龍遺磊 吾買爾江·庫爾班 馬青山 牙生·玉努斯 李麗麗 陶志鑫 杜霄 艾先濤
摘要:新疆是我國最大的植棉省區(qū),棉副產(chǎn)品中棉籽產(chǎn)量巨大,棉籽蛋白的開發(fā)利用前景廣闊。棉籽粕與豆粕相比營養(yǎng)成分含量和成本的優(yōu)勢明顯,棉籽蛋白有替代大豆蛋白的基礎(chǔ)和潛力。但是新疆本土對于棉籽蛋白的開發(fā)利用依舊存在一些問題:民眾對棉籽蛋白的認識不足,導(dǎo)致棉籽蛋白使用率低;行業(yè)加工技術(shù)水平有限,新疆本土僅有個別企業(yè)能夠生產(chǎn)高濃縮棉籽蛋白;相關(guān)政策引導(dǎo)不充分。為加快新疆棉籽蛋白產(chǎn)業(yè)發(fā)展,通過多方考察給出以下建議:構(gòu)建技術(shù)體系,多方位刺激棉籽蛋白生產(chǎn);加強高濃縮棉籽蛋白技術(shù)和產(chǎn)品應(yīng)用的示范推廣,提高民眾對棉籽蛋白及其價值的認同度;政府加強政策扶持,營造良好的棉籽蛋白發(fā)展環(huán)境。
關(guān)鍵詞:棉籽;蛋白;開發(fā)利用;飼用;發(fā)展建議
我國飼料用糧占糧食總產(chǎn)量的40%以上,每年玉米供應(yīng)缺口超過2 000萬t,大豆進口量超過1億t[1],“人畜爭糧”問題日趨嚴重,中美貿(mào)易摩擦不斷加劇,對大豆的依賴將是制約我國飼料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個長期性“卡脖子”問題。為應(yīng)對“人畜爭糧”問題,棉籽蛋白逐漸被飼料產(chǎn)業(yè)關(guān)注。
棉籽具有多種經(jīng)濟利用價值。其經(jīng)過精深加工分離后可得到棉短絨[2]、棉籽殼[3]、棉籽油[4]、棉籽糖[5]、棉酚[6]、單寧、棉籽蛋白、棉粕[7]等產(chǎn)品原料,這些分離物在食品、飼料、醫(yī)藥、生物燃料、工業(yè)加工等諸多方面都極具經(jīng)濟價值和廣泛用途。棉酚可以作為工業(yè)抗氧化劑、御寒劑、防老化劑的原料[8],由棉酚和醋酸研制的藥可治療初期胃癌等癌癥、子宮腫瘤、功能性出血等疾病[9];同時最新研究顯示,棉酚通過靶向RNA依賴的RNA聚合酶活性中心廣譜抑制冠狀病毒[10]。棉籽糖是一種功能性低聚糖,具有低糖度、低熱量特點,可作為功能性食品,提高肌體免疫力;棉籽中的單寧有益于心血管疾病的預(yù)防,還具有收斂抗皺、美白保濕、防氧化等作用[11]。
新疆是我國最大的棉花產(chǎn)地,每年棉籽產(chǎn)量超過750萬t[12],是開展棉籽蛋白應(yīng)用研究、推進新型飼料開發(fā)利用的最佳區(qū)域。近年來,新疆棉籽蛋白產(chǎn)業(yè)發(fā)展取得了一定成效,但也存在一些亟待解決的問題。
1 新疆棉籽蛋白開發(fā)利用必要性
1.1 新疆具有豐富的棉籽蛋白資源
新疆是我國最大的產(chǎn)棉區(qū),2021年新疆棉花種植面積為250.6萬hm2,皮棉產(chǎn)量為512.9萬t,占全國總產(chǎn)量的89.5%,總產(chǎn)、單產(chǎn)、種植面積、商品調(diào)撥量連續(xù)28年位居全國第一,其中棉籽產(chǎn)量達750萬t左右[13]。雄厚的棉籽資源為棉籽蛋白產(chǎn)業(yè)鏈提供了有利條件,具有巨大市場潛力。同時,棉籽為飼用蛋白和食用油的重要原料,1 hm2棉田的棉籽油含量和蛋白含量相當于0.6~0.8 hm2的大豆[14-15]。在大食物觀背景下,其綜合利用價值值得關(guān)注。
1.2 棉籽蛋白的應(yīng)用價值
棉籽蛋白的營養(yǎng)價值遠高于谷類蛋白,在品質(zhì)上與大豆蛋白相似。棉籽粕中的礦物質(zhì)含量與大豆粕相近,遠遠高于谷物[16]。研究顯示,棉籽粕中維生素(VE、VB1、VB2、VB3、VB6)和葉酸等含量遠比整粒大豆的高,多數(shù)接近全麥粉和綠色主食糙米。去除酚類化合物的棉籽蛋白是國內(nèi)新上市的一種原料[6,17]。這類棉籽蛋白的功能特性主要有溶解性、吸水性、吸油性、乳化性和乳化穩(wěn)定性、起泡性與泡沫穩(wěn)定性等[7,18]。使用這類棉籽蛋白能顯著提高奶牛產(chǎn)奶量,改善乳品品質(zhì),節(jié)約飼養(yǎng)成本[19],是一種很有應(yīng)用前景的奶牛蛋白飼料。
1.3 棉籽粕具有替代豆粕成為新型飼料的潛力
棉籽粕與豆粕相比營養(yǎng)成分優(yōu)勢明顯。棉籽粕蛋白質(zhì)含量(45%~50%)比豆粕(40%~48%)高,在粕類中居第2位,且蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量?。?0 000),較豆粕蛋白質(zhì)(相對分子質(zhì)量為350 000)更利于動物吸收[20];棉籽粕粗纖維含量在10%~15%,在粕類中居于高位;棉籽粕賴氨酸含量在2.0%~2.5%(在各種氨基酸中,飼料中賴氨酸含量最低,動物自身不能合成,須從外界獲得,被稱為“第一限制性氨基酸”),略低于豆粕,而精氨酸含量是粕類中最高的[21]。采用精細加工技術(shù)可生產(chǎn)65%高濃縮棉籽蛋白、脫毒棉籽蛋白、過瘤胃棉籽蛋白、全脂脫酚棉籽蛋白,可替代歐美進口大豆蛋白,有助于打破壟斷。同時,在國際市場豆粕作為主要的飼料來源,其價格在粕類中最高,2022年其均價已經(jīng)升至3 310.47元·t-1左右;而棉籽粕均價在2 854.59元·t-1左右[22-33],若能替代豆粕,將大大節(jié)約生產(chǎn)成本。
1.4 開發(fā)利用棉籽蛋白的緊迫性
當前,新疆棉花的主要收益來自棉纖維,而棉籽油、棉籽粕、棉籽殼等加工利用環(huán)節(jié)的利潤極低。這一方面,未能充分利用棉籽潛在的經(jīng)濟價值,另一方面,易受國內(nèi)國外市場、政治等因素波動的影響,導(dǎo)致當?shù)孛藁ㄉa(chǎn)加工企業(yè)甚至整個棉花產(chǎn)業(yè)受損。近年,歐美國家無中生有炮制的“新疆棉花事件”,使新疆部分企業(yè)失去歐美訂單,造成嚴重經(jīng)濟損失,我國棉花出口也受到很大沖擊[34]。因此,新疆棉花產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向應(yīng)是多元的,將現(xiàn)有棉花資源“吃干榨凈”,延長產(chǎn)業(yè)鏈,進一步提高經(jīng)濟效益,降低外部因素引發(fā)的風險,而棉籽蛋白產(chǎn)業(yè)可以通過充分開發(fā)實現(xiàn)的經(jīng)濟價值甚至高于棉纖維的價值,能補強產(chǎn)業(yè)鏈。
2 新疆棉籽蛋白產(chǎn)業(yè)中存在的問題
2.1 對充分利用棉籽蛋白的緊迫性認識仍不足
為應(yīng)對“人畜爭糧”和大豆依賴進口的“卡脖子”問題,2021年3月15日,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部畜牧獸醫(yī)局發(fā)布“關(guān)于推進玉米豆粕減量替代工作的通知”,同時下達《飼料中玉米豆粕減量替代工作方案》[35],旨在推進飼料中玉米、豆粕的減量替代,促進飼料糧保供穩(wěn)市。新疆作為我國最大的棉籽產(chǎn)地,在棉籽蛋白產(chǎn)業(yè)、新型飼料開發(fā)利用等方面,仍未出臺針對性的政策以加大棉籽蛋白在飼料中的應(yīng)用;當?shù)囟鄶?shù)棉籽加工企業(yè)依然以傳統(tǒng)的熱軋方式對棉籽進行簡單加工[36],提取其中的油脂、棉粕,附加值低,且多不注重餅粕蛋白質(zhì)量,造成棉粕粗纖維含量高、蛋白質(zhì)含量低,有效能值低,有毒有害物質(zhì)含量高,蛋白質(zhì)(氨基酸)消化利用率低。經(jīng)過簡單處理的棉籽蛋白含量明顯低于魚粉及豆粕等優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)飼料資源,如只經(jīng)過壓榨處理的棉籽蛋白,蛋白含量只有42%~46%,其在飼料中的添加比例很?。?%~4%)[37],尤其是不少地方把棉籽餅粕當作肥料還田,形成低利用、低收益、高浪費的不良發(fā)展局面。
2.2 棉籽蛋白產(chǎn)業(yè)本土技術(shù)創(chuàng)新能力仍需加強
新疆作為我國棉花主產(chǎn)區(qū),產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展投入和技術(shù)研發(fā)的尖端人才嚴重不足,與國內(nèi)先進水平差距仍很大,成為該領(lǐng)域創(chuàng)新發(fā)展的突出短板。65%的高濃縮棉籽蛋白[38]、脫酚棉籽蛋白[39]、棉籽糖[40]、棉酚[41]、小肽[40]的加工等技術(shù)成果,大多來自新疆以外的科研團隊。新疆本土棉籽加工企業(yè)對棉籽精細加工技術(shù)的研發(fā)力度明顯不足,創(chuàng)新意識不強,導(dǎo)致棉酚提取、去單寧工藝等存在缺陷,棉籽蛋白的飼用價值依然處于輔助地位。目前僅有個別企業(yè)(新疆金蘭植物蛋白有限公司、天康生物股份有限公司)具備生產(chǎn)高濃縮棉籽蛋白的能力。因此,新疆的棉籽加工工藝技術(shù)急需改進、提升和創(chuàng)新,引導(dǎo)更多企業(yè)進入棉籽蛋白精深加工領(lǐng)域,促進棉籽蛋白產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。
2.3 對發(fā)展棉籽蛋白產(chǎn)業(yè)的政策扶持力度不足
雖然2018年中國飼料工業(yè)協(xié)會發(fā)布團體標準《仔豬、生長育肥豬配合飼料》[42]、《蛋雞、肉雞配合飼料》[43],2021年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部又發(fā)布《飼料中玉米豆粕減量替代工作方案》[35]提出多項建議促進棉籽蛋白的飼用,但這些相關(guān)標準和建議尚未引起新疆本地廣大畜牧工作者和相關(guān)單位的重視。目前尚未見到相應(yīng)政策以引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、激發(fā)市場自主創(chuàng)新動力,并且缺乏項目、專項資金支持,使當?shù)孛拮训鞍椎募夹g(shù)研發(fā)與推廣應(yīng)用滯后于強烈的市場需求,也與新疆作為最大棉籽產(chǎn)區(qū)的地位極不相符。
3 對新疆棉籽蛋白開發(fā)利用的建議
3.1 構(gòu)建技術(shù)體系,提升創(chuàng)新能力
首先,積極爭取國家和新疆財政專項資金,強化支持新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團和地方兩級科研院所、高校等單位開展以棉籽蛋白為核心的理論、方法、技術(shù)、工藝等基礎(chǔ)性、前沿性研究,加強濃縮棉籽蛋白、棉籽糖、棉酚等的綜合應(yīng)用研究,拓展棉花全產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)、核心技術(shù)的研究突破,持續(xù)穩(wěn)定支持優(yōu)勢學科和創(chuàng)新團隊,讓科研人員沉下身子,潛心開展科研工作??稍谝韵聨追矫骈_展攻關(guān)研究:一是濃縮棉籽蛋白深加工技術(shù)裝備研發(fā)與示范;二是高濃縮棉籽蛋白生產(chǎn)、加工工藝研究;三是開展低酚、高油分、飼用等專用棉花新品種的研發(fā)與示范。其次,建設(shè)以棉籽營養(yǎng)物質(zhì)含量為主的重大科技創(chuàng)新平臺,提升育種技術(shù)手段。通過生物育種技術(shù),重點創(chuàng)制選育蛋白等營養(yǎng)物質(zhì)含量更高、棉酚含量更低的低酚高效棉花新品種、低酚高油分或飼用專用棉花新品種。最后,深化科企合作,推進產(chǎn)學研用深度融合,逐步形成以企業(yè)為主體、市場為導(dǎo)向、資本為紐帶的利益共享的棉籽蛋白產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新模式。
3.2 提高思想認識,加大輿論宣傳
目前當?shù)卦S多養(yǎng)殖戶和養(yǎng)殖企業(yè)對棉籽蛋白的認識還很陳舊,認為棉籽蛋白飼用后會對動物產(chǎn)生不育[44]、生長受阻[45]等諸多不利影響。從目前來看,利用棉籽脫酚去毒技術(shù)后,棉酚等有毒有害成分已不再是影響食用和飼用安全的限制因素,經(jīng)過規(guī)范化精深加工的棉籽蛋白完全能夠達到食用和飼用標準。因此,在加強技術(shù)開發(fā)的基礎(chǔ)上,要兼顧技術(shù)宣傳,做好高濃縮棉籽蛋白相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品利用的示范推廣工作,讓廣大畜牧工作者認識到棉籽蛋白成本低、營養(yǎng)成分高的優(yōu)點。因此,建議政府相關(guān)部門加大對棉籽蛋白產(chǎn)業(yè)的關(guān)注,加強對棉籽蛋白產(chǎn)業(yè)的知識科普、技術(shù)宣傳,提高人們對棉籽蛋白作為食用和飼用原料的思想認識,使其充分認識到棉籽蛋白的開發(fā)價值,從而促進新疆棉籽蛋白產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大。
3.3 加大政策扶持力度,營造良好發(fā)展環(huán)境
新疆棉籽蛋白產(chǎn)業(yè)具有廣闊的發(fā)展前景,其發(fā)展壯大需要加大政策扶持力度、發(fā)展龍頭企業(yè)、加大科研和市場資金投入,以推動整個產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展。一是加大相關(guān)政策支持力度,激發(fā)該產(chǎn)業(yè)的市場主體活力,使其不僅能夠生存,而且能夠?qū)崿F(xiàn)更大發(fā)展。二是持續(xù)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境,深化國內(nèi)外相關(guān)合作,提升產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力和發(fā)展質(zhì)量,制定出臺科企合作、市場營銷等相應(yīng)政策措施,促進棉籽蛋白深加工產(chǎn)業(yè)在更寬松的環(huán)境中健康成長。三是完善政策支撐,放活科研人員管理體制機制,破除科研體制障礙,充分激發(fā)科研人員自主創(chuàng)新活力,允許科研機構(gòu)和科研人員以科技成果作價入股企業(yè),鼓勵科研人員通過兼職、掛職、簽訂合同等方式到企業(yè)開展技術(shù)服務(wù)、參與項目合作,獲得合法合規(guī)收入,且在巡視巡察、審計監(jiān)督中應(yīng)按政策同向支持保護,促進科技創(chuàng)新和成果轉(zhuǎn)化。四是針對目前新疆從事棉籽蛋白深加工的規(guī)模企業(yè)不多,要堅持扶優(yōu)扶強,優(yōu)先支持棉籽蛋白龍頭企業(yè)通過市場競爭做大做強。棉籽蛋白深加工過程中的諸多環(huán)節(jié)(如低溫萃取[46])對加工設(shè)備具有較高的要求,大大提高了行業(yè)門檻,以致集原料生產(chǎn)、市場開拓、資金規(guī)模、研發(fā)能力于一體的棉籽蛋白深加工企業(yè)少之又少。因此,要著力推進打造一批規(guī)模較大、成長性較好、生產(chǎn)加工技術(shù)先進、市場營銷網(wǎng)絡(luò)健全、技術(shù)服務(wù)到位的現(xiàn)代棉籽蛋白深加工企業(yè),提升新疆棉籽蛋白產(chǎn)業(yè)整體競爭力。同時,鼓勵企業(yè)走出去,開拓國外市場,使技術(shù)、產(chǎn)品輻射周邊中亞國家,推動新疆棉籽蛋白深加工產(chǎn)業(yè)在絲綢之路經(jīng)濟帶核心區(qū)發(fā)展中不斷壯大。
4 結(jié)語
隨著國內(nèi)大豆蛋白需求缺口的增大,人們逐漸將目光轉(zhuǎn)向棉籽蛋白。新疆作為中國最大的棉花產(chǎn)區(qū),每年產(chǎn)出大量棉籽,這為當?shù)孛拮训鞍桩a(chǎn)業(yè)鏈形成奠定了良好的基礎(chǔ);但由于棉籽含有大量的棉酚、單寧等對生物體有害的物質(zhì)使得棉籽蛋白產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到了一定的限制。所以,棉籽蛋白產(chǎn)業(yè)的發(fā)展必然需要伴隨著生產(chǎn)技術(shù)的革新,如何在保留棉籽蛋白營養(yǎng)成分完整性的同時完全去除有害成分成為急需解決的問題。目前新疆本地存在一些棉籽蛋白加工企業(yè),但其規(guī)模和產(chǎn)業(yè)鏈相較于巨大的棉籽產(chǎn)量明顯不足;這些企業(yè)的棉籽蛋白粗加工技術(shù)已相當成熟,但在棉籽蛋白精細化加工利用方面卻少有突破。這其中涉及研發(fā)經(jīng)費少、產(chǎn)品研發(fā)創(chuàng)新能力低等多方面的原因。因此,應(yīng)當促進新疆相關(guān)企業(yè)與科研單位合作,鼓勵企業(yè)自主申報國家和新疆當?shù)氐南嚓P(guān)科研項目,加大研發(fā)經(jīng)費投入,全方位深層次開發(fā)利用棉籽蛋白資源,爭取早日做到新疆棉籽資源零浪費。
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(責任編輯:楊子山 責任校對: 王小璐)
收稿日期:2023-01-13? ?第一作者簡介:龍遺磊,碩士,研究方向為棉花育種,1936818538@qq.com。*通信作者:艾先濤,博士,研究員,研究方向為棉花遺傳育種,yixiantao@sina.com
基金項目:新疆維吾爾自治區(qū)科技援疆計劃“新疆棉花品種DNA身份鑒定體系構(gòu)建與應(yīng)用研究”(2020E02097);新疆農(nóng)業(yè)科學院科技創(chuàng)新重點培育專項“新疆機采棉高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)分子設(shè)計育種技術(shù)體系研究”(XJKCPY-2021005)