基于納米TiO2開發的家蠶飼料添加劑在生產上的應用

李洋洋 薛彬 +占鵬飛++李兵

摘要：納米TiO2由于具有獨特的尺寸效應，被廣泛應用于工業、農業等各領域。為了研究納米TiO2在家蠶生產中的應用效果，根據納米TiO2的理化特征和家蠶食性特點，開發新型添加劑。生產應用表明，添食該添加劑可以增強家蠶對病毒病、細菌病的抗病能力；可以使單位質量繭數減少10.5粒/kg，萬頭蠶收繭量提高1.45 kg，從而提高蠶繭的產量；添食該添加劑可以分別使蠶繭的全繭量、繭層量、繭層率提高0.04 g、0.04 g、1.64百分點，從而提高蠶繭的質量。研究結果為納米TiO2的產業化應用奠定了基礎。

關鍵詞：納米TiO2；家蠶；飼料添加劑；產繭量；絲質；抗病能力

中圖分類號： S889+.9文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）03-0134-02

收稿日期：2015-12-31

基金項目：江蘇省研究生培養創新工程實踐創新計劃（編號：SJZZ15_0156）；“浙江省蠶?？萍紕撔聢F隊”自主資助項目（編號：2011R50028）。

作者簡介：李洋洋（1988—），男，安徽宿州人，碩士研究生，主要從事家蠶生理及生態研究。Tel：（0512）65880262；E-mail：346919707@qq.com。

通信作者：李兵，博士，教授，主要從事家蠶分子毒理學研究。E-mail：lib@suda.edu.cn。

納米[FK（W1。2]TiO2[FK）]（titanium dioxide nanoparticles，簡稱[FK（W1。2]TiO2[FK）] NPs）是尺寸在1～100nm的無機化工材料[1]，由于納米[FK（W1。2]TiO2[FK）]具有獨特的尺寸效應和漂白功能，被廣泛應用于涂料、化妝品和牙膏生產[2-3]。近年來，納米[FK（W1。2]TiO2[FK）]也被應用于食品添加劑、環境凈化劑等方面[4]。韓建兵等研究表明，[FK（W1。2]TiO2[FK）] NPs/殼聚糖的復合膜具有很強的殺菌作用[5]；張萍等報道，[FK（W1。2]TiO2[FK）] NPs可以抑制植物葉面病斑的形成，促進葉綠素、類胡蘿卜素的生成[6]。

占鵬飛等研究表明，從家蠶（Bombyx mori）5齡起蠶開始連續添食低劑量[FK（W1。2]TiO2[FK）] NPs 3 d后，檢測到家蠶體內解毒酶基因上調表達，表明低劑量的[FK（W1。2]TiO2[FK）] NPs可以增強家蠶的解毒能力[7]。Zhang等添食家蠶[FK（W1。2]TiO2[FK）] NPs后，發現可以提高飼料效率[8]。Ni等研究表明，[FK（W1。2]TiO2[FK）] NPs添食可以促進家蠶絲蛋白的合成[9]。Li等研究表明，[FK（W1。2]TiO2[FK）] NPs提高了抗性相關基因的表達量，如超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，簡稱SOD）、過氧化氫酶（catalase，簡稱CAT）、谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，簡稱GSH-Px）、乙酰膽堿酯酶（AChE）、羧酸酯酶（carboxylesterase，簡稱CarE）、谷胱甘肽S轉移酶（gultathione S transferases，簡稱GSTs）等基因[10]，說明[FK（W1。2]TiO2[FK）] NPs可以提高家蠶的抗性。

筆者所在研究團隊以[FK（W1。2]TiO2[FK）] NPs為主要原料，結合家蠶的食性特點，采用專利技術開發了性狀穩定的添加劑[11]，商品名稱為蘇大蠶之寶。本研究調查了該添加劑在浙江省湖州市蠶區的應用效果。

1材料與方法

1.1材料

家蠶品種為蘇菊×明虎和菁松×皓月，由江蘇省蠶種管理所提供。

[FK（W1。2]TiO2[FK）] NPs購自杭州萬景新材料有限公司，粒徑6 nm；其他試劑購自生工生物工程（上海）股份有限公司，采用專利技術制備添加劑備用。

1.2方法

1.2.1TiO2 NPs的制備將TiO2 NPs分散于質量體積分數05%羥丙基甲基纖維素（HPMC）溶液，然后將懸濁液用超聲處理30 min，并用機械振動5 min，用于添加劑的制備。

1.2.2添加劑的使用方法使用前將添加劑充分搖勻。1瓶（70 mL）添加劑兌清水100 kg，4齡眠期噴灑667 m2桑園，桑葉采摘后正常連續飼喂5齡期家蠶至上蔟。

1.2.3蠶病發病率的調查方法用于蠶病調查的每個試驗設3個重復區，每區試驗家蠶為1 000頭，在同樣的條件下飼養，調查各齡期蠶每天的發病情況，分別對病毒病、細菌病進行統計，不屬于病毒病、細菌病的統計在其他蠶病中，計算5齡各試驗區的發病率。

1.2.4蠶繭產量的調查方法將各試驗區采用常規飼養方法分別飼養家蠶2張，1張添食添加劑，1張采用清水添食作為對照，至家蠶熟蠶分別上蔟，營繭5 d后采鮮繭，分別稱取鮮繭的質量，統計單位質量繭數、萬頭家蠶收繭量。

1.2.5蠶繭質量的調查方法從各試驗區中隨機取鮮繭進行削繭，各取25粒雌、雄繭，稱取全繭量、繭層量，計算繭層率。

2結果與分析

2.1添加劑對蠶病的抑制效果分析

2015年在浙江省湖州市推廣使用TiO2 NPs添加劑，在試驗區對蠶病的發生情況進行抽樣統計。表1表明，使用添加劑后，家蠶對病毒病、細菌病和其他蠶病的抗性都強于對照；使用添加劑后，試驗區蘇菊×明虎的病毒病發病率為[JP2]024%，對照區為0.63%，發病率減少61.90%；試驗區菁松×[JP]皓月的病毒病發病率為0.06%，對照區為0.09%，發病率減少33.33%；試驗區蘇菊×明虎的細菌病發病率為0.20%，對照區為033%，發病率減少39.39%；試驗區菁松×皓月的細菌病發病率為0.00%，對照區為0.01%；試驗區蘇菊×明虎的其他蠶病的發病率為2.16%，對照區為4.86%，發病率減少5556%；試驗區菁松×皓月的其他蠶病的發病率為001%，對照區為0.02%。以上結果表明，不同蠶區飼養的試驗品種發病情況不同，總體來說飼養菁松×皓月蠶區的飼養條件較蘇菊×明虎的條件好，發病率較低。在同樣的飼養條件下，使用添加劑的試驗區發病率明顯低于對照區，表明添加劑TiO2 NPs能夠提高家蠶對各種蠶病的抵抗能力。

2.2添加劑應用對蠶繭產量的影響

表2表明，試驗區飼養菁松×皓月的成績優于蘇菊×明虎，對照區蘇菊×明虎的單位質量繭數為548粒/kg，試驗區蘇菊×明虎的單位質量繭數為535粒/kg，試驗區的繭形大于對照區；對照區菁松×皓月的單位質量繭數為531粒/kg，試驗區菁松×皓月的單位質量繭數為523粒/kg，試驗區的繭形也大于對照區；蘇菊×明虎、菁松×皓月的試驗區萬頭蠶收繭量分別比對照區高1.4、1.5 kg，表明添加劑TiO2 NPs可以提高蠶繭的產量。

2.3添加劑應用對蠶繭質量的影響

表3表明，對照區蘇菊×明虎的全繭量、繭層量、繭層率分別為1.83 g、0.40 g、21.86%，添加劑處理區的全繭量、繭層量、繭層率分別為1.87 g、0.44 g、23.53%；對照區菁松×皓月的全繭量、繭層量、繭層率分別為1.88 g、0.42 g、2234%，添加劑處理區的全繭量、繭層量、繭層率分別為192 g、0.46 g、23.96%。由結果可見，添加劑的使用，不僅可以提高蠶繭的產量，還可以增加繭層量，提高繭層率，即添加劑可以提高家蠶絲蛋白的合成。

3討論

3.1添加劑提高家蠶抗病性

相關實驗室的研究已經表明，低濃度的TiO2 NPs可以提高家蠶對BmNPV的抗性[10]，經生產應用表明，本研究以TiO2 NPs為原料開發的添加劑不僅可以提高家蠶對BmNPV的抗性，還能夠提高家蠶對細菌病和其他蠶病的抗性，表明TiO2 NPs[CM（24*5]提高家蠶抗病性可能是通過提高家蠶自身的免疫能力，從而提高對所有病原的抗性，其作用機制有待于深入研究。

3.2添加劑提高家蠶的蠶繭產量和質量

Ni等研究表明，用低濃度TiO2 NPs添食家蠶，可以促進家蠶絲蛋白的合成[9]，本研究開發的添加劑也具有相同的效果，可以提高蠶繭的產量。Zhang等研究表明，添食TiO2 NPs可以提高家蠶的飼料效率[8]，本研究發現添食添加劑后可以明顯提高蠶繭的繭層量、繭層率，這對于以生產繭絲為目的的蠶絲業來說是非常重要的，可以提高產絲量。另外，之前的相關研究表明，TiO2 NPs添食可以促進絲蛋白的合成，本研究發現可以提高蠶繭的產量，至于TiO2 NPs添食對絲蛋白的分泌是否具有調節作用，還有待深入研究。

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[11]李兵，沈衛德，洪法水. 一種家蠶增產添加劑：ZL201310569044[P]. 2015-02-18.