交配前后雌雄桑蠶蛾營養價值評價

林碧敏,鐘楊生,潘子文,張瑩,嚴會超,陳芳艷*

1(華南農業大學基礎實驗與實踐訓練中心,廣東 廣州,510642)2(華南農業大學 動物科學學院,廣東 廣州,510642)

中國是世界上最大的蠶絲生產國,每年有大量的桑蠶蛾產出,其中,每生產100 kg桑蠶繭可得到50～60 kg鮮蠶蛾。蠶蛾是蠶一生中的最后性成熟階段,此時不再取食、生長,而專事交配、產卵,體內不僅含有雄性激素、蛻皮激素、雌二醇等多種激素類物質,而且積累了大量的營養物質以供繁殖后代[1-2]。蛾體物質作為中醫藥資源自古就有記載。有研究表明,雄蠶蛾的激素類功能物質,有調節人體內分泌、增強人體免疫力、活血通脈、補腎壯陽、抗氧化、增強記憶力以及改善精子質量與活力等功效;雌蠶蛾的則有調節女性內分泌、促進乳腺和卵巢的再次發育、抗衰老、預防骨質疏松的功能[3-6]。此外,蠶蛾也是營養豐富的食材,我國東北地區素有食用柞蠶蛾的習慣,蠶蛾經過烹調,成了營養豐富的美味佳肴[7]。在蠶蛾營養成分的研究報道中,關于柞蠶蛾的多,關于桑蠶蛾的少[8-9]。在桑蠶蛾研究中,雄蠶蛾的研究報道略多于雌蠶蛾,且主要集中在激素種類、含量、提取方法和功效作用方面[10-11]。雌雄之間、不同時期的蠶蛾營養成分存在差異,本文以廣東省主要生產用種9芙蠶蛾為研究對象,檢測了雌雄蛾交配產卵前后的基本營養成分、氨基酸和脂肪酸的組成及含量,并且對性別間和不同發育階段的蠶蛾營養價值進行了系統的科學評價,旨在為推動桑蠶蛾作為新的食品資源的開發利用提供依據,拓展其在產業發展中的新用途。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

交配前后的9芙雌雄蠶蛾,廣東省清遠市陽山縣興達蠶業有限公司。

氨基酸混標(色譜純),和光純藥工業株式會社;叔丁基甲醚、正己烷,色譜純,美國 Merk 公司;氯仿、無水甲醇、無水乙醇、濃鹽酸、磷酸、石油醚、碳酸鈉、檸檬酸鈉、氫氧化鈉、鹽酸、硫酸銅、硫酸鉀、硫酸、硼酸、甲基紅指示劑、溴甲酚綠指示劑、鹽酸標準滴定溶液等均為市售分析純試劑。

1.2 儀器與設備

K9840凱氏定氮儀,濟南海能儀器股份有限公司;Trace1310 ISQ氣相色譜儀質譜儀,美國Thermo;LA8080氨基酸自動分析儀,日本株式會社日立高新技術科學;電熱鼓風干燥箱,上海一恒科學儀器有限公司;電子分析天平,上海賽多利斯天平有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 取樣和前處理

交配前的蠶蛾取樣:蠶蛾羽化后經過2 h取樣,雌雄蛾隨機各取60只。

交配后的蠶蛾取樣:雌雄蛾連續交配5 h后,拆開,取雄蛾60只;雌蛾則讓其在黑暗環境中產卵,經過7 h后待腹中卵產出完畢,取雌蛾60只。交配前后雌雄蠶蛾每個樣本各取3份。

1.3.2 基本營養成分測定方法

參照文獻[12],采用索氏抽提法檢測粗脂肪含量,凱氏定氮法測定粗蛋白含量。用烘干恒重法測定蠶蛾含水率,設定干燥溫度為80 ℃。

1.3.3 脂肪酸檢測

取蠶蛾干粉0.5 g作水解、皂化和脂肪酸甲酯化處理,取上清液100 μL用正己烷定容至1 mL,過0.45 μm濾膜,用氣相色譜儀質譜儀按照GB/T 5009.6—2016規定的方法上機檢測。

1.3.4 脂肪酸指數計算

參考相關文獻[13]計算動脈粥樣硬化指數(index of atherogenicity,IA)和血栓形成指數(index of thrombogenicity,IT),計算如公式(1)～公式(2)所示:

(1)

IT=

(2)

式中:C12∶0,月桂酸含量,g/100 g;C14∶0,肉豆蔻酸含量,g/100 g;C16∶0,棕櫚酸含量,g/100 g;∑MUFA,總單不飽和脂肪酸(monounsaturatedfatty acid,MUFA)含量,g/100 g;∑PUFA(polyunsaturated fatty acid,PUFA),總多不飽和脂肪酸含量,g/100 g;∑n-6 PUFA,總n-6型多不飽和脂肪酸含量,g/100 g;∑n-3 PUFA,總n-3型多不飽和脂肪酸含量,g/100 g。

1.3.5 氨基酸含量測定

參照GB 5009.124—2016《食品中氨基酸的測定方法》,采用氨基酸全自動分析儀測定蠶蛾的氨基酸含量。

1.3.6 氨基酸營養評價方法

根據聯合國糧農組織/世界衛生組織(Food and Agriculture Organization of the United Nations/World Health Organization,FAO/WHO)建議的每克氮氨基酸評分標準模式[14]和雞蛋蛋白質評分標準模式[15],分別計算各種必需氨基酸的氨基酸評分(amino acidscore,AAS)、化學評分(chemical score,CS)、必需氨基酸指數(essential amino acid index,EAAI)、營養指數(nutrient index,NI)和生物價(biological value,BV)[16]。計算如公式(3)～公式(7)所示:

(3)

(4)

(5)

(6)

BV=1.09×EAAI-11.7

(7)

式中:A,待測樣品氨基酸含量;A0,FAO/WHO 評分標準模式同種氨基酸含量;Ae,雞蛋蛋白質中同種氨基酸含量;s,標準模式中氨基酸含量;Mp,待測樣品中蛋白質含量。

1.4 數據分析

試驗數據采用SPSS 17.0軟件進行統計分析,測定數據以“平均值±標準偏差”表示,P<0.05為差異顯著。

2 結果與分析

2.1 交配前后雌雄蠶蛾基本營養成分含量分析

測定交配前后雌雄蛾的水分、粗蛋白和粗脂肪含量,結果見表1。蠶蛾含水率為54.23%～72.27%,交配后雄蛾含水率最低,而交配后雌蛾含水率最高,4種不同類型蠶蛾含水率差異顯著(P<0.05)。粗蛋白的含量為16.90%～21.60%。交配前雌蛾的粗蛋白含量顯著高于其他蠶蛾(P<0.05),以干物質計為62.07%,比豬肉(24.7%)、雞蛋(54.7%)、牛肉(40.5%)的含量都高[17]。在粗脂肪含量方面,雄蛾的含量約為雌蛾的3倍;交配前雌蛾的粗脂肪含量最低,以干物質計為20.44%,與大豆(21.8%)相近,低于豬肉(69.9%)、牛肉(56.3%)、雞肉(44.3%)和雞蛋(39.9%)的含量;而交配后雄蛾的粗脂肪含量最高,以干物質計為57.77%,僅低于豬肉的含量[17]。從基本營養成分含量看,交配前雌蠶蛾是典型的低脂肪、高蛋白質的優質食品原料;從蠶蛾脂肪開發利用思考,交配后的雄蛾最適合用于油脂的提取和加工。

表1 蠶蛾基本營養成分含量

2.2 脂肪酸組成、含量和營養價值評價

在4種類型蠶蛾中均鑒定到11種脂肪酸(表2)。包括飽和脂肪酸(saturated fatty acid,SFA)7種、MUFA 2種和PUFA 2種。蠶蛾脂肪酸含量由高到低依次為交配后雄蛾(59.93 g/100 g)、交配前雄蛾(54.88 g/100 g)、交配前雌蛾(22.20 g/100 g)、交配后雌蛾(18.26 g/100 g),雄蛾的脂肪酸含量是雌蛾的2倍以上。4種類型蠶蛾的不飽和脂肪酸含量均很豐富,占總脂肪酸(total fatty acid,∑FA)含量的73.62%以上,含量最高的為交配前雌蛾,高達78.18%,顯著高于其他3種蠶蛾(P<0.05)。PUFA占∑FA的37.14%以上,含量最高也是交配前雌蛾,亦顯著高于其他3種蠶蛾(P<0.05)。由此可見,交配前雌蛾脂肪酸含量雖然不高,但油脂的品質高。

蠶蛾MUFA中含C16∶1n-7和C18∶1n-9(油酸)2種,占∑FA的29.00%～35.64%,其中油酸占∑MUFA 的96%以上。研究表明,油酸可降低膽固醇水平,預防高血脂,抑制過敏反應,有益人體健康[18]。4種類型蠶蛾油酸含量,交配后雄蛾(21.15 g/100 g)>交配前雄蛾(18.68 g/100 g)>交配后雌蛾(6.51 g/100 g)≈交配前雌蛾(6.44 g/100 g);雄蛾的油酸是雌蛾的2.9 倍以上,而且交配后雄蛾油酸含量顯著高于交配前雄蛾(P<0.05)。

蠶蛾PUFA有2種,分別是C18∶2n-6(亞油酸,linoleic acid,LA)和C18∶3n-3(亞麻酸,linolenic acid,ALA),兩者合計約占∑FA的37.14%～48.64%。雄蛾ALA和LA含量均為雌蛾的2倍以上。其中ALA含量占∑PUFA的87%左右,占∑FA的33.87%～42.25%,是蠶蛾脂肪酸中含量最高的一種。ALA是人體必需脂肪酸,是磷脂和神經元細胞的重要組成成分,是合成前列腺素的前體物質;具有天然的抗氧化作用,可軟化心腦血管,增加血管彈性,預防動脈硬化,降低心血管疾病[19]。蠶蛾ALA含量高低的順序依次為交配后雄蛾(19.37 g/100 g)、交配前雄蛾(18.77 g/100 g)、交配前雌蛾(9.38 g/100 g)、交配后雌蛾(6.18 g/100 g)。根據文獻報道,山桐子油、芝麻油中的不飽和脂肪酸含量最高的是C18∶2(LA)[20-21];沙棘果油、花生油和菜籽油中含量最高的是C18∶1[21-22];魚(紅鱒和大西洋鮭)和禽蛋脂質也是C18∶1含量最高[13,23];蠶蛾油脂則是C18∶3n-3含量最高。因此,蠶蛾油脂有其特色。

世界衛生組織、世界糧農組織和中國營養學會等國際上大多數組織所推薦的人類油脂膳食比值為∑SFA∶∑MUFA∶∑PUFA=1∶1∶1;理想的∑n-3/∑n-6值為1∶3～1∶10[24]。本試驗中蠶蛾油脂與推薦的人類油脂膳食比值和∑n-3/∑n-6值之間雖有一些差距,從膳食營養的角度看,雖然不夠合理,但不飽和脂肪酸,尤其是ALA的含量高,是一種可供制備特殊功能食品、保健品或藥品的優質原料。

表2 蠶蛾脂肪酸組成和含量 單位:g/100 g

脂肪酸IA和IT指數分別是衡量動脈粥樣硬化程度和致血栓風險程度的指標,C16∶0和C18∶0是導致動脈粥樣硬化和血栓形成的主要脂肪酸[25]。由于蠶蛾油脂中的C16∶0和C18∶0在SFA中的占比較高,因此有必要通過脂肪酸IA和IT指數對其作深入的評價分析。由表3結果可見,蠶蛾脂肪酸IA為0.20～0.28,IT值為0.14～0.22。4種類型蠶蛾的IA值和IT值雖有一些差異,但均低于禽蛋(IA 0.27～0.41、IT 0.83～1.08)[23]和乳羊(IA 1.3～1.7、IT1.7～2.0)[26]的IA和IT,與大西洋鮭(IA 0.23～0.27、IT 0.16～0.18)[13]、大豆油(IA 0.27、IT 0.50)[21]和花生油(IA 0.14、IT 0.20)[21]的相近。這表明蠶蛾油致動脈粥樣硬化和致血栓風險程度較小。

表3 蠶蛾脂肪酸IA和IT指數Table 3 The indexes of IA and IT of fatty acids of silkworm moth

綜合考慮蠶蛾脂肪酸含量和不飽和脂肪酸比例,從提取分離不飽和脂肪酸的角度出發,交配后的雄蛾是最為理想的原料。

2.3 氨基酸組成、含量和營養價值評價

交配前后雌雄蠶蛾檢測到17種氨基酸(表4),4種類型的蠶蛾均以谷氨酸含量最高,天冬氨酸、甘氨酸、丙氨酸的含量也較多。研究報道,谷氨酸和天冬氨酸有保護心臟功能;丙氨酸有預防腎結石、防止低血糖發生的作用;甘氨酸則對腎功能有很好的保護作用[27]。4種類型蠶蛾總氨基酸和必需氨基酸含量存在顯著差異(P<0.05),兩者含量均以交配前雌蛾最高,交配后雄蛾最低。根據FAO/WHO推薦的理想蛋白質標準,除了交配前的雌蛾略低外,其他3種蠶蛾必需氨基酸與非必需氨基酸的比例(essential amino acid/nonessential amino acid,EAA/NEAA)接近60%,必需氨基酸與總氨基酸的比例(essential amino acid/ total amino acids,EAA/TAA)達到或高于35%,屬于優質蛋白源。其中EAA/NEAA和EAA/TAA最高的為交配后雄蛾。

表4 蠶蛾氨基酸組成及含量分析 單位:g/100 g

根據測得的蠶蛾氨基酸含量和FAO/WHO評分標準模式及雞蛋模式,計算蠶蛾的AAS、CS、EAAI、NI和BV,如表5所示。必需氨基酸組成比例越接近 FAO/WHO模式譜或全雞蛋模式譜比例,其蛋白的品質越好。交配前雌蛾蛋氨酸+胱氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸、纈氨酸的含量接近或高于FAO/WHO推薦模式,而交配后雌蛾纈氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸、賴氨酸的含量超過FAO/WHO推薦模式;表明雌蛾氨基酸組成比例較合理。交配前雄蛾只有異亮氨酸和苯丙氨酸+酪氨酸的含量高于FAO/WHO推薦模式,交配后雄蛾氨基酸全部低于FAO/WHO推薦模式。從整體上看,雌蛾的營養高于雄蛾。與雞蛋模式值相比,4種類型蠶蛾的必需氨基酸組成均未能達到其標準水平。

根據氨基酸評分標準,交配前后雌蛾和交配后雄蛾的第1限制性氨基酸均為蘇氨酸,交配前雄蛾的第1限制性氨基酸為蛋氨酸+胱氨酸。雌蛾交配前后的第2限制性氨基酸分別為賴氨酸和異亮氨酸;雄蛾交配前后的第2限制性氨基酸均為亮氨酸。依照化學評分標準,雌蛾的第1限制性氨基酸均為蘇氨酸,第2限制性氨基酸為異亮氨酸和纈氨酸;雄蛾的第1限制性氨基酸均為蛋氨酸+胱氨酸,第2限制性氨基酸為蘇氨酸和纈氨酸?？傮w來看,雌蛾蛋白質最主要的限制性氨基酸是蘇氨酸,雄蛾最主要的限制性氨基酸是蛋氨酸+胱氨酸。

依據評價模式,EAAI越接近100的樣品,與標準氨基酸模式越接近,其相對營養價值越高;NI 是綜合考察食物中蛋白質的含量和氨基酸組成的營養指數;BV用于衡量蛋白質被消化后的利用率[28]。由表5可見,交配前雌蛾(99.33)的EAAI明顯高于交配后雌蛾(86.87),交配前的雄蛾(87.78)也高于交配后的雄蛾(78.59)。蠶蛾NI 由高到低依次為交配前雌蛾(21.45)、交配后雌蛾(15.14)、交配前雄蛾(14.83)和交配后雄蛾(13.60)。BV由高到低依次為交配前雌蛾(96.57)、交配前雄蛾(83.98)、交配后雌蛾(82.99)、交配后雄蛾(73.96)。由此可見,交配前雌蛾蛋白的營養價值和利用率最優。

表5 不同蠶蛾氨基酸組成評價Table 5 The evaluation of amino acid composition of silkworm moth

氨基酸的種類與含量在食物風味方面起著重要的作用。按照氨基酸的味覺強度,可以大致把氨基酸分為鮮味氨基酸(Lys、Glu、Asp)、甜味氨基酸(Gly、Ala、Ser、Thr、Pro、His)、苦味氨基酸(Val、Leu、Ile、Met、Trp、Arg)、芳香族氨基酸(Phe、Tyr、Cys)。本試驗品種9芙蠶蛾中的風味氨基酸,經統計計算,結果見表6。蠶蛾的甜味氨基酸含量(33.81%)最高,其次是鮮味氨基酸(28.60%)和苦味氨基酸(26.00%),芳香味氨基酸含量最少(11.59%)。四類氨基酸含量均是雌蛾高于雄蛾,交配前的基本上高于交配后的,且交配前的雌蛾含量顯著高于其他3種類型(P<0.05)。由此可見,蠶蛾甜味、鮮味和芳香味氨基酸含量高,適合作為美食的原料。而且交配前雌蛾的甜味氨基酸和芳香味氨基酸明顯高于其他類型,所以其味道會香甜些。

表6 蠶蛾味覺氨基酸含量及占比Table 6 The contents of taste-active amino acids of silkworm moth

氨基酸的種類和含量對食品的保健價值和藥用價值有影響。藥效氨基酸(谷氨酸、亮氨酸、甘氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、天冬氨酸和苯丙氨酸)的含量可以作為評價食品保健功效的間接依據;而支鏈氨基酸(亮氨酸、纈氨酸和異亮氨酸)可促進蛋白質合成和能量平衡,防止心血管疾病的發生[29]。如表7所示,4種類型蠶蛾的藥效氨基酸和支鏈氨基酸含量從高到低順序均為交配前雌蛾、交配后雌蛾、交配前雄蛾、交配后雄蛾。從藥效功能和保健價值來看,交配前雌蛾最理想。

表7 蠶蛾特征氨基酸含量比較

3 結論

9芙桑蠶蛾的營養成分在雌雄間和不同發育成熟階段存在差異。交配前雌蛾是典型的低脂肪、高蛋白質的昆蟲,是優質蛋白質和優質食品原料;交配后的雄蛾粗脂肪含量高,最適合用于油脂的提取和加工。

蠶蛾油脂含11種脂肪酸,其中有4種不飽和脂肪酸,占總脂肪酸含量的73.62%以上,在不飽和脂肪酸中,含量最高的為ALA。4種蠶蛾中,以交配后的雄蛾粗脂肪含量(24.46%,鮮重)、不飽和脂肪酸含量(44.31 g/100 g)和ALA含量(19.37 g/100 g)最高,其IA和IT指數分別為0.28和0.22,致動脈粥樣硬化和致血栓風險程度比大豆油低,是提取不飽和脂肪酸的優質原料。

蠶蛾蛋白含17種氨基酸,總氨基酸和必需脂肪酸含量豐富,甜味氨基酸、鮮味氨基酸占比高。其中交配前的雌蛾蛋白質含量(21.6%,鮮重)、總氨基酸含量(46.94 g/100 g)、必需氨基酸占比(15.86%)、EAAI(99.33)、NI(21.45)和BV(96.57)最高,同時含有豐富的甜味氨基酸、藥效氨基酸和支鏈氨基酸,是理想的動物蛋白資源。