柞蠶不同齡期蠶糞的特性及其主要成分的測定

高聲鵬 蘇 鑫 閻祎鑫 白田雪 王欣怡 劉 限(吉林省遼源市東遼縣蠶業(yè)工作站，吉林遼源 36600； 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，遼寧沈陽 0866)

桑蠶沙即桑蠶糞，不僅含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、粗纖維，還含有銅、鐵、鋅等微量元素，另外還富含葉綠素、類胡蘿卜素、果膠、維生素和生物堿等，是一種非常具有開發(fā)潛力和價值的資源[1]，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域、醫(yī)藥領(lǐng)域和養(yǎng)殖業(yè)中都有著廣泛的應(yīng)用[2-9]。

柞蠶(Antheraeapernyi)是鱗翅目大蠶蛾科的泌絲昆蟲，是我國特有的泌絲昆蟲資源，我國年產(chǎn)柞蠶繭7.5×104t左右，約占世界總量的90%；作為主要的食用昆蟲之一，柞蠶蛹的產(chǎn)量在6.0×104t左右，在昆蟲食品的市場銷售量上占據(jù)首位，而且柞蠶業(yè)一直是中國東北地區(qū)蠶農(nóng)脫貧致富奔小康的依賴性產(chǎn)業(yè)[10-11]。柞蠶糞目前還沒有像桑蠶沙那樣被廣泛開發(fā)利用，只有吉林林學(xué)院用其研制了蟲茶[12]，也有報道其在改善柞園生態(tài)環(huán)境上有一定的作用，但目前關(guān)于柞蠶糞的相關(guān)研究鮮見報道，限制了柞蠶糞的開發(fā)利用；因此，研究分析柞蠶糞的特性和成分，對于探究柞蠶對不同營養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用和柞蠶糞回歸土壤對土壤改良的效果具有重要的意義，同時通過對比分析柞樹葉、柞蠶蛹和柞蠶糞中重金屬含量的變化，能夠明確柞蠶對金屬元素的富集情況，為柞蠶蛹的食用和柞蠶糞的綜合利用提供理論支持，為促進(jìn)柞蠶業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 供試柞蠶 柞蠶品種為沈黃1號，沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)選育并保存。

1.1.2 供試柞蠶糞 秋柞蠶飼養(yǎng)季節(jié)，收集飼養(yǎng)在遼東櫟上的不同齡期和同一齡期不同生長階段(增食期、盛食期和減食期3個階段)柞蠶的蠶糞，將收集的蠶糞自然陰干后，保存?zhèn)溆谩?/p>

1.1.3 主要試劑 葡萄糖、濃硫酸(1.84 g/cm3)、蒽酮、硝酸、30%過氧化氫、考馬斯亮藍(lán)G250(Solarbio)、牛血清白蛋白(Solarbio)等，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品，均為分析純。

1.1.4 主要儀器設(shè)備 PR124ZH/E型OHAUS天平，奧豪斯儀器有限公司產(chǎn)品；游標(biāo)卡尺、UV2000型紫外可見分光光度計，龍尼柯(上海)儀器有限公司產(chǎn)品；1525-2489型電感耦合質(zhì)譜分析儀，沃特斯公司產(chǎn)品；解剖鏡、TGL-18C-C型離心機(jī)，上海安亭科學(xué)儀器廠產(chǎn)品。

1.2 試驗方法

1.2.1 不同齡期柞蠶糞大小的調(diào)查 分別準(zhǔn)確稱取不同齡期柞蠶糞1 g，然后計數(shù)蠶糞的粒數(shù)，重復(fù)3次。隨機(jī)選取蠶糞30粒，1～2齡的蠶糞用帶測微尺的解剖鏡測量蠶糞的大小(粒徑和粒長)；3～5齡的蠶糞用游標(biāo)卡尺測定，重復(fù)3次。

1.2.2 不同齡期柞蠶糞可溶性糖含量的測定 將飼養(yǎng)在遼東櫟上的一定數(shù)量的柞蠶按照齡期于增食期、盛食期、減食期3個時期分別收集蠶糞，于80 ℃下烘干后，將小蠶期(1～3齡)和大蠶期(4～5齡)增食期、盛食期和減食期的蠶糞分別混合，研磨后，過100目篩子后，備用。準(zhǔn)確稱取過100目篩子后的柞蠶糞25 mg置于離心管內(nèi)，然后加入20 mL蒸餾水，振蕩混合均勻后，放入沸水中水浴20 min。取出冷卻后，過濾收集過濾液。然后采用蒽酮比色法[13]測定過濾液中可溶性糖的含量，從而計算出柞蠶糞中可溶性糖的含量。

1.2.3 不同齡期柞蠶糞可溶性蛋白質(zhì)含量的測定 準(zhǔn)確稱取過100目篩子后的柞蠶糞25 mg置于研缽內(nèi)，然后加入10 mL蒸餾水充分研磨后，轉(zhuǎn)入20 mL的離心管內(nèi)，4 000 r/min離心15 min，取上清液。然后采用考馬斯亮藍(lán)G250比色法[14]測定上清液中可溶性蛋白質(zhì)的含量，從而計算出柞蠶糞中可溶性蛋白質(zhì)的含量。

1.2.4 不同齡期柞蠶糞主要礦質(zhì)元素及重金屬(類金屬)元素含量的測定 準(zhǔn)確稱取柞蠶幼蟲不同齡期自然混合的蠶糞10.0 g置于研缽內(nèi)，充分研磨，過100目篩子后，準(zhǔn)確稱取柞蠶糞樣品0.300 g(精確到0.001 g)，倒入消化罐中，而后加入體積分?jǐn)?shù)為65%的硝酸3 mL和體積分?jǐn)?shù)為30%的過氧化氫1 mL。密封后在150 ℃高溫下消解12 h。消解后對罐內(nèi)的液體進(jìn)行趕酸處理后，馬上用120 ℃的電熱板進(jìn)行加熱除去余酸，當(dāng)消化罐里的液體揮發(fā)濃縮至1 mL時，將其轉(zhuǎn)移至50 mL的小塑料瓶中，用超純水定容至30 mL。于電感耦合質(zhì)譜分析儀上進(jìn)行主要礦質(zhì)元素及重金屬(類金屬)元素含量的測定。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析采用Excel2010和SPSS13.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行分析。采用單因素方差(One-way ANOVA)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 柞蠶不同齡期蠶糞的大小和質(zhì)量

每個齡期柞蠶糞的收集均是將飼養(yǎng)一定數(shù)量的柞蠶所有蠶糞分別收集，自然陰干后隨機(jī)選取30粒測量大小，隨機(jī)稱取1 g柞蠶糞進(jìn)行數(shù)量計數(shù)。柞蠶糞一般為柱形，所以測量其粒徑和粒長。從表1可以看出：柞蠶糞粒徑由1齡的0.61 mm增加到5齡的6.43 mm，增大了約10倍；柞蠶糞粒長由1齡的0.73 mm增加到5齡的5.61 mm，增大了約8倍；柞蠶糞的體積由1齡的0.22 mm3增加到5齡的187.73 mm3，增大了約853倍。從圖1可以看出，柞蠶糞每克所含的粒數(shù)隨著齡期的增加而減少，由1齡期的7 659粒減少到5齡期的14粒，說明柞蠶糞隨著齡期的增加在不斷增大，5齡期每粒柞蠶糞的質(zhì)量大約是1齡期的547倍。

表1 柞蠶不同齡期蠶糞的大小

圖1 柞蠶不同齡期每克蠶糞的粒數(shù)

2.2 柞蠶不同齡期蠶糞中可溶性糖的含量

柞蠶大蠶期與小蠶期的蠶糞中可溶性糖的含量存在一定差異，不論增食期、盛食期和減食期，小蠶期蠶糞中可溶性糖含量均高于大蠶期；盛食期排出的蠶糞中可溶性糖含量較高，可見柞蠶在盛食期吸收的可溶性糖少(圖2)?？傮w上看，小蠶期蠶糞中可溶性糖含量顯著高于大蠶期，說明柞蠶幼蟲在小蠶期吸收的可溶性糖較少，在大蠶期吸收的可溶性糖較多(圖3)。

圖2 柞蠶不同生長階段蠶糞中可溶性糖的含量

圖3 柞蠶小蠶期和大蠶期蠶糞中可溶性糖的含量

2.3 柞蠶不同齡期蠶糞中可溶性蛋白質(zhì)的含量

柞蠶小蠶期和大蠶期蠶糞中可溶性蛋白質(zhì)的含量存在顯著性差異，小蠶期蠶糞中可溶性蛋白質(zhì)含量顯著小于大蠶期蠶糞中可溶性蛋白質(zhì)含量。大、小蠶期不同生長階段的蠶糞中可溶性蛋白質(zhì)的含量也存在差異，其中盛食期蠶糞中可溶性蛋白質(zhì)的含量明顯高于增食期和減食期的可溶性蛋白質(zhì)含量，其中大蠶期各個不同生長階段蠶糞中可溶性蛋白質(zhì)的含量存在顯著差異(圖4)。

圖4 柞蠶大小蠶期不同生長階段蠶糞中可溶性蛋白質(zhì)的含量

2.4 柞蠶糞中主要礦質(zhì)元素及重金屬(類金屬)元素的含量

柞蠶糞中主要礦質(zhì)元素含量由高到低依次為K、P、Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、Ni，重金屬(類金屬)含量由高到低依次是As、Cr、Pb、Se、Hg、Cd。柞蠶糞中K、P、Ca和Mg的含量遠(yuǎn)高于其他礦質(zhì)元素含量；重金屬中As、Cr含量較高(表2)。

表2 柞蠶糞、柞樹葉和柞蠶蛹中主要礦質(zhì)元素及重金屬(類金屬)元素的含量 mg/kg

柞蠶糞中各種礦質(zhì)元素及重金屬元素含量與遼東櫟、遼東櫟飼養(yǎng)柞蠶(同一品種)生產(chǎn)的柞蠶蛹中含量比較(表2)發(fā)現(xiàn)，柞蠶糞中Fe、Mn、As、Hg的含量要高于柞樹葉和柞蠶蛹中的含量；K、Se的含量高于柞樹葉而低于柞蠶蛹；Ca、Ni的含量高于柞蠶蛹而低于柞樹葉；P、Mg、Zn、Cu、Cr、Pb、Cd的含量低于柞樹葉和柞蠶蛹中的含量。由此可以看出，柞蠶對飼料中各種礦質(zhì)元素的吸收和利用存在差異，P、Ca、Mg、Zn、Cu等礦質(zhì)元素在柞樹葉中的含量明顯高于在柞蠶糞中的含量，說明這些礦質(zhì)元素被柞蠶吸收利用，而K、Fe、Mn等在柞蠶糞中的含量高于在柞樹葉中的含量，說明柞蠶對它們的吸收利用的較少，而且由柞蠶代謝產(chǎn)生的也被排泄到體外。柞蠶基本上對大部分重金屬都沒有富集作用(Zn、Cd除外)，柞蠶蛹中的重金屬含量等于或低于柞樹葉中的重金屬含量。

3 討論

柞蠶不同齡期蠶糞的大小反映了柞蠶生長的情況，通過分析發(fā)現(xiàn)，柞蠶單粒蠶糞的體積和質(zhì)量由1齡到5齡分別增長了853倍和547倍，增長快速期主要在1齡，說明柞蠶的1齡生長速度最快，而后隨著齡期的增加增長倍數(shù)逐漸減小，這些研究結(jié)果進(jìn)一步驗證了柞蠶的生長速度是隨著齡期的增加而逐漸變慢的，其中小蠶期是生長速度較快的時期[16-17]。

柞蠶小蠶期蠶糞中可溶性糖含量要高于大蠶期，但大蠶期的可溶性蛋白質(zhì)含量要高于小蠶期，該結(jié)果也進(jìn)一步說明了小蠶期是營養(yǎng)生長的重要時期，需要更多的蛋白質(zhì)用于體軀的構(gòu)建，而碳水化合物主要用于生長的能源消耗，大蠶期需要更多的碳水化合物用于能源消耗，促進(jìn)柞蠶的取食和運動。柞蠶糞中礦質(zhì)元素種類較多，K、Fe、Mn元素含量較高，說明柞蠶對這些元素的吸收能力較弱或?qū)@些元素的需求不多，較少量就能滿足柞蠶生長發(fā)育的需要，而對P、Ca、Mg、Zn、Cu等元素需求較多。

柞蠶糞中重金屬Pb、Cr、Cd、As、Hg的含量除As和Hg外，其余3種重金屬的含量均比柞樹葉和柞蠶蛹中的含量要低，說明柞蠶對重金屬的利用和吸收能力差，除Pb和Cr外，其他的重金屬元素從柞蠶糞中排除的量較多，從而造成柞蠶蛹中累積的較少，印證了柞蠶對不同重金屬元素的積累、轉(zhuǎn)移和代謝能力不同[15]和昆蟲對重金屬元素及礦質(zhì)元素的排泄程度和富集能力不同[18]。