蓖麻饼粕综合开发利用研究进展※

●袁朴芳 文艳鹏 霍玉淼 任文静 高 昶 崔 凯 李瑞英 黄凤兰，4※※

（1.内蒙古民族大学生命科学与食品学院 内蒙古 通辽 028000；2.赤峰市森林草原保护发展中心 内蒙古 赤峰 024000；3.内蒙古赤峰市敖汉旗林业和草原局 内蒙古 赤峰 024300；4.蓖麻育种国家民委重点实验室/内蒙古自治区高校蓖麻产业工程技术研究中心/内蒙古自治区蓖麻育种重点实验室/内蒙古自治区蓖麻产业协同创新中心/蓖麻产业技术创新内蒙古自治区工程研究中心 内蒙古 通辽 028000）

蓖麻（Ricinus CommunisL.），大戟科蓖麻属双子叶1年生或多年生草本植物，是一种用途广、经济效益高的不可直接食用作物，为世界十大油料作物之一，具有很高的附加价值[1]。蓖麻种子提炼出的油——蓖麻油被广泛应用于国防、化工、轻纺、医药等行业。而提炼蓖麻油剩下的蓖麻饼粕含有丰富的粗蛋白、粗纤维、碳水化合物以及多种矿物质元素[2]，同时含有少量天然毒素物质，具有巨大的开发潜力。

1 蓖麻饼粕的物质成分及含量

1.1 基本成分

一般情况下，不经脱皮加工的蓖麻籽粒压榨后，其饼粕含量大约是55%，且富含多种营养成分。近年来，国内外学者对蓖麻饼粕的营养成分及价值进行了大量研究，结果显示其中以蛋白质、氨基酸为主要成分[3]。蓖麻饼粕中的营养成分主要是粗蛋白、粗纤维、粗脂肪、粗灰分等，其次还含有钙、磷等无机元素。蓖麻饼粕中粗蛋白质比例为30%～40%，是粮食作物的3倍；粗蛋白中包括球蛋白60%、谷蛋白20%、清蛋白16%，还富含十余种氨基酸。国外的学者对蓖麻饼粕中的主要氨基酸成分作了分析：蓖麻饼粕中蛋白质含量虽然比大豆饼粕低一些，但和菜籽饼粕、葵花饼粕相当；蓖麻饼粕中氨基酸含量与菜籽饼差不多，只有赖氨酸含量略少；大豆饼粕中赖氨酸含量较丰富，而蓖麻饼粕中蛋氨酸含量较多，二者搭配使用，能实现营养相补的目的。另外，由于反刍动物降解蛋白质及氨基酸的效率较低，而蓖麻饼粕可以提供大量的过瘤胃蛋白及氨基酸，对提高反刍动物的饲料利用效率可起到重要作用[4]。

蓖麻饼粕中含有33.87%粗纤维、7.37%粗脂肪、6.51%粗灰分以及1.10%钙、5.00%氮、2.00%磷、1.90%钾等矿物质元素。其中粗纤维可作为农药载体、压塑填料等；粗脂肪含量是影响蓖麻籽粒质量的主要因素；粗灰分含量是衡量饲料产品和饲料原料中营养成分的重要指标之一，对指导饲料及其原料的加工都具有很大意义；矿物质元素是畜禽饲料和土壤施肥的重要营养物质。

1.2 蓖麻饼粕中的有毒成分

经过榨油后得到的蓖麻饼粕中还含有一定量的天然毒性物质，如变应原、蓖麻碱、蓖麻毒蛋白和血球凝集素，可以利用胶体金侧流层析法快速检测出蓖麻毒素[5]。

1.2.1 蓖麻毒蛋白蓖麻毒蛋白包含多种类型，目前已发现的结晶型有B1型、Tb型、Cl型和D型，其中毒性最为烈的是D型。蓖麻毒蛋白的分子式是［C8H8N2O2］n，分子量是65.0 kDa，为高聚合蛋白，纯品是白色粉末或者结晶型固体，无气味，在乙醚、乙醇、甲苯、三氯甲烷等有机溶剂中不溶解，但能在盐溶液或者酸性稀溶液中溶解，也可在硫酸铵饱和溶液里沉淀[6]。在水里煮沸或加压蒸气可以使其固化、变性，从而使其丧失毒性，但是在干燥加热的环境中不易发生变性。该毒素不仅在种子中有0.5%～4.5%的存在，而且还少量存在于蓖麻根、茎和叶中，而在蓖麻饼粕中其含量多少与榨取方法有关，在加热情况下榨出的蓖麻毒蛋白含量几乎为0。蓖麻毒蛋白是蓖麻毒素中毒性最烈的一种，几乎所有哺乳类动物都对此较为敏感，当毒素分子侵入细胞时会导致蛋白合成全部停止。

1.2.2 蓖麻碱蓖麻碱的分子式为C8H8N2O2，分子量为164.16 Da，学名是3-氰基-4-甲氧基-1-甲基-2-吡啶酮。纯的蓖麻碱是一种具有白色针状或棱状结晶性质的生物碱，熔点范围是201～205℃，在170～180℃、2.667 kPa时升华[7]。蓖麻碱容易在高温三氯甲烷及热水中溶解，在高温酒精里亦有一定溶解性，但在乙醚、石油醚和苯中不易溶；在水中则是中性，不易与酸反应形成盐；它的碱性溶液可以和高锰酸钾发生反应，并产生氢氰酸。蓖麻碱是一种含有剧毒的生物碱，其毒性与其分子中的氰基相关，具有非常强的毒性。蓖麻碱被人体摄入后会引起恶心、呕吐、血压下降、出血性肠胃炎、肝肾损害、呼吸衰竭等诸多症状，严重会导致死亡。另外蓖麻碱还可作为药用，具有杀虫、保肝、镇痛和令中枢神经兴奋等多种生理作用[8-9]，可通过超声波联合微波辅助萃取高纯度的蓖麻碱[10]。

1.2.3 变应原变应原分子式为C10H16NOC4H4，分子量为281.3 Da。变应原的纯品表现为白色粉末状固体，是从蓖麻籽粒中分离出的一种会导致人体过敏的物质，可溶于水，在沸水中能稳定存在，可在25%的乙醇溶解，但在75%的乙醇不能溶解。变应原主要处于蓖麻籽粒中未含油性的胚乳当中，通常为2%～3%多糖与蛋白质所形成的一种脲基高分子，多糖增加了变应原的敏感性。变应原有很强的敏感性和抗原性，1 mg/kg的水溶液会引起过敏，给动物注射后会产生抗体。变应原的毒性只是引起过敏，并不致命，主要表现为鼻子烫痛、眼睛发红、气喘、打喷嚏、呼吸困难、全身不适等。对动物的伤害要大得多，但也不会致命。

1.2.4 凝集素凝集素分子结构与蓖麻毒蛋白类似，其分子量是130 kDa。由于凝集素属于高分子蛋白质毒素，它能在某种程度上与特定的糖分子相结合，在热环境中不能保持其稳定性，可以在l00℃下对其进行30 min的加热，从而使其失去活性，所以在高温下榨取后得到的蓖麻饼粕基本不含凝集素。凝集素在蓖麻饼粕里存在极少，仅为0.005%～0.015%。凝集素与蓖麻毒蛋白相比，前者对动物的毒性仅为后者的1%，但是其对红细胞的吸附能力却是蓖麻毒蛋白的50倍，进入动物的身体会引起血红蛋白的凝聚。根据有关学者研究，凝集素对小白鼠最低致死剂量（MLD）是 1.9 mg/kg·bw[11]。

2 蓖麻饼粕的开发利用

2.1 用作饲料

蓖麻饼粕含有丰富的蛋白质，其中粗蛋白质的含量和菜籽饼粕（36.40%）接近，仅含有极少难以被动物吸收的醇溶蛋白，并且绝大部分蛋白质会被动物消化、吸收及利用。近年来，随着中国畜牧业和饲料产业的发展，高蛋白饲料的需求缺口日益增大，所以研制新型的蓖麻饼粕蛋白饲料已成为行业内关注的新焦点。采用物化法、微生物发酵法、联合法等工艺对其进行脱毒处理后，可以作为家畜禽饲料。有研究结果表明，使用蓖麻饼粕作为饲料不仅具有较高的安全性，而且可以降低养殖成本，具有很好的开发利用价值[12]。蓖麻饼粕脱毒后，用作家畜禽饲料，具有三个显著优势：第一，具有高蛋白和高质量的氨基酸。在分离壳粕的情况下，蓖麻饼粕中粗蛋白的含量可达到44.10%，在当下诸多饼粕类饲料中其蛋白质含量处于较高水平。第二，适口性较好。在蓖麻饼粕中，谷氨酸含量超过11.7%，为其他饼粕所不能及，对绝大多数家畜禽具有较好适口性。第三，较高的可利用能。有研究表明，对于蓖麻饼粕的消化能力，猪和肉鸡的代谢能分别为1.21×104kJ/kg和9.28×103kJ/kg，均接近于豆粕，对于畜禽来说是一种优质的有效能来源。国外有研究人员用脱毒的蓖麻饼粕代替口粮中的豆粕分别饲喂肉牛、山羊以及绵羊，提高了饲喂和反刍效率，且没有产生摄入、消化率和摄取行为方面的负面影响[13-15]。因蓖麻饼粕中含少量毒素，所以以蓖麻饼粕作为饲料时的添加量应控制在10%～20%，这样不会对畜禽的生长发育及生产性能造成影响，不会出现用量过多而导致营养物质平衡失调的现象，否则会引起畜禽生长被抑制、生理组织变异、饲料利用率降低等后果[16]。已有研究人员对蓖麻饼粕进行酶解，发现不但能除去其中毒素，而且能提高其营养价值，从而进一步促进畜禽的消化和吸收[17]。

2.2 用作杀虫剂

有关学者研究表明，蓖麻对粉虱、绿豆螟、日本丽金龟、乳草长蝽、跳蚤、苍蝇、蚊子、虱、飞蝗等害虫有很好的毒性作用；蓖麻饼粕对烟草害虫都具有很强的触杀活性，尤其是对蚜虫的触杀死亡率高达95%以上[18]。有研究人员利用生物浸泡法，以蓖麻饼粕提取液制备植物源毒杀剂并用福寿螺做试验，结果表明：蓖麻饼粕提取液会导致福寿螺肝脏组织损伤、机体代谢紊乱，从而达到毒杀效果[19]。还有将蓖麻饼粕浸提物作为白菜或甘蓝的杀虫剂通过饲喂法和喷雾法杀灭菜青虫。

2.2.1 饲喂法将长短为6 cm左右的白菜叶等量浸泡在不同浓度的蓖麻饼粕粗提液及氯仿萃取液中20 s，用滤纸过滤掉多余药液，再将处理过的白菜叶移进装有滤纸的培养皿里，供给成年菜青虫食用。每个培养皿里接45～52头成年虫体，盖上培养皿盖，在室温下观察它们的生长情况。同时对照组采用清水，各处理重复3组。

2.2.2 喷雾法将不同浓度的蓖麻饼粕粗提液和氯仿萃取液分别喷染在长短为6 cm左右的白菜叶上，再饲喂给成年菜青虫，在24 h、48 h、72 h后观察记录杀灭效果。记录活虫和死虫数量，可以如常爬行的为活虫类，其余（不能爬行、仰卧或完全死亡）为死虫类。

蓖麻饼粕中的粗提液对菜青虫有很强的毒杀效果，观察时间越久，其致死率也随之增加；在一定浓度范围内，蓖麻碱浓度越高，毒杀的效果更好。但是，当蓖麻饼粕粗提液浓度过高时，会引起菜青虫排斥[20]，反映出昆虫取食倾向对蓖麻饼粕粗提液杀虫活性的影响。试验发现，蓖麻饼粕提取液对于菜青虫有很好的毒杀作用，能作为植物源农药进行改良推广。

2.3 肥药一体改良土壤

蓖麻饼粕是一种氮、磷、钾、微量元素较高的有机肥料，氮含量为7.50%、磷为2.25%、钾为6.96%、可溶性糖为2.58%以及铁1490 mg/kg、铜93.5 mg/kg、锌107.0 mg/kg、锰52.8 mg/kg。蓖麻饼粕中的氮、磷、钾3大肥力要素含量高，当中的磷脂可以通过土壤微生物的发酵、分解合成为磷酸盐，在溶于水后可作为补给被植物直接吸收[21-22]。用蓖麻饼粕生产的复合肥料，既可以激活固氮菌，又可以促进植株开花结果，提高结实率，使种子果实更饱满，并能使作物更快成熟，其肥力持久，还不会破坏土壤。田间试验结果表明：使用蓖麻饼粕肥料后，西瓜幼苗长得更结实，并且叶片墨绿、瓜色油亮、果肉鲜红、香甜可口。蓖麻饼粕是一种高品质的优质化肥，可广泛运用于各种农作物的推广应用。加入蓖麻饼粕的复合肥料施在土壤中可以改良土体。蓖麻饼粕含有丰富的蛋白质，能在土壤中利用酶分解产生氨气，经氧化后产生硝酸铵盐，供给植株直接吸收利用，从而满足其生长所需氮源。将蓖麻饼粕作为肥料施在土壤中，对土壤中的地下害虫也有一定的抑制作用，例如将其施用于葡萄秧苗根部可以杀灭地下害虫，预防及治疗葡萄霜霉病与锈病；将粉碎处理后的蓖麻饼粕直接施洒在植株根部，对根结线虫、蛴螬等地下害虫也有很好的防治效果。

3 展望

尽管蓖麻饼粕用于饲料与杀虫剂这两方面已经得到一些发展和综合应用，但其中还有很多难关需要攻破。如以脱毒型蓖麻饼粕作为家畜禽蛋白饲料，由于添加量增加而导致适口性下降、畜禽食用量下降从而引起生产能力下降等问题。蓖麻饼粕用作杀虫剂，只是做了初步尝试，如何使之高效、安全、稳定是研究的重中之重。深化对蓖麻饼粕毒素去除及蛋白酶解工艺的研究，去除蓖麻饼粕中的毒素并酶解其中的蛋白，使其更利于畜禽消化和吸收，扩大蓖麻饼粕用作饲料使用的空间；进一步探索蓖麻饼粕中诸类毒素针对目标害虫的杀灭效应及机理，再结合物理、化学、生物等工艺对毒素进行改进，可以有效地控制害虫造成的损失，从而使其在未来代替部分化学杀虫剂预防虫害。

蓖麻饼粕运用在肥药一体改良土壤方面的前景较好，营养、杀虫和保土三方面同步完成，能有效地减少化肥与农药的用量，并改善土壤的肥力。现已用西瓜、葡萄、桃树等植株做过试验，但还需要用多种植物做大量试验，与之相关的数据需要更全面合理的试验与统计，而后大批量的实际生产技术也需要进行研究和开发。在未来实现蓖麻饼粕的肥药一体改良土壤施用于各种粮食作物、蔬菜及果树等，代替化肥的施用，改善土壤理化性质，缓解土壤污染。