全 文 :蚕蛹油的成分 、营养价值及提取工艺研究进展
魏兆军1 , 廖爱美1 , 胡海梅1 , 鲍先巡2 ,姜绍通1
(1.合肥工业大学生物与食品工程学院 ,安徽合肥 230009;2.安徽省农业科学院 ,安徽合肥 230031)
摘要 从丝绸工业的副产品即蚕蛹中提取的蚕蛹油作为昆虫油脂中的一种 ,具有重要的营养和经济价值。综述了蚕蛹油的研究进展 ,
包括蚕蛹油的组成及营养价值研究、提取工艺研究、脂肪酸成分分析方法及精制研究 、应用现状及前景等。
关键词 昆虫油脂;蚕蛹油;营养;有机溶剂;超临界CO2萃取
中图分类号 S881.2 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2007)30-09699-02
Compositions ,Nutritional Value and Extracting Procedure of Silkworm Pupal OIL
WEI Zhao-jun et al (School of Biotechnology and Food Engineering , Hefei University of Technology ,Hefei , Anhui 230009)
Abstract As one of the insect oils , silkworm pupal oil is extracted from the silkworm pupaswhich are the byproduct of the silk industry , and can provide
significant nutritive aswell as economic benefits.In this review , we summarize research progress of silkworm pupal oil , including its compositions and nu-
tritional value, extracting procedure, the method of fatty acid compositions analysis and further isolation, application situations and trends.
Key words Silkworm pupal oil;Nutrition;Organic solvent;Supper CO2 critical fluid extraction
蚕蛹是丝绸工业的大宗副产品 ,其为药膳同源传统中药
材 ,具有很高的营养和药用价值 ,但由于我国缺乏相应的深
加工技术 ,目前大量蚕蛹基本上用作饲料和肥料 ,其资源利
用率和附加值低。随着农业科技的发展和“产学研”的加强 ,
近年来 ,不少学者致力于蚕蛹综合利用研究并取得了长足进
展 ,在营养保健食品 、医药化工 、生物防治等领域的应用呈现
出良好的发展态势[ 1] 。
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 ,抗癌 ,
利尿等作用及增长智力 、保护视力 、延缓衰老等功能[ 2] 。它
的综合利用主要包括蚕蛹提取蛹油 、蛹蛋白质 、蛹甲壳素和
综合提取蛹油与制备复合氨基酸等方面[ 3] ,笔者主要就蚕蛹
油的研究概况作一简介。
1 昆虫油脂含量及组成
昆虫是一种含油脂等脂质类物质的生物。昆虫的脂肪
含量十分丰富 ,Julieta Ramos E博士对墨西哥 86种食用昆虫
营养成分的分析表明 ,昆虫脂肪(干基)的平均含量为(26.77
±16.04)%。许多研究也显示 ,昆虫干体的脂肪含量一般都
在 10%以上 ,有的甚至高达 77.17%(表 1)[ 4-7] 。而且昆虫油
脂中不饱和脂肪酸占绝大部分 ,此外 ,还含有磷脂和一些脂
溶性维生素(如维生素A 、D 、E)等天然活性产物 ,这些天然活
性产物具有极强的生理生物学作用 ,有着十分重要的价值。
而蚕蛹油作为昆虫油脂中重要的一种 ,与其相关的研究越来
越为人们所重视。
2 蚕蛹油的组成及其营养价值
2.1 蚕蛹油的组成[ 8-9] 干蚕蛹中油脂含量为 25%~
30%。蚕蛹油中游离脂肪酸占 8%~ 10%,人体必需的油酸 、
亚油酸和亚麻酸等不饱和脂肪酸占游离脂肪酸的 75%以上 ,
其中α-亚麻酸含量高达 71%;饱和脂肪酸主要为棕榈酸和硬
脂酸 ,此外油脂中还含有约 1%的不皂化物 ,如 β-谷甾醇 、胆
固醇及菜油甾醇。蚕蛹油中脂肪酸组分并不是固定不变的 ,
不同季节 、不同种类 、不同食物来源的蚕蛹提取的蛹油
基金项目 合肥工业大学创新团队基金资助项目。
作者简介 魏兆军(1970-),男 ,安徽肥东人 ,博士,副教授 ,从事食品生
物技术研究。
收稿日期 2007-08-20
的脂肪酸成分会有所差异 。
表1 部分昆虫(干基)粗脂肪含量
昆虫种类 粗脂肪含量∥% 昆虫种类
粗脂肪
含量∥%
蝙蝠蛾幼虫 77.17 黄粉虫蛹 40.50
亚洲玉米螟幼虫 46.08 柞蚕蛹 31.25
家蝇幼虫 12.61 家蝇蛹 10.55
菜粉蝶幼虫 11.80 大白蚁 28.30
星瓜天牛幼虫 35.19 豆天蛾 15.44
铜绿丽金龟幼虫 14.05 水虻 13.93
凸星花金龟幼虫 19.35 沙漠蝗虫 17.00
眼斑芫菁 19.36 大斑芫菁 14.50
中华稻蝗 8.24 绿芫菁 7.60
2.2 蚕蛹油的营养价值研究 蚕蛹油富含脂肪酸 ,特别是
油酸 、亚油酸和亚麻酸等多种人体必需的不饱和脂肪酸 ,具
有极高的营养价值 ,其中的油酸能有效地降低体内的 LDL
(低密度胆固醇),具有预防动脉硬化的效果;亚油酸也是维
持生命的重要物质 ,能在体内转化成γ-亚麻酸 、DH-γ亚麻酸
和花生四烯酸 ,然后合成前列腺素 ,可有效治疗心血管疾病 、
预防心肌梗死 ,亚油酸同时还能与胆固醇酯化 ,降低体内血
清 、肝脏及血液胆固醇 ,防止动脉粥样硬化和动脉血栓的形
成;α-亚麻酸能在体内经脱氢和碳链延长合成二十碳五烯酸
(EPA)、二十二碳六烯酸(DHA)等代谢产物 ,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 ,抑制出血性脑中风和癌症的发生与转
移 ,预防和抑制老年性痴呆等[ 10-11] 。
丁华等考察了蚕蛹油多烯脂肪酸对大鼠血脂及血清
EPA 、DHA含量的影响。结果表明:蚕蛹油具有调整血脂 、抗
脂质过氧化作用 ,可降低大鼠血清中 TC 及MDA含量 ,升高
HDLC/TC比值 ,降低肝组织中MDA含量 ,并增加大鼠体内
EPA和 DHA合成 ,灌服蚕蛹油的大鼠与高脂质组相比 ,血中
EPA平均升高了 24%,DHA平均升高了 39%[ 12] 。彭欣莉等
开展了蚕蛹油改善小鼠记忆作用的试验研究 ,结果显示 ,蚕
蛹油对动物记忆获得与巩固过程有一定的促进作用 ,能明显
提高小鼠跳台被动回避反应再现能力和提高避暗反应再现
安徽农业科学 , Journal of Anhui Agri.Sci.2007 , 35(30):9699-9700 , 9711 责任编辑 孙红忠 责任校对 李洪
能力 ,进而得出蚕蛹油具有明显改善记忆作用这一结论[ 13] 。
3 蚕蛹油的提取工艺技术研究
3.1 蚕蛹油的传统提取工艺 提取蚕蛹油的传统方法有压
榨法和有机溶剂浸出法。但由于蚕蛹是高蛋白 、高脂质物
质 ,使用压榨法提取油后的蛋白质多已变性 ,且蚕蛹中粗纤维
含量较少 ,质地较软 ,压榨出油率很低 ,蛹粕残油量超过 50%,
所以压榨法已不便利用。有机溶剂浸出法具有出油率较高 ,蛋
白质不变性等优点 ,应用较多 ,其提取工艺流程见图 1。
图1 有机溶剂浸提法提取蛹油
影响有机溶剂浸出法提取蚕蛹油的主要因素有:溶剂 、
溶剂用量 、浸提时间 、浸提温度和振荡速度等。可用的有机
溶剂主要包括石油醚 、正己烷 、环己烷 、丙酮 、无水乙醇及混
合溶剂石油醚∶丙酮(1∶1)(V/V)等 ,其中石油醚和正己烷是
最常用的。因为受蚕蛹自身种类和来源 、蚕蛹粉碎程度 、含
水量 、试验仪器等的影响 ,在试验中要根据具体情况采用正
交设计或其他设计方法进行优化 ,以获得最佳提取条件。欧
阳涟等[ 14]通过 4因素 3水平正交试验 ,确定了适合蛹油提取
的最佳条件 ,即用正己烷作萃取剂 ,浸出温度为 30 ℃,固液
比为 1∶4;浸出时间为 7h 。杨梅琳等[ 15]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 4 ml/g ,浸出时间 30
min ,浸出温度 38 ℃,振荡速度 80 r/min。李志东等[ 16]进行了
正交试验 ,确定获得柞蚕蛹油最大提取率的条件 ,即以石油
醚(60~ 90)作提取剂;提取温度 65 ℃,提取时间 5 h ,提取料
液比 1∶10。
3.2 蚕蛹油的新型提取工艺 用传统的有机溶剂浸出法得
到的蚕蛹油存在溶剂残留较高 ,且因提取工艺流程长而品质
受到一定的影响等问题 ,为克服这些缺点 ,新型提取方法即
超临界流体萃取(SCFE)技术应运而生。Hardardottir 等[ 17]用
SC-CO2从鱼肉中萃取鱼油 ,成功得到 78%的油脂;Michihata[ 18]
用SC-CO2从经冷冻的鱿鱼调味品废料中萃取油脂 ,得率为
22%,从此 SCFE技术在动物油脂工业中的应用不断扩展。近
年来有关蚕蛹油的CO2超临界流体萃取研究已有报道。
SCFE技术是利用超临界条件下的气体作为萃取剂 ,从
液体或固体中萃取出来某些成分并进行分离的技术[ 11] 。使
用 SCFE技术提取蚕蛹油 ,萃取率高 、选择性好 、无溶剂残留 、
无污染而且工艺简单 ,其提取工艺流程及超临界 CO2流体萃
取蚕蛹油具体工艺如图 2。
超临界 CO2流体萃取蚕蛹油的得率和效果受蚕蛹粉碎
粒度 、含水量 、萃取压力 、萃取温度 、萃取时间 、CO2 流量等的
影响[ 19-20] ,实际操作时 ,要根据实际情况 ,利用均匀设计或
正交设计等优化试验条件 ,确定最佳的试验工艺条件。
此外 ,少数研究者还尝试使用目前在提取其他植物油时
采用的超声波萃取法等新型方法提取蚕蛹油。
4 蚕蛹油的脂肪酸成分分析及精制
4.1 蚕蛹油的理化特性测定 参照《国际标准常规分析方
法大全》中的方法对蚕蛹油的密度 、折射率 、色泽 、酸价 、碘
价 、皂化价 、过氧化物值 、水分及游离脂肪酸值进行测定[ 21] 。
或按照AOAC法进行测定。
图2 超临界 CO2流体萃取蚕蛹油
4.2 蚕蛹油的脂肪酸成分分析 目前 ,国外在分析蚕蛹油
的脂肪酸成分时主要采用GC 、GC-MS等方法 ,这里简单介绍
GC法分析蚕蛹油脂肪酸成分 。首先按照 Christie[ 22]的甲酯
化方法 ,以含有 2%H2SO4的甲醇作为甲基化催化剂 ,使蚕蛹
油中的脂肪酸转变为甲酯(FAME),然后采用气相色谱(GC)
进行成分分析。注射器和检测器温度分别保持在 230 和
250 ℃,柱箱温度设定为:160 ℃保持 2 min ,然后以 6 ℃/min
的速度上升到 180 ℃,在 180 ℃维持 2 min ,再以 4 ℃/min的
速度上升到 230 ℃,最后维持 230 ℃10 min。选用氮气为载
气 ,其流动速率为 1.5ml/min ,进样体积为 1μl[ 23] 。国内也有
一些研究者采用气相色谱法测定蛹油的脂肪酸成分 ,只是甲
酯化方法有所差异。
4.3 蚕蛹油的精制 蚕蛹油具有极高的营养保健价值 ,但
因为蚕蛹油的二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)
属不饱和脂肪酸 ,极易被氧化 ,生成醛类 、酮类和低分子脂
类 ,产生一种特殊的剌激性臭味和苦味[ 24] ,严重影响了蚕蛹
油的风味 、品质和营养价值及其产业化。为了更好地保持蚕
蛹油的营养价值 ,使更多的人接受蚕蛹油 ,需要将提取得到
的粗蚕蛹油按精制油的精炼方法 ,进行脱酸 、脱磷 、脱臭 、脱
色 、脱水等常规处理 ,得到精制蚕蛹油。
5 蚕蛹油的应用研究现状及前景
我国民间素有“蚕浑身是宝”之说 ,这是有一定根据的 ,
仅蚕蛹油就已被广泛应用于食品 、医药 、工业等领域。用蚕
蛹油生产出了营养酱油 、食醋 ,拓宽了仅以传统的发酵法获
得酱油等的局面;以蚕蛹油中的亚油酸制成的“肝脉乐” ,成
了肝炎 、动脉硬化 、高脂血症患者的福音;蚕蛹油还可分离脂
肪酸 ,精制食用油和高级润滑油 ,制备肥皂 、甘油 、磺化蛹油 、
环氧蛹油 、聚酰胺 、蛹油磷脂等。
但由于蚕蛹异味较重 ,特别是缫丝后的蚕蛹 ,这使得其
不便为多数人接受 ,而且 ,目前国内相关技术和设备的不完
善 ,使蚕蛹油的一些性能尚达不到要求 ,因而市场占有面很
有限 。但近年来 ,国内外十分重视昆虫资源的开发利用 ,多
种昆虫蛹油已引起了人们的关注。我国作为蚕业大国 ,随着
蚕业及相关科技的发展 ,蚕蛹油已呈现良好的发展态势 ,相
信在不久的将来 ,蚕蛹油将以其特有的姿态登上油脂舞台。
参考文献
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(下转第 9711页)
9700 安徽农业科学 2007年
易于执行 ,从而使政策更具有国家权力的执行依据 ,并为广
大农民所认可。但目前无法实现 ,可以此作为农村养老保障
的奋斗目标。所以实行的模式必须有重点地突破 ,有计划 、
有层次 、分步骤抓好这项工作 。
3.1.3 以法律做保障 ,以教育为辅助。我国现阶段关于养
老的法律散见于《宪法》、《老年人权益保障法》 、《农村五保户
供养工程条例》 、《婚姻法》等 ,还没有一部完备的养老方面的
法律;同时也要加强社会道德教育 ,敬老养老是中华民族的
优良传统 ,不能丢掉。
3.1.4 辅助制度的建设。仅通过改变养老方式而快速达到
陕西农村养老保障的目的 ,是不可能的 ,必须要结合配套制
度的改革 ,如医疗制度 、土地制度 、最低生活保障等制度。以
医疗制度为例:我国老年人全年的人均医疗费为总人口平均
医疗费的 2.5倍 ,18%的老人占用 80%的医疗费[ 3] 。而在陕
西农村 ,医疗费用支出的增加超过了农民实际的平均收入增
长 ,很多农民特别是贫困地区的农民“小病挨大病 ,重病才住
医院治”的情况司空见惯 ,因病致困 、致贫的现象非常突出。
因此 ,医疗制度改革对农民养老是一个很重要的因素。
3.2 农村养老保障模式的改进
3.2.1 模式的确定。笔者认为目前陕西农村居民参加社会
养老保险具有一定的困难 ,适宜采取以自我与家庭养老相结
合 、国家和省财政给予支持的模式 。因为:首先 ,农民从失去
劳动到完全依靠家庭和社会供养的时间很短 ,大部分农村老
年人仍可继续劳动 ,应鼓励农村老人发展经济 ,在不损害身
体健康的情况下 ,改善自己的生活状况;另一方面即使子女
不赡养 ,也可通过《土地法》将土地转让出租 ,或以其他方式
流转。其次 ,从目前来看 ,尽管家庭养老存在众多弊端 ,但现
阶段仍是陕西省农村养老不可缺少的一部分 ,一方面要鼓励
加强尊老 、敬老的宣传教育 ,弘扬中华民族尊老 、敬老的传统
美德 ,构建良好的社会道德体系;另一方面要加强相关法制
建设 ,明确和细化农村家庭和子女的养老责任 ,对于虐待老
人 、不履行赡养义务的可取消其对父母土地和其他财产的继
承权或村组织委托其他人包租 ,用包租钱供养老人。另外 ,
要加强中央财政和省财政对农村社会养老的支持力度 。现
行陕西农村养老坚持的是“个人缴纳为主 、集体补助为辅 ,国
家给予政策扶持”的政策 ,但在实际中却变成了自我积累养
老 ,而且养老保险机构运行费要从中扣除 ,农民的个人社会
养老账户实际上和个人银行储蓄没有多大区别 ,这就要求改
变“个人缴纳地方补助 ,政府补贴”的方式 ,笔者认为陕西省
实行的农村新型合作医疗是一个非常好的榜样 ,个人出 10
元 ,地方和政府各补助 20 元 ,农村养老保障可依此设计 ,逐
步增大地方和中央财政的支持力度 。
3.2.2 配套措施的建立 。仅仅确立模式是不够的 ,必须有
配套措施来保证 ,如农村老年医疗体系的改革 ,融资渠道的
拓宽 ,关于养老保障法律 、法规建设 ,养老金管理费出资主体
的确定以及资金的规范管理等。同时还要有重点 、有层次地
进行 。对农村养老保险工作中的特殊农民群体要采取特殊
措施:如在非农领域就业的农民 、被征土地的农民及收入相
对较高又比较稳定的农民和经济条件特别差的农民必须采
取特殊问题特殊对待。
4 结束语
笔者所提出的以自我家庭养老为主 ,国家与省财政给予
支持的模式是陕西农村养老保障的过渡措施 ,而这一目标实
现的最根本的途径是经济发展 ,也只有打好经济基础才有更
多的选择余地 ,才能构建城乡一体化的养老保障模式 。
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