木薯蠶蛹主要營養(yǎng)成分及礦物元素含量分析

徐澤平 龍 悅 沈以紅 黃先智 丁曉雯

(1西南大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院， 重慶榮昌 402460； 2西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院， 重慶北碚 400715；3家蠶基因組生物學(xué)國家重點實驗室， 重慶北碚 400715)

木薯(ManihotesculentaCrantz)是世界三大薯類(馬鈴薯、甘薯、木薯)之一，主要用于食品、飼料和工業(yè)開發(fā)，在熱帶地區(qū)廣為栽培，種植木薯主要是獲得其淀粉含量豐富的塊根。我國是木薯的進口國，年進口量約800萬t，進口額達15億美元[1-3]。近年來，我國木薯種植業(yè)獲得了長足的發(fā)展，主產(chǎn)區(qū)在廣西壯族自治區(qū)，種植面積占全國的60%，其中2013年的收獲面積達到了22.9萬hm2[4]。

木薯葉是較好的蓖麻蠶飼料源[5]，木薯產(chǎn)業(yè)中產(chǎn)生的木薯葉可以用于蓖麻蠶的飼養(yǎng)，延伸木薯產(chǎn)業(yè)鏈，提高木薯產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟效益。蓖麻蠶(Philosamiacynthiaricini)，屬于鱗翅目大蠶蛾科(Saturniidae)樗蠶屬(Philosamia)的一個亞種[6]，吃蓖麻葉，也吃木薯葉、鶴木葉和臭椿葉，是一種適應(yīng)性很強的多食性昆蟲，在廣西等地飼養(yǎng)因其以木薯葉為食料，習(xí)慣上也稱為木薯蠶。木薯蠶絲易染色，抗污染力強，能與棉和其他合成纖維混紡，具有良好的混紡性[7]。木薯蠶蛹廣泛應(yīng)用在食品、飼料、高新技術(shù)材料等方面。已有的研究資料表明，木薯蠶蛹作為有待開發(fā)利用的昆蟲食品資源，含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪和礦物質(zhì)，是良好的昆蟲蛋白質(zhì)和脂肪酸資源，可用于研發(fā)營養(yǎng)豐富的食品原料[8]。脫脂木薯蠶蛹粉中含有高達75%的蛋白質(zhì)(人體必需氨基酸含量占蠶蛹粉的46%～49%)，是動物及人類營養(yǎng)利用的理想原料[9]；LONGVAH等[10]研究發(fā)現(xiàn)木薯蠶蛹油富含α-亞麻酸(ALA)，安全性和營養(yǎng)價值與常規(guī)植物油相當(dāng)，其中，棕櫚酸優(yōu)于紫蘇籽油。使用蓖麻葉和木薯葉飼養(yǎng)木薯蠶，然后提取蛹油進行對比試驗，結(jié)果表明，用木薯葉喂食的木薯蠶蛹制作的蛹油ALA含量為58.30%，用蓖麻葉喂食的木薯蠶蛹制作的蛹油ALA含量為42.90%，用木薯葉喂食的木薯蠶蛹制作的蛹油具有更高的營養(yǎng)價值(ALA水平更高)[11]。在對木薯蠶蛹的毒性分析中，在最大灌胃劑量16 g/kg下未觀察到對小鼠有急性毒性，但對蠶豆根尖細胞、小鼠骨髓細胞及小鼠精子細胞均有遺傳毒性[12]。由于木薯葉生氰糖苷的含量較高，生物體采食后生氰糖苷會產(chǎn)生有毒的氰化物，干木薯蠶蛹的極性水溶氰化物含量為0.33±0.07 mg/kg[13]。雖然未經(jīng)處理的木薯蠶蛹有較強的毒性，但經(jīng)過開水蒸煮等處理，這些有害因子可以被有效降低而符合食用要求。

因此，開發(fā)利用木薯蠶蛹，有利于提高木薯產(chǎn)業(yè)的綜合效益。目前有關(guān)木薯蠶蛹主要營養(yǎng)成分與礦物元素含量的測定數(shù)據(jù)鮮見報道[14-15]，本試驗通過對木薯蠶蛹營養(yǎng)成分和礦物元素含量的測定，以期為木薯蠶蛹的開發(fā)利用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和改進方向。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 供試材料 木薯蠶蛹，木薯蠶品種為南1，于2012年春季飼養(yǎng)，2012年6月初削繭取蛹，除水分測定用鮮木薯蠶蛹外，其它試驗樣品均為烘干后的木薯蠶蛹，由廣西壯族自治區(qū)蠶業(yè)技術(shù)推廣總站提供。

1.1.2 主要試劑 鈣、鎂、鉀等元素標(biāo)準溶液均為1 000 μg/mL，國家標(biāo)準物質(zhì)研究中心提供。氫氧化鈉、硫酸鉀、硫酸鈉等試劑均為分析純，成都市科龍化工試劑廠生產(chǎn)。

1.2 木薯蠶蛹的基本成分含量測定

水分的測定參照GB/T 5009.3—2010《食品中水分的測定》[16]，用直接測定法測定；灰分的測定參照GB/T 5009.4—2010《食品中灰分的測定》[17]；粗蛋白的測定參照GB/T 5009.5—2010《食品中蛋白質(zhì)的測定》[18]，用凱氏定氮法測定；粗脂肪的測定參照 GB/T 14772—2008《食品中粗脂肪的測定》[19]；總糖的測定參照GB/T 9695.31—2008《肉制品總糖含量的測定》[20]，用分光光度法測定。

1.3 木薯蠶蛹的礦物元素含量測定

鉀、鈉、鈣、鐵、鎂、錳、鋅、銅、鎳、硒元素的測定分別參照GB/T 5009.91—2003《食品中鉀、鈉的測定》[21]，GB/T 5009.92—2003《食品中鈣的測定》[22]，GB/T 5009.90—2003《食品中鐵、鎂、錳的測定》[23]，GB/T 5009.14—2003《食品中鋅的測定》[24]，GB/T 5009.13—2003《食品中銅的測定》[25]，GB/T 5009.138—2003《食品中鎳的測定》[26]，GB/T 5009.93—2010《食品中硒的測定》[27]。其中，鉀、鈉、鈣、鐵、鎂、錳、鋅、銅、鎳采用原子吸收分光光度法測定，硒采用原子熒光分光光譜法測定。

1.4 木薯蠶蛹的有害元素含量測定

汞的測定參照GB/T 5009.17—2003《食品中總汞及有機汞的測定》[28]，總砷的測定參照GB/T 5009.11—2003《食品中總砷及無機砷的測定》[29]，總鎘的測定參照GB/T 5009.15—2003《食品中鎘的測定》[30]，總鉛的測定參照GB/T 5009.12—2010《食品中鉛的測定》[31]，均采用原子熒光分光光譜法測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 木薯蠶蛹的基本成分含量

從表1可以看出，鮮木薯蠶蛹的水分含量為76.05%±0.04%，比家蠶雄蛹和雌蛹分別高2.33個百分點和1.34個百分點；干木薯蠶蛹的水分含量為4.20%±0.05%，比家蠶雄蛹和家蠶雌蛹分別高0.40個百分點和0.20個百分點；通過炭化干燥得到木薯蠶蛹的灰分含量為5.24%±0.19%，比家蠶雄蛹和家蠶雌蛹分別高0.60個百分點和0.36個百分點；木薯蠶蛹的粗蛋白含量為67.20%±0.89%，分別比家蠶雄蛹和家蠶雌蛹高25.55個百分點和18.67個百分點；木薯蠶蛹的粗脂肪含量為19.19%±0.12%，分別比家蠶雄蛹和家蠶雌蛹低19.69個百分點和7.24個百分點；木薯蠶蛹的總糖含量為3.09%±0.03%，分別比家蠶雄蛹和家蠶雌蛹低5.16個百分點和9.74個百分點。

表1 木薯蠶蛹的基本成分含量 %

家蠶雄蛹和家蠶雌蛹的數(shù)據(jù)來源于參考文獻[32]；灰分、粗蛋白、粗脂肪、總糖的樣品均為干蛹。

2.2 木薯蠶蛹的礦物元素含量

從表2可以看出，木薯蠶蛹的鉀含量最高，達到5.987 2 mg/g，其次是鎂含量為0.281 1 mg/g，鋅含量為0.146 5 mg/g，鈉含量較低，為0.112 0 mg/g，鉀鈉比為53.46∶1，鈣含量為0.038 1 mg/g。木薯蠶蛹的硒含量較高，為0.002 8 mg/g，錳未檢出。木薯蠶蛹的其他成分含量與家蠶蛹相比差異不明顯或含量較少。

表2 木薯蠶蛹的礦物元素含量 mg/g

家蠶蛹的數(shù)據(jù)來源于參考文獻[33]；“-”表示未檢出。表3相同。

2.3 木薯蠶蛹的有害元素含量

從表3可以看出，木薯蠶蛹的有害元素總砷、總鉛和總鎘的含量分別為1.990 0 mg/kg、0.140 0 mg/kg、0.540 0 μg/kg，分別比家蠶蛹的含量高672.21%、42.86%、489.91%。在木薯蠶蛹和家蠶蛹中均未檢測出汞的存在。根據(jù)GB/T 2762—2005《食品中污染物限量》[34]標(biāo)準中規(guī)定肉制品中總砷、總鉛、總鎘、總汞的含量需分別≤0.50 mg/kg、≤0.50 mg/kg、≤0.10 mg/kg、≤0.05 mg/kg。木薯蠶蛹總鉛、總鎘、總汞的含量都在食品標(biāo)準的限量內(nèi)，但總砷含量為1.990 0 mg/kg，超出動物性食品砷的限量標(biāo)準約4倍。

表3 木薯蠶蛹的有害元素含量

家蠶蛹的數(shù)據(jù)來源于參考文獻[35]。

3 小結(jié)與討論

3.1 木薯蠶蛹的粗蛋白、粗脂肪、總糖含量及其營養(yǎng)價值

本試驗結(jié)果表明，木薯蠶蛹與家蠶蛹相比，木薯蠶蛹的灰分含量和粗蛋白含量均略高于家蠶蛹。白浩等[36]用廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所提供的家蠶蛹測得家蠶蛹的粗蛋白含量為67.50%，粗脂肪含量為23.80%，總糖含量為1.20%，本試驗結(jié)果與其相比，木薯蠶蛹的粗蛋白含量(67.20%±0.89%)與家蠶蛹相當(dāng)、木薯蠶蛹的粗脂肪含量(19.19%±0.12%)比家蠶蛹低、木薯蠶蛹的總糖含量(3.09%±0.03%)比家蠶蛹高。金超[37]分析了不同家蠶品種，測得家蠶蛹粗蛋白含量為52.18%～62.78%，粗脂肪含量為17.99%～29.52%，本試驗結(jié)果與其相比，木薯蠶蛹的粗蛋白含量比家蠶蛹高、木薯蠶蛹的粗脂肪含量與家蠶蛹相當(dāng)或略低。屈達才等[38]測得桂夏二號家蠶蛹粗蛋白含量為50.90%、粗脂肪含量為31.19%、糖類含量為8.30%，本試驗結(jié)果與其相比，木薯蠶蛹的粗蛋白含量比桂夏二號家蠶蛹高，木薯蠶蛹的粗脂肪和糖類含量比桂夏二號家蠶蛹低。但家蠶蛹的粗蛋白、粗脂肪、總糖含量與木薯蠶蛹的含量無明顯差異。綜上所述，從粗蛋白、粗脂肪、總糖含量看，木薯蠶蛹的營養(yǎng)價值與家蠶蛹相當(dāng)。

本試驗結(jié)果與屈達才等[38]的試驗相比，木薯蠶蛹的粗蛋白含量比喂食蓖麻葉的南1木薯蠶蛹(64.23%)高，比喂食蓖麻葉的白黃木薯蠶蛹(70.24%)低；木薯蠶蛹的粗脂肪含量比喂食蓖麻葉的南1木薯蠶蛹(22.72%)和白黃木薯蠶蛹(22.46%)均低；木薯蠶蛹的糖類含量比喂食蓖麻葉的南1木薯蠶蛹(7.37%)和白黃木薯蠶蛹(8.49%)均低。龍悅等[39]用廣西南寧市生產(chǎn)的由西南大學(xué)蠶學(xué)與系統(tǒng)生物研究所提供的木薯蠶蛹測得粗蛋白含量為66.94%±0.89%，本試驗的結(jié)果與其基本一致。LONGVAH等[40]用由印度政府中央絲綢委員會-印度紡織部在班加羅爾，海得拉巴辦事處提供的喂食木薯葉的木薯蠶蛹測得鮮蛹水分、干蛹水分、灰分、粗蛋白、粗脂肪、總糖含量分別為71.24%±0.65%、8.80%±0.28%、4.20%±0.08%、54.80%±0.61%、25.00%±0.36%、3.58%±0.05%，本試驗結(jié)果與其相比，木薯蠶蛹鮮蛹水分含量低，干蛹水分、粗脂肪、總糖含量低，干蛹灰分、粗蛋白含量高，表明在不同時期、不同飼養(yǎng)條件下，木薯蠶蛹的粗蛋白、粗脂肪和總糖含量存在差異。梁貴秋等[41]比較同一環(huán)境下飼育的23個品種木薯蠶(喂食蓖麻葉)蛹的營養(yǎng)成分，粗蛋白含量為61.61%±2.03%，粗脂肪含量為17.76%±0.68%，品種間差異不明顯；表明在同一環(huán)境下木薯蠶蛹的營養(yǎng)成分趨于穩(wěn)定，環(huán)境對木薯蠶蛹的營養(yǎng)價值有較大的影響。本試驗結(jié)果與梁貴秋等[41]的試驗結(jié)果相比，粗蛋白含量高、粗脂肪含量略低，也許是取樣或試驗差異造成的。

3.2 木薯蠶蛹的礦物元素含量及其營養(yǎng)價值

本試驗結(jié)果表明，木薯蠶蛹的礦物元素含量與家蠶蛹相比，木薯蠶蛹鈉含量較低，鉀鈉比例較為均衡。鉀廣泛分布于肌肉、血液和神經(jīng)中，與神經(jīng)傳導(dǎo)和心肌活動等相關(guān)，是人體所需較多的礦物元素之一[42]。LONGVAH等[10]用印度班加羅爾省紡織工業(yè)局中央絲綢委員會通過當(dāng)?shù)剞k事處提供的木薯蠶蛹，測定前用去離子水沖洗并過濾，測得木薯蠶蛹鈣含量712.00±1.22 mg/kg，鎂含量1 870.00±2.04 mg/kg，鐵含量234.00±0.70 mg/kg，鋅含量70.20±0.32 mg/kg，銅含量18.00±0.04 mg/kg，錳含量26.10±0.03 mg/kg；本試驗結(jié)果與其相比，測定的礦物元素除銅、錳含量低于LONGVAH等[10]的測定值外，其余皆高于LONGVAH等[10]的測定值，但硒含量較低，差異較大，由于同是喂食木薯葉的木薯蠶蛹，因而我們推測木薯蠶蛹中的礦物元素含量與木薯蠶品種、飼養(yǎng)溫濕度和飼養(yǎng)方法、檢測方法有關(guān)。屈達才等[38]研究發(fā)現(xiàn)，喂食木薯葉的木薯蠶蛹的鉀含量高于喂食蓖麻葉木薯蠶蛹的鉀含量，也高于家蠶蛹的鉀含量，同一木薯蠶品種取食木薯葉的蠶蛹硒含量低于取食蓖麻葉的蠶蛹，改善木薯蠶蛹的礦物質(zhì)品質(zhì)可從改善木薯蠶的食源方面做進一步研究。王海燕等[35]在分析家蠶蛹的礦物元素含量發(fā)現(xiàn)，家蠶蛹的鉀含量最高，為12 772.20 mg/kg，其次為鈉含量2 626.00 mg/kg，鎂含量1 841.90 mg/kg，鈣含量60.10 mg/kg，本試驗結(jié)果與王海燕等[35]測定的家蠶蛹相比，木薯蠶蛹的鉀、鈉、鎂、鈣含量均低于家蠶蛹。李清霞等[33]測定家蠶蛹的鈉含量為49.380 0 mg/g，遠高于本試驗?zāi)臼硇Q蛹中鈉的含量(0.112 0 mg/g)，且本試驗?zāi)臼硇Q蛹大部分的礦物元素的含量均低于家蠶蛹，本試驗?zāi)臼硇Q蛹中含量最高的元素為鉀，木薯蠶蛹中的鉀鈉比(53.46：1)與李清霞等[33]的家蠶蛹鉀鈉比(0.29：1)相比有很大的差異。目前我國國民飲食中鈉鹽普遍偏高，鈉含量較低的木薯蠶蛹符合高鉀低鈉的健康食品需求。從鉀、鈉含量看，木薯蠶蛹的營養(yǎng)價值高于家蠶蛹。

3.3 木薯蠶蛹的硒和有害元素鉛、鎘、汞含量及其營養(yǎng)價值

本試驗結(jié)果表明，木薯蠶蛹硒含量0.002 8±0.000 1 mg/g，高于家蠶蛹的硒含量(0.001 8 mg/g)。在人體中，硒是谷胱甘肽過氧化物酶的活性成分，具有抗氧化，促生長，延緩衰老和保護心血管的作用。木薯蠶蛹的鋅、銅含量與家蠶蛹的含量大致相同，鐵、鈣含量低于家蠶蛹的含量，木薯蠶蛹未檢出錳。故木薯蠶蛹的利用潛力可能主要體現(xiàn)在硒元素上，從硒的含量看，其營養(yǎng)價值高于家蠶蛹。

在木薯蠶蛹的有害成分中，總鉛、總鎘、總汞含量均在食品安全限值內(nèi)，但砷含量超標(biāo)較多。自然界中的砷主要存在于土壤和水體中，易被生物體少量攝入，而在污染嚴重的地區(qū)，通過生物鏈的富集作用對生物體的影響很大[43]。在木薯蠶蛹中富集的砷推測來源于其攝入的木薯葉，而植物富集砷的方式主要是靠根系吸收，植物對土壤各形態(tài)砷的吸收能力為水溶性砷大于亞砷酸鈣或亞砷酸鋁，亞砷酸鋁又大于亞砷酸鐵；植物的不同部位砷積累能力一般為根>莖葉>籽粒果實[44]。屈達才等[38]分別測定了家蠶蛹與不同飼料飼養(yǎng)的木薯蠶蠶蛹中的鉛含量，分別為喂食蓖麻葉的木薯蠶蛹(0.193 mg/kg)<喂食木薯葉的木薯蠶蛹(0.220 mg/kg)<家蠶蛹(1.250 mg/kg)，其家蠶蛹的數(shù)據(jù)與王海燕等[35]的數(shù)據(jù)有較大差異，但也顯示出有害元素的含量與飼料和木薯蠶品種相關(guān)。黃麗玫等[45]測定了22種可食用植物的總砷含量發(fā)現(xiàn)，木薯的總砷含量除了比蔬菜類植物低外，在中等污染程度(污染區(qū)土壤總砷含量為94～127 μg/g和504～727 μg/g范圍內(nèi))的土壤中處于較高的水平，在不同土壤砷濃度(1 077～1 301 μg/g，504～727 μg/g，4～127 μg/g，28～62 μg/g)下都有富集，其根部都容易富集砷，由此推測其葉中也有一定的砷累積。譚勇壁[46]在桑樹對重金屬污染農(nóng)田的修復(fù)作用的研究中發(fā)現(xiàn)，桑樹屬于耐重金屬污染的植物，在砷含量高達53 mg/kg的土壤中能正常生長，且桑葉中的重金屬可以累積[47]；但分析土壤與桑葉重金屬含量的關(guān)系，污染地老桑葉中的砷含量與土壤中的砷含量呈負相關(guān)，在高砷污染土地上，桑葉中的砷含量隨土壤砷濃度的變化程度?。恢亟饘賹πQ的危害作用為砷>汞>鎘>鉛，砷容易在蠶體內(nèi)積累并通過蠶卵影響次代[48]。污染桑葉喂養(yǎng)家蠶的試驗證明，家蠶蛹中含量最多的重金屬是鉛和鋅，家蠶蛹和蠶沙中的砷含量相當(dāng)，污染桑葉中的重金屬在喂蠶后的主要去向是蠶糞[46]，但在木薯蠶蛹的研究中未見此類報道。推測木薯蠶蛹中的高砷含量與木薯葉對砷的富集作用和木薯蠶自身的重金屬排出機制有關(guān)，是否是木薯葉較桑葉更易富集砷，或是木薯蠶較家蠶對重金屬的排出能力更弱，有待進一步的研究。從木薯蠶蛹有害元素含量看，其營養(yǎng)價值比家蠶蛹差，這是今后需要加以研究提高的地方。