棉籽粕化學(xué)脫除棉酚的試驗(yàn)研究

王薇薇　周天兵，*　李愛科**　韓　飛　宋代軍

(1.國(guó)家糧食局科學(xué)研究院，北京100037；2.西南大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，重慶400715)

?

*同等貢獻(xiàn)作者

棉籽粕化學(xué)脫除棉酚的試驗(yàn)研究

王薇薇1周天兵1，2*李愛科1**韓飛1宋代軍2

(1.國(guó)家糧食局科學(xué)研究院，北京100037；2.西南大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，重慶400715)

摘要：本試驗(yàn)旨在探討棉籽粕化學(xué)脫毒的最佳方法。試驗(yàn)1，通過研究不同水分、溫度和作用時(shí)間對(duì)棉酚脫毒率的影響，確定棉籽粕的脫毒作用最佳水熱條件。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在60～100 ℃、水分8%～16%和時(shí)間20 min～8 h條件范圍內(nèi)，隨著溫度、水分添加量、作用時(shí)間增加，棉籽粕脫毒率越高。試驗(yàn)2，比較10種常見單一化學(xué)脫毒劑的脫毒效果。研究發(fā)現(xiàn)，硫酸亞鐵(FeSO4)、硫酸銅(CuSO4)和雙氧水(H2O2)脫毒效果較佳，脫毒率均達(dá)到40%以上，然而，F(xiàn)eSO4脫毒棉籽粕顏色發(fā)黑并帶有鐵銹味，故CuSO4和H2O2為較優(yōu)的單一棉酚脫毒劑。試驗(yàn)3，將CuSO4和H2O2制成混合脫毒劑，研究其最佳反應(yīng)條件，并驗(yàn)證其脫毒效果。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，80 ℃、16%脫毒劑添加量和烘1 h為最佳脫毒條件，且此混合脫毒劑的游離棉酚和結(jié)合棉酚的脫毒率均在84%以上；雖然脫毒后脫毒棉籽粕粗蛋白質(zhì)含量稍微降低(P>0.05)，但粗蛋白質(zhì)消化率顯著提高(P<0.05)。因此，水分、溫度、作用時(shí)間都是影響棉籽粕化學(xué)脫毒的重要因素，在控制好這3個(gè)條件的情況下(80 ℃、16%脫毒劑添加量和密閉烘1 h時(shí)間)，選用H2O2、CuSO4配制成一種混合脫毒劑，能有效脫除棉籽粕棉酚并且提高棉籽粕粗蛋白質(zhì)消化率和仿生消化能，為棉籽粕脫毒加工提供良好的理論和技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：化學(xué)脫毒；棉籽粕；粗蛋白質(zhì)；消化率；棉酚

我國(guó)是棉花產(chǎn)量居世界第一的產(chǎn)棉大國(guó)，近幾年棉花年產(chǎn)量均在600萬(wàn)t以上，棉籽產(chǎn)量1 000萬(wàn)t以上。據(jù)國(guó)家糧油信息中心統(tǒng)計(jì)，2013年我國(guó)可用于榨油的棉籽產(chǎn)量為972.76萬(wàn)t，棉油產(chǎn)量118.53萬(wàn)t，棉籽粕產(chǎn)量437.20萬(wàn)t。棉籽經(jīng)脫絨、脫殼、仁殼分離后，經(jīng)預(yù)榨浸提或直接溶劑浸提取油后獲得的副產(chǎn)品，或由棉籽餅浸提取油后的副產(chǎn)品稱為棉籽粕[1]。其粗蛋白質(zhì)含量39%～45%，經(jīng)浸提的棉籽蛋白質(zhì)的粗蛋白質(zhì)含量更可達(dá)50%以上，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值接近豆粕，是小麥蛋白質(zhì)含量的4～5倍[2]。在國(guó)內(nèi)豆粕供應(yīng)不足及豆粕價(jià)格持續(xù)上漲的形式下，棉籽粕可部分替代豆粕。但是棉籽粕的應(yīng)用因?yàn)槠浜杏卸疚镔|(zhì)——棉酚而受到限制。棉酚主要存在于棉仁色素腺體內(nèi)，是一種不溶于水而溶于有機(jī)溶劑的黃褐色聚酚色素。棉酚按其存在形式可分為游離棉酚(free gossypol,FG)和結(jié)合棉酚(bound gossypol，BG)，而FG因含有活性醛基和羥基而具有毒性作用，占棉仁總重的0.8%～0.9%[3]。在制油過程中，由于蒸炒、壓榨等熱作用，大部分FG與氨基酸結(jié)合生成BG，在動(dòng)物消化道內(nèi)不被動(dòng)物吸收，故毒性小。另一部分FG則仍存在于粕及油品中，對(duì)動(dòng)物產(chǎn)生毒性。因此，未經(jīng)脫毒處理的棉籽粕在動(dòng)物飼糧中必須限量使用，若用量過多，對(duì)動(dòng)物生長(zhǎng)和繁殖性能不利，甚至導(dǎo)致死亡?！讹暳闲l(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13078—2001)對(duì)相關(guān)產(chǎn)品中FG的允許量規(guī)定為：棉籽餅粕≤1 200 mg/kg，肉用仔雞、生長(zhǎng)雞配合飼料≤100 mg/kg，產(chǎn)蛋雞配合飼料≤20 mg/kg，生長(zhǎng)肥育豬配合飼料≤60 mg/kg。因此，對(duì)棉籽粕采取脫毒處理是提高棉籽粕開發(fā)與應(yīng)用的必經(jīng)之路。

目前，棉籽粕脫毒的方法主要包括化學(xué)法、混合溶劑萃取法、液-液-固萃取法及微生物固態(tài)發(fā)酵法等。其中，化學(xué)脫毒法操作更顯簡(jiǎn)易，是指在棉籽粕中加入某種化學(xué)添加劑進(jìn)行化學(xué)處理，在一定條件下破壞FG，或使其成為BG而失去毒性，達(dá)到脫毒的目的。例如，在棉籽制油加工過程中通過改變水分、溫度、壓力的作用，使FG轉(zhuǎn)化為BG[4-5]；或者在棉籽粕中加入硫酸亞鐵(FeSO4)[6-7]、氫氧化鈣[8-9]，或者用尿素和FeSO4混合處理[10]對(duì)棉籽餅粕進(jìn)行脫毒等，可將FG含量降低20%～93%不等。戴衛(wèi)東等[11]用熱堿法脫除FG，其最適合條件為pH 8～9，溫度60 ℃，時(shí)間3 h，可使棉籽蛋白質(zhì)中棉酚含量降至0.012%。然而，上述方法也存在一些缺點(diǎn)。例如，F(xiàn)eSO4可使棉籽粕變黑，氫氧化鈣脫毒率低且能降低維生素的生物活性[12]。還有一些脫毒方法使得棉籽粕水溶性蛋白質(zhì)大量流失。此外，某些BG在動(dòng)物消化代謝過程中可能再轉(zhuǎn)化成FG[5,13-14]。因此，在對(duì)棉籽粕脫毒時(shí)既要降低FG又要減少BG，同時(shí)在棉籽粕脫毒時(shí)，要盡量做到不損害蛋白質(zhì)品質(zhì)，且不影響蛋白質(zhì)的消化吸收。

本文在研究了溫度、水分和作用時(shí)間的脫毒效果基礎(chǔ)上，對(duì)多種棉籽粕單一化學(xué)脫毒劑，如FeSO4、硫酸銅(CuSO4)、尿素、氫氧化鈉(NaOH)和雙氧水(H2O2)等的脫毒效果進(jìn)行了比較；并對(duì)脫毒效果較好的脫毒劑進(jìn)行組合，制備混合脫毒劑，結(jié)合脫毒棉籽粕樣品的粗蛋白質(zhì)含量檢測(cè)和體外消化分析，評(píng)價(jià)其脫毒效果。

1材料與方法

1.1材料

收集和制備FG含量500～2 000 mg/kg的棉籽粕[用正己烷浸提棉籽仁脫脂，再水熱處理得一定FG含量(500～2 000 mg/kg)的脫脂棉籽粕]。

1.2檢測(cè)方法

試驗(yàn)用美國(guó)油脂化學(xué)家學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)方法AOCS Ba7-58檢測(cè)FG含量，AOCS Ba8-55檢測(cè)總棉酚(TG)含量[15]。

1.2.1溫度、水分和水熱作用時(shí)間對(duì)棉籽粕脫毒率的影響

取棉籽粕(水分10.93%，F(xiàn)G含量515 mg/kg)3份，每次稱重50 g，分別用小型噴霧器添加3 mL水，置于三角瓶中密閉，再分別在60、80、100 ℃下烘8 h(時(shí)間足夠長(zhǎng)，以排除作用時(shí)間的影響)。每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，檢測(cè)FG含量，考察不同溫度對(duì)FG脫毒率的影響。

FG含量754 mg/kg(水分含量7.8%)的棉籽粕5份，每份50 g，分別添加蒸餾水4、5、6、7、8 mL，使其水分添加量為8%、10%、12%、14%、16%。置于三角瓶中密閉，在80 ℃下烘干1 h。每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，檢測(cè)FG含量，考察不同水分添加量對(duì)FG脫毒率的影響。

取FG含量754 mg/kg(水分含量7.8%)的棉籽粕5份，每份50 g，添加蒸餾水4.5 mL，置于三角瓶密閉，于80 ℃下分別烘1、2、3、4、5 h。每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，檢測(cè)FG含量，考察不同作用時(shí)間對(duì)FG脫毒率的影響。

1.2.2單一化學(xué)脫毒劑的脫毒條件優(yōu)化

1.2.2.1單一化學(xué)脫毒劑的篩選

稱取棉籽粕(含F(xiàn)G1 383 mg/kg，水分11.34%)10份(每份50 g)，分別用飽和FeSO4、1%CuSO4、2%賴氨酸、2%尿素、1%NaOH、1%賴氨酸(Lys)+0.1%NaOH、1%硫酸鎂(MgSO4)、1%硫酸錳(MnSO4)、1%硫酸鋅(ZnSO4)和30%H2O2(分析純)等溶液(2 mL)制成脫毒劑(調(diào)節(jié)棉籽粕水分含量為15%)，再將制備好的脫毒劑均勻噴灑于棉籽粕中，置于三角燒瓶中密閉，在80 ℃下烘1 h。每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，檢測(cè)FG含量，計(jì)算脫毒率，篩選出較優(yōu)單一脫毒劑。

1.2.2.2單一化學(xué)脫毒劑的脫毒條件控制

CuSO4脫毒條件：稱取50 g棉籽粕(含F(xiàn)G754 mg/kg，水分7.8%)按其質(zhì)量的0.5%稱取0.25 g CuSO4配成4.5 mL溶液均勻噴灑于棉籽粕中，分成5等分，置于5個(gè)三角燒瓶中密閉，于80 ℃分別烘1、2、3、4、5 h。每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，檢測(cè)棉籽粕中FG含量，考察不同作用時(shí)間對(duì)棉籽粕脫毒率的影響。

H2O2脫毒條件：稱取50 g棉籽粕(含F(xiàn)G754 mg/kg，水分7.8%)，按棉籽粕質(zhì)量的8%、10%、12%、14%、16%添加量噴灑4、5、6、7、8 mL 30% H2O2，置于三角瓶中密閉，在90 ℃下烘1 h。每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，檢測(cè)棉籽粕中FG含量，考察不同H2O2添加量對(duì)棉籽粕FG脫毒率的影響。

1.2.3混合脫毒劑的脫毒條件優(yōu)化

根據(jù)不同化學(xué)脫毒劑對(duì)棉籽粕脫毒率的試驗(yàn)，選用CuSO4、H2O2配制混合脫毒劑。稱取50 g

棉籽粕(含F(xiàn)G754 mg/kg，水分7.8%)，并按其質(zhì)量稱取0.5% CuSO4和30% H2O2配成4.5 mL溶液(調(diào)節(jié)棉籽粕水分含量到15%左右)，以溫度70、80和90 ℃，脫毒劑添加量8%、12%和16%，作用時(shí)間20、40和60 min作為脫毒條件，進(jìn)行3因素3水平[L9(34)]正交試驗(yàn)，如表1。

表1　混合脫毒劑脫毒條件篩選正交因素水平表

1.2.4混合脫毒劑的優(yōu)化效果驗(yàn)證

分別用FG含量為1 792和688 mg/kg的棉籽粕進(jìn)行脫毒驗(yàn)證，檢測(cè)FG、BG及TG含量的脫毒率。

樣品粗蛋白質(zhì)含量檢測(cè)采用飼料中粗蛋白質(zhì)含量測(cè)定方法GB/T 6432—1994。

取浸提棉蛋白用脫毒劑制得脫毒棉籽粕，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所動(dòng)物飼養(yǎng)與標(biāo)準(zhǔn)化研究室作體外消化測(cè)定。飼料樣品干物質(zhì)消化率、粗蛋白質(zhì)消化率、消化能(禽代謝能)以單胃動(dòng)物仿生消化系統(tǒng)(SDS-1)測(cè)定，模擬消化液試劑盒為鴨模擬消化液。

2結(jié)果

2.1溫度、水分和水熱作用時(shí)間對(duì)棉籽粕脫毒率的影響

由圖1-A可知。在60～100 ℃內(nèi)，隨著溫度的升高，棉籽粕的FG脫毒率也隨之升高；由圖1-B可知，棉籽粕水分添加量越多，處理所得棉籽粕FG的脫毒率越高。水熱作用時(shí)間對(duì)FG脫毒率的影響見圖1-C，作用時(shí)間越長(zhǎng)，處理所得棉籽粕FG含量越低，棉籽粕脫毒率越高。

圖1　溫度、水分和作用時(shí)間對(duì)棉籽粕FG脫毒率的影響

2.2單一化學(xué)脫毒劑的脫毒條件優(yōu)化

表2列出了不同化學(xué)脫毒劑對(duì)棉籽粕中FG的脫毒效果，由表2可知，10種單一化學(xué)脫毒劑的脫毒效果呈極顯著差異(P<0.01)。其中，飽和FeSO4的脫毒效果最好，CuSO4和H2O2的脫毒效果也較優(yōu)，此3種脫毒劑的脫毒率均達(dá)到40%以上。但是，用FeSO4脫毒后，棉籽粕的顏色發(fā)黑并帶有明顯鐵銹味，影響棉籽粕產(chǎn)品的感官和氣味。因此，本試驗(yàn)繼續(xù)選用CuSO4和H2O2作為單一脫毒劑，并進(jìn)行反應(yīng)條件的細(xì)化。由表3可以看出，將棉籽粕用0.5%CuSO4處理不同時(shí)間，其脫毒率差異不顯著(P>0.05)。且由表4可知，H2O2的添加量對(duì)棉籽粕脫毒率有極顯著的影響(P<0.01)，且隨著H2O2的增加，棉籽粕脫毒率隨之提高(P<0.01)。

表2　不同化學(xué)脫毒劑對(duì)棉籽粕中FG脫毒率的影響

棉籽粕FG含量1 383 mg/kg，水分11.34%；H2O230%濃度，其他試劑以棉籽粕質(zhì)量分?jǐn)?shù)配制溶液，并以2 mL添加量添加到棉籽粕中。

FG content was 1 383 mg/kg and moisture content was 11.34% in this cottonseed meal; the concentration of H2O2was 30%. Other solutions were prepared by reagents’ mass fraction of cottonseed meal and 2 mL of which were added to cottonseed meal, respectively.

同列數(shù)據(jù)肩標(biāo)不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)，肩標(biāo)相同或無字母表示差異不顯著(P>0.05)。表3和表4同。

In the same column, values with different capital letter superscripts mean significant difference (P<0.01), while with the same or no letter superscripts mean no significant difference (P>0.05). The same as Table 3 and Table 4.

結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。表3、表4、表6、表7同。Results were expressed by mean±SD. The same as Table 3, Table 4, Table 6 and Table 7.

2.3混合脫毒劑的脫毒條件優(yōu)化

由表5可知，因子A、B、C對(duì)脫毒率都呈現(xiàn)顯著影響(PA=0.015,PB=0.026,PC=0.008)，即試驗(yàn)所選溫度、時(shí)間、脫毒劑添加量都顯著影響棉籽粕脫毒率。其中，RC>RA>RB，即按照3個(gè)因素對(duì)脫毒率影響排序，則C>A>B；脫毒劑溶液添加量對(duì)脫毒率的影響最大，其次是溫度和作用時(shí)間。最佳試驗(yàn)條件為A3、B3、C3(90 ℃、溶液添加量16%、作用時(shí)間1 h)。

考慮到溫度對(duì)加工工藝耗能和棉籽粕營(yíng)養(yǎng)成分損失的影響，可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用條件，選取80 ℃、1 h、16%添加量為實(shí)際脫毒條件。

2.4最佳試驗(yàn)條件的驗(yàn)證

參考正交試驗(yàn)得到的最佳脫毒條件，結(jié)合實(shí)際選取80 ℃(溫度高耗能多，且經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證80 ℃基本已經(jīng)能達(dá)到脫毒目的)、1 h、16%添加量來進(jìn)行脫毒試驗(yàn)。

2.4.1FG含量的脫毒驗(yàn)證

用FG含量分別為1 792和688 mg/kg的2種棉籽粕經(jīng)混合脫毒劑脫毒后，脫毒效果見表6。FG的脫毒率均達(dá)到84%以上，BG、TG脫毒率也達(dá)到87%左右。

2.4.2脫毒棉籽粕的體外營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率

由表7可以看出，雖然脫毒后棉籽粕的粗蛋白質(zhì)含量稍有降低，但干物質(zhì)消化率和粗蛋白質(zhì)消化率及仿生消化能都顯著提高(P<0.05)。其中，干物質(zhì)消化率提高了約12%；粗蛋白質(zhì)消化率提高了約9%；仿生消化能提高了約14%。

3討論

3.1水熱作用對(duì)棉籽粕中棉酚脫除率的影響

FG的活性基團(tuán)(醛基和羥基)，尤其是臨醛基羥基，容易在水熱條件存在的情況下，與蛋白質(zhì)、氨基酸、磷脂等物質(zhì)互相作用形成結(jié)合物，同時(shí)也能被氧化劑氧化分解，與亞鐵離子(Fe2+)、銅離子(Cu2+)絡(luò)合或與其他化學(xué)試劑發(fā)生反應(yīng)而避免或降低其對(duì)動(dòng)物的毒性作用。棉籽榨油加工過程中，水熱作用本身就能形成大量BG，但這些BG不穩(wěn)定，在消化道內(nèi)會(huì)發(fā)生“水解返回”[10]現(xiàn)象。所以，本試驗(yàn)考慮在水熱作用下，對(duì)棉籽粕使用化學(xué)試劑，使棉籽粕中FG形成難于水解的螯合物或分解為其他物質(zhì)。本試驗(yàn)選擇60～100 ℃區(qū)間，因?yàn)闇囟热舾哂?00 ℃對(duì)蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值產(chǎn)生損害；水分含量控制在8%～16%，因?yàn)樗痔嗖焕诿摱竞蟾稍?，使干燥時(shí)間和成本明顯增加；同理，作用時(shí)間控制在20 min～8 h，因?yàn)闀r(shí)間越長(zhǎng)，耗能越多，成本增加。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著溫度的升高、水分含量的增加和時(shí)間的延長(zhǎng)，棉酚脫毒率明顯增加；且溫度對(duì)脫毒率的影響最大，影響幅度也大；水分和作用時(shí)間對(duì)脫毒率的影響都稍顯緩和。有報(bào)道，加熱處理可使FG的脫毒率達(dá)到70%以上[16]，然而在本試驗(yàn)限定的溫度、水分和作用時(shí)間條件下，棉酚脫毒率均在60%以下。

表3　用0.5%CuSO4處理不同時(shí)間對(duì)棉籽粕脫毒率的影響

表4　不同H2O2添加量對(duì)棉籽粕FG脫毒率的影響

表5　混合脫毒劑作用條件的L9(34)正交試驗(yàn)結(jié)果

表6　混合脫毒劑對(duì)棉籽粕的FG脫毒效果

1)FG 1 792指游離棉酚含量為1 792 mg/kg的棉籽粕，其總棉酚含量為14 100 mg/kg。FG 1 792 mean cottonseed meal with 1 792 mg/kg of FG, and its TG content was 14 100 mg/kg.

2)FG 688指游離棉酚含量為688 mg/kg的棉籽粕，其總棉酚含量為10 638 mg/kg。FG 688 mean cottonseed meal with 688 mg/kg of FG, and its TG content was 10 638 mg/kg.

表7　混合脫毒劑對(duì)棉籽粕營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)體外消化率的影響

粗蛋白質(zhì)含量為干物質(zhì)基礎(chǔ)。同行數(shù)據(jù)肩標(biāo)不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，肩標(biāo)相同或無字母表示差異不顯著(P>0.05)。

Crude protein content was determined based on dry matter. In the same column, values with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05), while with the same or no letter superscripts mean no significant difference (P>0.05).

3.2單一和混合化學(xué)脫毒劑的篩選

如前文所述，棉酚脫毒率與水熱作用條件密切相關(guān)，因此本研究配合一定水熱作用，針對(duì)前人報(bào)道的眾多化學(xué)脫毒劑進(jìn)行了脫毒試驗(yàn)，其中FeSO4、CuSO4和H2O2脫毒效果較佳。有毒性的FG具有3種互變異構(gòu)體，通常情況下呈相對(duì)穩(wěn)定的雙醛式。FeSO4中的Fe2+和CuSO4中的Cu2+能與雙醛式FG反應(yīng)生成變性棉酚-鐵/銅絡(luò)合物，使FG的活性羥基失去作用而達(dá)到脫毒的目的。此棉酚-鐵/銅絡(luò)合物不能被吸收，最終排出體外，不會(huì)對(duì)動(dòng)物體產(chǎn)生不良的負(fù)作用。因此FeSO4和CuSO4既可以作為棉酚的解毒劑，也能夠使棉酚在肝臟中的蓄積量下降，從而預(yù)防動(dòng)物棉酚中毒。然而，F(xiàn)eSO4脫毒后棉籽粕顏色發(fā)黑并帶有較濃的鐵銹味，不宜作為脫毒劑對(duì)棉籽粕脫毒。另外，氧化脫酚法是利用氧化性較強(qiáng)的氧化劑對(duì)棉酚進(jìn)行氧化變質(zhì)，從而降解FG，但不能改變BG的含量。

而本試驗(yàn)中，CuSO4和H2O2的單一脫毒率只有43%～52%，且如前文所述，棉籽粕中棉酚脫毒率與棉籽粕處理溫度、水分和時(shí)間均有密切的關(guān)系。因此，本試驗(yàn)考慮在不同溫度、水分和時(shí)間水平條件下，以一定比例將CuSO4和H2O2配合成混合脫毒劑，進(jìn)行3因素3水平的正交試驗(yàn)，以期得到混合脫毒劑的最佳脫毒條件。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，16%脫毒劑添加量在90 ℃溫度下反應(yīng)1 h為最佳脫毒條件，分別用FG含量低和高的2種棉籽粕進(jìn)行脫毒驗(yàn)證：混合脫毒劑脫毒后，棉籽粕味香色正，F(xiàn)G含量降為219和110 mg/kg，脫毒率達(dá)到88.89%和84.01%，完全達(dá)到脫毒要求(完全低于聯(lián)合國(guó)咨詢委員會(huì)規(guī)定的食用棉籽蛋白質(zhì)中FG含量≤0.06%的標(biāo)準(zhǔn))；而且TG、BG脫除率均達(dá)87%左右。其原因可能是，一方面，我們?cè)谶x用混合脫毒劑的基礎(chǔ)上，以90 ℃處理1 h為反應(yīng)條件，其水熱作用也同時(shí)降低了BG的含量[17]；另一方面，也避免了BG再水解生成FG[18]，可見脫毒效果較好。

本試驗(yàn)用混合脫毒劑在降低棉籽粕中FG的同時(shí)，也減少了BG含量，可以避免BG在消化道內(nèi)水解，重新生成FG的情況。然而，混合脫毒劑脫毒后，棉籽粕粗蛋白質(zhì)含量降低，可能是因?yàn)槊摱緞┑难趸饔迷斐傻摹?/p>

3.3混合脫毒劑脫毒棉籽粕營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)體外消化率檢驗(yàn)

通過脫毒棉籽粕體外消化試驗(yàn)可看出，混合脫毒劑脫毒效果優(yōu)異，脫毒后棉籽粕粗蛋白質(zhì)含量雖然有所降低，但粗蛋白質(zhì)消化率提高了9%，說明此脫毒劑脫毒作用促使蛋白質(zhì)變性，提高了棉籽粕中粗蛋白質(zhì)的消化率。另外，應(yīng)用混合脫毒劑使棉籽粕的干物質(zhì)消化率提高了12%，仿生消化能提高了14%，有效提高了棉籽粕的可消化利用率。

4結(jié)論

本試驗(yàn)研究了水熱作用對(duì)棉籽粕中棉酚脫除率的影響，結(jié)合化學(xué)試劑對(duì)棉酚脫毒的作用，得到CuSO4和H2O2混合脫毒劑在80 ℃、1 h、16%添加量的條件下能脫除棉籽粕中84%以上的FG以及87%左右的BG；再結(jié)合脫毒劑對(duì)棉籽粕粗蛋白質(zhì)含量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)體外消化率的影響，雖然其脫毒后棉籽粕粗蛋白質(zhì)含量稍有降低，但干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)消化率和仿生消化能均顯著提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]李愛科.中國(guó)蛋白質(zhì)飼料資源[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社,2013.

[2]柴慧娟.棉籽餅粕蛋白資源的利用途徑[J].糧油食品科技,1994(1):1-4.

[3]ROBINSON P H,GETACHEW G,DE PETERS E J,et al.Influence of variety and storage for up to 22 Days on nutrient composition and gossypol level of pima cottonseed (Gossypiumspp.)[J].Animal Feed Science and Technology,2001,91(3/4):149-156.

[4]CALHOUN M C,KUHLMANN S W,BALDWIN JR B C.Assessing the gossypol status of cattle fed cottonseed products[C]//Proceedings of the Pacific Northwest Animal Nutrition Conference.Portland,1995:147A-157A.

[5]MENA H,SANTOS J E P,HUBER J T,et al.The effects of feeding varying amounts of gossypol from whole cottonseed and cottonseed meal in lactating dairy cows[J].Journal of Dairy Science,2001,84(10):2231-2239.

[6]BARRAZA M L,COPPOCK C E,BROOKS K N,et al.Iron sulfate and feed pelleting to detoxify free gossypol in cottonseed diets for dairy cattle[J].Journal of Dairy Science,1991,74(10):3457-3467.

[7]TABATABAI F,GOLIAN A,SALARMOEINI M.Determination and detoxification methods of cottonseed meal gossypol for broiler chicken rations[J].Journal of Agricultural Sciences and Technology,2002,16(1):3-15.

[8]NAGALAKSHMI D,SASTRY V R B,AGRAWAL D K.Detoxification of undecorticated cottonseed meal by various physical and chemical methods[J].Animal Nutrition and Feed Technology,2002,2(2):117-126.

[9]NAGALAKSHMI D,SASTRY V R B,PAWDE A.Rumen fermentation patterns and nutrient digestion in lambs fed cottonseed meal supplemental diets[J].Animal Feed Science and Technology,2003,103(1/4):1-14.

[10]張嗣炯.棉籽餅粕脫毒的工藝研究和利用[J].中國(guó)糧油學(xué)報(bào),1997,12(2):26-29.

[11]戴衛(wèi)東,盧伯南,錢禮華,等.熱堿法脫除游離棉酚的實(shí)驗(yàn)研究[J].應(yīng)用化工,2004,33(6):57-59.

[12]ZHANG W J,XU Z R,ZHAO S H,et al.Development of a microbial fermentation process for detoxification of gossypol in cottonseed meal[J].Animal Feed Science and Technology,2007,135(1/2):176-186.

[13]NOFTSGER S M,HOPKINS B A,DIAZ D E,et al.Effect of whole and expanded-expelled cottonseed on milk yield and blood gossypol[J].Journal of Dairy Science,2000,83(11):2539-2547.

[14]BLAUWIEKEL R,XU S,HARRISON J H,et al.Effect of whole cottonseed,gossypol,and ruminally protected lysine supplementation on milk yield and composition[J].Journal of Dairy Science,1997,80(7):1358-1365.

[15]American Oil Chemists Society.Office and tentative methods[S].2nd ed.[S.l.]:[s.n.],1975.

[16]LEE K J,DABROWSKI K.High-performance liquid chromatographic determination of gossypol and gossypolone enantiomers in fish tissues using simultaneous electrochemical and ultraviolet detectors[J].Journal of Chromatography B,2002,779(2):313-319.

[17]魏二虹,張文舉,劉東軍.不同熱處理對(duì)棉籽餅中棉酚含量的影響[J].石河子大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2010,28(1):52-57.

[18]王書云,劉良忠,何東平,等.棉粕化學(xué)方法脫除棉酚效果的研究[C]//中國(guó)糧油學(xué)會(huì)油脂分會(huì)第十七屆學(xué)術(shù)年會(huì)暨產(chǎn)品展示會(huì)論文集.鄭州:中國(guó)糧油學(xué)會(huì),2008:226-230.

*Contributed equally

**Corresponding author, professor, E-mail: lak@chinagrain.org

(責(zé)任編輯陳燕)

Study on Detoxification of Gossypol in Cottonseed Meal by Chemical Methods

WANG Weiwei1ZHOU Tianbing1,2*LI Aike1**HAN Fei1SONG Daijun2

(1. Academy of State Administration of Grain, Beijing 100037, China; 2. College of Animal Science and Technology, Southwest University, Chongqing 400715, China)

Abstract:This study was conducted to explore an optimal chemical method to remove gossypol from cottonseed meal. Test 1, we studied the effects of moisture, temperature and treatment time on detoxification rate of gossypol, to explore an optimal moisture and temperature for detoxification of gossypol. We found that under the condition of 60 to 100 ℃, 8% to 16% of moisture and 20 min to 8 h of time, the detoxification rate was increased with the increases of moisture, temperature and time. Test 2, we compared the detoxification effects of 10 chemical detoxication reagents, and found that the detoxification effects of ferric sulfate (FeSO4), copper sulphate (CuSO4) and hydrogen peroxide solution (H2O2) were better, of which detoxification rate were more than 40%. However, the cottonseed meal after treatment of FeSO4 was turning black with rust taste. So CuSO4 and H2O2 were the best single gossypol detoxicant. Test 3, we investigated the optimal condition for this mixed detoxicant and tested their effects. We observed that the optimum parameters for CuSO4 and H2O2 as mixed detoxicant were 80 ℃, 16% solvent consumption and 1 h heating. Under this condition, the detoxification rate for either free or bound gossypol was more than 84%. The mixed detoxicant slightly decreased the crude protein content of cottonseed meal (P>0.05), however, it increased the digestibilities of crude protein (P<0.05). In conclusion, moisture, temperature and time are important for chemical decoxification of cottonseed meal. CuSO4 and H2O2 as mixed detoxicant, under control of these 3 conditions (80 ℃, 16% supplementation of detoxicant and 1 h of close heating), can effectively remove gossypol from cottonseed meal and improve the digestibility of crude protein and bionic digestive energy. Collectively, our study can provide a good theoretical and technical support for detoxificated cottonseed meal processing.[Chinese Journal of Animal Nutrition, 2016, 28(2)：564-571]

Key words:chemical detoxification; cottonseed meal; crude protein; digestibility; gossypol

中圖分類號(hào)：S816.9

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-267X(2016)02-0564-08

作者簡(jiǎn)介：王薇薇(1984—)，女，內(nèi)蒙古呼和浩特人，助理研究員，博士，從事新型優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)飼料資源開發(fā)利用、飼用益生菌包被技術(shù)應(yīng)用研究。E-mail: www@chinagrain.org**通信作者：李愛科，研究員，博士生導(dǎo)師，E-mail: lak@chinagrain.org

基金項(xiàng)目：“十二五”農(nóng)村領(lǐng)域國(guó)家科技計(jì)劃“糧油收購(gòu)數(shù)字化質(zhì)量安全檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究”(2013BAD17B03)；國(guó)家“十二五”科技支撐計(jì)劃“新型優(yōu)質(zhì)蛋白飼料原料生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)研究”(2011BAD26B01-3)

收稿日期：2015-09-01

doi：10.3969/j.issn.1006-267x.2016.02.031