劉開莉,梁貴秋,陸春霞,肖 瀟,周曉玲,許忠裕,潘志新*
(1.廣西蠶業(yè)技術(shù)推廣站,廣西 南寧 530007;2.廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院,廣西 南寧 530007)
【研究意義】蠶蛹作為蠶幼蟲與成蟲的過渡階段,其蛹體中含有大量營養(yǎng)物質(zhì),尤其蛋白質(zhì)含量極為豐富[1-3]。兩廣二號為廣西蠶業(yè)技術(shù)推廣站與廣東蠶業(yè)研究所合作選配的夏秋用四元雜交蠶種,具有強健、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、易繁和適應(yīng)性廣等特點,其飼養(yǎng)量占廣西全區(qū)蠶種推廣飼養(yǎng)量80 %以上[4]。蠶蛹可作為食品、藥品、化工品和飼料原料進行開發(fā)利用[5-8]。隨著人們對食品質(zhì)量安全問題關(guān)注度的提高,具有康養(yǎng)價值的優(yōu)質(zhì)蛋白源越來越受到青睞。因此,分析不同地域不同季節(jié)兩廣二號蠶蛹的營養(yǎng)成分和活性物質(zhì)含量,對綜合評價其開發(fā)利用前景具有重要意義。【前人研究進展】梁貴秋等[6]對23個蓖麻蠶品種蠶蛹的營養(yǎng)品質(zhì)進行評價,得出南一、紅蠶和廣白黃等品種可作為蓖麻蠶蛹食用專用品種開發(fā)的結(jié)論。劉軍等[9]研究認為,家蠶蛹是一種優(yōu)質(zhì)的油脂蛋白新資源。柴建萍等[10]研究指出,蠶蛹具有多種用途,開發(fā)蠶蛹藥膳潛力較大,且蠶蛹在醫(yī)藥、工業(yè)和生物防治等領(lǐng)域具有重要作用,蠶蛹開發(fā)已走上多元化道路,并向保健食品研制方向發(fā)展。陸洪省等[11]研究顯示,蠶蛹油制成的增塑劑、幾丁質(zhì)制成的外科手術(shù)縫線和人造皮膚等是蠶蛹資源利用取得良好經(jīng)濟效益和社會效益的有利證明。倪紅等[12]研究發(fā)現(xiàn),柞蠶蛹富含粗蛋白、多種維生素及麥角甾醇,以及銅、鐵、鋅、硒等微量元素和甲殼素多糖等,蠶蛹油含量達25.0 %~31.0 %,不飽和脂肪酸含量達75.0 %,人體必需的8種氨基酸含量比大豆高且符合FAO/WHO標(biāo)準,是一種富有經(jīng)濟效益和開發(fā)價值的自然資源。黃靜雅等[13]研究表明,蠶蛹多肽具有低抗原性、易吸收、抗氧化及降血壓等特點,開發(fā)利用蠶蛹中豐富的多肽并進行風(fēng)味改善具有重要意義。呂思行等[14]研究認為,蠶蛹作為食用、藥用、工業(yè)和動物飼料原料,應(yīng)淘汰質(zhì)量差和腐爛變質(zhì)蠶蛹,以保證食品安全。盧美杉等[15]以經(jīng)過繅絲的新鮮蠶蛹接種納豆菌進行發(fā)酵并分析發(fā)酵產(chǎn)物的生物活性,結(jié)果發(fā)現(xiàn)蠶蛹發(fā)酵在抗氧化、降血脂和抗凝血活性方面具有良好表現(xiàn),為繅絲蠶蛹高值化利用提供了重要依據(jù)?!颈狙芯壳腥朦c】關(guān)于家蠶蠶蛹的綜合利用已有相關(guān)研究報道[16],但針對兩廣二號家蠶在不同區(qū)域和季節(jié)營養(yǎng)成分變化狀況及品質(zhì)評定鮮見報道。【擬解決的關(guān)鍵問題】對不同地域和季節(jié)兩廣二號家蠶蠶蛹營養(yǎng)成分進行檢測分析,采用因子分析法[17-18]進行綜合評價,為篩選優(yōu)質(zhì)食用和藥用蠶蛹原料及開發(fā)利用新的食用昆蟲資源提供參考依據(jù)。
1.1.1 供試樣品 兩廣二號蠶蛹18個樣品分別采自桂南的橫縣、桂中的象州縣、桂西的平果市和那坡縣及桂西北宜州市的宜州區(qū)和環(huán)江縣,采集季節(jié)為春、夏和秋三季(表1)。
表1 18個蠶蛹樣品及來源信息 Table 1 18 silkworm pupa samples and their sources
1.1.2 樣品預(yù)處理 削繭后,挑選蛹體正常、顏色鮮亮的鮮蛹清洗干凈,置于60 ℃恒溫烘箱中24 h后取出冷卻,粉碎過60目篩,以蠶蛹粉末作為檢測樣品。
1.2.1 蠶蛹營養(yǎng)成分含量測定 蛋白含量參照GB 5009.5-2016《食品安全國家標(biāo)準 食品中蛋白質(zhì)的測定》中的凱氏定氮法進行測定,脂肪含量參照GB 5009.6-2016《食品安全國家標(biāo)準 食品中脂肪的測定》中的索氏提取法進行測定,總糖含量參照GB/T 9695.31-2008《肉制品總糖含量的測定》中的分光光度法進行測定,氨基酸含量參照GB 5009.124-2016《食品安全國家標(biāo)準 食品中氨基酸的測定》中的方法使用氨基酸分析儀進行測定;鈣、鎂、錳、鋅、銅、鐵和硒含量分別參照GB 5009.92-2016《食品安全國家標(biāo)準 食品中鈣的測定》、GB 5009.241-2017《食品安全國家標(biāo)準 食品中鎂的測定》、GB 5009.242-2017《食品安全國家標(biāo)準 食品中錳的測定》、GB 5009.14-2017《食品安全國家標(biāo)準 食品中鋅的測定》、GB 5009.13-2017《食品安全國家標(biāo)準 食品中銅的測定》、GB 5009.90-2016《食品安全國家標(biāo)準 食品中鐵的測定》中的原子吸收分光光度法和GB 5009.93-2017《食品安全國家標(biāo)準 食品中硒的測定》中的氫化物原子熒光光譜法進行測定。
1.2.2 蠶蛹活性物質(zhì)含量測定 多糖含量參照SN/T 4260-2015《出口植物源食品中粗多糖的測定》中的苯酚-硫酸法進行測定,總多酚含量參照T/AHFIA 005-2018《植物提取物及其制品中總多酚含量的測定》中的分光光度法進行測定,總黃酮含量參照SZDB/Z 349-2019《食品中總黃酮的測定》中的分光光度法進行測定,總生物堿含量參照沈維治等[19]的雷氏鹽比色法進行測定,α-亞麻酸含量參照GB 5009.168-2016《食品安全國家標(biāo)準 食品中脂肪酸的測定》中的歸一化法進行測定。
1.2.3 蠶蛹有害礦物質(zhì)元素含量測定 總砷和總鎘含量參照GB 5009.268-2016《食品安全國家標(biāo)準 食品中多元素的測定》中的電感耦合等離子體質(zhì)譜法進行測定。
試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2003和SPSS 17.0進行統(tǒng)計分析;采用因子分析法和隸屬函數(shù)法分析各指標(biāo)對蠶蛹營養(yǎng)成分和活性物質(zhì)品質(zhì)的影響程度,并綜合評價其品質(zhì)。
隸屬函數(shù)R(xi)=(xi-xmin)/(xmax-xmin)
反隸屬函數(shù)R(xi)=1-(xi-xmin)/(xmax-xmin)
綜合分值Di=∑mi=Fji×Ej
式中,xi為指標(biāo)測定值,xmin和xmax分別為所有樣品某一指標(biāo)的最小值和最大值,Di為各樣品品質(zhì)的綜合分值,F(xiàn)ji為第i個樣品第j個特征根>1因子的分值,Ej為第j個因子的方差貢獻率,m為特征根>1因子的個數(shù)。
2.1.1 營養(yǎng)成分含量比較 由表2可知,18個樣品蠶蛹的蛋白質(zhì)、脂肪、總糖和總氨基酸含量在種間均無明顯差異,變異系數(shù)僅分別為4.87 %、10.13 %、9.45 %和6.07 %;鈣、鎂、鐵和錳含量在種間差異均較明顯,變異系數(shù)分別為27.47 %、22.06 %、46.76 %和40.65 %;銅、鋅和硒含量在種間差異極明顯,變異系數(shù)分別為119.85 %、74.22 %和163.99 %。其中,蛋白含量最高的為B2(63.78 %),其次為D1(62.79 %),即廣西象州縣夏季蠶蛹的蛋白含量最高,廣西那坡縣春季蠶蛹的蛋白含量次之;脂肪含量最高的為C1(41.70 %),其次為B1(39.10 %),即廣西平果市春季蠶蛹的脂肪含量最高,廣西象州縣春季蠶蛹的脂肪含量次之;總糖含量最高的為D3(6.11 %),其次為A3(6.06 %),即廣西那坡縣秋季蠶蛹的總糖含量最高,廣西橫縣秋季蠶蛹的總糖含量次之;總氨基酸含量最高的為F2(43.38 %),其次為E2(42.19 %),即廣西環(huán)江縣夏季蠶蛹的總氨基酸含量最高,廣西宜州市宜州區(qū)夏季蠶蛹的總氨基酸含量次之;鈣含量最高的為D1(2.69 g/kg),其次為F1(2.30 g/kg),即廣西那坡縣春季蠶蛹的鈣含量最高,廣西環(huán)江縣春季蠶蛹的鈣含量次之;鎂含量最高的為A1(7.82 g/kg),其次為E1(7.04 g/kg),即廣西橫縣春季蠶蛹的鎂含量最高,廣西宜州市宜州區(qū)春季蠶蛹的鎂含量次之;銅含量最高的為F1(540.58 mg/kg),其次為A1(364.90 mg/kg),即廣西環(huán)江縣春季蠶蛹的銅含量最高,廣西橫縣春季蠶蛹的銅含量次之;鋅含量最高的為D1(229.36 mg/kg),其次為D3(145.84 mg/kg),即廣西那坡縣春季蠶蛹的鋅含量最高,廣西那坡縣秋季蠶蛹的鋅含量次之;鐵含量最高的為F1(58.16 mg/kg),其次為E1(57.49 mg/kg),即廣西環(huán)江縣春季蠶蛹的鐵含量最高,廣西宜州市宜州區(qū)春季蠶蛹的鐵含量次之;錳含量最高的為D2(28.15 mg/kg),其次為E1(23.54 mg/kg),即廣西那坡縣夏季蠶蛹的錳含量最高,廣西宜州市宜州區(qū)春季蠶蛹的錳含量次之;硒含量最高的為D2(4.86 mg/kg),其次為F3(0.81 mg/kg),即廣西那坡縣夏季蠶蛹的硒含量最高,廣西環(huán)江縣秋季蠶蛹的硒含量次之。 說明兩廣二號蠶蛹的營養(yǎng)成分含量隨著地域和季節(jié)的變化而變化。
2.1.2 營養(yǎng)成分品質(zhì)的因子分析 由表3可知,對18個樣品蠶蛹的11個營養(yǎng)成分含量數(shù)據(jù)進行隸屬函數(shù)法轉(zhuǎn)化,將標(biāo)準化的數(shù)據(jù)進行因子分析,從11個指標(biāo)中提取獲得特征根值λ>1的因子4個,其累積方差貢獻率達79.930 %,即能反映18個樣品蠶蛹營養(yǎng)指標(biāo)79.930 %的信息,因此可選取這4個因子作為18個樣品蠶蛹營養(yǎng)品質(zhì)的綜合評價指標(biāo)。其中,因子1的特征值為3.387,方差貢獻率為30.789 %,對應(yīng)較大的特征向量有鈣、銅和錳含量(鈣和銅含量為正向標(biāo),錳含量為負向標(biāo));因子2的特征值為2.433,方差貢獻率為22.120 %,對應(yīng)較大的特征向量有總糖、鎂和鐵含量(鎂和鐵含量為正向標(biāo),總糖含量為負向標(biāo));因子3的特征值為1.775,方差貢獻率為16.139 %,對應(yīng)較大的特征向量有脂肪和鋅含量(鋅含量為正向標(biāo),脂肪含量為負向標(biāo));因子4的特征值為1.197,方差貢獻率為10.882 %,對應(yīng)較大的特征向量是蛋白含量(正向標(biāo))。說明影響兩廣二號蠶蛹營養(yǎng)成分品質(zhì)的主要指標(biāo)為鈣、銅、錳、鎂、鐵、鋅、總糖、脂肪和蛋白質(zhì)含量。
表3 18個樣品蠶蛹營養(yǎng)成分品質(zhì)因子的載荷矩陣特征向量及累積方差貢獻率Table 3 The load matrix eigenvectors and cumulative variance contribution rates of the nutrient quality factors of silkworm pupa in 18 samples
續(xù)表4 Continued table 4
2.1.3 營養(yǎng)成分因子的綜合評價結(jié)果 由表4可知,F(xiàn)1、D1和A1的營養(yǎng)成分綜合評價分值分別排在第1、2和3位,說明廣西環(huán)江縣、那坡縣和橫縣春季兩廣二號蠶蛹的綜合營養(yǎng)品質(zhì)較高,開發(fā)為食用蠶蛹原料的價值較高。
表4 18個樣品蠶蛹的營養(yǎng)成分品質(zhì)因子分值、綜合分值及評價結(jié)果Table 4 Nutritional quality factor score and comprehensive score evaluation of silkworm pupa in 18 samples
2.2.1 活性物質(zhì)含量比較 由表5可知,18個樣品蠶蛹的多糖、α-亞麻酸、總黃酮、多酚和總生物堿含量間存在明顯差異,變異系數(shù)分別為22.05 %、22.58 %、16.95 %、33.14 %和22.91 %。其中,多糖含量最高的為B1(3.11 %),其次為C1和D1(均為2.40 %),即廣西象州縣春季蠶蛹的多糖含量最高,廣西平果市和廣西那坡縣春季蠶蛹的多糖含量次之;α-亞麻酸含量最高的為F2(12.70 %),其次為C2(12.40 %),即廣西環(huán)江縣夏季蠶蛹的α-亞麻酸含量最高,廣西平果縣夏季蠶蛹的α-亞麻酸含量次之;總黃酮含量最高的為A2(10.80 g/kg),其次為B1(10.67 g/kg),即廣西橫縣夏季蠶蛹的總黃酮含量最高,廣西象州縣春季蠶蛹的總黃酮含量次之;多酚含量最高的為C1(14.46 g/kg),其次為A1(14.17 g/kg),即廣西平果縣春季蠶蛹的多酚含量最高,廣西橫縣春季蠶蛹的多酚含量次之;總生物堿含量最高的為D1和E1(均為2.90 g/kg),其次為C1(2.60 g/kg),即廣西那坡縣和宜州市宜州區(qū)春季蠶蛹的總生物堿含量最高,廣西平果縣春季蠶蛹的總生物堿含量次之。說明兩廣二號蠶蛹的多糖、α-亞麻酸、總黃酮、多酚和總生物堿含量受地域和季節(jié)影響較明顯。
表5 18個樣品蠶蛹的活性物質(zhì)含量比較Table 5 The content of active components of silkworm pupa in 18 samples
2.2.2 活性物質(zhì)品質(zhì)的因子分析 將18個樣品蠶蛹5個活性物質(zhì)含量的數(shù)據(jù)經(jīng)隸屬函數(shù)法轉(zhuǎn)化后進行因子分析,從5個指標(biāo)中提取獲得特征根值λ>1的因子1個,其載荷矩陣、方差貢獻率和累積方差貢獻率見表6。特征根值λ>1因子的累積方差貢獻率為62.506 %,能反映18個樣品蠶蛹活性物質(zhì)指標(biāo)62.506 %的信息,因此可選取該因子作為18個樣品蠶蛹活性物質(zhì)品質(zhì)的綜合評價指標(biāo);該因子的特征值為3.125,對應(yīng)較大的特征向量有多糖、α-亞麻酸、多酚和總生物堿含量,其中α-亞麻酸含量為負向標(biāo),其余特征向量含量均為正向標(biāo)。說明影響兩廣二號蠶蛹活性物質(zhì)品質(zhì)的主要指標(biāo)為多糖、α-亞麻酸、多酚和總生物堿含量。
表6 18個樣品蠶蛹活性物質(zhì)品質(zhì)因子的載荷矩陣特征向量及累積方差貢獻率 Table 6 Load matrix eigenvectors and cumulative variance contribution rates of silkworm pupa in 18 samples
2.2.3 活性物質(zhì)因子的綜合評價結(jié)果 由表7可知,D1、C1和B1的綜合評價分值分別排在第1、2和3位,說明廣西那坡縣、平果市和象州縣春季兩廣二號蠶蛹活性物質(zhì)的綜合品質(zhì)較佳,開發(fā)為食用和藥用蠶蛹資源的價值較高,其中以廣西那坡縣春季兩廣二號蠶蛹的開發(fā)應(yīng)用價值最高。
表7 18個樣品蠶蛹的活性物質(zhì)品質(zhì)因子分值、綜合分值及評價結(jié)果Table 7 Activity quality factor, comprehensive scores and evaluation in active components in 18 samples
從圖1可看出,A1~A3的總砷含量隨著季節(jié)的變化呈逐漸下降,B1~B3及C1~C3和E1~E3的總砷含量隨著季節(jié)的變化呈逐漸上升,D1~D3和F1~F3的總砷含量則隨著季節(jié)的變化呈先上升后下降的變化趨勢。其中,A3、C1、C2、D1、D2、D3和E1的總砷含量均在GB 2762-2017《食品安全國家標(biāo)準 食品中污染物限量》限定砷含量(低于0.500 mg/kg)范圍內(nèi)。可見,在廣西6個縣(市、區(qū))春、夏和秋季18個蠶蛹樣品中,僅廣西那坡縣蠶蛹的總砷含量均低于國標(biāo),其中春季蠶蛹的總砷含量最低。方差分析結(jié)果表明,同一地域不同季節(jié)兩廣二號蠶蛹的總砷含量間存在顯著差異(P<0.05,下同)。從圖2可看出,A1~A3的鎘含量隨著季節(jié)變化呈先小幅下降后小幅上升的變化趨勢,其他樣品蠶蛹的鎘含量均表現(xiàn)為隨著季節(jié)變化呈先上升后下降的變化趨勢,尤其以F1、F2和F3的鎘含量變幅更大。除F2的鎘含量超過GB 2762-2017《食品安全國家標(biāo)準 食品中污染物限量》限定鎘含量(低于0.100 mg/kg)外,其他樣品蠶蛹的鎘含量均未超標(biāo),尤其以D1的鎘含量最低(0.010 mg/kg)。方差分析結(jié)果表明,同一地域不同季節(jié)蠶蛹的鎘含量除A1與A3差異不顯著(P>0.05)外,其余樣品的鎘含量間均存在顯著差異。
同一采樣點樣品圖柱上不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05),下同Different lowercase letters on the same sample column represented significant difference(P<0.05), the same as below圖1 18個樣品蠶蛹的總砷含量比較Fig.1 Comparison of total arsenic content in silkworm pupa in 18 Samples
圖2 18個樣品蠶蛹的鎘含量比較Fig.2 Comparison of cadmium content in silkworm pupa in 18 samples
綜上所述,影響兩廣二號蠶蛹有害礦物質(zhì)元素鎘和砷含量的主要因素是地域,但在廣西6個縣(市、區(qū))的18個樣品中,廣西那坡縣秋季兩廣二號蠶蛹的總砷和總鎘元素含量均較低且未超標(biāo),具有食用安全保障。
本研究結(jié)果表明,廣西那坡縣春季兩廣二號蠶蛹的蛋白含量較高,達62.79 %,明顯高于屈達才等[20]分析桂夏二號家蠶蛹的蛋白含量(50.90 %)及劉軍等[9]測定的雄蛹蛋白含量(41.65 %),說明廣西那坡縣春季蠶蛹的蛋白含量極其豐富,具有較高的開發(fā)利用價值。劉軍等[9]測定的雄蛹總糖含量(8.25 %)較本研究中廣西那坡縣秋季蠶蛹的總糖含量(6.11 %)高,說明蠶蛹的營養(yǎng)成分含量可能與其性別、品種、地域和季節(jié)有關(guān)。Longvah等[21]研究顯示,木薯蠶蛹的鈣含量為712.00 mg/kg,鎂含量為1870.00 mg/kg,鐵含量為234.00 mg/kg,鋅含量為70.20 mg/kg,銅含量為18.00 mg/kg,錳含量為26.10 mg/kg。本研究中,廣西那坡縣春季蠶蛹的鈣含量(2.69 g/kg)、鋅含量(229.36 mg/kg)及夏季蠶蛹的錳含量(28.15 mg/kg)均高于Longvah等[21]的測定值,表明廣西那坡縣春夏季兩廣二號蠶蛹具有很高的礦物質(zhì)營養(yǎng)價值,尤其以夏季蠶蛹的礦物質(zhì)營養(yǎng)更高。綜上所述,廣西那坡縣兩廣二號春季蠶蛹開發(fā)為食用資源的價值最高。
開發(fā)蠶蛹的藥用或康養(yǎng)價值時,主要關(guān)注其多糖、多酚、總黃酮、總生物堿和α-亞麻酸等活性物質(zhì)指標(biāo)[22-24]。劉影俠等[25]研究表明,白色、黃色和綠色3類繭色家蠶品種資源蠶蛹的總黃酮含量介于2.30~4.40 mg/g。本研究中,廣西橫縣夏季、廣西平果市春季兩廣二號蠶蛹的總黃酮含量(分別為10.80和10.61 g/kg)明顯高于劉影俠等[25]的測定值,其他蠶蛹樣品的活性物質(zhì)含量也各有高低,均具有相應(yīng)的開發(fā)利用價值,而廣西那坡縣春季兩廣二號蠶蛹5種活性物質(zhì)含量中的總生物堿含量和多糖含量較高(均排在18個樣品的第2位),綜合評價分值排在第1位,因此具有開發(fā)為食用和藥用資源的潛力。蠶蛹是繅絲后的產(chǎn)物,其中,干繭繅絲采用烘繭技術(shù)克服了鮮繭不易保存的缺點,但該工藝過程能耗高、副產(chǎn)品價值低且經(jīng)處理剩下的蠶蛹不能食用,而鮮繭繅絲通過冷凍貯藏、蠶基因改良及滅活保鮮等技術(shù)有效解決了鮮繭貯藏難的技術(shù)問題,降低能耗的同時較好地保留蠶蛹的營養(yǎng)價值[26]。至今,在蠶蛹的利用上已不局限于其食用性,更多的是考慮其安全性。本研究以蛹體正常、顏色鮮亮的鮮蛹烘干后粉碎過篩的蠶蛹粉末樣品進行測定分析,結(jié)果表明,影響兩廣二號蠶蛹有害礦物質(zhì)元素鎘和砷含量的主要因素是地域,其中在廣西6個縣(市、區(qū))的18個樣品中,廣西那坡縣秋季兩廣二號蠶蛹的總砷和總鎘元素含量均較低且未超標(biāo),具有食用安全保障。因此,開發(fā)活性物質(zhì)含量較高的康養(yǎng)食品和保健品,可選取廣西那坡縣春季蠶蛹。
本研究通過隸屬函數(shù)法將兩廣二號蠶蛹18個樣品的營養(yǎng)成分和活性物質(zhì)含量數(shù)據(jù)進行標(biāo)準化后再通過因子分析法分別分析其11個營養(yǎng)成分指標(biāo)和5個活性物質(zhì)指標(biāo),根據(jù)提取特征根值λ>1因子的根值和方差貢獻率,得到對應(yīng)的營養(yǎng)成分和活性物質(zhì)品質(zhì)的綜合評價分值,直觀地、合理地篩選出營養(yǎng)成分和活性物質(zhì)品質(zhì)最優(yōu)的蠶蛹資源,可為蠶蛹資源的食用、藥用及綜合利用提供科學(xué)依據(jù)。
廣西那坡縣春季兩廣二號家蠶蠶蛹的營養(yǎng)成分品質(zhì)在廣西6個縣(市、區(qū))春、夏和秋季18個樣品中綜合評價較高,活性物質(zhì)品質(zhì)綜合評價最高,有害礦物質(zhì)元素含量較低,可作為食用和藥用最優(yōu)蠶蛹資源開發(fā)利用。