我国的蛋白饲料资源，尤其优质蛋白饲料原料严重短缺，每年粮油饲料资源需求量达3.5亿t，其中进口量占需求量1/3左右，大豆和鱼粉进口量居世界第一[1]。2018年，全国棉花种植面积为3 352.3 khm2，产量达609.6万t[2]。棉花的种子称为棉籽，是重要的油料来源。棉籽经过机械压榨或预榨浸提等方式可产生12%~18%棉籽油和45%棉籽饼粕副产物[3]。棉籽粕中粗蛋白含量在35%以上，且价格相对低廉。但棉籽粕中含有内源性毒素—游离棉酚（FG），FG对畜禽的生长、繁殖具有一定的毒害作用，限制了棉籽粕在畜禽饲料中的应用。近年来，国内外学者致力于棉籽粕的脱毒研究，脱毒后的棉籽粕不但有害成分显著降低，而且饲料品质也明显改善。化学法处理后棉籽粕的粗蛋白消化率显著提高[4]。另外，棉籽粕经微生物发酵后可产生大量的生物酶和益生菌[5]。文章对棉籽粕的营养特性和常用脱毒技术进行综述，着重对棉籽粕在畜禽生产中的应用进行探讨，以期为棉籽粕在畜禽生产中的合理利用提供参考。1棉籽粕营养特性棉籽粕是棉籽经过预榨浸提或直接浸提后得到的副产品，其优点主要有：蛋白质含量较高，一般在36.3%~47.0%，仅次于豆粕（41.8%~47.9%），高于菜籽粕（35.7%~38.6%）[6]；富含多种维生素，尤其是维生素E、维生素B1含量较高；水解后可得到17种氨基酸，其中赖氨酸含量较低为1.97%，而精氨酸含量高达4.65%，两者比值远远超过100∶120的理想比值。氨基酸组成比例优于其他饼粕，除蛋氨酸含量稍显不足外，其他几种氨基酸均达到国际粮农组织（FAO）推荐标准[7]，棉籽粕的营养水平见表1。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.02.035.T001表1棉籽粕的营养水平项目Yu等[9]Jazi等[10]Ma等[3]靳曼等[11]倪海球等[12]中国饲料[6]干物质/%89.4692.6290.5691.4190.8290.00粗蛋白/%41.3436.3446.1042.9750.5443.50粗脂肪/%1.381.10—10.162.270.50粗纤维/%12.4512.5817.657.1112.8610.50粗灰分/%6.455.206.766.476.216.60钙/%0.25—0.26——0.28总磷/%1.02—0.71——1.04赖氨酸/%1.461.561.821.511.961.97蛋氨酸/%0.590.510.630.36—0.58精氨酸/%4.484.174.974.125.314.65苏氨酸/%1.231.241.431.061.501.25组氨酸/%1.101.131.150.951.221.19异亮氨酸/%1.121.281.301.171.471.29亮氨酸/%1.952.172.462.112.792.47苯丙氨酸/%1.912.242.351.972.582.28缬氨酸/%1.881.771.891.622.111.91赖氨酸∶精氨酸146∶448156∶417182∶497151∶421196∶531197∶465FG/(mg/kg)150.00584.33326.07—589.47—棉籽粕也有一些不足之处，如有效能值低、蛋白质含量变异大、纤维含量较高、消化吸收率低等。棉籽粕含有内源毒素FG，不仅阻碍营养物质的消化吸收，还会给动物的生长、发育、繁殖等方面带来负面影响，严重制约棉籽粕在畜禽生产中的应用[8]。2棉籽粕的脱毒技术棉籽粕是棉籽经榨油后生成的副产物，其粗蛋白含量在44%左右，代谢能7.4~11.99 MJ/kg，是较好的杂粕蛋白资源[13]。但其成分中FG是由棉花色腺体产生的多元酚类化合物，可促进临床中毒、肝损伤、生殖毒性和免疫危害[14-15]，严重影响棉籽粕在畜禽养殖中的有效利用。棉籽粕脱毒技术是指利用游离棉酚化学性质不稳定的特性，运用物理、化学、生物方法处理生成无毒且不易被吸收的络合物排出动物体外，从而达到脱毒的目的。2.1物理法物理法是以高温，高压的方法使蛋白质与FG结合生成无毒物质，或者利用离心将色腺体剔除以达到脱毒目的的方法。物理法主要包括：挤压膨化法、湿热脱毒法、辐射技术等。湿热脱毒法对温度和湿度要求较高，在生产中需要购进大型脱毒设备，脱毒成本较高，且脱毒过程中容易使蛋白质变性，粗蛋白含量降低，进而影响棉籽粕的营养价值。胡维岗等[16]利用挤压膨化法对棉籽粕进行脱毒处理时发现，当温度为120 ℃，FG的含量显著降低，且对棉籽粕的营养成分没有显著影响。王倩等[17]利用湿热脱毒法处理棉籽粕，结果表明，在湿度不变的条件下，温度与脱毒率呈正向显著线性相关，且温度和湿度之间也存在明显的交互作用。辐射技术是一种较好的脱毒方式，不仅可以在较少损伤营养成分的同时有效降低棉籽粕中FG和粗纤维的含量，还可以消除饲料中微生物污染，达到较好的存储效果[18]。Nayefi等[19]利用电子射线和γ射线以40 kGy辐照剂量对棉籽粕进行脱毒处理发现，两种射线均使棉籽粕中总棉酚（total gossypoll，TG）含量降低40.6%，其中电子射线对FG的脱除效果更好。另外，Dai等[20]报道指出，棉籽粕经超细粉碎和脉冲磁场处理后，FG的脱除率可达83.39%，且脱毒效率随脉冲磁场强度和样品重量的增加而略有下降。2.2化学法化学法是利用化学反应，通过改变FG结构降低其含量的方法。化学法对FG的脱除率较高、方法简单，适合在生产养殖中广泛使用。化学法主要包括：硫酸亚铁法、碱处理法、混合溶剂萃取法等。硫酸亚铁脱毒法是利用硫酸亚铁中的亚铁离子与FG结合，使棉酚中的活性集团失去作用，形成不易吸收且无毒害作用的酚-铁络合物，最终排出体外。王倩等[17]研究表明，当硫酸亚铁用量为FG质量浓度5倍时，FG脱除率可达83.12%，且对棉籽粕的干物质、粗蛋白、粗脂肪等营养成分含量未有显著影响（P0.05）。铁离子不仅能降低棉籽粕中FG的含量，还可以消除棉籽粕引起的机体血液参数方面的负面影响[21]，但硫酸亚铁法只能去除FG，TG含量未改变，所形成的络合物仍残留在棉籽粕中，造成棉籽粕颜色加深适口性差。斯热吉古丽·阿山等[22]利用7种脱毒方法对棉花茎秆、棉籽壳及棉籽饼进行脱毒效果研究，发现3%氢氧化钙法的脱毒率最高（约为86%）、脱毒成本较低、操作简便、实用性较强。Pelitire等[23]将磷酸加入乙醇溶液中制成混合脱毒剂对棉籽粕进行脱毒试验，结果表明，脱毒后TG含量仅仅占脱毒前的5%~10%。王微微等[4]报道指出，添加16%硫酸铜和过氧化氢溶液制成的混合脱毒剂在80 ℃条件下脱毒1 h后，可使棉籽粕中的FG和结合棉酚的脱除率分别达到84%和87%，且干物质和粗蛋白质的消化率均显著提高。混合溶剂萃取法虽然简单高效，但脱毒过程中会产生废水，对环境造成污染，因此还需进一步优化。2.3生物法微生物生长代谢过程中会产生大量生物酶。这些酶可以与棉籽粕中的有害物质发生反应，生成无毒无害的化合物，这种利用生物技术脱毒的方法称为生物脱毒法。生物脱毒法包括：酶解法、微生物发酵法、菌酶协同发酵法。生物脱毒法降解棉籽粕棉酚见表2。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.02.035.T002表2生物脱毒法降解棉籽粕棉酚发酵菌株比例类型粗蛋白含量/%活菌数/(CFU/g)脱毒率/%参考文献发酵前发酵后棉铃虫棉酚降解酶—酶解38.9140.64—92.60杨文婷等[24]嗜酸乳杆菌—单菌发酵39.7942.492.20×10673.79王永强等[29]热带假丝酵ZD-3—单菌发酵34.5137.63—64.58Nie等[30]黑曲霉(XH001)米曲霉(XH002)酿酒酵母菌（安琪酵母）1∶1∶1混菌发酵42.8044.60—96.20王小磊[31]植物乳杆菌-L1发酵乳杆菌-L2酿酒酵母-Y11∶1∶1混菌发酵42.2851.355.80×10980.38颜雨薇[32]黑曲霉(PTCC5010)米曲霉(PTCC5163)枯草芽孢杆菌(PTCC1156)1∶1∶1混菌发酵36.3439.226.16×10888.36Jazi等[10]枯草芽孢杆菌BJ-1木瓜蛋白酶—菌酶协同46.8651.34—54.77孙宏[28]酶解法不仅脱毒效率高，且大大缩短反应时间，能更好地应用于生产实践中。杨文婷等[24]研究发现，在温度35 ℃、底物水分35%的条件下，添加3%酶蛋白CPR-CYP6AE12经过1.5 h后可脱除92.67%的FG，比高降解棉酚菌株热带假丝酵母ZD-3的FG脱除率高4.46%，两种处理方法对棉籽粕营养物质的影响无显著差异，但前者极大地缩短反应时间。亓秀晔等[25]利用中性蛋白酶对棉籽粕进行酶解处理，在反应时间48 h、加酶量1 000 U/g的情况下，FG的降解效果最优。微生物发酵法以单菌发酵和混菌发酵为主，该方法不仅脱毒效果好，且棉籽粕经发酵后能产生大量有益菌，提高干物质和蛋白质的消化利用率，经乳酸菌发酵后的棉籽粕有香味，适口性也有所提高[26]，另外，将棉籽粕用枯草芽孢杆菌BLCC1—0039进行发酵处理，发酵24 h后FG脱除率可达93.89%，且酸融蛋白含量显著提高[27]。Jazi等[10]利用枯草芽孢杆菌、黑曲霉、米曲霉发酵棉籽粕发现，FG和粗纤维的含量显著降低，同时提高棉籽粕中粗蛋白的含量和乳酸菌的数量。另外，孙宏[28]通过对蛋白酶种类和添加量的选择，成功构建枯草芽孢杆菌和木瓜蛋白酶协同发酵棉籽粕的工艺，与单一发酵相比，菌酶协同处理后的棉籽粕FG含量明显降低，小分子蛋白含量显著提高，并进一步改善棉籽蛋白的抗氧化功能和体外消化率。微生物发酵结合蛋白酶处理可能是一种有效改善棉籽蛋白品质的方法，对提高棉籽粕应用价值具有重要意义。3棉籽粕在畜禽养殖中的应用棉籽粕粗蛋白含量高，是潜在的优质蛋白原料，经脱毒处理后的棉籽粕，FG含量显著降低，营养成分得到明显改善，可有效应用于畜禽饲料中。在饲料中添加发酵棉籽粕，可改善畜禽生产性能、屠宰性能、降低养户的饲养成本。棉籽粕在畜禽养殖中的应用见表3。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.02.035.T003表3棉籽粕在畜禽生产中的应用类别研究对象试验结果参考文献单胃动物肉鸡添加适量发酵棉籽粕，可提高肉鸡生长性能Tang等[33]、魏莲清等[34]、张晓羊等[35]、罗远琴等[36]肉鸡添加适量发酵棉籽粕可调控肉鸡脂肪代谢，改善鸡肉品质Nie等[30]、吴妍妍等[37]、魏莲清等[34]肉鸡添加适量发酵棉籽粕，可调节肉鸡肠道微生物组成，改善肠道形态Jazi等[10]、Sun等[38]、Wang等[39]生长育肥猪添加适量发酵棉籽粕对生长猪的生长性能无显著影响，可降低饲养成本，棉籽粕经膨化后可显著提高生长猪抗氧化功能和免疫功能秦金胜等[40]、丁超等[41]、马丽等[42]、关红民等[43]、倪海球等[12]猪日粮中添加赖氨酸可减少棉酚带来的负面影响Fombad等[44]、Ma等[3]反刍动物肉牛、山羊饲喂发酵棉籽粕，可提高肉牛的生长性能和日粮养分消化率，棉籽饼粕代替豆粕，对山羊的生长性能无显著影响，发酵棉籽粕可降低羊羔饲喂成本Alemu等[45]、胡鹏飞等[46]、梁敏等[47]、Solomon等[48]奶牛棉籽粕作为精料补充料有助于提高奶牛产奶量Bernard等[49]、Wanapa等[50]3.1棉籽粕在家禽生产中的应用鸡的肠道较细，且肠道内酶的活性较低，经发酵后的棉籽粕产生的小肽和益生菌，更有利于肠道的消化吸收。肉鸡饲料中添加发酵棉籽粕可以提高肉鸡的生长性能、改善肉品质，对肠道形态及盲肠微生物组成也有积极影响[10]。研究表明，日粮中添加6%和8%的发酵棉籽粕能够提高肉鸡的生长性能[33-34]；饲喂6%的发酵棉籽粕可使肉鸡的免疫功能和总抗氧化能力显著提高[35]。罗远琴等[36]报道指出，用发酵棉籽粕代替8%的豆粕饲喂肉鸡，肉鸡日采食量和胸腺指数较对照组（6%棉粕）分别提高13.28%和38.91%。通过调节肉鸡的脂肪代谢，可以减少多余脂肪沉积，进而改善鸡肉品质[10]。Nie等[30]研究发酵处理棉籽粕对肉鸡脂类代谢的影响，结果表明，肉鸡腹部脂肪和肝脏甘油三酯含量均显著降低，鸡肉品质得到明显改善。血脂的改变能影响脂肪沉积，魏莲清等[34]和吴妍妍等[37]研究发现，添加6%发酵棉粕能够显著降低肉鸡皮下脂肪厚度和总胆固醇含量。此外，大量研究表明，添加发酵棉籽粕的肉鸡日粮中含有大量益生菌，有机酸和生物酶类等物质，可以显著改善肉鸡肠道菌群结构和肠道形态[10,38-40]。综上所述，微生物发酵不仅能够消除FG对肉鸡的毒害作用，还能提高肉鸡的生长性能，改善肠道微生物结构，发酵棉籽粕在肉鸡生产中作为蛋白原料方面具有巨大的潜力。3.2棉籽粕在猪生产中的应用脱毒处理后的棉籽粕有毒成分显著降低，可用于生长发育期猪的养殖中。脱毒棉籽粕能够提高猪的免疫力和抗病力，降低饲养成本。秦金胜等[40]利用发酵棉籽粕分别代替10%和15%豆粕可使生长期猪的饲料成本分别降低1.5%和3.2%。丁超等[41]发现，日粮中添加50%的发酵棉籽粕代替豆粕饲料报酬最高。微生物发酵过程中产生的有机酸能够通过协助酸化胃肠道，抑制大肠杆菌等有害微生物的生长繁殖及对致病性微生物产生拮抗作用，从而改善胃肠道健康，降低腹泻率，益生菌在肠道定植，相当于天然自动免疫，提高机体抗病力[42]。倪海球等[12]利用挤压膨化法处理后的棉籽粕饲喂生长猪发现，生长猪的免疫功能和抗病能力均显著提高。关红民等[43]研究发酵棉籽粕日粮对生长猪的影响，结果表明，饲喂发酵棉籽粕生长期猪的末重和日增重分别增加3.31 kg和62.04 g，料重比降低4.49%，腹泻频率和死亡率分别降低4.5%和1.8%。马丽等[42]研究发现，饲粮添加5%的发酵棉粕可使对生长猪的腹泻率下降1.13%。3.3棉籽粕在反刍动物生产中的应用棉籽粕蛋白含量高，氨基酸组成较合理，可作为反刍动物精料中的蛋白原料。Alem等[45]研究发现，饲粮中补充棉籽粕能够显著提高山羊的屠宰重和日增重，对粗蛋白摄入量和胴体参数也有积极影响。发酵处理的棉籽粕产生的短链脂肪酸、生长因子等有益物质，可通过促进瘤胃微生物的生长代谢提高反刍动物对棉籽蛋白的利用率[5]。胡鹏飞等[46]用发酵棉粕代替10%的豆粕饲喂羔羊，发现羔羊25 d日增重提高50%，且每增重1 kg饲养成本可降低3.55元。梁敏等[47]研究表明，饲粮添加6%的发酵棉籽粕可显著提高安格斯肉牛的生长性能和日粮养分消化率。此外，棉籽粕作为精料补充料可增加饲料中瘤胃不可降解蛋白质含量，提高奶牛的产奶量[51]。Bernard[49]和Wanapat等[50]报道指出，喂食棉籽粕可使奶牛的干物质采食量和产奶量有增加的趋势。4结论棉籽粕作为一种优质杂粕蛋白饲料资源，通过物理、化学、生物等脱毒手段可去除FG，提高其营养品质。棉籽粕的饲料化利用不仅解决饲料行业配方单一问题，还降低畜禽饲养成本，提高养殖户的经济收入。但棉籽粕的脱毒研究还处于试验阶段，且研究多集中于对脱毒菌株的筛选及脱毒工艺的优化，对其脱毒机理方面尚无明确报道，此外，棉籽粕发酵底物复杂，产品质量稳定性弱，暂时市场对其也没有统一的规定和标准。因此，棉籽粕脱毒技术及其在畜禽生产应用方面还需深入研究。