两广二号家蚕蚕蛹的营养成分和活性物质品质评价

2021-05-25刘开莉梁贵秋陆春霞周晓玲许忠裕潘志新

西南农业学报 2021年1期

刘开莉，梁贵秋，陆春霞，肖潇，周晓玲，许忠裕，潘志新*

(1.广西蚕业技术推广站，广西南宁 530007；2.广西农业科学院，广西南宁 530007)

【研究意义】蚕蛹作为蚕幼虫与成虫的过渡阶段，其蛹体中含有大量营养物质，尤其蛋白质含量极为丰富[1-3]。两广二号为广西蚕业技术推广站与广东蚕业研究所合作选配的夏秋用四元杂交蚕种，具有强健、高产、优质、易繁和适应性广等特点，其饲养量占广西全区蚕种推广饲养量80 %以上[4]。蚕蛹可作为食品、药品、化工品和饲料原料进行开发利用[5-8]。随着人们对食品质量安全问题关注度的提高，具有康养价值的优质蛋白源越来越受到青睐。因此，分析不同地域不同季节两广二号蚕蛹的营养成分和活性物质含量，对综合评价其开发利用前景具有重要意义。【前人研究进展】梁贵秋等[6]对23个蓖麻蚕品种蚕蛹的营养品质进行评价，得出南一、红蚕和广白黄等品种可作为蓖麻蚕蛹食用专用品种开发的结论。刘军等[9]研究认为，家蚕蛹是一种优质的油脂蛋白新资源。柴建萍等[10]研究指出，蚕蛹具有多种用途，开发蚕蛹药膳潜力较大，且蚕蛹在医药、工业和生物防治等领域具有重要作用，蚕蛹开发已走上多元化道路，并向保健食品研制方向发展。陆洪省等[11]研究显示，蚕蛹油制成的增塑剂、几丁质制成的外科手术缝线和人造皮肤等是蚕蛹资源利用取得良好经济效益和社会效益的有利证明。倪红等[12]研究发现，柞蚕蛹富含粗蛋白、多种维生素及麦角甾醇，以及铜、铁、锌、硒等微量元素和甲壳素多糖等，蚕蛹油含量达25.0 %～31.0 %，不饱和脂肪酸含量达75.0 %，人体必需的8种氨基酸含量比大豆高且符合FAO/WHO标准，是一种富有经济效益和开发价值的自然资源。黄静雅等[13]研究表明，蚕蛹多肽具有低抗原性、易吸收、抗氧化及降血压等特点，开发利用蚕蛹中丰富的多肽并进行风味改善具有重要意义。吕思行等[14]研究认为，蚕蛹作为食用、药用、工业和动物饲料原料，应淘汰质量差和腐烂变质蚕蛹，以保证食品安全。卢美杉等[15]以经过缫丝的新鲜蚕蛹接种纳豆菌进行发酵并分析发酵产物的生物活性，结果发现蚕蛹发酵在抗氧化、降血脂和抗凝血活性方面具有良好表现，为缫丝蚕蛹高值化利用提供了重要依据。【本研究切入点】关于家蚕蚕蛹的综合利用已有相关研究报道[16]，但针对两广二号家蚕在不同区域和季节营养成分变化状况及品质评定鲜见报道。【拟解决的关键问题】对不同地域和季节两广二号家蚕蚕蛹营养成分进行检测分析，采用因子分析法[17-18]进行综合评价，为筛选优质食用和药用蚕蛹原料及开发利用新的食用昆虫资源提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 供试样品两广二号蚕蛹18个样品分别采自桂南的横县、桂中的象州县、桂西的平果市和那坡县及桂西北宜州市的宜州区和环江县，采集季节为春、夏和秋三季(表1)。

表1 18个蚕蛹样品及来源信息 Table 1 18 silkworm pupa samples and their sources

1.1.2 样品预处理削茧后，挑选蛹体正常、颜色鲜亮的鲜蛹清洗干净，置于60 ℃恒温烘箱中24 h后取出冷却，粉碎过60目筛，以蚕蛹粉末作为检测样品。

1.2 试验方法

1.2.1 蚕蛹营养成分含量测定蛋白含量参照GB 5009.5-2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》中的凯氏定氮法进行测定，脂肪含量参照GB 5009.6-2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》中的索氏提取法进行测定，总糖含量参照GB/T 9695.31-2008《肉制品总糖含量的测定》中的分光光度法进行测定，氨基酸含量参照GB 5009.124-2016《食品安全国家标准食品中氨基酸的测定》中的方法使用氨基酸分析仪进行测定；钙、镁、锰、锌、铜、铁和硒含量分别参照GB 5009.92-2016《食品安全国家标准食品中钙的测定》、GB 5009.241-2017《食品安全国家标准食品中镁的测定》、GB 5009.242-2017《食品安全国家标准食品中锰的测定》、GB 5009.14-2017《食品安全国家标准食品中锌的测定》、GB 5009.13-2017《食品安全国家标准食品中铜的测定》、GB 5009.90-2016《食品安全国家标准食品中铁的测定》中的原子吸收分光光度法和GB 5009.93-2017《食品安全国家标准食品中硒的测定》中的氢化物原子荧光光谱法进行测定。

1.2.2 蚕蛹活性物质含量测定多糖含量参照SN/T 4260-2015《出口植物源食品中粗多糖的测定》中的苯酚-硫酸法进行测定，总多酚含量参照T/AHFIA 005-2018《植物提取物及其制品中总多酚含量的测定》中的分光光度法进行测定，总黄酮含量参照SZDB/Z 349-2019《食品中总黄酮的测定》中的分光光度法进行测定，总生物碱含量参照沈维治等[19]的雷氏盐比色法进行测定，α-亚麻酸含量参照GB 5009.168-2016《食品安全国家标准食品中脂肪酸的测定》中的归一化法进行测定。

1.2.3 蚕蛹有害矿物质元素含量测定总砷和总镉含量参照GB 5009.268-2016《食品安全国家标准食品中多元素的测定》中的电感耦合等离子体质谱法进行测定。

1.3 统计分析

试验数据采用Excel 2003和SPSS 17.0进行统计分析；采用因子分析法和隶属函数法分析各指标对蚕蛹营养成分和活性物质品质的影响程度，并综合评价其品质。

隶属函数R(xi)=(xi-xmin)/(xmax-xmin)

反隶属函数R(xi)=1-(xi-xmin)/(xmax-xmin)

综合分值Di=∑mi=Fji×Ej

式中，xi为指标测定值，xmin和xmax分别为所有样品某一指标的最小值和最大值，Di为各样品品质的综合分值，Fji为第i个样品第j个特征根>1因子的分值，Ej为第j个因子的方差贡献率，m为特征根>1因子的个数。

2 结果与分析

2.1 不同区域、不同季节两广二号蚕蛹的营养成分含量和品质比较

2.1.1 营养成分含量比较由表2可知，18个样品蚕蛹的蛋白质、脂肪、总糖和总氨基酸含量在种间均无明显差异，变异系数仅分别为4.87 %、10.13 %、9.45 %和6.07 %；钙、镁、铁和锰含量在种间差异均较明显，变异系数分别为27.47 %、22.06 %、46.76 %和40.65 %；铜、锌和硒含量在种间差异极明显，变异系数分别为119.85 %、74.22 %和163.99 %。其中，蛋白含量最高的为B2(63.78 %)，其次为D1(62.79 %)，即广西象州县夏季蚕蛹的蛋白含量最高，广西那坡县春季蚕蛹的蛋白含量次之；脂肪含量最高的为C1(41.70 %)，其次为B1(39.10 %)，即广西平果市春季蚕蛹的脂肪含量最高，广西象州县春季蚕蛹的脂肪含量次之；总糖含量最高的为D3(6.11 %)，其次为A3(6.06 %)，即广西那坡县秋季蚕蛹的总糖含量最高，广西横县秋季蚕蛹的总糖含量次之；总氨基酸含量最高的为F2(43.38 %)，其次为E2(42.19 %)，即广西环江县夏季蚕蛹的总氨基酸含量最高，广西宜州市宜州区夏季蚕蛹的总氨基酸含量次之；钙含量最高的为D1(2.69 g/kg)，其次为F1(2.30 g/kg)，即广西那坡县春季蚕蛹的钙含量最高，广西环江县春季蚕蛹的钙含量次之；镁含量最高的为A1(7.82 g/kg)，其次为E1(7.04 g/kg)，即广西横县春季蚕蛹的镁含量最高，广西宜州市宜州区春季蚕蛹的镁含量次之；铜含量最高的为F1(540.58 mg/kg)，其次为A1(364.90 mg/kg)，即广西环江县春季蚕蛹的铜含量最高，广西横县春季蚕蛹的铜含量次之；锌含量最高的为D1(229.36 mg/kg)，其次为D3(145.84 mg/kg)，即广西那坡县春季蚕蛹的锌含量最高，广西那坡县秋季蚕蛹的锌含量次之；铁含量最高的为F1(58.16 mg/kg)，其次为E1(57.49 mg/kg)，即广西环江县春季蚕蛹的铁含量最高，广西宜州市宜州区春季蚕蛹的铁含量次之；锰含量最高的为D2(28.15 mg/kg)，其次为E1(23.54 mg/kg)，即广西那坡县夏季蚕蛹的锰含量最高，广西宜州市宜州区春季蚕蛹的锰含量次之；硒含量最高的为D2(4.86 mg/kg)，其次为F3(0.81 mg/kg)，即广西那坡县夏季蚕蛹的硒含量最高，广西环江县秋季蚕蛹的硒含量次之。说明两广二号蚕蛹的营养成分含量随着地域和季节的变化而变化。

2.1.2 营养成分品质的因子分析由表3可知，对18个样品蚕蛹的11个营养成分含量数据进行隶属函数法转化，将标准化的数据进行因子分析，从11个指标中提取获得特征根值λ>1的因子4个，其累积方差贡献率达79.930 %，即能反映18个样品蚕蛹营养指标79.930 %的信息，因此可选取这4个因子作为18个样品蚕蛹营养品质的综合评价指标。其中，因子1的特征值为3.387，方差贡献率为30.789 %，对应较大的特征向量有钙、铜和锰含量(钙和铜含量为正向标，锰含量为负向标)；因子2的特征值为2.433，方差贡献率为22.120 %，对应较大的特征向量有总糖、镁和铁含量(镁和铁含量为正向标，总糖含量为负向标)；因子3的特征值为1.775，方差贡献率为16.139 %，对应较大的特征向量有脂肪和锌含量(锌含量为正向标，脂肪含量为负向标)；因子4的特征值为1.197，方差贡献率为10.882 %，对应较大的特征向量是蛋白含量(正向标)。说明影响两广二号蚕蛹营养成分品质的主要指标为钙、铜、锰、镁、铁、锌、总糖、脂肪和蛋白质含量。

表3 18个样品蚕蛹营养成分品质因子的载荷矩阵特征向量及累积方差贡献率Table 3 The load matrix eigenvectors and cumulative variance contribution rates of the nutrient quality factors of silkworm pupa in 18 samples

续表4 Continued table 4

2.1.3 营养成分因子的综合评价结果由表4可知，F1、D1和A1的营养成分综合评价分值分别排在第1、2和3位，说明广西环江县、那坡县和横县春季两广二号蚕蛹的综合营养品质较高，开发为食用蚕蛹原料的价值较高。

表4 18个样品蚕蛹的营养成分品质因子分值、综合分值及评价结果Table 4 Nutritional quality factor score and comprehensive score evaluation of silkworm pupa in 18 samples

2.2 不同区域、不同季节蚕蛹的活性物质含量及品质评价

2.2.1 活性物质含量比较由表5可知，18个样品蚕蛹的多糖、α-亚麻酸、总黄酮、多酚和总生物碱含量间存在明显差异，变异系数分别为22.05 %、22.58 %、16.95 %、33.14 %和22.91 %。其中，多糖含量最高的为B1(3.11 %)，其次为C1和D1(均为2.40 %)，即广西象州县春季蚕蛹的多糖含量最高，广西平果市和广西那坡县春季蚕蛹的多糖含量次之；α-亚麻酸含量最高的为F2(12.70 %)，其次为C2(12.40 %)，即广西环江县夏季蚕蛹的α-亚麻酸含量最高，广西平果县夏季蚕蛹的α-亚麻酸含量次之；总黄酮含量最高的为A2(10.80 g/kg)，其次为B1(10.67 g/kg)，即广西横县夏季蚕蛹的总黄酮含量最高，广西象州县春季蚕蛹的总黄酮含量次之；多酚含量最高的为C1(14.46 g/kg)，其次为A1(14.17 g/kg)，即广西平果县春季蚕蛹的多酚含量最高，广西横县春季蚕蛹的多酚含量次之；总生物碱含量最高的为D1和E1(均为2.90 g/kg)，其次为C1(2.60 g/kg)，即广西那坡县和宜州市宜州区春季蚕蛹的总生物碱含量最高，广西平果县春季蚕蛹的总生物碱含量次之。说明两广二号蚕蛹的多糖、α-亚麻酸、总黄酮、多酚和总生物碱含量受地域和季节影响较明显。

表5 18个样品蚕蛹的活性物质含量比较Table 5 The content of active components of silkworm pupa in 18 samples

2.2.2 活性物质品质的因子分析将18个样品蚕蛹5个活性物质含量的数据经隶属函数法转化后进行因子分析，从5个指标中提取获得特征根值λ>1的因子1个，其载荷矩阵、方差贡献率和累积方差贡献率见表6。特征根值λ>1因子的累积方差贡献率为62.506 %，能反映18个样品蚕蛹活性物质指标62.506 %的信息，因此可选取该因子作为18个样品蚕蛹活性物质品质的综合评价指标；该因子的特征值为3.125，对应较大的特征向量有多糖、α-亚麻酸、多酚和总生物碱含量，其中α-亚麻酸含量为负向标，其余特征向量含量均为正向标。说明影响两广二号蚕蛹活性物质品质的主要指标为多糖、α-亚麻酸、多酚和总生物碱含量。

表6 18个样品蚕蛹活性物质品质因子的载荷矩阵特征向量及累积方差贡献率 Table 6 Load matrix eigenvectors and cumulative variance contribution rates of silkworm pupa in 18 samples

2.2.3 活性物质因子的综合评价结果由表7可知，D1、C1和B1的综合评价分值分别排在第1、2和3位，说明广西那坡县、平果市和象州县春季两广二号蚕蛹活性物质的综合品质较佳，开发为食用和药用蚕蛹资源的价值较高，其中以广西那坡县春季两广二号蚕蛹的开发应用价值最高。

表7 18个样品蚕蛹的活性物质品质因子分值、综合分值及评价结果Table 7 Activity quality factor, comprehensive scores and evaluation in active components in 18 samples

2.3 两广二号蚕蛹的有害矿物质元素含量情况

从图1可看出，A1～A3的总砷含量随着季节的变化呈逐渐下降，B1～B3及C1～C3和E1～E3的总砷含量随着季节的变化呈逐渐上升，D1～D3和F1～F3的总砷含量则随着季节的变化呈先上升后下降的变化趋势。其中，A3、C1、C2、D1、D2、D3和E1的总砷含量均在GB 2762-2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》限定砷含量(低于0.500 mg/kg)范围内。可见，在广西6个县(市、区)春、夏和秋季18个蚕蛹样品中，仅广西那坡县蚕蛹的总砷含量均低于国标，其中春季蚕蛹的总砷含量最低。方差分析结果表明，同一地域不同季节两广二号蚕蛹的总砷含量间存在显著差异(P<0.05，下同)。从图2可看出，A1～A3的镉含量随着季节变化呈先小幅下降后小幅上升的变化趋势，其他样品蚕蛹的镉含量均表现为随着季节变化呈先上升后下降的变化趋势，尤其以F1、F2和F3的镉含量变幅更大。除F2的镉含量超过GB 2762-2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》限定镉含量(低于0.100 mg/kg)外，其他样品蚕蛹的镉含量均未超标，尤其以D1的镉含量最低(0.010 mg/kg)。方差分析结果表明，同一地域不同季节蚕蛹的镉含量除A1与A3差异不显著(P>0.05)外，其余样品的镉含量间均存在显著差异。

同一采样点样品图柱上不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，下同Different lowercase letters on the same sample column represented significant difference(P<0.05), the same as below图1 18个样品蚕蛹的总砷含量比较Fig.1 Comparison of total arsenic content in silkworm pupa in 18 Samples

图2 18个样品蚕蛹的镉含量比较Fig.2 Comparison of cadmium content in silkworm pupa in 18 samples

综上所述，影响两广二号蚕蛹有害矿物质元素镉和砷含量的主要因素是地域，但在广西6个县(市、区)的18个样品中，广西那坡县秋季两广二号蚕蛹的总砷和总镉元素含量均较低且未超标，具有食用安全保障。

3 讨论

本研究结果表明，广西那坡县春季两广二号蚕蛹的蛋白含量较高，达62.79 %，明显高于屈达才等[20]分析桂夏二号家蚕蛹的蛋白含量(50.90 %)及刘军等[9]测定的雄蛹蛋白含量(41.65 %)，说明广西那坡县春季蚕蛹的蛋白含量极其丰富，具有较高的开发利用价值。刘军等[9]测定的雄蛹总糖含量(8.25 %)较本研究中广西那坡县秋季蚕蛹的总糖含量(6.11 %)高，说明蚕蛹的营养成分含量可能与其性别、品种、地域和季节有关。Longvah等[21]研究显示，木薯蚕蛹的钙含量为712.00 mg/kg，镁含量为1870.00 mg/kg，铁含量为234.00 mg/kg，锌含量为70.20 mg/kg，铜含量为18.00 mg/kg，锰含量为26.10 mg/kg。本研究中，广西那坡县春季蚕蛹的钙含量(2.69 g/kg)、锌含量(229.36 mg/kg)及夏季蚕蛹的锰含量(28.15 mg/kg)均高于Longvah等[21]的测定值，表明广西那坡县春夏季两广二号蚕蛹具有很高的矿物质营养价值，尤其以夏季蚕蛹的矿物质营养更高。综上所述，广西那坡县两广二号春季蚕蛹开发为食用资源的价值最高。

开发蚕蛹的药用或康养价值时，主要关注其多糖、多酚、总黄酮、总生物碱和α-亚麻酸等活性物质指标[22-24]。刘影侠等[25]研究表明，白色、黄色和绿色3类茧色家蚕品种资源蚕蛹的总黄酮含量介于2.30～4.40 mg/g。本研究中，广西横县夏季、广西平果市春季两广二号蚕蛹的总黄酮含量(分别为10.80和10.61 g/kg)明显高于刘影侠等[25]的测定值，其他蚕蛹样品的活性物质含量也各有高低，均具有相应的开发利用价值，而广西那坡县春季两广二号蚕蛹5种活性物质含量中的总生物碱含量和多糖含量较高(均排在18个样品的第2位)，综合评价分值排在第1位，因此具有开发为食用和药用资源的潜力。蚕蛹是缫丝后的产物，其中，干茧缫丝采用烘茧技术克服了鲜茧不易保存的缺点，但该工艺过程能耗高、副产品价值低且经处理剩下的蚕蛹不能食用，而鲜茧缫丝通过冷冻贮藏、蚕基因改良及灭活保鲜等技术有效解决了鲜茧贮藏难的技术问题，降低能耗的同时较好地保留蚕蛹的营养价值[26]。至今，在蚕蛹的利用上已不局限于其食用性，更多的是考虑其安全性。本研究以蛹体正常、颜色鲜亮的鲜蛹烘干后粉碎过筛的蚕蛹粉末样品进行测定分析，结果表明，影响两广二号蚕蛹有害矿物质元素镉和砷含量的主要因素是地域，其中在广西6个县(市、区)的18个样品中，广西那坡县秋季两广二号蚕蛹的总砷和总镉元素含量均较低且未超标，具有食用安全保障。因此，开发活性物质含量较高的康养食品和保健品，可选取广西那坡县春季蚕蛹。

本研究通过隶属函数法将两广二号蚕蛹18个样品的营养成分和活性物质含量数据进行标准化后再通过因子分析法分别分析其11个营养成分指标和5个活性物质指标，根据提取特征根值λ>1因子的根值和方差贡献率，得到对应的营养成分和活性物质品质的综合评价分值，直观地、合理地筛选出营养成分和活性物质品质最优的蚕蛹资源，可为蚕蛹资源的食用、药用及综合利用提供科学依据。