擠壓膨化對棉粕營養成分及膨化棉粕對肉雞生長性能的影響

■倪海球 李軍國，2* 楊玉娟，3 于紀賓 馬世峰 王 昊 張嘉琦 商方方

（1.中國農業科學院飼料研究所，北京100081；2.農業部飼料生物技術重點實驗室，北京100081；3.農業部食物與營養發展研究所，北京100081）

棉粕是棉籽經過壓榨、浸出等工藝得到的一種微紅色或黃色的顆粒狀物品，其粗蛋白的含量可達40%以上，僅次于豆粕，是優良的植物蛋白源之一。但因棉粕中含有游離棉酚（FG）和單寧等抗營養因子，會對動物產生一定的毒害作用，直接利用會對動物的生長、發育和繁殖等產生明顯的不良影響[1-3]，這使得棉粕在動物中的利用受到限制。目前有關脫毒棉粕的應用研究已在豬[4]、蛋雞[5-6]、肉雞[7-8]及反芻動物[9-10]飼料中展開，但關于膨化棉粕在畜禽飼糧中的應用卻鮮有報道。因此，研究擠壓膨化加工對棉粕的理化特性和膨化棉粕對肉雞的生長性能、屠宰性能和血清生化指標的影響，對高效利用棉籽蛋白，緩解蛋白飼料短缺、促進我國畜牧業的持續發展具有重要意義。目前研究發現通過擠壓膨化可有效降低飼料中抗營養因子的含量，使淀粉糊化、蛋白質變性，從而改善飼料品質，提高動物對飼料的利用率[11-14]。張愛婷[15]研究結果表明，棉粕經過膨化后可顯著提高蛋品質，并可有效降低雞蛋、組織、血清以及肌肉中游離棉酚的殘留。本試驗采用TSE65 雙螺桿擠壓膨化機在特定的加工工藝參數下將棉粕進行膨化，并利用肉雞飼養試驗，對比測定棉粕膨化前后營養物質及游離棉酚含量的變化，旨在根據膨化前后營養物質的變化、游離棉酚含量以及肉雞的生長性能、血清生化指標等指標的變化，探尋干法擠壓膨化加工對棉粕的成分和理化特性的影響，以及在不影響肉雞生長性能的情況下膨化棉粕在肉雞飼糧中的最高添加量，為膨化棉粕在肉雞飼糧中的有效應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 棉粕膨化加工工藝與參數

1.1.1 試驗原料

飼料級棉粕，產自新疆。

1.1.2 膨化加工

首先采用TSE65 雙螺桿干法擠壓膨化機對棉粕的擠壓膨化加工進行初步探索，通過擠壓膨化過程中膨化機的穩定性、出料的狀態以及膨化后棉粕的膨脹度、外觀、特有的糊香味和游離棉酚的含量等來確定膨化參數，最終確定膨化參數為：喂料速度6.0 Hz、螺桿轉速30 Hz、膨化溫度120～125 ℃、開孔面積：75.36 cm2，棉粕最初水分含量為8.99%（膨化前額外添加14%的水分，最終棉粕水分含量為19.86%，膨化后經過自然晾干后膨化棉粕水分為12.68%），膨化前后分別采取3 份棉粕和膨化棉粕樣品進行檢測，最終用在飼料中的棉粕和膨化棉粕水分分別是8.99%和12.68%。

1.2 試驗動物與分組

選用960 只21 日齡AA 肉雞，按體重一致的原則隨機分成6個處理，每個處理8個重復，每個重復20只雞，組間及各個重復體重無顯著性差異（P＞0.05）。

1.3 試驗飼糧與設計

試驗考察膨化加工對棉粕營養物質和游離棉酚的含量以及肉雞生長性能的影響。首先，對比測定棉粕和膨化棉粕的化學成分。其次，以棉粕和膨化棉粕為主要試驗材料，以21 日齡AA 肉雞為試驗動物，測定肉雞的生長指標。試驗共設6 個處理，處理1 飼喂添加6%未膨化棉粕（CM）飼糧，處理2、3、4、5、6 分別飼喂添加6%、9%、12%、15%、18%膨化棉粕（ECM）的飼糧，各組飼糧中粗蛋白質和代謝能等營養水平均調配均衡，試驗期21 d。試驗飼糧參照NRC（2012）推薦的肉雞營養需要量并結合實際生產水平進行設定，各處理飼料配方及營養水平如表1所示。

表1 基礎飼糧組成及營養水平（風干基礎）

1.4 飼養管理

試驗在中國農業科學院南口中試基地進行，正式試驗開始前1周對雞舍進行清洗并消毒。預試期3 d，正式試驗期為21 d，采用網上平養的方式進行飼養，試驗期間試驗肉雞自由采食，自由飲水，并保持雞舍清潔和通風，嚴格控制室溫并定期消毒。于試驗結束后上午8：00 空腹稱重、采血，計算平均日增重和料重比。

1.5 檢測指標與方法

1.5.1 營養指標及抗營養因子

試驗測定的營養指標包括粗蛋白質[GB/T 6432—1994（凱氏定氮儀）]、粗脂肪（M392885 全自動索氏抽提系統Soxtec2050）、粗灰分（GB/T 6438—2007）、游離棉酚（采用GB/T13086—1991）、單寧（SN/T 0800.9—1999）。

1.5.2 肉雞生長性能

生長性能指標測定以重復為單位計算試驗肉雞末均重（FBW）、平均日采食量（ADFI）、平均日增重（ADG）、料重比（F/G）。平均日增重=（正常末重+死淘雞甲重+死淘雞乙重+……-整體初重）/（試驗結束時欄剩余雞的只數×試驗總天數+死淘雞甲參與試驗天數+死淘雞乙參與試驗天數+……）；平均日采食量=耗料總量/（剩余試驗雞的只數×試驗天數+死淘雞甲參與試驗天數+死淘雞乙參與試驗天數+……）；料重比=總采食量/總增重。

1.5.3 肉雞屠宰性能和血清生化指標

飼養至42 d 時，分別從各試驗組隨機選取16 只（8 個重復，每個重復1 公1 母）空腹12 h 后的雞采血后按文獻規定的方法屠宰，測定宰前體重，屠宰分割后，分別測定全凈膛重、胸肌重、腿肌重、肝重、胸腺重、脾臟重、法氏囊重、胰腺重，計算屠宰率、全凈膛率、胸肌率、腿肌率、肝/體比、胸腺/體比、脾臟/體比、法氏囊/體比、胰腺/體比。

血清生化指標：每個重復抽取2只（公母各1只），雞翅靜脈采血5 ml，3 000 r/min 離心10 min 取上清液，于-80 ℃保存備用，檢測各項指標，血清總蛋白（TP）、白蛋白（ALB）、血鈣（Ca）、尿素氮（BUN）、尿酸（UA）、總膽固醇（TC）、甘油三酯（TG）、谷丙轉氨酶（ALT）、堿性磷酸酶（ALP）均根據試劑盒操作說明測定，測定試劑盒均購自南京建成生物工程研究所。

1.6 數據處理

所有數據均表示成平均值±標準差，先用Excel作初步統計，用SAS 9.2 版本數據分析軟件包中Anova進行單因素方差分析和協方差分析，并均采用Duncan's 檢驗法進行多重比較和顯著性分析，顯著性水平為P＜0.05，極顯著水平為P＜0.01。

2 結果與分析

2.1 擠壓膨化對棉粕營養成分和抗營養因子的影響

表2 棉粕膨化前后營養物質及抗營養因子含量的變化（干物質基礎）

由表2可知，棉粕經過干法擠壓膨化后粗脂肪極顯著降低(P＜0.01)，粗纖維極顯著增加(P＜0.01)，而對粗蛋白質和粗灰分無顯著影響（P＞0.05）；棉粕經過擠壓膨化后抗營養因子游離棉酚含量極顯著降低（P＜0.01），從1 745.05 mg/kg降低到385.94 mg/kg，降低率高達77.88%，膨化加工對棉粕中單寧含量無影響（P＞0.05）；同時，干法擠壓膨化導致棉粕蛋白溶解度極顯著降低（P＜0.01）。

2.2 膨化棉粕對肉雞的飼喂效果

2.2.1 膨化棉粕對肉雞生長性能的影響

表3 擠壓膨化棉粕對肉雞生長性能的影響

由表3 可知，當棉粕和膨化棉粕添加量均為6%時，膨化棉粕有增加肉雞的末均重、提高平均日增重，并改善料重比的趨勢，但差異不顯著（P＞0.05）；隨著膨化棉粕添加量的增加，肉雞平均日采食量顯著降低（P＜0.05），平均日增重略有降低，但均無顯著性差異（P＞0.05）；當膨化棉粕添加量≤18%時，其生長性能與6%CM組沒有顯著性差異（P＞0.05）。

2.2.2 膨化棉粕對肉雞屠宰性能及臟體指數的影響由表4 可知，當棉粕和膨化棉粕添加量均為6%時，膨化棉粕能夠增加肉雞的全凈膛率，降低胸肌率和肝/體比（P＞0.05），對腿肌率和各種免疫器官指數無影響；隨著膨化棉粕添加量的增加，肉雞屠宰率、腿肌率、肝/體比和免疫器官指數無顯著性差異（P＞0.05），12% ECM 組和15% ECM 組的胸肌率與6% CM 組、6% ECM組和9% ECM組差異顯著(P＜0.05)。

2.2.3 膨化棉粕對肉雞血清生化指標的影響

表4 擠壓膨化棉粕對肉雞屠宰性能及臟體指數的影響（%）

表5 擠壓膨化棉粕對肉雞血清生化指標的影響（%）

由表5可知，肉雞飼糧中添加膨化棉粕與棉粕組相比有提高尿酸、尿素氮和堿性磷酸酶的含量的趨勢（P＞0.05），對鈣、甘油三酯和谷丙轉氨酶的含量無顯著影響（P＞0.05）；當膨化棉粕添加量≥15%時，尿素氮的含量顯著升高（P＜0.05）。

3 討論

3.1 擠壓膨化加工對棉粕營養成分及抗營養因子含量的影響

物料進行膨化加工時，膨化腔的高溫以及產生的瞬時高壓和剪切力都會導致蛋白質發生變性。蛋白質變性之后分子結構會變得松散而不易形成結晶，蛋白質這種變性使蛋白酶更容易進入蛋白質的內部，所以對蛋白酶的水解有促進作用，從而提高蛋白質的消化率，但蛋白質總量基本沒有變化[16]，棉粕經干法擠壓膨化后顯著降低了脂肪的含量，可能是因為棉粕在擠壓過程中高溫高壓的作用下脂肪細胞破裂，在物料經過?？讛D壓出來后一部分脂肪被擠壓出來，從而導致棉粕內部的脂肪減少[17]，在膨化過程中可明顯看到模頭處有大量油脂被擠出；還可能是脂肪及其水解產物可在膨化過程中與糊化的淀粉形成淀粉-脂肪復合物[18]。劉玉環等[19]研究發現玉米在膨化后粗脂肪含量有所下降，本試驗與其研究結果一致，有關膨化對脂肪的影響的相關報道較少，尚待更多的試驗證實。蛋白溶解度是評價蛋白質變性程度的重要指標，本試驗中棉粕經擠壓膨化處理后蛋白溶解度極顯著降低，從78.29%降低到了54.67%，主要是因為棉粕中的蛋白溶解度對熱非常敏感，膨化處理會使蛋白質聚集而發生熱變性，對與棉粕來說，蛋白質溶解度在35%～80%之間蛋白質品質無太大差別，而低于35%則認為蛋白質遭到破壞[20]。本試驗中棉粕膨化后蛋白溶解度為54.67%，說明本試驗選取的膨化溫度適宜。閻軼潔等[21]認為，棉酚在高溫、高水分作用下可與氨基酸或蛋白質發生反應，由游離態變為結合態，同時自身發生降解反應，從而降低棉粕的毒性。本試驗中，棉粕經擠壓膨化后游離棉酚含量從1 745.05 mg/kg降低到385.94 mg/kg，降低率高達77.88%，說明擠壓膨化可顯著降低游離棉酚的含量，起到膨化脫毒的作用，這與魏二紅等[22]研究結果一致。

3.2 膨化棉粕對肉雞生長性能的影響

棉粕中含有的FG可與體內鐵、蛋白結合，使酶失活引起缺鐵性貧血，并可拮抗維生素A 間接損害細胞、血管等，使棉粕在畜禽養殖上的用量受到了很大的限制。棉粕經膨化處理后，能有效地去除游離棉酚的同時，還能使淀粉高度糊化、蛋白質變性等，從而大大改善飼料產品的品質，提高飼料利用率，還會產生特有的糊香味，從而改善飼料的適口性。尹清強等[23]在肉仔雞飼糧中添加棉仁粕和菜籽粕10%～15%時，肉仔雞增重和對照組無明顯差異。本試驗中，肉雞飼糧中添加相同含量的膨化棉粕（FG含量24.10 mg/kg）與普通棉粕組（FG 含量103.66 mg/kg）相比有提高肉雞的末均重、平均日增重，降低料重比的趨勢，但隨著膨化棉粕添加量的增加，肉雞的末均重、平均日采食量、平均日增重均逐漸降低，料重比無明顯變化，這與趙春法等[24]和趙大偉等[25]研究結果類似，主要是因為膨化處理顯著降低了游離棉酚的含量，從而降低了游離棉酚對肉雞生長的影響。同時，本試驗中隨著膨化棉粕添加量的增加，肉雞的采食量逐漸降低，可能是因為當膨化棉粕添加量逐漸增加時，游離棉酚的含量也相對增加，從而降低采食量[26]，游離棉酚有抑制胃泌素釋放的作用，會引起腹脹、食欲下降等癥狀。當膨化棉粕添加量達到18%（FG 含量70.87 mg/kg）時，肉雞的末均重、平均日增重和料重比與6%的棉粕組（FG含量103.66 mg/kg）相比均無顯著性差異，說明膨化處理不僅能顯著降低游離棉酚的含量，還能提高棉粕在日糧中的添加量。

3.3 膨化棉粕對肉雞屠宰性能及臟體指數的影響

屠宰性能是衡量產肉經濟性能的重要指標，屠宰性能包括屠宰率、半凈膛率、全凈膛率、胸肌率、腿肌率等。一般認為，胸肌肉和腿肌肉是肉雞胴體最有價值的部位，也是肉雞商品出口的重要組成，優質雞的屠宰率一般在85%～91%的范圍內[27-28]。本試驗中，屠宰率均在90%以上，全凈膛率均接近70%以上，胸肌率顯著降低，對腿肌率無顯著影響，說明飼糧中添加一定量的膨化棉粕對肉雞的屠宰性能有一定的影響，但膨化可殺死棉粕表面的微生物，從而減少腸道微生物數量，提高免疫力；其次是因為游離棉酚能夠抑制胃泌素釋放的作用，并和蛋白質結合形成結合物，減輕體重、影響繁殖性能等危害，從而降低肉雞采食量和消化率，膨化處理顯著降低了游離棉酚的含量，從而間接提高了肉雞的消化吸收，從而間接提高肉雞生產性能。

胸腺是細胞免疫的中樞器官，脾臟是禽類最大的外周免疫器官，法氏囊是禽類特有的體液免疫器官，參與全身的細胞免疫和體液免疫。Rivas 等[28]研究表明。胸腺、脾臟及法氏囊的重量可用于評價雛雞的免疫狀態，其絕對重量和相對重量越大，說明機體的細胞免疫和體液免疫機能越強。免疫器官指數反映免疫器官發育和免疫細胞功能狀況，間接反映機體的免疫水平。湯江武等[29]研究報道飼糧中添加5%和10%膨化棉粕能顯著提高42日齡肉仔雞的胸腺和法氏囊指數。邱良偉[30]指出，飼糧中添加膨化棉粕和普通棉粕對免疫器官指數均無顯著影響。本研究結果表明飼糧中添加膨化棉粕和普通棉粕對免疫器官指數均無顯著影響，但隨著膨化棉粕添加量的增加，胸腺指數呈降低趨勢。造成這一現象的原因可能是由于膨化使棉粕中的纖維發生降解、細化，使有毒成分及有害微生物失活，提高養分消化率，從而改善機體的生長狀況，在一定程度上緩解游離棉酚的降低免疫性能的影響。

3.4 膨化棉粕對肉雞血清生化指標的影響

血清總蛋白主要由白蛋白和球蛋白組成，它可從總體上反映機體營養狀況及蛋白質代謝水平。一般來說，機體營養狀況好，蛋白質合成增加，血清總蛋白水平升高[31]。白蛋白主要由肝臟合成，是構成血漿膠體滲透壓的主體，也在血液運輸中起到重要作用。本試驗研究表明，飼糧添加未膨化棉粕和膨化棉粕對血清總蛋白和白蛋白含量影響不顯著。谷丙轉氨酶也是反映肝功能好壞的重要指標，用來判斷肝臟是否受到損害。本試驗結果表明飼糧中添加未膨化棉粕飼糧肉雞血清中ALT的含量較高，添加膨化棉粕的飼糧ALT 的含量較低，但各組之間差異不顯著，且隨著膨化棉粕添加量的增加ALT 含量呈先升高后降低的趨勢。楊茹潔[32]指出，高棉酚飼糧對蛋雞血清谷丙轉氨酶活性影響極顯著，且隨著試驗時間延長ALT活性明顯升高，Braham 等[33]和Aboudonia 等[34]研究表明，棉酚可引起肝臟損傷，導致谷丙轉氨酶活性上升，均與本試驗結果一致，這可能與游離棉酚在體內的沉積以肝臟中含量最高有關。本試驗結果差異不顯著可能是因為棉酚含量較低。本試驗中各試驗組尿酸含量隨飼糧中游離棉酚含量的升高而降低，即隨著膨化棉粕添加量的升高而降低，且未膨化棉粕組顯著低于同等添加量的膨化棉粕組。主要是因為游離棉酚可與Fe2+結合，導致缺鐵性貧血，而尿酸含量偏低伴隨貧血的出現。尿素氮（BUN）是人體蛋白質代謝的主要終末產物。而本試驗中添加膨化棉粕可不同程度提高BUN含量，說明飼糧中添加膨化棉粕有提高肉雞對飼糧中氮利用率的趨勢。

4 結論

①膨化加工顯著降低了棉粕中的游離棉酚含量，降低率達77.88%；

②根據本試驗結果表明，膨化棉粕用量在12%以下對肉雞生長性能無影響。