徐澤平 龍 悅 沈以紅 黃先智 丁曉雯
(1西南大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院, 重慶榮昌 402460; 2西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院, 重慶北碚 400715;3家蠶基因組生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 重慶北碚 400715)
木薯(ManihotesculentaCrantz)是世界三大薯類(馬鈴薯、甘薯、木薯)之一,主要用于食品、飼料和工業(yè)開發(fā),在熱帶地區(qū)廣為栽培,種植木薯主要是獲得其淀粉含量豐富的塊根。我國是木薯的進(jìn)口國,年進(jìn)口量約800萬t,進(jìn)口額達(dá)15億美元[1-3]。近年來,我國木薯種植業(yè)獲得了長足的發(fā)展,主產(chǎn)區(qū)在廣西壯族自治區(qū),種植面積占全國的60%,其中2013年的收獲面積達(dá)到了22.9萬hm2[4]。
木薯葉是較好的蓖麻蠶飼料源[5],木薯產(chǎn)業(yè)中產(chǎn)生的木薯葉可以用于蓖麻蠶的飼養(yǎng),延伸木薯產(chǎn)業(yè)鏈,提高木薯產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。蓖麻蠶(Philosamiacynthiaricini),屬于鱗翅目大蠶蛾科(Saturniidae)樗蠶屬(Philosamia)的一個(gè)亞種[6],吃蓖麻葉,也吃木薯葉、鶴木葉和臭椿葉,是一種適應(yīng)性很強(qiáng)的多食性昆蟲,在廣西等地飼養(yǎng)因其以木薯葉為食料,習(xí)慣上也稱為木薯蠶。木薯蠶絲易染色,抗污染力強(qiáng),能與棉和其他合成纖維混紡,具有良好的混紡性[7]。木薯蠶蛹廣泛應(yīng)用在食品、飼料、高新技術(shù)材料等方面。已有的研究資料表明,木薯蠶蛹作為有待開發(fā)利用的昆蟲食品資源,含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪和礦物質(zhì),是良好的昆蟲蛋白質(zhì)和脂肪酸資源,可用于研發(fā)營養(yǎng)豐富的食品原料[8]。脫脂木薯蠶蛹粉中含有高達(dá)75%的蛋白質(zhì)(人體必需氨基酸含量占蠶蛹粉的46%~49%),是動(dòng)物及人類營養(yǎng)利用的理想原料[9];LONGVAH等[10]研究發(fā)現(xiàn)木薯蠶蛹油富含α-亞麻酸(ALA),安全性和營養(yǎng)價(jià)值與常規(guī)植物油相當(dāng),其中,棕櫚酸優(yōu)于紫蘇籽油。使用蓖麻葉和木薯葉飼養(yǎng)木薯蠶,然后提取蛹油進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn),結(jié)果表明,用木薯葉喂食的木薯蠶蛹制作的蛹油ALA含量為58.30%,用蓖麻葉喂食的木薯蠶蛹制作的蛹油ALA含量為42.90%,用木薯葉喂食的木薯蠶蛹制作的蛹油具有更高的營養(yǎng)價(jià)值(ALA水平更高)[11]。在對(duì)木薯蠶蛹的毒性分析中,在最大灌胃劑量16 g/kg下未觀察到對(duì)小鼠有急性毒性,但對(duì)蠶豆根尖細(xì)胞、小鼠骨髓細(xì)胞及小鼠精子細(xì)胞均有遺傳毒性[12]。由于木薯葉生氰糖苷的含量較高,生物體采食后生氰糖苷會(huì)產(chǎn)生有毒的氰化物,干木薯蠶蛹的極性水溶氰化物含量為0.33±0.07 mg/kg[13]。雖然未經(jīng)處理的木薯蠶蛹有較強(qiáng)的毒性,但經(jīng)過開水蒸煮等處理,這些有害因子可以被有效降低而符合食用要求。
因此,開發(fā)利用木薯蠶蛹,有利于提高木薯產(chǎn)業(yè)的綜合效益。目前有關(guān)木薯蠶蛹主要營養(yǎng)成分與礦物元素含量的測(cè)定數(shù)據(jù)鮮見報(bào)道[14-15],本試驗(yàn)通過對(duì)木薯蠶蛹營養(yǎng)成分和礦物元素含量的測(cè)定,以期為木薯蠶蛹的開發(fā)利用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和改進(jìn)方向。
1.1.1 供試材料 木薯蠶蛹,木薯蠶品種為南1,于2012年春季飼養(yǎng),2012年6月初削繭取蛹,除水分測(cè)定用鮮木薯蠶蛹外,其它試驗(yàn)樣品均為烘干后的木薯蠶蛹,由廣西壯族自治區(qū)蠶業(yè)技術(shù)推廣總站提供。
1.1.2 主要試劑 鈣、鎂、鉀等元素標(biāo)準(zhǔn)溶液均為1 000 μg/mL,國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心提供。氫氧化鈉、硫酸鉀、硫酸鈉等試劑均為分析純,成都市科龍化工試劑廠生產(chǎn)。
水分的測(cè)定參照GB/T 5009.3—2010《食品中水分的測(cè)定》[16],用直接測(cè)定法測(cè)定;灰分的測(cè)定參照GB/T 5009.4—2010《食品中灰分的測(cè)定》[17];粗蛋白的測(cè)定參照GB/T 5009.5—2010《食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》[18],用凱氏定氮法測(cè)定;粗脂肪的測(cè)定參照 GB/T 14772—2008《食品中粗脂肪的測(cè)定》[19];總糖的測(cè)定參照GB/T 9695.31—2008《肉制品總糖含量的測(cè)定》[20],用分光光度法測(cè)定。
鉀、鈉、鈣、鐵、鎂、錳、鋅、銅、鎳、硒元素的測(cè)定分別參照GB/T 5009.91—2003《食品中鉀、鈉的測(cè)定》[21],GB/T 5009.92—2003《食品中鈣的測(cè)定》[22],GB/T 5009.90—2003《食品中鐵、鎂、錳的測(cè)定》[23],GB/T 5009.14—2003《食品中鋅的測(cè)定》[24],GB/T 5009.13—2003《食品中銅的測(cè)定》[25],GB/T 5009.138—2003《食品中鎳的測(cè)定》[26],GB/T 5009.93—2010《食品中硒的測(cè)定》[27]。其中,鉀、鈉、鈣、鐵、鎂、錳、鋅、銅、鎳采用原子吸收分光光度法測(cè)定,硒采用原子熒光分光光譜法測(cè)定。
汞的測(cè)定參照GB/T 5009.17—2003《食品中總汞及有機(jī)汞的測(cè)定》[28],總砷的測(cè)定參照GB/T 5009.11—2003《食品中總砷及無機(jī)砷的測(cè)定》[29],總鎘的測(cè)定參照GB/T 5009.15—2003《食品中鎘的測(cè)定》[30],總鉛的測(cè)定參照GB/T 5009.12—2010《食品中鉛的測(cè)定》[31],均采用原子熒光分光光譜法測(cè)定。
從表1可以看出,鮮木薯蠶蛹的水分含量為76.05%±0.04%,比家蠶雄蛹和雌蛹分別高2.33個(gè)百分點(diǎn)和1.34個(gè)百分點(diǎn);干木薯蠶蛹的水分含量為4.20%±0.05%,比家蠶雄蛹和家蠶雌蛹分別高0.40個(gè)百分點(diǎn)和0.20個(gè)百分點(diǎn);通過炭化干燥得到木薯蠶蛹的灰分含量為5.24%±0.19%,比家蠶雄蛹和家蠶雌蛹分別高0.60個(gè)百分點(diǎn)和0.36個(gè)百分點(diǎn);木薯蠶蛹的粗蛋白含量為67.20%±0.89%,分別比家蠶雄蛹和家蠶雌蛹高25.55個(gè)百分點(diǎn)和18.67個(gè)百分點(diǎn);木薯蠶蛹的粗脂肪含量為19.19%±0.12%,分別比家蠶雄蛹和家蠶雌蛹低19.69個(gè)百分點(diǎn)和7.24個(gè)百分點(diǎn);木薯蠶蛹的總糖含量為3.09%±0.03%,分別比家蠶雄蛹和家蠶雌蛹低5.16個(gè)百分點(diǎn)和9.74個(gè)百分點(diǎn)。
表1 木薯蠶蛹的基本成分含量 %
家蠶雄蛹和家蠶雌蛹的數(shù)據(jù)來源于參考文獻(xiàn)[32];灰分、粗蛋白、粗脂肪、總糖的樣品均為干蛹。
從表2可以看出,木薯蠶蛹的鉀含量最高,達(dá)到5.987 2 mg/g,其次是鎂含量為0.281 1 mg/g,鋅含量為0.146 5 mg/g,鈉含量較低,為0.112 0 mg/g,鉀鈉比為53.46∶1,鈣含量為0.038 1 mg/g。木薯蠶蛹的硒含量較高,為0.002 8 mg/g,錳未檢出。木薯蠶蛹的其他成分含量與家蠶蛹相比差異不明顯或含量較少。
表2 木薯蠶蛹的礦物元素含量 mg/g
家蠶蛹的數(shù)據(jù)來源于參考文獻(xiàn)[33];“-”表示未檢出。表3相同。
從表3可以看出,木薯蠶蛹的有害元素總砷、總鉛和總鎘的含量分別為1.990 0 mg/kg、0.140 0 mg/kg、0.540 0 μg/kg,分別比家蠶蛹的含量高672.21%、42.86%、489.91%。在木薯蠶蛹和家蠶蛹中均未檢測(cè)出汞的存在。根據(jù)GB/T 2762—2005《食品中污染物限量》[34]標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定肉制品中總砷、總鉛、總鎘、總汞的含量需分別≤0.50 mg/kg、≤0.50 mg/kg、≤0.10 mg/kg、≤0.05 mg/kg。木薯蠶蛹總鉛、總鎘、總汞的含量都在食品標(biāo)準(zhǔn)的限量內(nèi),但總砷含量為1.990 0 mg/kg,超出動(dòng)物性食品砷的限量標(biāo)準(zhǔn)約4倍。
表3 木薯蠶蛹的有害元素含量
家蠶蛹的數(shù)據(jù)來源于參考文獻(xiàn)[35]。
本試驗(yàn)結(jié)果表明,木薯蠶蛹與家蠶蛹相比,木薯蠶蛹的灰分含量和粗蛋白含量均略高于家蠶蛹。白浩等[36]用廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所提供的家蠶蛹測(cè)得家蠶蛹的粗蛋白含量為67.50%,粗脂肪含量為23.80%,總糖含量為1.20%,本試驗(yàn)結(jié)果與其相比,木薯蠶蛹的粗蛋白含量(67.20%±0.89%)與家蠶蛹相當(dāng)、木薯蠶蛹的粗脂肪含量(19.19%±0.12%)比家蠶蛹低、木薯蠶蛹的總糖含量(3.09%±0.03%)比家蠶蛹高。金超[37]分析了不同家蠶品種,測(cè)得家蠶蛹粗蛋白含量為52.18%~62.78%,粗脂肪含量為17.99%~29.52%,本試驗(yàn)結(jié)果與其相比,木薯蠶蛹的粗蛋白含量比家蠶蛹高、木薯蠶蛹的粗脂肪含量與家蠶蛹相當(dāng)或略低。屈達(dá)才等[38]測(cè)得桂夏二號(hào)家蠶蛹粗蛋白含量為50.90%、粗脂肪含量為31.19%、糖類含量為8.30%,本試驗(yàn)結(jié)果與其相比,木薯蠶蛹的粗蛋白含量比桂夏二號(hào)家蠶蛹高,木薯蠶蛹的粗脂肪和糖類含量比桂夏二號(hào)家蠶蛹低。但家蠶蛹的粗蛋白、粗脂肪、總糖含量與木薯蠶蛹的含量無明顯差異。綜上所述,從粗蛋白、粗脂肪、總糖含量看,木薯蠶蛹的營養(yǎng)價(jià)值與家蠶蛹相當(dāng)。
本試驗(yàn)結(jié)果與屈達(dá)才等[38]的試驗(yàn)相比,木薯蠶蛹的粗蛋白含量比喂食蓖麻葉的南1木薯蠶蛹(64.23%)高,比喂食蓖麻葉的白黃木薯蠶蛹(70.24%)低;木薯蠶蛹的粗脂肪含量比喂食蓖麻葉的南1木薯蠶蛹(22.72%)和白黃木薯蠶蛹(22.46%)均低;木薯蠶蛹的糖類含量比喂食蓖麻葉的南1木薯蠶蛹(7.37%)和白黃木薯蠶蛹(8.49%)均低。龍悅等[39]用廣西南寧市生產(chǎn)的由西南大學(xué)蠶學(xué)與系統(tǒng)生物研究所提供的木薯蠶蛹測(cè)得粗蛋白含量為66.94%±0.89%,本試驗(yàn)的結(jié)果與其基本一致。LONGVAH等[40]用由印度政府中央絲綢委員會(huì)-印度紡織部在班加羅爾,海得拉巴辦事處提供的喂食木薯葉的木薯蠶蛹測(cè)得鮮蛹水分、干蛹水分、灰分、粗蛋白、粗脂肪、總糖含量分別為71.24%±0.65%、8.80%±0.28%、4.20%±0.08%、54.80%±0.61%、25.00%±0.36%、3.58%±0.05%,本試驗(yàn)結(jié)果與其相比,木薯蠶蛹鮮蛹水分含量低,干蛹水分、粗脂肪、總糖含量低,干蛹灰分、粗蛋白含量高,表明在不同時(shí)期、不同飼養(yǎng)條件下,木薯蠶蛹的粗蛋白、粗脂肪和總糖含量存在差異。梁貴秋等[41]比較同一環(huán)境下飼育的23個(gè)品種木薯蠶(喂食蓖麻葉)蛹的營養(yǎng)成分,粗蛋白含量為61.61%±2.03%,粗脂肪含量為17.76%±0.68%,品種間差異不明顯;表明在同一環(huán)境下木薯蠶蛹的營養(yǎng)成分趨于穩(wěn)定,環(huán)境對(duì)木薯蠶蛹的營養(yǎng)價(jià)值有較大的影響。本試驗(yàn)結(jié)果與梁貴秋等[41]的試驗(yàn)結(jié)果相比,粗蛋白含量高、粗脂肪含量略低,也許是取樣或試驗(yàn)差異造成的。
本試驗(yàn)結(jié)果表明,木薯蠶蛹的礦物元素含量與家蠶蛹相比,木薯蠶蛹鈉含量較低,鉀鈉比例較為均衡。鉀廣泛分布于肌肉、血液和神經(jīng)中,與神經(jīng)傳導(dǎo)和心肌活動(dòng)等相關(guān),是人體所需較多的礦物元素之一[42]。LONGVAH等[10]用印度班加羅爾省紡織工業(yè)局中央絲綢委員會(huì)通過當(dāng)?shù)剞k事處提供的木薯蠶蛹,測(cè)定前用去離子水沖洗并過濾,測(cè)得木薯蠶蛹鈣含量712.00±1.22 mg/kg,鎂含量1 870.00±2.04 mg/kg,鐵含量234.00±0.70 mg/kg,鋅含量70.20±0.32 mg/kg,銅含量18.00±0.04 mg/kg,錳含量26.10±0.03 mg/kg;本試驗(yàn)結(jié)果與其相比,測(cè)定的礦物元素除銅、錳含量低于LONGVAH等[10]的測(cè)定值外,其余皆高于LONGVAH等[10]的測(cè)定值,但硒含量較低,差異較大,由于同是喂食木薯葉的木薯蠶蛹,因而我們推測(cè)木薯蠶蛹中的礦物元素含量與木薯蠶品種、飼養(yǎng)溫濕度和飼養(yǎng)方法、檢測(cè)方法有關(guān)。屈達(dá)才等[38]研究發(fā)現(xiàn),喂食木薯葉的木薯蠶蛹的鉀含量高于喂食蓖麻葉木薯蠶蛹的鉀含量,也高于家蠶蛹的鉀含量,同一木薯蠶品種取食木薯葉的蠶蛹硒含量低于取食蓖麻葉的蠶蛹,改善木薯蠶蛹的礦物質(zhì)品質(zhì)可從改善木薯蠶的食源方面做進(jìn)一步研究。王海燕等[35]在分析家蠶蛹的礦物元素含量發(fā)現(xiàn),家蠶蛹的鉀含量最高,為12 772.20 mg/kg,其次為鈉含量2 626.00 mg/kg,鎂含量1 841.90 mg/kg,鈣含量60.10 mg/kg,本試驗(yàn)結(jié)果與王海燕等[35]測(cè)定的家蠶蛹相比,木薯蠶蛹的鉀、鈉、鎂、鈣含量均低于家蠶蛹。李清霞等[33]測(cè)定家蠶蛹的鈉含量為49.380 0 mg/g,遠(yuǎn)高于本試驗(yàn)?zāi)臼硇Q蛹中鈉的含量(0.112 0 mg/g),且本試驗(yàn)?zāi)臼硇Q蛹大部分的礦物元素的含量均低于家蠶蛹,本試驗(yàn)?zāi)臼硇Q蛹中含量最高的元素為鉀,木薯蠶蛹中的鉀鈉比(53.46:1)與李清霞等[33]的家蠶蛹鉀鈉比(0.29:1)相比有很大的差異。目前我國國民飲食中鈉鹽普遍偏高,鈉含量較低的木薯蠶蛹符合高鉀低鈉的健康食品需求。從鉀、鈉含量看,木薯蠶蛹的營養(yǎng)價(jià)值高于家蠶蛹。
本試驗(yàn)結(jié)果表明,木薯蠶蛹硒含量0.002 8±0.000 1 mg/g,高于家蠶蛹的硒含量(0.001 8 mg/g)。在人體中,硒是谷胱甘肽過氧化物酶的活性成分,具有抗氧化,促生長,延緩衰老和保護(hù)心血管的作用。木薯蠶蛹的鋅、銅含量與家蠶蛹的含量大致相同,鐵、鈣含量低于家蠶蛹的含量,木薯蠶蛹未檢出錳。故木薯蠶蛹的利用潛力可能主要體現(xiàn)在硒元素上,從硒的含量看,其營養(yǎng)價(jià)值高于家蠶蛹。
在木薯蠶蛹的有害成分中,總鉛、總鎘、總汞含量均在食品安全限值內(nèi),但砷含量超標(biāo)較多。自然界中的砷主要存在于土壤和水體中,易被生物體少量攝入,而在污染嚴(yán)重的地區(qū),通過生物鏈的富集作用對(duì)生物體的影響很大[43]。在木薯蠶蛹中富集的砷推測(cè)來源于其攝入的木薯葉,而植物富集砷的方式主要是靠根系吸收,植物對(duì)土壤各形態(tài)砷的吸收能力為水溶性砷大于亞砷酸鈣或亞砷酸鋁,亞砷酸鋁又大于亞砷酸鐵;植物的不同部位砷積累能力一般為根>莖葉>籽粒果實(shí)[44]。屈達(dá)才等[38]分別測(cè)定了家蠶蛹與不同飼料飼養(yǎng)的木薯蠶蠶蛹中的鉛含量,分別為喂食蓖麻葉的木薯蠶蛹(0.193 mg/kg)<喂食木薯葉的木薯蠶蛹(0.220 mg/kg)<家蠶蛹(1.250 mg/kg),其家蠶蛹的數(shù)據(jù)與王海燕等[35]的數(shù)據(jù)有較大差異,但也顯示出有害元素的含量與飼料和木薯蠶品種相關(guān)。黃麗玫等[45]測(cè)定了22種可食用植物的總砷含量發(fā)現(xiàn),木薯的總砷含量除了比蔬菜類植物低外,在中等污染程度(污染區(qū)土壤總砷含量為94~127 μg/g和504~727 μg/g范圍內(nèi))的土壤中處于較高的水平,在不同土壤砷濃度(1 077~1 301 μg/g,504~727 μg/g,4~127 μg/g,28~62 μg/g)下都有富集,其根部都容易富集砷,由此推測(cè)其葉中也有一定的砷累積。譚勇壁[46]在桑樹對(duì)重金屬污染農(nóng)田的修復(fù)作用的研究中發(fā)現(xiàn),桑樹屬于耐重金屬污染的植物,在砷含量高達(dá)53 mg/kg的土壤中能正常生長,且桑葉中的重金屬可以累積[47];但分析土壤與桑葉重金屬含量的關(guān)系,污染地老桑葉中的砷含量與土壤中的砷含量呈負(fù)相關(guān),在高砷污染土地上,桑葉中的砷含量隨土壤砷濃度的變化程度小;重金屬對(duì)蠶的危害作用為砷>汞>鎘>鉛,砷容易在蠶體內(nèi)積累并通過蠶卵影響次代[48]。污染桑葉喂養(yǎng)家蠶的試驗(yàn)證明,家蠶蛹中含量最多的重金屬是鉛和鋅,家蠶蛹和蠶沙中的砷含量相當(dāng),污染桑葉中的重金屬在喂蠶后的主要去向是蠶糞[46],但在木薯蠶蛹的研究中未見此類報(bào)道。推測(cè)木薯蠶蛹中的高砷含量與木薯葉對(duì)砷的富集作用和木薯蠶自身的重金屬排出機(jī)制有關(guān),是否是木薯葉較桑葉更易富集砷,或是木薯蠶較家蠶對(duì)重金屬的排出能力更弱,有待進(jìn)一步的研究。從木薯蠶蛹有害元素含量看,其營養(yǎng)價(jià)值比家蠶蛹差,這是今后需要加以研究提高的地方。