蚕桑资源多元化利用讲座（5）

朱祥瑞

（浙江大学 应用生物资源研究所，浙江 杭州 310058）

4.2 蚕蛹蛋白的利用

4.2.1 蚕蛹蛋白质的提取

蚕蛹蛋白较大规模的生产方法一般采用等电点法。（1）蛋白质的溶解

将脱脂干蚕蛹，适度粉碎，用40目筛筛分。用1%氢氧化钠溶液，以1∶8的浴比，在40℃温度下，搅拌提取6 h。滤渣再用1%氢氧化钠溶液在相同的浴比下提取3 h，过滤，合并滤液。

（2）沉淀

用纱布（滤布）过滤提取液，弃滤渣，收集滤液。在滤液中加入1∶1盐酸，调节pH至等电点，使蛋白质沉淀。蚕蛹蛋白的等电点约为pH 3.8～4.0。

（3）脱盐

沉淀析出的蛋白质在冷水中溶解度比较小，所以可以用冷水来冲洗，以洗去蛋白质中盐离子。

用上述方法生产的蚕蛹蛋白只能作饲料添加剂或者粘合剂等。

如果需要用于食用，则需要进一步加工。一般包括脱脂、除臭、脱色和等。

①脱脂：如果蚕蛹蛋白的脂肪含量超过5%，蚕蛹蛋白容易酸败，所以需要脱脂。简单的脱脂方法可以采用有机溶剂浸出法，如非极性溶剂环己烷脱脂效果较好。也可以采用超临界CO2流体萃取蚕蛹油，以达到脱脂的效果。

②除臭：蚕蛹蛋白通常含有一种不愉快的气味，尤其是在脂肪含量较高的时候，所以为了扩大应用，需要除臭。蚕蛹蛋白除臭方法主要有：吸附剂法、微生物法、蒸馏法、综合除臭法、有机溶剂浸提法和氧化法等。

4.2.2 蚕蛹蛋白质的应用

（1）蚕蛹蛋白在食品工业上的应用

蚕蛹蛋白富含赖氨酸和苏氨酸，可作为营养添加剂用于面包、面条、饼干、调味品等；蚕蛹蛋白还可以制成营养饮料，如蚕蛹酸奶，以及饮料，蚕蛹蛋白对人体具有较好的抗疲劳作用，可以制成抗疲劳的运动饮料。蚕蛹中含有一定量的抗菌肽、溶菌酶等生物活性物质，可作为保健品的添加剂。

（2）在畜牧水产业中的应用

蚕蛹作为动物性饲料，经过脱脂除臭加工处理后，是一种上等的饲料；可以替代鱼粉、肉粉等饲料，其价格较鱼粉、肉粉低，可广泛应用于畜禽水产饲料中。

蚕蛹干酪素可代替奶酪在工业上制备成黏胶剂、皮革揩光剂、造纸的黏合剂及发酵工业的蛋白来源。蚕蛹蛋白还可用当作禽畜生长促进剂，如蚕蛹发酵后作为鱼饲料，能够显著提高鱼的成活率和产量，可以完全替代常规鱼饲料。此外，蚕蛹蛋白可制备蛋白胨，可作为优质的营养原料进行工业发酵。

4.2.3 蚕蛹生产氨基酸

目前，在工业上用分解法生产氨基酸的技术，主要采用酸水解工艺。在酸水解工艺中有盐酸法和硫酸法两种。盐酸法适用于较大的生产规模，对设备的要求较高；硫酸工艺则对设备的要求较低，生产规模较小而且劳动强度较大，但因硫酸工艺生产的氨基酸不含Cl-，相对不易产生氯丙醇，所以又收到研究和生产部门的重视。

（1）水解

酸水解工艺中，可用6 mol/L盐酸，或4 mol/L～5 mol/L硫酸，加热温度为105℃～110 ℃，1∶4～6的浴比，水解24 h。

（2）脱酸

盐酸是挥发性酸，可以用蒸馏的方法可以脱除水解液中的盐酸；硫酸不是挥发性酸，不能用蒸馏法来脱酸，但是可以利用硫酸与石灰反应生成难溶的硫酸钙，可以以此方法脱酸。

用盐酸水解工艺的，在脱酸时应，采用真空方法，反复蒸馏脱酸3次，使pH在达到1左右；硫酸工艺的，可用15%石灰乳来中和水解液，先中和至pH 5，过滤，用去离子水充分洗涤硫酸钙沉淀，然后再中和至pH 6.8～7.0。脱酸后的氨基酸液，浓缩至原体积的1/3～1/4，浓缩所产生的沉淀，通过压滤，滤去。

（3）分离纯化

中和后的水解液中，除了氨基酸外，还有许多杂质，为了保证氨基酸的质量，这些杂质必须从蚕蛹氨基酸中除去。氨基酸的纯化常采用阳离子交换树脂柱层析法对氨基酸溶液进行分离纯化。

离子交换树脂预处理（或者再生）后，便可以装柱，进行纯化。

上柱：上柱时应考虑离子交换树脂的交换量。通常情况下001×7（旧称732）树脂是一种强酸性阳离子交换树脂，它的酸性相当于1 mol浓度的强酸，即1L 001×7树脂，可交换1 mol阳离子。

中和后氨基酸水解液在上柱时，需要考虑上柱的流速，在小批量生产时的上柱速度为100 ml/min～120 ml/min。

上柱完毕后，用自来水冲洗树脂，使阴离子和不带电荷的杂质随着水流冲走。这样，氨基酸得到了第一步分离，即与阴离子及不带电荷的杂质的分离。

（4）洗脱

用0.1～0.5%氨水洗树脂柱，流速为100 ml/min～120 ml/min。

在用0.1%～0.5%氨水洗脱时，氨基酸所带的电荷发生变化，从正电荷变成负电荷，因此便从离子交换树脂上解离，随氨水一起流出，而金属离子不会被氨水改变其带电性，仍然被吸附在树脂上，从而达到氨基酸与金属离子的分离，氨基酸水解液进一步得到纯化。

（5）精制和干燥

经氨水洗脱后的氨基酸溶液中含有大量的氨水，所以需脱氨。在真空加温条件下，70℃，600 mmHg（8 KPa），氨水中氨气蒸发，达到脱氨。脱氨过程同时也是浓缩过程。

脱氨浓缩后的氨基酸液，可用喷雾干燥或真空干燥。真空干燥时，将氨基酸液盛于搪瓷盘中，于80 ℃，600 mmHg（8 KPa）下干燥。干燥完成后，用球磨机粉碎，过80目筛。粉末状氨基酸非常容易吸湿，粉碎后的氨基酸需要在干燥的室内进行过筛和包装等操作。

氨基酸可以用于药物，治疗疾病，也可用于营养补充，用于人体紧急要求时或消化吸收能力降低时必需营养的补充，美国有片剂、胶囊等各种剂型商品市售。氨基酸也可作为美容食品：由8种必需氨基酸加谷氨酸、脯氨酸、精氨酸、维生素、矿物质配合的粉末食品，有改善睡眠不足，解除疲劳，增强食欲、皮肤弹性、张力、光泽、柔性，增强精力、活力等效果。

4.3 蚕蛹几丁质的利用

几丁质，又名甲壳质、甲壳素，是由数目不等的N-乙酰氨基葡萄糖通过β-1，4-糖苷键连接而成的高分子直链状多糖，是自然界中储存量仅次于纤维素的第二大天然多糖，广泛存在于节肢动物的外骨骼中。与葡萄糖或纤维素相比，几丁质不具有毒性，可以被生物体分解且生物活性高，被视为最具有潜力的生物高分子物质，可广泛应用于食品、医药、生物工程、日用化工及农业等领域。

蚕蛹几丁质的提取及壳聚糖的制备：

蚕蛹提取几丁质，主要利用碱液除去原料中的蛋白质，再用稀酸除去钙、镁离子，降低灰分，且保持大分子几丁质的聚合度。

（1）蛹皮的预处理

蛹皮可以从生产蚕蛹蛋白质过程中收集，也可从蚕种场收集蛹的皮蜕来作为提取蚕蛹几丁质的原料。

蛹皮用1%氢氧化钠，以1∶1浴比浸泡蛹皮6 h，以除去蛹皮上游离的蛋白质和油脂。然后用水洗、压干后，用5%盐酸浸泡12 h，以除去钙离子等，过滤，滤渣水洗，脱酸。

（2）碱处理

蚕蛹几丁质与蛋白质的结合相当牢固，需要用10%氢氧化钠蒸煮才能将结合的蛋白质去除。将浓度为10%NaOH溶液，与蛹皮一起蒸煮3 h～4 h，至蛹皮呈半透明状。过滤，取滤渣，再用水洗净碱液，烘干。

（3）漂白

蚕蛹几丁质中的色素主要是黑色素，可以用0.5%～1.0%高锰酸钾溶液脱色3 h～4 h，再用亚硫酸钠去除锰的衍生物，用水洗去多余的亚硫酸钠。过滤压干，即为几丁质。

（4）乙酰基的脱除

几丁质经脱乙酰基后，可以制成壳聚糖。几丁质只有转化为壳聚糖才能被充分利用。

用浓度为40%NaOH溶液，以1∶3浴比，3 kg/cm2～4 kg/cm2压力，蒸煮60 min，便可脱除乙酰基。

壳聚糖在3%醋酸中能全部溶解，这也是乙酰基被全部脱除的检验方法。

（5）后处理

用水清洗壳聚糖的碱液，压干后，用甲醇洗涤以去除剩余的碱液和色素。用3%醋酸将物料溶解，得透明状的粘稠液体，压滤，加酒精后析出，酒精可洗去杂质。放置过夜，过滤，得白色壳糖。如果透明状液体的颜色比较深，可以用活性炭脱色。

壳聚糖这各行各业中有着广泛的用途。在食品行业中的应用可以用作果汁絮凝澄清剂、增稠剂、食物防腐保鲜剂；在医药及生物工程领域中可以用作医用高分子材料、药用载体等；在工业生产上常用作工业废水处理、木材防腐剂、日化用品等；在畜牧业和农业上用于饲料添加剂、植物生长调节剂、种子包衣剂、生物降解性地膜等。

4.4 蚕蛹培养微生物

家蚕在医药学上和农业上有不少新的用途，是一种非常重要的药用昆虫，有广阔的开发前景。

4.4.1 蚕蛹培养蛹虫草

（1）选择菌种

蚕蛹虫草菌种种类较多，市场上流传的菌种良莠不齐，一株好的菌种必须具备以下特点：①菌种种系明确、属于药用真菌的菌种；②对蚕蛹致病力强、硬化率高；③子实体长出率高。

（2）菌种制备

可使用固体菌种。培养基为普通真菌培养基，将母种移至培养基上，22℃恒温培养1个月，12 h/d光照，待培养基水分将耗尽、菌丝大部分转化为分生孢子，则置冰箱5℃冷藏15 d～30 d。

（3）选择蚕茧

选择无工业污染，土壤重金属含量低的蚕区蚕蛹，饲育中少添氯霉素，不然，重金属、有害化学物超标，产品就不合格。收茧时选择茧色洁白，发育整齐，死笼、不结茧较少，蛹体较健康的群体。

（4）场地和器材准备

以每个生产期生产100 kg成品为例，需要选择面积100 m2的平房；3匹空调2台，多层蚕架多个。生产前准备好菌种500支，灰报纸1000张，蚕匾250只，50 cm×20 cm×15 cm的保鲜盒1600只，接种针、酒精灯、酒精、木框、小型喷雾器等。收购蚕茧1250 kg。以每个劳力每d削茧10 kg、削茧2 d、接种2 d计，大约需500人次。

（5）操作

① 削茧：取蛹，剔除不良蛹，蛹体适当消毒，一般用熏毒威1 g/m3熏15 min；2 d～4 d内一定要削完，如果超过化蛹第7 d接种，蛹硬化率将大幅降低。

②接种：挑取蛹虫草菌分生孢子，制成悬浊液，同时滴加抗菌素，减少败血病的发生；用昆虫针蘸取悬浊液，穿刺接入蚕蛹体内；接连穿刺接种7～8只蛹后，在酒精灯上烧红消毒，再行接种；蘸一下孢子悬浊液，刺一只蚕蛹，而不能蘸一下孢子悬浊液刺多只蚕蛹。

③保护：于22℃恒温保护，蛹体自第4d开始出现褐色斑点，体色逐渐变褐色，蛹体逐渐变硬；将4d前变色、变硬的蛹一律剔除，此时可能有一定数量的败血蛹发生；11 d左右，蛹体完全变硬，此时，将未感染菌的蛹剔除，以免化蛾污染群体。

（6）培育管理

培育期间搭好蚕架，装好日光灯，使室内温度均匀，光线分布均匀。将硬化的蛹平铺较透明的塑料保鲜盒的盒底，用小型喷雾器喷少量的水，注意水喷均匀。为诱发子实体，需盖好保鲜盒，保持盒内微湿，全天光照，待蛹体表有桔黄色小丘突起，子实体诱发成功，大概需4 d左右，然后光照改为每d约12 h左右。

在培育期间，每d巡查1遍，注意保鲜盒内的湿度，盒盖及盒壁均有水珠表明菌生活力旺盛，无需补水，如果水珠较少，则需用喷雾器少量补水，并及时吸除积水，以防蛹体浸水腐烂，每d保证12 h光照。

（7）收获

培育期一般为40 d，子实体顶端开始出现乳头状突起，这是蛹虫草成熟的标志此时停止补水。收获时，清水稍稍冲洗一下即行，平摊阴干，电风扇吹干，50℃～60℃烘12 h，定量密封袋包装即可

（8）贮存

蛹虫草虫应贮存于阴凉干燥处，密封防霉防蛀。

人工栽培的蛹虫草与冬虫夏草有相似的功用，能增强人体免疫，具有抗菌、抗疲劳、耐缺氧、抗衰老等作用，还对人体心脑血管具有良好的作用。

4.4.2 蚕蛹培养其他微生物

蚕蛹不仅可以用来培养蛹虫草，还可以在非蚕区培养白僵蛹。蚕蛹人工接种白僵菌得到的白僵蛹即为具有白僵蚕同等功效的中药，白僵蚕和白僵蛹具有镇定，退热，止咳化痰，消肿，松弛肌肉，调节神经系统及脂肪代谢等作用。对治疗腮腺炎、癫痫及脑炎后遗症有疗效。

蚕蛹也能用来培养生产井岗霉素。井冈霉素是农用抗生素，对水稻纹枯病有保护和治疗作用。对水稻紫杆病、小粒菌核病有兼治作用；还可用于防治小麦纹枯病和棉花、蔬菜、豆类、人参、柑桔苗木的立枯病等。