整個(gè)2007年，所有的飼料原料都在漲價(jià)，尤其是豆粕，價(jià)格可以說是飆升，并且優(yōu)質(zhì)蛋白原料緊俏。這對飼料企業(yè)來說是利潤空間更小了，壓力更大了。尤其現(xiàn)在養(yǎng)殖業(yè)被各種疾病所困擾，整個(gè)產(chǎn)業(yè)疲軟。飼料企業(yè)在上下雙重壓力下，只有嚴(yán)格控制成本，同時(shí)積極尋求各種辦法降低成本，尤其是豆粕的替代品----雜粕的利用量加大，但是雜粕的大量利用還存在一些限制性因素：比如各種抗?fàn)I養(yǎng)因子，氨基酸的不平衡等等。如何在有限的成本下，提高豆粕及雜粕的利用率，就成為一個(gè)熱點(diǎn)問題。

      我國棉花產(chǎn)量居世界第一位, 同時(shí)年產(chǎn)棉籽餅粕60 萬t 左右。棉籽不僅是很好的油源, 而且也是很好的蛋白質(zhì)資源。但因棉籽仁和棉籽餅粕含有棉酚等有毒物質(zhì), 其用途受到很大限制, 用作飼料的還不到總量的30 %。隨著畜牧業(yè)的發(fā)展, 蛋白質(zhì)飼料缺乏的問題日益突出, 因此對棉籽餅粕的開發(fā)利用, 對我國畜牧業(yè)生產(chǎn)將起到積極的推動作用。

      1 棉酚的結(jié)構(gòu)及中毒癥狀

      1．1 棉酚的結(jié)構(gòu)

      棉酚是一種多羥基多異構(gòu)化合物，按其存在形式可分為游離棉酚和結(jié)合棉酚。結(jié)合棉酚在機(jī)體內(nèi)不具毒性，一般是在高溫蒸炒過程中，游離棉酚與棉仁中的蛋白質(zhì)、氨基酸和磷脂結(jié)合而生成的，它在消化系統(tǒng)中不被吸收，可很快隨糞便排出體外；游離棉酚也稱自由棉酚(FreeGossypol，F(xiàn)G)。研究表明，F(xiàn)G多以脂腺體或樹膠狀存在于棉籽色素腺體中，分子式C30H30O8，相對分子質(zhì)量518.5，熔點(diǎn)181～185℃ ，棉酚的結(jié)構(gòu)式中含有醛基和羧基，化學(xué)性質(zhì)很活潑，極易被氧化而變質(zhì)。此外棉酚分子中具有一CHO，因此可以生成穩(wěn)定的二肟二腙。棉酚是多元酚，可以生成酯和醚。

      1．2 棉酚的中毒癥狀

      單胃動物攝入過量的游離棉酚會導(dǎo)致中毒，表現(xiàn)為食欲減退，體重下降，全身水腫，虛弱，呼吸困難，血紅蛋白尿，出血性腸炎，肺水腫，肝臟和心肌變形壞死。豬棉酚中毒出現(xiàn)嘔吐，瞳孔散大，羞明流淚，精神沉郁，有間歇性興奮發(fā)作，后肢軟弱無力，有時(shí)四肢痙攣，往往不出現(xiàn)任何癥狀就突然倒地昏迷死亡。慢性病豬主要表現(xiàn)胃腸炎癥狀，糞便干稀交替，有時(shí)大便帶血，糞色發(fā)黑；日糧中的游離棉酚濃度高于100 mg／kg時(shí)，可導(dǎo)致公雞睪丸嚴(yán)重?fù)p傷，母雞成熟的卵泡分泌雌二醇和孕酮受阻，造成卵巢萎縮，卵子破裂，嚴(yán)重者可喪失排卵功能而失去繁殖能力。

      2 棉籽餅粕在畜禽中的利用情況

      國家標(biāo)準(zhǔn)(GB 13078—2001)規(guī)定了FG在各種飼料中的安全使用限量(見表1)。聯(lián)合國食品及糧農(nóng)組織規(guī)定FG<125 mg／kg；世界衛(wèi)生組織建議標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定FG<400 mg／kg。

      棉籽餅粕的處理方法不同，脫毒效果不同，其安全使用限量也有差異；動物的種類、年齡、性別、健康狀況等因素均影響棉籽餅粕在畜禽上的用量。李洪濤等在蛋雞日糧中加入不同含量的FG時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)FG在180 mg／kg以下時(shí)，對產(chǎn)蛋雞性能沒有影響；但超過此值，產(chǎn)蛋量明顯下降，并發(fā)生慢性中毒。郭福祥等用FG含量200 mg／kg以下并添加和不添加硫酸亞鐵的棉籽餅日糧長期飼喂后備豬和成年母豬，發(fā)現(xiàn)日糧棉酚含量對后備豬的性成熟和性器官發(fā)育，以及成年母豬的發(fā)情、受孕、產(chǎn)仔和泌乳，均無不良影響；但對公豬的生精機(jī)能不利，公豬睪丸精曲細(xì)管部分生殖上皮細(xì)胞退化、有效精子數(shù)減少；添加硫酸亞鐵能提高公豬的精子數(shù)，但日糧中含鐵達(dá)480 mg／kg時(shí)，公豬的精子畸形率增高。由于棉籽餅粕在瘤胃內(nèi)降解速度較慢，因此可作為奶牛和肉牛良好的蛋白質(zhì)飼料來源；同時(shí)，奶牛日糧中適量添加棉籽餅粕還可以提高乳脂率。但在干奶期母牛和種公牛日糧中，不能使用棉籽餅粕；犢牛日糧中也應(yīng)少量添加；成年母牛添加量一般不超過20％，或日喂量不超過1．4～1．8 kg；在架子牛育肥日糧中，脫毒棉籽餅粕可占精料的60％。棉粕配合飼料在實(shí)際應(yīng)用中一定要與棉酚含量值相結(jié)合，以棉粕為主要蛋白質(zhì)飼料時(shí)，不宜超過35％。原因是棉粕占的比例太大，棉粕粗纖維的含量會影響畜禽消化吸收，同時(shí)適口性也較差。棉粕粗蛋白含量平均為40.26％，雖與豆粕中粗蛋白相近，但由于粗纖維的作用，所以需另外補(bǔ)充氨基酸。脫毒的棉粕(游離棉酚<125 mg／kg)除含有豐富的蛋白質(zhì)外，還含有豐富的B族維生素、消化酶、氨基酸和礦物質(zhì)，因此為使棉粕在生產(chǎn)中最大限度地利用，應(yīng)做好脫毒工作。

      3 棉籽餅粕脫毒方法

      我國在棉籽餅粕工業(yè)化脫毒方面做了大量的研究。自“六五”及“七五”期間就已開始大規(guī)模研究棉籽餅粕脫毒技術(shù)，目前國內(nèi)棉籽餅粕脫酚有以下幾種方法：物理法、化學(xué)法、混合溶劑萃取法、液一液一固萃取法及生物法等。理化脫毒方法, 雖可使部分棉籽蛋白獲得利用，但都存在一定的缺點(diǎn), 它們或者脫毒率不夠高, 或設(shè)備尚未完善, 或者成本高, 大部分加工工藝會影響棉籽中的營養(yǎng)成分, 降低營養(yǎng)價(jià)值。同時(shí), 用化學(xué)制劑、有機(jī)溶劑處理后殘存的氣味和色澤往往降低了棉籽仁的食用價(jià)值，無法在飼料工業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)中應(yīng)用。因此, 棉籽餅粕中棉酚的生物脫毒方法, 即利用微生物在發(fā)酵過程中對棉酚的轉(zhuǎn)化降解作用而達(dá)到脫毒的目的, 具有其獨(dú)特之處。其中最有應(yīng)用前景的當(dāng)屬微生物固態(tài)發(fā)酵法。國外由于棉花產(chǎn)量較少對棉籽粕脫酚的研究報(bào)道不多。

      3．1棉籽餅粕生物脫毒技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程

      最初人們發(fā)現(xiàn)牛、羊、鹿等反芻動物, 對食物中含有的棉酚有較大的耐受能力, 這也是現(xiàn)在棉籽餅粕作為反芻動物飼料的主要原因。Reis 等于1962 年研究了反芻動物對棉酚解毒的機(jī)制, 認(rèn)為這是由于其胃中的微生物和酶的作用, 使棉酚破壞并隨著纖維素而水解, 最后轉(zhuǎn)入真胃中, 這時(shí)已不存在棉酚中毒問題了。由此可見, 如能在體外利用微生物使棉籽餅粕發(fā)酵, 同樣可破壞其中所含棉酚。另外, 人們還發(fā)現(xiàn)在霉變的棉籽餅中棉酚含量也非常低, 說明霉菌對棉酚也同樣存在著降解作用。因此, 我國的研究者們發(fā)明了生物脫毒法, 這是我國從事棉籽餅脫毒研究方面的獨(dú)特方法, 其中選擇合適的菌種是成功的關(guān)鍵。

      3．2微生物發(fā)酵法

      微生物發(fā)酵脫毒法是通過微生物發(fā)酵過程以實(shí)現(xiàn)對棉酚的轉(zhuǎn)化、降解作用而脫毒。該法成功的關(guān)鍵是選擇合適的菌種。目前國內(nèi)已有一些科研單位在脫毒菌種的培養(yǎng)與篩選方面取得了較顯著的成果。施安輝等用篩選的霉菌和酵母菌進(jìn)行脫毒試驗(yàn)，高效降解棉酚的菌株總脫毒率在80％以上。微生物發(fā)酵脫毒工藝的一般流程如下：

      棉籽餅粉碎一篩分除雜一配料計(jì)量一底物混合一滅菌處理一底物接種一發(fā)酵一烘干一包裝

      中國農(nóng)業(yè)工程研究設(shè)計(jì)院篩選出適合棉籽餅脫毒生產(chǎn)蛋白飼料的4株菌種AE：、AE 、AE 和AE ，經(jīng)45 d的飼養(yǎng)試驗(yàn)表明：該發(fā)酵品也可全部替代豆粕，部分替代豆餅，對生產(chǎn)性能無明顯影響，顯著降低了飼料成本。而王冬梅等以EM菌劑為發(fā)酵菌種，對棉籽粕的脫毒發(fā)酵進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：在溫度為30℃ ，pH值為6、接種量6％的條件下進(jìn)行固態(tài)厭氧發(fā)酵，時(shí)間為4 d時(shí)脫毒率達(dá)到最高，平均脫毒率為84．33％ ，棉酚含量最低下降至0．0188％(國家飼料用棉籽餅粕的安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)為棉酚含量在0．04％以下)，同時(shí)總氨基酸、粗蛋白等營養(yǎng)成分也有所提高。趙春法等用70％棉仁餅和30％菜籽餅發(fā)酵，經(jīng)測定游離棉酚含量為170 mg／kg，在基礎(chǔ)日糧中添加餅粕發(fā)酵蛋白替代魚粉，平均產(chǎn)蛋率僅降低2．21％，平均蛋重增加2．03 g，每千克產(chǎn)蛋耗料降低5．13％。中山大學(xué)生物系的鐘英長等用添加棉酚的培養(yǎng)基, 進(jìn)行微生物的自然篩選和誘變育種, 獲得了多株能耐受棉酚并對棉酚有較高脫毒能力的霉菌。該菌株不產(chǎn)生黃曲霉毒素, 生長較快, 發(fā)酵后對棉籽餅粉的總脫毒率達(dá)78 %以上, FG 殘留量下降至0.01 %以下, 達(dá)到了規(guī)定安全標(biāo)準(zhǔn), 可直接用作蛋白飼料。并在此基礎(chǔ)上研制微生物固態(tài)菌種發(fā)酵脫毒法, 該法具有脫毒率高、發(fā)酵時(shí)間短、投資小、成本低、工藝簡單、發(fā)酵過程能增加生物活性物質(zhì)、改善營養(yǎng)及適口性等特點(diǎn)。1993 年, 河南省道口油廠引進(jìn)該技術(shù), 建成了我國首座棉籽餅粕發(fā)酵脫毒生產(chǎn)蛋白飼料的工業(yè)化生產(chǎn)廠。中山大學(xué)生物系和國內(nèi)少數(shù)研究單位選育的降解FG 的菌種全部為霉菌, 其應(yīng)用研究主要在飼料工業(yè)方面。

      與物理化學(xué)方法相比，利用生物發(fā)酵技術(shù)進(jìn)行脫毒具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)處理效率高，尤其是酶技術(shù)應(yīng)用的處理效率很高、成本低；(2)沒有殘留，應(yīng)用比較安全；(3)適口性大大改善，對飼料營養(yǎng)成分的破壞和影響較少。

      4 棉籽餅粕經(jīng)生物脫毒后的主要特點(diǎn)

      4.1 蛋白質(zhì)的消化吸收率高:其蛋白質(zhì)和各種必需氨基酸豐富、平衡, 從而具有可與優(yōu)質(zhì)魚粉相媲美的消化吸收性。

      4.2 B族維生素豐富并富含消化酶: 生物脫毒棉餅與一般酵母在生產(chǎn)工藝上有很大的不同, 生物脫毒棉餅將固、液體發(fā)酵結(jié)合起來, 這就決定了它含有更多的生物活性物質(zhì)。此外, 由于采用瞬間干燥工藝,產(chǎn)品溫度小于55 ℃, 這就保證了大部分活酵母細(xì)胞成分和多種維生素及多種酶類不致失去生物活性。同時(shí)在生物脫毒棉餅的生產(chǎn)過程中, 由于特殊菌株的引入, 還大大改善了產(chǎn)品中重要氨基酸的組成, 從而使其氨基酸更加平衡。

      4.3 富含微量元素和無機(jī)鹽類: 生物脫毒棉餅的另一個(gè)特點(diǎn)是含有較為豐富的無機(jī)鹽和微量元素, 這些無機(jī)鹽和微量元素不僅在酵母菌的生命活動中起著重要的作用, 而且是畜禽類生產(chǎn)所不可缺少的營養(yǎng)成分。它們可以在動物體內(nèi)進(jìn)一步促進(jìn)酶的活化,促進(jìn)酶類和維生素的合成。

      5 生物脫毒的應(yīng)用前景

      微生物脫毒處理的整個(gè)過程都比較溫和，不加任何化學(xué)制劑、有機(jī)溶劑，不會破壞其原有的營養(yǎng)成分，也不會因殘存有機(jī)溶劑而產(chǎn)生異味。相反，它能在脫毒的同時(shí)生成菌體蛋白和維生素。真菌蛋白中,必需氨基酸尤其是賴氨酸、蛋氨酸含量很高，此外，真菌發(fā)酵后還能產(chǎn)生香味。因此，經(jīng)過微生物脫毒后，棉籽餅的營養(yǎng)價(jià)值和食用價(jià)值都得到了提高。生物脫毒工藝，由于采用固體發(fā)酵，設(shè)計(jì)較簡單，能耗低，投資少，而且三廢也少。其工藝沒有廢水污染問題，是一條切實(shí)有效的脫毒方法，可大力發(fā)展的綠色途徑，具有廣闊的開發(fā)前景。

      6.益菌樂發(fā)酵棉粕試驗(yàn)結(jié)果

      發(fā)酵前全棉粕原料棉酚含量為1058 mg／kg；全棉粕發(fā)酵后棉酚含量為264 mg／kg；混合棉粕發(fā)酵后棉酚含量為172 mg／kg。全棉粕發(fā)酵后與發(fā)酵前相比：粗蛋白提高了一個(gè)點(diǎn)，提高率約為3%；棉酚含量降低了794 mg／kg，去除率為75%；發(fā)酵后棉酚含量已降至國家標(biāo)準(zhǔn)以下。

      北京華辰公司的益菌樂純菌粉系列產(chǎn)品，依托自身的優(yōu)良菌種及先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和設(shè)備等資源優(yōu)勢，可用于發(fā)酵餅粕類蛋白原料，提高營養(yǎng)物質(zhì)含量，提高消化、吸收利用率；降低抗?fàn)I養(yǎng)因子的含量，減少對腸道的刺激，減少有毒物質(zhì)；增大雜粕在日糧中的用量，以緩解蛋白原料的緊缺和飼料成本的壓力。