蚕蛹蛋白的价值、提取及应用研究进展

章玉萍 张丽丽 陈 明 代君君 吴传华 刘 健 范 涛

(安徽省农业科学院蚕桑研究所，安徽合肥 230061)

蚕蛹蛋白的价值、提取及应用研究进展

章玉萍 张丽丽 陈 明 代君君 吴传华 刘 健 范 涛

(安徽省农业科学院蚕桑研究所，安徽合肥 230061)

蚕蛹蛋白是一种优质纯天然全价动物蛋白质，具有非常高的利用价值，近年来被广泛应用于多个行业中。综述了蚕蛹蛋白的营养、保健和药用价值，脱脂、脱臭和脱色提取工艺，及其在食品、医药、饲料等方面的应用，希望为蚕蛹蛋白的进一步开发应用及工业化生产提供参考。

蚕蛹蛋白；生物活性物质；提取工艺；综合利用；研究进展

蛋白质资源不足是当今世界存在的四大危机之一，缺乏动物性蛋白质、寻求新的蛋白质资源已是摆在我们面前的一项迫切任务[1]。蚕桑产业是一项资源可以再生，具有经济和生态双重效益，符合可持续发展道路的产业。蚕蛹作为蚕桑产业中的大宗副产物，资源十分丰富，我国年产家蚕蛹约30万t，约占全世界总产量的80%[2]；年产柞蚕蛹4万t以上，占世界总产量的90%以上[3]。研究发现，蚕蛹不仅蛋白质含量丰富、氨基酸配比合理，还含有丰富的微量元素，是一种比植物蛋白更具营养价值的优质蛋白质资源[2-4]。但是长期以来，我国的蚕蛹蛋白利用率不高。本文就蚕蛹蛋白的营养、保健和药用价值，现阶段的提取工艺及其开发应用等方面的研究进展进行综述，以期为蚕蛹蛋白的综合利用提供一些参考。

1 蚕蛹蛋白的价值

1.1 蚕蛹蛋白的营养价值

蚕蛹蛋白是一种优质的动物蛋白资源，鲜家蚕蛹中蛋白质含量为12.9%～15.0%，脂肪含量为2.8%～5.3%，不饱和脂肪酸含量相对较高，占总脂肪的64.65%～67.23%，氨基酸含量为7.31%～9.14%[5-6]。鲜柞蚕蛹中蛋白质含量为12.42%～12.83%，粗脂肪含量为5.34%～5.91%，占总脂肪的80.72%～80.16%，氨基酸含量为8.61%～9.64%[7]。2种蚕蛹中氨基酸种类齐全，均含有8种人体必需氨基酸，必需氨基酸和总氨基酸比例符合联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)提出的氨基酸模式。除氨基酸之外，蚕蛹中还含有大量人体所需的钾、钙、镁、铁、硒等矿物质元素，其中钾的含量最高，家蚕蛹中达到了3.650～4.250 mg/g，柞蚕蛹中达到了0.280～0.319 mg/g[5,7]。蚕蛹中还含有丰富的维生素A、维生素E、维生素D、维生素B1和维生素B2等[5,7]。

另外，有研究报道，鸡、猪等家禽(畜)对昆虫氨基酸的消化利用率接近或超过对传统植物蛋白饲料的消化利用率，高达70.00%～98.93%[8]；在体外模拟消化试验中，蚕蛹蛋白表现出了很高的消化利用率，总氮释放量达到92.72%[9]，高于植物性蛋白的消化利用率[10]。因此，将蚕蛹蛋白粉加入到主食品中混合食用，可以相互补充，为机体提供全面、合理、丰富的蛋白质。

1.2 蚕蛹蛋白的保健价值

蚕蛹蛋白可提高机体对外界的抵御能力。卢楠等[11]研究发现，柞蚕蛹蛋白多肽能提高小鼠胸腺指数、脾指数与外周血白细胞数，可以缓解小鼠衰老导致的免疫低下症状，且2组蚕蛹蛋白多肽在调节衰老小鼠的免疫器官指数和血液免疫细胞数上效果显著。刘隽彦等[12]对柞蚕蛹多肽溶液进行了功能性试验，结果表明柞蚕蛹多肽溶液能提高免疫低下小鼠的免疫器官质量和外周血细胞数量，明显促进T、B淋巴细胞增殖，说明柞蚕蛹多肽溶液具有免疫活性，有增强免疫力之功效。

周思敏等[13]研究发现，家蚕蛹蛋白能显著延长小鼠力竭游泳时间、增加肝糖原含量并降低血乳酸曲线下面积，证明蚕蛹蛋白具有明显的抗疲劳作用。张丽萍等[14]进行柞蚕蛹蛋白对人体抗疲劳作用研究发现，食用蚕蛹蛋白可降低受试者运动后血乳酸的升高，增加机体抗疲劳能力，升高受试者最大耗氧量值，增加机体运动耐力，显示蚕蛹蛋白对人体具有良好的抗疲劳作用。

1.3 蚕蛹蛋白的药用价值

1.3.1 抗肿瘤作用 湛孝东等[15]运用噻唑蓝(MTT)比色法测定了柞蚕蛹水解氨基酸对人肝癌细胞株(Hep G2.2.15)的体外抑制作用，结果表明蚕蛹水解氨基酸对Hep G2.2.15具有显著的抑制作用，且对正常肝脏细胞毒性较低。谢书越[16]研究表明，以家蚕蛹蛋白为原料，在水解度(DH)为25.00%，碱性蛋白酶(alcalase)酶解产物(AH)浓度为0.3 mg/mL时，对人胃腺癌细胞(MGC-803)抑制率可达到96.46%。闫琦涛等[17]试验结果显示，在柞蚕蛹蛋白多肽液浓度为150～600 mg/g时，对小鼠肉瘤细胞(S180)和肝癌细胞(H22)的抑瘤率分别达到28.72%～58.18%和27.64%～63.88%。

1.3.2 降血压作用 吴琼英等[18]体外血管紧张素转换酶(ACE)抑制活性试验结果表明，家蚕蛹蛋白酶解产物均具有较强的ACE抑制活性，蚕蛹蛋白有可能成为降血压肽的生产原料。赵静等[19]以家蚕蛹蛋白为原料，采用6种不同蛋白酶进行酶解产生降血压肽，结果显示在酶解条件为温度60 ℃、pH值6.50、底物浓度15.00%、加alcalase量1 250 U/g时的酶解液的ACE 抑制率体外检测为87.75%。赵钟兴等[20]以ACE的抑制率作为降血压活性的检测指标，研究了家蚕蛹蛋白酶解产物的降血压作用，结果表明以家蚕蛹蛋白为原料，使用alcalase对其进行酶解，当酶解条件为温度51 ℃、pH值9.05、加alcalase量0.38%时，酶解产物对ACE的抑制率可达到50.30%。

1.3.3 抗氧化作用 王伟等[21]分析了酶解产物家蚕蛹蛋白肽的抗氧化活性，结果表明复合蛋白酶联合分步酶解家蚕蛹蛋白的酶解产物在浓度为5.5 mg/mL时，苦基苯肼(DPPH)自由基清除率达95.88%，当蚕蛹蛋白的酶解产物浓度为5.0 mg/mL时，总抗氧化力达45 U/mL。肖燕平等[22]以DPPH自由基清除率为指标，进行家蚕蛹蛋白制备抗氧化肽的工艺研究,结果表明，在温度30 ℃、pH值7.50、底物质量分数3.00%、加alcalase量3.50%时，利用alcalase酶解20 min后的家蚕蛹蛋白酶解产物中，分子量Mr≤5 ku 组分的抗氧化活性最强，其对DPPH 自由基清除率为79.90%(质量浓度45 μg/mL)。农珍妮[23]研究发现，以缫丝后的柞蚕蛹为原料，选用木瓜蛋白酶(papain)作为水解酶，当温度49 ℃、pH值7.00、底物浓度2.10%、加papain量2.0%时，其酶解产物的DPPH自由基清除率为84%。

1.3.4 抑菌作用 SEIICHI等[24]从家蚕蛹体内提取一种新的抗菌肽，人为合成moricin基因，构建重组表达载体并在大肠杆菌中大量表达，结果表明，通过基因工程方法获得的表达肽与从体内提取的抗菌肽具有相同的抑菌活性。罗富英等[25]以天然家蚕蛹抗菌肽为防腐液处理鲜猪肉，检测结果表明，家蚕蛹抗菌肽浓度在0.05%时对乳酸菌、微球菌、葡萄球菌的抑菌率分别为89.00%、94.30%、98.80%；鲜猪肉经该防腐液处理后在室温下能贮藏7 d。岳阳等[26]的研究结果表明，纯化后的柞蚕蛹抗菌肽在100 ℃条件下处理20 min对大肠杆菌的抑菌圈直径为1.80 cm，室温放置3 h抑菌圈直径达2.05 cm。

2 蚕蛹蛋白的提取工艺

由于蚕蛹的颜色、特殊气味等因素不易被人接受，限制了蚕蛹蛋白的进一步开发与利用[27]。此外，较高的油脂含量也不利于蛋白的分离制备，因此在蚕蛹蛋白的制备过程中必须要进行脱脂、脱色和除臭处理。

2.1 脱脂

现有的脱脂方法主要有传统工艺和新型工艺2种。传统的脱脂方法主要有机械压榨脱脂法、机械离心脱脂法和溶剂浸出法，新型工艺有超临界萃取和酶解2种提取方法。

胡滨等[28]以石油醚(沸程60～90 ℃)为提取溶剂，提取温度40 ℃，液料质量比11∶1，在超声波功率225 W辅助条件下，提取37 min，家蚕蛹油脂提取率可达30.85%。肖建清等[29]用超临界CO2流体萃取技术从家蚕蛹中提取蚕蛹油，在萃取温度40 ℃，萃取压力33 MPa时，萃取65 min，蚕蛹油脂提取率可达28.60%。此外，张道平等[30]用酶解的方法提取家蚕蛹中的油脂，通过正交试验得到优化的提取工艺参数为提取温度50 ℃、酶解体系pH值8.50、2 500 U/mg胰蛋白酶用量为2%(相对于蛹粉的质量分数)、酶解时间4 h，蚕蛹油脂提取率可达23.55%。

2.2 脱色

脱色工艺对蚕蛹蛋白的品质至关重要，目前蚕蛹蛋白常用的脱色方法有蛋白质修饰法、氧化漂白法和活性炭吸附法等。

农珍妮[23]以木瓜蛋白酶水解的家蚕蛹蛋白酶解液作为试验原料，研究了在脱色剂用量为1.90%、酶解液质量浓度为9.61 mg/mL、pH值为7.20、水浴温度为60 ℃、脱色时间为1.0 h的条件下，脱色率达94.50%，其中脱色剂为质量比1∶1∶1的活性白土、碱性钙基膨润土和膨润土混合物。朱新鹏等[31]选用碱性H2O2对柞蚕蛹蛋白的脱色工艺进行了研究，在H2O2浓度为14.00%、固液质量比为1∶25、温度为75 ℃、pH值为8.50的条件下脱色70 min，亨特白度可达63.96%。粟晖等[32]选择粉末活性炭作为家蚕蛹蛋白水解液的脱色吸附剂，得到最优脱色条件是吸附剂用量为0.20 g(在浓度为1%、体积为50 mL的蛋白水解液中加入0.2 g的吸附剂)、脱色温度为30 ℃、pH值为5.00、脱色时间为15 min，平均脱色率达91.27%。

2.3 除臭

目前蚕蛹蛋白的除臭方法主要有有机溶剂浸提法、氧化法、微生物法、汽提法、吸附法和离子交换树脂法等[32-37]。周贞兵等[35]研究认为，在Na2CO3浓度为2.00%、浸泡时间为12 h、料液质量比为1∶2时，柞蚕蛹脱脂除臭的效果最好。吴建一等[36]选用臭氧除臭，用臭氧脱臭2 h左右，可除去家蚕蛹的特殊臭味，得到无异味的蛋白质。任仙娥等[37]利用微生物发酵法脱除家蚕蛹蛋白的臭味，结果表明，在活性干酵母用量为0.30%、葡萄糖用量为2.00%、温度为37 ℃的条件下发酵28～35 min可完全除臭；在瑞士乳杆菌液(活菌数108CFU/mL)用量为2.00%、温度为37 ℃的条件下发酵7 h也可完全除臭。

3 蚕蛹蛋白的开发利用

3.1 在食品上的应用

世界上许多国家和地区很早就将昆虫作为美味食品，蚕蛹是目前为人们所接受的已商业化的可食用昆虫之一。蚕蛹蛋白不仅富含各种限制性氨基酸，还含有微量的抗菌肽和溶菌酶等生物活性物质，具有补充机体营养、促进生长发育、抗疲劳和提高人体免疫力等多种功能[38-39]。蚕蛹除可直接烹制食用外，也可被加工成各种休闲零食或以原料的形式添加入各种食品中。目前比较成熟且商业化应用的蚕蛹蛋白食品有面包、饼干、面条、蚕蛹酒、蚕蛹片、高级营养酱油、高级全营养素口服液和老年滋补膏等[40]。此外，柞蚕蛹蛋白对人体还具有较好的抗疲劳作用，可以制成抗疲劳的运动饮料[41]。

3.2 在医药上的应用

蚕蛹蛋白及其相关产品具有抗肿瘤、抗氧化、抗疲劳、降血压和增强免疫力等诸多功效。如周菊香等[42]研究结果表明，家蚕蛹多肽具有降低血清胆固醇和抗氧化的作用。KWON等[43]发现，与口服商业Dawn 808+酒精组相比，口服0.5 mg/mL的家蚕蛹提取物+酒精组的乙醇脱氢酶活性明显要高，该结果表明蚕蛹提取物具有对酒精的解毒活性，可用于开发解酒类药物。RYU[44]发现，家蚕蛹的摄入可以导致小鼠体内脂肪储存的减少和脂肪合成的抑制，这给利用蚕蛹开发减肥类药物提供了试验依据。浦锦宝等[45]研究发现，柞蚕蛹复合氨基酸给药14 d后能明显促进外伤大鼠的创口愈合。此外，蚕蛹蛋白质利用微生物转谷氨酰氨酶可交联成具有吸附、可降解的功能性载体，用于医药行业[46]。

3.3 在饲料业中的应用

在饲料上，由于干蚕蛹蛋白质含量高达68.30%，完全可以作为蛋白质添加剂使用。张建红等[47]研究发现，与不喂家蚕蛹蛋白粉的猪相比，喂食家蚕蛹蛋白粉的猪平均日增加体质量高23.6%，并且育肥期缩短，出栏率提高。余平[48]、张建禄等[49]研究表明，在建鲤饲料中添加50.00%以下的脱脂家蚕蛹，同时添加晶体赖氨酸可提高鱼体的蛋白质沉积水平，但蚕蛹蛋白添加超过50.00%，鱼体质量增加率、特定生长率、蛋白质效率和粗灰分含量显著低于不添加蚕蛹蛋白对照，而摄食量、脂肪含量显著高于对照。余平[48研究发现，微生态制剂发酵的家蚕蛹全价饲料可以显著提高饲料中的酸溶性蛋白和益生菌数量，同时降低饲料pH值、提高饲料适口性。

3.4 在纺织等其他方面的应用

此外，蚕蛹蛋白在其他领域也有相应的应用，在纺织业中，聚酯纤维纺织品和蚕蛹蛋白相结合得到的新型聚酯织物，开发出了HRV功能服装[50-52]。在日化行业中，以蚕蛹蛋白为原料合成氨基酸类表面活性剂，具有去污、起泡和杀菌的功能，对头发和皮肤作用温和，扩大了蚕蛹蛋白的应用领域[53-54]。伍敏晖[54]以蚕蛹油和脱脂蛹蛋白粉为原料合成了N-脂肪酰基氨基酸钠盐(NFAAA)表面活性剂，因NFAAA具有更好的表面张力降低能力和很强的发泡性能与乳化性能，在日用化学品特别是在沐浴露、洗头膏、婴幼儿洗涤用品等方面都有广泛的应用。在生物领域，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”具有成本低、方便、安全和稳定等优势，可用来生产口服疫苗，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[55-56]。

4 存在的问题及展望

作为一种优质纯天然的全价蛋白质，蚕蛹蛋白因其极高的营养和药用价值，得到了研究者的广泛关注。但受制于现有的技术条件，目前国内蚕蛹蛋白的实际工业化产品还比较少。为合理有效地利用蚕蛹蛋白资源，加强功能性蛋白产品的开发，今后的蚕蛹蛋白研究，应着力于蚕蛹蛋白水溶性改性、蚕蛹蛋白多肽提取等方面的研究，切实可行地解决蚕蛹蛋白加工、生产、储存中存在的问题，给现有的蚕业发展带来新的道路。

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10．16839 /j．cnki．zgcy．2017．01．015

2016-07-14;接受日期：2016-10-14

安徽省农业科学院创新团队建设项目(编号 15C0606)；安徽省农业科学院院长青年创新基金项目(编号 15B0626)；现代农业产业技术体系建设专项(编号 CARS-22)；安徽省现代农业产业技术体系蚕桑专项 (编号 ahnycytx-16)。

信息：章玉萍(1981—)，女，安徽泾县，博士，副研究员。 Tel：0551-65154995，E-mail:ypzhang6330@163.com

信息：范涛(1962—)，男，硕士，研究员。 Tel：0551-62826686，E-mail:fantao116@sohu.com

S886.9

B

1007-0982(2017)01-0065-05

ISSN 1007-0982; CN 32-1421 /S