摘要：整粒棉籽和棉粕是一種價格低廉的飼料資源,廣泛應用于奶牛養(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用情況以及整粒棉籽和棉柏的脫毒方法。

關鍵詞：整粒棉籽；棉粕；奶牛

1 整粒棉籽和棉粕的營養(yǎng)價值

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。有研究報道，轉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，粗蛋白質含量接近豆粕，脂肪含量比豆粕低(表1)。同時棉粕中的磷脂結構好，如神經磷脂含量比豆粕高4.8%，礦物質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%，但是蛋白質質量差；預壓浸提法制出的棉粕，脂肪含量0.5%，蛋白質質量中等；溶劑浸提法制出的棉粕，蛋白質質量最高，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)良的蛋白質飼料。

2 整粒棉籽和棉粕在奶牛生產上的應用

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%。按干物質的量添加一般以干物質量的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采食量的25%[2]。

2.2 整粒棉籽和棉粕對奶牛生產性能的影響

大量文獻報道，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總量18.5%的整粒棉籽，干物質采食量從18.9kg/d下降到17.9kg/d，但是采食的產奶凈能相似，產奶量和乳成分無顯著差異。Blackwelder(1998)在試驗組添加占干物質總量16.2%的棉粕，采食量有所增加，產奶量、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、產奶量、標準乳產量(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。

但也有文獻報道整粒棉籽能夠提高奶牛的生產性能。胡昌軍等(2004)給試驗組添加1kg整粒棉籽，結果表明，試驗組產乳量、乳脂率比對照組有所提高，4%標準乳從 21.97kg提高到 24.11kg，增幅達到9.74%。王麗芳等(2005)在對照組中按1kg/(d·頭)的標準添加整粒棉籽，結果4%FCM產奶量比對照組提高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)認為這可能是因為整粒棉籽比較輕，在瘤胃中漂浮于胃液最上層；奶牛反芻時,整粒棉籽被送到口腔中經咀嚼、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脂肪濃度短時間過大而產生的副作用，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性能的影響

不同加工處理的棉籽對奶牛生產性能的影響有差異。Coppock(1985)認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，兩組奶牛干物質的采食量和產奶量沒有差別；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)報告，對于初產奶牛，日糧中添加整粒棉籽、膨化棉籽，兩組間日糧干物質、粗蛋白、酸性洗滌纖維采食量無顯著差異，產奶量、乳脂率、乳蛋白率也無差異。對于經產奶牛，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：一種是結合棉酚，不能用有機溶劑萃取，一種是游離棉酚，可以用有機溶劑萃取。對動物有毒性的是游離棉酚。按照旋光異構體可分為右旋(+)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%，結合棉酚占棉仁干重的0.15%[11]，中國農科院北京畜牧獸醫(yī)研究所1990年對全國各地的棉粕樣品調查結果表明，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性能的影響

成年牛對棉酚的耐受性比較強，大部分研究表明，飼料中添加整粒棉籽或者棉粕，成年牛僅表現為血液棉酚濃度以及紅細胞脆性升高，不表現其他的中毒癥狀。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年的試驗指出，泌乳牛飼料中游離棉酚濃度分別達到1050mgkg、960mgkg(干物質基礎)，飼喂時間為42d和84d，血液總棉酚分別達到3.39μg/mL和3.61μg/mL，對產乳量和乳成分沒有影響，紅細胞脆性顯著增加，分別達到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)的實驗中，泌乳牛日糧含有23g游離棉酚，對生產性能無影響，同時奶牛也未表現出任何中毒癥狀。Blackwelder(1998)在奶牛日糧中添加占干物質12.1%的棉籽和16.2%的棉粕，血液棉酚含量4.36μg/mL，對產奶量和乳成分沒有影響。Colin 等(1996)分別用占飼料干物質總量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，紅細胞脆性分別為37.3%、41.2%、55.3%。棉籽添加量15%組奶牛的生產性能不受影響，但棉籽添加量 30%組奶牛出現死亡。

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量30%的整粒棉籽，飼料棉酚含量達到 400mg/kg，試驗組11頭牛死亡6 頭，尸體解剖發(fā)現腎小葉萎縮，心肌細胞出現空泡。但應指出的是，該實驗的棉籽添加量為干物質量的30%。而實際生產中一般添加量為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。棉酚對很多內臟都有毒害作用。牛棉酚中毒后，心肌、肝細胞、肺、血管、腎小球、淋巴小結都發(fā)生病變。棉酚對內臟器官的損害最為嚴重的是腎臟，臨床表現為：棉酚經腎臟時可引起腎炎，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、精子數量和性欲。棉酚還能導致生殖細胞變性,對精原細胞和初級精母細胞有顯著的影響。

3.3 棉酚在奶牛體內和牛奶中殘留

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，血液中都是以結合棉酚形式存在。肝臟濃度最高，血液濃度最低。當停喂含棉酚的飼料達到41d時，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[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]。但也有不同報道，Bermard(1997)分別給奶牛飼喂占干物質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。

有研究報道牛奶中棉酚的殘留也比較少。萬發(fā)春等(2003)報道，用日糧中含有高達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合棉酚存在[19]。

4 奶牛對棉酚的解毒機理

奶牛對棉酚的耐受性比較高，一是因為維生素可以降低棉酚對動物的毒害。Velasquez(1999)研究指出，同時添加整粒棉籽和維生素E的試驗組與只添加整粒棉籽的試驗組相比，有降低血漿中總棉酚的趨勢，在試驗第 28 天時，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天時兩組棉酚沒有差別。二是因為游離棉酚在瘤胃中能與蛋白質結合為結合棉酚，瘤胃中的酶不能降解結合棉酚[20]。Reiser(1962)認為棉酚與蛋白質的結合是通過棉酚與賴氨酸氨基結合實現的。且蛋白酶不能分解這種結合物。Blackwelder(1998)報道飼料中含有棉酚時賴氨酸在小腸中吸收率減少，這似乎支持了Reiser的結論。但是 Mena(2001)卻認為與蛋白質結合的棉酚會在消化道中被重新釋放出來，進而被消化道吸收。同時Coppock(1987)和Calhoun(1995)都指出反芻動物對棉酚的解毒可能是因為別的機理而不是以蛋白質結合棉酚的方式。反芻動物對棉酚的解毒機理還需要進一步研究。

5 整粒棉籽和棉粕的脫毒方法

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

       5.1 物理法

5.1.1 有機溶劑萃取法

利用棉酚在醇類溶劑中溶解的特性，用有機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)點是在加工過程中未經高溫處理，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

膨化加工的主要設備是膨化機，物料投入膨化機內，處于高溫高壓條件下，當物料從排料口瞬間高速排放到常壓條件下時，由于氣體的迅速膨脹，使物料成分結構發(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相結合形成結合棉酚，而使其游離棉酚含量大大降低，達到脫毒的目的。

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

5.2 化學法

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濟、簡便。有毒性的游離棉酚具有三種互變異構體，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生成變性棉酚-鐵絡合物，使游離棉酚的活性羥基失去作用而達到脫毒的目的。此棉酚-鐵絡合物不能被吸收，最終排出體外，不會對動物體產生不良的負作用[26]。

5.2.2 堿處理法

因為棉酚是一種酚類物質，呈一定的酸性，能夠與堿反應生成鹽，因此可以在棉籽餅粕中添加堿性化合物如燒堿、純堿或石灰水等進行脫毒。經過堿液處理后，游離棉酚含量已極其微小，但因為需要用堿進行處理，對設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，使棉酚與蛋白質氨基酸結合形成結合棉酚，從而達到脫毒的目的。

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)等利用假絲酵母進行棉籽餅脫毒的研究,棉酚脫毒率達 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>復合發(fā)酵>黑曲霉 ZD-8。使用酵母ZD-3發(fā)酵脫毒時，底物中加人淀粉效果最好,脫毒率高達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

綜上所述，整粒棉籽和棉粕作為價格低廉的飼料，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代謝的研究，來促進整粒棉籽和棉粕的應用。