棉粕的营养及其在蛋鸡上应用的研究进展

丁耿芝，邹晓庭

（浙江大学饲料科学研究所，杭州 310020）

我国年产棉粕500万t以上，约占各类植物饼粕总产量的30%。棉籽粕资源丰富、分布广泛，且营养价值高，被认为是可替代大豆、鱼粉的蛋白质资源之一。科学开发利用棉粕可以缓解豆粕、鱼粉短缺的压力，有利于中国畜牧业的健康发展。

1 棉粕的营养特性

棉籽经压榨取油后称为棉籽饼，经预压榨浸提取油后的副产品为棉粕。棉粕中蛋白质含量占36.3%～47.0%，仅次于豆粕，其中的蛋白质由17种氨基酸组成，棉粕中赖氨酸、蛋氨酸的含量低，精氨酸酸的含量多，钙少磷高，其中磷多为植酸磷。另外棉粕中富含钾、镁和B族维生素。棉粕中氨基酸组成平衡性不好，氨基酸的利用率不高，若在棉粕型日粮中补充赖氨酸、蛋氨酸，使氨基酸组成更为平衡，则可提高棉粕的利用率[1-2]。此外，棉粕中含有棉酚、环丙烯脂肪酸、植酸、单宁等抗营养因子。其中棉酚的毒性最大，是棉粕利用的主要限制因素。

2 棉 酚

棉酚是锦葵科棉属植物中的固有成分，其存在于棉属植物的根茎叶中以及棉籽的色素腺体中，分为游离棉酚和结合棉酚两类[3]。结合棉酚在动物体内不能被吸收被直接排除体外，因而没有毒性。游离棉酚可被动物少量吸收，并在动物体内蓄积，从而对动物产生毒害作用。

2.1 棉酚的理化性质

棉酚的化学名为1,1,6,6,7,7-六羟基-5,5-二异丙基 -3,3-二甲基-（2,2-联二萘）-8,8-二醛基，结构中包含2个萘环，由C-C单键相连。其是一种黄色多元酚类化合物，熔点184～214℃。易溶于稀氨水、碳酸钠水溶液、甲醇、乙醇、乙醚、氯仿及二甲基甲酰胺，不溶于水。棉酚含有酚羟基和醛基，具有酚和醛的性质，如显酸性，可以和氨的衍生物发生显色反应等。另外相邻的羟基和醛基的相互影响，使得羟基和醛基活性加强，有人认为棉酚的毒性主要由相邻的羟基和醛基决定[4]。

2.2 棉酚的毒性机制

棉酚是细胞性、组织性、神经性毒物。部分游离棉酚可在消化道内被吸收并在机体内蓄积，表现出毒性。结合棉酚在消化过程中也会释放出少量游离棉酚并被吸收，产生毒性。游离棉酚吸收后在肝脏、胆汁、血清和肾脏中分布较多，在心、肺、胰脏、脾脏、淋巴结中分布较少。其可损伤动物消化道、引发肾结石、导致低血钾、危害动物的生殖功能、影响鸡蛋品质[5-6]。

棉酚可以灭活消化道和组织内的多种酶，从而导致动物消化不良，吸收受阻。同时还可以刺激消化道黏膜，引起消化道溃疡、出血、穿孔[7]。棉酚可损伤肾脏，导致炎症，炎症产生的有机物质会扰乱尿中晶体和胶体的平衡，同时在尿中的某些细菌的作用下，产生磷酸铵镁和碳酸磷灰石，当这两种物质达到饱和时便会析出晶体，这些晶体黏附在尿路上皮并继续长大继而成为结石[8]。低血钾症是由于棉酚促进钾离子的排泄降低肾脏保存钾离子的能力而引起的[9]。并会引发氯离子、钙离子的代谢异常引起低钾性瘫痪，骨密度降低，最终出现肾衰竭、血尿等。棉酚还具有使子宫剧烈收缩的作用，致使母畜子宫内缺血、少氧，引起妊娠母畜流产和死胎。游离棉酚可以与蛋黄中的铁离子结合形成黄绿色或红褐色复合物，影响鸡蛋品质。

2.3 棉酚的去除方法

游离棉酚是棉粕中毒性最大的抗营养物质，是限制棉粕应用的主要因素。降低棉粕的毒性主要是降低棉酚的含量或者钝化棉酚[10]。棉酚脱毒方法主要有物理法、化学法、溶剂萃取法、微生物发酵法。

物理法主要有高压热喷法和膨化法。高压热喷法是在棉籽榨油工艺中添加料胚蒸煮工序，在高温、高压作用下，使游离棉酚与赖氨酸等氨基酸结合变为结合棉酚，从而降低游离棉酚含量。膨化法是在高温、高压、高剪切力作用下，使棉粕中的游离棉酚分子变形、降解或者是与赖氨酸等结合形成结合棉酚，进而降低游离棉酚含量。

化学法是向棉粕中加入硫酸亚铁、碱、氨、尿素等化学添加剂，破坏游离棉酚或者使其变为结合棉酚，应用较多的是硫酸亚铁法和热碱法。硫酸亚铁法的机制是亚铁离子与游离棉酚鳌合，使游离棉酚变为结合棉酚。热碱法的机制是游离棉酚显酸性与碱生成溶于水的盐类，去除游离棉酚[11]。

溶剂萃取法是利用游离棉酚溶于甲醇、丙酮等有机溶剂的特性把游离棉酚萃取出来。主要方法有混合溶剂萃取法和液-液-固萃取法。其中液-液-固萃取法是最新技术，其有浸出提油系统和浸出脱酚系统把提油和脱酚分部进行[12]。

微生物发酵法是通过发酵过程以实现对棉酚的转化、降解作用而脱毒。该法成功的关键在于筛选合适的菌株。目前已经筛选出假丝酵母、球拟霉菌、黄曲霉、黑曲霉等高效降解棉酚的菌株[13]。

3 棉粕中的抗营养物质

棉粕中除了棉酚之外还有植酸、单宁、环丙烯脂肪酸、非淀粉多糖（NSP）等抗营养因子。

3.1 植酸

植酸又名肌醇六磷酸或鞣酸，是一种很强的鳌合剂，可以影响蛋白质、糖类、脂类及矿物元素的消化、吸收和利用。植酸能牢固的鳌合钙离子、镁离子、锌离子、铁离子、铜离子、锰离子等形成难溶的植酸螯合物，影响这些矿物质的吸收和利用；植酸在低pH下可以与蛋白质的碱性集团结合，络合蛋白质，抑制消化酶的活性，从而影响蛋白质、糖类、脂类的消化吸收[14]。

3.2 单宁

单宁又称为植物多酚，是一种多羟基酚类，有苦涩味，可以与唾液蛋白、糖蛋白在口腔内相互作用，影响适口性和采食量。单宁影响营养物质的消化和吸收，其可以与消化道内的酶结合，降低消化酶的活性，影响蛋白质等物质的消化，还可以与肠壁表层细胞反应，降低肠壁的通透性，影响营养物质的吸收[15]。

3.3 环丙烯脂肪酸

环丙烯脂肪酸是一种始于7位碳和9位碳的3碳环结构的17或19碳脂肪酸。环丙烯脂肪酸可以使卵黄膜的通透性增高，卵黄中的铁离子可以渗透到蛋清中并与蛋清中的蛋白结合形成红色复合物，使蛋清变红；同时，环丙烯脂肪酸可以使蛋黄变硬，加热则产生“海绵蛋”，从而降低鸡蛋的受精率和孵化率[16]。

3.4 非淀粉多糖

NSP不能被消化吸收，其可以加快肠道的蠕动，加速食糜向后段消化道的移动速度，减少食糜与消化道的接触时间，影响营养物质的吸收；另外NSP在肠道内发酵可产生CO2、CH4、H2等气体，造成肠道胀气，影响采食量[17]。

4 棉粕在蛋鸡上的应用

游离棉酚是限制棉粕应用的主要因素，近年来棉粕在蛋鸡上的应用主要集中在游离棉酚对蛋鸡生产性能、蛋品质、血液生化指标、内脏器官的损害及脱毒棉酚的饲喂效果的研究上。

4.1 游离棉酚对蛋鸡生产性能的影响

蛋鸡对游离棉酚的耐受力较强，从产蛋率来看，日粮中游离棉酚含量可以达到200 mg·kg-1，若要保证蛋品质，游离棉酚应为50 mg·kg-1。国家饲料卫生标准规定了产蛋鸡日粮中游离棉酚含量应≤20 mg·kg-1[18]。

4.2 游离棉酚对血液生化指标的影响及对内脏器官的损害

游离棉酚可以与血液中的Fe2+鳌合影响血红蛋白的形成，并影响红细胞的数量。游离棉酚能在肝脏、肾脏内蓄积并造成损害。李建国等研究表明，当蛋鸡日粮中游离棉酚含量≤70 mg·kg-1时，血液内的红细胞数量变化不显著，当游离棉酚含量≥80 mg·kg-1时，红细胞数量有明显的下降趋势，当游离棉酚≥90 mg·kg-1时，谷草转氨酶、谷丙转氨酶有明显的上升趋势[19]。相关试验表明，随着游离棉酚含量的增加，白蛋白、球蛋白、总蛋白呈下降趋势，而白蛋白比总蛋白、白球蛋白比、谷草转氨酶、谷丙转氨酶呈上升趋势，说明肝脏等已受到不同程度的损害。

4.3 脱毒棉粕的饲喂效果

硫酸亚铁法被认为是棉粕脱毒的最经济的方法，具有简单易操作、经济实惠等优点。有研究表明，当Fe2+：FG=1：1时，对蛋鸡的生产性能、蛋品质、血液生化指标的影响最小。但该法只是把游离棉酚变为结合棉酚，棉酚的总量没有变化。

微生物发酵法可以有效的降解棉酚，同时微生物也可以分解部分蛋白质为氨基酸，还会分泌一些代谢产物如淀粉酶、纤维素酶、促生长因子等，提高棉粕的利用价值。刘珍等的研究表明，发酵棉粕替代豆粕饲喂蛋鸡，棉粕添加量占到日粮的9%～12%时不影响鸡的生产性能指标，且对鸡体健康无负面影响[20-21]。

液-液-固法是最新的棉粕脱毒技术，该法制备的脱酚棉籽蛋白的蛋白质含量达50%以上，游离棉酚含量≤0.04%，赖氨酸含量可达到2.33%[22]。目前，脱酚棉籽蛋白已经在猪、奶牛饲料中应用，在蛋鸡饲料上的应用较少，未见有关脱酚棉籽蛋白对蛋鸡影响的报道。

5 小结

游离棉酚的去除方法各有优、缺点，物理法会导致赖氨酸等营养成分的减少，化学法不能降低总的棉酚含量，溶剂法则要消耗大量的溶剂，微生物法的工艺周期太长，影响企业的效益。但只要采用合适的脱毒措施，限制棉粕的用量，就不会对蛋鸡的生产性能、蛋品质等产生显著影响，可以广泛应用于饲料生产中。

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