我国是一个产棉大国，2000年棉花产量达441.7万t，其中新疆就占145.6万t，其次是河南、山东、江苏、湖北、河北、安徽和湖南等省。拥有如此丰富的棉花资源，我国年产棉籽量可达663万t，除一小部分留作种用，剩下的用于榨油，估计可生产出318万t左右的棉籽饼粕（含壳约15％）及106万t左右的棉籽油。棉籽饼粕可作为一种蛋白质资源用于动物
饲料中，理论上讲可在一定程度上弥补蛋白资源的不足；但是由于棉籽饼粕中含有大量的游离棉酚，棉酚有一定的毒性，就限制了它的有效利用。于是有关棉籽饼粕的脱毒问题引起了国家和有关部门的重视，成为一个重要的研究课题。
一、 游离棉酚含量影响棉籽饼粕的品质
普通棉籽中含有一种叫棉酚的毒素，占棉籽的0.7％～4.8％，棉酚及类棉酚色素集中在棉籽仁的球状色腺体中，色腺体周围为棉籽仁的肉质，棉酚是一种姜黄色结晶，熔点181～185℃，它是一种多元化合物，具有多种异构体。
棉酚有游离态和结合态两种，“结合棉酚”是棉酚在高温蒸炒过程中，游离棉酚与棉仁中的蛋白、糖类化合而成的，它在消化系统中不被吸收，可很快随粪便排出体外，毒性很低；“游离棉酚”是具有活性醛基和活性羟基的棉酚，其毒性较大，含量超过安全界限，将导致生长迟缓、中毒及死亡。人类食品中如含量超过0.045％，就可引起中毒，初期表现为恶心呕吐、便秘、腹泻、食欲下降、凝血酶蛋白过低、毛发脱落、血红蛋白和红细胞、血浆蛋白降低等；严重的会导致心肌损伤，引起内脏充血、水肿、胸腔和腹腔液渗出、出血，直到死亡。此外，由于棉酚能与蛋白质中赖氨酸的ε－氨基酸结合，大大降低了赖氨酸的有效成分，减低了其营养价值。
由于游离棉酚之毒性，使棉籽饼粕在饲料中的用量受到一定的限制，GB13078－91规定了游离棉酚在各种饲料中的安全使用限量（如表1所示）。另外，需特别注意的是，猪对游离棉酚更敏感些，其耐受量为100mg/kg，超过此量即抑制生长，并可能中毒死亡。一般乳猪、仔猪饲料不推荐使用棉籽饼粕。若添加亚铁盐可增加畜禽对棉酚之耐受性，此乃铁与棉酚在肠内形成了复杂的化合物，阻止了小肠对棉酚的吸收。如肉用仔鸡对棉酚之耐受量为150mg/kg，添加铁盐后可增加至400mg/kg。棉籽饼粕中的棉酚对反刍动物没有毒性，是反刍动物良好的蛋白质来源，少量使用可提高奶牛乳脂率，但采食太多（精料中50％以上）会影响适口性，且使乳脂溶点过高而变硬。
表1 游离棉酚的允许量
饲料 游离棉酚（mg/kg）
棉籽饼、粕(原料) ≤1200
肉用仔鸡、生长鸡配合饲料 ≤100
产蛋鸡配合饲料 ≤20
生长肥育猪配混合饲料 ≤60
注：根据GB13078－91
二、传统的棉籽粕脱毒方法
我国从第6个五年计划开始，已把棉仁蛋白的利用项目列入了科研攻关计划，国内许多科研单位也对棉籽饼粕的脱酚做了大量研究工作，目前有几种技术应用于棉粕脱酚。
1． 化学法
化学法脱除棉籽粕中棉酚，其工艺是利用棉酚的化学性质，在一定的条件下使其破坏或呈结合状态。常用的是添加硫酸盐（硫酸亚铁、硫酸铜），其金属离子与粕中游离棉酚形成络合物，使棉酚中醛基和羟基失去活性，达到脱毒目的；也有添加尿素与棉酚形成席夫碱加成物，加盐使棉酚在中性环境中氧化。其缺点是所形成的络合物仍保留在棉粕中，粕的适口性差，不消化。
2． 生物发酵法
该方法是采用酵母将棉酚转化为其它物质，达到脱毒。由于转化机理不明，工艺条件的控制难度大，脱毒效果无法保证；热榨浸出后的棉粕，在预处理和粕烘干过程中，蛋白质已严重变性，其营养价值也无法得到保证；此外，投资大也是该法的一个缺陷。
3． 混合溶剂萃取法
溶剂萃取法是利用棉酚在醇类溶剂中的溶解性，采用溶剂从棉粕中提取棉酚。溶剂萃取法国内研究较多的是混合溶剂法，即采用轻汽油和醇或丙酮同时提取油和棉酚。
该法的优点是避免了蛋白质的热变性和蛋白质氨基酸与游离棉酚的结合。但存在的问题是两种溶剂的互溶性好，造成溶剂分离困难（共沸点现象严重），溶剂消耗大；且混合溶剂对提取油的质量造成不良影响，使油品质量下降。
以上几种棉籽粕脱毒方法都在一定程度上降低了营养价值及利用效率，使经济效益受到一定影响。
三、一种新型的棉籽脱毒技术
该技术采用液－液－固三相萃取法，工艺过程从棉籽开始，光棉籽经过清理去杂后剥壳，通过筛选进行仁、壳分离，得到的棉仁经低温软化、压坯、成型、烘干后，进入浸出提油系统，经溶剂提取油脂后，湿粕进入脱酚浸出器，再经溶剂两次萃取使棉酚含量达到工艺要求，脱去溶剂后，进行低温烘干，最后得到含酚量小于0.04％（能达到小于0.02％）、蛋白质含量大于50％棉籽蛋白成品。
该技术具有以下特点：（1）采用两种溶剂分步萃取油和棉酚，保证了脱酚彻底和油品质量，并有一系列措施保证溶剂的分离和回收，使溶剂的消耗降到最低程度；（2）采用直接浸出，尽可能地避免了油脂制取过程中蛋白质的破坏；（3）脱毒工序是在浸出提油之后，对含溶剂的湿粕直接进行萃取提酚，粕未经高温烘干处理，避免了蛋白质的热变性，保证了产品的营养价值不受损失。
显而易见，液－液－固三相萃取法是棉籽深加工的一种较好的方法，可有效提高棉籽的利用价值。
四、棉籽蛋白营养特性
传统方法制得的棉籽饼粕，由于过热作用，造成赖氨酸、蛋氨酸、胱氨酸及其它必需氨基酸被破坏，利用率很差。尤其是赖氨酸，与游离棉酚结合后，含量减少，成为最具限制性的氨基酸。棉籽粕维生素含量高，但受加热影响损失亦大，B1含量较高，A、D则少。矿物质中磷多（1.0％左右）钙少（0.2％左右），磷多属植酸态磷，占71％，利用率几乎为零。
经液－液－固三相萃取脱毒技术制得的棉籽蛋白，脱去棉酚的同时，保护了蛋白质和氨基酸不受破坏，蛋白质含量达50％以上，是一种高质量的蛋白原料。棉籽蛋白的主要成分是球蛋白，约90％左右，其次是谷蛋白。超速离心可得2S、7S、12S三种球蛋白，其中2S存在于蛋白质体外面，约占30％，含硫氨基酸及赖氨酸含量较高。棉籽蛋白的氨基酸组成见表2。表中棉籽蛋白的各种必需氨基酸含量均高于棉籽粕的；与大豆相比，也相差不多。
采用该工艺制得的棉籽蛋白脱酚彻底，游离棉酚含量可控制在400mg/kg以下，有些样品检测结果达到50mg/kg，有效保证了棉籽蛋白的利用价值。另外，由于脱除的棉酚大部分仍以游离形式存在（未发生氧化，未与赖氨酸结合），为游离棉酚的制取、提纯和再利用提供了很好的原料。棉酚可以做御寒剂、工业抗氧化剂、防老化剂原料。
棉籽蛋白中的粗纤维含量大大减少，达到4％左右，远远低于棉籽粕的（10％以上）。这可能是因为该工艺过程剥壳彻底，仁中带壳较少。
表2 棉籽蛋白、棉籽粕及大豆粕的氨基酸组成
氨基酸组成 棉籽蛋白a 棉籽粕b 大豆粕c
赖氨酸 2.33 1.59 2.45
蛋氨酸 0.76 0.45 0.64
胱氨酸 1.08 0.82 0.66
苏氨酸 1.68 1.31 1.88
亮氨酸 3.10 2.35 3.20
异亮氨酸 1.82 1.30 1.76
苯丙氨酸 2.86
精氨酸 6.12 4.30 3.12
组氨酸 1.62 1.06 1.07
缬氨酸 2.40 1.74 1.95
脯氨酸 1.87 2.18 2.18
酪氨酸 1.48 1.19 1.53
注： a国家饲料质量监督检验中心检测的数据结果
b c参照中国饲料成分营养价值表（2000年第11版）
五、用棉籽蛋白替代豆粕的饲养效果
棉籽蛋白粗蛋白含量大于50％，且棉酚含量非常低，如果能在鸡配合饲料中全部或部分代替豆粕，将对开发棉籽资源具有非常大的意义。为此，一些相关的实验相继开展，如新疆天康公司实验鸡场利用棉籽蛋白对蛋鸡进行了实验。试验结果表明，用棉籽蛋白全部代替豆粕是可行的，不影响鸡群的健康状况、产蛋率和蛋重，而且随着棉籽蛋白代替豆粕比例的增加，耗料量还有下降的趋势，有利于降低饲料成本，提高效益，这就为棉籽蛋白的大量使用提供了良好的前景。
另外，北京华都肉鸡公司应用棉籽蛋白产品，进行了大规模的肉鸡喂养实验。试验组用棉籽蛋白替代40％豆粕，对照组用100％的豆粕，试验结果表明，试验组和对照组在肉鸡成活率和料肉比上均无显著差异。
由此可见，用棉籽蛋白部分替代豆粕饲养
家禽是可行的，而且棉籽蛋白价格比豆粕低，这对提高经济效益无疑是有利的；另外，棉籽蛋白在猪及反刍动物上的应用也取得了很好的效果。
六、棉籽蛋白的应用前景
棉籽蛋白与传统的棉籽饼粕相比，具有棉酚含量低，蛋白质及氨基酸含量高，粗纤维含量低等特点，是棉籽饼粕很好的取代物，应用于畜禽饲料中，可提高饲用价值，对缓解我国蛋白质饲料资源短缺起到很好作用。按1 t棉籽生产400 kg棉籽蛋白计算，我国拥有巨大的棉籽蛋白生产潜力。
液－液－固三相萃取技术及成套设备为北京中棉紫光生物科技有限公司的专有技术，已工业化推广。目前有新疆乌苏汇通棉蛋白加工厂、新疆玛拉斯县棉麻公司榨油厂、新疆兵团农三师四十五团油脂加工厂和山东临清益康油脂有限公司4家企业利用北京中棉紫光生物科技有限公司的生产技术，形成了年产2.5万t棉籽蛋白的生产规模，为弥补我国饲料蛋白原料不足，提高棉仁蛋白的利用率创出了一条新路。这对我国丰富的棉籽资源的开发利用具有十分重大的意义。
另外，食用级棉籽蛋白代替大豆蛋白应用于肉制品中，既可增加肉制品的营养价值，又改善了风味，用酸质水解棉蛋白可生产复合氨基酸液、调味酱油等。美国福尔公司准许贝尔面包房出售一种棉籽蛋白面包，其蛋白质比一般面包多60％。医用级棉籽蛋白用作抗菌素的生产，不仅可完全替代大豆蛋白、玉米浆，而且能降低生产成本，为药厂带来更大经济效益。
综上所述，棉籽蛋白的应用具有广阔前景,值得深入开发。
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发表于 2007-10-11 15:16:53
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