近年來，新疆棉花年產(chǎn)量均達(dá)到400萬t以上，位居全國前列，從而也產(chǎn)生了豐富的棉花副產(chǎn)品資源，每生產(chǎn) 1t 皮棉經(jīng)過加工可產(chǎn)生 260 kg 棉籽殼。利用近紅外光譜儀測定，其主要營養(yǎng)成分含量優(yōu)于秸稈類粗飼料，適量的棉籽殼可以作為反芻動物的一種纖維飼料補充料。隨著養(yǎng)殖業(yè)迅速發(fā)展，各種飼料價格大幅度飆升，南疆的養(yǎng)殖合作社及農(nóng)戶越來越多的采用當(dāng)?shù)孛拊葱燥暳蟻斫鉀Q飼料供應(yīng)和農(nóng)區(qū)畜牧業(yè)發(fā)展的矛盾。然而，棉籽殼中含有抗?fàn)I養(yǎng)因子—棉酚 (gossypol)，影響了棉籽殼的飼用價值。目前，養(yǎng)殖戶為了降低成本，飼喂牛羊的棉籽、棉籽殼等棉副產(chǎn)品幾乎是未脫毒或脫毒不符合標(biāo)準(zhǔn)的，這可能導(dǎo)致動物早產(chǎn)、流產(chǎn)或產(chǎn)畸形胎，缺鐵性貧血，抑制消化道中蛋白水解酶活性，降低蛋白質(zhì)利用率，可使腎小球和腎小管上皮細(xì)胞通透性異常，引起雄性動物尿結(jié)石等;飼喂過量時，甚至導(dǎo)致動物死亡。目前，棉酚降解技術(shù)有物理法、化學(xué)法、微生物發(fā)酵法。其中，物理法脫毒率很高，但會降低飼料中氨基酸利用率;化學(xué)法工藝流程較為繁瑣，成本相對較高;基于以上問題，利用低成本、溫和的微生物發(fā)酵技術(shù)降解棉籽殼中的棉酚已經(jīng)成為新的研究方向。利用微生物發(fā)酵技術(shù)將棉籽殼轉(zhuǎn)化為能夠促進(jìn)動物生長的優(yōu)質(zhì)粗飼料，對提高新疆地區(qū)棉籽殼飼料利用率、緩解新疆畜牧飼料供給壓力具有一定的現(xiàn)實意義。

1 新疆棉籽殼飼料的應(yīng)用情況 

新疆棉花種植基地主要為南疆優(yōu)質(zhì)陸地棉區(qū)及北疆、東疆優(yōu)質(zhì)陸地棉區(qū)，其中最主要的棉花種植基地有:英吉沙縣、岳普湖縣、新和縣、阿瓦提縣、洛浦縣、墨玉縣、麥蓋提縣、瑪納斯縣、沙灣縣、和豐縣等。棉籽殼 (cotton seed hull) 作為棉花的重要副產(chǎn)物，是棉籽外部堅硬的褐色籽殼，由棉籽剝殼處理獲得，稍帶有未脫盡的棉花短絨和部分未脫盡破裂的棉仁。一般棉籽殼粗蛋白含量為 4%～6%，粗纖維含量為 43%～48%，中性洗滌纖維含量為 85%左右，酸性洗滌纖維含量為 65%～68%，木質(zhì)化程度中等。新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院微生物應(yīng)用研究所一直致力于棉花副產(chǎn)品飼料化的研究，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，南北疆農(nóng)牧民歷來有利用棉籽殼飼喂肉牛、肉羊的習(xí)慣，一是適量的棉籽殼能改善粗飼料適口性，增加動物采食量，可以作為反芻動物的纖維補充料;二是不浪費資源。棉籽殼常配合玉米粉或玉米青貯一起飼喂牛羊，未脫毒棉籽殼替代部分日糧粗飼料時，可提高胴體重、凈肉重和屠宰率。但是，因為沒有專業(yè)的技術(shù)指導(dǎo)，導(dǎo)致對棉籽殼的處理不當(dāng)或者不處理就直接飼喂給牛羊，棉籽殼中的棉酚常引起雄性細(xì)毛羊尿結(jié)石，飼用過量后，嚴(yán)重的可導(dǎo)致牛羊死亡。一些研究者也指出在飼料中添加40%以下的棉籽殼，育肥羊食用后安全可行且不會對身體產(chǎn)生危害。棉籽殼飼料化的安全性、合理性、高效性日漸成為研究熱點，尤其在新疆南疆，飼草料的缺乏和日益增長的畜產(chǎn)品需求使得開發(fā)新型動物飼料迫在眉睫，作為一種優(yōu)質(zhì)粗蛋白飼料，棉籽殼在新疆牲畜飼料中有廣泛的應(yīng)用潛力。

2 棉酚制約棉籽殼飼料化原因及其危害

棉酚是錦葵科棉屬植物色素腺產(chǎn)生的多酚二萘衍生物，化學(xué)結(jié)構(gòu)式見圖1。制約棉籽殼飼料化的抗?fàn)I養(yǎng)因子包括有毒性的游離棉酚 (free gossypol，F(xiàn)G) 和無毒性的結(jié)合棉酚 (bound gossypol，BG) 兩種形式。由于與氨基酸、蛋白質(zhì)等結(jié)合，BG不能被動物胃腸道消化利用，可以隨糞便排出，毒性較小甚至不具毒性;而活性羥基和活性醛基是FG造成動物中毒的主要原因，其作用機理為:FG通過選擇性地破壞睪丸生精細(xì)胞中線粒體的正常機能，影響動物的正常生殖;與蛋白質(zhì)和膜基質(zhì)結(jié)合，破壞礦物質(zhì)的離子轉(zhuǎn)運機制，降低動物的礦物質(zhì)吸收量，影響血紅蛋白的形成;與氨基酸胺基殘基結(jié)合，形成大分子的BG，減少賴氨酸的吸收，對動物機體健康產(chǎn)生危害。研究結(jié)果表明，棉酚含量低于0.01%時，不影響動物的正常生長;含量在0.01%～0.03%之間對單胃動物具有較大的毒害作用;含量高于0.03%對反芻動物產(chǎn)生毒害作用。我國《飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13078—2017) 規(guī)定飼料中的游離棉酚允許量為:棉籽不超過 5000 mg/kg，棉籽加工產(chǎn)品不超過 1200 mg/kg，犢牛精料補充料為 100 mg/kg，泌乳牛精料補充料 500 mg/kg，羔羊精料補充料為 60 mg/kg，其他羊精料補充料為 300 mg/kg。新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院微生物應(yīng)用研究所飼用微生物制劑及生物飼料項目組赴南疆、北疆調(diào)查發(fā)現(xiàn)，不同地區(qū)棉籽殼棉酚含量在 280～460mg/kg 之間。臨床癥狀、病理學(xué)及組織學(xué)檢查結(jié)果表明，飼用大量棉籽殼可以引起羔羊尿結(jié)石癥。棉酚中毒一般無季節(jié)性，多見于冬、春季，在此期間因青飼料、草料缺乏，飼料單一，棉籽餅、棉籽殼的飼喂量增加，養(yǎng)殖社或農(nóng)戶將沒有經(jīng)過任何處理的棉籽殼直接飼喂給牛羊，造成家畜棉酚中毒。因此，采取合理的飼喂和處理方式，對棉籽殼的飼料化應(yīng)用極為關(guān)鍵。

3 微生物脫毒在棉籽殼飼料化中的優(yōu)勢 

降解棉酚的途徑有很多，可以通過物理法將 FG 與蛋白質(zhì)和氨基酸結(jié)合變成 BG 使其失去毒性;也可經(jīng)化學(xué)法處理，形成絡(luò)合物使得小腸難以消化吸收，進(jìn)而降低毒害作用;但作為動物飼料，棉籽殼需要提高自身的適口性，提高采食率和消化率。物理法、化學(xué)法脫毒很難滿足綠色畜牧養(yǎng)殖的目標(biāo)，隨著對微生物學(xué)科研究的深入，通過生物法進(jìn)行棉酚脫毒效果更好，棉酚脫毒方法比較見表1。微生物在生長過程中會產(chǎn)生一些分泌物，比如蛋白酶、纖維素酶、脂肪酶、果膠酶等，可能會降解 FG，或者與 FG 結(jié)合形成 BG 以達(dá)到脫毒的目的。用于脫毒的微生物大多數(shù)都是有益菌，比如枯草芽孢桿菌、酵母菌等，可以很好地維持動物的腸道平衡;將大分子蛋白質(zhì)降解為小肽、氨基酸等物質(zhì)，提高飼料的吸收率;增加采食量;可以去除其他抗?fàn)I養(yǎng)因子如環(huán)丙烯脂肪酸 (CPFA)、植酸 (PA)、單寧 (tannin) 以及非淀粉多糖 (NSP) 等;提高飼料粗蛋白含量，增加適口性。

4 利用棉酚降解菌及菌群對棉籽殼的脫毒效果研究 

從2020年1月1日起，在全國禁用除中藥外的所有促生長類藥物飼料添加劑品種。這意味著全國動物養(yǎng)殖業(yè)將全面迎來"禁抗""減抗""替抗"新發(fā)展時期。對飼用微生物的研究已經(jīng)成為綠色飼料開發(fā)的熱點，除了研究益生菌對動物機體健康的作用，也在不斷探索飼用微生物的一些特殊功能。棉酚降解單菌或復(fù)合菌劑具備安全、綠色、脫毒的多重作用，會更有效地應(yīng)用到飼料處理和動物飼喂當(dāng)中。新疆作為畜產(chǎn)和棉產(chǎn)的重點地區(qū)，棉酚降解菌成為兩者之間轉(zhuǎn)化和輸出關(guān)鍵點。早期，Ｒ．Ｒeiser 等發(fā)現(xiàn)牛、羊等反芻動物瘤胃中的微生物和酶對棉酚有較強的耐受能力;此外，蘑菇、真菌及其產(chǎn)生的酶對游離棉酚都存在著降解作用。由于國內(nèi)蛋白質(zhì)資源匱乏、棉花副產(chǎn)品產(chǎn)量及其在反芻動物飼料中的使用量增大，國內(nèi)學(xué)者在微生物發(fā)酵降解棉酚方面進(jìn)行了較多研究。新疆作為產(chǎn)棉大省，畜牧業(yè)粗飼料缺乏，通過微生物發(fā)酵技術(shù)將棉花副產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為飼料的需求更加迫切?？蒲腥藛T篩選到的熱帶假絲酵母、產(chǎn)朊假絲酵母、地衣芽孢桿菌、植物乳桿菌、枯草芽孢桿菌對 FG 均有不同程度的降解作用。通過混菌發(fā)酵可提高棉酚脫毒效率、增加棉籽殼飼料附加值。院江利用纖維分解菌、乳酸菌與酵母菌等有益菌混合發(fā)酵棉籽殼，脫毒率最高達(dá)到75.4%，粗蛋白 (CP) 含量提高了2.29%，中性洗滌纖維 (NDF) 含量降低了18.21%，酸性洗滌纖維 (ADF) 含量降低了16.04%。隨著對微生物復(fù)合系和酶系的深入研究，利用反芻動物瘤胃微生物、棉鈴蟲腸道微生物和其代謝產(chǎn)物對棉籽殼進(jìn)行脫毒逐漸成為熱點。賽買提·艾買提等對比了瘤胃液、酵母菌、乳酸菌對棉籽殼的脫毒效果，結(jié)果脫毒率分別為47.94%、76.46%、68.44%。還要進(jìn)一步研究和挖掘反芻動物瘤胃、腸道微生物的脫毒作用，探索微環(huán)境中的微生物生長繁殖和新陳代謝活動，不僅可以實現(xiàn)棉籽殼脫毒，而且對研究棉酚降解機制也有重要作用。

5 棉籽殼脫毒微生物發(fā)酵工藝優(yōu)化及飼喂效果 

微生物發(fā)酵工藝可以解決棉籽殼采食率和利用率低的問題，菌種接種量、物料含水量、濕度、氧氣傳質(zhì)、溫度及發(fā)酵時間等都是影響發(fā)酵工藝的重要因素，棉籽殼飼料發(fā)酵的影響因素及最佳條件見表2。長期飼喂棉籽殼含量90%以上的粗飼料對羊的毒性很大。經(jīng)過微生物發(fā)酵處理后，棉籽殼飼料質(zhì)地柔軟細(xì)膩，具有濃郁的菌香味，適口性好，營養(yǎng)價值與玉米、麩皮相當(dāng)。奶牛采食脫毒棉籽殼不產(chǎn)生中毒癥狀，羔羊采食不影響生長發(fā)育。棉籽殼與其他粗飼料混貯或微貯，如在玉米青貯中添加30%棉籽殼，搭配一定比例的玉米粉、麩皮、糖蜜及微量元素，制成棉籽殼全混合日糧 (TMR) ，可以有效提高動物采食率和日增重，降低精料水平，有利于提高經(jīng)濟效益。

6 微生物發(fā)酵技術(shù)在新疆棉籽殼飼料化中的應(yīng)用和發(fā)展趨勢

飼料原料短缺問題已經(jīng)成為限制新疆畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸，而因為具有一定毒性和抗?fàn)I養(yǎng)因子等原因?qū)е旅藿斩?、棉籽粕、棉籽殼等大量棉源副產(chǎn)品用于飼料原料的比例較小，造成嚴(yán)重浪費，微生物發(fā)酵技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用可以提高棉源副產(chǎn)品的利用率，提高棉籽殼飼料的營養(yǎng)價值。為促進(jìn)新疆畜牧產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化、健康、可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)徹底改變微生物發(fā)酵技術(shù)在新疆的研究基礎(chǔ)薄弱、機械化程度低、菌種來源復(fù)雜、發(fā)展應(yīng)用落后的現(xiàn)狀。以優(yōu)良菌劑研發(fā)為支撐，建立新疆青、黃貯菌株資源庫，通過分子選育、誘變選育、自然選育等方式定向培育適用、安全、功能性飼喂菌株;深入開展基礎(chǔ)研究，利用代謝組學(xué)分析技術(shù)從細(xì)胞代謝水平全面揭示發(fā)酵產(chǎn)物中代謝物組分的種類和數(shù)量，確定生物標(biāo)志物和特異性代謝譜，指導(dǎo)脫毒棉籽殼飼料化應(yīng)用;與當(dāng)?shù)卮笮宛B(yǎng)殖合作社聯(lián)合建立示范點，將微生物發(fā)酵技術(shù)與全混合日糧 (TMR) 相結(jié)合，研制含有較多蛋白質(zhì)、鈣、磷、維生素等營養(yǎng)成分，對促進(jìn)畜禽生長發(fā)育、提高畜禽產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)量等均具有改善作用的復(fù)合型棉籽殼飼料。

7 小結(jié) 

總之，利用微生物發(fā)酵技術(shù)綜合開發(fā)以棉籽殼為主的飼料資源，既能開創(chuàng)棉源副產(chǎn)品利用新途徑，又能增加農(nóng)民收入，穩(wěn)定和提高植棉積極性，進(jìn)而穩(wěn)定新疆的棉花綜合生產(chǎn)和保障能力，棉籽殼的生物轉(zhuǎn)化、高效利用產(chǎn)業(yè)是一項集經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益于一體的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟項目，對推動新疆現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展有重大的意義。