蚕蛹蛋白过敏与综合利用的研究进展

袁水林，邹　　丽，穆利霞，陈红兵，徐玉娟，邹宇晓，李　　欣，*（1.南昌大学食品科学与技术国家重点实验室，江西南昌0047；2.南昌大学生命科学与食品工程学院，江西南昌0047；.广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所，广东广州510610；4.南昌大学中德联合研究院，江西南昌0047）

蚕蛹蛋白过敏与综合利用的研究进展

袁水林1，2，邹丽1，2，穆利霞3，陈红兵1，4，徐玉娟3，邹宇晓3，李欣1，2，*
（1.南昌大学食品科学与技术国家重点实验室，江西南昌330047；2.南昌大学生命科学与食品工程学院，江西南昌330047；3.广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所，广东广州510610；4.南昌大学中德联合研究院，江西南昌330047）

蚕蛹蛋白是一种营养价值很高的天然动物蛋白，富含有18种氨基酸，其中八种人体必需氨基酸含量超过总氨基酸的40%，且比例均衡，具有非常高的利用价值，近年来被广泛利用于多个行业中。本文介绍了蚕蛹蛋白的种类和含量，进一步汇总了过敏原的相关信息，在此基础上总结了蚕蛹蛋白在食品、饲料、医药、纺织、生物等行业中的开发利用。

蚕蛹，蚕蛹蛋白，蚕蛹过敏，综合利用

蚕是以桑叶为食料的一种完全变态的昆虫，一生要经过蚕籽、蚕、蚕茧和蚕蛾这四个在形态上和生理上完全不同的阶段。我国是世界桑蚕业的发源地，养蚕这个行业在我国已达五千年之久［1］。如今已超过70多个国家和地区拥有养蚕业，其中70%的蚕茧产量是来自于中国［2］。蚕蛹是一种化学成分含量复杂的蚕蛾科昆虫家蚕蛾的蛹，含有大量人体所必需氨基酸以及油脂，其中28.8%的油脂含量为饱和脂肪酸、27.7%为单不饱和脂肪酸和43.6%为多不饱和脂肪酸［3］。除此之外，还含有维生素、甲壳素、多糖类物质、微量的抗菌肤、溶菌酶、激素等生物活性类物质，蚕蛹中还含有大量硒元素，这也正是蚕蛹可以用于传统抗癌药物的原因［4］。因此蚕蛹具有较高的营养价值和经济价值，可作为开发食品、医药、饲料等领域产品的优质原料。

食物过敏问题是一个公众关注的热点，它不仅妨碍了人们对营养丰富的食物摄取，同时也会造成一定健康隐患，严重时甚至威胁生命［5］。蚕蛹是亚洲地区较受欢迎的一种食物，其蛋白富含多种营养素且含量高，比例均衡，是优质动物蛋白来源之一，然而近年来蚕蛹蛋白引起的食物过敏受到广泛关注。本文首先对蚕蛹蛋白以及蚕蛹的致敏性进行介绍，然后对近年来蚕蛹蛋白在各行业的应用进行汇总，在食品行业其可用于开发食品添加剂以及抗高血压等保健食品，在饲料业中可掺入禽畜饲料中提高它的蛋白含量，在医药业中可开发减肥、解酒、抗肿瘤药物，在纺织业中可用于合成新型纺织材料，在生物业中可表达多种蛋白和病毒用于合成育苗。作为一种高蛋白食物，如何降低蚕蛹蛋白的致敏性从而应用到更多的领域，使蚕蛹蛋白得到充分合理的利用和实现它最大的经济价值，而不仅仅是当作肥料或是鸡、鱼饲料甚至被当成工业废物处理［6-8］，这正是需要探讨的一个重要科研命题。

1　蚕蛹蛋白

干蚕蛹含蛋白质为59.9%～66.2%，含油脂28.9%～33.1%，其余2%～8%的成分主要是维生素以及铁、锌、硒、铜、钙、镁微量元素和甲壳素、多糖等［9-11］。蚕蛹蛋白中所富含有18种氨基酸及其含量如表1所示，其中八种人体必需氨基酸含量超过总氨基酸的40%，且比例均衡，符合世界卫生组织（World Health Organization，WHO）提出的食品中氨基酸最佳组合模式［3］。蚕蛹中蚕蛹蛋白的消化率为87%，氨基酸得分为0.99，蚕蛹的蛋白质消化率校正后的氨基酸分数为86，远高于大豆（57）、鹰嘴豆（66）、花生（52）和全麦粉（40）［12］。蚕蛹蛋白除主要的球蛋白外，还有清蛋白和结合在壳上的蛋白，按FAO标准计算表明它是一种比植物蛋白更具营养价值的优质蛋白质资源［13-15］。据估算100 kg鲜蛹蛋白质含量相当于85 kg瘦猪肉、96 kg鸡蛋或109 kg鲫鱼［10］。

表1　蚕蛹蛋白中氨基酸含量（mg/g）［16］Table 1　Amino acid content of silkworm pupa protein（mg/g）［16］

蚕蛹蛋白的提取主要包括酸水解、碱水解和酶水解这三种方法。酸水解对蛋白水解彻底，且不会引起氨基酸的消旋，所得到的氨基酸均为L型氨基酸，但会对色氨酸造成全部破坏，苏氨酸、丝氨酸和酪氨酸部分破坏；碱水解对底物水解度较高、工艺简单、所用时间较短、对设备腐蚀性相对酸水解较小，但会对苏氨酸、丝氨酸及精氨酸等含羟基、巯基的氨基酸造成破坏，且大部分的氨基酸都会发生消旋作用；酶水解效率高、反应条件温和、设备不易被酸碱腐蚀、节能环保且酶解过程中不会对氨基酸造成破坏，保证蚕蛹蛋白的营养价值，但同时也存在蛋白提取较低的缺陷［17］。胡滨等使用高活性复合酶对蚕蛹蛋白进行水解，获得18种氨基酸，必需氨基酸不受破坏，水解率达95%以上［18］；金青哲等采用AS1398中性蛋白酶提取蚕蛹蛋白质并改善蛋白的功能性质，所得提取物无苦味和异味，蛋白质功能性质得到改善，氨基酸保持平衡，蛋白质回收率在75%以上［19］。

2　蚕蛹蛋白的致敏性

我国每年因直接或者间接食用蚕蛹而导致过敏的患者不在少数，严重影响了人体的健康。近年来，有研究发现蚕蛹可以引起过敏，蚕蛹过敏可引起头晕、头痛、恶心、呕吐、震颤、意识障碍、哮喘等临床症状［20］，严重时甚至会导致过敏性休克，严重影响了人体的健康。

目前蚕蛹作为食品原料和传统医学药品主要是集中在中国、日本、韩国、印度和泰国等亚洲国家［21-22］，而欧美国家大部分是对蚕丝变应原的相关报道及研究。目前我国在这方面已有对食用蚕蛹引起过敏性疾病的病例的报道［23-26］。广州医学院第二附属医院过敏反应科赵绮华等［27］发现蚕蛹粗提液可在SDS-PAGE上显示有12条条带，其分子量在14～94 ku之间，其中主带有8条，分子量依次为80、68、62、50、29、23、18、16 ku。免疫印迹结果表明，22例蚕蛹过敏患者血清全部呈阳性反应，浸出液中共有6条致敏条带，其中分子量68 ku和29 ku被认为是主要过敏原，阳性反应率均为100%。深圳大学生命科学学院变态反应疾病研究实验室张杰等［28］采用类似方法，确定了在家蚕蚕蛹粗浸液中含有表观分子量分别为80 ku和30 ku的蛋白组分为蚕蛹过敏原。刘硕［29］用11份家蚕蚕蛹过敏病人的血清与蚕蛹蛋白粗提液进行IgE结合测试，共检测到分子量约为28、35、37、65、90 ku的阳性蛋白条带。除90 ku，其他蛋白条带与血清的阳性反应率达到了100%。对家蚕蚕蛹过敏原蛋白免疫印迹结果表明13个蛋白点呈阳性反应，用胰酶对其进行消化，然后进行肽指纹图谱加Maldi-TOF MS/MS质谱鉴定，获得的肽指纹图谱（PMF）和片段信息在数据库搜索比对，说明这13个蛋白点分属于6类不同的蛋白，包括卵黄原蛋白、30 K家族蛋白、几丁质酶、丙糖磷酸盐异构酶、热休克蛋白以及家蚕血液胰凝乳蛋白酶抑制剂。

3　蚕蛹蛋白的综合利用

蚕蛹蛋白营养素含量高，比例恰当，可应用于食品、饲料、医药、纺织、生物等行业。由于蚕蛹蛋白的提取、脱脂、除臭、脱色、除苦味、水解和酶解生物多肽等加工工艺已日趋成熟和稳定，加快了蚕蛹蛋白资源的经济价值的提升，从而为蚕蛹蛋白新产品的开发提供了广阔市场。

3.1在食品业中的应用

在我国的很多地区，蚕蛹受到广大消费者的青睐，具有补充机体营养、促进生长发育、抗疲劳、抗衰老、改善肾功能和提高人体免疫功能等多种功能［30-31］，是一种比较受欢迎的食物原料。蚕蛹是卫生部批准的“作为普通食品管理的食品新资源名单”中唯一的一种昆虫类食品。优质蛋白质资源的缺乏一直是困扰着食品工业发展的难题，蚕蛹可作为食品的营养强化剂和食品添加剂加入到面包、面条、饼干、调味品、饮料等食品当中［13］。

研究表明，蚕蛹与大米一起发酵，可生产出一种新型发酵饮料。目前市场上用蚕蛹制成的食品主要有蚕蛹威化饼干、蚕蛹罐头、蚕蛹奶、蚕蛹酒、蚕蛹片等［32］。陈佳捷等［33］通过蚕蛹蛋白和其短肽在体外模拟胃肠道消化实验，发现蚕蛹蛋白和蚕蛹短肽具有良好高效的消化率和较高的氮释放量（约90%）。最近，Wei Wang等［34］将蚕蛹蛋白的水解产物喂养自发性高血压大鼠，结果显示小鼠收缩压与肽水解剂量相关的方式降低，急性毒性实验表明肽水解物是安全的，并且无副作用。表明蚕蛹蛋白的水解蛋白肽作为新型的安全功能食品对高血压治疗具有一定帮助。

此外，还可以直接利用全蚕蛹或者蚕蛹粉制作成美味菜肴，如蚕蛹养生食谱介绍的韭菜炒蚕蛹、清卤蚕蛹、干煸蚕蛹、五香蚕蛹、虾仁蛹浆炒鸡蛋羹等做法［35］。将蚕蛹蛋白添加到麦乳精中制成米糊，可以改善植物性食品的营养结构［36］。将蚕蛹粉直接以营养强化剂和食品添加剂的形式加入到食品当中，改善食品的营养成分和口感。

3.2在饲料业中的应用

由于蚕蛹本身所含的色素和腥味等缺点，大部分消费者难以接受，目前我国将大量的蚕蛹经加工后添加到畜禽饲料当中。我国饲料资源分布不均匀，东北有丰富的玉米和豆粕，而南方比较缺乏，南方和沿海地区虽含有较丰富的鱼粉和肉骨粉，但价格相对昂贵［37］。有研究发现将缫丝副产物蚕蛹添加到饲料，可有效改善提高饲料中的蛋白质含量［38］。

洪奇等［39］将蚕蛹蛋白酶解肽添加到21日龄断奶杜大长仔猪日粮中，发现酶解肽能够明显提高断奶仔猪日增重和降低腹泻率，给蚕蛹蛋白多肽添加到猪仔饲料中提供了相应的参考依据；同时将脱脂蚕蛹替代饲料来研究建鲤幼鱼生长及健康状况，发现用脱脂蚕蛹可替代建鲤幼鱼日粮中50%以下鱼粉蛋白，不建议添加超过50%的蚕蛹蛋白［40］。刘丹丹［41］研究发现黄鳝对蚕蛹粗蛋白的消化率显著高于鱼粉，这使在开发黄鳝人工饲料时用蚕蛹部分或全部替代鱼粉成为可能。

除蚕蛹蛋白以外，蚕蛹中的其他成分，如油脂、几丁质、维生素及其他营养成分带到饲料中，对畜禽也能起到良好的效果，有研究实验表明饲喂添加蚕蛹油的饲料能有效改善小鼠的高血脂和高血糖症［42］。几丁质及其衍生物能降低机体的血脂和胆固醇水平，调节畜禽的脂肪代谢，调节动物自身的免疫功能及激发免疫细胞清除病原菌［37］。近年来对蚕蛹添加到畜禽饲料中的研究取得了一定的成就，改善畜禽饲料营养结构与价值的同时，也为副产物蚕蛹找到一条有效的利用途径。

3.3在医药业中的应用

自古以来，蚕蛹在我国众多古代医药著作中就普遍当作强身、和脾胃、长肌肉的中药药材。《日华子本草》称其能“治风及劳瘦，又研敷蚕瘑恶疮等”；《医林篡要》称其能“和脾胃，去风湿，长阳气”。《本草纲目》称其能“为未饮服，治小儿疳瘦，长肌，退热，除蛔虫；煎汁饮，止消渴”。《随息居饮食谱》称其“甘温。补气，止渴，杀虫。治疳积，童劳，助痘浆，乳汁”［43］。蚕蛹作为药材，具有提高免疫功能、保护肝脏、抗肿瘤和降血糖等作用。蚕蛹多肽可以杀灭耐药致病菌，有选择性地抑制某些肿瘤细胞的生长，这些特点有望将蚕蛹成为抗菌素和抗癌药物的新来源［10］。

Mu-Gil Kwon等［44］在小鼠的肝脏中发现口服0.5 mg/mL的蚕提取物和酒精组的乙醇脱氢酶活性明显高于口服商业的Dawn 808和酒精组，这个研究表明蚕蛹提取物具有酒精的解毒活性，可用于开发解酒类药物。Sung Pil Ryu等［45］发现蚕蛹摄入有效地激活小鼠体内的脂肪代谢，降低血脂浓度，导致了小鼠体内脂肪储存的减少和抑制脂肪的合成，这给由蚕蛹开发减肥类药物提供理论基础。闫琦涛等［46］发现蚕蛹蛋白多肽质量浓度增加可使肿瘤细胞的存活率降低；当蚕蛹蛋白多肽液在150～600 mg/g内时，对小鼠H22和S180的抑瘤率分别达到27.64%～63.88%和28.72%～58.18%，明显延长EAC小鼠的生存时间，表明蚕蛹蛋白多肽液有显著的抗肿瘤作用。

以蚕蛹为原料还可以开发多种营养保健品，蚕蛹中的钙、铁等微量元素，可促进生长发育和防治缺铁性贫血，蚕蛹的消除疲劳作用可以开发抗疲劳的功能饮料。蚕蛹制成的儿童用全氨基酸铁锌螯合物营养口服液，不但能补充儿童正常氨基酸量的不足，也可在一定程度上治疗儿童缺铁、锌等症状［47］。蚕蛹生物多肽具有较高的营养价值和生物保健功能，开发蚕蛹生物多肽保健品也将成为研究的热点。

3.4在纺织业中的应用

蚕蛹蛋白在纺织工业中的应用也比较广泛，因蚕蛹蛋白纤维具有较好的吸湿性、悬垂性、光泽度和可降解性等优点［10］，将其应用到纺织当中制作成优质的服装、布料以及床上用品。蚕蛹蛋白纤维是一种新型的多组分再生纤维，是由蚕蛹蛋白质和粘胶通过湿法纺丝制成［48］。蚕蛹蛋白与高分子材料混合纺丝所得到的新型纤维手感舒适、韧性强，可用于制作运动服和内衣等纤维织物［9］。因为它完全不用石油产品作原料，所以被称为“绿色”纺织品［49］。

刘慧娟等［48］研究发现蚕蛹蛋白纤维明显的皮芯结构，纵向不光滑，横截面近似圆形，有明显的裂缝和凹槽；纤维干态、断裂伸长率、湿态断裂强度和初始模量均低于普通粘胶纤维；弹性和质量比电阻小于普通粘胶纤维等。进而说明蚕蛹蛋白纤维的可纺性。另外，还探讨了蚕蛹蛋白改性粘胶织物的服用性能，发现蚕蛹蛋白改性粘胶织物质地坚牢，表面光洁，折皱回复性好，适合开发高档衬衣、女装裙装和床上用品［50］。Gang X Z等［51］将具有较好耐磨性的聚酯纤维纺织品和具有较好生物相容性的蚕蛹蛋白相结合得到的新型聚酯织物，弥补了聚酯织物生物相容性差的缺点。

3.5在生物中的应用

蚕蛹中蛋白含量高这一特点非常适合用作生物反应器来表达外源蛋白，“蚕生物反应器”除了成本低、方便等外，还有其他一些优势，对于脊椎动物比较安全，并且由于是真核表达系统，蚕分泌的蛋白经过了翻译后修饰，比如磷酸化、糖基化以及形成二硫键［52-54］。此外，在蚕体内的酶抑制剂和类似生物胶囊的脂肪作用下，一些可口服食用的蛋白在胃和肠道中更稳定，可用来生产口服疫苗［55］，“蚕生物反应器”无疑是一个非常完美的表达系统。

目前，已经有数种重组蛋白和病毒在家蚕幼虫体或家蚕细胞内成功表达的报道［56-60］。Hao Feng等［61］通过杆状病毒表达系统成功地将犬细小病毒的衣壳蛋白VP 2表达在蚕蛹中，在进一步研究中发现将CPVVLPs用于预防与CPV相关的疾病可能是一种安全、方便和有效的疫苗。Si Li等［62］将霍乱毒素B亚基A β 42融合蛋白表达在蚕蛹中，开发了一种可食的、安全、低成本的疫苗用于阿尔茨海默氏病。通过小鼠实验发现口服蚕蛹疫苗提高了小鼠的记忆能力和认知能力，得出新的可食用霍乱毒素B亚基A β 42蚕蛹源性疫苗在预防阿尔茨海默氏病具有潜在的临床应用。

此外，蚕蛹蛋白在其他领域也有相应的应用。应用蚕蛹蛋白为原料合成的氨基酸类表面活性剂，具有起泡、去污和杀菌等功能，对头发和皮肤作用温和［44］。添加蚕蛹蛋白制作成防皱面霜、润肤、洗面奶、沐浴乳、香水等化妆品［63］。因蚕蛹含蛋白丰富以及氨基酸比例合理，将蚕蛹蛋白应用到新型的领域开发新的产品将是研究人员的任务。

4　结论与展望

综上，蚕蛹蛋白是一种极富开发价值和经济价值的自然资源，可用于开发人们较为关注的减肥、解酒、抗肿瘤、抗高血压食物或药物，也可掺入到禽畜饲料或用来合成新型纺织材料等。但是到目前为止，很多研究结果还只是停留在实验室阶段或是未形成有规模的产业化，蚕蛹蛋白并没有得到充分合理的应用，除蚕蛹食品和保健产品的质量可靠性不高，保健功能显著程度不够等生产技术上的问题之外，其本身的缺陷也是主要因素：蚕蛹蛋白的致敏性使很多对蚕蛹的过敏患者无法接受蚕蛹产品以及以蚕蛹为原料制作的产品，同时蚕蛹含有很难除尽的色素和腥味，尤其在水溶胀以后，异味和变色更加严重，这使得很多消费者比较难接受；蚕蛹蛋白水溶性较差，这给生产增加了难度和成本。以上因素使目前蚕蛹蛋白在食品、医药和纺织等方面的应用受到一定限制。

随着自然资源越来越匮乏，新型的资源必然得到科研工作者的重视。蚕蛹蛋白作为一种优质的蛋白资源，已显露出诱人的开发前景，除了食品、饲料、医药、纺织、生物等行业以外，更多的领域也将需要它来填补蛋白资源的空缺。当新的生物化学和其他技术将彻底解决蛹蛋白在加工过程中存在的问题时，蚕蛹蛋白的经济价值将得到更进一步的提升，能够真正实现对蚕蛹营养成分科学合理地开发，同时也给现有的蚕业发展带来了新的道路。

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Research progress on the comprehensive utilization and allergy of silkworm protein

YUAN Shui-lin1，2，ZOU Li1，2，MU Li-xia3，CHEN Hong-bing1，4，XU Yu-juan3，ZOU Yu-xiao3，LI Xin1，2，*
（1.State Key Laboratory of Food Science and Technology，Nanchang University，Nanchang 330047，China；2.School of Life Sciences and Food Engineering，Nanchang University，Nanchang 330047，China；3.Sericultural and Agri-Food Research Institute GAAS，Guangzhou 510610，China；4.Sino-German Joint Research Institute，Nanchang University，Nanchang 330047，China）

The silkworm pupa protein is rich in 18 kinds of amino acids.It is a kind of high nutritional value of natural animal protein.The eight kinds of essential amino acid content were more than 40%of total amino acids in silkworm pupa protein.It had been used multiple industries in recent years because of its amino acids balance proportion and very high use value.In this study，the species and content of the silkworm pupa protein were described and further the allergen information was summarized.On this basis，the comprehensive utilization of silkworm pupa protein in food，feed，pharmaceutical，textile，biological and other industries was summarized.

silkworm pupa；protein of silkworm pupa；silkworm pupa allergies；comprehensive utilization

TS201.1

A

1002-0306（2015）18-0375-06

10.13386/j.issn1002-0306.2015.18.068

2014－12－16

袁水林（1989－），男，硕士研究生，研究方向：食品科学与工程，E-mail：yslin1989@163.com。

李欣（1980－），女，博士，副教授，研究方向：食品生物技术，E-mail：zhizilixin@hotmail.com。

2013年广东省教育部产学研专项资金（2013B090600060）；国家高技术研究发展计划（863计划）（2013AA102205）；国家自然科学基金地区科学基金项目（31260204）；国家自然基金青年科学基金项目（31301522）。