动物营养学报 >

2024 , Vol. 36 >Issue 4: 2175 - 2187

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2024.189

综述

棉籽蛋白的加工工艺与营养成分及其在猪生产中的应用研究进展

  • 仲文龙 , 1, 2 ,
  • 朱元召 2 ,
  • 王丽 1 ,
  • 李平 , 1, *
展开
  • 1 广东省农业科学院动物科学研究所,猪禽种业全国重点实验室,农业农村部华南动物营养与饲料重点实验室,广东省畜禽育种与营养研究重点实验室,岭南现代农业科学与技术广东省实验室茂名分中心,广州 510640
  • 2 安徽科技学院动物科学学院,滁州 233100
*李 平,副研究员,硕士生导师,E-mail:

仲文龙(2001—),男,山东青岛人,硕士研究生,从事动物营养与饲料科学研究。E-mail:

Copy editor: 陈鑫

收稿日期: 2023-09-08

  网络出版日期: 2024-04-15

基金资助

农业农村部政府购买服务项目——仔猪蛋白饲料原料营养价值评定与参数建立(16230082)

十四五重点研发专项(2021YFD1300402)

广东省乡村振兴战略专项资金项目(2023TS-3)

收起

Research Progress on Processing Technology and Nutritional Components of Cottonseed Protein and Its Application in Pig Production

  • ZHONG Wenlong , 1, 2 ,
  • ZHU Yuanzhao 2 ,
  • WANG Li 1 ,
  • LI Ping , 1
Expand
  • 1 Maoming Branch of Guangdong Laboratory for Lingnan Modern Agriculture Science and Technology, Guangdong Key Laboratory of Animal Breeding and Nutrition, Key Laboratory of Animal Nutrition and Feed Science in South China, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, State Key Laboratory of Swine and Poultry Breeding Industry, Institute of Animal Science, Guangdong Academy of Agricultural Sciences, Guangzhou 510640, China
  • 2 College of Animal Sciences, Anhui Science and Technology University, Chuzhou 233100,China
*associate professor, E-mail:

Received date: 2023-09-08

  Online published: 2024-04-15

Fold

摘要

我国是饲料生产大国,配合饲料产量位居世界第一,但豆粕等重要的蛋白质饲料原料在很大程度上依赖于进口,所以开发可替代豆粕的高品质蛋白质饲料原料尤为重要。我国棉花资源丰富,棉花加工过程中的副产物棉籽粕富含蛋白质和氨基酸,由棉籽粕进一步加工处理得到的棉籽蛋白,粗蛋白质含量高、氨基酸较平衡,可以在一定程度上替代豆粕和降低饲料成本。本文总结了棉籽蛋白的分类、加工工艺、营养成分、猪的有效能和氨基酸消化率及其在猪生产中的应用研究,可为棉籽蛋白的深层次开发和高效利用提供参考。

关键词： 棉籽蛋白; 加工工艺; 营养成分; 猪; 研究进展

本文引用格式

仲文龙 , 朱元召 , 王丽 , 李平 . 棉籽蛋白的加工工艺与营养成分及其在猪生产中的应用研究进展[J]. 动物营养学报, 2024 , 36(4) : 2175 -2187 . DOI: 10.12418/CJAN2024.189

Abstract

China is a major player in feed production, ranking first in the world. However, key protein ingredients such as soybeans heavily rely on imports. Therefore, it is particularly crucial to research and develop high-quality protein materials that can replace soybean meal. China has an abundant supply of cotton resources. The byproduct of cotton processing, cottonseed meal, is rich in proteins and amino acids. Further processed cottonseed protein, with its high crude protein content, rich nutrition, and wide availability, can partially replace soybean meal and reduce feed costs. This article summarizes the classification, processing techniques, nutritional values, available energy, and amino acid digestibility of cottonseed protein, which can provide references for the further development and efficient use of cottonseed protein.

Key words： cottonseed protein; processing technology; nutritional composition; pig; research progress

目前,我国存在蛋白质原料严重短缺的问题,对畜牧业的发展造成很大的影响,豆粕等优质的蛋白质饲料原料严重依赖于进口[1],2022年我国进口大豆9 108万t[2]。因此,对已有的饲料原料资源进行合理、高效的利用,进而开发出高质量的蛋白质饲料原料,是确保我国畜牧业健康发展的有效途径之一。
中国是棉花生产大国,在棉花的产量和消费量上位居世界前列,棉花中所含的棉籽是棉花加工过程中重要的副产物,主要由棉壳和棉仁2部分组成,其含油量高,是重要的植物油原料,并且蛋白质含量也较高,是一种很好的植物蛋白质来源[3⇓-5]。棉籽粕是棉籽经脱绒、脱壳、仁壳分离后,经预压浸提或直接溶剂浸提后获得的副产品,或由棉籽饼再经溶剂浸提后获得的副产品,在畜禽养殖业中被广泛使用。但是,由于棉籽粕中含有游离棉酚等大量的抗营养因子,可能会导致动物的健康受损[6-7]。研究发现,若对棉籽饼粕进行脱酚、发酵、酶解等进一步加工处理,可降低游离棉酚的含量,从而可生产出新型的蛋白质饲料原料——棉籽蛋白。棉籽蛋白在质量上接近豆类蛋白质,营养价值远高于一般谷类蛋白,是一种优质的蛋白质饲料原料[8-9]。

1 棉籽蛋白概述

1.1 棉籽加工副产品概述

棉籽饼粕与棉籽蛋白都可作为畜禽蛋白质饲料原料,都是棉籽脱油后不同加工工艺的产物。对棉籽或棉籽蛋白进行不同工艺的加工处理,可形成不同类型的棉籽蛋白产品,如脱酚棉籽蛋白、发酵棉籽蛋白和酶解棉籽蛋白等,其游离棉酚含量均低于棉籽饼粕。关于棉籽多种加工副产品不同等级之间的特征描述、外观与性状以及各类理化指标的具体差异如表1所示。
表1 棉籽多种加工副产品的各类指标

Table 1 Various indicators of various processing by-products of cottonseed

饲料原料
Feed ingredients		 特征描述
Feature description		 外观与性状
Appearance
and traits		 理化指标及各等级质量
Physical and chemical indexes and quality of each grade		 参考标准
Reference
standard
粗蛋白质
CP/%		 粗纤维
CF/%		 粗灰分
Ash/%		 粗脂肪
EE/%		 游离棉酚
Free
gossypol/
(mg/kg)
棉籽饼
Cottonseed cake		 棉籽经脱绒、脱壳和压
榨取油后的副产品		 小瓦片状或饼状,色泽呈
新鲜一致的黄褐色,无霉变、
虫蛀及异味异臭		 一级
≥40.0
二级
≥32.0
三级
≥25.0		 一级
≤10.0
二级
≤14.0
三级
≤23.0		 一级
≤6.0
二级
≤7.0
三级
≤7.0		 一级
≥3.0
二级
≥3.0
三级
≥3.0		 - NY/T
129—2023
棉籽粕
Cottonseed meal		 棉籽经脱绒、脱壳、仁壳分离后,
经预压浸提或直接溶剂浸
提取油获得的副产品,或由棉籽饼
浸提取油获得的副产品		 黄褐色或金黄色小碎片或
粗粉状,有时夹杂小颗粒,
色泽均匀一致,无发酵、霉变、
结块及异味、异臭		 一级
≥50.0
二级
≥47.0
三级
≥44.0
四级
≥41.0
五级
≥38.0		 一级
≤9.0
二级
≤12.0
三级
≤14.0
四级
≤14.0
五级
≤16.0		 一级
≤8.0
二级
≤8.0
三级
≤9.0
四级
≤9.0
五级
≤9.0		 一级
≤2.0
二级
≤2.0
三级
≤2.0
四级
≤2.0
五级
≤2.0		 - GB/T
21264—2007
棉籽蛋白
Cottonseed protein		 由棉籽或棉籽粕生产的粗蛋白
质含量在50%以上的产品		 浅黄色到浅褐色小碎片或粉末,允许
含有少量深褐色颗粒(棉壳),
无虫蛀、霉变、结块及异味、异臭		 一级
≥60.0
二级
≥55.0
三级
≥50.0		 一级
≤7.0
二级
≤9.0
三级
≤10.0		 一级
≤9.0
二级
≤9.0
三级
≤9.0		 - ≤400 GB/T
40154—2021
脱酚棉籽蛋白
Degossypolized
cottonseed protein		 将棉籽作为原料,在低温条件下,
经过软化、轧胚、浸出提油后,将棉酚
以游离状态萃取脱除后,得到的粗蛋白
质含量不低于50%、游离棉酚含量不
超过400 mg/kg、氨基酸占粗蛋白质
比例不低于87%的作为饲料生产的产品		 金黄色或淡黄色碎片或粉末状,
色泽均匀一致,无发酵、霉变、
结块及异味		 一级
≥50.0
二级
≥50.0		 一级
≤7.5
二级
≤9.5		 一级
≤7.0
二级
≤8.0		 - ≤400 DB43/T
885—2014
发酵棉籽蛋白
Fermented
cottonseed
protein		 以脱壳程度高的棉籽粕或棉籽蛋白
为主要原料(≥95%),以麸皮、玉米等为
辅助原料,使用农业部《饲料添加剂
品种目录》中批准使用的酵母菌和芽
孢杆菌进行固态发酵,并经干燥
制成的粗蛋白质含量在50%
以上的产品		 黄色至浅褐色粉末,无异臭味,
无霉变、无结块,无虫蛀,无异物,
具有发酵饲料特殊气味		 干态
≥50
湿态
≥50		 - 干态
≤9
湿态
≤15		 - ≤400 Q/XJXP
1—2023
棉籽酶解蛋白
Enzymatic
hydrolysis of
cottonseed protein		 棉籽或棉籽蛋白粉经酶水解、
干燥后获得的产品		 黄色或黄褐色粉末状,无结块,
具有微生物发酵的特有气味,
无酸败气味及异味、异臭		 6520型
≥65
6550型
≥65
75型
≥75
80型
≥80
85型
≥85		 6520型
≤15
6550型
≤15
75型
≤15
80型
≤10
85型
≤8		 ≤400 Q/XJXP
5-2022

特征描述依据《饲料原料目录》。表中“-”代表无数据,下表同。

The feature description is based on the Feed Material Catalogue. The symbol “-” in the table represents no data, the same as below.

1.2 棉籽蛋白的抗营养成分

棉籽的压榨工艺、加工水平和抗营养因子等都会对其营养价值产生影响,主要原因是棉籽中含有大量的棉酚、单宁和环丙烯类脂肪酸等抗营养因子[10]。抗营养因子对营养物质的吸收有一定的影响,且会对体内的消化酶产生抑制作用,从而减少对饲料的消化利用。棉籽含有抗营养因子棉酚,它存在于棉仁素腺体中,以游离和结合2种形式存在。游离态的棉酚具有毒性,而结合态的棉酚与其他物质结合后无法被动物机体吸收,因此不具毒性。正常情况下的棉仁含有0.8%~1.7%的游离棉酚,游离棉酚表面具有活性醛基、羟基,其功能是用来防御昆虫和病菌,是棉花生长过程中重要的保护屏障。但是,动物若摄取的棉酚含量超过安全界限,将导致棉酚在动物体内蓄积严重,排泄缓慢,造成动物慢性中毒,对内脏、生殖器等器官均有危害,还会导致生长迟缓、缺铁性贫血、缺钾麻痹症和神经功能失调等,对动物生产造成较大的损失[11-12]。

1.3 棉籽蛋白脱毒的意义

在我国含有棉酚的棉籽粕在此前较长时间内都没有得到很好的利用,因此脱毒处理对开发棉籽蛋白质饲料原料意义深远[13]。经脱毒处理后制成的棉籽蛋白降低了游离棉酚的含量,可更好地应用于动物生产中[14]。目前,相关部门对不同棉籽饲料原料中游离棉酚的允许量做出了限制,棉籽加工产品的游离棉酚含量应≤1 200 mg/kg,脱毒处理后的棉籽蛋白游离棉酚含量应≤400 mg/kg,随着加工设备与工艺的不断成熟,部分企业已通过工艺优化基本解决了棉籽中游离棉酚和抗营养因子的清除问题[15]。

2 棉籽及其副产品的加工工艺

通过特定的加工工艺制成的棉籽副产品,因其抗营养因子含量减少,从而增加了棉籽副产品在动物体内被消化吸收的概率,提高了其利用率。棉籽副产品加工工艺的主要方法有物理方法、化学方法和生物方法等。

2.1 物理方法

利用物理方法在高温高压条件下处理,将游离态棉酚释放并与氨基酸、蛋白质结合成结合态棉酚,同时引发降解反应,从而达到脱毒的目的。Soares Neto等[16]通过高压灭菌法对棉籽进行脱毒,发现可使游离棉酚的解毒率高达96%,并且不会降低粗蛋白质的含量。王倩等[17]在相同的相对湿度条件下运用湿热解毒法对棉籽粕脱毒,发现棉籽粕中棉酚脱毒速率随温度升高而直线上升,且湿热处理法对干物质、粗蛋白质和粗纤维的含量影响不大。胡维岗等[18]在采用挤压膨化工艺对棉籽粕脱毒的过程中,发现温度在120 ℃时游离棉酚的含量下降较明显,且对营养成分无明显影响。目前常用辐照技术作为主要的物理脱毒方式,它既能对饲料中的微生物污染进行清除,又能有效地减少棉籽粕中粗纤维和游离棉酚的含量[19];Nayefi等[20]使用γ射线和电子射线对棉籽粕脱毒处理,均能使棉籽粕棉酚含量减少约40%。

2.2 化学方法

化学方法是对棉籽饼粕和棉籽蛋白进行化学处理,通过化学反应对游离棉酚的结构进行改变,减少其棉酚含量以达到脱毒目的。赛买提·艾买提等[21]运用硫酸亚铁法对棉籽壳、棉籽饼和棉籽粕进行脱毒,发现可有效降低游离棉酚含量,脱毒率分别为89.02%、76.41%和82.08%。混合溶剂萃取法是将2种及2种以上不同的特定溶剂混和,从棉籽预压饼或薄片中萃取棉酚的方法[22]。Pelitire等[23]用磷酸与丙酮、乙醇配制出一种混合的解毒溶液用于解毒,结果表明2种溶剂都能降低棉籽粕中棉酚的含量,但由于这种方法的成本太高,溶剂的配比也较为复杂很难实现量产,并且残余的溶剂气味会影响动物的食欲,导致在畜禽生产中的应用受到了限制。目前,比较先进的工艺是液-液-固萃取法,经其处理的棉籽蛋白粗蛋白质含量高,氨基酸构成与理想蛋白质平衡模式相近。棉籽蛋白液-液-固萃取法的脱酚工艺流程如图1所示。此法不仅具有溶剂萃取法的优势,而且还能解决溶剂萃取法中溶剂的分离与回收,确保了饲料使用的安全,并有效地提升了棉籽的综合利用率[24]。王毓蓬[25]运用液-液-固萃取法成功生产出了粗蛋白质含量高达50%的脱酚棉籽蛋白粉,且有效降低了游离棉酚的含量(≤0.04%)。
图1 棉籽蛋白液-液-固萃取法工艺流程图

Fig.1 Process flow diagram of cottonseed protein liquid-liquid-solid extraction method[24]

2.3 生物方法

生物方法是指通过向棉籽饼粕和棉籽蛋白中添加有益微生物等,使其发酵,将棉酚分解,破坏游离棉酚,使其转变为无毒无害的物质,从而去除其毒性。生物方法主要包含微生物发酵法、酶解法和酶菌协同发酵法等。生物方法脱毒的部分技术是在发酵豆粕的基础上发展起来的,如固体发酵方式、湿料输送、烘干等。通过生物方法对游离棉酚的脱毒效果良好,棉籽粕经微生物发酵分解后,可将其中的抗营养物质及部分粗纤维等分解,并形成各种易消化的小分子物质,从而提高棉籽粕品质及其营养物质利用率和适口性,且发酵酶解的产物还能调理动物肠道微生态系统平衡[26]。生物脱毒法的脱毒效率高,能很好地应用于棉籽粕中,Zhang等[27]运用黑曲霉ZD-8与热带假丝酵母菌ZD-3联合发酵棉籽粕,发现对游离棉酚有非常明显的抑制作用;杨文婷等[28]研究结果显示,棉籽粕经棉酚降解酶酶解后,可有效降低棉酚的含量,且棉酚降解过程仅需要2 h,缩短了脱毒所需要的时间,提高了脱毒效率;Jazi等[29]通过使用黑曲霉、枯草芽孢杆菌、米曲霉进行发酵棉籽粕,结果是可以减少游离棉酚和粗纤维的含量,并且增加乳酸菌的数量以及粗蛋白质的含量。余忠丽等[30]通过破碎、脱除棉酚、加入蛋白酶酶解、接入菌种发酵、研磨、喷雾干燥等步骤制得棉籽蛋白,游离棉酚含量≤400 mg/kg,也有效降低了棉籽蛋白中的游离棉酚含量。

3 棉籽蛋白的化学成分

3.1 棉籽蛋白的常规营养成分

棉籽蛋白及其他3种相近蛋白质原料的营养成分如表2所示,棉籽蛋白的粗蛋白质含量为59.43%,高于普通棉籽粕的39.22%以及大豆粕的43.90%,粗纤维含量与普通棉籽粕相比有所下降,与豆粕的含量相当,有利于动物的消化吸收以及提高适口性,但是,需要注意棉籽蛋白的化学成分与其品种、种植环境和加工方式等因素有关,因此具体产品的成分含量可能会有一定的差异。
表2 棉籽蛋白及其他3种相近蛋白质原料营养成分(干物质基础)

Table 2 Nutrient composition of cottonseed protein and three other similar protein ingredients (DM basis)%

项目
Items		 棉籽蛋白 Cottonseed protein 全脂棉籽
[NRC(2012)]
Full fat
cottonseed
[NRC(2012)][31]		 棉籽粕
[NRC(2012)]
Cottonseed
meal
[NRC
(2012)][31]		 大豆粕
[NRC(2012)]
Soybean meal
[NRC
(2012)][31]
常规
Conven-
tional[32]		 常规
Conven-
tional[33]		 浓缩
Concen-
trate[34]		 脱酚
Degossy-
polized[35]		 浓缩脱酚
Concen-
trated
degossy-
polized[36]		 酶解
Enzymatic
hydrolysis[37]		 平均值
Mean
value
干物质 DM - 92.00 92.56 92.66 92.80 95.00 93.00 92.56 90.69 88.79
粗蛋白质 CP 65.89 51.10 60.99 51.58 59.71 67.33 59.43 23.77 39.22 43.90
粗脂肪 EE 0.46 1.00 0.43 2.72 0.92 0.20 0.95 - - -
粗纤维 CF - 6.90 - 6.18 2.42 - 5.17 - 13.96 6.60
粗灰分 Ash 8.15 5.70 7.54 7.31 6.82 8.30 7.30 4.00 6.39 6.38
中性洗涤纤维 NDF 15.19 20.00 14.06 - 20.99 8.90 15.83 51.04 25.15 9.82
酸性洗涤纤维 ADF 4.67 13.70 4.32 - 12.91 3.80 7.88 38.59 17.92 6.66
淀粉 ST - 0.90 - - 8.00 - 4.45 2.30 1.95 1.89
钙 Ca - 0.29 - - - 0.12 0.21 0.15 0.25 0.35
总磷 TP - 0.89 - - - 1.58 1.58 0.65 0.98 0.64

3.2 棉籽蛋白的氨基酸组成

棉籽蛋白及其他3种相近蛋白质原料氨基酸含量如表3所示,棉籽蛋白的各种氨基酸含量与棉籽饼粕相比均具有较大提升,且棉籽蛋白的必需氨基酸总量为24.43%,高于棉籽粕的16.28%和大豆粕的19.72%。特别是猪的主要限制性氨基酸的含量差异,棉籽蛋白的赖氨酸、蛋氨酸和色氨酸含量分别为2.77%、0.65%和0.58%,均高于棉籽粕的1.50%、0.51%和0.53%,接近大豆粕的2.76%、0.60%和0.59%。
表3 棉籽蛋白及其他3种相近蛋白质原料氨基酸含量(干物质基础)

Table 3 Amino acid contents of cottonseed protein and three other similar protein ingredients (DM basis)%

项目
Items		 棉籽蛋白 Cottonseed protein 全脂棉籽
[NRC(2012)]
Full fat
cottonseed
[NRC(2012)][31]		 棉籽粕
[NRC(2012)]
Cottonseed
meal
[NRC
(2012)][31]		 大豆粕
[NRC
(2012)]
Soybean
meal
[NRC
(2012)][31]
常规
Conven-
tional[32]		 常规
Conven-
tional[33]		 浓缩
Concen-
trate[34]		 脱酚
Degossy-
polized[35]		 浓缩脱酚
Concen-
trated
degossy-
polized[36]		 浓缩脱酚
Concen-
trated
degossy-
polized[38]		 发酵
Ferm-
ented[39]		 酶解
Enzymatic
hydrolysis[37]		 平均值
Mean
value
干物质 DM - 92.00 92.56 92.66 92.80 92.86 - 95.00 92.98 92.56 90.69 88.79
粗蛋白质 CP 65.89 51.10 60.99 51.58 59.71 59.89 - 67.33 59.50 23.77 39.22 43.90
必需氨基酸 EAA
精氨酸 Arg 8.32 6.08 7.70 5.87 6.13 7.20 3.46 6.64 6.43 2.41 4.04 3.17
组氨酸 His 1.86 1.58 1.72 1.90 1.75 2.76 0.93 2.22 1.84 0.61 1.11 1.26
异亮氨酸 Ile 2.05 1.72 1.90 1.68 1.49 1.99 1.22 1.62 1.71 0.70 1.21 1.96
亮氨酸 Leu 3.66 3.13 3.39 2.98 2.86 3.44 2.51 2.92 3.11 1.18 2.18 3.43
赖氨酸 Lys 2.96 2.26 2.74 2.35 2.50 3.40 2.75 3.16 2.77 0.87 1.50 2.76
蛋氨酸 Met 0.86 0.86 0.80 0.62 0.27 0.67 0.62 0.46 0.65 0.33 0.51 0.60
苯丙氨酸 Phe 3.61 2.94 3.34 2.73 2.90 3.44 2.30 4.12 3.17 1.17 1.98 2.26
苏氨酸 Thr 2.03 1.60 1.88 - 1.61 2.11 1.40 1.30 1.70 0.67 1.36 1.76
色氨酸 Trp 0.79 - 0.73 0.53 0.26 0.59 - - 0.58 0.25 0.53 0.59
缬氨酸 Val 2.97 2.48 2.75 2.16 1.83 2.54 1.85 3.24 2.48 0.27 1.86 1.93
非必需氨基酸 NEAA
丙氨酸 Ala 2.48 - 2.30 1.99 1.93 2.33 1.87 2.94 2.26 0.78 1.51 1.92
天冬氨酸 Asp 6.03 - 5.58 4.70 5.44 5.29 3.64 5.73 5.20 1.87 3.28 4.88
半胱氨酸 Cys 0.93 1.04 0.86 0.87 0.55 1.43 0.40 1.18 0.90 0.33 0.82 0.68
谷氨酸 Glu 13.09 - 12.12 12.03 13.08 11.90 8.59 15.62 12.34 4.24 6.93 7.87
甘氨酸 Gly 2.69 - 2.49 2.14 1.99 2.38 1.61 2.51 2.25 0.80 1.58 1.89
脯氨酸 Pro 2.43 - 2.25 2.01 1.66 2.64 3.10 2.65 2.39 0.79 1.50 2.43
丝氨酸 Ser 2.67 - 2.47 2.08 2.38 2.76 1.73 1.90 2.28 0.90 1.80 2.14
酪氨酸 Tyr 1.66 1.42 1.54 1.44 1.27 1.97 1.18 2.45 1.61 0.56 0.98 1.55

4 棉籽蛋白的营养价值

4.1 棉籽蛋白的猪有效能值

棉籽蛋白及其他3种相近蛋白质原料的猪有效能值如表4所示,棉籽蛋白的消化能和代谢能分别为3 463和3 254 kcal/kg,接近大豆粕的消化能(3 681 kcal/kg)与代谢能(3 382 kcal/kg),明显高于棉籽粕的消化能(2 912 kcal/kg)和代谢能(2 645 kcal/kg)。然而,棉籽蛋白现有唯一文献资料中的净能值(1 489 kcal/kg)是根据公式计算得到[33],显示低于棉籽粕(1 624 kcal/kg),且消化能与代谢能也较低,原因可能是参考的计算公式之间差异较大。
表4 棉籽蛋白及其他3种相近蛋白质原料的猪有效能值(饲喂基础)

Table 4 Available energy value of cottonseed protein and three other similar protein ingredients in pigs (as-fed basis)kcal/kg

项目
Items		 棉籽蛋白 Cottonseed protein 全脂棉籽
[NRC(2012)]
Full fat
cottonseed
[NRC(2012)][31]		 棉籽粕
[NRC(2012)]
Cottonseed
meal [NRC
(2012)][31]		 大豆粕
[NRC(2012)]
Soybean
meal [NRC
(2012)][31]
常规
Conven-
tional[32]		 常规
Conven-
tional[33]		 浓缩
Concen-
trate[34]		 脱酚
Degossy-
polized[40]		 浓缩脱酚
Concentrated
degossy-
polized[36]		 浓缩脱酚
Concentrated
degossy-
polized[41]		 酶解
Enzy matic
hydrolysis[37]		 平均值
Mean
value
总能 GE - - 3 881 4 639 - 4 046 4 498 4 266 5 248 4 383 4 257
消化能 DE 3 814 2 450 3 399 4 123 3 396 3 595 - 3 463 3 207 2 912 3 681
代谢能 ME 3 566 2 129 3 291 3 834 3 324 3 382 - 3 254 3 045 2 645 3 382
净能 NE - 1 489 - - - - - 1 489 1 970 1 624 2 148

原参考文献数据已进行换算,数据单位统一为kcal/kg (1 kcal= 0.004 184 MJ)。

The data in the original reference have been converted, and the data units are unified as kcal/kg.

4.2 棉籽蛋白的氨基酸标准回肠末端(猪)消化率

棉籽粕除游离棉酚的毒害作用外,氨基酸的消化率也相对较低,特别是赖氨酸,这也是制约棉籽粕开发成为新型蛋白质饲料原料的一大因素,如表5所示棉籽粕的赖氨酸标准回肠末端消化率仅为63%,低于棉籽蛋白的84.33%,棉籽蛋白的其他各种氨基酸标准回肠末端消化率总体也较高,如蛋氨酸和色氨酸标准回肠末端消化率分别可达88.42%、87.25%,均高于棉籽粕标准回肠末端消化率。在棉籽蛋白的生产中,脱脂的过程有助于减少纤维的含量,提高蛋白质的可溶性,因此降低了纤维对蛋白质消化的影响,从而促进其在猪的消化系统中的消化和吸收。相比之下,棉籽粕的生产过程并没有去除那么多的脂肪,由于脂肪和纤维含量高,蛋白质的可溶性较低,这使得其在猪的消化道中消化率相对较低,从而影响了蛋白质的消化率。
表5 棉籽蛋白及其他3种相近蛋白质原料的猪氨基酸标准回肠末端消化率(饲喂基础)

Table 5 Standardized ileal digestibility of amino acids for cottonseed protein and three other similar protein ingredients in pigs (as-fed basis)%

项目
Items		 棉籽蛋白 Cottonseed protein 全脂棉籽
[NRC(2012)]
Full fat
cottonseed
[NRC
(2012)][31]		 棉籽粕
[NRC(2012)]
Cottonseed
meal [NRC
(2012)][31]		 大豆粕
[NRC
(2012)]
Soybean
meal [NRC
(2012)][31]
浓缩
Concen-
trate[34]		 脱酚
Degossy-
polized[42]		 脱酚
Degossy-
polized[42]		 脱酚
Degossy-
polized[42]		 浓缩脱酚
Concen-
trated
degossy-
polized[36]		 浓缩脱酚
Concen-
trated
degossy-
polized[41]		 浓缩脱酚
Concen-
trated
degossy-
polized[43]		 酶解
Enzy-
matic
hydrol-
ysis[37]		 平均值
Mean
value
必需氨基酸 EAA
精氨酸 Arg 94 97.02 96.93 98.87 98.8 97.53 96.83 95.05 96.88 88 88 90
组氨酸 His 90 89.80 90.23 92.26 90.9 94.21 90.34 89.29 90.88 74 74 84
异亮氨酸 Ile 88 86.45 82.33 88.35 94.8 92.53 93.52 82.52 88.56 70 70 84
亮氨酸 Leu 89 87.70 84.66 89.46 88.9 93.54 88.88 83.61 88.22 73 73 83
赖氨酸 Lys 78 82.92 79.66 83.46 85.1 91.32 85.46 88.69 84.33 63 63 85
蛋氨酸 Met 88 82.04 78.71 89.08 93.3 98.64 92.65 84.91 88.42 73 73 85
苯丙氨酸 Phe 90 92.58 90.33 93.86 92.0 93.85 91.55 89.25 91.68 81 81 85
苏氨酸 Thr 84 87.21 81.66 90.65 84.0 92.48 86.10 81.92 86.00 68 68 78
色氨酸 Trp 84 - - - 92.6 86.54 88.84 84.28 87.25 71 71 85
缬氨酸 Val 85 87.84 83.82 89.86 86.4 93.24 86.90 84.58 87.20 73 73 79
非必需氨基酸 NEAA
丙氨酸 Ala 87 88.47 83.03 91.03 84.5 88.63 85.23 78.63 85.82 70 70 79
天冬氨酸 Asp 90 90.26 88.00 92.85 93.5 95.86 92.67 87.21 91.29 76 76 83
半胱氨酸 Cys 87 86.96 84.43 89.08 75.7 - 80.05 82.80 83.72 76 76 76
谷氨酸 Glu 94 92.58 90.50 93.91 97.7 97.29 95.54 92.56 94.26 84 84 86
甘氨酸 Gly 75 87.95 83.99 91.81 87.7 - 88.01 78.58 84.72 77 77 70
脯氨酸 Pro 89 93.54 90.37 95.55 80.7 - 81.28 79.41 87.12 84 84 74
丝氨酸 Ser 88 90.49 87.44 93.64 92.1 95.61 91.64 86.80 90.71 75 75 81
酪氨酸 Tyr 89 88.47 83.03 91.03 89.2 92.82 80.97 88.95 87.93 76 76 83

5 棉籽蛋白在猪生产中的应用

近年来,棉籽蛋白在国内外猪生产中的应用较为广泛,也有一些研究案例。Wang等[40]使用脱酚棉籽蛋白对144头杜×长×大三元杂交猪进行试验,对照组饲喂基础饲粮,试验组用5%、10%等比例的脱酚棉籽蛋白等量替代大豆浓缩蛋白,4%等比例的脱酚棉籽蛋白等量替代鱼粉,结果发现与对照组相比,只有饲喂含10%脱酚棉籽蛋白组的猪具有较低的平均日增重、料重比和总能,干物质和粗蛋白质的全肠道表观消化率,以及较高的腹泻频率。李瑞等[41]使用脱酚棉籽蛋白分别在猪的3个体重阶段进行了试验,试验1:对72头平均体重为(14.32±1.49) kg的杜×长×大三元杂交猪进行试验,对照组饲喂基础饲粮,试验组用4.9%、9.8%、14.7%的脱酚棉籽蛋白等量替代豆粕,研究发现各组平均日增重和平均日采食量没有显著的差异,但14.7%组料重比高于对照组与4.9%组,棉籽蛋白的替代水平对血清生化指标的影响不显著,且对仔猪生长性能、腹泻率及营养物质的表观消化率没有显著的影响;试验2:72头平均体重为(34.38±3.27) kg的杜×长×大三元杂交猪,对照组饲喂基础饲粮,试验组用10%、15%、19.9%的脱酚棉籽蛋白等量替代豆粕,结果显示各组平均日增重和平均日采食量以及料重比差异不显著;试验3:72头平均体重为(63.09±4.64) kg的杜×长×大三元杂交猪,对照组饲喂基础饲粮,试验组用7.5%、11.2%、15%的脱酚棉籽蛋白等量替代豆粕,研究表明在平均日增重、平均日采食量和料重比方面,各组无显著差异,全期饲喂高水平的脱酚棉籽蛋白对血清生化指标中的碱性磷酸酶活性有显著的抑制作用,但对其他的血清生化指标无显著的影响,对屠宰质量和肉品质也无显著影响。
黄帜[44]使用脱酚棉籽蛋白对60头杜×长×大三元杂交猪进行试验,对照组饲喂基础饲粮,试验组用4%、6%、8%的脱酚棉籽蛋白等量替代豆粕,结果显示饲粮中添加脱酚棉籽蛋白,在保证猪的基本营养含量前提下,不会对其肉品质、生长性能、血液生化指标等产生显著影响。赵金标等[34]使用棉籽浓缩蛋白对192头杜×长×大三元杂交猪进行试验,对照组饲喂基础饲粮,试验组用2%、4%、6%的棉籽浓缩蛋白等量替代大豆浓缩蛋白,结果发现使用棉籽浓缩蛋白代替大豆浓缩蛋白对断奶仔猪的生长性能、营养物质消化率和血清生化指标无显著影响。赵金标等[45]使用棉籽浓缩蛋白对288头出生7 d的仔猪进行试验,对照组饲喂基础饲粮,试验组用3%的棉籽浓缩蛋白等量替代大豆浓缩蛋白,结果显示以3%的棉籽浓缩蛋白取代大豆浓缩蛋白,不会对仔猪的血清生化和抗氧化指标、生长性能、营养物质消化率、粪便中的挥发性脂肪酸含量以及微生物的多样性产生显著的影响。Wang等[46]通过使用脱酚棉籽蛋白对90头杜×长×大三元杂交猪进行试验,对照组饲喂基础饲粮,试验组用6%的脱酚棉籽蛋白等量替代大豆浓缩蛋白,6%的脱酚棉籽蛋白等量替代鱼粉,各组之间的生长性能与腹泻率没有差异,用脱酚棉籽蛋白代替鱼粉会改变1~14日龄的猪空肠形态,降低营养物质的消化率,但是代替鱼粉可以改善盲肠微生物群的群落结构,并且可能减轻这些负面影响。
以上的试验结果证明,棉籽蛋白用于猪的饲粮中是可行的,可在生产中一定程度上替代豆粕及鱼粉等蛋白质原料,并且棉籽蛋白相较于大豆等蛋白质饲料原料,无异味和腥味,对猪的食欲有所提升[47],但需要注意的是,棉籽蛋白在猪生产中的应用需要确保适当的配方与用量,以保证动物的健康与生产性能。

6 小结

综上所述,棉籽蛋白作为一种经新工艺改进而获得的优质新型蛋白质饲料原料,已在猪生产中展现出良好的应用前景。然而,与以往其他常用的蛋白质原料相比,目前针对棉籽蛋白的营养价值评定研究(例如净能值的测定)仍比较少。因此,未来仍需将不同的去毒方法与棉籽蛋白的应用有机地结合起来,尽可能最大程度地消除棉酚和其他抗营养因子,并对经过不同改良生产工艺加工后的棉籽蛋白进行系统全面的营养价值评定,从而提高其在动物生产中的利用效率。

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