[科普中国]-棉籽蛋白

基本简介

棉籽蛋白是由棉籽经过剥绒、剥壳，在低温下一次性浸油、沥干后再经过脱除有毒物质——棉酚后制成的一种高蛋白产品，是国内新上市的一种蛋白原料。经过一些奶牛场的试验和应用证明，使用棉籽蛋白能显著提高奶牛产奶量，改善乳品品质，节约饲养成本，是一种很有应用前景的奶牛蛋白饲料。

使用脱酚棉籽蛋白能显著提高奶牛产奶量、改善乳品品质这一现象，引起了中国奶协、中国农业大学等学者专家们的关注，中国农业大学动物科技学院周建民教授，就此现象专程对北京、天津、宁夏、新疆等使用脱酚棉籽蛋白的奶牛养殖企业作了考察，总结、分析了近4000头泌乳牛的饲养试验和大群生产试验数据。发现用棉籽蛋白替代精料配方中50%－75%的豆粕饲喂奶牛，平均每头奶牛每天产奶量增加2．88公斤，增加幅度为13.8%，每日每头奶牛增加直接经济效益2.87元，新增利润约为产奶牛总利润的25%－30%。中国农业大学动物科技学院周建民教授认为，棉籽的氨基酸评分在植物种子中是比较高的。

相关背景脱酚棉籽蛋白目前工艺成熟的工程公司有陕西正和粮油和北京中棉紫光。据介绍，脱酚棉籽蛋白之所以能显著提高奶牛产奶量、改善乳品品质，是由于在生产过程中采用低温处理，因而避免了常规工艺制油过程中蛋白的热变性而降低氨基酸的利用率，改善了棉籽蛋白的氨基酸组成，更有利于成母牛消化吸收转化为牛奶。同时，该工艺的脱酚工序保证了棉籽蛋白所含游离棉酚含量不超过400ppm，应用于奶牛养殖，是十分安全的。采用低温工艺脱酚后的棉籽蛋白赖氨酸利用率得到了提高，产品所含的有效能值高，必须氨基酸与非必须氨基酸的比例协调，与理想蛋白水平和模式相近。这也是棉籽蛋白在奶牛养殖中应用既能保证和提高乳品品质，又能显著增加奶牛日产量的根本原因所在。

用脱酚棉籽蛋白饲喂奶牛，如果能够在全国推广将带来巨大的经济效益和社会效益。我们按每头奶牛增加10%的产奶量，全国每年在不增加奶牛存栏量的情况下，可增加原料奶100多万吨，相当于增加了55万头的奶牛存栏量，这将为提高全民牛奶消费特别是推广学生奶计划提供了重要的奶源支持。从经济效益上分析，全国现有奶牛存栏560多万头，如果产奶牛使用棉籽蛋白后，每头每日按增加直接经济效益2元计算，每年每头奶牛可增加经济效益610元。全国308万头产奶牛，每年可增加经济效益1．88亿元。

脱酚棉籽蛋白的加工方法

1. 液－液－固法，也称“液－液－固三相萃取法”，它是根据溶剂萃取法“相似相溶”的原理，采用先萃取棉籽油后萃取棉酚的分步萃取方法。它既能充分发挥6溶剂的提油性能，又能使甲醇萃取棉酚的效果达到最佳状态。

该工艺是将清理去杂后的光棉籽，通过剥壳和仁壳分离装置进行仁壳分离，再经专用精选设备降低仁中含壳量和含短绒量，经过一系列低温调质处理后的胚料，送入浸出器浸出棉籽油，浸出后的湿粕直接在多级脱酚浸出设备中，通过脱酚溶剂进行脱酚处理，脱酚后经机械脱溶和低温烘干脱溶，得到脱酚棉籽蛋白成品。浸出的棉籽混合油过滤后进入分级蒸发、汽提后得到毛油，送至精炼车间精炼。萃取棉籽油和棉酚后的溶剂分别经综合回收系统再生后循环使用。

2. 混合溶剂法，使用两种（或多种）溶剂在一个浸出器内混合浸出，在脱脂的同时脱去了棉酚。浸出得到混合油进行分层处理（两种溶剂的比重不同），含脂的混合油分级蒸发、汽提得毛油，含酚的溶剂精馏，冷却后循环使用。

新工艺技术特点

（l）全程采用低温一次浸出工艺处理棉籽，最大程度地避免了蛋白质变性和破坏，保证棉籽蛋白产品的营养效价。

（2）采用两种溶剂分步萃取棉籽油和脱除棉酚，保证提油和脱酚的快速、彻底。

（3）专用的多级脱酚萃取设备，使用合适浓度和温度的脱酚溶剂，在短时间内快速萃取出大量的游离棉酚，避免变性棉酚、结合棉酚及其他形式的棉酚衍生物的生成。产品中游离棉酚含量小于400mg/kg，低于世界卫生组织、联合国粮农组织、联合国儿童基金会等国际组织推荐的食品中游离棉酚含量不大于600 mg/kg的标准。

（4）脱酚的同时，通过溶剂和水的相互作用，去除棉籽仁中的棉籽糖、单宁、植酸、黄曲霉毒素以及农药残留等有毒有害物质，全面保护了棉籽蛋白中的有效营养成份。

（5）专用的提油萃取器，萃取效率高，设备投资省。萃取提油之后的含溶湿粕不进行脱溶处理而直接萃取脱酚，避免了蛋白质的热变性，降低了能耗。

（6）低温工艺使色素不被固化到物料和油品中，毛油中色素含量低，油品质量得到全面保证。

（7）整个提油、脱酚、及溶剂回收系统都实现微负压状态运行，对尾气实行可调控定量排放，并且有一系列措施保证溶剂的分离和回收，使溶剂的消耗降到最低程度，从而保证项目能达到可观的经济效益。

我国是一个蛋白资源缺乏的国家，全国每年产棉籽700万吨左右，开发利用好这一资源，既是解决我国饲料蛋白不足的快捷、经济的途径，又是解决奶源不足的有效办法，同时还是促进农村经济，实现农村小康的重要手段。1

棉籽蛋白的营养价值棉籽蛋白组成棉籽蛋白的主要成分是球蛋白，约占90% 左右，其次是谷蛋白。超速离心分离进行沉降测试可得3个组分，即2S、7S、12S 3种球蛋白。 2S球蛋白存在于蛋白质体外面，约占30%，硫氨酸及赖氨酸含量较高；7S、12S 球蛋白共占60%，硫氨酸和赖氨酸含量较低。

棉籽蛋白的营养特性棉籽粕中氨基酸组成与花生粕中氨基酸组成近似，赖氨酸和蛋氨酸含量比花生粕的高，仅次于大豆粕。美国农业研究中心对缺乏营养的幼儿喂食棉籽蛋白制品，四五个月后营养不良状况明显得到改善，体重增加。因此，棉籽蛋白是一种很好的饲用蛋白或食用蛋白资源。

影响棉籽蛋白品质的成分棉籽中含有棉酚，棉酚及其衍生物对人和动物有毒害，主要是棉酚与某些酶及蛋白质结合，破坏了酶的活性及蛋白质的可消化性，阻碍了正常代谢。因棉花品种和种植地区不同，棉籽中棉酚含量也不同，范围在0.7% ~ 4.8%。另外，棉酚还具有如下性质：棉酚的邻羟基与金属阳离子形成低水溶性的分子络合物；棉酚的羟基容易离解；棉酚的多羟基使其具有还原性。在酚类中，棉酚属于强酸型多酚，在棉籽毛油碱炼时，其与氢氧化钠反应生成酚盐，与皂脚一起沉淀被除去。2

棉籽蛋白的提取碱溶酸沉法碱溶酸沉法是将棉籽粕在一定温度的碱性溶液中浸提一定时间，混合液经过离心分离后，用盐酸溶液调节上层清夜的pH值至棉籽蛋白的等电点 ，使棉籽蛋白的溶解度减小而以沉淀的形式从溶液中析出，沉淀经洗涤、冷冻干燥后即得棉籽蛋白粉。

盐提法盐提法提取棉籽蛋白的原理，是使蛋白质分子在NaCl等盐溶液中吸附大量的盐离子，增加蛋白质分子之间的静电排斥，从而加强蛋白质的水合作用，由此提高蛋白质的溶解度。

酶解提取法酶解提取棉籽蛋 白的反应条件温和，营养物质破坏小，液固比小且无污染，提取出的蛋白的颜色优于碱法和盐法。

由于棉籽粕不仅含有蛋白质，还存在纤维素等成分，而蛋白质有可能包裹在纤维素里，因此单一的酶并不能 达 到很好的水解效果。

反胶束法反胶束是将表面活性剂溶解在非极性有机溶剂中，并使其浓度超过临 界浓度，碳氢链向外，亲水基向内组成 ，形成极性核内具有一定数量的水，称为“水 池”。在反胶束体系中，植物蛋白能依靠蛋白质分子表面所带净电荷与反胶束中表面活性剂极性头所带电荷相互作用、疏水键及自由能等其他的作用而增溶到水池内，进而被提取出来。3