蚕蛹蛋白开发与利用现状

1、第6期(总第211期 2010年6月农产品加工学刊Academic Periodical of Farm Products ProcessingNo.6 Jun.文章编号:1671-9646(201006-001704蚕蛹蛋白开发与利用现状董烨平,4吴琼英(江苏科技大学生物与环境工程学院,江苏镇江212018摘要:蚕蛹资源丰富,用途广泛。介绍r蚕蛹的主要营养成分和生理功能,蚕蛹蛋白的制备方法和开发利用研究现 状,指m了蚕蛹蛋白加下业存在的主要问题和应用前景。关键词:蚕蛹蛋白;生理功能;制备;开发利用Research Status of Development and Utilization f

2、or Silkworm Chrysalis Protein Dong YepiIlg,Qiongying(School of Bioteehnology and Environmental Engineering.Jiangsu University of Science and Technology,Zhenjiang,Jiangsu 212018,ChinaAbsUaet:The silkworm chrysalis resourees were rich and were widely used.In this paper,the main nutrient content, physi

3、ological function。preparation method,development and utilization of silkworm ehrysalis were analyzed.In addition,the main problems of prcessing industry anti application prospect for silkworm chrysalis protein were put forward.Keywords:silkworm chrysalis protein;physiological function;preparation;de

4、velopment and utilization蚕蛹又名“小蜂儿”,是蚕蛾科家蚕的蛹。我国 养蚕历史悠久,鲜蚕蛹年产量可达10104t。蚕蛹 有较高的营养价值,自古就被作为滋补强身的食材。 中医认为蚕蛹性温味咸,有补肾、强精、壮阳的功 效。李时珍在本革纲目中指出:蚕蛹昧成辛、性 平、无毒,人食可强身健身,人药可医多病,能补气 养血、强腰壮肾、滋肺润肠。.觋代科学试验证明,蚕 蛹中含有丰富的蛋白质,占干蛹质量的45%50%, 蚕蛹蛋白的分子量为(75。375kDa,主要为优质球 蛋白,含有人体必需的8种氨基酸,并且符合世界卫 生组织的理想蛋白质模式Ilt。此外,干蚕蛹中约含有 25%的脂肪(7

5、5%以上为不饱和脂肪酸,可萃取蛹 油闭。蚕蛹的不饱和脂肪酸,可以加快胆同醇的排泄, 抑制内源性胆固醇的合成,降低血脂和血小板凝集作 用;升高高密度脂蛋白,软化血管作用,所以蚕蛹对 慢性肝炎、肝硬化、动脉血管硬化有较好的疗效13I。 蚕蛹中约l%的非皂化物(如谷甾醇、胆同醇及菜油 甾醇等141,丰富的维生素(VBI,VB2,VB5,VA, VD和叶酸等和微量元素(Ca,Zn,Fe,Cu,Se, Mg,K,Na等同,以及其他生物活性物质。研究表 明,蚕蛹中还含有麦角甾醇等多种蛋白激素和蜕皮甾 酮121。这些发现,使得蚕蛹在制成营养保健品、药品 以及其他工业方面(如蚕蛹蛋白纤维新型材料方面 具有广阔

6、的应用前景。1蚕蛹蛋白提取和精制方法1.1提取蚕蛹蛋白的提取主要有:有机溶剂提取、直接酸 析和碱溶酸析法。(1有机溶剂提取。以鲜蛹为原料,应用表面活 性剂和有机溶剂进行萃取。其优点是在常温下进行脱 脂,保持了蛋白质的结构和生物学活性,脱脂后制备 的蚕蛹分离蛋白溶解性好,营养价值高161,是广泛采 用的加工方法。(2直接酸析。取鲜蛹用自来水冲洗,加适量的 水匀浆,滤去蛹皮等不溶物,加热到90,用盐酸 调pH值4.5左右,静置12h,抽滤或离心甩于,在 60下烘干得蚕蛹粗蛋白,再经脱脂得成品蚕蛹蛋 白粉和蛹油,得到的油脂经精制成为高档蛹油f7f。 (3碱溶酸析。以已脱脂的蛹粕为原料,采用二 次碱提

7、蛋白,盐酸酸化至等电点,得淡黄色蛹蛋白。 该方法利用蚕蛹蛋白为球蛋白能溶于稀碱的性质,提 取蛋白质,同时可回收甲壳质,但变色和腥味却无法 克服i8l。收稿日期:2010-0319基金项目:江苏科技大学本科生创新计划专项经费资助(2009年;江苏科技大学青年骨f教师支持计划资助(2009年。 作者简介:董烨平(1988一。女。江苏人,在i卖本科,研究方向:生物T程。Email:869041741163.cwlm。18 农产品加工学刊 2010年第6期1.2精制蚕蛹蛋白要进入人们的生产和生活,就需要精心 “改造”,也就是要进行精制,包括脱脂、除臭、脱色 和除苦味。蚕蛹脱脂方法有:机械压榨脱脂法、机

8、械离心脱 脂法和溶剂浸出法。机械压榨脱脂法提取油脂困难较 大,因为蚕蛹中粗纤维含量很低,导致蚕蛹质地比较 软,不易压榨。溶剂浸出法是现在脱脂的主流方法。 对于溶剂浸出法来说,选择合适的浸出溶剂是关键, 浸出溶剂必须具有对蚕蛹中的脂肪有良好的溶解性, 且不能溶解蚕蛹蛋白,以使蛋白质易于分离,有适中 的沸点等特性。在采用非极性环己烷对蚕蛹油脂提取的试验中191, 发现蚕蛹在含水量为4%6%时,可获得最佳脱油效 果。研究发现,溶剂的选择应特别注意其含水量,选 用极性溶剂时,含水量越低越好,而对于非极性溶剂 则有一个合适的含水量,并非越低越好。较好的方法还有超,15界CO:萃取蚕蛹油脂【lol,试 验

9、发现萃取压力、萃取温度、萃取时间,对于CO:超临界流体萃取提取蚕蛹有很大的影响。随着研究的深人,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。(1吸附剂法。采用B一环糊精为吸附剂,利 用其分子的疏水腔囊、吸附、络合臭味,可以起到良 好的除臭效果flI】。(2微生物法。脱脂操作后,加入菌种发酵,可 以制备脱臭蛋白粉。采用少孢根霉SPT3菌株添加生 长促进剂Rn,直接将菌种加入蚕蛹中,经发酵达到 脱臭目的【121。(3蒸馏法。需要找到合适的溶剂,该溶剂需要 低沸点,并且可与腥味成分形成易挥发物质,可通过 水蒸汽蒸馏脱除,可取得良好的除臭效果。钱俊青1

10、31对脱脂蚕蛹粉的除腥工艺进行了研究,根据腥味成分 的化学特性,用低沸点的醋酸为脱腥剂与其形成易挥 发物质,通过蒸汽蒸馏脱除,取得良好的效果。 (4综合法。以臭味的多样性和多变性为视点, 全程、全方位综合除臭。在酸性范围内加入抗氧化 剂,可以防止MaiUaed反应和Stracker的发生。在全 封闭方式、隔绝空气的条件下,高效除油。低温、低 碱性的蛋白质在提取阶段缩短时间,可以减轻臭味, 用有机溶剂洗除蛋白质中的臭味【41。(5有机溶剂浸提法。试验表明,有机溶剂选用 丙酮最佳,浸提方法以索氏提取法效果最好“51。(6氧化法。通过氧化腥味成分,改变其理化性 质,从而达到除臭目的。研究表明,采用臭

11、氧脱臭获 得成功,用脱脂的蚕蛹,以臭氧脱臭2h,可除去蛹 臭味【f研。微生物法脱臭效果虽然明显,菌株繁殖周期短, 可以应用于工业化生产,具有很好的前景,但不足之 处是,由于微生物的本身特点,其培养条件严格,需 要规范化操作,严防污染。综合除臭法虽然蛋白损失 小,但工艺复杂、成本较高。吸附剂法、蒸馏法除 臭、有机溶剂浸提法、氧化法方法简单,试剂种类 少,有广阔的应用途径【8l。蚕蛹蛋白的脱色方法有:活性炭吸附法、氧化剂 氧化漂白和蛋白质修饰法。(1利用活性炭的吸附性进行脱色。在pH值 67,90下,进行脱色,具有较好的脱色效果,但 操作繁琐,目标产物损失较严重旧。(2脱色操作可以运用H20:氧化

12、法,但该方法 对产物的活性等性质有影响。(3蛋白质的修饰方案有酸性乙酸酐(或顺丁烯 二酸酐赖氨酸和硫酸锆修饰氨基和羧基致使蛋白脱 色【阍。1.2。4除苦味当蛋白质水解物的分子量低于6000Da时,呈 现苦味。苦味来源于苦味肽和苦味氨基酸,必须除 去。脱苦味的方法主要有活性炭脱苦。运用活性炭吸 附方法对酶解液进行脱苦处理,研究表明,质量分数 为3%的活性炭,可以消除酶解液的苦味,并且效果 令人满意I嘲。蚕蛹蛋白的精制,还需用对酶解液进行 脱盐处理。2蚕蛹蛋白的开发利用蚕蛹蛋白可通过控制分解程度,制备出具有良好 生理活性的多肽。水解蚕蛹蛋白有碱水解法、酸水解法和酶水解 法。但前两种方法均易造成部分

13、必需氨基酸的构型破 坏,使蚕蛹蛋白的营养价值降低,而且对设备耐酸碱 要求较高,增加了生产成本。此外,酸碱法排出的废 液对环境易造成污染。酶水解时反应条件温和,可以 获得有活性的水篇产物。蛋白水解酶种类较多,有植 物蛋白酶、动物蛋白酶和微生物蛋白酶。在制备蚕蛹复合氨基酸试验中嗍,对几种常见的 酶制剂(胰蛋白酶、胃蛋白酶、胰酶、木瓜蛋白酶 等进行水解效果的比较研究,发现胰蛋白酶水解率 最高。对胰蛋白酶水解进行深入研究,还发现采用脱 脂、浸泡、酶一酸联合水解等处理可提高水解率,用 蜂蜜掩盖,可以制成营养保健食品蚕蛹复合氨基 酸口服液。可采用双酶水解法水解蚕蛹蛋白。以蚕蛹为原 料,经过水解、离心、超滤

14、,制得含有丰富氨基酸的2010年第6期 董烨平.等:蚕蛹蛋白开发与利用现状 19 液体,经调配后即可得氨基酸I=1服液。双酶可以是中 2.3蚕蛹蛋白在其他方面的应用性酶和中性酶,或采用微生物双酶(栖土曲霉中性该 法蛋白酶3942和枯草杆菌中性蛋白酶1398双酶1211, 解决了单酶水解效率低的问题,为蚕蛹蛋白的开发利 用找到了一条有效途径。在研制高活性复合酶水解蚕蛹蛋白的试验中发 现【”,当酶浓度一定,在pH值910,温度4041 的条件下,酶解时间5h,底物质量分数为1%时, 水解效果最好。这种复合酶水解法具有创新性,为深 入开发蚕蛹资源开辟了新途径。利用精制的蚕蛹蛋白、氨基酸和蚕蛹丝胶蛋白

15、 等,运用于食品、医药、化工和饲料等方面。2.1蚕蛹蛋白在食品工业上的应用蚕蛹中含有微量的抗菌肽、溶菌酶和激素等生物 活性物质,更重要的是蚕蛹中不含性激素吲,这一特 点作为保健品尤为重要。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(氨基酸面 条、饼干(蚕蛹威化饼干、调味品(高级营养酱 油、味精、蚕蛹酒、果酱;蚕蛹蛋白还可以制成营 养饮料,如蚕蛹酸奶倒以及饮料(蚕蛹蛋白浆液与沙 棘汁和鲜桃汁进行混合处理制成果汁饮料、可乐、运 动饮料等,蚕蛹蛋白对人体具有较好的抗疲劳作 用【7J,可以制成抗疲劳的运动饮料【嘲。2.2蚕蛹蛋白在医药上的应用蚕蛹多肽的营养价值和生物保健功能逐渐为人们

16、 所认识,如补血作用,提供营养物质能力,提高机体 免疫器官功能,对细菌、病毒及肿瘤细胞均有选择性 杀伤作用、抗氧化作用等。试验表明,蚕蛹中的复合 氨基酸具有补血作用和提供营养物质能力,还可提高 机体免疫器官功能,在治疗恶性肿瘤方面前景甚好。 可将其制成胶囊、口服液或注射液(现在市场上已有 这类产品,如“舒乐康胶囊”、以蚕蛹蛋白为原料的 “蚕蛹蛋白丸”已在临床应用并取得良好效果。蚕蛹 制成的儿童用全氨基酸铁锌螯合物营养口服液,不但 能补充儿童正常氨基酸量的不足,此营养型口服液也 可在一定程度上治疗儿童缺铁、缺锌现象渊。此外, 利用微生物转谷氨酞氨酶的作用将蚕蛹蛋白质交联成 具有吸附、缓释功能、可

17、降解的功能性载体,用于医 药行业。这可能是一条拓展蚕蛹蛋白质用途并提升其 价值的有效途径,值得探索闸。张丽萍等人阎用动物及细胞试验研究蚕蛹蛋白多 肽液,发现蚕蛹蛋白多肽液有显著的抗肿瘤作用。利 用蚕蛹的丰富蛋白来培育蚕蛹虫草,可作为保健品, 具有滋补、保健的效果,可以代替天然稀缺的冬虫夏 草为人类健康带来福音。此外有研究发现,蚕蛹多肽 具有降低血清胆固醇和抗氧化的作用,相信蚕蛹的这 些生物活性在医药、化妆品、保健品、食品和饲料添 加剂等方面有广阔的应用前景。以蚕蛹蛋白为原料合成氨基酸类表面活性剂,具 有去污、起泡和杀菌功能,对头发和皮肤作用温和, 这对开发蚕蛹新的应用领域,提高经济价值和生产温

18、 和型的表面活性剂具有一定的实际意义。将蚕蛹蛋白作为化妆品添加剂,市场上已有丝菊 美系列化妆品(防皱面霜、二合一洗发香波、洗面 奶、沐浴乳、润肤、香水等闭。研究表明,蚕蛹的 丝胶蛋白具有改善棉制和纤维类衣物的柔韧性作 用120:可用于制作内衣和运动服,丝胶还可用来作纤 维、功能性膜材料等。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闭。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【蕊】 (“蛹肽蛋白”是以蚕蛹为主要原料,可以作为养殖 畜禽水产的良好蛋白原料,成为优质的农业产品。

19、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1291。3存在的问题与展望蚕蛹中含有丰富的蛋白质、不饱和脂肪酸以及多 种微量元素和其他生物活性物质,具有很高的营养和 药用价值。蚕蛹的蛋白质丰富,以其为原料进行科学 研究,可以更合理地利用资源。不少学者已经从事这 方面的研究。以优质蚕蛹为原料研制开发多肽产品是 今后蚕蛹蛋白开发利用的主要方向。充分利用蚕蛹资源的做法,不仅提高了人类的生 命质量,而且改善了环境,可以称得上是变废为宝。 但现实并不乐观,蚕蛹蛋白没有发挥出最大的功效。 这主要是由于蚕蛹蛋白加工过程中存在以下问题。 (1蚕蛹本身含有很重、很难除尽的腥味和色 素,特别是经水

20、溶胀后,异味和变色更为严重,大部 分消费者难以接受,让人敬而远之。(2蚕蛹蛋白虽然含有丰富的氨基酸,但比例不 当,难以符合人体的需要,这就需要在制作过程中进 行人为的配比添加。(3蚕蛹蛋白的水溶性较差,增加了生产难度。(4由于食品、保健产品的技术含量低,产品 质量不可靠,保健功能不显著,未能赢得人们的青 睐。(5许多研究成果停留在实验阶段,未能大规模 生产。随着生物工程技术和各种新型分离技术的不断发 展,这些实验成果将会运用于生产实践中,切实可行 地解决蛹蛋白加工过程中存在问题,为人类谋福。相 信在不久将来,蚕蛹蛋白在食品、保健等方面发展前 景广阔。20 农产品加工学刊2010年第6期参考文献

21、:胡滨,陈一资,胡惠民.食用蚕蛹蛋白的开发研究J】.食品科技,2007(8:184187.王洪欣.蚕蛹生物活性成分现代研究进展【J】.齐鲁药 事,2007。26(6:356357.朱奎奎。陈伟平,何自立.蚕蛹提取物对糖尿病大鼠血 糖和血脂水平的影响【J.浙江预防医学,2008,20(8:911.林高堂,蒋立文.蚕蛹综合利用研究进展【J】.蚕桑通 报,2006,37(2:l一4.DecongHu,QiongLiu,Hairong Cui,et a1.Effectsof amino acids from seleniumrich silkworm pupas onhumanhepatoma cel

22、lsJ】.LifeScience,2005,77:20982110.周小华,骆辉.蚕蛹分离蛋白制备及深加工现状与展 望田.蚕桑通报,2005,36(4:8-12.周建军,赵桦.一种简便的提取蚕蛹蛋白新方法【J】.天 然产物研究与开发,2001,13(14:44.郑仕远,陈钢琴.蚕蛹蛋白的开发进展【J】.重庆文理学 院学报。2006,5(4:2026.钱俊青.蚕蛹油脂提取的研究【JJ.浙江T业大学学报, 1996。24(2:166171.刘海军。苏超,付中华.也谈蚕蛹油的开发利用J】.北 方蚕业。2008。29“:40_41.敬承衡,张素清.蚕蛹蛋白脱色、l象臭研究明.云南师 范大学学报,199

23、5,15(1:67-70.钱俊青.脱脂蚕蛹粉的汽提除腥j1:艺研究lJJ.氨基酸和 生物资源,2002,24(1:1517.倪红,陈怀新,杨艳燕.柞蚕蛹综合利用技术【J】.湖北 大学学报,2003,25(3:263266.郑仕远,谢志刚,曹优明.蚕蛹的溶剂法一步脱脂、脱色、除臭工艺研究【J】.食品科技,2003(8:49-62.吴健一,魏克民.低脂无臭蚕蛹蛋白粉的制备方法【J】. 蚕业科学,2003,29(3:3639.胡居吾,范青生.蚕蛹蛋白精制T艺研究概况【J】.中国 食品添加剂,2004(5:2528.黄小霞.蚕蛹蛋白的提取进展J.广东蚕业,2008,42(4:43-46.陈静,郑明珠,

24、王浩.蚕蛹蛋白肽的制备及其运动饮料 研制J J.2009,30(14:318320.周爱梅,彭凯文,张桂珍,等.酶解蚕蛹蛋白及其应用研究J】.广州食品工业科技,1995,1l(2:11-14.吴坤,宋莲军.蚕蛹氨基酸口服液的研制【J】.郑州轻T 业学院学报(自然科学版,1999,14(4:7274. 张恭勤,施鼎方,黄令玲,等.蚕蛹蛋向粉用于儿童食品的研究蚕蛹蛋白粉对幼鼠性发育的影响m.同济大学学报,1993(2:249-253. 马春颖.蚕蛹酸奶的研制J】.中国乳业,2003(2:30一31.贾忠明,邹京.从蚕蛹制备儿童用全氨基酸铁锌螯合物 营养口服液【J】.长治医学院学报,1996,10(

25、2:120-121.张丽萍,曲红光,昌友权,等.蚕蛹蛋白抗疲劳作用人 群试食实验【J】.食品科学,2005。26(9:462-465. 王希娥,邝哲师,赵祥杰,等.蚕蛹的综合利用研究进 展【J】.中国蚕业,2008(3:710.Zhang Yu Qing.Applicationsof natural silk protein sefieininbiomaterials【J1.BiotechnologyAdvances,2002,20:91一100.Rangacharyulu P V,Giri S S,Paul B N,et a1.Utilization of fermented silkwor

26、mpupae silage infeed forcarps【J】.Bioresource Technology,2003,86:2932.王荣明.蚕蛹蛋白胨用于小诺霉素发酵【JJ.中国抗生素 杂志,2001,26(2:138150.(上接第7页究【D】.郑州:河南农业大学,2004【321赵律,李志光,李辉勇,等.木质纤维素预处理技术研究进展m.化学与生物工程,2007(5:5-8. 【33lBallesteros I,Oliva J M,Negro M J,et a1.Enzymic hydrolysisofsteamexplodedherbaceousagriculturalwaste(B

27、rassica earinataatdifferent partjcule sizes【J】.ProcessBiochemistry.2002,38(2:187-192. 34】孙智谋.混合酶及汽爆法提高秸秆发酵酒精的产量明.酿酒科技,2004(5:75_78. 35】Mosier N,WymanC,Dale B,et a1.Features of promisingtechnologies for pretreatment of iignoeellulosic bioma.ssfJ】.BioresourceTechnology.2(5,96:673686. FarzanehTeymouri。

28、LizbethLaureanoPerez,HasanAIizadeh,et a1.Optimization of the ammonia fiber explosion(AFEXtreatment parameters for enzymatic hydrolysis ofcornstoverfJ】.Bioresource Technology,2005,96(18:2014-2018.Sun Y,ChengJ.Hydrolysis of lignoeellulosic materials forethanol prodllc-tion:a review【J】.BioresourceTechn

29、ology,2002,83:】一11.杨长军,汪勤,张光岳.木质纤维素原料预处理研究进 展【J】.酿酒科技,2008(3:7781.Curreli N,Agelli M,Pisu B,et a1.Complete and efficient enzymic hy-drolysisof preheated wheatstraw【J】.ProcessBiochemistry,2002,37(9:937941.67890123456789n U n n 口 皿 口 皿 p 口 口 口 口 眨 嘲 阿脚 嘲旧 同 嘲 州呻 m m m1J1J1J 1l拍 粥 蚕蛹蛋白开发与利用现状作者:董烨平 , 吴

30、琼英 , Dong Yeping, Wu Qiongying作者单位:江苏科技大学,生物与环境工程学院,江苏,镇江,212018刊名:农产品加工学刊英文刊名:ACADEMIC PERIODICAL OF FARM PRODUCTS PROCESSING年,卷(期:2010(6参考文献(29条1. 乔明珩;李德芳 微生物法脱臭蚕蛹粉的研制 1997(012. 敬承衡;张素清 蚕蛹蛋白脱色、除臭研究 1995(013. 刘海军;苏超;付中华 也谈蚕蛹油的开发利用 期刊论文-北方蚕业 2008(044. 郑仕远;陈钢琴 蚕蛹蛋白的开发进展 期刊论文-重庆文理学院学报 2006(045. 周建军;赵桦 一种简便的提取蚕蛹蛋白新方法 期刊论文-天然产物研究与开发 2001(146. 周小华;骆辉 蚕蛹分离蛋向制备及深加工现状与展望 期刊论文-蚕桑通报 2005(047. Decong Hu;Qiong Liu;Hairong CuiEffects of amino acids from selenium-rich silkworm pupas on human hepatoma cells外文期刊 2005(178. 林高常;蒋立文 蚕蛹综合利用研究进展 期刊论文-蚕桑通报 2006(029.