全 文 ：·综 述·
蚕蛹药用成分及其提取工艺研究概况
宋燕青1 , 邓树海1 , 隋志义2 , 张四喜1 , 汪 涛1
(1.山东大学 药学院 药物制剂研究所 , 山东 济南 250012;
2.垦利县食品药品监督管理局 , 山东 东营 257500)
摘 要:此文综述了近年来国内外蚕蛹的营养 、药用活性成分的开发利用和研究现状 , 总结了其主要成分蛹
油脂肪酸 、蛋白质 、氨基酸 、甲壳素的提取工艺 , 并对其开发前景做了进一步展望。
关键词:蚕蛹;复合氨基酸;不饱和脂肪酸;综合开发;工艺技术
中图分类号:Q282.74;TQ464.7 文献标识码:A 文章编号:1005-1678(2006)05-0306-04
Research status of pharmaceutical constituents in silkworm pupa and its preparing procedure
SONG Yan-qing1 , DENG Shu-hai1 , SUI Zhi-yi2 , ZHANG Si-xi1 , WANG Tao1
(1.Instituate of Pharmaceutics , College of Pharmaey , Shandong University , Jinan 250012 , China;
2.Food and Drug Administration of Kenli County , Dongying 257500 , China)
收稿日期:2005-11-25;修回日期:2006-01-11
作者简介:宋燕青(1981-), 女 ,硕士研究生 ,专业方向为靶向给
药系统研究;邓树海(1947-),男 ,通讯作者 ,教授 , 主要研究方向为靶
向给药系统研究 ,Tel:0531-88382015 , E-mail:dshbrcncn@yahoo.com.cn。
蚕蛹(silkworm pupa)为药膳同源传统中药材 , 具有很高
的营养和药用价值[ 1-2] 。我国的蚕蛹资源丰富 , 产量约占全
世界总产量的 80%, 年产鲜蛹 30 万吨以上。《本草纲目》等
古代医药经典著作中 ,均记载蚕蛹具有生津止渴 、消食理气 、
壮阳 、滋补强壮等作用。 近代药理学研究表明 , 蚕蛹具有促
进脂肪代谢 、肝细胞再生 ,降血脂 、降胆固醇 、降血糖 ,提高免
疫机能 ,保护肝脏 , 促进生殖能力 ,强壮 ,抗癌 , 利尿等作用及
增长智力 、保护视力 、延缓衰老等多种功能[ 3] 。
1 蚕蛹营养及药用成分的现代研究
现代科学研究表明 ,蚕蛹含有丰富的营养及生物活性成
分。据测定 ,干蚕蛹含粗蛋白质约 55%～ 60%、蛹油不饱和
脂肪酸 25%～ 30%、糖类 2%～ 5%、甲壳素 2%～ 3%及多种
蛋白质激素与起雄性激素样作用的物质(如促前列腺激素 、
胆甾醇 、β-谷甾素 、β-蜕皮素等)、多种维生素(维生素 A 、维生
素 B1、维生素B2 、维生素 B5、维生素 D、叶酸等)、蛹磷脂(含神
经磷脂 、卵磷脂 、溶血磷脂 、磷脂酰肌醇等)、干扰素 、抗菌肽 、
溶菌酶 、腺嘌呤 、次黄嘌呤 、肾上腺素 、去甲肾上腺素和丰富
的微量元素(如 K、Na、Mg 、Ca、Zn、Fe、P、Mn、Se)等。
蚕蛹蛋白与蛹肽是一种优质纯天然全价蛋白质 , 蚕蛹蛋
白经水解制得复合氨基酸含有人体生长发育所需的 18 种氨
基酸 ,其中 8 种人体必需氨基酸含量高达 42.20%, 18 种氨基
酸的配比和必需氨基酸含量均符合WHO/FAO 所规定的理
想蛋白质模式。研究表明 ,蚕蛹蛋白粉的功效比值和生物价
明显优于大豆蛋白 , 且易消化吸收 , 具有促进动物生长发育
的作用。每 100 g蚕蛹蛋白中氨基酸的种类含量见表 1。据
分析 ,以蛋白质含量计算:100 kg鲜蛹相当于 85 kg瘦猪肉 、96
kg 鸡蛋或 100 kg 鲫鱼[ 4] 。蛹油脂肪酸中约 75%为不饱和脂
肪酸(如油酸 、亚油酸 、α-亚麻酸), 其中α-亚麻酸含量高达
71.45%以上;饱和脂肪酸主要为棕榈酸和硬脂酸。
表 1 每 100 g蚕蛹蛋白中所含氨基酸的种类及质量
Tab 1 Kinds and weight of the amino aeids with in 100 g of pupa
proteins
种类 质量/g 种类 质量/g 种类 质量/g
异亮氨酸 1.60 蛋氨酸 1.30 门冬氨酸 3.66
亮氨酸 2.53 苏氨酸 1.58 谷氨酸 4.96
赖氨酸 3.02 缬氨酸 1.98 丝氨酸 1.64
苯丙氨酸 1.34 色氨酸 1.22 脯氨酸 2.61
酪氨酸 2.38 组氨酸 1.85 甘氨酸 1.83
胱氨酸 0.87 精氨酸 3.58 丙氨酸 1.79
2 蚕蛹化学成分的现代药理作用研究
现代药理学研究表明 ,蚕蛹水解复合氨基酸具有提高免
疫机能 、保护肝脏 、营养滋补强壮作用 , 雄性激素样作用 , 抗
肿瘤作用及降压 、降血糖作用;蚕蛹不饱和脂肪酸特别是α-
亚麻酸是维系人类脑进化的生命核心物质 , 具有增长智力 、
保护视力 、延缓衰老等多种功能 , 能够有效地抑制血栓性疾
病 ,预防心肌梗死 、脑梗死 , 降血脂 、降血压 , 抑制出血性脑中
风 、抑制癌症的发生和转移 、预防和抑制老年性痴呆等[ 5] 。
蚕蛹蜕皮甾酮具有促进 RNA和蛋白质的合成 、影响糖代谢 、
促进脂类代谢 、免疫调节 、影响中枢神经系统等作用;蚕蛹甲
壳素的强碱水解脱乙酰基产物即为壳聚糖(chitosan), 甲壳素
和壳聚糖具有降低胆固醇 ,提高机体免疫力 , 降压 , 降血糖 ,
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强化肝脏机能 ,吸附体内有害物质 , 治疗烧烫伤和抑制肿瘤
等作用[ 6] 。
3 蚕蛹开发工艺技术研究
近年来国内外对蛹油脂肪酸 、蚕蛹蛋白 、蚕蛹复合氨基
酸及蚕蛹甲壳素的提取 、精制工艺进行了多方面的研究。
3.1 蛹油脂肪酸提取及精制工艺研究
目前 , 蛹油脂肪酸的提取方法主要是有机溶剂萃取法
(又称浸出法)和压榨法。但由于蚕蛹中粗纤维含量较少 , 其
质地与植物油料有很大区别 , 压榨出油率很低 , 残油量超过
一半 ,且机械压榨时操作温度高达 140℃,使蚕蛹蛋白及不饱
和脂肪酸严重变性 ,所以压榨法几无应用价值。有机溶剂萃
取法应用较多 ,其提取工艺流程见图 1。
图 1 有机溶剂萃取法提取蛹油脂肪酸
Fig 1 Extracting the fatty acids in pupa oil by organic solvent extraction method
影响有机溶剂萃取法提取蛹油脂肪酸提取率的主要因
素有:溶剂 、浸出温度 、浸出固液比 、浸出时间[ 7] 。目前 ,石油
醚 、环己烷和正己烷是有机溶剂萃取蛹油脂肪酸中较常用的
溶剂 ,另外 3 个条件受试验仪器 、蚕蛹破碎程度 、含水量等影
响较大 ,实际操作中应根据具体情况采用均匀设计或正交设
计法进行优化 ,确定最佳提取条件。
干蚕蛹含蛹油脂肪酸约 25%～ 30%, 其中α-亚麻酸含量
高达 71.45%。近年来 , 人们探索了多种从混和脂肪酸中分
离纯化α-亚麻酸的方法 ,主要有:分子蒸馏法 、超临界流体萃
取法[ 8] 、尿素包合法[ 9] 、银离子络合法[ 10] 、低温结晶法[ 11] 、柱
色谱法等 ,其中尿素包合法工艺比较成熟 , 所需设备相对简
单 ,成本低廉 , 尿素包合物形成后 ,还可有效地保护双键不受
氧化 ,能较完全的保留其生理活性 , 是大规模分离 、富集各种
不饱和脂肪酸的理想方法[ 12] 。尿素包合法纯化α-亚麻酸工
艺流程见图 2。
2 种方法提取蚕蛹蛋白的回收率均高于 55%, 蚕蛹蛋白
含量相差不大:碱法为 88%, 氧化法为 91%;但碱法制得的蛋
白质由于发生褐变 , 颜色较深 , 氧化法制得的蚕蛹蛋白精细
白净 ,符合国家食品标准。
3.3 蚕蛹氨基酸制备工艺研究
蚕蛹蛋白可经进一步加工精制得复合氨基酸。 目前报
道的制备蚕蛹复合氨基酸的方法有酶催化水解法 、酸催化水
解法和碱催化水解法 ,其中常用的有酶水解法和酸水解法。
3.3.1 酶催化水解法 酶催化水解法条件相对较温和 , 氨
基酸不易被破坏。但单酶水解时 , 生产条件要求较高 , 蛋白
质往往不能被彻底水解 ,产品中有水解不完全的多肽。有报
道采用双酶水解法可提高水解效率[ 13] 。常用的酶有胰酶 、
胰蛋白酶 、木瓜蛋白酶 、胃蛋白酶等。酶催化水解蚕蛹制备
复合氨基酸的工艺流程[ 14]见图 5。
图 5 酶催化法水解蚕蛹制备复合氨基酸
Fig 5 Preparing aminofusin from silkworm pupa by enzyme catalysis method
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双酶水解法就是向上述单酶水解所得上清液再加同种
或另外 1种酶重复水解 , 使水解液中水解不完全的多肽在适
宜的条件下水解完全的过程。
3.3.2 酸水解法 酸水解法较彻底 , 常用的酸有盐酸和硫
酸。但盐酸水解法后处理过程较复杂 , 成本高 , 污染环境。
相比之下 ,硫酸无挥发性 , 不会污染环境和周围的仪器设备 ,
而且生产成本也较低。酸水解制备复合氨基酸的工艺流程
见图 6。
图 6 酸催化法水解蚕蛹制备复合氨基酸
Fig 6 Preparing aminofusin from silkworm pupa by acid catalysis method
有报道采用酶-酸两步水解法 , 充分利用了酶解条件温
和 、氨基酸不受破坏 、酸水解快速彻底的优点 ,蛋白质经酶解
生成的小分子肽链削弱了其侧链基团对肽的屏蔽作用 ,减少
了它们之间的空间阻碍效应 ,从而可用酸彻底水解 , 使得氨
基氮含量和蛋白质水解率都得到较大提高。
3.3.3 碱水解法 碱水解时间短 ,能耗低 , 但由于碱水解产
生的氨基酸发生旋光异构作用 , 其 D 型氨基酸不能被人体
分解利用 ,且有多种氨基酸被破坏 , 营养价值大大下降从而
限制了它的应用。碱水解蚕蛹制备复合氨基酸的工艺流程
见图 7。
图 7 碱催化法水解蚕蛹制备复合氨基酸
Fig 7 Preparing aminofusin from silkworm pupa by base catalysis method
影响上述水解蚕蛹制备复合氨基酸的水解率和收率的
主要因素有:固液比 、催化物的量或浓度及水解反应时间 , 需
根据具体情况进行优化筛选。
3.4 蚕蛹甲壳素提取工艺研究
蚕蛹壳中含有 50%左右的甲壳素, 且质地纯净柔软, 可用
化学方法将其提取出来 ,作为保健食品或药品的原料来源。
蚕蛹中甲壳素的提取工艺流程[ 6 ,15]见图 8。
图 8 蚕蛹壳中提取甲壳素
Fig 8 Extracting the chitin from silkworm puparium
3.5 脱臭 、脱色方面的工艺研究
蚕蛹在缫丝加工过程中蛹蛋白等物质分解 , 储放过程中
杂菌污染造成腐败以及脂肪氧化 、酸败产生胺 、醛 、酸 、酚 、
酮 、硫化物 、吲哚等各种小分子挥发性物质 ,使得蚕蛹存在严
重的异味 ,大大影响了蚕蛹产品的开发利用。目前 , 蚕蛹的
脱臭方法主要有:利用有机溶剂沉淀蛹浆中蛹蛋白的有机溶
剂法;利用活性炭 、β-环糊精等分子孔隙吸附或包合异味物
质的物理化学脱臭法;利用菌种发酵的微生物法。乔明珩
等[ 16]改良了微生物法 , 简化了工艺 ,降低了成本 , 其工艺流
程见图 9。
图 9 改良的微生物脱臭法
Fig 9 Modified microorganism deodorizing method
蚕蛹蛋白和甲壳素在处理和储存过程中会发生褐变 , 因
此需要进行脱色。蚕蛹蛋白常用活性炭和活性白土大的孔
隙和大的表面张力吸附色素来脱色;蚕蛹甲壳素多用高锰酸
钾法进行氧化脱色 , 但其脱色液难以处理 , 需要用亚硫酸钠
还原 , 成本较高。李端华等[ 6]采用 H202 进行氧化脱色处理 ,
虽价格低且分解产物无污染 ,但脱色的蚕蛹甲壳素产物白度
不高。其原因可能是壳聚糖与二价铁的螯合呈现黄棕色 , 与
三价铁螯合呈现黄绿色。
4 蚕蛹综合开发应用及前景
4.1 全蚕蛹的应用
利用全蚕蛹的营养成分 ,国外已有将蚕蛹开发成胶囊或
片剂剂型保健食品。国内王金喜等[ 17]制备了蚕蛹培养基 ,
能够满足一般细菌对营养物质的需求 , 使之良好的生长繁
殖。秦岭等[ 18]利用蚕蛹作为生物反应器 , 生产重组杆状病
毒。李龙云等[ 19]证实利用蚕蛹等药物制成的回春健肝冲剂
对病毒肝炎具有积极的治疗作用。用蚕蛹和枸杞配制成的
氨杞口服液可明显升高小鼠的血红细胞数和血红蛋白量 , 还
具有保护肝脏等作用。蚕蛹也可被直接用作食品 , 如蚕蛹罐
头 、蚕蛹挂面等。
4.2 蚕蛹蛋白的应用
蚕蛹蛋白被用来作为面包 、饼干 、面条等大众化食品的
营养强化剂或直接加工成此类糕点 、糖果和小食品等众多的
高蛋白营养食品 ,蚕蛹蛋白水解可制得蚕蛹复合氨基酸 , 目
前已开发出复合氨基酸面条 、复合氨基酸饼干 、复合氨基酸
蜂皇浆 、安维康饮料等一系列复合氨基酸营养保健产品。
4.3 蛹油不饱和脂肪酸的应用
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蛹油中分离出的各种脂肪酸可作为治疗多种疾病的药
用原料 , 在医药领域有着广泛的用途。以亚油酸制成的“肝
脉乐” , 用于治疗肝炎 、动脉硬化 、高脂血症。以亚油酸乙酯
为原料制成的“脉通” ,用于动脉硬化的预防和治疗。
4.4 蚕蛹甲壳素的应用
甲壳素是继纤维素衍生物后 , 又 1 种在药学领域里做辅
料的高分子材料 ,其成膜性可作经皮肤或黏膜吸收的控释材
料[ 20] , 也可作片剂辅料 ,具有缓释作用 。
蚕蛹甲壳素经浓碱作用脱去分子中的乙酰基可转变为
壳聚糖。由于具有优良的生物相容性(组织相容性 、血液相
容性 、免疫性)、可完全降解性 、降解产物的安全性和可吸收
性等优点 ,甲壳素和壳聚糖在医学上被用来制备人造皮肤和
手术缝线。
蛹壳中提取的甲壳素 , 可经酸水解生成 D-氨基酸葡萄
糖盐酸盐(GAH)。 GAH 用途广泛 ,是目前合成抗癌药氯尿霉
素的主要原料 ,也是治疗关节疾病的药物及抗生素增效剂 ,
又是食品添加剂 、抗氧剂的主要成分。
5 存在问题和开发前景
现代科学技术的发展将给古老的蚕业注入新的活力 , 蚕
蛹资源综合利用已逐步成为一门新兴的应用科学 , 其研究开
发内容广泛 ,涉及医疗 、化工 、食品 、环保 、生物等有关学科和
专业。人们已经较详细的认识了蚕蛹的有效成分及其作用 ,
怎样将现代科学技术运用到蚕蛹的精细加工中 , 怎样使提取
出来的蚕蛹营养物质得到充分的利用 , 怎样实现蚕蛹产品的
产业化生产 ,还有待于进一步深入研究 ,特别是蚕蛹中α-亚
麻酸的药用开发研究具有重要的经济价值和药用前景。
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