安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所 吳俊鋒 詹 凱*
油桐屬于大戟科油桐屬經(jīng)濟(jì)植物,為中亞熱帶異花授粉落葉喬木,植株個(gè)體間品質(zhì)差異大,生長(zhǎng)周期長(zhǎng)。油桐樹(shù)生命力極其頑強(qiáng),在嚴(yán)重缺乏土壤和水分的石漠化地區(qū)生長(zhǎng)良好。我國(guó)是世界上油桐品種最多、分布最廣、產(chǎn)量最多的國(guó)家。油桐主要產(chǎn)品是桐油,為最佳干性油之一,在工業(yè)上有廣泛的用途。據(jù)統(tǒng)計(jì),直接或間接使用桐油的產(chǎn)品達(dá)1000種以上。由于種種原因,大部分地區(qū)油桐樹(shù)已不存在。目前,湖北、湖南、貴州、重慶毗鄰地區(qū)還有一部分油桐林(譚曉風(fēng),2006)。目前,鼓勵(lì)主產(chǎn)區(qū)農(nóng)民積極種植油桐樹(shù),對(duì)開(kāi)發(fā)生物能源和緩解飼料蛋白原料短缺顯得更為重要。
油桐全株有毒,種子毒性大,皮、莖、葉次之,桐餅毒性比桐油毒性大。桐籽榨油后的副產(chǎn)品—餅(粕),因含有毒素不能直接添加到飼料中,一般都用作肥料。但餅(粕)蛋白質(zhì)含量高,通過(guò)浸出法生產(chǎn)的蛋白質(zhì)含量高達(dá)36.29%~45%,與菜籽餅 (粕)相近,但蛋白質(zhì)中必需氨基酸含量為33.1%~34.25%,明顯高于菜籽餅(粕),且氨基酸組成合理(劉曉庚,2003)。通過(guò)微生物降解油桐餅(粕)可使其成為含氮量高、富含營(yíng)養(yǎng)的餅肥。
1.1 油桐餅(粕)有毒成分研究 尹佩輝和賀建華(2005)認(rèn)為,油桐全株有毒,種子、皮、莖、葉的毒性依次降低。桐餅(粕)含有能引起動(dòng)物胃腸炎的毒性皂苷和抗?fàn)I養(yǎng)因子。一般認(rèn)為,油桐餅(粕)中含有皂苷、二萜類、佛波醇等毒素。Makkar等(2008)研究發(fā)現(xiàn),油桐餅 (粕)中含有25%~30%的佛波醇酯。研究還發(fā)現(xiàn),機(jī)榨和新鮮脫油桐餅含皂苷和醇溶性成分兩種毒素 (王建武等,2002)。對(duì)用石油醚浸得到的桐餅分析,發(fā)現(xiàn)至少有兩部分毒素,認(rèn)為兩種有毒成分區(qū)別為能否溶解有機(jī)溶劑及其對(duì)熱的穩(wěn)定性。Mitsurn等(1979)從桐葉和桐餅中分離出一種有毒的以單酯或二酯形式存在的新二萜化合物和結(jié)構(gòu)類似新二萜酯的相關(guān)化合物。
1.2 油桐餅(粕)毒性研究 目前,油桐餅(粕)毒性研究在各種動(dòng)物上得到驗(yàn)證。動(dòng)物中毒臨床癥狀大致為:山羊出現(xiàn)精神萎靡,食欲不振,腹瀉等。尹佩輝和何建華(2005)對(duì)家兔試驗(yàn)表明,桐餅毒素能夠損害家兔的肝臟、心臟和腎臟,進(jìn)而引起某些血液指標(biāo)變化。袁慧等(1997)對(duì)小白鼠的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),隨桐餅毒素灌注時(shí)間的延長(zhǎng),小白鼠出現(xiàn)不同的癥狀。段友構(gòu)等(1996)研究發(fā)現(xiàn),水蒸汽加熱脫毒或微生物固體脫毒獲得的桐仁粕用蒸餾水配制的混懸液灌注大鼠,對(duì)大鼠無(wú)毒害作用。傅童生等(1995)研究認(rèn)為,桐餅籽毒素使家兔供血不足,精神不振,短時(shí)間對(duì)心血管影響較強(qiáng),隨著時(shí)間推移,作用逐漸減弱。宮本三七郎和大川德太郎(1953)研究發(fā)現(xiàn),馬油桐餅(粕)中毒后出現(xiàn)不食,胃腸炎癥,呼吸不順暢等癥狀,嚴(yán)重者導(dǎo)致死亡。
1.3 油桐餅(粕)脫毒研究 早期對(duì)油桐餅(粕)脫毒主要采用水、乙醇、丙酮等溶劑浸提處理,利用高壓蒸汽、水煮及烘箱干燥的熱處理以及兩種處理方法相結(jié)合的方式,但飼喂效果差。根據(jù)醇溶性毒物含有不飽和鍵的特點(diǎn),采用皂化、氨化、乙酰化等方法處理毒素,效果較好 (尹佩輝和何建華,2005)。通過(guò)熱處理可以使餅粕中的凝集素和抗胰蛋白酶抑制因子基本上消失 (Aregheore等,2003)。目前,我國(guó)對(duì)桐餅(粕)脫毒一般采用以下幾種方法:乙醇脫毒、氨熏脫毒、發(fā)酵處理法、水蒸氣加熱脫毒法、化學(xué)溶劑萃取法、溶劑蒸汽循環(huán)熱解法、化學(xué)藥劑熱解法、聚氧醚類脫毒法、微生物固體發(fā)酵脫毒法或兩種或多種方法聯(lián)合脫毒。研究表明,通過(guò)有機(jī)溶劑(乙醚、丙酮、汽油、己烷)先對(duì)油桐餅(粕)脫脂,再用95%乙醇抽提6~8 h,在鹽酸存在下壓熱處理,毒性可完全去除。Huang(1991)發(fā)現(xiàn),將油桐籽(餅)在pH為1~3的水中浸泡12 h,再用60℃乙醇提取4次,也可完全脫毒。目前,通過(guò)直接溶劑浸提新工藝,將分離桐油與桐粕脫毒同時(shí)進(jìn)行。脫毒分為三步:溶劑浸提脫毒、蒸汽脫溶脫毒和微生物發(fā)酵脫毒。
油桐樹(shù)種仁營(yíng)養(yǎng)成分為:脂肪61.50%、蛋白質(zhì)16.57%、糖類11.23%、纖維素 2.35%、水分3.24%、灰分2.1%(傅童生等,1995)。 油桐粕、豆粕與棉籽粕主要營(yíng)養(yǎng)成分比較見(jiàn)表1。
表1 油桐粕、豆粕、棉籽粕主要成分比較 %
黃永光(2008)研究認(rèn)為,與脫毒前相比,脫毒油桐餅粕氨基酸種類和含量都很豐富,總氨基酸含量達(dá)到9490 mg/100 g。黃誠(chéng)和尹紅(2008)利用堿提酸沉法設(shè)計(jì)桐粕蛋白的提取工藝,最佳工藝參數(shù)為:料液比為112,堿提pH為10.0,堿提溫度45℃,堿提時(shí)間10 min,桐粕粒度為80目,蛋白質(zhì)提取率為62.8%,純度為71.2%。劉曉庚(2003)研究發(fā)現(xiàn),油桐籽(粕)脫毒后蛋白質(zhì)和必需氨基酸含量提高。Selje等(2007)油桐樹(shù)種仁粉體外降解率試驗(yàn)表明,在人工瘤胃發(fā)酵24 h,代替大豆粉、氣體和短鏈脂肪酸產(chǎn)生正常,降解率也正常。李鐵軍等(2002)研究認(rèn)為,脫毒桐粕粗蛋白質(zhì)含量為23%~36%,蛋白質(zhì)消化率為75%左右,同時(shí)認(rèn)為蛋氨酸是第一限制性氨基酸,賴氨酸是第二限制性氨基酸,并測(cè)得豬消化能為12.85 MJ/kg,表觀代謝能值(AME)為 4.88 ~ 6.29 MJ/kg,與陳孝珊等(1994)所測(cè)值(5.56 MJ/kg)相符。杜懿婷等(2011)研究認(rèn)為,從限制性氨基酸角度,油桐粕的第一限制性氨基酸為蛋氨酸,第二限制性氨基酸為賴氨酸。綜上所述,在不考慮其他因素的前提下,桐餅粕可以作為蛋白原料替代豆粕和棉籽粕。
王建武(2000)研究認(rèn)為,桐粕的脂溶性毒素毒性比水溶性毒素毒性強(qiáng),進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)桐粕醇溶性粗毒素可能含有苯環(huán)一類的芳香性結(jié)構(gòu),因此,通過(guò)測(cè)定桐粕脂溶性毒素毒性的水平就可以大致反映整個(gè)桐粕毒性水平,建立脂溶性粗毒素測(cè)定方法,從而可以檢測(cè)脫毒桐粕的安全性,為更好地添加到飼料中奠定基礎(chǔ)。目前,脂溶性粗毒素測(cè)定方法采用紫外分光光度法 (黃興國(guó),2002;王建武,2000)。
4.1 對(duì)豬的影響 陳孝珊等(1996)研究認(rèn)為,添加8.3%的去毒桐粕對(duì)生長(zhǎng)肥育豬日增重、料肉比、屠宰率及眼肌面積與菜籽粕、豆粕、魚(yú)粉組差異不顯著,表明去毒桐粕可以作為蛋白原料添加到日糧中。謝守華等(1993)研究發(fā)現(xiàn),日糧中分別添加5%氨脫毒桐粕、5%乙醇脫毒桐粕、5%未脫毒桐粕與對(duì)照組相比,對(duì)約夏克母豬平均日增重影響不顯著,并且乙醇脫毒組和氨脫毒組比未脫毒組及對(duì)照組料肉比低。
4.2 飼喂家禽的效果 劉振湘等(1998)研究表明,添加脫毒桐粕組產(chǎn)蛋率、日平均產(chǎn)蛋重和平均蛋重與對(duì)照組之間差異不顯著(P>0.05),料蛋比比其他組低,必需氨基酸尤其蛋氨酸含量低,故需在日糧中添加蛋氨酸。陳孝珊等(1995)研究發(fā)現(xiàn),添加桐粕組蛋殼厚度、哈氏單位、蛋黃顏色、破軟蛋率與對(duì)照組相比差異不顯著 (P>0.05)。陳孝珊等(1994)研究去毒桐餅(粕)對(duì)肉仔雞影響時(shí)發(fā)現(xiàn),在不同日齡肉仔雞日糧中添加不同比例的桐粕,試驗(yàn)期間未發(fā)現(xiàn)中毒癥狀,對(duì)生產(chǎn)性能指標(biāo)測(cè)定,結(jié)果均在正常范圍之內(nèi)。
4.3 在水產(chǎn)養(yǎng)殖上的應(yīng)用 Kumar(2008)研究發(fā)現(xiàn),脫毒脫脂的油桐樹(shù)種仁粕替代豆粕對(duì)鯉魚(yú)和羅非魚(yú)的各種性能都有所提高。肖調(diào)義等(1997)研究發(fā)現(xiàn),分別用25%和40%去毒桐粕等量替代牛蛙幼蛙配合飼料中的豆粕、菜籽粕,幼蛙成活率、平均日增重、飼料轉(zhuǎn)化率與全價(jià)料組差異不顯著,但生產(chǎn)成本明顯降低,飼料效價(jià)顯著提高。肖調(diào)義等(1996)研究認(rèn)為,25%去毒桐粕等量替代其他蛋白飼料,魚(yú)類生長(zhǎng)率最高,結(jié)果表明,20%~25%去毒桐粕等量替代菜粕、豆粕等植物蛋白原料飼喂草魚(yú)有較好的促生長(zhǎng)作用,但最佳替代添加量、替代對(duì)象、方法均有待進(jìn)一步試驗(yàn)研究。
目前,油桐樹(shù)主要用于生產(chǎn)生物柴油、生物制藥及生態(tài)建設(shè)和扶貧開(kāi)發(fā)。研究油桐樹(shù)種仁籽粕脫毒技術(shù),充分利用工業(yè)制油的副產(chǎn)品—油桐餅粕,對(duì)于充分利用我國(guó)豐富的油桐樹(shù)資源,緩解我國(guó)飼料資源短缺狀況都具有積極的意義。但目前仍缺乏用于檢測(cè)不同脫毒方法桐粕毒素的精確方法;缺少將桐籽餅的蛋白質(zhì)分離出來(lái),并加工利用的新技術(shù)。
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