柞蚕茧综合利用现状与展望

薛强 刘隽彦 张洋 杨淑芳 刘娟 马越慧

(吉林省蚕业科学研究院，吉林吉林132012)

柞蚕茧综合利用现状与展望

薛强 刘隽彦 张洋 杨淑芳 刘娟 马越慧

(吉林省蚕业科学研究院，吉林吉林132012)

总结分析了柞蚕茧在食品、医药、化工等领域综合利用的现状，探讨了成果开发应用中存在的问题，提出了柞蚕茧综合利用需要进一步加强的领域，展望了柞蚕茧在化工、医疗、防护等领域的研究方向。

柞蚕茧;综合利用;降血糖;降血脂;抗氧化;全利用型昆虫资源;免疫活性多肽

中国柞蚕业主要分布在辽宁、吉林、黑龙江、山东、内蒙、河南等省(区)，全国年产柞蚕茧6.5万t以上，占世界柞蚕茧总产量的90%以上［1－3］，资源十分丰富。柞蚕茧的全茧量一般为8～12 g，其主要组成部分茧层、蛹体和蜕皮虽成分各异，但皆含有多种对人类生产生活有益的物质，且各具特色，可广泛应用在食品、医药等多个领域，是不可多得的天然绿色昆虫资源。柞蚕茧的主要用途为缫丝织绸和对柞蚕蛹的食用，但随着人们对柞蚕茧整体研究的不断深入，其组成部分的多学科、多用途价值不断体现，目前在保健、生防、化妆品等领域已有突破性进展，未来还将逐渐扩大在化工、医疗、科普、防护等领域的开发利用空间。鉴此，本文综述了柞蚕茧综合利用的进展情况，提出了当前需要补充发展之处，并设想了柞蚕茧在更广阔领域开发利用的可能性，旨在为科研人员在柞蚕茧综合利用上探索出新的方向提供参考，服务于更多行业领域。

1 柞蚕茧丝的综合利用

1.1 柞蚕茧丝的构成

柞蚕茧丝含有85%左右的丝素、10%～12%的丝胶以及3%～5%的非蛋白物，其非蛋白物的主要成分是无机盐、油脂和蜡质，还有少量的单宁、色素以及糖类等［4－5，8］。丝胶与这些非蛋白物质融合在一起形成难溶物，防止水及各种有害物质对茧层的渗透，以起到保护蛹体的作用。

1.2 柞蚕茧丝综合利用的研究成果

柞蚕茧丝的利用已经有4 000多年的历史，是最早被人类开发利用的昆虫蛋白纤维资源，其最主要的应用是在纤维纺织工业上。而且柞蚕茧丝与家蚕茧丝一样是由18种氨基酸组成的天然蛋白质，随着研究宽度和深度的扩大以及医学、生物学等学科技术的介入，人们已对这种蛋白质的新用途进行了开发，涉及的领域有保健食品、生物医学、医疗器材及护肤化妆品等［6－7］。

对于柞蚕茧丝的综合利用主要集中在柞蚕茧丝的丝素和丝胶2个部分，较成熟的是应用在保健食品领域。柞蚕丝与家蚕丝的化学组成较为一致，丝素、丝胶的元素组成和氨基酸组成也相近，只是比例含量略有不同，其价值与家蚕丝一样，也体现在营养、保健以及对生理功能和免疫系统进行调节等方面［8］。可以把柞蚕茧丝的丝素作为一种高级的有营养保健功能的食品添加剂;柞蚕茧丝的丝胶可作为抗氧化剂、氨基酸补充剂添加到食品中，同时柞蚕茧丝的丝胶还具有促进肠道对矿质元素吸收的作用;含柞蚕丝蛋白的食品具有增强肝脏功能的作用，对提高肝功能有明显的促进作用，已有以柞蚕丝蛋白作为原料制成具有醒酒护肝作用的功能性食品问世;此外，已经证实柞蚕丝蛋白对防止衰老、预防痴呆症、降低血糖值(促进胰岛素分泌)、降低胆固醇含量、加速细胞新陈代谢、强神补脑等都有明显的作用［9－13］。与家蚕丝蛋白一样，柞蚕丝蛋白也具有营养肌肤、阻断紫外线、抗菌以及吸湿保湿的作用，可广泛应用于化妆品行业中［14－15］。还有研究表明，经常使用添加柞蚕丝组分的化妆品，不但能抗皱防老、防晒并嫩白肌肤，而且还能防止细菌的侵害、抑制过敏性皮炎的发生［16］。添加蚕丝制成的护肤品、浴液、洗发水等也早已问世，其中不乏世界知名品牌。

1.3 柞蚕茧丝综合利用的发展趋势

柞蚕丝利用除在保健食品及化妆品行业已具备较成熟的技术以外，利用蚕丝天然蛋白所具备的柔韧性、致密性、轻便性等特点，将其应用在医疗、安保等领域的研究也在不断地开展，丰富已有研究成果、完善市场化应用条件等工作也需要深入进行，这正成为柞蚕丝综合利用研究的新趋势。

1.3.1 生物医学领域因柞蚕丝和家蚕丝一样都具有良好的生物相容性、优良的机械性、化学多功能性、可控生物降解性、环境稳定性和形态易塑性等优点，有利于器官、组织的重建、修复等，将其应用于组织工程材料、药物释放载体材料，参与肿瘤等疾病诊断等方面的研究正在如火如荼地进行［17－20］，但目前仍有部分较现实的难题需要攻克，比如如何更好地控制基于蚕丝的人工生物材料的生物力学性能、孔径和孔隙度等以适应不同组织修复的要求;如何控制蚕丝材料在体内的降解速率使其与组织细胞的生长速率相一致，并在合适的时间被降解;如何提高蚕丝作为药物输送体系的导向作用，以及利用转基因技术对蚕丝蛋白进行改造等方面也有待于进行更广泛而深入的研究。

另外，在术后肌腱缝合线的制造上，因为柞蚕丝纤维具有良好的细胞相容性，体内植入一定时间内能够保持较好的力学强度，可以为损伤肌腱早期修复提供足够的拉伸强度和生物力学稳定性［21］;并且柞蚕丝纤维与家蚕丝纤维一样，是一种无需再经拆线过程的理想材质，据其特性，最理想的效果就是可以通过体内酶或在人体其它物质的作用下，被完全水解，水解产生的氨基酸被人体吸收，这不仅能减少病人免受拆线的痛苦，而且还可以对人体起到一定的保健作用，然而这一技术的发展还有待于对丝素膜制造技术的突破［7］。再者，柞蚕丝具有高度的结晶结构，在体内完全降解还有一定困难，致使其在体内的应用受到一定的限制，这都需要科研人员进一步探索［22－24］。

1.3.2 安保防护领域柞蚕茧丝层与家蚕茧丝层一样因有丝胶将多种物质交联在一起，使其结构致密，同时具有轻便性、透气性和优良的力学性能，已经引起了安保防护领域专家的高度重视，已有将其应用到均压服(带电作业人员安全进入高压电场所必不可少的防护服)和防微波均压绸中的报道［25－26］，但可供参考的数据参数等内容并不多，将其更高效地应用到防护领域的技术还不成熟。理论研究中，可将家蚕茧拉伸成一块类茧层的无纺布，再将若干块这样的无纺布重叠就形成了防刺层，用防刺层制成的软质防刺服，穿着更加舒适轻便，行动更具灵活性［27］，柞蚕茧丝层较家蚕茧在大小、茧层厚度及韧性、耐受性等方面要更高［8］，如能应用柞蚕茧制造类似的防刺服，效果可能会更加理想。然而，因单个蚕茧单位面积有限，由单体加工组成的防刺层整体疏密程度又不一致，会导致部分区域紧密牢固，而部分区域稀松易被穿透。如何将柞蚕丝进行适当的加工，应用到安保防护领域中并有效发挥作用，还有很长的路要走。

1.3.3 保健功能食品领域将柞蚕丝中的丝素和丝胶应用到保健功能食品的研究虽然较为成熟，但是将其直接作为一种食品或食品添加剂，在食用性方面的安全评价还很欠缺，从市场准入角度考虑，还需要进一步进行系统而规范的安全评价研究，才能使其在食品保健领域的应用更加完善、更具说服力和权威性。

对于柞蚕丝多种功能的探索，在基础研究与应用研究方面还有很大的拓展空间，如果能够丰富其开发利用的理论基础进而突破关键技术，可以为柞蚕丝的更广泛开发利用指明方向;而对于现有较成熟的应用技术成果，经过试验阶段转入小试阶段、中试阶段，进而实现成熟化与规模化，可在更广阔的领域为柞蚕丝综合利用研究的成果转化开创出新的天地。

2 柞蚕蛹的综合利用

在具有悠久历史的传统缫丝行业中，蚕蛹一直被视为副产物，然而随着蚕蛹食用价值及功效研究的不断深入，其综合利用的宝贵价值得到充分体现，尤其是柞蚕蛹食用历史由来已久，民间对其营养价值也给予了充分肯定，具备广泛的市场基础，对其开发利用的定位已走向蚕业生产的主位，并发展成为柞蚕茧的主要应用部分，柞蚕蛹的开发利用价值已经等同甚至是超越了柞蚕茧丝。

2.1 柞蚕蛹的构成

柞蚕蛹处于柞蚕茧壳的包围中，约占鲜茧质量的85%～90%。对于1年有2个放养季的柞蚕来说，春季与秋季柞蚕蛹的质量差别较大，春季1粒鲜柞蚕蛹的质量在7～9 g，秋季1粒鲜柞蚕蛹的质量则可达到10～12 g。

柞蚕蛹主要由蛹皮及蛹皮包裹下的水、脂肪、蛋白质组成，蛹皮为蛹体提供支撑和保护作用，柞蚕蛹的内脏器官为“蛹胃”，处于蛹体的中心。干蛹中水份占7%左右，粗脂肪占29%左右，粗蛋白质占48%左右，蛹皮及其他碳水化合物占16%左右。

2.2 柞蚕蛹综合利用的研究成果

柞蚕蛹的利用价值极高，其全部组成部分各具特点，皆有独特的功效，无任何浪费，属于全利用型的绿色、高质昆虫资源。目前在柞蚕蛹的脂肪、蛋白、蛹皮各个方面的开发都已经有所涉猎，成果独具特色。

2.2.1 柞蚕蛹脂肪的开发利用利用二氧化碳超临界萃取技术，可高效提取出柞蚕蛹油，其主要成分是饱和羧酸和不饱和羧酸的甘油酯，其余为游离脂肪酸、磷酸脂等［16，28－29］。其中不饱和脂肪酸含量在80%以上，人体必需脂肪酸含量高达48%，油酸、亚油酸和α-亚麻酸总含量在75%以上，经超临界萃取技术提取的柞蚕蛹油能够降低高脂血症大鼠血清血脂胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)及低密度脂蛋白(LDL)的含量，升高高密度脂蛋白(HDL)的含量，降低高脂血症大鼠肝脏脏器系数，并对高脂血症大鼠肝脏组织病理学改变具有一定的改善作用［30－31］。柞蚕蛹油软胶囊产品已经问世，与深海鱼油等同类产品相比，其具有不可替代的特点和优势。除作为保健食品食用外，工业上也有利用柞蚕蛹油制取肥皂、磺化油等的报道［32－33］。

2.2.2 柞蚕蛹蛋白的开发利用柞蚕蛹蛋白的开发利用，目前主要集中在多肽、氨基酸的提取和利用方面，经过酶解柞蚕蛹蛋白粉可获得柞蚕蛹蛋白免疫活性多肽［34－36］。柞蚕蛹含有抗菌肽、抗菌蛋白等抗菌活性物质以及其他营养成分，作为饲料喂食，仔猪、仔鸡、小鼠的脾脏、胸腺等免疫器官指数有明显增加，说明柞蚕蛹蛋白免疫活性多肽具有增强细胞免疫的功能［37－39］。

2.2.3 柞蚕蛹皮的开发利用柞蚕蛹皮的开发利用，目前主要围绕甲壳质开展，其甲壳质含量丰富(约占35%)，甚至超过传统甲壳质提取原料虾蟹壳［40］。甲壳质脱乙酰化处理后，所得到的产物即为壳聚糖，其具有多种生物活性，被广泛应用于医药、化工、食品、水处理、金属提取及回收、化妆品、生化和生物医学工程等诸多领域［41］。对于柞蚕蛹皮甲壳质的研究当下多处于提取环节，借鉴传统虾蟹甲壳质的提取工艺，即利用酸碱处理的化学法，此法工艺简单，技术成熟，成本低廉，提取率高。

2.2.4 柞蚕蛹栽培北冬虫夏草柞蚕蛹是人工栽培蛹虫草的最理想的寄主之一，利用柞蚕蛹栽培北冬虫夏草是当前对柞蚕蛹利用率最高的一项技术，该项技术目前已经相当成熟，将野外采集回来的蛹虫草菌种经过分离纯化后，接种在活体柞蚕蛹上，其成草率可以达到80%［42］，大大提高了柞蚕蛹的附加值。

2.2.5 柞蚕蛹用于生物防治柞蚕蛹在生物防治方面的贡献巨大，目前已形成较成熟稳定的技术。如根据柞蚕蛹寄生率和寄生量较高的特点可作为周氏啮小蜂的繁殖寄主，利用柞蚕蛹大量繁育周氏啮小蜂卵，用于防治美国白蛾、油松毛虫等林业害虫，该技术成本低、易获取，简便易行无污染［43］。又如在生产白僵菌的原料中，加入一定量的柞蚕蛹蛋白代替豆饼粉或玉米粉，培养出的白僵菌菌粉孢子个体大，生命力强，存活时间长，可显著提高白僵菌的含孢量，缩短生产周期，降低成本，提高对玉米螟、粘虫、大豆食心虫和松毛虫等百余种害虫和螨类的杀伤速率和防治效果［44］。

2.3 柞蚕蛹综合利用的发展趋势

虽然柞蚕蛹某些单一组分的利用已走向工业化生产［45］，但据我们了解实际开发并能广泛应用的产品并不多，而且多数成果仍处在实验室研究阶段，无法实现市场化。这就需要科研人员进一步探索和研究，向更深化、更细致、更明确的目标去开展工作。

2.3.1 柞蚕蛹油(脂肪)利用可探寻的方向柞蚕蛹油的提取及功效研究已有很成熟的成果，但在成果的后续转化及市场应用中还面临不少问题。如利用超临界萃取技术提取蛹油的提取率最高，但在此工艺下获得的蛹油，容易被认定为改变了食品名录中蚕蛹的原料性质，对下一步的商品化开发存在一定的限制;而传统压榨法虽不存在此矛盾，但提取率却不高。因此，在未来提取工艺的研究上还需要考虑更多的因素。另外，在功效的研究上，其降血脂功能已得到确认，但其降血糖的功效研究却不多，只是根据家蚕蛹油的相关研究来推断［46－47］，柞蚕蛹油降血糖的功效及作用机理还需要更多更具体的实验证明和深化研究。

2.3.2 柞蚕蛹蛋白利用可探寻的方向在蚕蛹蛋白的应用上，民间最常采用的方式即是直接加工食用，但其有效成分不易被人体充分利用，且部分人常常不接受其昆虫体外形而拒绝食用。如何将蚕蛹蛋白开发出多种形式、适宜不同人群的产品，还需要拓宽思路，不断尝试。如可借鉴大豆蛋白粉等的方法［48］开发蚕蛹纯蛋白粉，去除昆虫体的外观，有效避免人们的拒食心理。此外，如何在柞蚕蛹除味脱色的同时不影响产品功效，也需要更深入的探索和研究。

2.3.3 柞蚕蛹皮利用可探寻的方向柞蚕蛹皮中甲壳质的提取工艺还需改进，当前的化学法存在大量废液，后续处理工艺效率也不高，容易对环境造成较大的污染;生物法提取工艺目前已有尝试，但还仅限于实验室阶段，且提取率也较低，成本较高［49］。如何找寻高提取率、低成本、少污染的最适宜提取工艺还需要进一步深入研究。另外，提取出的柞蚕蛹皮壳聚糖目前还没有开发出成形的产品，距离市场化还有一定的距离。再者，柞蚕蛹皮作为原料，单独加工用于开发还不现实，还需要与蛹油、蛹粉一起形成规范的长生产链。

2.3.4 柞蚕蛹虫草栽培可探寻的方向在柞蚕蛹虫草的栽培技术上虽然已经很成熟，但当前还停留在人工手动接种上，自动化接种机的研究仅有雏形，要实现大规模集团化的全自动接种，还需要进一步深化完善。

2.3.5 柞蚕“蛹胃”利用可探寻的方向柞蚕“蛹胃”即柞蚕的消化器官，是由柞蚕幼虫的消化系统在蛹期发育而来的，前肠变为细管状，在食道末端背面接近中肠的部位形成一个嗉囊;中肠较小，略呈扁平椭园;后肠除直肠膨大呈囊状外，其余部分为管状，整个蛹期蛹尿(尿酸胺液)积存在直肠囊内，待柞蚕羽化成蛾后排出体外［50］。对柞蚕“蛹胃”的相关研究甚少，推测其与家蚕相似，主要成分通常是蛋白质、脂质和糖等营养物质，柞蚕化蛹后其内容物的质量迅速减少，猜测其具有贮存和释放营养物质的功能［51］。对柞蚕“蛹胃”的开发利用目前还属空白，并没有详尽的研究报道。

2.3.6 柞蚕蛹其他方面利用可探寻的方向用柞蚕蛹制高级营养酒，可将柞蚕蛹中的维生素、微量元素等物质浸取出来，有强身健体、延年益寿之功效;另外，参考比较成熟的鸡蛋法制备溶菌酶技术，用柞蚕蛹诱导制备的溶菌酶，有杀菌、防腐、保鲜等功效，也属于比较前沿的课题［52］。探寻他们的应用价值也是扩大柞蚕蛹综合利用面的选择方向。

总之，柞蚕蛹综合利用，目前首先需要解决的问题是提高生产效率、控制经济成本、降低能源消耗以及避免环境污染等。其次，还要注意如何合理化地面向市场，如前提到，柞蚕蛹本身虽然已被列入食品名录，可以直接食用，但以其为原料开发出的蛹油、蛹蛋白、蛹皮壳聚糖等属于柞蚕蛹的再加工产物，与丝素、丝胶一样，作为保健食品的食用性评价还有待于权威性的证明。再次，由于目前柞蚕蛹的相关产品主要用途在于食用保健，如何进一步分离纯化并设计最适宜的剂型使其发挥更高效用，还有待探索;而且蛹油、蛹蛋白等很容易产生腐败，所以产品的有效保存技术研究也是一个探寻的方向。第四，在成果推广方面，目前人们对柞蚕蛹产品的认知度还不够，所有功效特点只面向学术界，百姓对柞蚕蛹的认知还停留在“1个蚕蛹顶6个鸡蛋”的民间说法上，至于更具体的保健功能是什么还不甚了解，缺少对柞蚕蛹详尽功效知识的普及，这就需要科研人员考虑在研究工作中如何让学术更平民化。最后，对于柞蚕蛹的研究还要进一步深化，增加技术储备，创新思路，探寻并填补空白领域。

3 柞蚕蜕皮的综合利用

柞蚕蜕皮，是指柞蚕幼虫变态为蛹时蜕下的一层物质，在开发利用方面一直被忽视，但民间早有利用其煮水喝降血糖的偏方［53］。通过喂食四氧嘧啶糖尿病小鼠柞蚕蜕皮水提取物的试验可以证明，柞蚕蚕蜕具有一定的降低胆固醇、抗氧化和清除自由基的能力［54］。另外，柞蚕蜕皮中还可能含有黄酮类物质，据研究许多黄酮类成分可用于糖尿病、高血压、冠心病等疾病的治疗，还具有止咳、祛痰、平喘、抗菌、护肝、解肝毒等功效［55－57］。根据这些特点，可确定研究方向，探索柞蚕蜕皮的开发利用价值，丰富柞蚕茧综合利用的内容。

4 展望

柞蚕茧的综合利用虽然已具规模，但需要走的路还很长，研究人员要不断拓宽眼界，开阔思路，着眼于更深更广的研发空间。从整体观局部，由局部联想整体，柞蚕茧整体都具有开发研究价值，在对每个组成部分单独研究开发的同时，还要考虑开发过程中彼此间不相互破坏、不相互影响，同时还要尝试对每部分开发后的副产物的开发、联合开发等，使柞蚕茧整体无浪费地开发成长产业链原料。

如在柞蚕茧和蛹的分离上，常常是割茧取蛹而破坏了长茧丝的整体性，亦或是碱液整体缫丝而伤害了蚕蛹活体，这就需要研究两者的合理化分离技术。研究人员还应充分发挥想象力，如根据柞蚕蛹期滞育、生长周期便于观察的生理特点，探寻适宜保存的方式方法，通过人工驯化将其培育开发成科普蚕、宠物蚕等;研究柞蚕雌雄茧自动分离技术，不仅对育种统计工作有重大帮助，还可为雌、雄蛹分别在男、女功能性产品的应用上提供更多的便利;自动选茧、筛选技术的研究可在减少人工劳动力的同时，更加准确地为蚕茧综合利用提供优质原料。另外，高丝量、高脂肪、高蛋白、适宜蛹虫草高产等专有用途品种的选育也将对柞蚕茧综合利用的发展发挥积极的作用。

在柞蚕茧综合利用中，极其重要的一点是要不断完善市场化进程，使研究成果可以合理合规，顺势顺意地投入到人们的生产生活当中。柞蚕茧的应用领域正在摆脱传统应用领域的束缚，尤其是随着分子生物学、生物化学、生物工程和生物技术等学科的介入和研究的深入，柞蚕茧的加工利用正日渐走向精细化，其有益的价值在不断被发掘。相信随着科学技术的日益发展，人类享受柞蚕茧深加工技术带来的好处将越来越多。

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S885.1

B

1007－0982(2017)02－0051－06

10.16839/j.cnki.zgcy.2017.02.010

2016－08－24;接受日期:2017－03－23

信息:薛强(1981—)，男，吉林吉林，硕士研究生，副研究员。Tel:0432－64811520，E-mail:xq0723@sina.com