柞蠶綜合利用研究進(jìn)展

劉孝良 黃靜雅 張 禹 吳 艷 樸美蘭 任立松

(遼寧省蠶業(yè)科學(xué)研究所,遼寧鳳城 118100)

柞蠶(Antheraeapernyi)是一種泌絲昆蟲,屬于鱗翅目大蠶蛾科。中國是柞蠶的發(fā)源地,2000多年來我國一直保持著世界柞蠶業(yè)第一大國的地位,柞蠶繭產(chǎn)量占世界的90%[1]。

柞蠶業(yè)在我國主要集中分布在遼寧、吉林、內(nèi)蒙古、黑龍江、河南等省區(qū),是山區(qū)農(nóng)民增收致富的重要產(chǎn)業(yè)之一,在鄉(xiāng)村振興的時(shí)代背景下,發(fā)展柞蠶養(yǎng)殖對(duì)提高山區(qū)人民生活水平有著積極意義。

柞蠶產(chǎn)業(yè)是我國一項(xiàng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,柞蠶產(chǎn)業(yè)不僅限于傳統(tǒng)的食用、紡織行業(yè),更走向了醫(yī)藥保健、生物農(nóng)藥、新型材料等領(lǐng)域[2]。柞蠶的綜合利用產(chǎn)品的開發(fā)極大地拓展了柞蠶的升值空間,提高了養(yǎng)蠶人的積極性。新技術(shù)的運(yùn)用,給柞蠶的綜合利用帶來新的發(fā)展空間,柞蠶綜合利用研究將迎來新機(jī)遇和挑戰(zhàn)。本文總結(jié)了柞蠶不同時(shí)期的綜合利用研發(fā)內(nèi)容及科技成果轉(zhuǎn)化現(xiàn)狀,旨在明確柞蠶產(chǎn)業(yè)綜合利用研究方向,促進(jìn)柞蠶綜合利用產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展,進(jìn)一步促進(jìn)柞蠶產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

1 柞蠶卵的綜合利用與開發(fā)

1.1 柞蠶卵的營養(yǎng)價(jià)值研究

柞蠶卵含有豐富的蛋白質(zhì)、維生素等營養(yǎng)物質(zhì),以及硅、硫、鈣等多種礦物質(zhì)元素。柞蠶卵殼中以甘氨酸和丙氨酸為主,約占全部氨基酸組成的47%[3]。其含有的柞蠶卵特異蛋白是一種顯著性蛋白,在促免疫實(shí)驗(yàn)中,中等劑量條件下能夠明顯促進(jìn)小鼠的細(xì)胞免疫、體液免疫及非特異性免疫表達(dá)[4],其水的提取液對(duì)自由基(自由氧離子、DPPH、羥基自由基和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基)具有很好的清除能力[5]。柞蠶胚胎含有大量的游離氨基酸、卵磷酯,其中游離氨基酸是奶粉的10倍,卵磷酯含量高達(dá)189 mg/g[6]?，F(xiàn)在醫(yī)學(xué)研究表明,補(bǔ)充卵磷脂能降低冠心病的發(fā)病率,激活腦細(xì)胞活性,提高勞動(dòng)效率,還可以預(yù)防老年癡呆癥,卵磷脂是一種很有前途的保健物質(zhì)。

1.2 柞蠶卵生物防治的研究

目前通過柞蠶卵繁殖赤眼蜂防治蟲害技術(shù)已經(jīng)很成熟,在我國應(yīng)用范圍達(dá)到800萬公頃,防治效果達(dá)到70%～90%。不同的赤眼蜂繁育過程中蜂卵比率不同,松毛蟲赤眼蜂繁育過程中,種蜂卡與卵卡按照1∶15～20 的比例最好[7]。黏蟲赤眼蜂在柞蠶卵上繁育的最佳蜂卵比為30∶5[8]。黏蟲赤眼蜂在柞蠶卵上前4代有著很好的適應(yīng)性,繁育隨著代數(shù)增長呈上升趨勢[9]。通過柞蠶卵多代馴化繁育,使黏蟲赤眼蜂適應(yīng)性提高,基本實(shí)現(xiàn)黏蟲赤眼蜂在柞蠶卵的正常繁育[8]。

2 柞蠶幼蟲的綜合利用與開發(fā)

柞蠶幼蟲期是柞蠶營養(yǎng)物質(zhì)積累的主要時(shí)期。柞蠶幼蟲營養(yǎng)豐富,幼蟲含有豐富的不飽和脂肪酸、優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì),其蛋白質(zhì)含量占62.3%,其富含的α-亞麻酸占脂肪酸總量的45.3%,高于常見動(dòng)物食物50倍以上[10]。朱興友等[11]在柞蠶幼蟲粉對(duì)小鼠的遺傳毒性試驗(yàn)中,30天喂養(yǎng)試驗(yàn)結(jié)果均為陰性,證明柞蠶幼蟲粉無毒,可以開發(fā)食品原料。柞蠶幼蟲不但有豐富的營養(yǎng)價(jià)值,還有藥用價(jià)值,幼蟲體內(nèi)含有的β-蛻皮激素具有促進(jìn)肝臟蛋白合成,抑制血糖、血壓的上升,降低體內(nèi)膽固醇的積累等作用[12]。

3 柞蠶蛹的綜合利用研究

3.1 柞蠶蛹的營養(yǎng)和活性成分

目前市場上主要的商品蛹可以分為黃蛹、黑蛹、二色蛹、神仙蛹。黑色蛹是柞蠶感自然溫度形成的;黃蛹和二色蛹是蠶在做繭后蠶變蛹過程中持續(xù)加溫到28 ℃形成的;神仙蛹是在蠶做繭后,外表皮剛形成蛹時(shí)候,人為通過低溫或者水浸等方式終止其繼續(xù)發(fā)育形成的,由于口感嫩,適口性良好,市場供不應(yīng)求[13]。柞蠶蛹營養(yǎng)價(jià)值極高,民間有“七個(gè)蛹相當(dāng)于一個(gè)雞蛋”的說法。柞蠶蛹富含多種礦物質(zhì)元素,主要有鉀、鎂、銅、鋅、硒等,其中鋅、硒的含量較高[14];柞蠶蛹中富含18種氨基酸,其中人體必須8種氨基酸含量超過大豆,其粗蛋白的含量達(dá)到45%～55.1%;柞蠶蛹中含有大量油脂,脂肪酸種類達(dá)到8種,其中不飽和脂肪酸占其油脂的75%以上,不飽和脂肪酸中α-亞麻酸占脂肪酸總量的34. 27%;單不飽和脂肪酸包括棕櫚油酸、油酸等[15]。柞蠶蛹含多種維生素,如維生素A、維生素B1、維生素B2、維生素D、麥角甾醇及甲殼素多糖等營養(yǎng)物質(zhì)以及多種活性成分包括雄性激素樣物質(zhì)、磷脂、溶菌酶、超氧化物歧化酶( SOD) 等[16]。柞蠶蛹已被國家衛(wèi)生部列為新的綠色食品源[17]。

3.2 柞蠶蛹油的開發(fā)利用

柞蠶蛹油具有很高的藥用價(jià)值。王茜等[18]認(rèn)為柞蠶蛹油能夠顯著降低小鼠血清中的總膽固醇、甘油三脂、低密度脂蛋白含量,提高高密度脂蛋白含量,對(duì)血脂具有較好的調(diào)節(jié)作用。丁華等[19]試驗(yàn)結(jié)果也進(jìn)一步驗(yàn)證了柞蠶蛹油具有調(diào)節(jié)血脂作用,證明柞蠶蛹油多烯脂肪酸具有抗脂質(zhì)過氧化的作用,能夠顯著降低大鼠血清中的TC含量,提高HDLC/TC的比值,降低肝臟組織中的MDA含量,具有保護(hù)肝細(xì)胞作用。柞蠶蛹油含有大量的亞油酸和 α-亞麻酸,其中α-亞麻酸含量高達(dá)71%。α-亞麻酸能在體內(nèi)合成EPA、DHA等代謝產(chǎn)物。EPA、DHA能增長智力、延緩衰老等功能。石威[20]等測定柞蠶蛹油中含有大量的維生素E,其中生理活性最高的α-生育酚的比率最高,達(dá)到66. 6%。維生素E能夠提高抗氧化、潤膚以及增強(qiáng)生殖功能作用。柞蠶蛹油含有大量PE和PC磷脂,PE又稱之為腦黃金,可以預(yù)防動(dòng)脈硬化,提高記憶力作用[21]。彭欣莉等[22]研究結(jié)果表明柞蠶蛹油能顯著提高小鼠的跳臺(tái)被動(dòng)回避反應(yīng)和避暗反應(yīng)再現(xiàn)能力,證明了柞蠶蠶蛹油能夠改善小鼠記憶。柞蠶蛹油具有很高的食用、保健價(jià)值。

3.3 柞蠶蛹蛋白的開發(fā)研究

柞蠶蛹蛋白質(zhì)含量占總質(zhì)量的15%～18%,并含有人體必須的8種氨基酸,其中含有球蛋白、清蛋白等優(yōu)質(zhì)蛋白,分子量范圍在75～375 KDa,容易被人體消化和吸收[23]。張麗萍[24]通過測定受試者最大耗氧量值和最大耐氧量,證明了食用柞蠶蛹蛋白后能提高人體的運(yùn)動(dòng)耐力水平,說明了柞蠶蛹蛋白具有抗疲勞作用。辛知純[25]測定柞蠶蛹蛋白抗氧化活性、體外消化活性、抑菌性、降血脂活性等生物活性,證實(shí)其是適合制作功能性食品的天然原料,并探索柞蠶蛹蛋白固體飲料產(chǎn)品的開發(fā)。

在柞蠶蛹蛋白的利用研究中,由于柞蠶蛹蛋白分子質(zhì)量大,不易吸收,一般通過水解技術(shù)生產(chǎn)多肽等小分子氨基酸來提高其功效[26]。多肽在促進(jìn)健康方面能表現(xiàn)出更多的活性功能,發(fā)揮信使作用[27]。柞蠶蛹水解氨基酸能顯著降低人肝癌細(xì)胞株(Hep-G2)的活性[28],能提高機(jī)體免疫器官的功能[29]。柞蠶蛹多肽能促進(jìn)小鼠T、B淋巴細(xì)胞增殖,提高免疫低下小鼠的免疫器官質(zhì)量和外周血細(xì)胞數(shù)量的作用[30]。柞蠶蛹經(jīng)過誘導(dǎo)可以產(chǎn)生大量的抗菌肽,柞蠶抗菌肽具有有良好的抗酸、抗熱性,對(duì)大腸桿菌有較強(qiáng)的抑菌作用[31]。柞蠶抗菌肽對(duì)哺乳動(dòng)物的毒性很低[32],還可以用于食品防腐和水果保鮮等[33]。

3.4 柞蠶蛹的其他利用研究

柞蠶蛹應(yīng)用于生物防治領(lǐng)域,可以為周氏嚙小蜂的繁殖提供寄主。該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在我國大面積推廣應(yīng)用,在控制美國白蛾方面,2～3次放蜂,周氏嚙小蜂對(duì)美國白蛾的寄生率可達(dá) 70%～80%,可有效控制美國白蛾的發(fā)生[34]。柞蠶蛹為鏈孢變形孢蟲提供寄主,每粒蛹可繁殖7. 9×109個(gè)孢子,可以顯著減低棉鈴蟲的生存率,同時(shí)鏈孢變形孢蟲可以通過母體經(jīng)卵傳染給后代,造成在棉鈴蟲種群中的流行和延續(xù)[35]。

4 柞蠶絲的利用研究

柞蠶絲由絲膠和絲素組成,是一種動(dòng)物蛋白纖維,因其具有良好防潮、透氣、保暖等優(yōu)良性狀,一般用于紡織行業(yè)。近幾年隨著技術(shù)的發(fā)展,柞蠶絲應(yīng)用的領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。在生物醫(yī)療新材料開發(fā)方面表現(xiàn)突出,利用柞蠶絲素蛋白含有RGD三肽序列,開發(fā)新型傷口敷料、組織工程支架材料、藥物緩釋微球材料前景廣闊[36]。陳永峰[37]等利用柞蠶絲素蛋白和殼聚糖組成一種新的三維多孔支架材料,經(jīng)過LSCM激光共聚焦掃描顯微鏡檢測,該材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有應(yīng)用價(jià)值。王心如等[38]利用柞蠶絲素、桑蠶絲膠、明膠制備共混膜,并載入抗菌肽,獲得的生物膜對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌表現(xiàn)很好的抑菌作用,在傷口敷料醫(yī)療方面有應(yīng)用前景。柞蠶絲在醫(yī)療保健方面研究歷史悠久。柞蠶絲蛋白中含有18 種氨基酸,其中人體所必需的8種氨基酸約7%。戴圻霏等[39]通過大鼠喂養(yǎng)和氮代謝實(shí)驗(yàn),證明了柞蠶絲素蛋白具有很高營養(yǎng)價(jià)值和安全性。柞蠶絲蛋白經(jīng)過酶解可以形成功能性更好的多肽。低劑量的蠶絲多肽可以顯著降低小鼠血清中的尿素氮含量,提高小鼠對(duì)疲勞的耐受性[40]。柞蠶絲在日常用品的利用研究,主要在化妝品方面,現(xiàn)在已經(jīng)證明柞蠶絲素粉具有極強(qiáng)的防紫外線輻射作用。在化妝品加入10%絲素粉能達(dá)到吸收紫外線,防雀斑、黑色素的目的[41]。

5 柞蠶蛾的開發(fā)利用研究

柞蠶蛾的藥用價(jià)值在明朝李時(shí)珍的《本草綱目》就有記載,具有補(bǔ)肝、益腎功效[42]。目前研究結(jié)果表明,柞蠶蛾含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì),雌蛾和雄蛾的粗蛋白分別占18.7%、14.65%,含有的18中氨基酸中,包括人體所需的8種必需氨基酸。柞蠶蛾含有多種不飽和脂肪酸,雌蛾和雄蛾的不飽和脂肪酸分別占總脂肪的79.5%、61.77%,含有大量人體必須的礦物質(zhì)元素如鋅、鉀、鈣、銅、鈉、硒等[43]。柞蠶蛾體內(nèi)含有大量的活性物質(zhì),如羽化激素、促前胸腺激素、雌乙酚、促黃體生長激素、促甲狀腺激素、促卵泡成熟激素、孕酮等[44]。柞蠶雄蛾粉的安全試驗(yàn)證明柞蠶雄蛾粉對(duì)小鼠無急性毒性、無致突變性和無致畸性[45]。柞蠶蛾有很好的保健功能,研究發(fā)現(xiàn)柞蠶雄蛾具有降血糖[46]。王林美[47]在對(duì)柞蠶蛾粉抗疲勞試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),中劑量(240 mg/kg·d)有明顯緩解小鼠疲勞的作用。柞蠶雄蛾液對(duì)能夠顯著提高小鼠肝臟組織的抗氧化能力,預(yù)防保護(hù)乙醇誘導(dǎo)的小鼠肝脂肪病變以及肝纖維化[48-49]。柞蠶雌蛾保健食品能顯著增加卵巢的重量,提高小鼠血清中孕酮和雌二醇的含量[50]。目前已經(jīng)明確了柞蠶蛾具有極大的醫(yī)用價(jià)值,現(xiàn)已經(jīng)開發(fā)多款藥準(zhǔn)字藥品例如“媚靈丸”“龍燕精”“蛾苓丸”等[51]。

6 問題與展望

我國柞蠶養(yǎng)殖有上千年的歷史,傳統(tǒng)的養(yǎng)殖模式一直延續(xù)至今。這種傳統(tǒng)的養(yǎng)殖模式?jīng)Q定了柞蠶產(chǎn)業(yè)要發(fā)展需要大量的人力資源作為支撐,這和農(nóng)村勞動(dòng)力人口急劇下降存在巨大矛盾,勞動(dòng)力成本的增加已經(jīng)威脅到柞蠶行業(yè)發(fā)展,甚至生存問題。如何抵消勞動(dòng)力成本的增加問題?一方面是提高行業(yè)生產(chǎn)方式的機(jī)械化、智能化,來降低人工成本;另一方面就是提高行業(yè)利潤,來吸引更多的人力資源的加入。柞蠶綜合開發(fā)工作應(yīng)該起到行業(yè)龍頭作用,通過研發(fā)有價(jià)值的商品來帶動(dòng)社會(huì)資源更多的回流到柞蠶行業(yè)中。

目前柞蠶綜合利用研發(fā)工作基礎(chǔ)薄弱,從發(fā)表論文來看,研究人員主要集中在遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院、吉林省蠶業(yè)科學(xué)研究院、沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)、吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)、廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所等科研事業(yè)單位,企業(yè)研究人員較少;研究項(xiàng)目的資金支持主要以國家投入為主,缺乏社會(huì)資本的關(guān)注。雖然柞蠶的綜合利用已經(jīng)寬泛地應(yīng)用到生物防治、醫(yī)療保健、日化用品等方面,所開發(fā)的價(jià)值得到成倍的提升,但很多研究成果都停留在實(shí)驗(yàn)室階段,形成商品化程度不高。柞蠶綜合利用要拓展出去,首先得講好柞蠶自己的故事,加強(qiáng)基礎(chǔ)研究工作,通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)來證明柞蠶自身價(jià)值;其次要加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作,促進(jìn)科研成果轉(zhuǎn)化,形成產(chǎn)業(yè)化市場產(chǎn)品,同時(shí)樹立品牌戰(zhàn)略,提升柞蠶深加工產(chǎn)品的社會(huì)認(rèn)知度,促進(jìn)柞蠶綜合利用產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。