棉籽精深加工新技术与新工艺

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1、棉籽精深加工新技术与新工艺唐金泉，宋卫国，黄隽辉 （北京中棉紫光生物科技有限公司，100044北京市西直门外大街1号西环广场2号楼9层） 　　摘要：对棉酚特性、脱酚原理和脱酚技术进行了叙述，重点介绍了一种新的棉籽加工工艺。使用该工艺技术使得棉籽蛋白的价值大幅提升，解决了棉籽加工业产品价值提升的瓶颈问题；延长了棉籽加工产业链，为企业寻求到了一条增强核心竞争力和后续盈利能力的有效途径。　　关键词：棉籽；棉酚；棉籽蛋白，脱毒，产业链  　　我国是世界第一产棉大国，棉花（皮棉）年总产量为600－700万t，

2、2006/07年度达673万t，棉籽年产量为960－1100万t，2006/07年度达1100万t。棉籽中含棉仁50－55％，棉仁中含油30～35％，棉仁中含蛋白35～45％。棉籽不仅是很好的油料资源，也是一种亟待开发利用的主要蛋白质资源。棉籽蛋白的氨基酸组成平衡，接近理想模式。但是，一直以来由于棉酚的存在，棉粕在饲料中的添加量受到限制，更有甚者将其当作肥料肥田。1 棉酚及其特性　　棉酚（gossypol）是棉籽中特有的一种有色有毒物质，占棉籽的0.7～4.8%。棉酚及类棉酚集中在棉籽仁的球状色腺体

3、中，色腺体中棉酚含量达20.6～39%，它是一种姜黄色结晶，呈微酸性，熔点181～185℃。它能溶于甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、乙醚、四氯化碳等有机溶剂，也能溶于油脂，不溶于石油醚和水。　　棉酚大量集聚在棉籽子叶内的棉酚腺内。棉酚腺是坚韧的半固态，在机械加工过程中，很难被破坏，在榨取棉籽油时，因经受润湿高温处理便很容易被破坏而使棉酚游离出来。在一定条件下，游离棉酚会变为变性棉酚或结合棉酚。　　棉酚急性中毒一般发生在进食后0.5h~3d内，首先出现的症状是胃内灼热、恶心、呕吐、腹痛、腹泻，随后头痛、下肢

4、麻痹，危急时昏迷、抽搐、便血、呕血，最后呼吸衰竭而死亡。慢性中毒的症状为，皮肤有烧灼感、心慌、体倦乏力、口渴、喜冷饮料。2 传统加工工艺对产品的影响（见图1）  图1传统加工工艺产品结构图　　从图1中可以看到，棉籽除一部分用于种子外，其余均按传统的棉籽加工工艺，即用螺旋压榨、预榨浸出等方法制取油脂，其产品为：棉籽油、棉饼（棉粕）、棉籽壳、油脚（皂脚）（按价值排序）。　　传统高温压榨、预榨及浸出工艺是将坯料经高温蒸炒后，通过压榨机、预榨机进行榨油，预榨饼进入浸出器提取剩余棉籽油。由于采用了高温蒸炒、高

5、温压榨和预榨工艺，使游离棉酚与蛋白质中氨基酸结合形成结合棉酚，因此用传统工艺制油后的棉饼（粕）中结合棉酚的含量很高，每千克可达几千甚至上万毫克,且其游离棉酚含量仍然较高。　　因棉饼（粕）中含有大量的结合棉酚和变性棉酚，高温工艺使得大量色素固化，以及糖类和磷脂类物质焦化，造成棉粕呈棕褐色，影响产品外观，在饲料中的添加量受到了限制。有些企业采用中、低温加工方法，生产浅褐色或黄色的产品，但如只采用中、低温而不进行脱酚，粕中游离棉酚含量每千克将高达几千至上万毫克，饲料中根本不能使用。　　高温还导致毛油中存在

6、大量的固化红色素，在油脂精炼的脱色工序中增加了物料消耗，造成生产成本的增加，还影响了油脂的精炼率。3 棉籽脱酚技术3.1 化学法　　用化学法脱除棉粕中的棉酚，主要是在高温预榨浸出工艺产出的棉粕中添加硫酸盐（硫酸亚铁、硫酸铜），其金属离子与粕中游离棉酚形成络合物，达到脱毒目的。因经高温加工后的棉粕，其蛋白质已经严重变性，加之该方法所形成的络合物仍留在棉粕中，粕的营养价值和适口性都比较差，因而难以取得良好的喂养效果。3.2 生物发酵法　　采用微生物发酵的方法将棉酚转化为其他物质，达到脱毒的目的。由于转化

7、机理不明，工艺条件的控制难度大，脱毒效果无法保证。使用的原料也是高温预榨浸出后的棉粕，蛋白质已严重变性，经微生物发酵后变性更加严重，其营养价值亦较差。此外，菌种提纯复杂、项目投资大，生产成本高。　　以上两种方法仅强调脱除棉酚，而忽视了棉粕营养效价的保护，难以取得良好的喂养效果，使其使用价值和经济效益大受影响。3.3 混合溶剂萃取法　　溶剂萃取法是根据“相似相溶”原理，相同极性的溶剂萃取相同极性的物质。利用棉酚在醇类溶剂中的溶解特性，采用两种或两种以上溶剂通过不同比例混合后（6#溶剂和含水乙醇、甲醇或

8、丙酮等极性溶剂水溶液），改变溶剂的极性（ε值），兼顾油和酚的极性特征，在一个浸出器中同时提取棉籽油和棉酚。　　如采用乙醇、水、己烷体系，虽然提取设备简单，但在生产实践中出现了较多的问题。如溶剂共沸现象严重，造成溶剂分离和回收困难，溶剂消耗大，成本高；溶剂配比复杂，且萃取出的毛棉籽油中含有大量的棉酚和色素使油品质量下降。因此无法实现工业化生产。　　另外，还有一种混合溶剂法是用6#溶剂与高浓度的甲醇（98％以上）混合后在一个浸出器中同时提油和脱酚。一般来说，烷烃类溶剂与醇