低酚棉种质创制及其棉籽蛋白粉产品开发利用?

陈子冬 潘宗瑾 刘飞翔 王海洋 潘群斌 王为

摘要：通过以自主选育的低酚棉品系盐棉196为原料，采用有自主产权的“净化分离法”提取棉籽蛋白粉，并对产品进行粗蛋白、粗纤维、粗脂肪、水分、灰分等指标的检测。结果表明：低酚棉和“净化分离法”有助于棉副产品开发利用，在畜牧业饲料产业上有广阔应用前景。

关键词：低酚棉；棉籽；蛋白粉；净化分离法；产品利用

中图分类号：S562.099 文献标志码： A 文章编号：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“长三角一体化”、“江苏沿海大开发”的大背景下，开发沿海滩涂、改良盐碱地有重要战略意义。在大宗农作物中，棉花是耐盐性较强的盐碱地先锋作物，也是改良盐碱地的理想材料，还是能够满足人们对天然纤维、生物质能源、油料、蛋白粉原料等需要的经济作物。但近年来棉花产业粮棉争地（熟期晚）、轻简化（过分依赖人工）、高产高效（棉价波动、生产资料的大幅上涨）等矛盾日益突出，而盐碱地植棉对于缓解粮棉争地有重要意义。江苏是是个纺织大省，对原棉需求迫切，其纺织业可以推动整个江苏棉花产业发展。由于缺乏真正的低酚棉（无酚棉）品种以及安全有效的分离工艺流程技术使得棉仁蛋白、棉籽油等棉副产品一直没有充分开发利用，这个问题须有待解决。

低酚棉新品种的育成、相关加工技术及产品的开发，在显著提高皮棉单产水平的前提下，利用无酚棉种仁的食用、油用功能，减少大豆、食用油的进口量，解决耕地日益减少与农产品需求不断增长的矛盾，促进农业增效、农民增收，对保障我国粮食、棉花、食用油和精饲料的供给安全，大力发展畜牧业，有效解决农村粮食、饲料争地和饲料紧缺状况，具有广阔的前景。

低酚棉是棉籽和棉株体内“棉酚”（分子结构见图1）含量很低的棉花新类型。在棉花中现已发现多种类型的低酚基因资源，其中仅有两种类型即双隐性低酚（gl2gl3）和显性低酚（Gl2e）具有实际利用价值。鉴于双隐性低酚性状易受周围有酚棉的花粉污染引起退化，利用显性低酚性状开展低酚棉花新品种选育和产品开发是明智的选择。低酚棉兼具粮、棉、油、饲等多种功能，所以低酚棉种仁蛋白质和油脂的开发利用符合我国的膳食营养情况，为国民所接受，尤其在饲料产业发展方面前景广阔。

图1 棉酚的分子结构

1材料和方法

自主选育的无腺体材料盐棉196；“净化分离法”提取棉仁蛋白粉。低酚棉的粗蛋白、粗纤维、粗脂肪、水分、灰分、棉酚等指标检测在上海市农业科学院进行。

2结果和分析

2.1 低酚棉种质创制

通过引进含有Gl2e基因的种质并进行系统选育，再结合分子标记辅选，选育出盐棉196新品系，该材料已申请国家植物新品种权（申请号：20140274.9），目前初审合格。2014年在方强农场建立6.7 hm2低酚棉种植示范基地，并在苗床进行去杂（显性无腺体基因控制，25%杂合），目前已移栽完毕即将进入蕾期、开花期且长势良好。

2.2 “净化分离法”提取棉籽蛋白粉

2.2.1 净化分离法 通过已培育的低酚棉品系规模化隔离种植、订单收购、轧花剥绒、剥壳粉碎获得棉籽，再基于自主知识产权的“净化分离法”，利用分离剂常温固态净化分离棉籽中的蛋白质和油脂。加入分离剂、棉籽粕粉碎过筛等工艺，搭建生产线，分离获得安全高效的蛋白粉产品。

2.2.2 净化分离法的优点 该技术最显著的优点有以下几个方面。① 节能环保。“净化分离法”工艺简单，加工环节少，电耗明显降低，不耗水、不耗煤、不耗溶剂，实现了节能低排放。② 蛋白品质好。传统工艺蒸炒和压榨的高温使蛋白变性、活性降低，各种微量元素均遭到破坏，其含量大大降低，磷、钙降低近一倍，蛋白质减少20%左右。本工艺冷榨分离油脂，蛋白没有变性，保持了原有的活性和营养成分。③ 饲用价植高。粗纤维含量越低其效能值就越高，消化率也就越高，动物适口性就越好。传统工艺脱脂前棉仁含15%～25%的棉籽壳，导致棉粕含粗纤维8%～14%，本工艺脱脂前棉仁含壳2%～5%，生产的蛋白粉含粗纤维有的甚至低至1.5%左右。本工艺生产的蛋白粉中粗纤维极低，蛋白含量非常高，无正己烷、轻汽油、甲醇等溶剂残留，具有很高的性价比。④ 工艺流程短，综合成本低。“净化分离法”与传统和常规的棉籽加工工艺相比，不用软化、轧坯、蒸炒、溶剂浸出、汽提、脱溶、烘干等工序，缩短了工艺流程，使单位生产时间缩短了75%左右，设备投入减少约65%，生产成本降低约55%左右。⑤ 本工艺技术核心是分离剂，由无毒可食用的若干物质，经净化分离装置配制而成的添加剂，该添如剂在分离蛋白和油脂的同时，还起浓缩蛋白的作用，该添加剂可回收循环利用，对产品质量无任何不良影响。

2.3棉籽蛋白粉的粗蛋白、粗纤维、粗脂肪、水分、灰分、棉酚等指标检测

棉籽蛋白粉的6个指标在上海市农业科学院进行检测，结果见表1，从表1可以看出，低酚棉的棉酚含量大大降低，低于国际标准400×10-6，而用净化分离法获得的蛋白质也有所提高，表明低酚棉和“净化分离法”对棉副产品开发利用有广阔前景，可促进饲料产业的发展。

表1 低酚棉籽蛋白粉检测结果

样品 粗蛋白

（%） 粗纤维

（%） 粗脂肪

（%） 水分

（%） 灰分

（%） 游离棉酚

（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

常规棉蛋白粉1（40目） 51.43 / / 8.05 / 907.41

常规棉蛋白粉2（80目） 53.22 / / 7.73 / 980.85

3讨论

随着低酚棉品种的扩大推广，其棉籽的深加工尤为关键。在美国，法国、印度、索马里、巴基斯坦、埃及等国家进行了一定的探索，如以色列的《旋流提取法》（L、P）和美国专利（U.S.patent）方法等，国内公知的方法是采用“预压溶剂浸出法”和“液体旋风法”等。这些工艺都有一个共同的弊病，通过高温加入有机溶剂和化学制剂使蛋白质的一些天然营养成分受到损失，并使有机溶剂和化学制剂残留在产品中造成污染。而“净化分离法”在一定程度上解决这些问题，但剥壳时的粉末度有待降低，否则棉仁碎末在分离和榨油中容易流失，从而增加生产损耗；另外在榨油工序中的残油有待降低，否则将影响保质期和经济效益。同时进一步降低入榨物料中的棉籽壳含量。