摘要：整粒棉籽和棉粕是一種價(jià)格低廉的飼料資源,廣泛應(yīng)用于奶牛養(yǎng)殖中。但是,由于整粒棉籽和棉粕含有棉酚添加量過高對奶牛健康和生產(chǎn)性能有不利影響。本文介紹了整粒棉籽和棉粕在奶牛飼料中的應(yīng)用情況以及整粒棉籽和棉柏的脫毒方法。

關(guān)鍵詞：整粒棉籽；棉粕；奶牛

1 整粒棉籽和棉粕的營養(yǎng)價(jià)值

整粒棉籽是一種高脂肪、高能量、高蛋白的飼料。表1是整粒棉籽、棉粕、棉籽蛋白及豆粕間營養(yǎng)成分的比較，整粒棉籽的粗蛋白含量最低，粗纖維、粗脂肪含量最高。整粒棉籽的粗蛋白比玉米高很多，而且含有對動物有益的多不飽和脂肪酸，整粒棉籽中有比較高的中性洗滌纖維，但是隨著品種以及棉絨長短不同，纖維含量會有所改變。有研究報(bào)道，轉(zhuǎn)基因整粒棉籽棉酚含量有所降低，營養(yǎng)成分與常規(guī)整粒棉籽的營養(yǎng)成分沒有顯著區(qū)別。

棉粕的主要成分與豆粕相比，粗纖維含量較高，粗蛋白質(zhì)含量接近豆粕，脂肪含量比豆粕低(表1)。同時(shí)棉粕中的磷脂結(jié)構(gòu)好，如神經(jīng)磷脂含量比豆粕高4.8%，礦物質(zhì)含量與豆粕也很接近。棉粕中的過瘤胃蛋白也比豆粕高。整粒棉籽的加工方法不同，棉粕的蛋白質(zhì)和脂肪含量也不同。螺旋壓榨法制出的棉餅脂肪含量3.3%，但是蛋白質(zhì)質(zhì)量差；預(yù)壓浸提法制出的棉粕，脂肪含量0.5%，蛋白質(zhì)質(zhì)量中等；溶劑浸提法制出的棉粕，蛋白質(zhì)質(zhì)量最高，脂肪含量1.0%。去殼浸提的棉粕營養(yǎng)成分略低于機(jī)榨的棉餅，特別是粗脂肪差距較大。

棉籽蛋白是整粒棉籽脫脂脫酚后的產(chǎn)品，是棉粕的一種類型。棉籽蛋白的粗蛋白、蛋氨酸含量明顯高于豆粕，賴氨酸低于豆粕(表1)。蛋氨酸/EAA、EAA/NEAA、賴/蛋的比值也更加接近理想蛋白平衡模式。此外,李志強(qiáng)等(2005)也指出棉籽蛋白的過瘤胃蛋白含量與豆粕接近，明顯高于全脂大豆、花生粕、菜粕和乳清粉。可見，棉籽蛋白是一種優(yōu)良的蛋白質(zhì)飼料。

2 整粒棉籽和棉粕在奶牛生產(chǎn)上的應(yīng)用

2.1 整粒棉籽在奶牛日糧中的添加量

奶牛日糧中添加整粒棉籽，一般推薦量為：成年牛體重的0.5%，幼牛體重的0.33%。按干物質(zhì)的量添加一般以干物質(zhì)量的15%為宜。由于脂肪含量高，加上棉酚的毒性問題,一般添加量不超過干物質(zhì)采食量的25%[2]。

2.2 整粒棉籽和棉粕對奶牛生產(chǎn)性能的影響

大量文獻(xiàn)報(bào)道，在奶牛飼料中添加整粒棉籽和棉粕，采食量有所變化，乳成分沒有變化。Ceorge等(1985)在飼料中添加占干物質(zhì)總量18.5%的整粒棉籽，干物質(zhì)采食量從18.9kg/d下降到17.9kg/d，但是采食的產(chǎn)奶凈能相似，產(chǎn)奶量和乳成分無顯著差異。Blackwelder(1998)在試驗(yàn)組添加占干物質(zhì)總量16.2%的棉粕，采食量有所增加，產(chǎn)奶量、乳脂率、乳蛋白率無顯著變化。Mena(2004)指出，隨著飼料中整粒棉籽的增加，采食量、產(chǎn)奶量、標(biāo)準(zhǔn)乳產(chǎn)量(FCM)增加，乳蛋白、乳脂肪、乳糖含量變化無規(guī)律，且差異不顯著。Coppock(1985)指出,三組奶牛飼料中整粒棉籽添加量分別為0%、15%、30%,采食量線性減少,但是采食的總能不變,乳成分也無顯著差異。

但也有文獻(xiàn)報(bào)道整粒棉籽能夠提高奶牛的生產(chǎn)性能。胡昌軍等(2004)給試驗(yàn)組添加1kg整粒棉籽，結(jié)果表明，試驗(yàn)組產(chǎn)乳量、乳脂率比對照組有所提高，4%標(biāo)準(zhǔn)乳從 21.97kg提高到 24.11kg，增幅達(dá)到9.74%。王麗芳等(2005)在對照組中按1kg/(d·頭)的標(biāo)準(zhǔn)添加整粒棉籽，結(jié)果4%FCM產(chǎn)奶量比對照組提高3.5%，乳脂率提高 1.7%，乳蛋白率降低6.4%。

添加整粒棉籽可提高牛奶乳脂率，胡昌軍等(2004)認(rèn)為這可能是因?yàn)檎Ｃ拮驯容^輕，在瘤胃中漂浮于胃液最上層；奶牛反芻時(shí),整粒棉籽被送到口腔中經(jīng)咀嚼、咬碎后釋放出部分脂肪；由于奶牛反芻4~8周期/d,合計(jì)6~10h，這樣整粒棉籽中的脂肪隨反芻被逐漸恒量釋放，避免了飼喂其他飼料后瘤胃內(nèi)脂肪濃度短時(shí)間過大而產(chǎn)生的副作用，從而起到了提高牛奶含脂率的作用。

2.3 不同加工處理的棉籽對奶牛生產(chǎn)性能的影響

不同加工處理的棉籽對奶牛生產(chǎn)性能的影響有差異。Coppock(1985)認(rèn)為帶絨整粒棉籽比酸脫絨整粒棉籽有更高的消化率。Sullivan(1993)指出，給奶牛飼喂短絨棉籽、碎裂棉籽，兩組奶牛干物質(zhì)的采食量和產(chǎn)奶量沒有差別；飼喂碎裂棉籽能提高粗脂肪消化率和乳脂率，并且糞中的棉籽含量也比短絨棉籽少，同時(shí)降低消化道中ADF的消化率。飼喂碎裂棉籽飼料總利用效率增加 9%。Noftsger 等(2000)報(bào)告，對于初產(chǎn)奶牛，日糧中添加整粒棉籽、膨化棉籽，兩組間日糧干物質(zhì)、粗蛋白、酸性洗滌纖維采食量無顯著差異，產(chǎn)奶量、乳脂率、乳蛋白率也無差異。對于經(jīng)產(chǎn)奶牛，日糧中添加整粒棉籽、膨化棉籽，前者采食的日糧干物質(zhì)較多，兩組間日糧脂肪粗蛋白、酸性洗滌纖維采食量無顯著差異，前者產(chǎn)奶量、乳脂率、乳蛋白率比后者高。

3 棉酚對奶牛的影響

3.1 棉酚的分類及其在整粒棉籽和棉粕中的含量

棉酚在棉株器官中以兩種形式存在：一種是結(jié)合棉酚，不能用有機(jī)溶劑萃取，一種是游離棉酚，可以用有機(jī)溶劑萃取。對動物有毒性的是游離棉酚。按照旋光異構(gòu)體可分為右旋(+)棉酚和左旋(-)棉酚，左旋棉酚的生物活性更大，對動物的危害也更大。一般游離棉酚占棉仁干重的 0.85%，結(jié)合棉酚占棉仁干重的0.15%[11]，中國農(nóng)科院北京畜牧獸醫(yī)研究所1990年對全國各地的棉粕樣品調(diào)查結(jié)果表明，壓榨棉餅的游離棉酚含量平均為 682.1mgkg，浸提棉粕的游離棉酚含量平均為437mg/kg，土榨棉餅的游離棉酚含量平均為1580mg/kg。

3.2 棉酚對奶牛健康和生產(chǎn)性能的影響

成年牛對棉酚的耐受性比較強(qiáng)，大部分研究表明，飼料中添加整粒棉籽或者棉粕，成年牛僅表現(xiàn)為血液棉酚濃度以及紅細(xì)胞脆性升高，不表現(xiàn)其他的中毒癥狀。Blackwelder(1988)指出血液總棉酚含量在5μg/mL以下對成年牛沒有影響。Mena在2001年和2004年的試驗(yàn)指出，泌乳牛飼料中游離棉酚濃度分別達(dá)到1050mgkg、960mgkg(干物質(zhì)基礎(chǔ))，飼喂時(shí)間為42d和84d，血液總棉酚分別達(dá)到3.39μg/mL和3.61μg/mL，對產(chǎn)乳量和乳成分沒有影響，紅細(xì)胞脆性顯著增加，分別達(dá)到35.6%和 42.43%，而飼料中不含棉酚的對照組分別為26.9%和17.73%。在 Barraza(1990)的實(shí)驗(yàn)中，泌乳牛日糧含有23g游離棉酚，對生產(chǎn)性能無影響，同時(shí)奶牛也未表現(xiàn)出任何中毒癥狀。Blackwelder(1998)在奶牛日糧中添加占干物質(zhì)12.1%的棉籽和16.2%的棉粕，血液棉酚含量4.36μg/mL，對產(chǎn)奶量和乳成分沒有影響。Colin 等(1996)分別用占飼料干物質(zhì)總量0%、15%、30%的整粒棉籽添加到奶牛飼料中,飼料棉酚含量分別為0、1300mg/kg、2000mg/kg，在430d時(shí)，紅細(xì)胞脆性分別為37.3%、41.2%、55.3%。棉籽添加量15%組奶牛的生產(chǎn)性能不受影響，但棉籽添加量 30%組奶牛出現(xiàn)死亡。

犢牛對棉酚的耐受性比較低。Velasquez(1999)研究表明，在公牛飼料中添加占干物質(zhì)量30%的整粒棉籽，飼料棉酚含量達(dá)到 400mg/kg，試驗(yàn)組11頭牛死亡6 頭，尸體解剖發(fā)現(xiàn)腎小葉萎縮，心肌細(xì)胞出現(xiàn)空泡。但應(yīng)指出的是，該實(shí)驗(yàn)的棉籽添加量為干物質(zhì)量的30%。而實(shí)際生產(chǎn)中一般添加量為15%。

奶牛中毒的臨床癥狀主要是食欲降低，生長明顯受到抑制。棉酚對很多內(nèi)臟都有毒害作用。牛棉酚中毒后，心肌、肝細(xì)胞、肺、血管、腎小球、淋巴小結(jié)都發(fā)生病變。棉酚對內(nèi)臟器官的損害最為嚴(yán)重的是腎臟，臨床表現(xiàn)為：棉酚經(jīng)腎臟時(shí)可引起腎炎，腎臟離子代謝異常，因而棉籽餅中毒的畜禽多排紅尿。Velasquez(1999)研究表明，棉酚能降低公牛的精子活力、精子數(shù)量和性欲。棉酚還能導(dǎo)致生殖細(xì)胞變性,對精原細(xì)胞和初級精母細(xì)胞有顯著的影響。

3.3 棉酚在奶牛體內(nèi)和牛奶中殘留

萬發(fā)春指出，奶牛日糧中棉酚含量為 3.9g，連續(xù)飼喂120d，肝臟、肌肉、血液中棉酚含量分別為：20.15mg/kg、5.07mg/kg、1.98μg/mL，肝臟、肌肉中大部分以結(jié)合棉酚的形式存在，小部分以游離棉酚的形式存在，血液中都是以結(jié)合棉酚形式存在。肝臟濃度最高，血液濃度最低。當(dāng)停喂含棉酚的飼料達(dá)到41d時(shí)，肝臟中棉酚下降到14.31mgkg。血液棉酚為 1.72μg/mL，而肌肉中棉酚反而上升到 8.15mgkg，這可能與血液中棉酚含量下降緩慢有關(guān)[16]。

不同處理的整粒棉籽，對奶牛血液中棉酚的含量有影響。Santos(2002)指出烘烤能減少整粒棉籽和血漿中的棉酚含量，壓榨能減少飼料中游離棉酚和血漿總棉酚的含量[10]。但也有不同報(bào)道，Bermard(1997)分別給奶牛飼喂占干物質(zhì)15%的普通整粒棉籽和烘烤過的整粒棉籽，血漿棉酚含量分別為1.411ug/mL和1.840ug/mL，后者顯著高于前者。

有研究報(bào)道牛奶中棉酚的殘留也比較少。萬發(fā)春等(2003)報(bào)道，用日糧中含有高達(dá)5.1g棉酚的飼料飼喂奶牛，采集第13d以及第114d的牛奶樣品，均未檢測出牛奶中有游離棉酚和結(jié)合棉酚存在[19]。

4 奶牛對棉酚的解毒機(jī)理

奶牛對棉酚的耐受性比較高，一是因?yàn)榫S生素可以降低棉酚對動物的毒害。Velasquez(1999)研究指出，同時(shí)添加整粒棉籽和維生素E的試驗(yàn)組與只添加整粒棉籽的試驗(yàn)組相比，有降低血漿中總棉酚的趨勢，在試驗(yàn)第 28 天時(shí)，右旋(+)棉酚分別為 0.7ug/mL 和 1.6μg/mL，左旋(-)棉酚分別為0.4ug/mL和0.9ug/mL；但在第 50天時(shí)兩組棉酚沒有差別。二是因?yàn)橛坞x棉酚在瘤胃中能與蛋白質(zhì)結(jié)合為結(jié)合棉酚，瘤胃中的酶不能降解結(jié)合棉酚[20]。Reiser(1962)認(rèn)為棉酚與蛋白質(zhì)的結(jié)合是通過棉酚與賴氨酸氨基結(jié)合實(shí)現(xiàn)的。且蛋白酶不能分解這種結(jié)合物。Blackwelder(1998)報(bào)道飼料中含有棉酚時(shí)賴氨酸在小腸中吸收率減少，這似乎支持了Reiser的結(jié)論。但是 Mena(2001)卻認(rèn)為與蛋白質(zhì)結(jié)合的棉酚會在消化道中被重新釋放出來，進(jìn)而被消化道吸收。同時(shí)Coppock(1987)和Calhoun(1995)都指出反芻動物對棉酚的解毒可能是因?yàn)閯e的機(jī)理而不是以蛋白質(zhì)結(jié)合棉酚的方式。反芻動物對棉酚的解毒機(jī)理還需要進(jìn)一步研究。

5 整粒棉籽和棉粕的脫毒方法

對于棉籽餅粕的脫毒，國內(nèi)外已進(jìn)行了大量的研究工作。根據(jù)脫毒方法的性質(zhì)，可將棉籽餅粕脫毒法分為物理法、化學(xué)法、微生物發(fā)酵法。

       5.1 物理法

5.1.1 有機(jī)溶劑萃取法

利用棉酚在醇類溶劑中溶解的特性，用有機(jī)溶劑將棉籽中的棉酚萃取出來，最終得到無毒物料。常用的萃取劑包括乙醇、丙酮、正丁醇、異丙醇、二氯甲烷等。其優(yōu)點(diǎn)是在加工過程中未經(jīng)高溫處理，避免了氨基酸和其他營養(yǎng)素的破壞，最大程度保持了原有的營養(yǎng)水平[20]。

        5.1.2 膨化脫毒法

膨化加工的主要設(shè)備是膨化機(jī)，物料投入膨化機(jī)內(nèi)，處于高溫高壓條件下，當(dāng)物料從排料口瞬間高速排放到常壓條件下時(shí)，由于氣體的迅速膨脹，使物料成分結(jié)構(gòu)發(fā)生物理變化，一方面物料中所含的棉酚由于分子發(fā)生變化而分解，另一方面游離棉酚與物料中的蛋白質(zhì)相結(jié)合形成結(jié)合棉酚，而使其游離棉酚含量大大降低，達(dá)到脫毒的目的。

試驗(yàn)表明，膨化脫毒法的脫毒率可達(dá)到56.6%，如果在膨化的同時(shí)加入硫酸亞鐵和生石灰，脫毒率可達(dá)到84%~98%。而氨基酸總量損失極小,蛋白質(zhì)消化率較原料提高 8%[25]。

5.2 化學(xué)法

5.2.1 硫酸亞鐵脫毒法

各種脫毒方法中以硫酸亞鐵脫毒法最為經(jīng)濟(jì)、簡便。有毒性的游離棉酚具有三種互變異構(gòu)體，通常情況下呈相對穩(wěn)定的雙醛式。Fe2+能與雙醛式游離棉酚反應(yīng)生成變性棉酚-鐵絡(luò)合物，使游離棉酚的活性羥基失去作用而達(dá)到脫毒的目的。此棉酚-鐵絡(luò)合物不能被吸收，最終排出體外，不會對動物體產(chǎn)生不良的負(fù)作用[26]。

5.2.2 堿處理法

因?yàn)槊薹邮且环N酚類物質(zhì)，呈一定的酸性，能夠與堿反應(yīng)生成鹽，因此可以在棉籽餅粕中添加堿性化合物如燒堿、純堿或石灰水等進(jìn)行脫毒。經(jīng)過堿液處理后，游離棉酚含量已極其微小，但因?yàn)樾枰脡A進(jìn)行處理，對設(shè)備的抗腐蝕性要求高，投資大[27]。

5.3 微生物發(fā)酵法

生物發(fā)酵法就是將特定微生物接種到棉籽餅粕培養(yǎng)基中，在一定的條件下利用微生物在飼料原料中的生長繁殖和新陳代謝，使棉酚與蛋白質(zhì)氨基酸結(jié)合形成結(jié)合棉酚，從而達(dá)到脫毒的目的。

微生物脫毒法的菌種選擇有很多，有的利用米曲霉作為發(fā)酵微生物，也有利用乳酸菌、酵母菌、芽孢桿菌及白地霉等菌株復(fù)合而成的活菌制劑作脫毒劑[26]。孫建義(1995)等利用假絲酵母進(jìn)行棉籽餅脫毒的研究,棉酚脫毒率達(dá) 90%以上[28]。張文舉(2006)等用熱帶假絲酵母ZD-3和黑曲霉ZD-8復(fù)合固體發(fā)酵研究發(fā)酵對棉粕脫毒效果的影響。脫毒效果為酵母 ZD-3>復(fù)合發(fā)酵>黑曲霉 ZD-8。使用酵母ZD-3發(fā)酵脫毒時(shí)，底物中加人淀粉效果最好,脫毒率高達(dá)91.91%,殘留游離棉酚含量只有 44.44mg/kg;其次為蔗糖、麥芽糖和葡萄糖,其脫毒率分別為 90.52%、88.83%和87.70%。加入尿素則降低脫毒率,加入硫酸亞鐵能提高脫毒率[29]。

6 小結(jié)

綜上所述，整粒棉籽和棉粕作為價(jià)格低廉的飼料，被廣泛用于奶牛飼料中，隨著中國畜牧業(yè)的不斷發(fā)展，將有越來越重要的作用。但是棉酚是制約整粒棉籽和棉粕應(yīng)用的一個重要因素，目前研究還相對較少。因此以后需要加大對棉酚在奶牛體內(nèi)代謝的研究，來促進(jìn)整粒棉籽和棉粕的應(yīng)用。