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蚕蛹在畜禽饲料中的应用



全 文 :32
新应用
蚕蛹在畜禽饲料中的应用
扬州大学动物科学与技术学院 /孙丽莎 陈 青 顾雯雯 皮 宇 王洪荣
摘 要 蚕蛹作为蚕业生产的副产品,是一种极其丰富而宝贵的自然资源,若将蚕蛹作为一种南方非常规饲料资
源应用在畜牧业生产中会有很大的前景,文章就蚕蛹的营养价值及其在畜牧业上的应用效果和应用前景作一综述。
关键词 蚕蛹;氨基酸;油脂;几丁质;维生素
Abstract Silkworm pupa is an extremely rich and valuable natural resources as a byproduct of the sericulture.
The silkworm pupa will have a great prospect. If we put them in the livestock production as a Southern unconventional
feed resources. This paper reviewed the nutrition value of the silkworm pupa and the application effect and prospect on the
livestock industry.
Keywords silkworm pupa; amino acid; oil; chitin; vitamin
中图分类号:S816.48 文献标识码:A 文章编号:1006-6314(2013)07-0032-04
随着人口的不断增多和人民生
活水平的日益提高,社会对粮食的
需求越来越多,我国虽然基本上告
别了动物性食品数量短缺的时代,
现在人均动物性蛋白质的摄入量达
到了 25g/d,接近世界平均水平,
但仍只有发达国家的 l/3 ~ 1/2。养
殖业的高速发展,势必消耗更多的
粮食饲料资源,所以开发更多非常
规饲料资源成为发展整个畜牧生产
行业的重点。提高我国常规和非常
规饲料资源的开发利用水平,增加
饲料原料供给,以缓解我国饲料资
源短缺是我们今后的主要工作任务。
我国自古就是蚕业大国,年产
茧量和丝类产量在世界总产量中名
列前茅,具有庞大而又较为完备的
生产体系。通常剿制 1t 生丝可得
1.5t 干蚕蛹,蚕蛹产量非常可观,
以 2010 年的产量计算,我国蚕茧
产量达到 82 万 t,可生产生丝约
10.5 万 t,干蚕蛹 15.9 万 t,按目
前的技术水平大约可生产出蚕蛹蛋
白 6.6 万 t,复合氨基酸 3.9 万 t,
蛹油5.7万t,几丁质类产品0.44万t,
可重新创造经济价值数百亿元 ( 陈
清爱,2010)。蚕蛹是一种高蛋白、
高脂肪、氨基酸含量全面且富含常
量元素和微量元素的宝贵资源,具
有良好的药用和食用价值。
虽然在饲料资源开发方面,对蚕
蛹的研究应用取得了一些成就,但还
有一些局限领域需要进一步的开发和
改进。文章对蚕蛹在畜禽饲料中的应
用效果和前景展望作一综述。
1 蚕蛹的研究开发
Tomotake(2010) 指出,蚕蛹中
总蛋白、油脂的含量分别占干物质
的 55.6% 和 32.2%,蚕蛹蛋白中含
有大量的必需氨基酸 :缬氨酸、蛋
氨酸、苯丙氨酸,且蛋白质含量符
合 FAO/WHO/UNU 的 要 求。 蚕 蛹
富含 n-3 脂肪酸,特别是其主要成
分 α- 亚麻酸含量占 36.3%。蚕蛹中
50% 乙醇提取物中含有 1- 脱氧野尻
霉素,它是一种强有力的葡萄糖苷
酶抑制剂。蚕蛹经深加工后,可分
离出蚕蛹油、蛋白质、氨基酸、几
丁质和微量元素。熊飞燕(2010)指出,
我国在蚕蛹开发利用上对蚕蛹蛋白
提取率可达 70% 以上,蛋白质含量
可达 98%,蚕蛹复合氨基酸提取率可
达 60% 以上,单一氨基酸的提取率
通讯作者:王洪荣。
收稿日期:2013-6-5。
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可达 95%,蛹油提取率可达 98% 以上,
蛹甲壳素的提取率达 70% 以上。蚕
蛹含有丰富的蛋白质、蛹油等成分,
目前,国内对蚕蛹的研究主要集中
在食品、医药、化工等几个方面。
蚕蛹作为蚕丝业的主要副产品,价
格极低,但蚕蛹不仅蛋白质含量高,
纤维含量低,还含有多种天然活性
物质,是一种很好的畜禽饲料资源。
同时,蒋立娣 (2009) 研究表明,蚕
蛹还含有多种维生素和微量元素及
许多天然活性物质,具有抗应激、
增强机体的耐力和提高畜禽抗病能
力的功效。蚕蛹的营养价值不容小
视,国内外对其在饲料行业上应用
的研究也屡见不鲜。蚕蛹是一种物
美价廉的动物性饲料,其资源丰富,
并随着养蚕业的发展而不断地增加。
因此,综合开发利用蚕蛹资源产业
使其产出与投入比例提高,具有重
要的经济意义与广阔的市场前景。
2 蚕蛹在畜禽方面的应用
2.1 蚕蛹蛋白在畜禽方面的应用
动物生产的蛋白质平均值相当于
全部精饲料资源总蛋白质的 32%,按
我国人均月摄入 25g动物蛋白质换算
成畜禽精饲料蛋白质计算,13亿人口
1年需要 3,700 万 t蛋白,加之我国
的饲料资源分布不平衡,玉米和豆粕
主要集中在东北,而南方相对较缺乏;
鱼粉和肉骨粉等在沿海地区和南方相
对较丰富。但蛋白饲料价格都较昂贵,
来源不同,营养价值差异很大,而且
不能持续供给动物生产。蚕蛹含有 17
种氨基酸,其中必需氨基酸 7种,占
总量的 14.59%,比猪肉、羊肉、鸡蛋、
牛奶中所含的必需氨基酸高数倍,且
必需氨基酸均衡性好、比例适宜,是
生产氨基酸产品较为理想的原料。吉
红等(2012)研究表明,蚕蛹代替框鳞
镜鲤日粮中 50%鱼粉蛋白对机体氨基
酸和脂肪酸组成有一定影响,且不影
响框鳞镜鲤的健康状况,并促进鲤鱼
生长及饲料利用。Longval(2011)也
提出,可以将蚕蛹蛋白制成蛋白质浓
缩饲料来提高蛋白质饲料的品质。所
以将蚕蛹蛋白作为一种可代替高蛋白
质饲料资源能有效地解决上述问题。
国内外已开展很多蚕蛹蛋白
对单胃动物的影响作用的研究,且
作用明显。研究发现,猪饲料中添
加蚕蛹粉,其氨基酸真消化率达到
88%,明显高于啤酒糟、豌豆等饲料
蛋白辅料。张建红等 (2002) 报道,
用蚕蛹粉喂猪,日平均增重比不加
蚕蛹粉提高了23.6%。郭宝忠(2003)
报道,在蛋鸡日粮中加入 5% ~ 10%
的蚕蛹粉产蛋率可提高 18%。在猪
和鸡饲料中分别添加蚕蛹粉,其氨
基酸真消化率明显提高且缩短了育
肥期,提高了出栏率,鸡肉和鸡蛋
不仅没有蚕蛹味,而且鲜味增加 ( 周
先前,2007)。邱怀文 (2006) 用蚕蛹
粉饲养貂和长毛兔,可增强貂皮和
兔皮毛绒的光泽,提高毛绒品质 ( 张
研宇等,2010 ;邱怀文等,2006)。
周丰岑等 (1996) 用蚕蛹代替鱼粉饲
喂蛋鸡,结果表明,鱼粉日粮组产
蛋率 (87.9%) 和产蛋重 (142.38g)
高于 (P < 0.01) 蚕蛹组 ( 分别为
87% 和 139.06g),但是蚕蛹组多收
入 0.017 元 /d·只 (P < 0.01)。
Ijaiya(2009)研究表明,饲喂添加蚕
蛹蛋白的饲料不仅提高家禽的生长性
能,还能节约经济成本。
由于反刍动物对动物性蛋白的利
用极少,且现如今国内外对蚕蛹蛋白
在反刍动物上的应用的研究还很少,
故在这一领域还有一定的发展空间。
2.2 蚕蛹油脂在畜禽方面的应用
在对亚麻籽的研究中显示,亚
麻籽是一种富含α- 亚麻酸的特种
油料作物,且α- 亚麻酸是促进
n-3 多不饱和脂肪酸和共轭亚油酸
组成的必要成分,它们之间有着密
切的联系。蚕蛹油成分中不饱和脂
肪酸 ( 油酸、亚油酸、亚麻酸 ) 占
总脂肪酸含量的比例高达 72.8%,
尤其是 n-3 型的 α- 亚麻酸含量
高达 30% ~ 38%。路萍等 (1998) 还
对蚕蛹脂肪酸的组分进行了分析,
结果表明,α- 亚麻酸的含量高达
72.80%,且 α- 亚麻酸具有降血
脂、降血压和抗癌等多种生物活性。
Longvah(2012) 研究表明,蚕蛹油在
饲喂小鼠 18 个月后,没有中毒迹象
且体内血清胆固醇和甘油三酯含量
显著减少 (P < 0.05),高密度蛋白显
著增加(P < 0.05)。在营养成分上等
同于植物油的价值,是一种在食品和
饲料行业可供选择性价比很高的油
脂。Mentang(2011) 在饲料中分别添
加豆油、蚕蛹油、鱼油饲喂小鼠,研
究表明,饲喂添加蚕蛹油的饲料的小
鼠体内血浆甘油三酯和葡萄糖水平显
著低于其他组 (P < 0.05),因其含有
丰富的 n-3 型的α- 亚麻酸,能有
效改善高血脂和高血糖症。所以用蚕
蛹油脂代替富含高α-亚麻酸的作
物可以达到比较理想的效果。
在家禽方面,在饲料中添加一
定量的α- 亚麻酸可以生产出富集
n-3 多不饱和脂肪酸的鸡肉、鸡蛋
(褚海义等,2005)。李素芬等 (1998)
报道,日粮中添加 1% 和 3% 亚麻油
后蛋中的脂肪酸组成与日粮中脂肪
酸组成高度相关。添加 3% 亚麻油
组蛋黄中 n-3 PUFA 含量明显高
于对照组,日粮中虽不含 EPA 和
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新应用
DHA,但对照组和 3% 亚麻油组蛋黄
中都可检测出 EPA 和 DHA,说明
家禽具有转化 α- 亚麻酸为 EPA 和
DHA 的能力。Yang(2002) 研究表明,
加有蚕蛹油脂的饲料富含α-亚麻
酸饲喂小鼠,可以降低体内的血脂水
平和减少血小板凝集,若在此种饲料
中加入维生素 E饲养效果更好。
在奶牛饲养中也可以生产富集
n-3 多不饱和脂肪酸的牛奶,但是
由于脂肪酸的生物氢化作用,脂肪
酸氢化会导致奶中亚油酸沉积降低
而油酸沉积增高,不利于人体健康。
所以在奶牛饲喂过程中应该特别注
意这些问题。
2.3 蚕蛹几丁质在畜禽方面的应用
蚕蛹中含有丰富的几丁质,如
柞蚕蛹提取蛹油和蛹蛋白后的蛹壳
残渣中,几丁质含量高达 36%( 韦新
葵等,2005)。由于几丁质具有坚硬
的晶体结构,所以极难溶于普通溶
剂,但是其在温和条件下的钙饱和
溶液中能够溶解。所以国内外对几
丁质的应用大都体现在几丁质衍生
物的应用上。Kerec等 (2005)表示,
壳聚糖 (N- 乙酰基 -D- 氨基葡萄糖
聚合物)是几丁质脱乙酰基的产物,
不同类型的壳聚糖脱乙酰基的程度
和粘性不同;它是一种具有优良的
生物相容性、生物降解性、无毒且
被广泛用作吸收增剂的阳离子多糖。
大量的动物试验证明,几丁质
及其衍生物能调节畜禽的脂肪代谢,
降低机体的血脂和胆固醇水平,调
节动物自身的免疫功能及激发免疫
细胞清除病原菌。祝发明等 (2007)
研究表明,壳聚糖能拮抗常见病原
菌的生长和繁殖,促进肠道有益菌
的增殖,改进肠道代谢系统,维持
机体健康,被证明是一种效果较好
的饲料添加剂。目前,利用蚕蛹几
丁质及其衍生物生产的饲料添加剂
已经应用在肉仔鸡、奶牛、猪、鱼、
虾等的养殖中。蚕蛹皮几丁质经酸
水解产生的D-氨基葡萄糖盐酸盐是
一类非常重要的几丁质衍生物,张莉
(2005)研究表明,125~ 500mg/kg剂
量对小鼠 S180 肉瘤具有明显的抑制
作用,同时可以增加脾脏和胸腺的
质量,促进 ConA 诱导的体外小鼠
淋巴细胞转化。韩宝芹等 (2004) 的
研究表明,盐酸氨基葡萄糖能明显
促进大鼠胰岛细胞生长,并能显著
促进胰岛细胞释放胰岛素。由此可
见,经几丁质制取的氨基葡萄糖盐
酸盐能提高试验动物的免疫力,抑
制肿瘤细胞的增长,促进胰岛素分
泌,对于防治肿瘤疾病和糖尿病具
有较高的利用价值。为了进一步提
高其在养殖业中的应用价值,广东
省农业科学院农业生物技术研究所
在蚕蛹几丁质的微生物降解方面率
先进行了研究,通过优良菌种的选
育和发酵降解试验,已取得了很好
的应用效果。所以运用几丁质及其
衍生物作为饲料添加剂的应用前景
很好。
2.4 蚕蛹维生素及其他营养成分在
畜禽方面的应用
蚕蛹中还含有丰富的维生素 A、
维生素 B2、维生素 D及麦角甾醇等物
质 (裴素俭,2001),具有促进动物生
长发育的作用。庄向平等(2001)研究
证明,蚕蛹冻干粉中维生素 B2 及维
生素 D3 含量分别达到 4.22mg/100g
和 0.217mg/100g。蚕蛹中所含的矿
物质中以磷的含量为最高,其次为钾、
镁、钠、钙等元素,还含有极少量的铁、
锌、锰、铜等微量元素。蚕蛹的钙磷
比约为 1∶4~ 5,可作为配合饲料中
调整钙磷比的动物性磷源饲料。
3 目前蚕蛹应用于饲料中
存在的问题
基于蚕蛹由表及里的甲壳层、
脂肪层、蛋白质的解剖结构,在对
蚕蛹内有效成分的开发和利用过程
中产生一些限制因素对蚕蛹开发产
品质量产生了不利的影响。由于蚕
蛹中含有的甲壳质很难被雏鸡消化,
常常会出现营养不良、生长迟缓、
消瘦甚至死亡;其次,因为蚕蛹中
的脂肪易被氧化变质,导致胃肠炎
等中毒症状,造成雏鸡大批死亡。
所以,在用蚕蛹代替鱼粉饲喂雏鸡
时,要严格控制用量,一般不超过
3%。蚕蛹对猪的生产性能有显著的
促进作用,并能节约饲料,缩短猪
的育肥期,可以替代猪饲料中的鱼
粉和其它动物性饲料成分。用等量
蚕蛹粉替代鱼粉制成的猪全价饲料
与鱼粉制成的饲料做饲喂对比试验,
结果蚕蛹粉对猪的生长无明显影响,
与鱼粉的饲喂效果一致。金光明等
(2001) 对育肥猪进行了饲喂试验,结
果表明,在饲料中添加 5% ~ 6% 的
蚕蛹较为合适;而蚕蛹在哺乳猪中
的适宜添加量为 5%,此时的料肉比
最高,而对于泌乳猪,妊娠期母猪
的适宜添加量还有待于进一步探讨。
杨吉园等 (2009) 研究表明,蚕蛹在
配合饲料中的添加量控制在 25% 以
下时,猪肉就没有蚕蛹臭味。
蚕蛹粉在作为动物饲料原料时
易发生腐败和恶臭;若添加剂量不
当,易使鸡蛋、猪肉和鸡肉带有不
良气味,猪肉脂肪变黄;随着技术
水平的不断提高,已能够通过加工
处理将蚕蛹中的特殊腥臭味以及一
些限制因素去除,这样蚕蛹就能广
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泛地应用于畜禽的饲料中,以降低
饲料成本,提高经济效益。
3.1 脱脂
由于蚕蛹具有特殊的腥臭味(由
腐败脂肪引起 ),并含有由角化蛋白
构成的、畜禽不能吸收的甲壳质,
以及易于氧化变质的高脂肪,因此
必须进行加工处理和脱脂除臭。
蚕蛹的脱脂方法有机械压榨脱脂
法、机械离心脱脂法和溶剂浸出法 3
种,而有机溶剂浸出法具有出油率较
高、蛋白质不变性等优点,在实际生
产中应用较多。杨梅琳等(2006)通过
单因素试验发现,正己烷为最佳浸提
溶剂,之后采用正交试验法优化提取
工艺,得到最适合工艺条件为:溶剂
用量 4mL/g、浸出时间 30min、浸出
温度 38℃、振荡速度 80rpm。
3.2 脱色
食物(桑叶)残留的叶绿素和蛹
体内花青素在光、热作用下发生缩
聚反应 (Francis,2007 ;钱俊清,
2007),以及蛋白质的提取和加工过
程中发生 Maillaed 反应和 Stracker
反应等因素会引起蚕蛹蛋白质色泽
变化。周小华等 (2002) 对蚕蛹蛋白
加工过程中的褐变进行了研究,结
果表明,在碱性加热条件下,其褐
变是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,赖氨酸、精氨酸与 D- 氨基葡
萄糖生成高分子量的复杂结构的褐
色物质。
目前一般用有机溶剂脱色法可
以得到脱色的蛹粉,但在下游产品
的制备过程中潜存的 Maillaed 反应
和 Stracker 反应所引起的褐色并未
完全避免;氧化剂脱色法操作简单,
颇具工业化生产层次上的适用性和
广泛性,但以系统观念考虑氧化剂
对蛋白质及下游产品的影响研究尚
少,有待加强;在蛋白质修饰法中,
通过对蛋白质的修饰使有色物质失
色,它为蛋白质纤维的商品化提供
了技术支持。
蚕蛹几丁质的颜色很深,严重
地影响其应用范围,李瑞华等 (2004)
利用双氧水进行脱色,最佳工艺条件
为温度 65 ~ 70℃,pH 值 8.5±0.5,
处理时间 5h,m( 蚕蛹渣 )∶m(30%
H2O2)=50∶130,所得的几丁质白度
为 30%,收率为 25%。通过研究表明,
H2O2 的过氧根离子能作用于铁硫蛋
白与细胞色素复合体中的硫,将体
系中半胱氨酸硫氧化成亚砜,使得
色蛋白与几丁质相连的键断开,从
而使色素与几丁质分离。
3.3 脱臭
加工、贮藏中产生的低级的有
机酸 (甲酸、丙酸 )和多胺类化合物
(如二甲胺、正丁胺 ),以及溶解于
有机溶剂的醛、酚、醇、高级烷烃
和蚕腺体的分泌物均可引起蚕蛹臭
味。金青哲等 (2003) 认为,不新鲜
的蚕蛹即使经过较先进的脱脂、除
臭处理也仍会带有严重的异味。因
此,牧野和钱俊青提出,除臭须在
其前驱体物质发生化学变化产生气
味之前进行。
脱臭的方法有:有机溶剂浸提
法、蒸馏法、吸附剂法、氧化法、
微生物法、综合除臭法。微生物法
脱臭填补了国内空白,脱臭效果明
显,菌株培育繁殖周期短,极具工
业化应用前景,但菌的培养要求严格;
综合除臭法兼具有除臭味物质和防
色变作用,蛋白损失小,但工艺复杂、
成本高;有机溶剂浸提法、蒸馏法、
吸附剂法、氧化法等方法简单,试
剂种类少,有广阔的应用空间。王
洪欣 (2007) 研究表明,在采用有机
溶剂浸提法脱除蚕蛹臭味时,以有
机溶剂丙酮最佳,浸提方法以索氏
提取法效果最好。
3.4 脱甲壳素
蚕蛹内甲壳素含量占 4% ~ 6%,
这种物质不易消化。因此,使用蚕蛹
作饲料时必须进行加工处理后,再与
其他饲料合理配合。目前国内外生产
壳聚糖的方法包括酸碱法、酶法、氧
化降解法及机械加工法。其中最常用
的方法是酸碱法,该法是利用稀盐酸
将难溶的碳酸钙转化为可溶性的氯化
钙而随溶液分出,用稀碱将蛋白质溶
出,再经过脱色及水洗、干燥等过程
即可得到甲壳素,然后通过脱乙酰化
反应,可使甲壳素脱去分子中的乙酰
基转变为壳聚糖。
4 结语
综上所述,蚕蛹中丰富的氨基
酸含量可以有效改善畜禽饲料中的
蛋白质水平,作为蛋白饲料原料的
替代品具有很好的应用价值和经济
价值。其中富含的 n-3 型的α- 亚
麻酸能提高畜禽的生产性能,特别
是它的医药价值非常可观,是一种
性价比较高的油脂替代品。几丁质
的应用虽然主要体现在食品和医药
上,但其衍生物在饲料和兽药上的
应用价值极其可观。深入开展蚕蛹
资源的综合利用研究,将大大拓展
蚕蛹在食品、医药、化工、农业生
产等领域的应用空间。在自然资源普
遍短缺的当代,若真正实现对蚕蛹营
养成分科学地综合开发,不仅可以防
止自然资源的浪费,还能产生可观的
经济效益,同时给现有的蚕业发展指
出了一条新路。
(参考文献略)