蠶桑資源多元化利用講座（8）

朱祥瑞

（浙江大學(xué)應(yīng)用生物資源研究所，浙江 杭州 310058）

6 蠶沙的利用

蠶沙，呈短圓柱形小粒，飼養(yǎng)10 g蟻量（約25000條蠶），全齡期可獲得100 kg～150 kg新鮮蠶糞，風(fēng)干或后可得到50 kg～55 kg風(fēng)干蠶沙或約45 kg干燥蠶沙。

6.1 用蠶沙生產(chǎn)糊狀葉綠素

6.1.1 蠶沙預(yù)處理

用風(fēng)機(jī)篩除雜物，蠶沙水分控制10%以下，葉綠素含量控制在0.8%～1%。

6.1.2 軟化

加入蠶沙質(zhì)量比30%～40%的50℃熱水。操作時(shí)將蠶沙攤開(kāi)，將熱水均勻噴灑到蠶沙中，邊噴邊攪拌，務(wù)使均勻。然后堆成約30 cm～40 cm的長(zhǎng)條，堆放4 h～6 h，其間可翻動(dòng)幾次。

6.1.3 葉綠素提取

提取葉綠素的設(shè)備容積有4.5 m3～5 m3或10 m3。以10 m3罐為例，一次可投入蠶沙1.8 t～2.0 t。首先加入95%酒精約浸過(guò)蠶沙表層5 cm，加熱約2 h，進(jìn)行脫水，然后用蒸汽加壓濾去酒精浸液，集中回收。脫水蠶沙加入85%～90%丙酮進(jìn)行提取，提取溫度以40 ℃～45 ℃為宜，浴比為1∶2～2.5，提取時(shí)間以3 h～4 h為宜，提取期間用攪拌器以200 rpm攪拌。提取完成后，利用自重收集葉綠素提取液。

6.1.4 溶劑回收

提取液中葉綠素濃度約0.05%，有大量溶劑需要回收。回收丙酮常用80℃～85℃熱水導(dǎo)入夾層，以穩(wěn)定的溫度對(duì)丙酮進(jìn)行蒸發(fā)回收。溶劑回收后，趁熱放料，冷卻后的糊狀物便是糊狀葉綠素。

6.2 用蠶沙生產(chǎn)葉綠素銅鈉鹽

糊狀葉綠素一般作為半成品或中間體銷(xiāo)售，將糊狀葉綠素進(jìn)行深加工成葉綠素衍生物后，可以獲得更多和更有價(jià)值的產(chǎn)品，不僅可以提高其經(jīng)濟(jì)價(jià)值，也可更好地發(fā)揮葉綠素的應(yīng)用價(jià)值。葉綠素銅鈉鹽的生產(chǎn)流程如下：

6.2.1 預(yù)處理與軟化

與“糊狀葉綠素”生產(chǎn)的方法相同。

6.2.2 脫水

軟化后的蠶沙含有水分，不利于疏水溶劑（汽油）的滲入，在提取葉綠素之前，需用95%酒精脫水，脫水后的酒精濃度應(yīng)在70%～75%。酒精可以回收重復(fù)使用。

6.2.3 提取葉綠素

①溶劑：采用飽和乙醇汽油，將95%乙醇注入120號(hào)汽油中，使汽油為乙醇所飽和。分層后取上層即為飽和乙醇汽油。②方法：將蠶沙裝入容器至70%容積，加入上述溶劑浸過(guò)蠶沙10 cm，提取時(shí)間為4 h，共提取3次，提取溫度40℃～45℃，pH以控制在6.5～8.5，放出提取液。

6.2.4 皂化

用95%酒精配制5%氫氧化鈉酒精溶液，以葉綠素提取液的皂化值為基準(zhǔn)，略增加保險(xiǎn)量（一般增加5%），以確保皂化完全。皂化溫度為50℃～60℃，攪拌反應(yīng)1 h，靜置分層，下層為葉綠素皂化液，上層為汽油層（工業(yè)上稱(chēng)“黃油”），可以從中提取不皂化物如植物醇、三十烷醇和類(lèi)胡蘿卜素等。

皂化是否完全，需要檢驗(yàn)。其方法是：取1份下層皂化液，加入3倍量的新鮮飽和乙醇汽油，振搖，靜置，分層，如上層汽油層為綠色，則為皂化不完全，需加堿繼續(xù)皂化。

6.2.5 汽油洗滌

用汽油洗滌葉綠素皂化液，一直洗滌至汽油為淺黃色為止。

6.2.6 酸化置銅

① 酸化：用1∶1HCl調(diào)節(jié)溶液pH至5～6。② 置銅：先加入20%硫酸銅水溶液，再用1∶1HCl繼續(xù)調(diào)pH至2～3，加熱至60℃，攪拌1 h。加銅量為理論用銅量的2倍。

置銅完成后，壓濾，取濾液。濾液加1倍體積的去離子水后，葉綠素酮酸從溶液中析出。

6.2.7 凈化

葉綠素銅酸為脂溶性化合物，可用50℃去離子水洗滌，洗至pH 5～6，真空抽干，再用50%乙醇洗至淺綠色，最后用汽油洗至無(wú)色。

6.2.8 成鹽

先計(jì)量葉綠素酮酸，按每100 g葉綠素銅酸加19 g～20 g氫氧化鈉的比例，配制一定量的5%氫氧化鈉乙醇液。將葉綠素酮酸加到5%氫氧化鈉乙醇液中，攪拌、溶解、皂化。反應(yīng)的pH控制在11左右。隨著葉綠素銅酸的加入，溶液發(fā)生“稠→稀→稠”的變化。反應(yīng)完成后，過(guò)濾，去離子水洗濾渣1-2次，合并濾液和洗液，在真空干燥箱內(nèi)，60℃～80℃真空干燥，用球磨機(jī)磨碎，過(guò)篩，即為葉綠素銅鈉鹽成品。

用同樣的方法，也可以制備其他種類(lèi)的葉綠素衍生物，如葉綠素鋅鈉鹽、葉綠素鈷鈉鹽等。

6.3 蠶沙的其他利用

蠶沙生產(chǎn)葉綠素銅鈉鹽后，有大量的不皂化物存在于“黃油”中，蠶沙不皂化物中主要有胡蘿卜素、類(lèi)胡蘿卜素（葉黃素等）、葉綠醇（也稱(chēng)植物醇）和三十烷醇等。

6.3.1 胡羅卜素的分離

利用各胡蘿卜素同分異構(gòu)體與其他類(lèi)胡蘿卜素（葉黃素等）對(duì)氧化鋁吸附特性的不同，采用活性氧化鋁柱層析法來(lái)分離胡蘿卜素和葉黃素。分離系統(tǒng)采用I～I(xiàn)I級(jí)中性活性氧化鋁為載體，用石油醚和丙酮作為洗脫劑，回收溶劑后，在殘留物中用苯-乙醇重結(jié)晶可得到晶體胡蘿卜素。氧化鋁上端的深色物質(zhì)除去后，用乙醇、醋酸、氫氧化鈉和水順次洗滌，再經(jīng)高溫活化，氧化鋁可重復(fù)使用。

6.3.2 葉綠醇的分離

第一次蒸餾：于 2 mmHg～5 mmHg（267 Pa～667 Pa）條件下，收集120℃～190℃餾份，該餾份為粗植物醇。

第二次精餾：在精餾裝置中進(jìn)行，0.5 mmHg（67 Pa），＜130℃餾份為汽油，棄之；130℃～153℃餾份是濃度為10%的植物醇，為初餾份；154℃～162℃餾份是濃度為95%的植物醇，為葉綠醇成品；163℃～180℃餾份是濃度為25%的植物醇，為后餾份。初餾份和后餾份合并后可以并入下一道流程中，繼續(xù)分離葉綠醇。

傳統(tǒng)的蠶桑生產(chǎn)是一項(xiàng)勞動(dòng)密集型、技術(shù)密集型的產(chǎn)業(yè)，多年來(lái)蠶桑生產(chǎn)技術(shù)傳統(tǒng)而滯后，勞動(dòng)效率和勞動(dòng)報(bào)酬低。未來(lái)的蠶絲業(yè)，已不僅僅停留在滿(mǎn)足現(xiàn)在的栽桑養(yǎng)蠶、繅絲織綢、制衣領(lǐng)域，而要向生物、醫(yī)藥、輕工、高分子等更寬廣更深遠(yuǎn)的領(lǐng)域拓展，積極開(kāi)展蠶桑資源的循環(huán)利用，這將為養(yǎng)蠶業(yè)和繭絲綢業(yè)增添新的活力，促進(jìn)蠶業(yè)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展。

蠶業(yè)資源循環(huán)利用是一項(xiàng)要求高、涵蓋面廣的系統(tǒng)工程，要遵循市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)規(guī)律，用農(nóng)業(yè)與工業(yè)、服務(wù)業(yè)相結(jié)合的經(jīng)營(yíng)理念，將蠶業(yè)資源循環(huán)利用的諸環(huán)節(jié)連接為一個(gè)完整的產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)。

高新技術(shù)的應(yīng)用為蠶桑資源的循環(huán)利用創(chuàng)造了良好的技術(shù)條件，蠶桑資源的循環(huán)利用無(wú)疑提高了蠶桑資源的應(yīng)用價(jià)值，擴(kuò)大了蠶桑資源的使用范圍，拓寬了蠶絲業(yè)的生存和發(fā)展空間。因此，在蠶業(yè)生產(chǎn)中可以對(duì)蠶業(yè)資源進(jìn)行系統(tǒng)、廣泛地研究和開(kāi)發(fā)，所有的蠶桑資源都可以被循環(huán)利用，達(dá)到物盡其用的目的，從而實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。