我國作為一個產(chǎn)棉大國，年產(chǎn)棉籽約為800萬t，提油后的棉籽餅和棉粕占我國年產(chǎn)各種餅粕總量的12%左右。 如果充分利用棉籽餅和棉粕將部分緩解我國蛋白原料的供求矛盾。
1 棉酚的理化性質(zhì)與分布
    棉酚是一種具有廣泛生理活性的黃色酚類化合物，分子式為C30H30O8，分子量為518，化學(xué)結(jié)構(gòu)式見圖1。


    棉酚具有2種光學(xué)異構(gòu)體，即右旋棉酚與左旋棉酚，其主要活性成分是左旋棉酚。棉酚主要存在于錦葵科植物的種子色素腺體中，從棉籽中分離得到的棉酚為2種異構(gòu)體存在的消旋體。另外，棉酚還可以分為游離棉酚和結(jié)合棉酚，其中游離棉酚因具有活性醛基和羥基而發(fā)揮毒性作用。
    經(jīng)檢測，棉籽餅中棉酚的含量約為0.15%～1.80%。家畜攝入棉酚以后，棉酚經(jīng)消化以后，一部分棉酚以結(jié)合型被排出體外，而游離型棉酚則被消化道吸收入血對機體產(chǎn)生毒副作用。不同的動物對棉酚的耐受量是不同的。我國規(guī)定其游離棉酚含量不得超過1200mg/kg棉籽餅，豬飼料中的棉酚耐受量為100mg/kg飼料，超過該量則抑制生長，并可能導(dǎo)致中毒死亡。一般乳仔豬禁用、種豬少用(3%以內(nèi)對精子和產(chǎn)仔數(shù)都有影響)、生長育肥豬不超過10%為宜。
2 棉酚的生殖毒性
2.1 棉酚的雄性生殖毒性
2.1.1 對睪丸的損傷： 雄性生殖器官是棉酚造成生殖毒性的主要靶器官，它能破壞雄性動物的睪丸生精上皮，導(dǎo)致精子畸形、死亡，甚至無精子，造成繁殖能力下降或公畜不育。
    棉酚所引起的睪丸病理學(xué)改變主要集中在生精上皮、生精小管等部位。陳思東等用120mg/(kg•bw)的棉酚對小鼠灌胃20d，睪丸病理變化主要表現(xiàn)為部分生精小管排列較疏松，生精小管內(nèi)基膜上的精原細(xì)胞較少，間質(zhì)細(xì)胞消失，可見一些生精小管的初級精母細(xì)胞與精原細(xì)胞或基膜之間有較大的空隙，亦有部分生精小管腔內(nèi)的精子尾部減少�？梢�，棉酚能夠損傷睪丸的生精功能。同樣，Ojha等用20mg/(kg•bw)的棉酚飼喂雄性小鼠70d后，發(fā)現(xiàn)精子形成過程中處于各階段的細(xì)胞類型和數(shù)量出現(xiàn)明顯變化，主要表現(xiàn)為生精細(xì)胞分裂到單倍體細(xì)胞(精子和精子細(xì)胞)期的高峰逐漸消失，其次這種分裂抑制現(xiàn)象在二倍體細(xì)胞(主要為精原細(xì)胞和次級精母細(xì)胞)期更突出，部分分裂抑制出現(xiàn)在四倍體細(xì)胞(主要為初級精母細(xì)胞)期，在試驗后期，大多數(shù)生殖細(xì)胞停滯在二倍體細(xì)胞期，所以減數(shù)分裂的初級精母細(xì)胞失去進(jìn)一步分化為單倍體細(xì)胞的能力。另外，棉酚還可以促進(jìn)小鼠睪丸生精細(xì)胞凋亡，其中以精母細(xì)胞和精子細(xì)胞凋亡最多，偶可見呈串珠狀或密集成堆狀。在停飼120d后，睪丸部分生精功能恢復(fù)。
2.1.2 對附睪的損傷：附睪也是棉酚的靶器官之一，附睪是精子成熟的主要部位，棉酚通過干擾精子的形成過程從而導(dǎo)致精子數(shù)量下降、形態(tài)異常。Andrade等研究表明，斷奶期至發(fā)情期的雄性小鼠采食棉酚后，精子日生成量和附睪中精子密度出現(xiàn)明顯下降，但是血漿中睪丸激素水平和生殖器官重量沒有改變。另外，采食棉酚的雄性小鼠精子形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生不同程度的改變。附睪經(jīng)超微結(jié)構(gòu)檢查發(fā)現(xiàn)上皮主細(xì)胞呈鱗片狀脫落，胞質(zhì)內(nèi)含有退化的精子。退化的上皮細(xì)胞內(nèi)含有大小不同、形狀各異、密度不均的小泡或顆粒。棉酚對精子形態(tài)的影響主要是通過破壞精子的細(xì)胞膜，抑制微管蛋白的形成，阻止微管蛋白之間的聚合等作用，從而破壞精子尾部形態(tài)結(jié)構(gòu)造成精子活力的喪失。但是，Hassan認(rèn)為棉酚對反芻類動物精子的形態(tài)學(xué)影響是可以改變的。這種可逆的改變與Ojha等研究的停喂棉酚后睪丸生精能力的恢復(fù)有關(guān)。
    另外，棉酚還能夠破壞精子的動力裝置，干擾精子能量的產(chǎn)生。棉酚還是線粒體氧化磷酸化反應(yīng)的解偶聯(lián)劑，干擾線粒體的氧化呼吸作用，從而造成線粒體腫脹、空泡嵴退化消失、螺旋鞘膜區(qū)排列紊亂等。它可以抑制腺苷酸環(huán)化酶，降低精子能量水平，造成精子活力完全喪失。線粒體是精子運動的主要能量結(jié)構(gòu)，線粒體結(jié)構(gòu)的破壞是造成精子活力喪失的主要因素之一。在精子活力的體外研究中，Roychoudhury等發(fā)現(xiàn)棉酚對家兔精子活力的影響和其與棉酚的接觸時間、劑量呈現(xiàn)正相關(guān)。這與錢曉菁的研究結(jié)果基本相同。錢曉菁的研究發(fā)現(xiàn)，棉酚作用于動物的時間越長，形態(tài)異常精子的數(shù)量越多。異常精子主要表現(xiàn)為尾部形態(tài)異常(包括細(xì)胞膜不完整、軸絲脫出、尾部折斷等)和頭尾分離2種情況，畸形率高達(dá)54.67%。其中，在第28天時，精子以頭尾分離為主；在第70天時，2種異常比例基本持平。同樣，陳思東等以200mg/(kg•bw)棉酚飼喂小鼠發(fā)現(xiàn)在20d時小鼠精子數(shù)目顯著減少�？梢�，棉酚作用于附睪主要是擾亂了其正常的結(jié)構(gòu)和功能，在一定程度上阻礙了精子的成熟過程，造成精子異常。另外，棉酚對精子頂體酶類活性的抑制作用在一定程度上造成了動物受精率的下降。
2.2 棉酚的雌性生殖毒性
2.2.1 對卵巢的損傷： 棉酚不但對雄性動物的主要生殖器官具有損傷作用，而且對雌性動物的主要生殖器官及生理周期也有影響。李繼俊等研究發(fā)現(xiàn)，棉酚不但抑制卵泡的發(fā)育成熟，使竇狀卵泡減少，閉鎖卵泡增加，而且還可以干擾雌性動物體內(nèi)性激素的代謝，造成血漿雌二醇降低，性激素合成抑制。陳詠等報道，棉酚能夠顯著地抑制體外培養(yǎng)大鼠黃體細(xì)胞中基礎(chǔ)孕酮分泌。大劑量的棉酚造成排卵停止，黃體溶解，卵巢運血減少，卵巢減輕等現(xiàn)象。棉酚干擾性激素的水平和抑制卵泡發(fā)育可能是造成雌性動物排卵減少的主要因素。另外，棉酚的體外毒性研究中，龍安梅等證實醋酸棉酚可以抑制豬原代培養(yǎng)黃體細(xì)胞的增殖，并誘導(dǎo)黃體細(xì)胞凋亡的發(fā)生。
    可見，棉酚對雌雄動物的毒性作用不同于雄性動物。它不但造成雌雄動物實質(zhì)臟器損傷，如抑制卵泡發(fā)育、造成卵泡閉鎖等，而且還能夠干擾性激素的代謝水平，從而影響雌雄動物生殖細(xì)胞的發(fā)育。
2.2.2 對動情周期的改變： 大劑量的棉酚可以擾亂哺乳動物正常的動情周期，使動物的動情周期呈現(xiàn)不規(guī)則變化，表現(xiàn)為間歇期延長或非動情期狀態(tài)。但是，Akinola等的研究中，用40mg/(kg•bw)棉酚對小鼠灌胃，15d后小鼠的發(fā)情周期和排卵沒有發(fā)生顯著的變化，卵母細(xì)胞數(shù)量也沒有顯著差異，說明雌性動物中可能具有限制或消除棉酚毒性的因素。
2.2.3 對妊娠的改變： 棉酚不但對動物生殖細(xì)胞的發(fā)育有影響，而且可引起著床率降低、孕畜流產(chǎn)、死胎或早產(chǎn)。
    Galvao等在對母牛胚胎移植試驗中表明，正常組的母牛的胚胎移植妊娠率與棉酚組相比要高(見表1)。
    由此可見，棉酚可以通過改變胚胎成活力而實現(xiàn)其生殖毒性作用。Hernandez和Jousan等研究證明上述觀點，當(dāng)胚胎在含10μg/mL棉酚的介質(zhì)中培養(yǎng)時，1-細(xì)胞期胚胎變成胚泡的比例減少。長期接觸棉酚時，其胚胎發(fā)育能力被破壞，但該作用可逆。