木薯蚕蛹主要营养成分及矿物元素含量分析

徐泽平 龙 悦 沈以红 黄先智 丁晓雯

(1西南大学动物科学学院， 重庆荣昌 402460； 2西南大学食品科学学院， 重庆北碚 400715；3家蚕基因组生物学国家重点实验室， 重庆北碚 400715)

木薯(ManihotesculentaCrantz)是世界三大薯类(马铃薯、甘薯、木薯)之一，主要用于食品、饲料和工业开发，在热带地区广为栽培，种植木薯主要是获得其淀粉含量丰富的块根。我国是木薯的进口国，年进口量约800万t，进口额达15亿美元[1-3]。近年来，我国木薯种植业获得了长足的发展，主产区在广西壮族自治区，种植面积占全国的60%，其中2013年的收获面积达到了22.9万hm2[4]。

木薯叶是较好的蓖麻蚕饲料源[5]，木薯产业中产生的木薯叶可以用于蓖麻蚕的饲养，延伸木薯产业链，提高木薯产业的经济效益。蓖麻蚕(Philosamiacynthiaricini)，属于鳞翅目大蚕蛾科(Saturniidae)樗蚕属(Philosamia)的一个亚种[6]，吃蓖麻叶，也吃木薯叶、鹤木叶和臭椿叶，是一种适应性很强的多食性昆虫，在广西等地饲养因其以木薯叶为食料，习惯上也称为木薯蚕。木薯蚕丝易染色，抗污染力强，能与棉和其他合成纤维混纺，具有良好的混纺性[7]。木薯蚕蛹广泛应用在食品、饲料、高新技术材料等方面。已有的研究资料表明，木薯蚕蛹作为有待开发利用的昆虫食品资源，含有丰富的蛋白质、脂肪和矿物质，是良好的昆虫蛋白质和脂肪酸资源，可用于研发营养丰富的食品原料[8]。脱脂木薯蚕蛹粉中含有高达75%的蛋白质(人体必需氨基酸含量占蚕蛹粉的46%～49%)，是动物及人类营养利用的理想原料[9]；LONGVAH等[10]研究发现木薯蚕蛹油富含α-亚麻酸(ALA)，安全性和营养价值与常规植物油相当，其中，棕榈酸优于紫苏籽油。使用蓖麻叶和木薯叶饲养木薯蚕，然后提取蛹油进行对比试验，结果表明，用木薯叶喂食的木薯蚕蛹制作的蛹油ALA含量为58.30%，用蓖麻叶喂食的木薯蚕蛹制作的蛹油ALA含量为42.90%，用木薯叶喂食的木薯蚕蛹制作的蛹油具有更高的营养价值(ALA水平更高)[11]。在对木薯蚕蛹的毒性分析中，在最大灌胃剂量16 g/kg下未观察到对小鼠有急性毒性，但对蚕豆根尖细胞、小鼠骨髓细胞及小鼠精子细胞均有遗传毒性[12]。由于木薯叶生氰糖苷的含量较高，生物体采食后生氰糖苷会产生有毒的氰化物，干木薯蚕蛹的极性水溶氰化物含量为0.33±0.07 mg/kg[13]。虽然未经处理的木薯蚕蛹有较强的毒性，但经过开水蒸煮等处理，这些有害因子可以被有效降低而符合食用要求。

因此，开发利用木薯蚕蛹，有利于提高木薯产业的综合效益。目前有关木薯蚕蛹主要营养成分与矿物元素含量的测定数据鲜见报道[14-15]，本试验通过对木薯蚕蛹营养成分和矿物元素含量的测定，以期为木薯蚕蛹的开发利用提供基础数据和改进方向。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 供试材料 木薯蚕蛹，木薯蚕品种为南1，于2012年春季饲养，2012年6月初削茧取蛹，除水分测定用鲜木薯蚕蛹外，其它试验样品均为烘干后的木薯蚕蛹，由广西壮族自治区蚕业技术推广总站提供。

1.1.2 主要试剂 钙、镁、钾等元素标准溶液均为1 000 μg/mL，国家标准物质研究中心提供。氢氧化钠、硫酸钾、硫酸钠等试剂均为分析纯，成都市科龙化工试剂厂生产。

1.2 木薯蚕蛹的基本成分含量测定

水分的测定参照GB/T 5009.3—2010《食品中水分的测定》[16]，用直接测定法测定；灰分的测定参照GB/T 5009.4—2010《食品中灰分的测定》[17]；粗蛋白的测定参照GB/T 5009.5—2010《食品中蛋白质的测定》[18]，用凯氏定氮法测定；粗脂肪的测定参照 GB/T 14772—2008《食品中粗脂肪的测定》[19]；总糖的测定参照GB/T 9695.31—2008《肉制品总糖含量的测定》[20]，用分光光度法测定。

1.3 木薯蚕蛹的矿物元素含量测定

钾、钠、钙、铁、镁、锰、锌、铜、镍、硒元素的测定分别参照GB/T 5009.91—2003《食品中钾、钠的测定》[21]，GB/T 5009.92—2003《食品中钙的测定》[22]，GB/T 5009.90—2003《食品中铁、镁、锰的测定》[23]，GB/T 5009.14—2003《食品中锌的测定》[24]，GB/T 5009.13—2003《食品中铜的测定》[25]，GB/T 5009.138—2003《食品中镍的测定》[26]，GB/T 5009.93—2010《食品中硒的测定》[27]。其中，钾、钠、钙、铁、镁、锰、锌、铜、镍采用原子吸收分光光度法测定，硒采用原子荧光分光光谱法测定。

1.4 木薯蚕蛹的有害元素含量测定

汞的测定参照GB/T 5009.17—2003《食品中总汞及有机汞的测定》[28]，总砷的测定参照GB/T 5009.11—2003《食品中总砷及无机砷的测定》[29]，总镉的测定参照GB/T 5009.15—2003《食品中镉的测定》[30]，总铅的测定参照GB/T 5009.12—2010《食品中铅的测定》[31]，均采用原子荧光分光光谱法测定。

2 结果与分析

2.1 木薯蚕蛹的基本成分含量

从表1可以看出，鲜木薯蚕蛹的水分含量为76.05%±0.04%，比家蚕雄蛹和雌蛹分别高2.33个百分点和1.34个百分点；干木薯蚕蛹的水分含量为4.20%±0.05%，比家蚕雄蛹和家蚕雌蛹分别高0.40个百分点和0.20个百分点；通过炭化干燥得到木薯蚕蛹的灰分含量为5.24%±0.19%，比家蚕雄蛹和家蚕雌蛹分别高0.60个百分点和0.36个百分点；木薯蚕蛹的粗蛋白含量为67.20%±0.89%，分别比家蚕雄蛹和家蚕雌蛹高25.55个百分点和18.67个百分点；木薯蚕蛹的粗脂肪含量为19.19%±0.12%，分别比家蚕雄蛹和家蚕雌蛹低19.69个百分点和7.24个百分点；木薯蚕蛹的总糖含量为3.09%±0.03%，分别比家蚕雄蛹和家蚕雌蛹低5.16个百分点和9.74个百分点。

表1 木薯蚕蛹的基本成分含量 %

家蚕雄蛹和家蚕雌蛹的数据来源于参考文献[32]；灰分、粗蛋白、粗脂肪、总糖的样品均为干蛹。

2.2 木薯蚕蛹的矿物元素含量

从表2可以看出，木薯蚕蛹的钾含量最高，达到5.987 2 mg/g，其次是镁含量为0.281 1 mg/g，锌含量为0.146 5 mg/g，钠含量较低，为0.112 0 mg/g，钾钠比为53.46∶1，钙含量为0.038 1 mg/g。木薯蚕蛹的硒含量较高，为0.002 8 mg/g，锰未检出。木薯蚕蛹的其他成分含量与家蚕蛹相比差异不明显或含量较少。

表2 木薯蚕蛹的矿物元素含量 mg/g

家蚕蛹的数据来源于参考文献[33]；“-”表示未检出。表3相同。

2.3 木薯蚕蛹的有害元素含量

从表3可以看出，木薯蚕蛹的有害元素总砷、总铅和总镉的含量分别为1.990 0 mg/kg、0.140 0 mg/kg、0.540 0 μg/kg，分别比家蚕蛹的含量高672.21%、42.86%、489.91%。在木薯蚕蛹和家蚕蛹中均未检测出汞的存在。根据GB/T 2762—2005《食品中污染物限量》[34]标准中规定肉制品中总砷、总铅、总镉、总汞的含量需分别≤0.50 mg/kg、≤0.50 mg/kg、≤0.10 mg/kg、≤0.05 mg/kg。木薯蚕蛹总铅、总镉、总汞的含量都在食品标准的限量内，但总砷含量为1.990 0 mg/kg，超出动物性食品砷的限量标准约4倍。

表3 木薯蚕蛹的有害元素含量

家蚕蛹的数据来源于参考文献[35]。

3 小结与讨论

3.1 木薯蚕蛹的粗蛋白、粗脂肪、总糖含量及其营养价值

本试验结果表明，木薯蚕蛹与家蚕蛹相比，木薯蚕蛹的灰分含量和粗蛋白含量均略高于家蚕蛹。白浩等[36]用广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所提供的家蚕蛹测得家蚕蛹的粗蛋白含量为67.50%，粗脂肪含量为23.80%，总糖含量为1.20%，本试验结果与其相比，木薯蚕蛹的粗蛋白含量(67.20%±0.89%)与家蚕蛹相当、木薯蚕蛹的粗脂肪含量(19.19%±0.12%)比家蚕蛹低、木薯蚕蛹的总糖含量(3.09%±0.03%)比家蚕蛹高。金超[37]分析了不同家蚕品种，测得家蚕蛹粗蛋白含量为52.18%～62.78%，粗脂肪含量为17.99%～29.52%，本试验结果与其相比，木薯蚕蛹的粗蛋白含量比家蚕蛹高、木薯蚕蛹的粗脂肪含量与家蚕蛹相当或略低。屈达才等[38]测得桂夏二号家蚕蛹粗蛋白含量为50.90%、粗脂肪含量为31.19%、糖类含量为8.30%，本试验结果与其相比，木薯蚕蛹的粗蛋白含量比桂夏二号家蚕蛹高，木薯蚕蛹的粗脂肪和糖类含量比桂夏二号家蚕蛹低。但家蚕蛹的粗蛋白、粗脂肪、总糖含量与木薯蚕蛹的含量无明显差异。综上所述，从粗蛋白、粗脂肪、总糖含量看，木薯蚕蛹的营养价值与家蚕蛹相当。

本试验结果与屈达才等[38]的试验相比，木薯蚕蛹的粗蛋白含量比喂食蓖麻叶的南1木薯蚕蛹(64.23%)高，比喂食蓖麻叶的白黄木薯蚕蛹(70.24%)低；木薯蚕蛹的粗脂肪含量比喂食蓖麻叶的南1木薯蚕蛹(22.72%)和白黄木薯蚕蛹(22.46%)均低；木薯蚕蛹的糖类含量比喂食蓖麻叶的南1木薯蚕蛹(7.37%)和白黄木薯蚕蛹(8.49%)均低。龙悦等[39]用广西南宁市生产的由西南大学蚕学与系统生物研究所提供的木薯蚕蛹测得粗蛋白含量为66.94%±0.89%，本试验的结果与其基本一致。LONGVAH等[40]用由印度政府中央丝绸委员会-印度纺织部在班加罗尔，海得拉巴办事处提供的喂食木薯叶的木薯蚕蛹测得鲜蛹水分、干蛹水分、灰分、粗蛋白、粗脂肪、总糖含量分别为71.24%±0.65%、8.80%±0.28%、4.20%±0.08%、54.80%±0.61%、25.00%±0.36%、3.58%±0.05%，本试验结果与其相比，木薯蚕蛹鲜蛹水分含量低，干蛹水分、粗脂肪、总糖含量低，干蛹灰分、粗蛋白含量高，表明在不同时期、不同饲养条件下，木薯蚕蛹的粗蛋白、粗脂肪和总糖含量存在差异。梁贵秋等[41]比较同一环境下饲育的23个品种木薯蚕(喂食蓖麻叶)蛹的营养成分，粗蛋白含量为61.61%±2.03%，粗脂肪含量为17.76%±0.68%，品种间差异不明显；表明在同一环境下木薯蚕蛹的营养成分趋于稳定，环境对木薯蚕蛹的营养价值有较大的影响。本试验结果与梁贵秋等[41]的试验结果相比，粗蛋白含量高、粗脂肪含量略低，也许是取样或试验差异造成的。

3.2 木薯蚕蛹的矿物元素含量及其营养价值

本试验结果表明，木薯蚕蛹的矿物元素含量与家蚕蛹相比，木薯蚕蛹钠含量较低，钾钠比例较为均衡。钾广泛分布于肌肉、血液和神经中，与神经传导和心肌活动等相关，是人体所需较多的矿物元素之一[42]。LONGVAH等[10]用印度班加罗尔省纺织工业局中央丝绸委员会通过当地办事处提供的木薯蚕蛹，测定前用去离子水冲洗并过滤，测得木薯蚕蛹钙含量712.00±1.22 mg/kg，镁含量1 870.00±2.04 mg/kg，铁含量234.00±0.70 mg/kg，锌含量70.20±0.32 mg/kg，铜含量18.00±0.04 mg/kg，锰含量26.10±0.03 mg/kg；本试验结果与其相比，测定的矿物元素除铜、锰含量低于LONGVAH等[10]的测定值外，其余皆高于LONGVAH等[10]的测定值，但硒含量较低，差异较大，由于同是喂食木薯叶的木薯蚕蛹，因而我们推测木薯蚕蛹中的矿物元素含量与木薯蚕品种、饲养温湿度和饲养方法、检测方法有关。屈达才等[38]研究发现，喂食木薯叶的木薯蚕蛹的钾含量高于喂食蓖麻叶木薯蚕蛹的钾含量，也高于家蚕蛹的钾含量，同一木薯蚕品种取食木薯叶的蚕蛹硒含量低于取食蓖麻叶的蚕蛹，改善木薯蚕蛹的矿物质品质可从改善木薯蚕的食源方面做进一步研究。王海燕等[35]在分析家蚕蛹的矿物元素含量发现，家蚕蛹的钾含量最高，为12 772.20 mg/kg，其次为钠含量2 626.00 mg/kg，镁含量1 841.90 mg/kg，钙含量60.10 mg/kg，本试验结果与王海燕等[35]测定的家蚕蛹相比，木薯蚕蛹的钾、钠、镁、钙含量均低于家蚕蛹。李清霞等[33]测定家蚕蛹的钠含量为49.380 0 mg/g，远高于本试验木薯蚕蛹中钠的含量(0.112 0 mg/g)，且本试验木薯蚕蛹大部分的矿物元素的含量均低于家蚕蛹，本试验木薯蚕蛹中含量最高的元素为钾，木薯蚕蛹中的钾钠比(53.46：1)与李清霞等[33]的家蚕蛹钾钠比(0.29：1)相比有很大的差异。目前我国国民饮食中钠盐普遍偏高，钠含量较低的木薯蚕蛹符合高钾低钠的健康食品需求。从钾、钠含量看，木薯蚕蛹的营养价值高于家蚕蛹。

3.3 木薯蚕蛹的硒和有害元素铅、镉、汞含量及其营养价值

本试验结果表明，木薯蚕蛹硒含量0.002 8±0.000 1 mg/g，高于家蚕蛹的硒含量(0.001 8 mg/g)。在人体中，硒是谷胱甘肽过氧化物酶的活性成分，具有抗氧化，促生长，延缓衰老和保护心血管的作用。木薯蚕蛹的锌、铜含量与家蚕蛹的含量大致相同，铁、钙含量低于家蚕蛹的含量，木薯蚕蛹未检出锰。故木薯蚕蛹的利用潜力可能主要体现在硒元素上，从硒的含量看，其营养价值高于家蚕蛹。

在木薯蚕蛹的有害成分中，总铅、总镉、总汞含量均在食品安全限值内，但砷含量超标较多。自然界中的砷主要存在于土壤和水体中，易被生物体少量摄入，而在污染严重的地区，通过生物链的富集作用对生物体的影响很大[43]。在木薯蚕蛹中富集的砷推测来源于其摄入的木薯叶，而植物富集砷的方式主要是靠根系吸收，植物对土壤各形态砷的吸收能力为水溶性砷大于亚砷酸钙或亚砷酸铝，亚砷酸铝又大于亚砷酸铁；植物的不同部位砷积累能力一般为根>茎叶>籽粒果实[44]。屈达才等[38]分别测定了家蚕蛹与不同饲料饲养的木薯蚕蚕蛹中的铅含量，分别为喂食蓖麻叶的木薯蚕蛹(0.193 mg/kg)<喂食木薯叶的木薯蚕蛹(0.220 mg/kg)<家蚕蛹(1.250 mg/kg)，其家蚕蛹的数据与王海燕等[35]的数据有较大差异，但也显示出有害元素的含量与饲料和木薯蚕品种相关。黄丽玫等[45]测定了22种可食用植物的总砷含量发现，木薯的总砷含量除了比蔬菜类植物低外，在中等污染程度(污染区土壤总砷含量为94～127 μg/g和504～727 μg/g范围内)的土壤中处于较高的水平，在不同土壤砷浓度(1 077～1 301 μg/g，504～727 μg/g，4～127 μg/g，28～62 μg/g)下都有富集，其根部都容易富集砷，由此推测其叶中也有一定的砷累积。谭勇壁[46]在桑树对重金属污染农田的修复作用的研究中发现，桑树属于耐重金属污染的植物，在砷含量高达53 mg/kg的土壤中能正常生长，且桑叶中的重金属可以累积[47]；但分析土壤与桑叶重金属含量的关系，污染地老桑叶中的砷含量与土壤中的砷含量呈负相关，在高砷污染土地上，桑叶中的砷含量随土壤砷浓度的变化程度小；重金属对蚕的危害作用为砷>汞>镉>铅，砷容易在蚕体内积累并通过蚕卵影响次代[48]。污染桑叶喂养家蚕的试验证明，家蚕蛹中含量最多的重金属是铅和锌，家蚕蛹和蚕沙中的砷含量相当，污染桑叶中的重金属在喂蚕后的主要去向是蚕粪[46]，但在木薯蚕蛹的研究中未见此类报道。推测木薯蚕蛹中的高砷含量与木薯叶对砷的富集作用和木薯蚕自身的重金属排出机制有关，是否是木薯叶较桑叶更易富集砷，或是木薯蚕较家蚕对重金属的排出能力更弱，有待进一步的研究。从木薯蚕蛹有害元素含量看，其营养价值比家蚕蛹差，这是今后需要加以研究提高的地方。