近年來，新疆棉花年產量均達到400萬t以上，位居全國前列，從而也產生了豐富的棉花副產品資源，每生產 1t 皮棉經過加工可產生 260 kg 棉籽殼。利用近紅外光譜儀測定，其主要營養成分含量優于秸稈類粗飼料，適量的棉籽殼可以作為反芻動物的一種纖維飼料補充料。隨著養殖業迅速發展，各種飼料價格大幅度飆升，南疆的養殖合作社及農戶越來越多的采用當地棉源性飼料來解決飼料供應和農區畜牧業發展的矛盾。然而，棉籽殼中含有抗營養因子—棉酚 (gossypol)，影響了棉籽殼的飼用價值。目前，養殖戶為了降低成本，飼喂牛羊的棉籽、棉籽殼等棉副產品幾乎是未脫毒或脫毒不符合標準的，這可能導致動物早產、流產或產畸形胎，缺鐵性貧血，抑制消化道中蛋白水解酶活性，降低蛋白質利用率，可使腎小球和腎小管上皮細胞通透性異常，引起雄性動物尿結石等;飼喂過量時，甚至導致動物死亡。目前，棉酚降解技術有物理法、化學法、微生物發酵法。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、溫和的微生物發酵技術降解棉籽殼中的棉酚已經成為新的研究方向。利用微生物發酵技術將棉籽殼轉化為能夠促進動物生長的優質粗飼料，對提高新疆地區棉籽殼飼料利用率、緩解新疆畜牧飼料供給壓力具有一定的現實意義。

1 新疆棉籽殼飼料的應用情況 

新疆棉花種植基地主要為南疆優質陸地棉區及北疆、東疆優質陸地棉區，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%，木質化程度中等。新疆農業科學院微生物應用研究所一直致力于棉花副產品飼料化的研究，調查發現，南北疆農牧民歷來有利用棉籽殼飼喂肉牛、肉羊的習慣，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，因為沒有專業的技術指導，導致對棉籽殼的處理不當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毛羊尿結石，飼用過量后，嚴重的可導致牛羊死亡。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品需求使得開發新型動物飼料迫在眉睫，作為一種優質粗蛋白飼料，棉籽殼在新疆牲畜飼料中有廣泛的應用潛力。

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生的多酚二萘衍生物，化學結構式見圖1。制約棉籽殼飼料化的抗營養因子包括有毒性的游離棉酚 (free gossypol，FG) 和無毒性的結合棉酚 (bound gossypol，BG) 兩種形式。由于與氨基酸、蛋白質等結合，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胞中線粒體的正常機能，影響動物的正常生殖;與蛋白質和膜基質結合，破壞礦物質的離子轉運機制，降低動物的礦物質吸收量，影響血紅蛋白的形成;與氨基酸胺基殘基結合，形成大分子的BG，減少賴氨酸的吸收，對動物機體健康產生危害。研究結果表明，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%對反芻動物產生毒害作用。我國《飼料衛生標準》(GB 13078—2017) 規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。新疆農業科學院微生物應用研究所飼用微生物制劑及生物飼料項目組赴南疆、北疆調查發現，不同地區棉籽殼棉酚含量在 280～460mg/kg 之間。臨床癥狀、病理學及組織學檢查結果表明，飼用大量棉籽殼可以引起羔羊尿結石癥。棉酚中毒一般無季節性，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，養殖社或農戶將沒有經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用極為關鍵。

3 微生物脫毒在棉籽殼飼料化中的優勢 

降解棉酚的途徑有很多，可以通過物理法將 FG 與蛋白質和氨基酸結合變成 BG 使其失去毒性;也可經化學法處理，形成絡合物使得小腸難以消化吸收，進而降低毒害作用;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、化學法脫毒很難滿足綠色畜牧養殖的目標，隨著對微生物學科研究的深入，通過生物法進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 結合形成 BG 以達到脫毒的目的。用于脫毒的微生物大多數都是有益菌，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;將大分子蛋白質降解為小肽、氨基酸等物質，提高飼料的吸收率;增加采食量;可以去除其他抗營養因子如環丙烯脂肪酸 (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殖業將全面迎來"禁抗""減抗""替抗"新發展時期。對飼用微生物的研究已經成為綠色飼料開發的熱點，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。棉酚降解單菌或復合菌劑具備安全、綠色、脫毒的多重作用，會更有效地應用到飼料處理和動物飼喂當中。新疆作為畜產和棉產的重點地區，棉酚降解菌成為兩者之間轉化和輸出關鍵點。早期，Ｒ．Ｒeiser 等發現牛、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、真菌及其產生的酶對游離棉酚都存在著降解作用。由于國內蛋白質資源匱乏、棉花副產品產量及其在反芻動物飼料中的使用量增大，國內學者在微生物發酵降解棉酚方面進行了較多研究。新疆作為產棉大省，畜牧業粗飼料缺乏，通過微生物發酵技術將棉花副產品轉化為飼料的需求更加迫切。科研人員篩選到的熱帶假絲酵母、產朊假絲酵母、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酵棉籽殼，脫毒率最高達到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物對棉籽殼進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，結果脫毒率分別為47.94%、76.46%、68.44%。還要進一步研究和挖掘反芻動物瘤胃、腸道微生物的脫毒作用，探索微環境中的微生物生長繁殖和新陳代謝活動，不僅可以實現棉籽殼脫毒，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酵工藝優化及飼喂效果 

微生物發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、溫度及發酵時間等都是影響發酵工藝的重要因素，棉籽殼飼料發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。經過微生物發酵處理后，棉籽殼飼料質地柔軟細膩，具有濃郁的菌香味，適口性好，營養價值與玉米、麩皮相當。奶牛采食脫毒棉籽殼不產生中毒癥狀，羔羊采食不影響生長發育。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，有利于提高經濟效益。

6 微生物發酵技術在新疆棉籽殼飼料化中的應用和發展趨勢

飼料原料短缺問題已經成為限制新疆畜牧業可持續發展的瓶頸，而因為具有一定毒性和抗營養因子等原因導致棉秸稈、棉籽粕、棉籽殼等大量棉源副產品用于飼料原料的比例較小，造成嚴重浪費，微生物發酵技術的開發和應用可以提高棉源副產品的利用率，提高棉籽殼飼料的營養價值。為促進新疆畜牧產業的規模化、產業化、健康、可持續發展，應徹底改變微生物發酵技術在新疆的研究基礎薄弱、機械化程度低、菌種來源復雜、發展應用落后的現狀。以優良菌劑研發為支撐，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;深入開展基礎研究，利用代謝組學分析技術從細胞代謝水平全面揭示發酵產物中代謝物組分的種類和數量，確定生物標志物和特異性代謝譜，指導脫毒棉籽殼飼料化應用;與當地大型養殖合作社聯合建立示范點，將微生物發酵技術與全混合日糧 (TMR) 相結合，研制含有較多蛋白質、鈣、磷、維生素等營養成分，對促進畜禽生長發育、提高畜禽產品品質和產量等均具有改善作用的復合型棉籽殼飼料。

7 小結 

總之，利用微生物發酵技術綜合開發以棉籽殼為主的飼料資源，既能開創棉源副產品利用新途徑，又能增加農民收入，穩定和提高植棉積極性，進而穩定新疆的棉花綜合生產和保障能力，棉籽殼的生物轉化、高效利用產業是一項集經濟效益、生態效益和社會效益于一體的農業經濟項目，對推動新疆現代農業、畜牧業和農村經濟發展有重大的意義。