棉粕飼料化高效利用分析

摘要 棉花是主要的纖維作物，也是重要的油料和飼料作物，具有較高的經濟價值。采摘的棉花脫絨處理后，會遺留棉籽，除了少部分優良品種的棉籽得以保留，大部分棉籽成為廢棄物。為了進一步實現棉粕的飼料化高效利用，本文闡述了棉粕作為飼料在畜禽和水產養殖中的應用現狀，探討了棉粕脫毒方法，包括化學法、物理法和生物法。結果表明，在家禽、家畜和水產動物日糧中添加適宜比例的發酵棉粕，不僅能夠降低成本，而且能夠提高動物生產性能和產肉性能，其應用朝著多功能化、精細化和多元化方向發展。棉酚脫毒技術目前的3種方法（物理法、化學法和微生物法）各有利弊，將其聯合使用可進一步降低棉酚含量。

關鍵詞 棉粕；棉粕飼料化；養殖業日糧；蛋白質飼料；脫毒技術

中圖分類號 S828.5" "文獻標識碼 A

文章編號 1007-7731（2024）12-0068-06

棉花作為一種重要的經濟作物被廣泛種植。采摘的棉花經脫絨處理后，會遺留棉籽，除了少部分優良品種的棉籽得以保留，大部分棉籽成為廢棄物。棉粕是棉籽經過壓榨后得出面餅，經過浸出工藝將其中大部分殘油分離出來，得到的一種微紅或黃色的顆粒狀物品。棉粕營養價值較高，粗蛋白含量在30%～60%，精氨酸含量較高，賴氨酸和蛋氨酸含量較低[1-3]，粗纖維含量9%～16%，粗脂肪含量低于2.5%，同時還含有B族維生素和E族維生素[4-6]。棉粕中含有一些抗營養因子，如棉酚、單寧和植酸等，攝入過量會對動物機體造成傷害[7-8]。王如南等[2]通過單因素試驗考察了整棉仁16目篩透過率、軟化時間、正己烷萃取次數和正己烷萃取料液比對棉粕質量的影響;馬曉翠等[3]在文獻整理的基礎上，梳理了棉籽粕的營養特性和棉籽粕脫毒技術等;劉建成等[4]綜述了發酵棉粕的營養價值，并總結了其在動物生產中的應用研究進展。為了實現棉粕的有效利用，本文從棉粕的應用和脫毒兩個方面綜述相關研究進展，為棉粕資源化利用提供參考。

1 棉粕的應用分析

目前，養殖業日糧主要是豆粕和魚粉，實踐中這兩種飼料產量較低，市場供給主要依賴進口。尋找其他粕類部分替代豆粕，開發其他蛋白來源代替魚粉，從而減輕進口依賴，對水產養殖業有著重要意義。棉粕的營養價值很高，經脫毒處理后可使其抗營養物質符合安全標準，因其蛋白含量高，可以作為飼料部分替代家禽、家畜和水產動物的日糧。

1.1 在家禽飼養中的應用

雞是養殖數量較多的家禽之一，飼料轉化率高。?？←惖萚9]用發酵后的棉粕和日糧飼喂白羽雞后，發現飼喂棉粕的白羽雞在生長性能、屠宰性能和營養物質表觀消化率方面優于飼喂日糧的白羽雞，并通過影響脂肪代謝相關酶活性和激素發揮水平，抑制脂肪沉積，降低腹脂率和皮下脂肪厚度。閆理東等[10]在黃羽仔雞的日糧中添加3%、6%的發酵棉粕，發現隨著添加量的提高，發酵棉粕對生產性能的促進作用也在提高，6%發酵棉粕能明顯提高仔雞的日增重、采食量，在黃羽雞中添加3%和6%的發酵棉粕能夠提高雞的產肉性能、半凈膛率、屠宰率、胸肌率和腿肌率。值得注意的是，無論是在仔雞階段還是成雞階段，添加過量棉粕（9%），均會對雞產生不利影響。研究表明，飼喂棉粕對蛋雞所產雞蛋的蛋形指數、蛋殼厚度、蛋殼相對分子質量、哈夫單位、蛋黃顏色和蛋黃膽固醇含量等蛋品質均沒有明顯影響，能夠提高蛋雞的蛋白質、鈣和磷的消化率，提高飼料利用率，實踐中應注意飼喂過多的棉粕會造成雞蛋中棉酚含量高，棉粕中的環丙烯脂肪酸會導致雞蛋變色[11-13]。

周媛媛等[14]研究發現，用含9%棉粕的日糧喂養的奧白星肉鴨的產肉性能，比用不含棉粕的日糧喂養的奧白星肉鴨更好。曾饒瓊等[15]用不同比例的棉粕和菜粕飼喂川麻雜交鴨發現，日糧中添加7%的棉粕+15%的菜粕處理組生產性能較佳，適合在生產中推廣利用。在日糧中添加過量棉粕會對鴨蛋的品質造成影響[16]。

與雞鴨不同的是，高比例的棉粕飼喂不會對鵝肉品質造成影響，甚至能提高鵝肉品質。Yu等[17]用高比例棉粕飼喂江南白鵝發現，喂養后的江南白鵝胸肌脂肪含量增加，胸肌脂肪酸和氨基酸比例發生改變。姚艷輝等[18]向大三花肉鵝飼喂發酵棉粕，發現棉粕可大量添加到飼料中，且肉鵝的生長性能指標、體尺性能指標、內臟發育指標和血液指標均正常。

1.2 在家畜飼養中的應用

豬、牛和羊是3種常見家畜。當前，市場上豬肉消費量較大，2022年生豬出欄量達到69 995萬頭，豬飼料消耗量較大，棉粕作為豬飼料具有一定前景。申紅春等[19]用普通豆粕為對照，以5.0%、7.5%和10.0%的發酵棉粕替代部分豆粕作為蛋白飼料喂養恩施黑豬，發現以10.0%的發酵棉粕代替10.0%的豆粕滿足恩施黑豬育肥期的生長需求，育肥效果較佳。Gu等[20]通過實驗證明了6%發酵棉籽粕替代豆粕可以通過改變斷奶仔豬腸道菌群來提高其生長性能、免疫和抗氧化性能以及養分消化率。研究發現，用15%的棉粕加酶復合物喂養豬，豬的生長性能沒有發生明顯改變，而飼料費用明顯下降[21]。

牛羊屬于高性能反芻動物，瘤胃需要更多不可降解蛋白來滿足其生長需求[22]。Rigon等[23]利用反應釜加熱棉粕和木糖后喂養牛，發現不可降解蛋白含量增高。梁敏[24]在安格斯肉牛飼糧中添加6%益生菌發酵的棉粕，發現肉牛的平均日增重明顯提高，平均胸圍指標增大，中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的消率增大，提高了安格斯肉牛血清中部分指標含量，但對其他養分消化率以及血清指標沒有明顯影響。Sun等[25]通過不同工藝加工全棉籽，發現壓碎堿法處理全棉籽后代替8%荷斯坦牛日常飼料，牛的干物質攝入量、4%乳脂校正奶、乳蛋白、乳脂和乳短鏈飽和脂肪酸含量均明顯升高，棉酚含量在安全標準之內。

研究發現，在波爾山羊的成長期僅喂食棉粕不會對生產性能、營養成分的攝入量和消化率以及氮平衡產生影響[26]。給成熟法拉弗拉羊喂食棉粕可以提高其消化率、氮平衡、生長性能和飼料轉化率，降低飼養成本[27]。Pereira等[28]以棉粕占比12%的豆粕喂食羔羊，測定羊肉營養價值后發現其與100%豆粕喂養的羊肉營養價值無明顯差異。De等[29]研究發現，用棉籽餅代替飼養場山羊日糧中的豆粕，不會損害羊的胴體性狀和肉質，建議在飼養場山羊日糧中使用100%棉籽餅作為蛋白質來源。Rehemujiang等[30]用棉粕和菜籽粕代替豆粕喂食湖羊，發現棉粕和菜籽粕能夠豐富瘤胃細菌種類，同時發現喂食棉粕的湖羊揮發性脂肪酸含量明顯增高，提高了生產性能。Kalogianni等[31]研究發現，喂食混合物的羊產生的羊奶與喂食豆粕組相比，除了電導率有所下降外，脂肪、蛋白質、乳糖和總固體產量、體細胞計數、細菌總數、pH、電導率和折射率均無明顯變化。家畜不同于家禽，家畜體積大，日糧消耗量多，如果全部使用普通日糧豆粕，成本較大，因此在不改變家畜的生長性能和肉奶品質的情況下，應盡可能提高棉粕的日糧比例，還可以添加菜籽粕等物質以降低成本。

1.3 在水產養殖中的應用

水產養殖中體量較大的是魚類養殖，魚飼料大多由魚粉構成，魚粉是一種以魚類為原料的高蛋白飼料，但生產魚粉的魚類資源日益緊張，高蛋白含量的棉粕逐漸替代魚粉成為重要飼料。嚴全根等[32]研究表明，初始體重100 g的草魚，其飼料中棉粕替代魚粉蛋白的比例可以達43.3%而不影響草魚生長。楊彬彬等[33]以初重9.92 g黑鯛幼魚為實驗對象，設置不同比例的棉粕替代方案，結果表明飼糧中棉粕替代20%魚粉蛋白對黑鯛幼魚消化酶活性和腸道組織結構均無不良影響。Liu等[34]研究發現，亞成年草魚飼糧中60%棉粕代魚粉對生長和飼料利用無負面影響。部分學者將棉粕、魚粉和外源酶充分混合制成干顆粒用以喂養羅非魚，發現能夠提高棉粕營養價值，提高羅非魚的生長性能和飼料利用率，改善羅非魚生理指標[35]。

蝦蟹類養殖是水產業的重要組成部分。李正中[36]對棉粕進行微生物發酵，將發酵棉粕以25%的比例配比基礎飼料喂養日本沼蝦，增重率提高，餌料系數降低，改善了蝦的腸道微生物菌落結構，抑制氣胞單菌屬等致病菌豐度，增強其機體免疫力和抗氧化能力。Wang等[37]研究發現，棉粕替代90%以上豆粕作為日糧，不會使蝦的生長性能和飼料利用率急劇下降，同時添加適當鐵離子能夠降低棉酚在蝦肉中的殘存。孫立梅等[38]在40%棉粕的基礎飼料中補充0.42%的蛋氨酸喂食中華絨螯幼蟹，發現其較喂食全魚粉的中華絨螯幼蟹的生長率、消化率和抗氧化酶活性高。江星等[39]探討了10種不同蛋白質來源對中華絨螯蟹蛋白質表觀消化率的影響，以70%基礎飼料+30%實驗原料喂養蟹，結果表明棉粕組可以作為日常飼料的蛋白質來源。Cheng等[40]研究表明，在中華絨螯飼料中補充棉粕蛋白水解物可以增強蟹的抗氧化能力和免疫能力。研究表明，在飼料中添加0.4%～0.8%的棉粕蛋白水解物可以提高中華絨螯蟹的生長性能和蛋白質利用率，高水平的棉粕蛋白水解物（超過1.6%）可以增強氨基酸代謝，從而增加蛋白質效率比和蛋白質沉積，因此棉粕蛋白水解物具有用作甲殼類水生動物生長促進劑的潛力[41]。

2 棉粕的脫毒方法分析

棉粕脫毒是指通過減少棉酚含量來降低毒性。常見的方法有化學法、物理法和生物法。

2.1 化學法

棉酚主要有游離棉酚和結合棉酚兩種，結合棉酚可隨糞便排出體外，對動物機體造成的傷害較小。化學法是利用棉酚的化學性質，將游離棉酚減少或轉為結合棉酚。有機溶劑法是比較簡單的方式，利用相似相容原理，用乙醇或丙酮萃取棉酚，此法的缺點在于會消耗大量的水，同時也會萃取出蛋白質，降低棉酚蛋白含量，萃取劑不容易徹底去除[42]。硫酸亞鐵法施用硫酸亞鐵或氫氧化鈣處理棉粕，使游離棉酚轉為結合棉酚，此法簡單易行，但硫酸亞鐵或氫氧化鈣會使棉粕染上顏色，降低適口性，不利于產業化應用[43]。堿處理法利用熱堿如碳酸鈉消除棉酚，可將棉酚含量大幅降低，但此法對設備腐蝕性較強，耗能大，處理后的棉粕適口性降低[44]。

2.2 物理法

物理法是指利用高溫、高壓條件將游離棉酚去除，主要有旋液分離法、擠壓膨化法、熱處理法、超聲波或輻射輔助法4種方法。旋液分離法脫毒效果好，可使棉酚含量降低到0.02%以下，但所用設備復雜，需結合制油工藝，成本高，不易推廣[45]。擠壓膨化法是利用擠壓膨化機將棉粕的棉酚擠壓出來，使棉酚含量降低，此法簡便易操作，但適宜擠壓溫度難以確定，且會擠壓出粗蛋白和脂質等營養物質，降低棉粕總體營養價值[46]。熱處理法是利用蒸煮或蒸汽破壞棉籽色素腺體，使游離棉酚釋放出來，轉變成結合棉酚，此法的缺點是高溫下粗蛋白易發生美拉德反應，降低蛋白純度[47]。超聲波或輻射輔助法不僅可以降低棉酚含量，還可以減少棉粕的微生物，但使用時安全保障措施要求較高[48]。

2.3 生物法

生物法是利用微生物發酵過程中的代謝作用去除棉粕中的棉酚。現在運用較為廣泛的是固態發酵法，將微生物接種到棉粕上，微生物在代謝過程中會生產酶、維生素和其他未知物質，這些物質不僅能降解棉酚，而且對動物的生長健康有著積極的影響，可增加棉粕的營養價值[49]。發酵效果較好的菌種包括熱帶假絲酵母、釀酒酵母、白靈菇、黑曲霉和米曲霉等[50]。一些研究者制作復合菌劑進行共同發酵，葛洪等[51]將紅曲霉、枯草芽孢桿菌、熱帶假絲酵母按照2∶2∶3配比，發現其比單菌種降解棉酚效果好。張昆等[52]用枯草芽孢桿菌、黑曲霉和釀酒酵母按照2∶1∶1配比，脫毒率達到71%。固態發酵法耗時長，需要對棉粕進行滅菌處理，同樣存在耗能大的問題，可結合酶工程，直接用酶降解棉酚。Jiang等[53]研究發現土曲霉中的胞內或胞外粗酶能夠在36 h內將棉酚降低99%，而土曲霉在96 h使棉酚含量降低97%。楊文婷[54]異源表達棉鈴蟲降解酶后純化，棉粕的脫毒率達到89.15%。也可將上述兩種方法結合，形成微生物酶聯法，孫宏[55]發現利用枯草芽孢桿菌和木瓜蛋白酶處理棉粕，可以提高粗蛋白和氨基酸的含量，并同時降低粗纖維、粗脂肪和游離棉酚的含量。邱良偉等[56]發現用堿性蛋白酶和復合風味酶聯合地衣芽孢桿菌和產朊假絲酵母對棉粕進行處理，粗蛋白、賴氨酸、蛋氨酸和蘇氨酸含量都得到了提高，而游離棉酚含量降低。

實踐中，3種方法各有利弊，化學法簡單易行，但處理后棉粕外觀與口味發生改變。物理法便捷快速，但所需設備復雜，耗能高。生物法降解效率高，能提高營養價值，但耗時較長，需要優化發酵條件。

3 結語

棉粕作為飼料有廣闊的市場前景，為了進一步實現棉粕的飼料化高效利用，本文闡述了棉粕作為飼料在畜禽和水產動物中的應用現狀，探討了棉粕脫毒方法，包括化學法、物理法和生物法，并比較各自優缺點。研究發現，在家禽、家畜和水產動物日糧中添加適宜比例的發酵棉粕，不僅能夠降低成本，而且能夠提高動物生產性能和產肉性能，其應用朝著多功能化、精細化和多元化方向發展。棉酚脫毒技術目前的3種方法（物理法、化學法和生物法）各有利弊，將其聯合使用可進一步降低棉酚含量。

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（責編：張 蓓）