，其中僅有兩種類型即雙隱性低酚（gl2gl3）和顯性低酚（Gl2e）具有實際利用價值。鑒于雙隱性低酚性狀易受周圍有酚棉的花粉污染引起退化，利用顯性低酚性狀開展低酚棉花新品種選育和產品開發是明智的選擇。低酚棉兼具糧、棉、油、飼等多種功能，所以低酚棉種仁蛋白質和油脂的開發利用符合我國的膳食營養情況，為國民所接受，尤其在飼料產業發展方面前景廣闊。

圖1 棉酚的分子結構

1材料和方法

自主選育的無腺體材料鹽棉196；“凈化分離法”提取棉仁蛋白粉。低酚棉的粗蛋白、粗纖維、粗脂肪、水分、灰分、棉酚等指標檢測在上海市農業科學院進行。

2結果和分析

2.1 低酚棉種質創制

通過引進含有Gl2e基因的種質并進行系統選育，再結合分子標記輔選，選育出鹽棉196新品系，該材料已申請國家植物新品種權（申請號：20140274.9），目前初審合格。2014年在方強農場建立6.7 hm2低酚棉種植示范基地，并在苗床進行去雜（顯性無腺體基因控制，25%雜合），目前已移栽完畢即將進入蕾期、開花期且長勢良好。

2.2 “凈化分離法”提取棉籽蛋白粉

2.2.1 凈化分離法 通過已培育的低酚棉品系規模化隔離種植、訂單收購、軋花剝絨、剝殼粉碎獲得棉籽，再基于自主知識產權的“凈化分離法”，利用分離劑常溫固態凈化分離棉籽中的蛋白質和油脂。加入分離劑、棉籽粕粉碎過篩等工藝，搭建生產線，分離獲得安全高效的蛋白粉產品。

2.2.2 凈化分離法的優點 該技術最顯著的優點有以下幾個方面。① 節能環保。“凈化分離法”工藝簡單，加工環節少，電耗明顯降低，不耗水、不耗煤、不耗溶劑，實現了節能低排放。② 蛋白品質好。傳統工藝蒸炒和壓榨的高溫使蛋白變性、活性降低，各種微量元素均遭到破壞，其含量大大降低，磷、鈣降低近一倍，蛋白質減少20%左右。本工藝冷榨分離油脂，蛋白沒有變性，保持了原有的活性和營養成分。③ 飼用價植高。粗纖維含量越低其效能值就越高，消化率也就越高，動物適口性就越好。傳統工藝脫脂前棉仁含15%～25%的棉籽殼，導致棉粕含粗纖維8%～14%，本工藝脫脂前棉仁含殼2%～5%，生產的蛋白粉含粗纖維有的甚至低至1.5%左右。本工藝生產的蛋白粉中粗纖維極低，蛋白含量非常高，無正己烷、輕汽油、甲醇等溶劑殘留，具有很高的性價比。④ 工藝流程短，綜合成本低。“凈化分離法”與傳統和常規的棉籽加工工藝相比，不用軟化、軋坯、蒸炒、溶劑浸出、汽提、脫溶、烘干等工序，縮短了工藝流程，使單位生產時間縮短了75%左右，設備投入減少約65%，生產成本降低約55%左右。⑤ 本工藝技術核心是分離劑，由無毒可食用的若干物質，經凈化分離裝置配制而成的添加劑，該添如劑在分離蛋白和油脂的同時，還起濃縮蛋白的作用，該添加劑可回收循環利用，對產品質量無任何不良影響。

2.3棉籽蛋白粉的粗蛋白、粗纖維、粗脂肪、水分、灰分、棉酚等指標檢測

棉籽蛋白粉的6個指標在上海市農業科學院進行檢測，結果見表1，從表1可以看出，低酚棉的棉酚含量大大降低，低于國際標準400×10-6，而用凈化分離法獲得的蛋白質也有所提高，表明低酚棉和“凈化分離法”對棉副產品開發利用有廣闊前景，可促進飼料產業的發展。

表1 低酚棉籽蛋白粉檢測結果

樣品 粗蛋白

（%） 粗纖維

（%） 粗脂肪

（%） 水分

（%） 灰分

（%） 游離棉酚

（1×10-6）

低酚棉蛋白粉1（40目） 54.46 3.57 4.45 7.07 8.84 295.86

低酚棉蛋白粉2（80目） 55.80 9.15 6.28 7.30 8.26 325.74

常規棉蛋白粉1（40目） 51.43 / / 8.05 / 907.41

常規棉蛋白粉2（80目） 53.22 / / 7.73 / 980.85

3討論

隨著低酚棉品種的擴大推廣，其棉籽的深加工尤為關鍵。在美國，法國、印度、索馬里、巴基斯坦、埃及等國家進行了一定的探索，如以色列的《旋流提取法》（L、P）和美國專利（U.S.patent）方法等，國內公知的方法是采用“預壓溶劑浸出法”和“液體旋風法”等。這些工藝都有一個共同的弊病，通過高溫加入有機溶劑和化學制劑使蛋白質的一些天然營養成分受到損失，并使有機溶劑和化學制劑殘留在產品中造成污染。而“凈化分離法”在一定程度上解決這些問題，但剝殼時的粉末度有待降低，否則棉仁碎末在分離和榨油中容易流失，從而增加生產損耗；另外在榨油工序中的殘油有待降低，否則將影響保質期和經濟效益。同時進一步降低入榨物料中的棉籽殼含量。