柞蚕不同龄期蚕粪的特性及其主要成分的测定

高声鹏 苏 鑫 阎祎鑫 白田雪 王欣怡 刘 限(吉林省辽源市东辽县蚕业工作站，吉林辽源 36600； 沈阳农业大学生物科学技术学院，辽宁沈阳 0866)

桑蚕沙即桑蚕粪，不仅含有丰富的蛋白质、脂肪、粗纤维，还含有铜、铁、锌等微量元素，另外还富含叶绿素、类胡萝卜素、果胶、维生素和生物碱等，是一种非常具有开发潜力和价值的资源[1]，在农业领域、医药领域和养殖业中都有着广泛的应用[2-9]。

柞蚕(Antheraeapernyi)是鳞翅目大蚕蛾科的泌丝昆虫，是我国特有的泌丝昆虫资源，我国年产柞蚕茧7.5×104t左右，约占世界总量的90%；作为主要的食用昆虫之一，柞蚕蛹的产量在6.0×104t左右，在昆虫食品的市场销售量上占据首位，而且柞蚕业一直是中国东北地区蚕农脱贫致富奔小康的依赖性产业[10-11]。柞蚕粪目前还没有像桑蚕沙那样被广泛开发利用，只有吉林林学院用其研制了虫茶[12]，也有报道其在改善柞园生态环境上有一定的作用，但目前关于柞蚕粪的相关研究鲜见报道，限制了柞蚕粪的开发利用；因此，研究分析柞蚕粪的特性和成分，对于探究柞蚕对不同营养物质的吸收利用和柞蚕粪回归土壤对土壤改良的效果具有重要的意义，同时通过对比分析柞树叶、柞蚕蛹和柞蚕粪中重金属含量的变化，能够明确柞蚕对金属元素的富集情况，为柞蚕蛹的食用和柞蚕粪的综合利用提供理论支持，为促进柞蚕业的可持续发展奠定基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 供试柞蚕 柞蚕品种为沈黄1号，沈阳农业大学选育并保存。

1.1.2 供试柞蚕粪 秋柞蚕饲养季节，收集饲养在辽东栎上的不同龄期和同一龄期不同生长阶段(增食期、盛食期和减食期3个阶段)柞蚕的蚕粪，将收集的蚕粪自然阴干后，保存备用。

1.1.3 主要试剂 葡萄糖、浓硫酸(1.84 g/cm3)、蒽酮、硝酸、30%过氧化氢、考马斯亮蓝G250(Solarbio)、牛血清白蛋白(Solarbio)等，国药集团化学试剂有限公司产品，均为分析纯。

1.1.4 主要仪器设备 PR124ZH/E型OHAUS天平，奥豪斯仪器有限公司产品；游标卡尺、UV2000型紫外可见分光光度计，龙尼柯(上海)仪器有限公司产品；1525-2489型电感耦合质谱分析仪，沃特斯公司产品；解剖镜、TGL-18C-C型离心机，上海安亭科学仪器厂产品。

1.2 试验方法

1.2.1 不同龄期柞蚕粪大小的调查 分别准确称取不同龄期柞蚕粪1 g，然后计数蚕粪的粒数，重复3次。随机选取蚕粪30粒，1～2龄的蚕粪用带测微尺的解剖镜测量蚕粪的大小(粒径和粒长)；3～5龄的蚕粪用游标卡尺测定，重复3次。

1.2.2 不同龄期柞蚕粪可溶性糖含量的测定 将饲养在辽东栎上的一定数量的柞蚕按照龄期于增食期、盛食期、减食期3个时期分别收集蚕粪，于80 ℃下烘干后，将小蚕期(1～3龄)和大蚕期(4～5龄)增食期、盛食期和减食期的蚕粪分别混合，研磨后，过100目筛子后，备用。准确称取过100目筛子后的柞蚕粪25 mg置于离心管内，然后加入20 mL蒸馏水，振荡混合均匀后，放入沸水中水浴20 min。取出冷却后，过滤收集过滤液。然后采用蒽酮比色法[13]测定过滤液中可溶性糖的含量，从而计算出柞蚕粪中可溶性糖的含量。

1.2.3 不同龄期柞蚕粪可溶性蛋白质含量的测定 准确称取过100目筛子后的柞蚕粪25 mg置于研钵内，然后加入10 mL蒸馏水充分研磨后，转入20 mL的离心管内，4 000 r/min离心15 min，取上清液。然后采用考马斯亮蓝G250比色法[14]测定上清液中可溶性蛋白质的含量，从而计算出柞蚕粪中可溶性蛋白质的含量。

1.2.4 不同龄期柞蚕粪主要矿质元素及重金属(类金属)元素含量的测定 准确称取柞蚕幼虫不同龄期自然混合的蚕粪10.0 g置于研钵内，充分研磨，过100目筛子后，准确称取柞蚕粪样品0.300 g(精确到0.001 g)，倒入消化罐中，而后加入体积分数为65%的硝酸3 mL和体积分数为30%的过氧化氢1 mL。密封后在150 ℃高温下消解12 h。消解后对罐内的液体进行赶酸处理后，马上用120 ℃的电热板进行加热除去余酸，当消化罐里的液体挥发浓缩至1 mL时，将其转移至50 mL的小塑料瓶中，用超纯水定容至30 mL。于电感耦合质谱分析仪上进行主要矿质元素及重金属(类金属)元素含量的测定。

1.3 数据分析

数据分析采用Excel2010和SPSS13.0统计软件进行分析。采用单因素方差(One-way ANOVA)分析。

2 结果与分析

2.1 柞蚕不同龄期蚕粪的大小和质量

每个龄期柞蚕粪的收集均是将饲养一定数量的柞蚕所有蚕粪分别收集，自然阴干后随机选取30粒测量大小，随机称取1 g柞蚕粪进行数量计数。柞蚕粪一般为柱形，所以测量其粒径和粒长。从表1可以看出：柞蚕粪粒径由1龄的0.61 mm增加到5龄的6.43 mm，增大了约10倍；柞蚕粪粒长由1龄的0.73 mm增加到5龄的5.61 mm，增大了约8倍；柞蚕粪的体积由1龄的0.22 mm3增加到5龄的187.73 mm3，增大了约853倍。从图1可以看出，柞蚕粪每克所含的粒数随着龄期的增加而减少，由1龄期的7 659粒减少到5龄期的14粒，说明柞蚕粪随着龄期的增加在不断增大，5龄期每粒柞蚕粪的质量大约是1龄期的547倍。

表1 柞蚕不同龄期蚕粪的大小

图1 柞蚕不同龄期每克蚕粪的粒数

2.2 柞蚕不同龄期蚕粪中可溶性糖的含量

柞蚕大蚕期与小蚕期的蚕粪中可溶性糖的含量存在一定差异，不论增食期、盛食期和减食期，小蚕期蚕粪中可溶性糖含量均高于大蚕期；盛食期排出的蚕粪中可溶性糖含量较高，可见柞蚕在盛食期吸收的可溶性糖少(图2)。总体上看，小蚕期蚕粪中可溶性糖含量显著高于大蚕期，说明柞蚕幼虫在小蚕期吸收的可溶性糖较少，在大蚕期吸收的可溶性糖较多(图3)。

图2 柞蚕不同生长阶段蚕粪中可溶性糖的含量

图3 柞蚕小蚕期和大蚕期蚕粪中可溶性糖的含量

2.3 柞蚕不同龄期蚕粪中可溶性蛋白质的含量

柞蚕小蚕期和大蚕期蚕粪中可溶性蛋白质的含量存在显著性差异，小蚕期蚕粪中可溶性蛋白质含量显著小于大蚕期蚕粪中可溶性蛋白质含量。大、小蚕期不同生长阶段的蚕粪中可溶性蛋白质的含量也存在差异，其中盛食期蚕粪中可溶性蛋白质的含量明显高于增食期和减食期的可溶性蛋白质含量，其中大蚕期各个不同生长阶段蚕粪中可溶性蛋白质的含量存在显著差异(图4)。

图4 柞蚕大小蚕期不同生长阶段蚕粪中可溶性蛋白质的含量

2.4 柞蚕粪中主要矿质元素及重金属(类金属)元素的含量

柞蚕粪中主要矿质元素含量由高到低依次为K、P、Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、Ni，重金属(类金属)含量由高到低依次是As、Cr、Pb、Se、Hg、Cd。柞蚕粪中K、P、Ca和Mg的含量远高于其他矿质元素含量；重金属中As、Cr含量较高(表2)。

表2 柞蚕粪、柞树叶和柞蚕蛹中主要矿质元素及重金属(类金属)元素的含量 mg/kg

柞蚕粪中各种矿质元素及重金属元素含量与辽东栎、辽东栎饲养柞蚕(同一品种)生产的柞蚕蛹中含量比较(表2)发现，柞蚕粪中Fe、Mn、As、Hg的含量要高于柞树叶和柞蚕蛹中的含量；K、Se的含量高于柞树叶而低于柞蚕蛹；Ca、Ni的含量高于柞蚕蛹而低于柞树叶；P、Mg、Zn、Cu、Cr、Pb、Cd的含量低于柞树叶和柞蚕蛹中的含量。由此可以看出，柞蚕对饲料中各种矿质元素的吸收和利用存在差异，P、Ca、Mg、Zn、Cu等矿质元素在柞树叶中的含量明显高于在柞蚕粪中的含量，说明这些矿质元素被柞蚕吸收利用，而K、Fe、Mn等在柞蚕粪中的含量高于在柞树叶中的含量，说明柞蚕对它们的吸收利用的较少，而且由柞蚕代谢产生的也被排泄到体外。柞蚕基本上对大部分重金属都没有富集作用(Zn、Cd除外)，柞蚕蛹中的重金属含量等于或低于柞树叶中的重金属含量。

3 讨论

柞蚕不同龄期蚕粪的大小反映了柞蚕生长的情况，通过分析发现，柞蚕单粒蚕粪的体积和质量由1龄到5龄分别增长了853倍和547倍，增长快速期主要在1龄，说明柞蚕的1龄生长速度最快，而后随着龄期的增加增长倍数逐渐减小，这些研究结果进一步验证了柞蚕的生长速度是随着龄期的增加而逐渐变慢的，其中小蚕期是生长速度较快的时期[16-17]。

柞蚕小蚕期蚕粪中可溶性糖含量要高于大蚕期，但大蚕期的可溶性蛋白质含量要高于小蚕期，该结果也进一步说明了小蚕期是营养生长的重要时期，需要更多的蛋白质用于体躯的构建，而碳水化合物主要用于生长的能源消耗，大蚕期需要更多的碳水化合物用于能源消耗，促进柞蚕的取食和运动。柞蚕粪中矿质元素种类较多，K、Fe、Mn元素含量较高，说明柞蚕对这些元素的吸收能力较弱或对这些元素的需求不多，较少量就能满足柞蚕生长发育的需要，而对P、Ca、Mg、Zn、Cu等元素需求较多。

柞蚕粪中重金属Pb、Cr、Cd、As、Hg的含量除As和Hg外，其余3种重金属的含量均比柞树叶和柞蚕蛹中的含量要低，说明柞蚕对重金属的利用和吸收能力差，除Pb和Cr外，其他的重金属元素从柞蚕粪中排除的量较多，从而造成柞蚕蛹中累积的较少，印证了柞蚕对不同重金属元素的积累、转移和代谢能力不同[15]和昆虫对重金属元素及矿质元素的排泄程度和富集能力不同[18]。