全 文 ：FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY
食 品 科 技
2009年 第 34卷 第 12期
蚕蛹是蚕茧抽丝后剩下的副产品，含有丰富
的蛋白质、不饱和脂肪酸、多种维生素以及大量
的微量元素，具有极高的营养价值和开发利用价
值 [1- 2]。蚕蛹是人类的一种新营养源，是卫生部
批准的“作为普通食品管理的食品新资源名单”
中唯一的昆虫类食品，其氨基酸含量约为猪肉的 2
倍，鸡蛋的 4倍，牛奶的 10倍，8种人体必需的
氨基酸营养均衡，比例适当，符合 FAO/WHO的要
蚕蛹蛋白及蚕蛹油提取工艺
条件的改进
Study on the optimization of extraction technological conditions of
silkworm pupa protein and oil
LIU Xu-hui, MO Yi-ling, QIN Yong-rong*
(Department of Chemistry and Life Sciences, Hechi University, Yizhou 546300)
Abstract: The silkworm pupa protein drawing from dry silkworm chrysalis was investigated by alkaline
abstracting method. The technological conditions of silkworm chrysalis oil extraction by organic solvent were
studied with single factor experiment method. The best technological conditions of pupa oil abstracting was
obtained with orthogonal test. It was showed that water and silkworm chrysalis oil content of silkworm chrysalis
in Yizhou city are relatively higher. Otherwise, the silkworm pupa protein content is significant lower than that of
the other regions. The relative optimal technical conditions of silkworm pupa oil extraction was temperature 60
℃, time 2 hours, solvent 10 mL/g(ratio of solid-liquid 1∶10, w/v), and petroleum ether which boiling range is 60~
90 ℃ may be used as extraction agent. Some advantages of this method is summarized as follows: simple and
easy to do, energe saving and high efficiency, environmental friendly, high recovery rate.
Key words: silkworm pupa protein; silkworm chrysalis oil; extraction technological conditions; optimize
刘旭辉， 莫奕玲， 覃勇荣 *
(河池学院化学与生命科学系，宜州 546300)
摘要： 利用缫丝厂的副产物——蚕蛹为原料，碱法提取蛋白质。用单因素实验方法，对有机溶
剂法浸提蚕蛹油的工艺条件进行研究，用正交实验确定蚕蛹油提取的最佳工艺条件。实验结果
表明，宜州蚕蛹水分及蚕蛹油含量较高，蛋白质含量相对较低。以石油醚(沸程 60~90 ℃)为浸提
剂，浸提温度 60 ℃，浸提时间 2 h，料液比 1∶10(w/v)是比较理想的蚕蛹油提取工艺路线。该方
法简单易行，节能高效，回收率高，对环境污染小。
关键词： 蚕蛹蛋白；蚕蛹油；提取工艺；优化
中图分类号： TS 201.2 文献标志码： A 文章编号： 1005-9989(2009)12-0113-04
收稿日期： 2009-06-13 *通讯作者
基金项目： 广西自然科学基金(0728237)；广西高校重点建设学科--应用化学(2007<20>号)；广西高校重点建设实验室(2006<4>号)；广西教
育厅科研项目(200607MS031)。
作者简介： 刘旭辉(1962—)，女，四川武胜人，副教授，研究方向为应用化学。
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DOI:10.13684/j.cnki.spkj.2009.12.023
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求，非常适合人体的需要，是一种优质的昆虫蛋
白质[3]。我国是养蚕大国，年产茧 6.5×105 t，约
占世界总产量的约 70%，但长期以来，蚕蛹主要
是晒干后用作饲料或者废弃，不仅资源利用率低，
而且污染环境[4]。因此，综合开发利用蚕蛹资源具
有巨大的经济潜力和重要的现实意义。
1 仪器与试剂
1.1 实验仪器
MP200A电子分析天平：上海精科天平仪器
厂；干燥器、索氏提取器、减压蒸馏装置、
101- 2- BS电热恒温鼓风干燥箱：上海跃进医疗器
械厂；JY10001电子天平：上海民桥精密科学仪器
有限公司；FZ102微型植物粉碎机：天津市泰斯特
仪器有限公司；雷兹 PH- 3B型精密 PH计：上海
精密科学仪器有限公司；HH- 6数显恒温水浴锅；
国华电器有限公司；SHB- 3 循环水多用真空泵；
郑州杜甫仪器厂；JJ- 2增力电动搅拌器：江苏金
坛医疗仪器厂；恒温磁力搅拌器 85- 1：中外合资
深圳天南海北有限公司。
1.2 实验试剂
石油醚(AR，沸程 60~90 ℃)，1% NaOH溶液，
3 mol/L盐酸溶液，pH标准溶液(pH=4.00/6.86)
2 技术与方法
2.1 实验材料
实验所需的蚕蛹由宜州市城西开发区有关茧
丝生产企业提供。其中，1＃蚕蛹经过 100~110℃、
30 min烘烤处理；2＃蚕蛹经过 140℃、60~80 min
烘烤处理；3＃蚕蛹经过碱煮，130~150℃、90 min
烘干处理；4＃蚕蛹经过机器烘烤处理(温度不详)；
5＃蚕蛹用 120℃、480 min传统方法(土灶)进行烘
干处理。因为蚕茧的烘干处理方法不同，所以其
干燥效果及含水量也有一定的差异(详见表 1)。
2.2 材料预处理
先把腐烂霉变的蚕蛹捡出，然后将其置于电
热鼓风干燥箱中干燥(温度设定为 60℃)，含水量
控制在 4%~5%(若含水量过高，不利于油的萃取，
且影响油质量)，最后用粉碎机粉碎，置干燥器中
保存备用。
2.3 水分测定
蚕蛹水分含量的测定用差量法[5- 6]。具体方法
是：取蚕蛹约 4 g，平铺于干燥至恒质量的称量瓶
中，精密称定，打开瓶盖在 105℃干燥 6 h，将瓶
盖盖好，移至干燥器中，冷却 30 min，精密称定，
再在上述温度干燥 1 h，冷却，称质量，连续 2次
称质量的差异不超过 5 mg为止，根据减失质量
量，计算蚕蛹中含水量。结果如表 1。
2.4 蚕蛹蛋白的提取
蚕蛹富含蛋白质，且含有大量人体所不能合
成的必需氨基酸，故蚕蛹蛋白开发一直倍受关注。
就蚕蛹蛋白质的提取工艺而言，文献颇多，可归
结为碱法和酸法。
在碱法提取蚕蛹蛋白质的研究中，李存森以
脱脂蛹粕为原料，2次碱提蛋白，用盐酸酸化至等
电点，使用 1% NaOH 溶液，按 1 ∶8 固液比(w/v)，
40~45 ℃，浸提 2 h得到淡黄色蛹蛋白 [7]。陈芳艳
以正交实验法优化蚕蛹蛋白提取工艺条件，最佳
条件为：温度 75 ℃、固液比 1∶8(w/v)、时间 6 h、
pH8.5，此条件下的蛋白得率为 20.52%，但温度对
颜色和气味影响较大，pH值和提取时间对颜色和
气味也有影响，蚕蛹蛋白呈淡褐色[8]。在酸法提取
蚕蛹蛋白的研究中，周建军用未脱脂的鲜蛹为原
料，获得了无褐变、无腥味的蛋白粉。工艺过程
是：以鲜蛹制浆，加热到 90℃，用盐酸调 pH至
4.5，静置 12 h，过滤，得粗蛋白粉，再用石油醚
脱脂，得蛋白粉[9]。
酸法与碱法比较，酸法的蛋白回收率更高，
且克服了蛋白褐变和腥味的问题，缺点是蚕蛹蛋
白表面的甲壳质无法回收。碱法利用蚕蛹蛋白为
球蛋白且能溶于稀碱的性质，在提取蛋白质的同
时可回收甲壳质，但褐变和腥味却无法克服。目
前，在蚕蛹蛋白提取的研究中，既可回收甲壳质、
又可防褐变和抑制腥味产生的工艺目前报道不多，
因此，在参考前人工作的基础上，笔者试图对此
工艺条件进行一些探索和研究。
2.4.1 工艺流程 以石油醚(沸程 60~90 ℃)作提取
剂，提取温度 60℃，提取时间为 2 h，提取料液
比为 110(g/mL)，在索氏提取器中对干蛹粉进行脂
肪提取，提取液蒸除溶剂得粗蛹油(精炼得精油)，
脱脂蛹粉作为提取蛋白质的原料。
将脱脂蛹粉用 1% NaOH溶液分散，固液比为
1 ∶12(g/mL)，于 40~50 ℃搅拌 4 h(控制 pH=8~9)。
蛋白质溶解在碱液中呈棕褐色，蛹壳呈固状物，
用细布过滤除去蛹壳及不溶杂质。蛋白质碱溶液
在搅拌下用 3 mol/L HCl溶液调节 pH 值 4.5(蛹蛋
白等电点)，静置任蛋白质沉淀，倾除上层清液，
加水搅拌洗涤除盐，直至洗涤完成(pH6)，减压抽
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表 1 不同蚕蛹样品的水分、蛋白质及蚕蛹油分析测试结果
编号 样品来源 含水量/% 蛋白质/% 蛹油/%
1＃ 茂源茧丝厂 11.91±0.27 30.97±1.26 28.04±1.41
2＃ 嘉联丝绸有限公司 7.08±0.06 31.82±2.44 33.81±0.23
3＃ 恒业茧丝有限责任公司 6.32±0.22 21.17±0.92 28.77±1.00
4＃ 荣发茧丝绸有限公司 11.01±0.05 30.94±2.24 33.80±0.99
5＃ 宏翔丝织有限公司 5.16±0.02 25.03±1.20 24.63±0.33
滤，干燥，称质量计算其含量[10]。具体工艺流程：
干蛹→浸出→混合油→蒸发→蛹油
↓
稀碱→脱脂蛹→溶解→过滤→滤液 →沉淀→
分离→粗蛋白质→水洗去盐→烘干→称质量
2.5 蚕蛹油的提取
目前，已见报道的蚕蛹油的提取方法主要有
压榨法(包括生榨法、热榨法、煮沸压榨法)、溶剂
浸提法和超临界流体萃取法[11- 15]。
蚕蛹是高蛋白、高油脂物质，粗纤维含量很
低。研究发现：用压榨法提取蛹油的得率相当低，
残油量超过 50%，因而无实际应用价值。另外，
机械压榨时，操作温度往往高达 140℃，蚕蛹蛋
白变性严重，影响脱脂蛹粉的再利用，也使蚕蛹
油中的不饱和脂肪酸容易发生氧化酸败，影响油
品的品质[16]。
浸提法提取油脂，不受油料质地软硬的影响，
油料经适当的预处理后，选择合适的溶剂，即可
浸出油脂。且因操作温度较低(一般低于浸出溶剂
的沸点)，提取的蛹油及脱脂蛹粉质量都较好。欧
阳涟等人用正己烷作萃取剂，浸出温度为 30℃，
固液比为 1 ∶4，浸出时间为 7 h，其提取率可达
29.60%。张迎庆等人采用石油醚∶丙酮(1∶1)(v/v)为浸
出溶剂，按固液比 1∶3(w/v)，在 60℃下回流浸提 2
h，其出油率可达 85.10%。李志东、张洪林等人对
影响蚕蛹油提取率的因素，如：提取溶剂的选择、
提取温度、提取时间及提取料液比等条件进行研
究，并进行了正交实验，确定了获得最大提取率
的条件为：以石油醚(沸程 60~90 ℃ )作提取剂，
提取温度 65℃，提取时间为 5 h，提取料液比为
1∶10[17]。
超临界流体萃取技术(Supercritical Fluid Extrac-
tion，简称 SFE)是一种新型的分离技术，具有工艺
简单、操作方便等传统工艺不可比拟的优点。该
技术克服了溶剂提取法在分离过程中需要蒸馏加
热，油脂易氧化、酸败，存在溶剂残留的缺陷；
此外，还克服了压榨法产率低、精制工艺繁琐、
油品色泽不理想的缺点。超临界流体萃取可以得
到高质量、高收率的蚕蛹油，但是萃取压力必须
高于临界压力，因此对萃取设备的要求高。蒋艳
忠等人对石油醚提取蛹油与超临界 CO2萃取技术
进行了比较，结果表明，超临界 CO2萃取效果与
传统溶剂萃取相当。因而，作者选择溶剂萃取法
提取蚕蛹油，并对其最佳工艺路线及最佳工艺条
件进行了探讨。
2.5.1 工艺流程 准确称取干燥蚕蛹粉 5 g，小心
移入索氏提取器，分别加入相应比例石油醚于索
氏提取器管和 250 mL烧瓶中，装好提取装置回流
30 min 后，把索氏提取器管中的溶液倒回烧瓶，
继续回流一定得时间，然后，减压蒸馏得到蚕蛹
油粗品，称质量，计算粗油提取率。
2.5.2 工艺条件优化实验 (1)提取温度的选择：分
别准确称取干燥蚕蛹粉 5 g，加入石油醚浸提 2 h，
在不同提取温度下进行提取，经减压蒸馏得到蚕
蛹粗油，称量并计算蚕蛹油提取率。
(2)提取时间的选择：准确称取干燥蚕蛹粉 5
g，分别加入石油醚，在相同温度条件下分别浸提
不同时间，经减压蒸馏得到蚕蛹粗油。称量并计
算蚕蛹油提取率。
(3)料液比的选择：准确称取干燥蚕蛹粉 5 g，
分别加入不同量的石油醚，在温度和浸提时间相
同的情况下分别浸提，经减压蒸馏得到蚕蛹粗油。
称量并计算蚕蛹油提取率。
2.5.3 结果计算 提取率(%)=出油量 /干蚕蛹粉质
量×100
溶剂回收率(%)=回收溶剂的质量 /原加入溶剂
的质量×100
3 结果与分析
不同蚕蛹样品水分含量、蛋白质及出油率的
测定结果见表 1。
从表 1可知，1＃~5＃蚕蛹的水分、蛋白质及
蚕蛹油含量均有一定的差异，并且，所有样品蛋
白质含量均小于 50%，与有关文献报道的蚕蛹蛋
白含量数据有明显偏差 [18]，其原因可能是多方面
的。一方面，蚕蛹堆放的时间较长，可能会有一
定程度的霉变。缫丝后，厂家曾将蚕蛹进行烘烤
处理，由于处理方式不同，对蚕蛹蛋白质的影响
稀盐酸
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提
取
率
/%
1∶6 1∶7 1∶8 1∶9 1∶10 1∶11 1∶12
料液比/(g/mL)
图 4 不同溶剂用量对蚕蛹油提取率的影响
注：浸提温度 60 ℃，浸提时间 2 h。
也不同，部分样品测定结果偏低可能与此有关。
另一方面，含水较高的蛋白质的脱水，一般采用
两种方法：一是真空干燥，二是喷雾干燥。本实
验采用的是热风干燥法(50℃、24 h)。蛋白质在温
度过高时会变性，温度过低则烘干时间长，容易
发生变质。本实验数据中的蛋白质含量偏低，可
能与样品干燥时间长有关。
从实验结果可知，除个别样品 (5＃)蚕蛹油
含量略微偏低外，其余数据均与文献报道的结果
比较一致(蛹油含量 25%~30%)[19]，说明本实验的结
果是可信的。
3.1 温度对蚕蛹出油率的影响
温度是影响蚕蛹油提取的重要因素。一般而
言，较高的温度有利于提高分子动力，有利于扩
散。因为较高温度下提取物料的性质会发生一些
变化，所以，选择合适的温度对蚕蛹油的提取非
常关键。作者研究了不同温度对蚕蛹油提取的影
响(见图 2)。在 40~60℃范围内，随着浸提温度的
升高，蚕蛹油的提取率逐渐有所增加，但增幅不
大；温度高于 60℃时，出油率却明显降低，得到
的蚕蛹油色泽和气味也变差。究其原因，可能是
由于高温促使油脂氧化酸败、再吸附，以及蛋白
质结构变化[18]，因而蚕蛹油的颜色变深，出油率降
低，并且生成异味物质。在实际生产过程中，温
度提高往往会加大能耗，所以，在提取效果基本
形同的前提下，应优先选择较低的提取温度。通
常情况下，浸提温度提高，提取率也逐渐升高，
但若温度过高，超过溶剂沸点，使得溶剂沸腾，
反而会使提取效果受到影响。因而浸出温度选择
一般以接近溶剂沸点的温度较好。本实验选定的
最佳浸提温度为 60℃。
3.2 时间对蚕蛹出油率的影响
浸提时间也是影响蚕蛹油提取效果的一个重
要因素。笔者在相同温度(60℃)条件下，分别选取
不同的浸提时间(0.5、1、2、3、4 h)，试图研究不
同浸提时间对蚕蛹油提取率的影响，实验结果见
图 3。
由图 3可见，在本实验条件下，蚕蛹短时间
内就能达到较高的出油率，并且随着时间的延长，
出油率变化较小，长时间的浸提反而使得出油率
有所下降，3 h后，出油率降低到 21.56%。由于蚕
蛹经过粉碎，同时实验条件较利于提取，使得蚕
蛹粉的油脂比较容易溶出，在很短的时间内已经
达到浸出平衡。继续长时间浸泡(超过 3 h)，溶剂中
溶出的脂肪被蚕蛹蛋白粉再吸附，导致出油率降
低。因此，为了防止蚕蛹蛋白对蚕蛹油的反吸附，
缩短生产周期，提高经济效益，一般浸提时间不
宜太长，作者认为以 2 h为宜。
3.3 料液比对蚕蛹出油率的影响
油脂浸出过程分为 3个阶段：(1)油脂分子自
料粒内部向它的外表面扩散；(2)通过边界层的分
子扩散；(3)油脂从边界层到流动混合油的对流扩
散[19]。在蚕蛹油的有机溶剂法提取工艺中，溶剂用
量是一个重要的影响因素。溶剂用量很少时，溶
出少量油脂混合油就达到饱和；提高用量后，增
加了物料内外脂肪浓度差，将会促进油脂分子自
料粒内部向它的外表面扩散，从而提高出油率。
在工业应用中，溶剂量的增加，不仅会增加成本，
还会使得后续分离量增加，分离难度提高。因此，
必需综合考虑各方面的因素确定合适的溶剂用量。
作者分别考察了 6~12 mL/g溶剂用量的蚕蛹油提取
效果(结果如图 4所示)。随着溶剂用量的增加，出
油率从 12.83%提高到 29.79%，当溶剂量小于 10
mL/g的时候，出油率随着溶剂用量的增加而明显
提高；大于 10 mL/g的溶剂量对出油率的影响变
小，出油率逐渐趋于平缓，说明此时蚕蛹粉中的
图 2 不同浸提温度对蚕蛹提取率的影响
40 45 50 55 60 65 70
提取温度/℃
蚕
蛹
油
提
取
率
/% 30
25
20
15
10
5
0
30
25
20
15
10
5
0
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5
时间/h
提
取
率
/%
图 3 不同浸提时间对蚕蛹提取率的影响
注：浸提温度 60 ℃，溶剂用量 10 mL/g。
注：浸提时间 2 h，溶剂用量 10 mL/g。
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残油已经非常低，再提高溶剂量只能大幅度降低
混和油浓度，增加后续分离难度，而出油率的提
高则非常有限。
3.4 最佳浸出工艺条件的优化
为了确定有机溶剂浸出法提取蚕蛹油的最佳
工艺条件，笔者在以上实验研究的基础上，按 L9(34)
进行了一个正交实验，因素和水平的设计表 2。
根据表 2的因素和水平设计，按蚕蛹油提取
的实验方法开展实验，结果见表 3。
由表 3的极差分析可知，按拟定的因素水平，
影响蚕蛹油提取率因素的主次关系是 B﹥C﹥A；
在考察因素的水平范围内，最佳的蚕蛹油提取工
艺条件为：浸提温度 60℃，浸提时间 2 h，料液
比 1∶10。此结果与 3.1~3.3文中分析的结论一致。
4 讨论
(1)高温和化学试剂 (酸碱)处理会使蛋白质变
性，3＃ 和 5＃ 蚕蛹经过长时间的高温烘烤，且
3＃蚕蛹曾被厂家进行碱煮处理，在加热条件下，
碱液(氢氧化钠溶液)使蚕蛹蛋白分解为氨基酸等低
分子物质，因而导致该样品蛋白质含量明显降低。
(2)本研究开始时得到的湿蛋白为乳白色，而
干燥后的产品发生了色变。这是由于蚕蛹蛋白在
干燥过程中发生了褐变。在加热条件下，由于氨
基酸分解的氨与蚕蛹中糖原分解的 D- 葡萄糖反应
生成葡萄糖胺，然后赖氨酸、精氨酸与 D- 胺基葡
萄糖生成高分子量的复杂结构的褐色物质。从蛋
白质的下游产品的开发路线看，很多研究者认为，
在蛋白质提取阶段脱色不如下游产品制备的中间
环节或末端实施脱色效果好[20]。所以，如果利用此
蛋白进行下游产品的开发研究，还需要经过脱色
等工艺程序。
(3)利用碱法提取、等电点沉淀和热风干燥方
法从干蚕蛹中提取分离蚕蛹蛋白，具有工艺简单、
费用低、时间短，设备利用率高等优点，但最大
的缺陷是提取率不高。因此，如何进一步提高蛋
白质的提取率，还有待今后深入的实验研究。
(4)一种生产工艺的使用和推广，必须综合考
虑现有的装备条件、技术难度、成本核算、环境
风险、经济效益等因素，以及原材料等基本生产
要素的差异。宜州是目前国内最大的县级蚕桑生
产基地，规模化生产蚕蛹蛋白和蚕蛹油的原料有
充足的保证。本实验对蚕蛹油浸提工艺条件进行
了优化，得到的蚕蛹油颜色鲜亮，提取率较高，
而且提取工艺温度低，耗时少，有机溶剂价格低
廉，环境风险小，产品色泽好。所以，无论是从
浸出效率还是从经济效益来评价，所确定的工艺
条件均是可行的。
5 结论
(1)宜州蚕蛹的水分和蚕蛹油含量较高，蛋白
质含量较低。过高的蚕蛹含水量，可能会影响蚕
蛹蛋白的品质和提取率。
(2) 本研究采用单因素实验方法对蚕蛹油浸提
工艺条件进行初步筛选，用正交实验对蚕蛹油提
取条件进行优化，得到的最佳工艺条件为：采用
冷浸和回流相结合，以石油醚(沸程 60~90℃)为浸
提溶剂，浸提温度 60℃，浸提时间为 2 h，溶剂
用量为 10 mL/g(料液比为 1∶10，w/v)。
(3)宜州蚕蛹资源丰富，蚕蛹油含量较高，品
质好，可以进行深度开发。
参考文献：
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化[J].食品究与开发,2006,(1):79-83
表 2 正交实验因素水平表
浸出温度/℃ A 浸出时间/h B 料液比(浸出溶剂比) C
1 55 1 1∶8
2 60 2 1∶9
3 65 3 1∶10
水
平
因素
表 3 L9(34)正交实验结果及分析
实验号
A B C
1 1 1 1 22.41
2 1 2 2 29.07
3 1 3 3 32.26
4 2 1 3 24.16
5 2 2 1 34.50
6 2 3 2 26.52
7 3 1 2 26.69
8 3 2 3 29.76
9 3 3 1 23.91
K1 83.73 73.26 78.69
K2 85.17 93.33 77.13
K3 80.37 82.68 93.45
k1 27.91 24.42 26.23
k2 28.39 31.11 25.71
k3 26.79 27.56 31.15
极差 R 1.61 6.69 5.44
因素
提取率/%
(下转第 121页)
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