挤压膨化对棉粕营养成分及膨化棉粕对肉鸡生长性能的影响

■倪海球 李军国，2* 杨玉娟，3 于纪宾 马世峰 王 昊 张嘉琦 商方方

（1.中国农业科学院饲料研究所，北京100081；2.农业部饲料生物技术重点实验室，北京100081；3.农业部食物与营养发展研究所，北京100081）

棉粕是棉籽经过压榨、浸出等工艺得到的一种微红色或黄色的颗粒状物品，其粗蛋白的含量可达40%以上，仅次于豆粕，是优良的植物蛋白源之一。但因棉粕中含有游离棉酚（FG）和单宁等抗营养因子，会对动物产生一定的毒害作用，直接利用会对动物的生长、发育和繁殖等产生明显的不良影响[1-3]，这使得棉粕在动物中的利用受到限制。目前有关脱毒棉粕的应用研究已在猪[4]、蛋鸡[5-6]、肉鸡[7-8]及反刍动物[9-10]饲料中展开，但关于膨化棉粕在畜禽饲粮中的应用却鲜有报道。因此，研究挤压膨化加工对棉粕的理化特性和膨化棉粕对肉鸡的生长性能、屠宰性能和血清生化指标的影响，对高效利用棉籽蛋白，缓解蛋白饲料短缺、促进我国畜牧业的持续发展具有重要意义。目前研究发现通过挤压膨化可有效降低饲料中抗营养因子的含量，使淀粉糊化、蛋白质变性，从而改善饲料品质，提高动物对饲料的利用率[11-14]。张爱婷[15]研究结果表明，棉粕经过膨化后可显著提高蛋品质，并可有效降低鸡蛋、组织、血清以及肌肉中游离棉酚的残留。本试验采用TSE65 双螺杆挤压膨化机在特定的加工工艺参数下将棉粕进行膨化，并利用肉鸡饲养试验，对比测定棉粕膨化前后营养物质及游离棉酚含量的变化，旨在根据膨化前后营养物质的变化、游离棉酚含量以及肉鸡的生长性能、血清生化指标等指标的变化，探寻干法挤压膨化加工对棉粕的成分和理化特性的影响，以及在不影响肉鸡生长性能的情况下膨化棉粕在肉鸡饲粮中的最高添加量，为膨化棉粕在肉鸡饲粮中的有效应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 棉粕膨化加工工艺与参数

1.1.1 试验原料

饲料级棉粕，产自新疆。

1.1.2 膨化加工

首先采用TSE65 双螺杆干法挤压膨化机对棉粕的挤压膨化加工进行初步探索，通过挤压膨化过程中膨化机的稳定性、出料的状态以及膨化后棉粕的膨胀度、外观、特有的糊香味和游离棉酚的含量等来确定膨化参数，最终确定膨化参数为：喂料速度6.0 Hz、螺杆转速30 Hz、膨化温度120～125 ℃、开孔面积：75.36 cm2，棉粕最初水分含量为8.99%（膨化前额外添加14%的水分，最终棉粕水分含量为19.86%，膨化后经过自然晾干后膨化棉粕水分为12.68%），膨化前后分别采取3 份棉粕和膨化棉粕样品进行检测，最终用在饲料中的棉粕和膨化棉粕水分分别是8.99%和12.68%。

1.2 试验动物与分组

选用960 只21 日龄AA 肉鸡，按体重一致的原则随机分成6个处理，每个处理8个重复，每个重复20只鸡，组间及各个重复体重无显著性差异（P＞0.05）。

1.3 试验饲粮与设计

试验考察膨化加工对棉粕营养物质和游离棉酚的含量以及肉鸡生长性能的影响。首先，对比测定棉粕和膨化棉粕的化学成分。其次，以棉粕和膨化棉粕为主要试验材料，以21 日龄AA 肉鸡为试验动物，测定肉鸡的生长指标。试验共设6 个处理，处理1 饲喂添加6%未膨化棉粕（CM）饲粮，处理2、3、4、5、6 分别饲喂添加6%、9%、12%、15%、18%膨化棉粕（ECM）的饲粮，各组饲粮中粗蛋白质和代谢能等营养水平均调配均衡，试验期21 d。试验饲粮参照NRC（2012）推荐的肉鸡营养需要量并结合实际生产水平进行设定，各处理饲料配方及营养水平如表1所示。

表1 基础饲粮组成及营养水平（风干基础）

1.4 饲养管理

试验在中国农业科学院南口中试基地进行，正式试验开始前1周对鸡舍进行清洗并消毒。预试期3 d，正式试验期为21 d，采用网上平养的方式进行饲养，试验期间试验肉鸡自由采食，自由饮水，并保持鸡舍清洁和通风，严格控制室温并定期消毒。于试验结束后上午8：00 空腹称重、采血，计算平均日增重和料重比。

1.5 检测指标与方法

1.5.1 营养指标及抗营养因子

试验测定的营养指标包括粗蛋白质[GB/T 6432—1994（凯氏定氮仪）]、粗脂肪（M392885 全自动索氏抽提系统Soxtec2050）、粗灰分（GB/T 6438—2007）、游离棉酚（采用GB/T13086—1991）、单宁（SN/T 0800.9—1999）。

1.5.2 肉鸡生长性能

生长性能指标测定以重复为单位计算试验肉鸡末均重（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+死淘鸡甲重+死淘鸡乙重+……-整体初重）/（试验结束时栏剩余鸡的只数×试验总天数+死淘鸡甲参与试验天数+死淘鸡乙参与试验天数+……）；平均日采食量=耗料总量/（剩余试验鸡的只数×试验天数+死淘鸡甲参与试验天数+死淘鸡乙参与试验天数+……）；料重比=总采食量/总增重。

1.5.3 肉鸡屠宰性能和血清生化指标

饲养至42 d 时，分别从各试验组随机选取16 只（8 个重复，每个重复1 公1 母）空腹12 h 后的鸡采血后按文献规定的方法屠宰，测定宰前体重，屠宰分割后，分别测定全净膛重、胸肌重、腿肌重、肝重、胸腺重、脾脏重、法氏囊重、胰腺重，计算屠宰率、全净膛率、胸肌率、腿肌率、肝/体比、胸腺/体比、脾脏/体比、法氏囊/体比、胰腺/体比。

血清生化指标：每个重复抽取2只（公母各1只），鸡翅静脉采血5 ml，3 000 r/min 离心10 min 取上清液，于-80 ℃保存备用，检测各项指标，血清总蛋白（TP）、白蛋白（ALB）、血钙（Ca）、尿素氮（BUN）、尿酸（UA）、总胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）、谷丙转氨酶（ALT）、碱性磷酸酶（ALP）均根据试剂盒操作说明测定，测定试剂盒均购自南京建成生物工程研究所。

1.6 数据处理

所有数据均表示成平均值±标准差，先用Excel作初步统计，用SAS 9.2 版本数据分析软件包中Anova进行单因素方差分析和协方差分析，并均采用Duncan's 检验法进行多重比较和显著性分析，显著性水平为P＜0.05，极显著水平为P＜0.01。

2 结果与分析

2.1 挤压膨化对棉粕营养成分和抗营养因子的影响

表2 棉粕膨化前后营养物质及抗营养因子含量的变化（干物质基础）

由表2可知，棉粕经过干法挤压膨化后粗脂肪极显著降低(P＜0.01)，粗纤维极显著增加(P＜0.01)，而对粗蛋白质和粗灰分无显著影响（P＞0.05）；棉粕经过挤压膨化后抗营养因子游离棉酚含量极显著降低（P＜0.01），从1 745.05 mg/kg降低到385.94 mg/kg，降低率高达77.88%，膨化加工对棉粕中单宁含量无影响（P＞0.05）；同时，干法挤压膨化导致棉粕蛋白溶解度极显著降低（P＜0.01）。

2.2 膨化棉粕对肉鸡的饲喂效果

2.2.1 膨化棉粕对肉鸡生长性能的影响

表3 挤压膨化棉粕对肉鸡生长性能的影响

由表3 可知，当棉粕和膨化棉粕添加量均为6%时，膨化棉粕有增加肉鸡的末均重、提高平均日增重，并改善料重比的趋势，但差异不显著（P＞0.05）；随着膨化棉粕添加量的增加，肉鸡平均日采食量显著降低（P＜0.05），平均日增重略有降低，但均无显著性差异（P＞0.05）；当膨化棉粕添加量≤18%时，其生长性能与6%CM组没有显著性差异（P＞0.05）。

2.2.2 膨化棉粕对肉鸡屠宰性能及脏体指数的影响由表4 可知，当棉粕和膨化棉粕添加量均为6%时，膨化棉粕能够增加肉鸡的全净膛率，降低胸肌率和肝/体比（P＞0.05），对腿肌率和各种免疫器官指数无影响；随着膨化棉粕添加量的增加，肉鸡屠宰率、腿肌率、肝/体比和免疫器官指数无显著性差异（P＞0.05），12% ECM 组和15% ECM 组的胸肌率与6% CM 组、6% ECM组和9% ECM组差异显著(P＜0.05)。

2.2.3 膨化棉粕对肉鸡血清生化指标的影响

表4 挤压膨化棉粕对肉鸡屠宰性能及脏体指数的影响（%）

表5 挤压膨化棉粕对肉鸡血清生化指标的影响（%）

由表5可知，肉鸡饲粮中添加膨化棉粕与棉粕组相比有提高尿酸、尿素氮和碱性磷酸酶的含量的趋势（P＞0.05），对钙、甘油三酯和谷丙转氨酶的含量无显著影响（P＞0.05）；当膨化棉粕添加量≥15%时，尿素氮的含量显著升高（P＜0.05）。

3 讨论

3.1 挤压膨化加工对棉粕营养成分及抗营养因子含量的影响

物料进行膨化加工时，膨化腔的高温以及产生的瞬时高压和剪切力都会导致蛋白质发生变性。蛋白质变性之后分子结构会变得松散而不易形成结晶，蛋白质这种变性使蛋白酶更容易进入蛋白质的内部，所以对蛋白酶的水解有促进作用，从而提高蛋白质的消化率，但蛋白质总量基本没有变化[16]，棉粕经干法挤压膨化后显著降低了脂肪的含量，可能是因为棉粕在挤压过程中高温高压的作用下脂肪细胞破裂，在物料经过模孔挤压出来后一部分脂肪被挤压出来，从而导致棉粕内部的脂肪减少[17]，在膨化过程中可明显看到模头处有大量油脂被挤出；还可能是脂肪及其水解产物可在膨化过程中与糊化的淀粉形成淀粉-脂肪复合物[18]。刘玉环等[19]研究发现玉米在膨化后粗脂肪含量有所下降，本试验与其研究结果一致，有关膨化对脂肪的影响的相关报道较少，尚待更多的试验证实。蛋白溶解度是评价蛋白质变性程度的重要指标，本试验中棉粕经挤压膨化处理后蛋白溶解度极显著降低，从78.29%降低到了54.67%，主要是因为棉粕中的蛋白溶解度对热非常敏感，膨化处理会使蛋白质聚集而发生热变性，对与棉粕来说，蛋白质溶解度在35%～80%之间蛋白质品质无太大差别，而低于35%则认为蛋白质遭到破坏[20]。本试验中棉粕膨化后蛋白溶解度为54.67%，说明本试验选取的膨化温度适宜。阎轶洁等[21]认为，棉酚在高温、高水分作用下可与氨基酸或蛋白质发生反应，由游离态变为结合态，同时自身发生降解反应，从而降低棉粕的毒性。本试验中，棉粕经挤压膨化后游离棉酚含量从1 745.05 mg/kg降低到385.94 mg/kg，降低率高达77.88%，说明挤压膨化可显著降低游离棉酚的含量，起到膨化脱毒的作用，这与魏二红等[22]研究结果一致。

3.2 膨化棉粕对肉鸡生长性能的影响

棉粕中含有的FG可与体内铁、蛋白结合，使酶失活引起缺铁性贫血，并可拮抗维生素A 间接损害细胞、血管等，使棉粕在畜禽养殖上的用量受到了很大的限制。棉粕经膨化处理后，能有效地去除游离棉酚的同时，还能使淀粉高度糊化、蛋白质变性等，从而大大改善饲料产品的品质，提高饲料利用率，还会产生特有的糊香味，从而改善饲料的适口性。尹清强等[23]在肉仔鸡饲粮中添加棉仁粕和菜籽粕10%～15%时，肉仔鸡增重和对照组无明显差异。本试验中，肉鸡饲粮中添加相同含量的膨化棉粕（FG含量24.10 mg/kg）与普通棉粕组（FG 含量103.66 mg/kg）相比有提高肉鸡的末均重、平均日增重，降低料重比的趋势，但随着膨化棉粕添加量的增加，肉鸡的末均重、平均日采食量、平均日增重均逐渐降低，料重比无明显变化，这与赵春法等[24]和赵大伟等[25]研究结果类似，主要是因为膨化处理显著降低了游离棉酚的含量，从而降低了游离棉酚对肉鸡生长的影响。同时，本试验中随着膨化棉粕添加量的增加，肉鸡的采食量逐渐降低，可能是因为当膨化棉粕添加量逐渐增加时，游离棉酚的含量也相对增加，从而降低采食量[26]，游离棉酚有抑制胃泌素释放的作用，会引起腹胀、食欲下降等症状。当膨化棉粕添加量达到18%（FG 含量70.87 mg/kg）时，肉鸡的末均重、平均日增重和料重比与6%的棉粕组（FG含量103.66 mg/kg）相比均无显著性差异，说明膨化处理不仅能显著降低游离棉酚的含量，还能提高棉粕在日粮中的添加量。

3.3 膨化棉粕对肉鸡屠宰性能及脏体指数的影响

屠宰性能是衡量产肉经济性能的重要指标，屠宰性能包括屠宰率、半净膛率、全净膛率、胸肌率、腿肌率等。一般认为，胸肌肉和腿肌肉是肉鸡胴体最有价值的部位，也是肉鸡商品出口的重要组成，优质鸡的屠宰率一般在85%～91%的范围内[27-28]。本试验中，屠宰率均在90%以上，全净膛率均接近70%以上，胸肌率显著降低，对腿肌率无显著影响，说明饲粮中添加一定量的膨化棉粕对肉鸡的屠宰性能有一定的影响，但膨化可杀死棉粕表面的微生物，从而减少肠道微生物数量，提高免疫力；其次是因为游离棉酚能够抑制胃泌素释放的作用，并和蛋白质结合形成结合物，减轻体重、影响繁殖性能等危害，从而降低肉鸡采食量和消化率，膨化处理显著降低了游离棉酚的含量，从而间接提高了肉鸡的消化吸收，从而间接提高肉鸡生产性能。

胸腺是细胞免疫的中枢器官，脾脏是禽类最大的外周免疫器官，法氏囊是禽类特有的体液免疫器官，参与全身的细胞免疫和体液免疫。Rivas 等[28]研究表明。胸腺、脾脏及法氏囊的重量可用于评价雏鸡的免疫状态，其绝对重量和相对重量越大，说明机体的细胞免疫和体液免疫机能越强。免疫器官指数反映免疫器官发育和免疫细胞功能状况，间接反映机体的免疫水平。汤江武等[29]研究报道饲粮中添加5%和10%膨化棉粕能显著提高42日龄肉仔鸡的胸腺和法氏囊指数。邱良伟[30]指出，饲粮中添加膨化棉粕和普通棉粕对免疫器官指数均无显著影响。本研究结果表明饲粮中添加膨化棉粕和普通棉粕对免疫器官指数均无显著影响，但随着膨化棉粕添加量的增加，胸腺指数呈降低趋势。造成这一现象的原因可能是由于膨化使棉粕中的纤维发生降解、细化，使有毒成分及有害微生物失活，提高养分消化率，从而改善机体的生长状况，在一定程度上缓解游离棉酚的降低免疫性能的影响。

3.4 膨化棉粕对肉鸡血清生化指标的影响

血清总蛋白主要由白蛋白和球蛋白组成，它可从总体上反映机体营养状况及蛋白质代谢水平。一般来说，机体营养状况好，蛋白质合成增加，血清总蛋白水平升高[31]。白蛋白主要由肝脏合成，是构成血浆胶体渗透压的主体，也在血液运输中起到重要作用。本试验研究表明，饲粮添加未膨化棉粕和膨化棉粕对血清总蛋白和白蛋白含量影响不显著。谷丙转氨酶也是反映肝功能好坏的重要指标，用来判断肝脏是否受到损害。本试验结果表明饲粮中添加未膨化棉粕饲粮肉鸡血清中ALT的含量较高，添加膨化棉粕的饲粮ALT 的含量较低，但各组之间差异不显著，且随着膨化棉粕添加量的增加ALT 含量呈先升高后降低的趋势。杨茹洁[32]指出，高棉酚饲粮对蛋鸡血清谷丙转氨酶活性影响极显著，且随着试验时间延长ALT活性明显升高，Braham 等[33]和Aboudonia 等[34]研究表明，棉酚可引起肝脏损伤，导致谷丙转氨酶活性上升，均与本试验结果一致，这可能与游离棉酚在体内的沉积以肝脏中含量最高有关。本试验结果差异不显著可能是因为棉酚含量较低。本试验中各试验组尿酸含量随饲粮中游离棉酚含量的升高而降低，即随着膨化棉粕添加量的升高而降低，且未膨化棉粕组显著低于同等添加量的膨化棉粕组。主要是因为游离棉酚可与Fe2+结合，导致缺铁性贫血，而尿酸含量偏低伴随贫血的出现。尿素氮（BUN）是人体蛋白质代谢的主要终末产物。而本试验中添加膨化棉粕可不同程度提高BUN含量，说明饲粮中添加膨化棉粕有提高肉鸡对饲粮中氮利用率的趋势。

4 结论

①膨化加工显著降低了棉粕中的游离棉酚含量，降低率达77.88%；

②根据本试验结果表明，膨化棉粕用量在12%以下对肉鸡生长性能无影响。