广西地区蚕沙成分分析——桂蚕8号为例.pdf

蚕沙为蚕蛾科昆虫幼虫排出的干燥粪便，呈颗粒状1。蚕沙含有丰富的活性物质和药用成分，在农业、工业、医药等领域均有利用2-4。据统计，2021年广西桑园面积达19.18万hm2，蚕茧产量40.74万t，蚕沙产量150万t以上，蚕沙资源极为丰富。然而目前蚕沙利用率低，所造成的资源浪费和环境污染是当前亟需解决的问题。2015年，中国工程院院士向仲怀提出以“立桑为业”为突破口，推进蚕桑多元化发展提升产业潜力和价值，促使蚕、桑、茧、丝、绸用途由传统单一链条式向发散式多种用途转变，推动蚕桑产业由以蚕为主的单一产业向以蚕、桑并重的多元化方向发展。广西壮族自治区政府非常重视，多次出台相关扶持政策，并提出要挖掘蚕桑资源多元化用途，增强产业的抗风险能力。广西蚕桑产业发展“十四五”规划把拓展多元产业分支，努力做宽做厚蚕桑产业，促进产业转型升级，进一步提高蚕桑综合效益和产业竞争力作为发展的一个重点工作。随着产业发展转型升级和产业链延伸发展的需要，广西以科技创新为支撑，不断挖掘拓展蚕、桑的新功能、新用途，使得蚕沙的综合利用得到重视。当前，广西所产的蚕沙在动物饲料、农作物肥料、化工原料、沼气原料、栽培材料、药用等方面均有应用5-7，技术相对成熟的有河池市桂恒旺科技有限责任公司、宜州区三堡农业科技有限公司等企业，通过收集养蚕过程中产生的蚕沙制造生物有机肥。关于蚕沙成分分析的报道较多。崔锡强等8在2007年对蚕沙化学成分的研究，样品购自北京一家公司；王海燕等9报道了不同龄期蚕沙成分变化规律收稿日期：2023-04-28；接收日期：2023-05-05资助项目：2022年广西农业科技自筹经费项目（No.Z202263）；国家现代农业产业技术体系广西创新团队（No.nycytxgxcxtd-2021-02-05）。第一作者信息：莫炳巧（1982），女，本科，高级农艺师，主要从事蚕桑资源综合利用研究工作。E-mail：通信作者信息：梁贵秋（1975），女，硕士，正高级农艺师。E-mail：广西地区蚕沙成分分析桂蚕8号为例莫炳巧，刘开莉，肖潇，陆春霞，韦师妮，徐雯雯，李安华，梁贵秋*，李小群（广西壮族自治区蚕业技术推广站，南宁市 530007）摘要收集广西地区桂蚕8号的蚕沙，比较分析不同龄期蚕沙的组成成分。结果表明，35龄期蚕沙中脂肪、蛋白质、-胡萝卜素、锌、氨基酸总量及各种氨基酸含量、总黄酮含量随着龄期增加而减少；灰分、粗纤维、钾、镁含量随着龄期增加而增加；广西地区的蚕沙灰分、粗纤维、钙、磷、镁、钾含量较高。研究结果为广西蚕沙的进一步开发与利用提供参考。关键词广西；蚕沙；成分；分析中图分类号S886.9文献标识码B文章编号1006-1657（2023）02-0020-06ISSN 1006-1657；CN 45-1213/SDOI：10.19553/ki.1006-1657.2023.02.004莫炳巧，等.广西地区蚕沙成分分析桂蚕8号为例.广西蚕业，2023，60（2）：20-2520莫炳巧，等.广西地区蚕沙成分分析桂蚕8号为例.广西蚕业，2023，60（2）：20-25研究，样品来自重庆地区的家蚕；史才娟等102013年报道了蚕沙的微量元素，样品取自广东蚕种。目前产自广西地区的蚕沙成分研究还未见报道，不同地区的蚕沙成分是否存在差异也未可知。广西是全国养蚕规模最大的省份，蚕沙年产量在150万t以上，大部分蚕沙被当做肥料处理，其自身价值没有得到充分体现。基于开拓广西蚕沙的新用途，本研究以桂蚕8号（正交）所产蚕沙为例，对广西蚕沙的成分进行研究，以期为广西蚕沙资源的进一步开发与利用提供理论依据。1材料与方法1.1试验材料试验蚕品种为桂蚕8号（正交），由柳城县六源蚕种有限公司提供。1.2试验方法1.2.1蚕沙获取方法采用一种蚕沙分离的室外养蚕装置自行饲养家蚕获取蚕沙（因12龄蚕体幼小，不便于在室外饲养，因此，室外养蚕装置未能收集12龄蚕沙），饲养过程不添加任何蚕药，不撒石灰，每天收集蚕沙并除去杂质后于60 热风干燥，冷却、过筛、装袋密封，置于干燥容器保存。1.2.2检测方法无氮浸出物按照 配合饲料大全（1996年）进行测定；脂肪按照GB/T 64332006 饲料粗脂肪测定方法 进行测定；蛋白质含量按照GB/T 64322018饲料中粗蛋白测定方法 进行测定；灰分含量按照GB/T 64382007 饲料中粗灰分的测定方法 进行测定；粗纤维含量按照GB/T 64342006 饲料中粗纤维的测定方法 进行测定；磷、钙、钾、镁、铁、锌含量按照GB 5009.2682016 食品安全国家标准食品中多元素的测定 第二法进行测定；总黄酮含量按照SN/T 45922016 出口食品中总黄酮的测定 进行测定；-胡萝卜素含量按照GB 5009.832016 食品中胡萝卜素的测定 进行测定；氨基酸总量按照 GB5009.1242016 食品中氨基酸的测定 进行测定。1.3仪器与试剂1.3.1主要仪器DHG9030A电热鼓风干燥箱（上海一恒科学仪器有限公司）；电子分析天平，FA2004型（上海科学仪器厂）；1510型Multiskan GO全波长酶标仪（美国Themo Fisher科技有限公司产品）；安捷伦1260型高效液相色谱仪一荧光检测器（美国安捷伦科技有限公司）；WHY2型数显恒温水浴锅（常州普天仪器制造有限公司产品）。1.3.2主要试剂高锰酸钾、乙醚、硫酸、硫酸钾、硫酸铜、40%氢氧化钠溶液、2%硼酸溶液、0.050 mol/L盐酸标准溶液、0.025 mol/L硫酸标准溶液等；冰醋酸、次甲基蓝、葡萄糖、蒽酮、硫酸钾、甲基红、硫脲、EDTA-Na2、溴甲酚绿、乙醇等试剂均为国产分析纯。1.4数据处理数据处理和统计分析采用EXCEL和IBM SPSSStatistics 21.0软件，各组间检测结果采用最小显著差异法（1east significant difference，LSD）比较。2结果与分析2.135龄期蚕沙基础营养物质分析试验结果见表1。从表1可以看出，脂肪、蛋白质、-胡萝卜素含量随着龄期增加而减少；灰分、粗纤维含量随着龄期增加而增加；无氮浸出物的质量分数为 40.00%44.60%；3 龄蚕沙与 4 龄蚕沙的脂肪、蛋白质、灰分、粗纤维含量差异不显著（P0.05，下同），-胡萝卜素含量差异极显著（P0.01，下同）；3龄蚕沙与5龄蚕沙脂肪、蛋白质、粗纤维含量差异显著（P0.05，下同）。-胡萝卜素差异极显著；4龄蚕沙与5龄蚕沙的脂肪、灰分含量差异不显著，蛋白质、粗纤维、-胡萝卜素含量差异显著。表表13135 5龄期蚕沙基础营养物质对比分析龄期蚕沙基础营养物质对比分析无氮浸出物/%脂肪/%蛋白质/%灰分/%40.000.127.300.3814.420.5114.400.4344.601.226.800.9013.600.5114.600.1942.201.074.400.7512.200.2015.700.340.0260.3200.1120.3670.0850.0260.0290.0700.0420.1090.0400.067成分名称3龄4龄5龄P0P1P2212023年第60卷第2期广西蚕业GuangxiSericultureVol.60No.2，20232.235龄期蚕沙氨基酸含量分析2.2.135龄期蚕沙氨基酸组成分析试验结果见表2。从表2可以看出，35龄期蚕沙中含有16种氨基酸，其中人体必需氨基酸（EAA）7种，非必需氨基酸（NEAA）9种，呈味氨基酸（FAA）4种，支链氨基酸（BCAA）3种，芳香族氨基酸（AAA）2种，抗氧化性氨基酸（ATAA）3 种，药用氨基酸（MAA）9种。氨基酸总量及各种氨基酸含量均随着龄期增加而减少；每龄期氨基酸种类中，天门冬氨酸（Asp）和谷氨酸（Glu）含量最高，35龄期蚕沙中天门冬氨酸（Asp）和谷氨酸（Glu）之和分别各占其氨基酸总量的24.64%、23.92%、23.81%。表表23235 5龄期蚕沙氨基酸含量龄期蚕沙氨基酸含量g/100g2.2.235龄期蚕沙氨基酸特性分析试验结果见表3。表3统计结果表明，35龄期蚕沙氨基酸种类齐全，含有丰富的各类氨基酸。35 龄 期 蚕 沙 EAA/TAA 分 别 为 34.66%、36.01%、35.66%，EAA/NEAA 分 别 为 53.76%、57.22%、56.44%，35 龄期蚕沙均含有 9 种药用氨基酸，MAA/TAA为62.97%、63.15%、62.42%，35龄期蚕沙BCAA/TAA为16.71%、18.42%、18.94%。表表33335 5龄期蚕沙氨基酸特性分析龄期蚕沙氨基酸特性分析氨基酸类别必需氨基酸EAA/（g/100 g）非必需氨基酸NEAA/（g/100 g）呈味氨基酸FAA/（g/100 g）支链氨基酸BCAA/（g/100 g）芳香族氨基酸AAA/（g/100 g）抗氧化性氨基酸ATAA/（g/100 g）药用氨基酸MAA（/g/100 g）EAA/TAA/%NEAA/TAA/%FAA/TAA/%BCAA/TAA/%AAA/TAA/%ATAA/TAA/%MAA/TAA/%EAA/NEAA/%BCAA/AAA支/芳值3龄3.366.253.891.621.070.836.1134.6664.4740.1216.7111.048.5162.9753.761.514龄3.015.263.281.540.930.695.2836.0162.9339.2418.4211.138.2463.1557.221.665龄2.414.272.691.280.670.514.2235.6663.1839.8018.949.917.5362.4256.441.912.2.335龄期蚕沙氨基酸营养价值评价食品中必需氨基酸组成比例与WHO/FAO模式谱越接近营养价值越高，越符合人体需求11。35龄期蚕沙必需氨基酸的质量分数与FAO/WHO氨基酸模式谱的比较（见表4），除了35龄期蚕沙中的蛋氨酸及45龄蚕沙赖氨酸所含必需氨基酸的质量分数低于WHO/FAO模式谱，35龄期蚕沙的Thr、Val、粗纤维/%-胡萝卜素/（mg/100 g）16.100.2314.800.2016.200.0910.200.2317.500.769.460.120.6590.0030.0440.0010.0310.014成分名称3龄4龄5龄P0P1P2续表1注：P0表示3龄蚕沙与4龄蚕沙的差异显著性分析值；P1表示3龄蚕沙与5龄蚕沙的差异显著性分析值；P2表示4龄蚕沙与5龄蚕沙的差异显著性分析值；差异显著性分析值大于0.05为差异不显著，小于0.05为差异显著，小于0.01为差异极显著，下同。氨基酸种类组氨酸His精氨酸Arg天门冬氨酸Asp赖氨酸Lys*丝氨酸Ser谷氨酸Glu甘氨酸Gly蛋氨酸（甲硫氨酸）Met*亮氨酸Leu*苯丙氨酸Phe*苏氨酸Thr*脯氨酸Pro丙氨酸Ala缬氨酸Val*异亮氨酸Ile*酪氨酸Tyr氨基酸总量TAA3龄0.260.481.190.540.571.200.910.090.720.590.610.570.590.510.390.489.704龄0.220.400.980.440.481.020.740.090.700.550.480.500.540.480.360.388.365龄0.180.320.820.310.410.790.600.080.580.420.400.420.480.400.300.256.76注：*：必需氨基酸（EAA）；：非必需氨基酸（NEAA）；：呈味氨基酸（FAA）；：支链氨基酸（BCAA）；：芳香族氨基酸（AAA）；：抗氧化性氨基酸（ATAA）；：药用氨基酸（MAA）。22莫炳巧，等.广西地区蚕沙成分分析桂蚕8号为例.广西蚕业，2023，60（2）：20-25Phe+Tyr、Ile、Leu含量均高于WHO/FAO模式谱，其中Phe+Tyr最为丰富，为模式谱的1.78倍。表表43435 5龄期蚕沙必需氨基酸的质量分数与龄期蚕沙必需氨基酸的质量分数与FAO/WHOFAO/WHO氨基酸模式谱的比较氨基酸模式谱的比较%名称苏氨酸缬氨酸蛋氨酸苯丙氨酸+酪氨酸异亮氨酸亮氨酸赖氨酸3龄6.295.260.8811.044.027.435.574龄5.745.741.0611.134.318.375.265龄5.925.921.179.914.448.584.59FAO/WHO氨基酸模式谱12-134.005.003.506.004.007.005.502.335龄期蚕沙矿物质含量分析试验结果见表5。从表5可以看出，35龄期蚕沙中锌含量随着龄期增加而减少；钾、镁含量随着龄期增加而增加；在所检测矿物质中，钙在35龄期蚕沙中含量最高，质量分数2.92%、3.78%、3.28%；铁在35龄期蚕沙中质量分数0.024%、0.019%、0.023%；3龄蚕沙与4龄蚕沙的磷、钙、镁、锌含量差异极显著，铁含量差异显著，钾含量差异不显著；3龄蚕沙与5龄蚕沙的钾、镁、锌含量差异极显著，磷、钙、铁含量差异不显著；4龄蚕沙与5龄蚕沙的磷、钾、锌含量差异极显著，钙、镁、铁含量差异显著。2.435龄期蚕沙总黄酮含量分析试验结果见表6。从表6可以看出，总黄酮含量随着龄期增加而减少，3龄蚕沙与4龄、5龄蚕沙总黄酮含量均差异极显著；4龄蚕沙与5龄蚕沙总黄酮含量差异不显著。3龄蚕沙总黄酮质量分数为2.21%0.15%，与桑叶中的总黄酮质量分数1.91%2.32%相当14。矿物质及含量/（mg/g）磷钙钾镁铁锌3龄3.360.2229.200.7923.900.982.820.140.240.010.0304龄1.600.0437.800.6824.000.863.680.140.190.010.0205龄2.860.0232.800.0435.901.094.260.140.230.010.010P00.0050.0010.2680.0020.0260.005P10.0640.0840.0090.0030.1150.001P20.0010.0390.0080.0310.0210.001表表53535 5龄期蚕沙矿物质含量的对比分析龄期蚕沙矿物质含量的对比分析表表63635 5龄期蚕沙总黄酮含量对比分析龄期蚕沙总黄酮含量对比分析名称总黄酮/%3龄2.210.154龄1.250.055龄1.130.10P00.003P10.004P20.1353结论与讨论广西的蚕沙产量一年有150万t以上，大部分没有得到很好的利用，而桂蚕8号是广西饲养规模最大的品种之一，每年饲养量80万张，推测每年产生的蚕沙有13万t以上，以桂蚕8号蚕沙为研究对象，可以满足本研究的要求。通过饲养家蚕收集蚕沙，比较分析不同龄期蚕沙的组成成分可知，35龄期蚕沙中脂肪、蛋白质、-胡萝卜素、锌、氨基酸总量及各种氨基酸含量、总黄酮含量随着龄期增加而减少；灰分、粗纤维、钾、镁含量随着龄期增加而增加。所得试验结果与王海燕9、史才娟10试验结果的蚕沙含量变化规律基本一致，但灰分含量均高于王海燕所测的35龄期蚕沙数值；粗纤维含量是王海燕所测35龄期蚕沙数值的3.43倍、1.94倍、1.43倍；钙含量是王海燕所测35龄期蚕沙数值的4.39倍、6.11倍、5.11倍；磷含量是王海燕所测35龄期蚕沙数值的1.12倍、0.84倍、1.78232023年第60卷第2期广西蚕业GuangxiSericultureVol.60No.2，2023倍，是史才娟所测数值的1.95倍、0.78倍、1.67倍；镁含量是王海燕所测 35 龄期蚕沙数值的 2.61 倍、3.55倍、4.22倍；钾含量是史才娟所测35龄期蚕沙数值的1.38倍、1.74倍、2.42倍；蛋白质含量是王海燕所测35龄期蚕沙数值的75.34%、54.38%、38.08%；铁含量是史才娟所测35龄期蚕沙数值的57.09%、45.06%、82.79%。广西地区蚕沙中灰分、粗纤维、钙、磷、镁、钾含量较高，可能和家蚕品种、饲养方式和蚕沙收集方法的差异有关。在应用过程中，使用者可以根据自身需要选择合适的蚕沙。蚕沙组成成分复杂，有多种药理活性。试验结果可知，蚕沙中所含的-胡萝卜素是重要的维生素A源，相对于-胡萝卜素、-胡萝卜素，其生理活性最强15，可预防白内障、清除自由基、保护心血管系统，还有抗衰老，提高免疫力等功效16-19。35龄期蚕沙氨基酸含量中，EAA/TAA 分别为 34.66%、36.01%、35.66%（联合国粮农组织和世界卫生组织推荐的理想蛋白质中EAA/TAA为40%左右12），EAA/NEAA分别为53.76%、57.22%、56.44%（联合国粮农组织和世界卫生组织推荐的理想蛋白质中 EAA/NEAA为60%左右12）。Asp、Gly、Glu、Met、Leu、Tyr、Phe、Lys和Arg为药用氨基酸，对人体和动物具有某些特殊的医疗保健作用20，35龄期蚕沙均含有9种药用氨基酸，MAA/TAA为62.97%、63.15%、62.42%，这可能是其具有较高药用和保健功能的原因之一。支链氨基酸（BCAA）是分子结构上有1个甲基侧链的一类功能性氨基酸，包括Leu、Ile、Val，研究表明，BCAA能够促进肌肉增长、胰岛素和生长激素释放，提高运动耐力，延长寿命21-22。35龄期蚕沙BCAA/TAA为16.71%、18.42%、18.94%，新疆野生黑果枸杞BCAA为15.81%23。抗氧化性氨基酸（ATAA）包括Met、Tyr、His及Cys，35龄期蚕沙含有3种，其中酪氨酸是酪氨酸酶单酚酶功能的催化底物，是最终形成优黑素和褐黑素的主要原料。白癜风患者吃含有酪氨酸的食物可以促进黑色素的形成，减轻白癜风症状。酪氨酸还作为氨基酸输液及氨基酸复合制剂的原料，可用作营养增补剂，治疗脊髓灰质炎和性核性脑炎、甲状腺机能亢进等症14，24。芳香族氨基酸（AAA）在生物体内由莽草酸途径合成25，其生物学功能非常丰富，已在医药、生物材料等方面应用广泛26。AAA与BCAA构成的支/芳值（BCAA/AAA）在肝病治疗中具有临床意义27，35龄期蚕沙支/芳值均值为1.69，是新疆野生黑果枸杞支/芳值0.45的3.76倍23。除氨基酸、-胡萝卜素有一定的保健功能外，黄酮化合物对心血管、脑血管、肿瘤等方面的显著药理作用是研究的热点。以蚕沙为原料，还可提取叶绿素和制备叶绿素衍生物、果胶、叶酸28-29、DNJ30、1-三十三烷醇31、生物碱和植物醇32等。近年来，蚕沙的新成分、新活性不断被发现，在下一步的研究中，本团队也将不断深入探索。蚕沙在我国资源丰富，如果利用不好，养蚕过程中未经处理直接丢弃或乱堆乱放，会污染环境导致蚕病暴发，进而导致养蚕失败。扩宽蚕沙利用的途径，不仅能在农业、工业、医药等领域增加社会经济收入，对环境保护也具有重要意义。参考文献1 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