棉籽浓缩蛋白加工工艺及其在水产饲料中营养价值

导读：目前，蛋白质资源短缺，特别是适合水产动物饲料的优质蛋白源更是如此。所以，开发新型非粮蛋白是解决饲料蛋白源短缺、促进动物养殖可持续发展、保障国家粮食安全的重要途径。棉籽浓缩蛋白作为非粮蛋白一类的典型产品因加工设备和工艺技术的不断提升，清除了棉粕中的有毒物质和抗营养因子，从而使产品的蛋白含量和质量得到了提升，并得到了快速的发展。本期中国农业科学院饲料加工创新团队的博士生导师薛敏研究员以“棉籽浓缩蛋白加工工艺及其在水产饲料中营养价值”为题，系统介绍了棉籽浓缩蛋白加工工艺及棉籽浓缩蛋白营养价值研究进展，为我国棉籽加工产业的升级及棉籽浓缩蛋白产品的利用提供新思路。

联合国粮食及农业组织（FAO）指出，未来几十年内渔业和水产养殖对全球粮食安全和减贫至关重要。为了保证水产行业为全球人口提供优质蛋白质，加强水产饲料的可持续性发展研究是十分关键的。水产养殖因其高转化效率和低排放的特征为全球粮食安全和营养健康提供重要保障。中国水产养殖产量从1991年不到800万吨增加到2019年5 027万吨，快速发展的水产养殖对饲料及其蛋白源的需求越来越大。目前，我国水产饲料年鱼粉用量120万~150万吨、豆粕600万吨、菜粕250万吨、棉粕100万吨。然而，我国适合水产动物饲料的优质蛋白源十分短缺，鱼粉年产量仅40万吨，进口量120多万吨，进口依存度超过80%。作为主要饲料蛋白源的豆粕来自大豆，而我国大豆年产量不到1 500万吨，饲料用粮无法占用更多耕地，2020年进口量超一亿吨，进口依存度超过85%，成为我国饲料产业受制于人的“卡脖子”因素。我国非粮蛋白种类丰富，但技术研发严重不足，限制其在水产饲料中应用。因此，开发新型非粮蛋白是解决饲料蛋白源短缺、促进动物养殖可持续发展、保障国家粮食安全的重要途径。

我国是世界第一产棉大国，棉籽资源丰富，年产量约800万吨，其中新疆是主要棉籽产区，产量达到700万吨左右。但传统工艺产棉粕品质较差，纤维素和木质素成分严重限制了其在水产膨化饲料中的应用。从棉粕的氨基酸组成看，除精氨酸、苯丙氨酸含量较高之外，其他必需氨基酸含量均较低，尤其是赖氨酸，被认为是第一限制性氨基酸，且利用率很低，这主要是加工过程中过热预处理造成的美拉德反应及较高的游离和结合棉酚限制了其在饲料中的应用。随着近年来加工设备和工艺技术的日趋成熟，加之政府和行业对新型蛋白质原料开发的扶持，目前很多企业通过工艺优化已经基本解决了棉籽中有毒物质和抗营养因子的消除问题，同时使产品的蛋白质含量和质量均得到显著提升，其中棉籽浓缩蛋白（Cottonseed protein concentrated, CPC）就是一类典型产品。

1 棉籽浓缩蛋白加工工艺

1.1 棉籽蛋白生产工艺发展历史

棉籽是分离棉花纤维后的种籽，主要由棉壳和棉仁两部分组成，是我国重要的油料资源。棉壳的主要成分是纤维素和木质素，含量在70%以上，占棉籽总重的25%~40%，另外含大约1%的油脂和3%的蛋白质，其余成分为多缩戊糖和灰分等。棉仁占棉籽总重的60%以上，含39.0%的蛋白质、33.2%的脂肪、14.8%的糖类和2.2%的粗纤维。棉仁由子叶、胚茎、胚根和胚芽四部分组成，是重要的榨油原料，棉籽油含大量的不饱和脂肪酸。去除了棉酚等有毒物质的精炼棉籽油可供人类食用。

20世纪50年代，我国开始通过土法压榨生产棉籽油和棉籽饼，受棉酚毒性影响，摄入一定量棉籽油和棉籽饼作为食物的民众普遍出现“灼烧症”和不育症。进入20世纪80年代，经高温蒸炒/膨化后榨油，再经高温压榨生产棉粕的工艺逐步取代了土法压榨，成为棉籽加工的主流技术。21世纪初，一种“液-液-固”低温提油、脱酚生产脱酚棉籽蛋白（蛋白质含量约50%）的工艺得到普遍应用（专利号ZL00134520.6）。但受棉花产业由内地向新疆战略转移，同时随着棉籽深加工设备和生产工艺技术的逐步改进，粗蛋白质水平可达60%以上的棉籽浓缩蛋白产品得到快速发展。

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