摘要我国是世界上最大的发展蚕桑产业的国家,蚕桑副产物资源丰富。叙述了我国蚕桑副产物资源利用现状,对桑叶、桑枝、桑椹、蚕沙、蚕蛹、蚕蛾等蚕桑副产物资源的营养成分、综合利用的研究现状与前景进行阐述。进一步证明我国蚕桑副产物有巨大的开发利用价值,市场前景广阔。建议加大对蚕桑副产物资源合理利用研究项目的投入,对蚕桑副产物资源进行多方位开发、多途径利用、多领域发展。关键词蚕桑;副产物;资源;综合利用;现代考古学证明,我国是世界上最早开始种桑养蚕的国家。新石器时代,先民们已经开始植桑育蚕、抽丝织绸,至今已有5000多年的悠久历史,文化底蕴深厚。目前,我国的蚕茧和生丝分别占世界总量的75%和70%以上,同时,每年也有大量的副产物产出J。蚕桑副产物主要包括桑叶、桑枝、桑椹、蚕沙、蚕蛹、蚕蛾等。据统计,一般每667m2桑园年产桑叶1500kg、年产茧lookg,每年可产出干物质675kg,其中,桑枝300kg、桑叶375kg;养蚕过程中,消耗桑叶240kg,产生蚕粪约为150kg,通过能量转化最终得到茧丝22k,按照相应的比例进行划分,蚕桑副产物占总量的97%左右旧J。所以,蚕桑副产物确实是一种潜力巨大的资源,具有广阔的开发利用前景。2011年,即“十二五”开局之年,农业部提出了“稳定桑园面积、控制养蚕规模,努力提高单产、质量和效益”的蚕桑产业发展指导方针。商务部发布的《茧丝绸“十二五”发展纲要》中也强调要优化资源配置、提高茧丝绸行业资源利用的效率和效益。以栽桑养蚕、缫丝织绸、服装面料为发展方向的传统蚕桑生产模式略显不合时宜,蚕桑生产模式使得大量的蚕桑副产物废弃,不仅是资源的浪费,同时也带来了严重的环境污染问题。实现蚕桑副产物资源的多方位开发、多途径利用、多领域发展MJ,不仅可以在茧丝市场行情不好的时候有效弥补蚕农的经济损失,而且可以带动相关行业的发展、提高就业率,最终实现蚕桑产业经济、社会、生态效益的最大化。
1蚕桑副产物产出及资源利用现状1.1蚕桑副产物产出状况我国是世界上最大的发展蚕桑产业的国家。2013年全国桑园面积82.85万hm2,饲养蚕种1649.54万盒(张),蚕茧总产量65.03万t”1。一般情况下,平均每生产1t蚕茧会产生蚕沙3.30蛹0.67t、桑枝16.00tJ。按照这个比例进行计算,我国发展蚕桑产业的过程中平均每年要产生蚕沙214.60万t、蚕蛹43.57万t、桑枝1040.48万t。按照年平均每667m2桑园生产桑叶1500kg、每张(盒)蚕种消耗桑叶600kg进行计算,我国每年按照传统的养蚕模式会产生过剩桑叶873.48万t。通过以上数据的统计分析可以看出,我国蚕桑产业的发展过程中,每年都会产生大量的副产物,发展蚕桑副产物资源综合利用事业刻不容缓,意义重大。
1.2蚕桑副产物资源开发利用现状按照传统的蚕桑产业发展模式,蚕桑副产物绝大多数未得到充分、合理的利用。如养蚕之后剩余的桑叶一般进行简单的发酵处理后做肥料肥沃土壤、桑枝则晒干后直接作为农家的薪柴、桑椹采摘经包装后直接在超市销售、蚕沙绝大部分直接用作农田肥料、蚕蛹主要作为畜禽饲料的添加成分、蚕蛾几乎未发现利用价值。然而,以上方式明显没有达到物尽其用的目的,桑叶作肥料是一种资源的浪费;伴随着国家城乡一体化发展,农村人口急剧减少以及清洁新能源的快速发展,薪柴势必会被取代;桑椹直接销售保质期短、经济效益低;蚕沙中难免会带有病原菌,直接用作肥料可能会污染土壤;蚕蛹仅作为畜禽饲料,这远没有达到它的利用潜能;蚕蛾的利用价值更是有待深入开发研究。
2蚕桑副产物资源的综合利用研究进展2.1桑叶桑叶的营养成分丰富而均衡,已被国家卫生部列入“既是食品又是药品的物品”名单。桑叶中含有50多种微量元素和维生素,矿物质元素中K、Fe的含量最高,桑叶中还含有多种天然活性物质及其衍生物,如谷甾醇、异槲皮苷、黄体色素、叶黄素、紫云英素等,特别是含有迄今为止仅在桑叶中发现的桑叶中各种营养成分含量与比例卜脱氧野尻霉素p。桑叶脂类物质中不饱和脂肪酸约占总脂肪酸的一半,其中尤以亚麻酸、亚油酸、油酸、棕榈油酸和花生四烯酸为主。桑叶中含有18种氨基酸,动物必需和半必需的氨基酸占总量的一半以上,其中在糖代谢和蛋白质代谢过程中起重要作用的谷氨酸、赖氨酸、蛋氨酸等含量比较高。桑叶中各营养成分的含量如表1”‘8川所示。经现代医学及营养学研究证明,桑叶具有降血糖、降血脂、抗炎、抗衰老、抗丝虫病、抗肿瘤、抑制血清胆固醇升高并防止动脉粥样硬化、抗菌抗病毒等药理作用。桑叶经霜打后人药,具有利尿、消渴、减肥的功效。将桑叶粉、绞股兰、茶叶和白菊花按一定比例配制成的保健茶,对治疗便秘等疾病具有一定的辅助作用。另外,常饮桑叶茶可有效预防伤风感冒,并且对迎风流泪、肝肾虚、失眠、高血压等疾病具有一定的疗效。桑叶在医药制剂中也有广泛的应用,如桑叶注射液、桑叶片、桑叶浸膏胶囊、桑叶口服液、桑菊感冒冲剂、桑菊感冒片。利用桑叶开发的食品,如桑茶、桑叶面、桑叶豆腐、桑叶饼干、桑叶奶粉、桑叶酒、桑叶醋、桑叶一以干物质为基础另外,桑叶还是一种优良的畜禽饲料资源。2001年5月,在浙江大学举办的“利用桑树资源发展可持续畜牧业高级研讨班”上,联合国粮农组织畜牧兽医司项目官员ManuelD.Sanchez详尽地介绍了桑叶作为动物饲料在一些国家的应用研究状况。据他介绍,古巴、哥斯达黎加、墨西哥、意大2015年第1期利、肯尼亚、坦桑尼亚等国家对桑叶作为动物饲料的研究证实,桑叶对奶牛、山羊、绵羊、猪、鸡、鹿等具有很好的适口性和较高的营养价值。会上,各个国家的专家对桑树集约化栽培、机械化收获和深加工处理技术进行了积极探讨,大家一致认为,“新鲜或经过深加工的桑叶均可替代商品混合精料应用万方数据华恩顺等:蚕桑副产物资源综合利用研究进展分析于畜牧生产实际中旧’’。因此,桑叶在现代畜牧业中具有广阔的应用、发展前景。
2.2桑枝桑枝的主要成分为木质素,并含有丰富的生物活性物质如黄酮类、生物碱类、香豆素类、萜类及甾醇类化合物等,其中黄酮类化合物含量最高,包括养成分中纤维素51.88%、半纤维素23.02%、木质素18.81%、热水可溶物6.46%、粗蛋白5.44%、冷水可溶性固形物5.12%、灰分1.57%引。科学研究表明,桑枝具有扩张血管、降血压、降血脂、消炎、杀菌、抗氧化等作用,桑枝中的总黄酮清除氧自由基的能力优于桑叶、桑白皮、芸香甙和抗坏血酸。中国科学院昆明植物研究所通过研究旧1发现,桑白皮中含有对艾滋病毒有强抑制作用的桑辛素(Morusin)及桑酮(KuwanonH)等成分。桑枝中可提取出浆料羧甲基纤维素作为葡萄糖、糖醛和纺织印染工业原料。桑枝是一种优良的、天然的食用菌培养基。桑枝中含有多种天然活性物质,以桑枝为主要基质培养的食用菌具有天然的清香味,桑枝中不含油脂、松脂、精油、苦味、臭味等对食用菌生长发育有害的物质。由于家蚕对农药非常敏感,桑园中农药的使用受到严格的控制;因此,桑枝几乎不存在农药残留的问题,这使得桑枝具有其它食用菌培养基所不可比拟的优越性,可作为栽培绿色高档食用菌,如香菇、花菇、金针菇、平菇、木耳、灵芝、桑黄菌、猴头菇、蘑菇、姬菇等的优良基料枝为主要基料栽培灵芝,并开发了桑枝灵芝系列产品,如桑枝灵芝片、桑枝灵芝超微粉、灵芝超微粉、灵芝孢子粉等。通过科学测试表明陋J,桑枝灵芝的药用成分与其他灵芝基本相同,而且灵芝多糖同比高出30%以上。另外,从桑枝中提取的果胶可用于制作纽扣。桑枝经深加工制成的桑条纤维木板,其物理力学性可达到国家二级产品的要求,且能够防蛀防腐,可广泛用于家具制作、建筑、车船修理等领域5|。据研究表明心3I,桑枝皮部纤维的长度和强度要优于棉花和桑蚕丝,断裂伸长率优于棉、麻,仅次于蚕丝,并且具有蚕丝的吸湿透气、保暖等优良特性。桑皮纤维是生态纺织品的优质原料,合理利用能够将废弃资源转化为良好的纺织材料,这将会产生很大的经济效益和社会效益。
2.3桑椹新鲜桑椹中水分居多,含有丰富的胡萝卜素、芦丁、杨梅酮、桑色素、芸香甙、鞣质、矢车菊素、挥发油、磷脂、矿物质等成分,主要的挥发油为桉叶素和香叶醇,主要的磷脂有磷脂酰胆碱、溶血磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺;桑椹种子中含有脂类和多种氨基酸。。桑椹中含有丰富的糖、蛋白质、矿物质、维生素及游离氨基酸等,具有滋阳补血、补肝益肾、生津润燥、安神养颜、乌须黑发、延缓衰老等作用;可作中药辅助治疗口腔炎、缺铁性贫血及神经衰弱等疾病。桑椹中提取的红色素主要由矢车菊素一3一葡萄糖苷、天竺葵一3一葡萄糖苷和碧冬茄一3一芸香糖苷等组成,它与蓝莓中的花青素(在西方,蓝莓花青素是用于提高视力的保健食品)相似。现代医学研究表明。桑椹具有调节免疫、促进造血细胞生长、抗诱变、降血糖、降血脂、护肝等药理作用;桑椹在医药工业上可用于生产桑椹膏、桑椹冲剂、桑椹口服液等中成药。在食品工业中,桑椹可用于生产果汁、桑果酒、桑果罐头、桑果酱等,还可用于提取食用色素5。
2.4蚕沙蚕沙中营养物质含量丰富,干物质含量占据33%一35%,蚕沙中以干物质为基础的营养成分比例为粗蛋白13.47%一14.45%、粗纤维15.79%~16.24%、粗灰分9.85%~9.95%【2引。小麦中粗蛋白、粗纤维、总磷、钙的含量分别为15.70%、8.90%、0.92%和0.11%,可见,蚕沙几乎可以替代小麦用于多种动物的饲料生产旧7|。蚕沙也可以作为基料培养食用菌旧8|。蚕沙可用于提取活性碳、糊状叶绿素、果胶等物质。据统计分析,每吨蚕沙可提取活性碳300~400kg、糊状叶绿素60kg5|,通过络合而成的叶绿素衍生物,可广泛应用于医药、日用品和食品添加剂等的生产。丝胶蛋白、丝素蛋白等也可广泛应用于食品、化妆品、药品等领域的发展。从蚕沙中提取的叶绿素铜钠盐具有治疗慢性溃疡、外科创伤、中耳炎、水田皮炎、脉管炎、肝炎、胃炎、白细胞减少等疾病的功效,是“肝宝”、“新血宝”、“胃甘绿”等药物的主要成分。此外,将蚕沙与多味中草药(如牛角花、草决明、薄荷、五味子、丹参等)配合制作成的药枕,有明目、降压、疏通经络之功效,对头晕、失眠具有很好的治疗效果。陈智毅等川以2龄、3龄幼蚕的蚕沙为主要原料制成的虫茶,经测定发现含有较高的1-脱氧野尻霉素,具有较显著的降血糖作用。经处理后的蚕沙可用作有机肥。据测定,每100kg风干的蚕沙中含有纯氮1.28k、有效磷0.48kg和有效钾0.21kg。蚕沙经过科学的腐熟发酵后施用于农田,肥效仅次于豆饼,而且很容易被农作物吸收利用;另外,蚕沙中含有的植物生长激素吲哚乙酸类似物等对农作物能起到明显的增产效果旧。在生物技术领域,通过接种有效微生物EM菌,对蚕沙进行高温好氧发酵及无害化处理,可用于生产绿色、高效的有机复合肥。被联合国粮农组织认定为“生态农业”的“桑基鱼塘”发展模式是生态农业的典范,实现了经济、生态、社会三重效益,促进了人与社会的和谐、可持续发展。
2.5蚕蛹蚕蛹中含有丰富的蛋白质和脂肪油,其中不饱和脂肪酸的含量居多,还含有少量卵磷脂、甾醇、脂溶性维生素等。蚕蛹油中油酸、亚油酸和亚麻酸等不饱和脂肪酸含量占75%2。。鲜蚕蛹中水分占64.37%、粗蛋白占16.67%、粗脂肪占11.49%、维生素B2占10.73%。蚕蛹中含有丰富的蛋白质,可直接作为食品炒制后食用,由中央电视台播出的美食类纪录片《舌尖上的中国》曾对蚕蛹美食进行了专题报道。蚕蛹还可制成各种功能食品,如蚕蛹蛋白粉、氨基酸口服液、蚕蛹高蛋白饼干等。此外,蚕蛹中含有大量的对人体健康及儿童的生长发育起着重要作用的锌元素;因此,利用蚕蛹开发锌产品的前景非常广阔。天然蛹油中还含有对婴幼儿骨骼和大脑发育起着十分重要作用的甘油、卵磷脂、甾醇类、酚类化合物以及多种维生素、矿物质元素等,是一种有待开发的纯天然保健食品原料,市场前景广阔。据报道,家蚕蛹油经提纯制成的丸剂,具有一定的降低血清胆甾醇和改善肝功能的作用,这就为糖尿病和脂肪肝患者带来了福音。蚕蛹可通过接种抗菌肽来生产保健药品。方定坚等41将天然巴西虫草分离提纯后接种于活蚕蛹,并模拟天然虫草的生长环境,成功培养出蚕蛹虫草,并对其进行检测发现,人工培养的蚕蛹虫草中的麦角甾醇、甘露醇、腺苷、氨基酸、微量元素等的含量与天然的冬虫夏草相近,具有提高免疫机能、降低血清胆固醇等药理作用。目前,利用蚕蛹虫草开发的功能食品主要有蚕蛹虫草胶囊、蚕蛹虫草超微粉、虫草灵芝胶囊等;另外,蚕蛹可提取甲壳素作为人造皮肤、人造血管、手术缝合线的材料”J。蚕蛹在生物技术领域的开发应用潜力巨大。1981年,瑞典科学家Steiner等在刻克罗普斯蚕蛾(日妒泖^omcenop池)中分离出一种名为cerop汛的杀菌肽。华南农业大学黄自然等〔3刮从柞蚕蛹中同样分离得到抗菌肽。目前,以蚕蛹作为表达宿主,我国已成功开发的成熟产品主要有人丙肝抗原、人乙肝病毒表面抗原、人仅干扰素、B干扰素、人表皮生长因子、人的促红细胞生成素、生白细胞药物及人类胰岛素生长因子I等〔37|。秦岭等口引利用蚕蛹作为生物反应器研制出重组杆状病毒。Hajime等【3钊阐明了利用基因工程技术改造蚕蛹蛋白生产新型蛋白和生物材料的可行性。廖爱美1以优质蚕蛹为主要原料,利用生物工程技术精制而成的瑞福康胶囊是世界上第1个利用家蚕作为生物反应器生产的基因工程口服蛋白质药物,该药物能够有效提高人体的免疫机能。
2.6蚕蛾蚕蛾即家蚕的成虫,包括雄蛾和雌蛾。蚕蛾含有丰富的营养成分及细胞色素C、拟胰岛素、前列腺素及环腺苷酸等生理活性物质2|。雄蛾和雌蛾的营养成分含量相差较大,雄蛾含粗蛋白37.81%、粗脂肪46.24%、几丁质8.63%、灰分3.48%,雌蛾含粗蛋白57.44%、粗脂肪17.85%、几丁质8.93%、灰分4.43%〔1蚕蛾特别是雄蛾是开发功能食品的优质原料。雄蛾可以用来泡制雄蛾酒或制备雄蛾胶囊,目前市售的产品主要有雄蚕蛾养生酒、金刚液、雄蛾保健酒、雄蚕蛾浆等。国内现有的以雄蚕蛾为主要原料的医药保健品有延生护宝液、蛾苓丸、蛾公酒等。据刘学铭等m‘431报道,将从雄蚕蛾体内提万方数据华恩顺等:蚕桑副产物资源综合利用研究进展分析取、分离的生理活性物质与其它中草药提取物配合制成的胶囊具有显著的抗疲劳作用。另有学者报道,蚕蛾体内含有SB一37和被修饰过的sB一37两种天然杀菌肽,它们能够有效抑杀癌细胞,并且不会损害正常细胞,可用于研制癌症化疗剂;家蚕雌蛾粉及其复方制剂可以治疗更年期综合征和骨质疏松等疾病,具有很大的市场价值。还有研究发现,家蚕蛾的血清具有抑制补体旁路激活的作用,能够用于开发治疗自身免疫性紊乱疾病的药物。
3结论传统的蚕桑生产模式主要依靠大量的劳动力维持产业的发展,生产技术落后、劳动生产率低。伴随我国经济和社会的飞速发展,大量的劳动力涌向城市,农村劳动力急剧减少,只有突破传统的蚕桑产业发展模式、积极探索蚕桑副产物资源的综合利用新途径,才是促进整个产业发展的唯一出路,也是建设资源节约型社会的重要抓手。目前,蚕桑副产物绝大多数未得到充分、合理的利用。因此,建议政府加大对蚕桑副产物资源合理利用研究项目的投入,鼓励广大的科研工作者积极寻求科研与市场的契合点,力争做到:研究一项技术,开发一种产品,形成一个企业,开拓一片市场,带动一个产业,造福一方群众。