蚕沙资源多元化利用

李 睿，王海燕，马群忠，王永亮，王介平

(重庆市畜牧科学院，重庆 402460)

蚕沙资源多元化利用

李 睿，王海燕，马群忠，王永亮，王介平

(重庆市畜牧科学院，重庆 402460)

中国是养蚕大国，有着丰富的蚕沙资源。目前蚕沙主要被用作农田肥料或直接被丢弃，不仅未能得到充分开发利用，而且造成环境污染和资源浪费。近年来，蚕沙资源在工业、农业、医药及食品工业中不断得到利用。现主要对蚕沙资源的基本情况，以及在畜牧业、种植业、医药与食品等行业中的多元化利用进行了综述，并对其前景进行展望。

蚕沙；多元化利用；展望

蚕沙是桑蚕采食桑叶后的排泄物，颜色墨绿，呈六菱形颗粒状，颗粒大小根据蚕眠期不同而不同，小则如细沙，大则似绿豆，直径2～5 mm。蚕沙含有丰富的营养成分和活性成分，具有祛风除湿、清热明目、活血定痛、镇静安神等功能[1]。

中国养蚕历史悠久，不仅是世界蚕业的发源地，还是蚕业资源的主产国，一直以“丝绸之路”而闻名世界。蚕沙是养蚕过程中的副产物，产量相当丰富，仅全国五大蚕区干蚕沙的年产量就达100万t以上。蚕沙主要被用作农田肥料或直接被丢弃，未能得到充分开发利用，造成环境污染和资源浪费。随着科技的快速发展，国内外学者对蚕沙的研究不断深入，人们越来越认识到蚕沙的巨大开发价值。近年来，蚕沙资源在工业、农业、医药及食品工业不断得到利用。本文将从蚕沙资源多元化开发利用角度分析，就其在畜牧业、种植业、医药与食品等行业的利用现状及展望进行综述。

1 蚕沙的营养与功能成分

蚕在生长过程中会大量采食桑叶并快速排空，桑叶中的诸多营养、活性成分未经完全吸收而被排泄，致使蚕沙中蓄积有丰富的营养活性物质。据文献显示[2-3]：蚕沙中含粗蛋白13.03 %～13.6 %，粗脂肪1.84 %～3.7 %，钙2.78 %～3.2 %，磷0.24 %～0.82 %，粗纤维12.5 %～17.37 %，可溶性无氮物36.2 %～48.7 %，灰分12.6 %～17.75 %。除此之外，蚕沙中还含有丰富的铜、铁、锌等微量元素，以及类肾上腺皮质激素，VA、VB、VC、VD、VE，烟酸、生物碱、叶黄素、叶绿素、类胡萝卜素、叶蛋白、果胶、植物醇等活性成分[4]。蚕沙可以作为活性成分提取较为经济的原料来源。目前，蚕沙活性提取物已广泛应用于食品、饮料、化妆品、医药等行业，具有巨大的开发价值。蚕沙与畜牧业中苜蓿、米糠、麦麸等重要的饲料原料比较，营养价值均高于后者[5]，可作为新型饲料原料进行替代。

2 蚕沙中功能性成分的提取

蚕沙功能性成分主要指其含有的活性成分，目前蚕沙活性成分的分离、提取技术，直接影响其提取率和后续加工的难易程度。随着技术的高速发展，一些现代高新技术不断被应用到蚕沙功能性成分的提取，对于蚕沙的研究也主要集中在蚕沙中活性物质的提取上。

李富兰等[6]以活性炭为吸附剂对蚕沙中叶酸和果胶进行联合提取，叶酸产率达0.14 %，果胶产率达2.4 %，且叶酸和果胶产品质量均达到国家相关标准。张红俊等[7]采用超声辅助提取蚕沙中总黄酮，结果表明：当提取溶剂为60 %乙醇，液料比l∶8，提取时间25 min，提取2次时提取效果最佳，黄铜含量达4.66 %。海洪等[8]采用2∶1丙酮乙醇溶液为提取剂辅以微波处理，得出微波提取蚕沙中叶绿素的最佳工艺条件：微波辐射59 s，提取溶剂与蚕沙用量比例27 mL/g，提取时间26 min，提取温度70 ℃，叶绿素提取率预测值为4.41 mg/g，验证值为4.26 mg/g，与预测值的相对误差为3.4 %，与传统有机溶剂法相比，提取率提高了4.8倍。凌敏等[9]以蚕沙为原料，利用溶剂从中提取得到叶绿素，经过皂化、酸化、钴代及成盐等过程，制备得到叶绿素钴钠盐，并对其光、热稳定性进行测定。结果表明，叶绿素钴钠盐易溶于水，在温度低于90 ℃，pH为7～11范围及室内自然光条件下具有较好的稳定性。

3 蚕沙的多元化开发利用

3.1 蚕沙在畜牧业的应用

蚕沙由于营养丰富，适口性好，可作为饲料原料应用在鱼、猪、山羊、兔和禽类等的养殖上，从而可大大降低成本，提高产品质量，获取经济效益。

早在1983年，胡保同[10]就开始研究种桑、养蚕、养鱼人工生态系统，利用蚕沙、蚕的脱皮及残剩的桑叶养鱼。蚕沙施入鱼池以后，既可作为肥料，又可作为鱼饲料。

陈翠玲等[11]以生长猪为研究对象，采用消化试验、饲养试验并结合屠宰研究了蚕沙的饲用价值。结果表明，蚕沙的消化能含量为11.02 MJ/kg；在育肥猪日粮中添加7 %的蚕沙，不影响猪的屠宰率，并且瘦肉率随着蚕沙添加比例的提高而增加。

柏雪等[3]对蚕沙作为山羊饲料进行研究，蚕沙对山羊的消化能为8.44 MJ/kg、代谢能为8.23 MJ/kg；其蛋白质的消化率为52.68 %、氮存留率为43.73 %，瘤胃降解率高达45.47 %；其粗纤维、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的消化率均较高，分别为41.4 %、57.85 %和59.56 %，而粗纤维的瘤胃降解率较低，为36.05 %。结果表明蚕沙营养价值介于精料与粗料之间，是一种饲用价值较高的新型反刍动物饲料。郭春华等[12]用蚕沙替代精料饲喂生长山羊发现：适宜比例蚕沙替代精料(25 %～50 %)可提高山羊的产肉性能，而对其肉品质无影响。

尹永志等[13]对蚕沙作为新西兰兔饲料的可行性及其适宜添加水平进行研究，发现在断奶新西兰兔日粮中可以加入6 %～24 %的蚕沙，以12 %添加量经济效益最佳。陈翠玲等[14]将含不同水平蚕沙的日粮饲喂莱茵鹅，通过消化代谢试验、饲养试验、屠宰分析，发现添加15 %蚕沙试验组在日增重、饲料转化、经济效益方面均最佳；不同水平蚕沙添加量屠宰率的影响均不显著；15 %蚕沙组的全净膛率与其他组比较最高。郑学斌等[15]选用5 %蚕沙添加量作饲料喂肉仔鸡的对比试验，结果表明试验组在平均增重、料肉比方面均比对照组有所提高，如果蚕沙作为饲料用于大批量的肉鸡生产，有可观的经济效益。

3.2 蚕沙在种植业的应用

蚕沙中糖分、蛋白质和矿物质含量丰富，将其作为有机肥料可提供齐全的营养基质。当蚕沙经过腐熟发酵作用后，能被农作物充分吸收利用，在农作物增产上有明显的效果。除此之外，还能有效提高叶绿素、维生素含量，降低蔬菜中硝酸盐的含量，从而提高产品质量安全[16]。

瞿廷广等[17]对叶菜类蔬菜施用蚕沙有机无机复混肥进行研究，发现蚕沙复混肥比普通无机复混肥增产36.0 %～57.6 %，比普通有机无机肥增产20.8 %～34.3 %，叶绿素也有类似提高趋势；与普通无机复混肥、普通有机无机肥相比，施用蚕沙复混肥的3种蔬菜中还原糖含量分别增加37.8 %～72.3 %和11.8 %～21.8 %，VC含量分别增加25.6 %～74.6 %和5.5 %～27.5 %，硝酸盐含量分别减少23.6 %～42.7 %和4.0 %～6.8 %。顾文杰等[18]利用蚕沙为原料，以废弃蘑菇基料作为调理剂制造养分丰富的有机肥料，研究结果表明，在蚕沙堆肥过程中添加25 %的废弃蘑菇基料有利于改善堆肥的反应条件，提高堆肥的氮素养分含量。

罗珍等[19]研究发现，施用蚕沙发酵有机肥能够有效提高烟草植株叶片的生物量，且优化N、P、K 3种营养元素在烟草植株不同部位的分配比率，减少N、K在根和茎中的积累，提高N、K在烟叶中的分配比率。与对照相比，施用蚕沙发酵有机肥可使烟叶中的水溶性总糖含量提高30.17 %，施木克值趋于适中，使烟叶的化学成分更趋合理。陈晓萍等[20]将废弃蚕沙进行无害化处理和适度发酵开发出蚕沙有机肥，并对其养分特点、肥效进行研究，结果表明：施用发酵蚕沙有机肥不仅可提高小白菜产量、营养养分、VC含量，减少硝酸盐积累量，还可提高土壤pH值，增加土壤速效养分和有机质含量，增强土壤酶活性，其效果优于发酵羊粪有机肥。以蚕沙为主要有机物料开发肥料，不仅能保护环境，还能促进蚕沙资源的多元化开发，变废为宝，拓宽原料渠道，具有良好的经济、生态和社会效益。

3.3 蚕沙在绿色能源开发中的应用

蚕沙中含有大量的不溶有机物，也含有大量致病菌，如果对蚕沙处理不当，将其直接排入池塘、河流，不仅残渣会使水体的固态和悬浮物增多，其丰富的营养物质还会使微生物大量生长，导致水质富营养化，产生变臭现象。空气流动也会使融入大气的病源微生物等扩散，造成污染。如家蚕微粒子病的大量孢子可在病蚕蚕沙中大量繁殖，对蚕室、蚕具、蔟室、蔟具、储桑室具，以及养蚕环境和桑园造成污染[21]。

沼气技术转化蚕沙中的不溶有机物，使之变为可溶有机物，达到无公害化、多元化利用的目的，同时还能生产沼气这种绿色能源，对缓解中国能源紧张的局面，降低蚕种场环境污染的压力，改善蚕业生产环境，提高蚕业产品质量有重大意义[22]。

罗红燕等[23]采用L9(34)正交设计法，对影响蚕沙沼气发酵的基质浓度、原料配比、pH值、接种物种类等主要因素的综合效应进行了初步研究。结果表明：在自然温度及C/N为25/1条件下，原料配比和适当的pH值是确保蚕沙沼气发酵正常进行的关键。蚕沙沼气发酵的基本条件为：蚕沙与猪粪比为1∶1，pH值在中性或微酸性范围(6.5)，用沼池底部污泥作接种物(接种量10 %)，基质质量分数为6 %～10 %。在上述条件下，蚕沙与猪粪混合进行沼气发酵启动l d后开始进入正常状态，120 d的日均产气量比纯蚕沙(对照)增加126 %，沼气中的CH4含量达71.2 %，比对照提高40.2 %。覃舟等[24]利用蚕沙作为发酵原料，在不同条件下进行了沼气池的启动投料、常规加料和日常应用加料试验。试验表明，采用适当的方法，蚕沙能成功启动和保障户用沼气池日常正常运行的产气需求，可替代猪粪作为户用沼气池的发酵原料。

农村沼气是节能减排的重要组成部分和关键环节，也是多方面推进应对气候变化的有效途径。作为一种特殊的清洁能源，进行发酵生产沼气处理，不仅提高资源利用率，还降低生产成本。把蚕沙资源转化为绿色能源，在为农村节能减排、应对气候变化、发展低碳经济与促进新农村建设等方面发挥出巨大的作用[25]。

3.4 蚕沙在医药食品领域的应用

蚕沙中含有丰富的叶绿素、叶黄素、叶蛋白、植物醇、果胶、类胡萝卜素等活性成分，为其进一步开发利用提供原料基础。以蚕沙为原料提取的各种活性成分，在医药、食品等领域显现巨大的潜力。蚕沙中提取的叶蛋白可加工生产胶黏剂，可应用于生产蛋糕、蛋白肉等食品；蚕沙中叶绿素、叶黄素符合中国食用色素使用卫生标准(GB 2761—2005《食品中真菌毒素限量》)，可作为安全可靠的食用色素添加剂。蚕沙中提取果胶可作为果酱与果冻的胶凝剂，也可作为酸奶中的增稠剂与稳定剂使用[26]。越来越多的研究表明，蚕沙活性物质在医疗、食品等领域有良好的发展潜力。

刘泉等[27]研究发现蚕沙提取物可抑制α-糖苷酶活性，改善糖尿病动物的糖、脂代谢异常，可有益于糖尿病慢性并发症的防治。Jayashree P等[28]研究发现蚕沙叶绿酸具有抑制膜损伤的作用，是一种高效抗氧化剂，能使线粒体免受各类ROS的诱导从而导致氧化损伤。Kim[29]对蚕沙中的生物碱等活性物质进行研究，结果表明其中一种活性物质1-脱氧野尻霉素(DNJ)具有很高的α-葡萄糖苷酶的抑制活性，对治疗糖尿病、病毒感染等疾病有很好的效果。刘贺等[30]研究了色素在低甲氧基大豆皮果胶和壳聚糖复合凝胶中的扩散行为。结果表明，果胶及壳聚糖的质量浓度越大，色素在形成的复合凝胶扩散能力越小，色素在凝胶内部扩散的速度越慢，扩散系数越小。但此过程与果胶及壳聚糖与钙离子的质量浓度配比有很大的相关度，三者具有明显的交互作用。黄增霞等[31]将叶黄素单体添加入食用油中制成叶黄素强化食用油，将50只SD大鼠随机分为正常组，模型组及叶黄素高、中、低剂量组，定期测定各组大鼠体重及血糖值，试验结束后测定各组大鼠晶状体生化指标。结果表明叶黄素强化食用油能够有效提高眼晶体的总抗氧化能力，对视疲劳具有缓解作用。

4 蚕沙多元化开发利用展望

中国的蚕桑资源居世界首位，每年将产生大量蚕沙，丰富的蚕沙资源为其在工业、农业、医药及食品等方面的多元化开发利用提供原料保障。蚕沙中富含丰富的营养成分和活性物质，蚕沙资源的多元化开发既能变废为宝，又能充分挖掘其潜在价值，提高经济效益。从长远来看，加快蚕沙资源的多元化开发利用有利于蚕桑生产基础的稳定，有利于提高蚕沙资源的经济价值，可缓解中国饲料原料短缺问题，有利于解决中国粮食安全问题，有利于丰富中国医药资源。

发展蚕沙资源多元化利用，开展蚕沙资源综合利用研究，不仅可以防止蚕桑产业副产物对环境的污染，还可以深入发展蚕桑产业链，促进循环经济模式形成，把资源优势转化成经济优势，且有利于环保，符合可持续发展方向。充分发掘蚕沙的多种功能，正确把握蚕沙资源多元化开发利用的发展方向，认识其与传统蚕桑产业的关系，建立蚕沙多元化开发利用模式，开展适应蚕沙资源多元化开发利用的科学研究，不仅能促进蚕沙资源的进一步多元化开发利用，还可在蚕桑产业的发展上产生强大的推动力。

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Diverse utilization of silkworm excrement resources

LI Rui, WANG Hai-yan, MA Qun-zhong, WANG Yong-liang, WANG Jie-ping
(Chongqing Academy of Animal Sciences, Chongqing 402460, China)

China is a big country of sericulture, which has rich resources of silkworm excrement. At present,silkworm shit has not been fully exploited, mainly used as agricultural fertilizer or be dropped, which caused environmental pollution and resource waste. In recent years, silkworm excrement resources continued to be utilized in industry, agriculture, pharmaceutical and food industries. This article mainly reviewed the basic situation and diverse utilization of silkworm excrement resources in animal husbandry, farming, pharmaceutical and food industries, and the future of applications prospect is presented.

Silkworm excrement; Diverse utilization; Prospects

TS149

B

1001-7003(2012)03-0017-04

2011-11-05

李睿(1982― )，男，研究实习员，硕士，主要从事农产品加工及储藏工程研究。通讯作者：王永亮，高级政工师，whydetian@yahoo.cn。