蠶桑資源多元化利用講座（5）

朱祥瑞

（浙江大學 應用生物資源研究所，浙江 杭州 310058）

4.2 蠶蛹蛋白的利用

4.2.1 蠶蛹蛋白質(zhì)的提取

蠶蛹蛋白較大規(guī)模的生產(chǎn)方法一般采用等電點法。（1）蛋白質(zhì)的溶解

將脫脂干蠶蛹，適度粉碎，用40目篩篩分。用1%氫氧化鈉溶液，以1∶8的浴比，在40℃溫度下，攪拌提取6 h。濾渣再用1%氫氧化鈉溶液在相同的浴比下提取3 h，過濾，合并濾液。

（2）沉淀

用紗布（濾布）過濾提取液，棄濾渣，收集濾液。在濾液中加入1∶1鹽酸，調(diào)節(jié)pH至等電點，使蛋白質(zhì)沉淀。蠶蛹蛋白的等電點約為pH 3.8～4.0。

（3）脫鹽

沉淀析出的蛋白質(zhì)在冷水中溶解度比較小，所以可以用冷水來沖洗，以洗去蛋白質(zhì)中鹽離子。

用上述方法生產(chǎn)的蠶蛹蛋白只能作飼料添加劑或者粘合劑等。

如果需要用于食用，則需要進一步加工。一般包括脫脂、除臭、脫色和等。

①脫脂：如果蠶蛹蛋白的脂肪含量超過5%，蠶蛹蛋白容易酸敗，所以需要脫脂。簡單的脫脂方法可以采用有機溶劑浸出法，如非極性溶劑環(huán)己烷脫脂效果較好。也可以采用超臨界CO2流體萃取蠶蛹油，以達到脫脂的效果。

②除臭：蠶蛹蛋白通常含有一種不愉快的氣味，尤其是在脂肪含量較高的時候，所以為了擴大應用，需要除臭。蠶蛹蛋白除臭方法主要有：吸附劑法、微生物法、蒸餾法、綜合除臭法、有機溶劑浸提法和氧化法等。

4.2.2 蠶蛹蛋白質(zhì)的應用

（1）蠶蛹蛋白在食品工業(yè)上的應用

蠶蛹蛋白富含賴氨酸和蘇氨酸，可作為營養(yǎng)添加劑用于面包、面條、餅干、調(diào)味品等；蠶蛹蛋白還可以制成營養(yǎng)飲料，如蠶蛹酸奶，以及飲料，蠶蛹蛋白對人體具有較好的抗疲勞作用，可以制成抗疲勞的運動飲料。蠶蛹中含有一定量的抗菌肽、溶菌酶等生物活性物質(zhì)，可作為保健品的添加劑。

（2）在畜牧水產(chǎn)業(yè)中的應用

蠶蛹作為動物性飼料，經(jīng)過脫脂除臭加工處理后，是一種上等的飼料；可以替代魚粉、肉粉等飼料，其價格較魚粉、肉粉低，可廣泛應用于畜禽水產(chǎn)飼料中。

蠶蛹干酪素可代替奶酪在工業(yè)上制備成黏膠劑、皮革揩光劑、造紙的黏合劑及發(fā)酵工業(yè)的蛋白來源。蠶蛹蛋白還可用當作禽畜生長促進劑，如蠶蛹發(fā)酵后作為魚飼料，能夠顯著提高魚的成活率和產(chǎn)量，可以完全替代常規(guī)魚飼料。此外，蠶蛹蛋白可制備蛋白胨，可作為優(yōu)質(zhì)的營養(yǎng)原料進行工業(yè)發(fā)酵。

4.2.3 蠶蛹生產(chǎn)氨基酸

目前，在工業(yè)上用分解法生產(chǎn)氨基酸的技術(shù)，主要采用酸水解工藝。在酸水解工藝中有鹽酸法和硫酸法兩種。鹽酸法適用于較大的生產(chǎn)規(guī)模，對設備的要求較高；硫酸工藝則對設備的要求較低，生產(chǎn)規(guī)模較小而且勞動強度較大，但因硫酸工藝生產(chǎn)的氨基酸不含Cl-，相對不易產(chǎn)生氯丙醇，所以又收到研究和生產(chǎn)部門的重視。

（1）水解

酸水解工藝中，可用6 mol/L鹽酸，或4 mol/L～5 mol/L硫酸，加熱溫度為105℃～110 ℃，1∶4～6的浴比，水解24 h。

（2）脫酸

鹽酸是揮發(fā)性酸，可以用蒸餾的方法可以脫除水解液中的鹽酸；硫酸不是揮發(fā)性酸，不能用蒸餾法來脫酸，但是可以利用硫酸與石灰反應生成難溶的硫酸鈣，可以以此方法脫酸。

用鹽酸水解工藝的，在脫酸時應，采用真空方法，反復蒸餾脫酸3次，使pH在達到1左右；硫酸工藝的，可用15%石灰乳來中和水解液，先中和至pH 5，過濾，用去離子水充分洗滌硫酸鈣沉淀，然后再中和至pH 6.8～7.0。脫酸后的氨基酸液，濃縮至原體積的1/3～1/4，濃縮所產(chǎn)生的沉淀，通過壓濾，濾去。

（3）分離純化

中和后的水解液中，除了氨基酸外，還有許多雜質(zhì)，為了保證氨基酸的質(zhì)量，這些雜質(zhì)必須從蠶蛹氨基酸中除去。氨基酸的純化常采用陽離子交換樹脂柱層析法對氨基酸溶液進行分離純化。

離子交換樹脂預處理（或者再生）后，便可以裝柱，進行純化。

上柱：上柱時應考慮離子交換樹脂的交換量。通常情況下001×7（舊稱732）樹脂是一種強酸性陽離子交換樹脂，它的酸性相當于1 mol濃度的強酸，即1L 001×7樹脂，可交換1 mol陽離子。

中和后氨基酸水解液在上柱時，需要考慮上柱的流速，在小批量生產(chǎn)時的上柱速度為100 ml/min～120 ml/min。

上柱完畢后，用自來水沖洗樹脂，使陰離子和不帶電荷的雜質(zhì)隨著水流沖走。這樣，氨基酸得到了第一步分離，即與陰離子及不帶電荷的雜質(zhì)的分離。

（4）洗脫

用0.1～0.5%氨水洗樹脂柱，流速為100 ml/min～120 ml/min。

在用0.1%～0.5%氨水洗脫時，氨基酸所帶的電荷發(fā)生變化，從正電荷變成負電荷，因此便從離子交換樹脂上解離，隨氨水一起流出，而金屬離子不會被氨水改變其帶電性，仍然被吸附在樹脂上，從而達到氨基酸與金屬離子的分離，氨基酸水解液進一步得到純化。

（5）精制和干燥

經(jīng)氨水洗脫后的氨基酸溶液中含有大量的氨水，所以需脫氨。在真空加溫條件下，70℃，600 mmHg（8 KPa），氨水中氨氣蒸發(fā)，達到脫氨。脫氨過程同時也是濃縮過程。

脫氨濃縮后的氨基酸液，可用噴霧干燥或真空干燥。真空干燥時，將氨基酸液盛于搪瓷盤中，于80 ℃，600 mmHg（8 KPa）下干燥。干燥完成后，用球磨機粉碎，過80目篩。粉末狀氨基酸非常容易吸濕，粉碎后的氨基酸需要在干燥的室內(nèi)進行過篩和包裝等操作。

氨基酸可以用于藥物，治療疾病，也可用于營養(yǎng)補充，用于人體緊急要求時或消化吸收能力降低時必需營養(yǎng)的補充，美國有片劑、膠囊等各種劑型商品市售。氨基酸也可作為美容食品：由8種必需氨基酸加谷氨酸、脯氨酸、精氨酸、維生素、礦物質(zhì)配合的粉末食品，有改善睡眠不足，解除疲勞，增強食欲、皮膚彈性、張力、光澤、柔性，增強精力、活力等效果。

4.3 蠶蛹幾丁質(zhì)的利用

幾丁質(zhì)，又名甲殼質(zhì)、甲殼素，是由數(shù)目不等的N-乙酰氨基葡萄糖通過β-1，4-糖苷鍵連接而成的高分子直鏈狀多糖，是自然界中儲存量僅次于纖維素的第二大天然多糖，廣泛存在于節(jié)肢動物的外骨骼中。與葡萄糖或纖維素相比，幾丁質(zhì)不具有毒性，可以被生物體分解且生物活性高，被視為最具有潛力的生物高分子物質(zhì)，可廣泛應用于食品、醫(yī)藥、生物工程、日用化工及農(nóng)業(yè)等領域。

蠶蛹幾丁質(zhì)的提取及殼聚糖的制備：

蠶蛹提取幾丁質(zhì)，主要利用堿液除去原料中的蛋白質(zhì)，再用稀酸除去鈣、鎂離子，降低灰分，且保持大分子幾丁質(zhì)的聚合度。

（1）蛹皮的預處理

蛹皮可以從生產(chǎn)蠶蛹蛋白質(zhì)過程中收集，也可從蠶種場收集蛹的皮蛻來作為提取蠶蛹幾丁質(zhì)的原料。

蛹皮用1%氫氧化鈉，以1∶1浴比浸泡蛹皮6 h，以除去蛹皮上游離的蛋白質(zhì)和油脂。然后用水洗、壓干后，用5%鹽酸浸泡12 h，以除去鈣離子等，過濾，濾渣水洗，脫酸。

（2）堿處理

蠶蛹幾丁質(zhì)與蛋白質(zhì)的結(jié)合相當牢固，需要用10%氫氧化鈉蒸煮才能將結(jié)合的蛋白質(zhì)去除。將濃度為10%NaOH溶液，與蛹皮一起蒸煮3 h～4 h，至蛹皮呈半透明狀。過濾，取濾渣，再用水洗凈堿液，烘干。

（3）漂白

蠶蛹幾丁質(zhì)中的色素主要是黑色素，可以用0.5%～1.0%高錳酸鉀溶液脫色3 h～4 h，再用亞硫酸鈉去除錳的衍生物，用水洗去多余的亞硫酸鈉。過濾壓干，即為幾丁質(zhì)。

（4）乙?；拿摮?/p>

幾丁質(zhì)經(jīng)脫乙?；?，可以制成殼聚糖。幾丁質(zhì)只有轉(zhuǎn)化為殼聚糖才能被充分利用。

用濃度為40%NaOH溶液，以1∶3浴比，3 kg/cm2～4 kg/cm2壓力，蒸煮60 min，便可脫除乙?；?/p>

殼聚糖在3%醋酸中能全部溶解，這也是乙?；蝗棵摮臋z驗方法。

（5）后處理

用水清洗殼聚糖的堿液，壓干后，用甲醇洗滌以去除剩余的堿液和色素。用3%醋酸將物料溶解，得透明狀的粘稠液體，壓濾，加酒精后析出，酒精可洗去雜質(zhì)。放置過夜，過濾，得白色殼糖。如果透明狀液體的顏色比較深，可以用活性炭脫色。

殼聚糖這各行各業(yè)中有著廣泛的用途。在食品行業(yè)中的應用可以用作果汁絮凝澄清劑、增稠劑、食物防腐保鮮劑；在醫(yī)藥及生物工程領域中可以用作醫(yī)用高分子材料、藥用載體等；在工業(yè)生產(chǎn)上常用作工業(yè)廢水處理、木材防腐劑、日化用品等；在畜牧業(yè)和農(nóng)業(yè)上用于飼料添加劑、植物生長調(diào)節(jié)劑、種子包衣劑、生物降解性地膜等。

4.4 蠶蛹培養(yǎng)微生物

家蠶在醫(yī)藥學上和農(nóng)業(yè)上有不少新的用途，是一種非常重要的藥用昆蟲，有廣闊的開發(fā)前景。

4.4.1 蠶蛹培養(yǎng)蛹蟲草

（1）選擇菌種

蠶蛹蟲草菌種種類較多，市場上流傳的菌種良莠不齊，一株好的菌種必須具備以下特點：①菌種種系明確、屬于藥用真菌的菌種；②對蠶蛹致病力強、硬化率高；③子實體長出率高。

（2）菌種制備

可使用固體菌種。培養(yǎng)基為普通真菌培養(yǎng)基，將母種移至培養(yǎng)基上，22℃恒溫培養(yǎng)1個月，12 h/d光照，待培養(yǎng)基水分將耗盡、菌絲大部分轉(zhuǎn)化為分生孢子，則置冰箱5℃冷藏15 d～30 d。

（3）選擇蠶繭

選擇無工業(yè)污染，土壤重金屬含量低的蠶區(qū)蠶蛹，飼育中少添氯霉素，不然，重金屬、有害化學物超標，產(chǎn)品就不合格。收繭時選擇繭色潔白，發(fā)育整齊，死籠、不結(jié)繭較少，蛹體較健康的群體。

（4）場地和器材準備

以每個生產(chǎn)期生產(chǎn)100 kg成品為例，需要選擇面積100 m2的平房；3匹空調(diào)2臺，多層蠶架多個。生產(chǎn)前準備好菌種500支，灰報紙1000張，蠶匾250只，50 cm×20 cm×15 cm的保鮮盒1600只，接種針、酒精燈、酒精、木框、小型噴霧器等。收購蠶繭1250 kg。以每個勞力每d削繭10 kg、削繭2 d、接種2 d計，大約需500人次。

（5）操作

① 削繭：取蛹，剔除不良蛹，蛹體適當消毒，一般用熏毒威1 g/m3熏15 min；2 d～4 d內(nèi)一定要削完，如果超過化蛹第7 d接種，蛹硬化率將大幅降低。

②接種：挑取蛹蟲草菌分生孢子，制成懸濁液，同時滴加抗菌素，減少敗血病的發(fā)生；用昆蟲針蘸取懸濁液，穿刺接入蠶蛹體內(nèi)；接連穿刺接種7～8只蛹后，在酒精燈上燒紅消毒，再行接種；蘸一下孢子懸濁液，刺一只蠶蛹，而不能蘸一下孢子懸濁液刺多只蠶蛹。

③保護：于22℃恒溫保護，蛹體自第4d開始出現(xiàn)褐色斑點，體色逐漸變褐色，蛹體逐漸變硬；將4d前變色、變硬的蛹一律剔除，此時可能有一定數(shù)量的敗血蛹發(fā)生；11 d左右，蛹體完全變硬，此時，將未感染菌的蛹剔除，以免化蛾污染群體。

（6）培育管理

培育期間搭好蠶架，裝好日光燈，使室內(nèi)溫度均勻，光線分布均勻。將硬化的蛹平鋪較透明的塑料保鮮盒的盒底，用小型噴霧器噴少量的水，注意水噴均勻。為誘發(fā)子實體，需蓋好保鮮盒，保持盒內(nèi)微濕，全天光照，待蛹體表有桔黃色小丘突起，子實體誘發(fā)成功，大概需4 d左右，然后光照改為每d約12 h左右。

在培育期間，每d巡查1遍，注意保鮮盒內(nèi)的濕度，盒蓋及盒壁均有水珠表明菌生活力旺盛，無需補水，如果水珠較少，則需用噴霧器少量補水，并及時吸除積水，以防蛹體浸水腐爛，每d保證12 h光照。

（7）收獲

培育期一般為40 d，子實體頂端開始出現(xiàn)乳頭狀突起，這是蛹蟲草成熟的標志此時停止補水。收獲時，清水稍稍沖洗一下即行，平攤陰干，電風扇吹干，50℃～60℃烘12 h，定量密封袋包裝即可

（8）貯存

蛹蟲草蟲應貯存于陰涼干燥處，密封防霉防蛀。

人工栽培的蛹蟲草與冬蟲夏草有相似的功用，能增強人體免疫，具有抗菌、抗疲勞、耐缺氧、抗衰老等作用，還對人體心腦血管具有良好的作用。

4.4.2 蠶蛹培養(yǎng)其他微生物

蠶蛹不僅可以用來培養(yǎng)蛹蟲草，還可以在非蠶區(qū)培養(yǎng)白僵蛹。蠶蛹人工接種白僵菌得到的白僵蛹即為具有白僵蠶同等功效的中藥，白僵蠶和白僵蛹具有鎮(zhèn)定，退熱，止咳化痰，消腫，松弛肌肉，調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)及脂肪代謝等作用。對治療腮腺炎、癲癇及腦炎后遺癥有療效。

蠶蛹也能用來培養(yǎng)生產(chǎn)井崗霉素。井岡霉素是農(nóng)用抗生素，對水稻紋枯病有保護和治療作用。對水稻紫桿病、小粒菌核病有兼治作用；還可用于防治小麥紋枯病和棉花、蔬菜、豆類、人參、柑桔苗木的立枯病等。