[科普中國]-棉籽蛋白

基本簡介

棉籽蛋白是由棉籽經(jīng)過剝絨、剝殼，在低溫下一次性浸油、瀝干后再經(jīng)過脫除有毒物質——棉酚后制成的一種高蛋白產(chǎn)品，是國內(nèi)新上市的一種蛋白原料。經(jīng)過一些奶牛場的試驗和應用證明，使用棉籽蛋白能顯著提高奶牛產(chǎn)奶量，改善乳品品質，節(jié)約飼養(yǎng)成本，是一種很有應用前景的奶牛蛋白飼料。

使用脫酚棉籽蛋白能顯著提高奶牛產(chǎn)奶量、改善乳品品質這一現(xiàn)象，引起了中國奶協(xié)、中國農(nóng)業(yè)大學等學者專家們的關注，中國農(nóng)業(yè)大學動物科技學院周建民教授，就此現(xiàn)象專程對北京、天津、寧夏、新疆等使用脫酚棉籽蛋白的奶牛養(yǎng)殖企業(yè)作了考察，總結、分析了近4000頭泌乳牛的飼養(yǎng)試驗和大群生產(chǎn)試驗數(shù)據(jù)。發(fā)現(xiàn)用棉籽蛋白替代精料配方中50%－75%的豆粕飼喂奶牛，平均每頭奶牛每天產(chǎn)奶量增加2．88公斤，增加幅度為13.8%，每日每頭奶牛增加直接經(jīng)濟效益2.87元，新增利潤約為產(chǎn)奶牛總利潤的25%－30%。中國農(nóng)業(yè)大學動物科技學院周建民教授認為，棉籽的氨基酸評分在植物種子中是比較高的。

相關背景脫酚棉籽蛋白目前工藝成熟的工程公司有陜西正和糧油和北京中棉紫光。據(jù)介紹，脫酚棉籽蛋白之所以能顯著提高奶牛產(chǎn)奶量、改善乳品品質，是由于在生產(chǎn)過程中采用低溫處理，因而避免了常規(guī)工藝制油過程中蛋白的熱變性而降低氨基酸的利用率，改善了棉籽蛋白的氨基酸組成，更有利于成母牛消化吸收轉化為牛奶。同時，該工藝的脫酚工序保證了棉籽蛋白所含游離棉酚含量不超過400ppm，應用于奶牛養(yǎng)殖，是十分安全的。采用低溫工藝脫酚后的棉籽蛋白賴氨酸利用率得到了提高，產(chǎn)品所含的有效能值高，必須氨基酸與非必須氨基酸的比例協(xié)調，與理想蛋白水平和模式相近。這也是棉籽蛋白在奶牛養(yǎng)殖中應用既能保證和提高乳品品質，又能顯著增加奶牛日產(chǎn)量的根本原因所在。

用脫酚棉籽蛋白飼喂奶牛，如果能夠在全國推廣將帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。我們按每頭奶牛增加10%的產(chǎn)奶量，全國每年在不增加奶牛存欄量的情況下，可增加原料奶100多萬噸，相當于增加了55萬頭的奶牛存欄量，這將為提高全民牛奶消費特別是推廣學生奶計劃提供了重要的奶源支持。從經(jīng)濟效益上分析，全國現(xiàn)有奶牛存欄560多萬頭，如果產(chǎn)奶牛使用棉籽蛋白后，每頭每日按增加直接經(jīng)濟效益2元計算，每年每頭奶?？稍黾咏?jīng)濟效益610元。全國308萬頭產(chǎn)奶牛，每年可增加經(jīng)濟效益1．88億元。

脫酚棉籽蛋白的加工方法

1. 液－液－固法，也稱“液－液－固三相萃取法”，它是根據(jù)溶劑萃取法“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。它既能充分發(fā)揮6溶劑的提油性能，又能使甲醇萃取棉酚的效果達到最佳狀態(tài)。

該工藝是將清理去雜后的光棉籽，通過剝殼和仁殼分離裝置進行仁殼分離，再經(jīng)專用精選設備降低仁中含殼量和含短絨量，經(jīng)過一系列低溫調質處理后的胚料，送入浸出器浸出棉籽油，浸出后的濕粕直接在多級脫酚浸出設備中，通過脫酚溶劑進行脫酚處理，脫酚后經(jīng)機械脫溶和低溫烘干脫溶，得到脫酚棉籽蛋白成品。浸出的棉籽混合油過濾后進入分級蒸發(fā)、汽提后得到毛油，送至精煉車間精煉。萃取棉籽油和棉酚后的溶劑分別經(jīng)綜合回收系統(tǒng)再生后循環(huán)使用。

2. 混合溶劑法，使用兩種（或多種）溶劑在一個浸出器內(nèi)混合浸出，在脫脂的同時脫去了棉酚。浸出得到混合油進行分層處理（兩種溶劑的比重不同），含脂的混合油分級蒸發(fā)、汽提得毛油，含酚的溶劑精餾，冷卻后循環(huán)使用。

新工藝技術特點

（l）全程采用低溫一次浸出工藝處理棉籽，最大程度地避免了蛋白質變性和破壞，保證棉籽蛋白產(chǎn)品的營養(yǎng)效價。

（2）采用兩種溶劑分步萃取棉籽油和脫除棉酚，保證提油和脫酚的快速、徹底。

（3）專用的多級脫酚萃取設備，使用合適濃度和溫度的脫酚溶劑，在短時間內(nèi)快速萃取出大量的游離棉酚，避免變性棉酚、結合棉酚及其他形式的棉酚衍生物的生成。產(chǎn)品中游離棉酚含量小于400mg/kg，低于世界衛(wèi)生組織、聯(lián)合國糧農(nóng)組織、聯(lián)合國兒童基金會等國際組織推薦的食品中游離棉酚含量不大于600 mg/kg的標準。

（4）脫酚的同時，通過溶劑和水的相互作用，去除棉籽仁中的棉籽糖、單寧、植酸、黃曲霉毒素以及農(nóng)藥殘留等有毒有害物質，全面保護了棉籽蛋白中的有效營養(yǎng)成份。

（5）專用的提油萃取器，萃取效率高，設備投資省。萃取提油之后的含溶濕粕不進行脫溶處理而直接萃取脫酚，避免了蛋白質的熱變性，降低了能耗。

（6）低溫工藝使色素不被固化到物料和油品中，毛油中色素含量低，油品質量得到全面保證。

（7）整個提油、脫酚、及溶劑回收系統(tǒng)都實現(xiàn)微負壓狀態(tài)運行，對尾氣實行可調控定量排放，并且有一系列措施保證溶劑的分離和回收，使溶劑的消耗降到最低程度，從而保證項目能達到可觀的經(jīng)濟效益。

我國是一個蛋白資源缺乏的國家，全國每年產(chǎn)棉籽700萬噸左右，開發(fā)利用好這一資源，既是解決我國飼料蛋白不足的快捷、經(jīng)濟的途徑，又是解決奶源不足的有效辦法，同時還是促進農(nóng)村經(jīng)濟，實現(xiàn)農(nóng)村小康的重要手段。1

棉籽蛋白的營養(yǎng)價值棉籽蛋白組成棉籽蛋白的主要成分是球蛋白，約占90% 左右，其次是谷蛋白。超速離心分離進行沉降測試可得3個組分，即2S、7S、12S 3種球蛋白。 2S球蛋白存在于蛋白質體外面，約占30%，硫氨酸及賴氨酸含量較高；7S、12S 球蛋白共占60%，硫氨酸和賴氨酸含量較低。

棉籽蛋白的營養(yǎng)特性棉籽粕中氨基酸組成與花生粕中氨基酸組成近似，賴氨酸和蛋氨酸含量比花生粕的高，僅次于大豆粕。美國農(nóng)業(yè)研究中心對缺乏營養(yǎng)的幼兒喂食棉籽蛋白制品，四五個月后營養(yǎng)不良狀況明顯得到改善，體重增加。因此，棉籽蛋白是一種很好的飼用蛋白或食用蛋白資源。

影響棉籽蛋白品質的成分棉籽中含有棉酚，棉酚及其衍生物對人和動物有毒害，主要是棉酚與某些酶及蛋白質結合，破壞了酶的活性及蛋白質的可消化性，阻礙了正常代謝。因棉花品種和種植地區(qū)不同，棉籽中棉酚含量也不同，范圍在0.7% ~ 4.8%。另外，棉酚還具有如下性質：棉酚的鄰羥基與金屬陽離子形成低水溶性的分子絡合物；棉酚的羥基容易離解；棉酚的多羥基使其具有還原性。在酚類中，棉酚屬于強酸型多酚，在棉籽毛油堿煉時，其與氫氧化鈉反應生成酚鹽，與皂腳一起沉淀被除去。2

棉籽蛋白的提取堿溶酸沉法堿溶酸沉法是將棉籽粕在一定溫度的堿性溶液中浸提一定時間，混合液經(jīng)過離心分離后，用鹽酸溶液調節(jié)上層清夜的pH值至棉籽蛋白的等電點 ，使棉籽蛋白的溶解度減小而以沉淀的形式從溶液中析出，沉淀經(jīng)洗滌、冷凍干燥后即得棉籽蛋白粉。

鹽提法鹽提法提取棉籽蛋白的原理，是使蛋白質分子在NaCl等鹽溶液中吸附大量的鹽離子，增加蛋白質分子之間的靜電排斥，從而加強蛋白質的水合作用，由此提高蛋白質的溶解度。

酶解提取法酶解提取棉籽蛋 白的反應條件溫和，營養(yǎng)物質破壞小，液固比小且無污染，提取出的蛋白的顏色優(yōu)于堿法和鹽法。

由于棉籽粕不僅含有蛋白質，還存在纖維素等成分，而蛋白質有可能包裹在纖維素里，因此單一的酶并不能 達 到很好的水解效果。

反膠束法反膠束是將表面活性劑溶解在非極性有機溶劑中，并使其濃度超過臨 界濃度，碳氫鏈向外，親水基向內(nèi)組成 ，形成極性核內(nèi)具有一定數(shù)量的水，稱為“水 池”。在反膠束體系中，植物蛋白能依靠蛋白質分子表面所帶凈電荷與反膠束中表面活性劑極性頭所帶電荷相互作用、疏水鍵及自由能等其他的作用而增溶到水池內(nèi)，進而被提取出來。3