爬沙虫物质成分分析研究.doc

爬沙虫物质成分研究.doc 攀枝花学院本科毕业设计(论文) 摘 要 爬沙虫物质成分分析研究 摘要 爬沙虫(Neochauliodes sparsuslarvae)在分类学上隶属于广翅目(Megaloptera)，齿蛉科(Corydalidae)，斑鱼蛉属(Neochauliodes)，在溪流中分布广泛，密度较大，环境适应能力很强。爬沙虫，被誉为“虫参”，是一种珍稀的食用、药用昆虫。既是宴席上的佳肴，又是滋补人体的珍品。 本文选择爬沙虫为研究对象，从其资源成分分析及价值评价方面进行了研究，以期为爬沙虫资源的保护与开发利用提供必要的理论依据。 爬沙虫干物质中蛋白质、脂肪、糖类及灰分含量分别为67.69,、10.4,、1.59,、7.05,，含有18种氨基酸，包括8种人体必需氨基酸，第一限制性氨基酸为色氨酸;此外，还含有Ca、P、Fe、Zn等多种矿物质和微量元素。 关键词:齿蛉科，爬沙虫，生物学，资源成分，营养价值 攀枝花学院本科毕业设计(论文) ABSTRACT ABSTRACT Neochauliodes sparsuslarvae belong to Neochauliodes,Corydalidae, Megaloptera. which is widely distributed in the stream and has a strong ability to adapt for different environments. The larvae of Neochauliodes sparsuslarvae whose popular name is pashachong praised asnsectile ginseng is a rare insects for food and medicinal. It is both a delicacy on the feastand a treasure for nourishing. In this paper, the biology characteristics and the larvae resource components of Neochauliodes sparsuslarvae were studied by reseaching two kinds of Corydalidae Insect resources based on investigation, as astheoretical and experimental evidence for future studies on protection and exploitation of Neochauliodes sparsus resource. Proteins, fat, sugar and ash content were 67.69,, 10.4,, 1.59,and 7.05, of dry samples respectively. Furthermore, sampled insects contained 18 essentialamino acids, including 8 human essential amino acids, TRY was the first limiting amino acid in larvae protein. In addition, larvae contained abundant minerals and trace elements, including Ca, P, Fe and Zn. Keywords Corydalidae, Neochauliodes sparsuslarvae，biology, resource components，value ? 攀枝花学院本科毕业设计(论文) 目录 目 录 摘要 ............................................................................................................................................... ? ABSTRACT ...................................................................................................................................... ? 1 绪论 .......................................................................................................................................... 1 1.1昆虫资源概述 ................................................................................................................... 1 1.1.1服务于农业生产的昆虫资源 ................................................................................ 2 1.1.2 具有美学价值的昆虫资源 ................................................................................... 3 1.1.3 科学实验材料昆虫资源 ....................................................................................... 3 1.1.4 环境昆虫资源 ....................................................................................................... 3 1.2 广翅目齿蛉科研究进展 ................................................................................... 4 1.2.1广翅目概述 ........................................................................................... 4 1.2.2爬沙虫的生物学 .................................................................................... 4 1.2.3 爬沙虫的生态学 .................................................................................... 4 1.3爬沙虫的资源利用研究 .................................................................................... 5 1.3.1爬沙虫的药用价值 ................................................................................. 5 1.3.2爬沙虫的食用价值 ................................................................................. 5 1.3.3爬沙虫的饲料价值 ................................................................................. 5 1.3.4爬沙虫的观赏价值 ................................................................................. 6 1.3.5环境监测功能 ........................................................................................ 6 1.4 课研究的目的和意义 ................................................................................... 6 2 材料与方法 .......................................................................................................... 7 2.1供试材料 ........................................................................................................ 7 2.1.1供试虫源............................................................................................... 7 2.1.2试验仪器药品 ........................................................................................ 7 2.2研究方法 ........................................................................................................ 7 2.2.1 水分测定 .............................................................................................. 7 2.2.2 粗灰分测定 .......................................................................................... 7 2.2.3 总糖测定 .............................................................................................. 7 2.2.4粗脂肪测定 ........................................................................................... 8 2.2.5粗蛋白测定 ........................................................................................... 8 1 攀枝花学院本科毕业设计(论文) 目录 2.2.6 氨基酸测定 .......................................................................................... 9 3 结果与分析 ........................................................................................................ 10 3.1攀枝花爬沙虫分布区域 .................................................................................. 10 3.2形态特征 ...................................................................................................... 10 3.2.1卵的形态特征 ...................................................................................... 10 3.2.2幼虫形态特征 ...................................................................................... 10 3.2.3蛹的形态特征 ...................................................................................... 10 3.3爬沙虫的生物学习性 ...................................................................................... 11 3.3.1爬沙虫年生活史 .................................................................................. 11 3.3.2 爬沙虫的生物学习性 ........................................................................... 11 3.4爬沙虫资源成分分析及价值评价 ..................................................................... 11 3.4.1爬沙虫含水量 ...................................................................................... 12 3.4.2爬沙虫主要营养成分 ............................................................................ 12 3.4.3蛋白质与脂肪含量的比值 ..................................................................... 12 3.4.4 氨基酸含量 ........................................................................................ 12 3.4.5 氨基酸质量评价 .................................................................................. 13 3.4.6矿物质和微量元素 ............................................................................... 14 4 讨论 ................................................................................................................... 16 4.1 攀枝花齿蛉科爬沙虫 ..................................................................................... 16 4.2爬沙虫资源价值评价 ...................................................................................... 16 4.3 爬沙虫生产学技术的构思及意义 .................................................................... 17 5 结论 ................................................................................................................... 18 5.1广翅目齿蛉科昆虫种类及其分布区域 .............................................................. 18 5.2爬沙虫的形态特征 ......................................................................................... 18 5.3爬沙虫资源成分分析及价值评价 ..................................................................... 18 6 附图 ................................................................................................................... 20 参考文献 ................................................................................................................. 21 致 谢 ..................................................................................................................... 23 2 攀枝花学院本科毕业设计(论文) 1 绪论 1 绪论 1.1昆虫资源概述 昆虫具有分布广、种类多、数量大等特点，是一类非常丰富的资源。昆虫体内含有丰富的蛋白质、油脂和人体所需要的游离氨基酸以及一些具有药用价值的 1【】活性物质，具有较高的开发和利用价值。 昆虫资源是一种可再生的生物资源，具有自然再生产和经济再生产的特点。昆虫资源的产业化利用历史悠久，我国是世界上最早开发利用昆虫资源的国家。在历史上，我国利用桑蚕已有约8000年的历史，养蜂史至少在3000年以上，关于五倍子的记载可以追溯到2000年前的《山海经》，虫白蜡的利用历史也有1700多年，此外将昆虫作为食物可能伴随着人类的整个进化历史。但是，在数百万种昆虫中已经得到利用的仅有100余种，昆虫资源的产业化发展空间十分广阔。目前，真正产业化开发的种类仅限于家蚕、蜜蜂、黄粉虫、蝗虫、蚱蝉为代的少数几个种类。些国家以食用昆虫而著名，在德国和日本，食用昆虫企业和规模已相当可观。 通过测试营养成分及对其分析，全世界已确定出3650余种可供食用的昆虫，其中鳞翅目1569种，直翅目730种，鞘翅目495种，半翅目233种，双翅目230 2【】种，其它目305种。纵观我国食用昆虫研究现状，主要侧重于营养成分分析比 3【】较、虫种的选择以及人工饲养技术的提高上。近年来，人们对稻蝗、东亚飞蝗、蚱蝉、甘蔗龟、白蚁、蝇蛆、黄粉虫、各种蚕蛹、松毛虫蛹等食用昆虫进行了资源成分、微量元素和维生素等的分析，有的还做了急性毒性试验，为进一步开发提供了依据。目前，中华稻蝗、东亚飞蝗、雄蜂蛹、豆天蛾幼虫、黄粉虫等已批量出口。 有些昆虫虫体本身或在不同的变态阶段的生理产物、病理产物、分泌物等具有药用功能。早在2000多年前，我国已经将药用昆虫作为一类传统中药材资源。昆虫虫体或昆虫产物具有高蛋白、低脂肪、低胆固醇的特点，尤其昆虫脂肪中含不饱和脂肪酸，久食不易引起高血压和心脑血管病，而且有调节肾功能、抗肿瘤、 4【】增强免疫力和抗衰老等其它生物所没有的保健功能，利用昆虫为原料研制食品、医药保健品的也越来越多，如蚕蛾补酒、蚕蛹氨基酸、延生护宝液、山蚁壮 1 攀枝花学院本科毕业设计(论文) 1 绪论 [5]骨液等，这些已进入名贵食品和滋补品行列。 昆虫作为优质的蛋白资源，除可供人类食用外，还可作为动物饲料，其营养价值完全可以与鱼粉等饲料媲美，有些甚至优于鱼粉等饲料。饲用昆虫作为养鸟业、养鱼业、特种水产动物、家畜、家禽等的高蛋白饲料，具有使动物繁殖快、吸收转化率高、易于管理、饲养成本低、生物量极大等特点，与其他饲料相比具有很强的竞争优势。随着畜牧业的快速发展，对蛋白饲料的需求越来越大，而现在蛋白饲料资源却日渐紧缺这也为饲用昆虫的资源开发提供了一个机遇，饲料昆虫的开发前景甚为看好。世界各国都把饲用昆虫的研究作为开发饲料资源的主攻方向，昆虫蛋白质的利用将成为本世纪昆虫学研究开发利用的热点。饲用昆虫资源的产业化开发是一个具有广阔前景的领域。 1.1.1服务于农业生产的昆虫资源 服务于农业生产的昆虫资源包括具有对植物进行授粉功能的昆虫类群和用于生物防治的昆虫类群。 在显花植物种类的花中，大约有65%依赖于授粉昆虫的传粉活动实现品种繁衍，同时授粉昆虫在传粉过程中获得生存的营养物质，二者形成了密切的、互惠的、相互依赖的关系。授粉又是获得农业产品—农作物种子的重要环节。具有传粉功能的昆虫种类很多，在生产上起传粉作用较明显的有膜翅目的蜜蜂类、壁蜂类、熊蜂类、胡蜂类和榕小蜂类，双翅目的食蚜蝇类，以及鳞翅目的一些蛾、蝶类等，还有鞘翅目、缨翅目、半翅目和革翅目的一些种类。油菜、棉花、瓜果等农作物若有足够的蜜蜂传粉，产量可提高10%,20%，而且利用昆虫传粉节约了人工授粉的大量劳力，还可以得到蜂蜜、蜂王浆等产物。据报道，苜蓿切叶蜂用于草场或人工草地，提高了豆料牧草种子结实率;早春利用壁蜂为果树传粉也取得显著经济效益。熊蜂作为野外蜜蜂种，在波兰和澳洲广泛应用，国内也已引进。近几年来随着工厂化农业的发展，玻璃温室内种植的瓜、果等利用昆虫传粉增产显得尤为重要。而且保护、开发传粉昆虫和天敌昆虫对保护异花授粉(65%是虫 [6]媒花)的濒危植物意义重大。授粉昆虫的开发利用是许多昆虫企业经营的主项。据美国20世纪80年代的一则报道，美国的多种作物经蜜蜂授粉所获直接和间接效益每年达200亿美元左右，而蜂产品(包括蜂蜜、王浆、蜂蜡等)的收入仅为1.4亿美元。我国近年来已开始重视蜜蜂为农作物传粉的研究与利用，并收到了明显的经济效益，但潜力还远没有达到充分的发挥，应大力提倡。现在，随着人类环境保护意识和健康意识的增强，人们对食品及农产品的质量要求越来越高，对与自然界的和谐友好发展越加重视，生物防治手段成了克制农作物有害生物的重要出路，用于生物防治的昆虫资源作为一种特殊的资源越来越受到重视，同时用于生物防治的昆虫资源对环境无污染，害虫也不会产生抗药性，是实施绿色植 2 攀枝花学院本科毕业设计(论文) 1 绪论 保“三生”技术体系的重要内容。据报道，有产业开发价值的用于生防的昆虫种类超过40余种。在日本、欧美等国家，瓢虫、蝽象、草蛉等用于生防的昆虫的研究与利用已发展到产业化。我国在这方面也取得了很大的成就。至1994年为止，已有17种捕食性天敌昆虫和16种寄生蜂可以进行大规模繁殖和应用于田间释放，七星瓢虫、异色瓢虫、中华草蛉等人工饲料饲养和利用取得很大进展，尤其是采用半机械化人工制卵大规模繁殖赤眼蜂和平腹小蜂技术更使用于生物防治的昆虫生产走上了产业化道路。 1.1.2 具有美学价值的昆虫资源 具有美学价值的昆虫资源包括色彩鲜艳的蝴蝶、闪烁发光的萤火虫、会鸣叫的蝉类、打斗取乐的蟋蟀等，这类昆虫可供观赏，可制作成工艺品，甚至可产生特定的文化价值。其中以蝴蝶开发利用最为普遍。蝴蝶和形态奇异的昆虫是古今人们观赏的宠物，又是国际贸易珍品、世界许多动物园为了展示昆虫，建立了昆虫饲养室及蝴蝶园。在日本，培养呜叫昆虫有悠久的历史。近几年养蟋斗蟋发展很快，很多城市成立了斗蟋协会等。昆虫所特有的美学价值，能引导人们产生某种感触或情调，进而融入社会生活，形成一种独特的文化。蟋蟀和蝈蝈等鸣虫也是自古以来供观赏的娱乐品。近几年，将具有美学价值的昆虫引入旅游业建设景观，成为昆虫利用的一大热点，各地的蝴蝶园建设数量、规模逐步扩大，硬件设施逐步完善。山东沂水地下大峡谷建设了地下荧光湖，厦门东林电子公司建设了萤火虫公园，还有绿步甲、斑衣蜡蝉等可供发掘的资源，逐步形成景观昆虫学。 1.1.3 科学实验材料昆虫资源 科学实验材料昆虫可应用于遗传学研究(果蝇)、药效测定、杀虫剂残留、生物学研究、生态学研究、人工模拟环境研究、以及评价植物品种、杂种和品系耐抗虫性等研究。目前，粉虫、水虻和独角仙等都可以作为生物学研究、生态学研究的实验材料。科学实验材料昆虫还可为生物技术利用培养昆虫。日本科学家建议利用家蚕幼虫生产干扰素，已确定一种病毒加强了被感染幼虫的蛋白质合成，而用控制干扰素合成的人酌基因代替这种病毒染色体组中的一种基因，在家蚕有机体中就开始主动合成n—干扰素。利用昆虫生命活动产物的生产范围在扩大，其中包括提取氨基酸、几丁质、斑蝥素、抗菌素这样的新方向。 1.1.4 环境昆虫资源 环境昆虫资源不仅可以用于有机废弃物资源的转化与利用，而且可以作为指示昆虫监测生态环境。为得到饲料蛋白和生物肥料，利用昆虫方法加工生物有机废物的研究得到成功发展，并在国内外的一些畜牧场和养鸡场建立了技术规程和生产线。我国长江流域神农药蜣螂被澳大利亚引进培养，用以清除辽阔牧场上的 3 攀枝花学院本科毕业设计(论文) 1 绪论 牛粪。一些蛀食枯木的昆虫可清理枯桩、朽木，保护森林环境，属于森林生态系的一个重要环节。总之，昆虫物种丰富、资源数量大的特征，为昆虫资源利用奠定了物质基础。攀枝花爬沙虫生物学研究及其资源价值评价是一种宝贵的资源，而且是世界上最大的未被开发利用的生物资源。昆虫分布很广，几乎地球上所有的生态系统中都有昆虫生存。昆虫的食性是非常广泛的，据统计:昆虫中有48.20%为植食性，28%为捕食性，2.40%是寄生性的，17.30%取食腐屑，构建腐屑生态系统是即是利用了17.30%的腐屑性昆虫(种类约为20万种)。广阔的地域性和多样化的取食方式为昆虫资源的培育和利用提供了十分便利的条件和可能性。昆虫的整体生物量可能超过陆地上所有动物的总生物量:昆虫世界蕴藏着极其丰富的资源，亟待推进产业化开发。 1.2 广翅目齿蛉科研究进展 1.2.1广翅目概述 广翅目Megaloptera隶属于昆虫纲Insecta脉翅总目Neuropterida，是完全变态类昆虫中最原始的类群，分为齿蛉科Corydalidae和泥龄科Sialidae。成虫躯体小型到大型。头部较大，前口式，有些背腹扁平;复眼1对，位于头两侧半球形突出;单眼3个或无。触角40,60节，通常与头胸等长，形状多样:有丝状、念珠状、锯齿状、栉状，有时有雌雄异型现象。口器咀嚼式;上颚骨化、发达，末端尖锐，内缘有齿;下颚为一对窄而长的结构。胸部明显比头部窄，分节明显;足3对，细长，密被短毛。翅2对，宽大，膜质，静止时呈屋脊状或稍平置于腹部背面。腹部较柔软，长筒状。 1.2.2爬沙虫的生物学 齿蛉幼虫就是我们说的爬沙虫，爬沙虫为完全变态类昆虫，是完全变态类昆虫中原始的类群，一生要经历卵、幼虫、蛹、成虫四个阶段。由于爬沙虫生活史较长，对所生存的环境要求也比较苛刻，因此对于爬沙虫生物学进行系统研究的很少。 爬沙虫成虫寿命较短，一般1周左右，其成虫的平均寿命为8d。爬沙虫成虫为雌雄异体。有些属在雌雄两性的体型上有一定的差异，雌性个体一般要比雄 [7]性个体大一些，而有些属则存在明显的雌雄二型现象。 1.2.3 爬沙虫的生态学 爬沙虫大多栖息于生态环境优越的溪流和湖泊中，作为大型底栖无脊椎动物对水质变化比较敏感，不仅对极低浓度的污染物能做出反应，而且还能对一些 4 攀枝花学院本科毕业设计(论文) 1 绪论 非理化性质的变化也做出灵敏的反应。爬沙虫耐污值3.8，属于一般耐污类群， [8]是较为理想的水体评价指示生物。水体受到污染，生活在水中的爬沙虫首先受到影响，污染轻则敏感种数量减少甚至消失，耐污种数量增加，污染重则全体消失，物种多样性下降。生态环境遭到破坏，受到人为活动侵犯与干扰，如建拦河大坝、水电站等，同样导致爬沙虫在种类和数量上的剧烈变化，水生生物多样性减少，严重破坏整个水域生态系统。 爬沙虫在溪流中分布的均匀程度、密度的大小直接关系到水体的清澈程度。爬沙虫一般栖息于溪流的中下游，溪流水体流动性强，水中含氧量丰富。所生存的溪流底层其它昆虫种类丰富，溪流周围生存环境的生态系统良好，空气畅流清新，温度、湿度、含氧量及光照等适宜。因此，爬沙虫作为指示生物评价水体研究前景广阔。 1.3爬沙虫的资源利用研究 1.3.1爬沙虫的药用价值 齿蛉幼虫俗称爬沙虫，被称为“安宁土人参”，产于雅砻江支流安宁河的干热河谷，攀枝花市盛产。爬沙虫白天喜欢躲在阴暗的地方，夜间出来活动。在繁殖期间，成虫在靠近岸边的卵石隙缝中产卵，在适宜的湿度和温度条件下(攀西地区的干热河谷，就特别具有这种条件)，卵被孵化成我们通常说的爬沙虫。据测定，爬沙虫富含蛋白质、多种氨基酸、多种微量元素及多种药用成分。中医认 [9]为:其性温味甘，具有补气益肾、抑虚固本、滋补强壮之功效,堪称药食佳品。 将洗净的齿蛉幼虫用于炮制药酒，当地中医称之为的“生又有“动物人参”美誉。 打”。 1.3.2爬沙虫的食用价值 爬沙虫在四川攀枝花市已成为一种特色名吃，采用炒、爆、熘、烩等方法已烹饪出20多种菜品，受到众多旅游者的青睐。在我国南方的广东、云南、贵州等省山区的瑶族傣族等少数民族聚居地，当地人有吃爬沙虫的习俗，将其洗净去头油炸，味道鲜美。 1.3.3爬沙虫的饲料价值 爬沙虫可以作为鱼饲料和饵料的原料。Nielsen和Orth报道，在美国弗吉尼亚州每年的4-5月，当地人对角新齿蛉Corydalus cornatus的老熟幼虫进行捕捞， [10]然后用作鱼饲料和饵料的原料，每次集中收捕的幼虫价值可达十万美金。 5 攀枝花学院本科毕业设计(论文) 1 绪论 1.3.4爬沙虫的观赏价值 爬沙虫可以在室内放入鱼缸饲养观赏，增添生活趣味。爬沙虫成虫色彩艳丽、形态优雅，特别是体型较大并有异常发达雄性上颚的成虫。常用于自然博物馆或标本馆的昆虫标本展示，还可以制作成琥珀等工艺品，深受摄影爱好者的喜爱[11]。 1.3.5环境监测功能 爬沙虫是典型的水生昆虫, 通过腹部两侧的气管鳃呼吸水中的溶解氧，主要生活在生态环境优越、比较清洁的溪流水域中。爬沙虫对水质变化敏感，当水体受到污染，水中的齿蛉科昆虫的种类和数量就会受到不同程度的影响。因此，爬沙虫可以作为指示生物对一些水域生态系统进行水质监测。 1.4 课题研究的目的和意义 攀枝花属南方亚热带为基带的立体气候类型，旱、雨季分明，昼夜温差大，气侯干燥，降雨量集中(全年815毫米)，日照长(全年2443小时)，太阳辐射强，蒸发量大，小气候复杂多样。自然景观雄伟壮丽，生态环境良好，蕴藏着丰富的动植物资源，鸟类、昆虫种类繁多，生物资源多样性丰富，极具科研价值。但受自然灾害和人类活动的影响，攀枝花生物资源种类正逐年减少，有的甚至面临濒危或灭绝。因此，对攀枝花生物资源的保护尤为重要。爬沙虫在分类学上隶属于广翅目Megaloptera ，齿蛉科Corydalidae，斑鱼蛉属Neochauliodes ，是攀枝花分布的广翅目齿蛉科昆虫的优势种群，在溪流中分布广泛，密度较大， [12]环境适应能力很强。爬沙虫被誉为“虫参”，是一种珍稀的食用、药用昆虫(既是宴席上的佳肴，又是滋补人体的珍品。选择爬沙虫为研究对象，进行生物学和资源成分研究，在此基础上，构建生产技术体系，服务于社会，同时通过生产繁育，人工回放，达到攀枝花生物资源利用与保护相协调的目的。目前，国内外对爬沙虫的研究尚未见生物学特性及资源成分测定、分析等方面的报道。本课题通过对爬沙虫生物学以及其资源成分(如蛋白质、总糖、粗脂肪、氨基酸等)的研究，以期为爬沙虫资源的保护与开发利用提供必要的理论依据。 6 攀枝花学院本科毕业设计(论文) 2 材料与方法 2 材料与方法 2.1供试材料 2.1.1供试虫源 爬沙虫采自产于雅砻江支流安宁河的干热河谷，个体较大，适合做实验材料。 2.1.2试验仪器药品 仪器:SZF-06A粗脂肪测定仪、分光光度计、分析天平、干燥箱、瓷坩埚、解剖刀、镊子、剪刀、冷藏箱等。 药品:费林试剂、硼酸、乙醚、硫酸铜、盐酸、乙酸铅、次甲基蓝等。 2.2研究方法 2.2.1 水分测定 采用直接干燥法，将爬沙虫用乙醚熏致昏迷，放入培养皿中，称其鲜重并记录。将培养皿置真空干燥箱105?烘干3 h，取出于干燥器中降至室温(约0.5 h)，称干重，重复上述操作，直至恒重。经过实验测定，爬沙虫的含水量为76.68%。由表1可知。 表1 爬沙虫含水量 含水量(%) 75.20 76.25 77.18 78.09 湿重 (g) 5.04 4.82 5.16 5.32 干重 (g) 3.79 3.67 3.98 4.15 2.2.2 粗灰分测定 采用重量法，准确称取3 g试样，在550?灼烧至完全灰化，所得残渣用质量百分率来表示。 表2 爬沙虫灰分含量 灰分(%) 7.04 6.66 7.33 7.17 试样(g) 3 3 3 3 残渣(g) 0.2114 0.1998 0.22 0.2151 经过实验测定和多次实验测的爬沙虫的灰分含量为7.05%。 2.2.3 总糖测定 采用费林试剂滴定法，取制备好的待测液100 mL于200 mL容量瓶中。在 7 攀枝花学院本科毕业设计(论文) 2 材料与方法 80?水浴加热10 min，经冷却、中和后，用水定容。分别取费林试剂甲乙各5.00 mL，于250 mL锥形瓶中，进行预测和准确测定。经过实验测定和多次实验测的爬沙虫的总糖分含量为1.59%，由此可知爬沙虫的糖含量很低。 2.2.4粗脂肪测定 SZF-06A 粗脂肪测定仪主要由电热水浴加温抽提，溶剂冷凝回收，数显自动控温、控时，在操作过程中可根据溶剂沸点的不同，室内温度的高低，用数显温控表实时调节。操作时可手工分别上下移动冷凝管，冷凝管、抽提器、抽提瓶的连接处采用玻璃磨口连接，因此仪器具有良好的密封性能，整个操作过程中没有有害物质外泄。称取5g试样按照仪器操作，进行预测和准确测定。经过实验测定和多次实验测的爬沙虫的粗脂肪含量为10.4%，粗脂肪含量较低。 2.2.5粗蛋白测定 由于蛋白质分子中含有酪氨酸，色氨酸等芳香族氨基酸，因而蛋白质具有吸收紫外光的性质，吸收高峰在280nm波长处。由于各种蛋白质所含芳香族氨基酸的量相差很少，因此在此波长范围内，吸收峰的光密度值与其浓度成正比关系，可作定量测定。 8 攀枝花学院本科毕业设计(论文) 2 材料与方法 标准曲线 y = 1.4542x + 0.0365 2 = 0.9907R 1.5 1 系列10.5吸光度系列2 0 线性 (系列2)00.51 蛋白质含量 图1 蛋白质标准曲线 作出标准曲线，根据实验数据查出蛋白质的含量为67.69%，说明爬沙虫干 物质中蛋白质含量很高。 2.2.6 氨基酸测定 准确称量20 mg试样，加入盐酸水解成为游离氨基酸，经氨基酸分析仪的离子交换柱分离后，与茚三酮溶液产生颜色反应，再通过分光光度计(上海精密仪器752型)比色测定氨基酸含量。 9 攀枝花学院本科毕业设计(论文) 3 结果与分析 3 结果与分析 3.1攀枝花爬沙虫分布区域 爬沙虫，产于安宁河畔，俗称:“安宁土人参”，学名中华大岭蛾。爬沙虫生于干热河谷，借卵石碑隙温水之地，产卵孵化，其长约6―9厘米，色墨绿，多脚，扁平嘴;含高蛋白、多种氨基酸及多种药用成分。十冬腊月为捕捉旺季，每逢早晨，更是良机。 3.2形态特征 3.2.1卵的形态特征 卵乳白色，长椭圆形，笔直，长1.5 mm，宽0.6 mm。卵壳韧而软。孵化前半透明。卵顶端具有1细突，与卵基本等长，稍弯曲，细突自卵顶逐渐变细。 3.2.2幼虫形态特征 初孵化幼虫体长2.7 mm,3.1 mm，宽0.54,0.72 mm;通体白色，透明，其体内消化系统清晰可见。老熟幼虫体长46 mm,53 mm，宽6.2,7.0 mm。蛃形。头部褐色，头前口式，上颚黑色，口器褐色。胸部褐色，胸宽与体宽相当，背部浅黑色，腹部黑褐色，腹部气管鳃8对，不分节，无尾丝，第8腹节气门处呈柄状，第10腹节具1对钩状尾足(附图1)。体躯扁平，胸足3对，后足略长于中 [13]足，中足略长于前足，每足前端有爪2个。 3.2.3蛹的形态特征 离蛹，体长32,55mm。向腹面呈“C”字形弯曲，体表密被刚毛;头部橙黄色，触角沿复眼外侧向内弯曲，胸部淡黄色，两天后颜色逐渐加深变黑;中后胸两侧具有翅芽，橙黄色，短而厚，其表面具有初步发育的翅脉;腹部浅褐色，末端外生殖器明显。3.2.1.4 成虫的形态特征。 雄性体长20,58 mm，前翅长33,40 mm，后翅长29,37 mm。雌性体长20,60mm，前翅长37,45 mm，后翅长33,40 mm。 头部黄褐色，头顶两侧浅褐色，头顶近三角形。复眼黑褐色，内缘黑色。触 [14]角黑色，口器黄褐色，上颚端半部呈浅褐色。 10 攀枝花学院本科毕业设计(论文) 3 结果与分析 3.3爬沙虫的生物学习性 3.3.1爬沙虫年生活史 该虫在攀枝花为1年1代，以幼虫在水中越冬。6月中下旬有少数老熟幼虫从水中爬到岸边在沙土或石块下面做蛹室化蛹，7,8月大量集中化蛹，1周后羽化为成虫破室而出，成虫羽化1d后交配产卵，产卵于溪流岸边靠近水面或溪流中露出水面的杂草叶片和石块上，1周后卵孵化为幼虫，进入水中，发生世代重叠，9月上旬成虫数量明显减少，9月中下旬越冬幼虫开始向溪流中心聚集，不再爬向岸边化蛹。 3.3.2 爬沙虫的生物学习性 3.3.2.1爬沙虫成虫的生物学 成虫为雌雄异体，雌性成虫的体型、翅展比雄性成虫大些，存在显著的雌雄二型现象。两者触角存在显著差异，雄性触角为栉状，雌性触角为近锯齿状。 在羽化前，蛹会用上颚打通一条通道至地表面，然后露出头部，或直接爬出蛹室到离蛹室很近的沙土表面，然后开始羽化，蛹蜕同时留在蛹室或蛹室附近的沙土表面。成虫刚羽化时，体躯和翅均较柔软，经1h后逐渐硬化展平。 成虫白天不活动，静止在树干、树叶或杂草中。夜晚活动能力强，具有很强的趋光性，成虫会围绕光源飞翔，之后停止在光源附近的附属物上，或静止或爬行。成虫飞翔能力和扩散能力较弱，对溪流环境依赖性较强，成虫飞翔距离一般不会超过水域环境200m。成虫不取食，寿命较短，绝大多数为3,6 d，极少数 [15]可长达10 d。成虫均在夜间进行交配，产卵。 3.3.2.2卵的生物学 每粒卵与产卵基质垂直，粒卵与粒卵紧密相连成行成排，组成一块状整体卵块。卵块单层，每个卵块有800,1500个卵粒。在发生盛期，卵经过7,10 d孵化为幼虫。所有粒卵同时孵化，卵孵化后，在产卵基质上留有一层白色柔软的卵壳。卵孵化与温度、湿度密切相关。在适宜条件下，卵能同时全部孵化，但遇到恶劣的降温、降水时，卵会全部死亡，但卵不会较快腐烂。 3.4爬沙虫资源成分分析及价值评价 针对爬爬沙虫，进行了资源成分测定，分析。结果表明:爬沙虫干物质中蛋白质、氨基酸、脂肪、糖类及灰分含量分别为67.69,、56.02,、10.4,、1.59,、7.05,，含有18种氨基酸，包括8种人体必需氨基酸，其必需氨基酸占总氨基酸含量的45.32%，必需氨基酸与非必需氨基酸含量的比值为82.89%，第一限制 11 攀枝花学院本科毕业设计(论文) 3 结果与分析 性氨基酸为色氨酸;此外，还含有Ca、P、Fe、Zn等多种矿物质和微量元素。 3.4.1爬沙虫含水量 实验测定爬沙虫体内的含水量为76.68,，是体内的主要组分。爬沙虫属于大型底栖水生昆虫，体内含水量比陆生昆虫要高。 3.4.2爬沙虫主要营养成分 爬沙虫的主要营养成分测试结果见。由结果可知，爬沙虫体内干物质中蛋白质含量很高，为67.69,;脂肪含量较低，为10.4,;总糖含量很低，为1.59,;灰分含量为7.05,。 表3 爬沙虫主要营养成分含量(g/100g干质量) 营养成分 蛋白质 脂肪 总糖 灰分 Nutrition protein lipid sugar ash 含量 67.69 10.4 1.59 7.05 Content(,) 将爬沙虫与其它蛋白质源比较，其蛋白质含量明显高于其它蛋白质源，详见表4。 [16] 表4 爬沙虫与其它蛋白质源含蛋白质量的比较 蛋白质含量 名称 Name Protein content(,) 爬沙虫 Neochauliodes sparsus larvae 67.69 黄粉虫 Tenebrio molitor 59.7 豆天蛾幼虫 Clanis bilineata larvae 65.5 洋虫幼虫 Palembus dermestoides arvae 54.94 猪肉 Pork 21.42 鸡蛋 Eggs 48.83 牛奶 Milk 28.04 3.4.3蛋白质与脂肪含量的比值 昆虫体内蛋白质与脂肪含量的比值(P,G)一般大于1，即蛋白质含量要高于脂肪含量，通常把P,G?2的昆虫称为高蛋白昆虫，把P,G ,2的昆虫称为 [17]高脂肪昆虫。爬沙虫P,G比值高达6.51，为高蛋白昆虫。 3.4.4 氨基酸含量 采用氨基酸自动分析仪，爬沙虫氨基酸种类及其含量进行了测定、分析，结 12 攀枝花学院本科毕业设计(论文) 3 结果与分析 果见表。爬沙虫的氨基酸种类及含量丰富，含有18种氨基酸，并且总氨基酸和必需氨基酸分别占虫体干重的56.02,和21.27,，必需氨基酸与非必需氨基酸的比值为82.89,，必需氨基酸与总氨基酸的比值为45.32,。 表5爬沙虫氨基酸含量(g/100g干质量) 序号NO. 名称 Name 含量Content 谷氨酸 Glu 1 7.13 天冬氨酸 Asp 2 5.09 ,赖氨酸 Lys 3 4.16 丙氨酸 Ala 4 4.15 ,亮氨酸 Leu 5 4.15 精氨酸 Arg 6 4.05 ,缬氨酸 Val 7 3.56 ,,酪氨酸 Tyr 8 3.42 脯氨酸 Pro 9 2.75 甘氨酸 Gly 10 2.69 ,异亮氨酸 Ile 11 2.66 ,苏氨酸 Thr 12 2.55 组氨酸 His 13 2.39 丝氨酸 Ser 14 2.38 ,苯丙氨酸 Phe 15 2.36 ,蛋氨酸 Met 16 1.44 ,,胱氨酸 Cys 17 0.70 ,色氨酸 Try 18 0.39 氨 19 1.05 ?必需氨基酸 EAA 20 25.39 非必需氨基酸NEAA 21 30.63 总氨基酸 TAA 22 56.02 ? EAA/NEAA(,) 23 82.89 ? EAA?TAA(,) 24 45.32 注: 带,者为必需氨基酸，带,,者为半必需氨基酸，?包括酪氨酸和胱氨酸在内 3.4.5 氨基酸质量评价 衡量一种蛋白质的优劣，不仅要看其必需氨基酸的数量，而且还要看它们相互之间的比例是否保持平衡。蛋白质的必需氨基酸评分，包括氨基酸分(AAS)、化学分(CS)和必需氨基酸指数，它是进一步评价其氨基酸质量优劣的重要指标[18]。爬沙虫蛋白的氨基酸分和化学分详见表6。由表6可知，爬沙虫蛋白中芳香族氨基酸(苯丙氨酸+酪氨酸)的评分最高，其氨基酸分(AAS)和化学分(CS)分 13 攀枝花学院本科毕业设计(论文) 3 结果与分析 别为142和89;色氨基酸的评分最低，其氨基酸分(AAS)和化学分(CS)仅分别为58和36，是爬沙虫蛋白的第一限制性氨基酸。 表6 爬沙虫蛋白与FAO推荐模式蛋白及全鸡蛋蛋白含量的比较(mg/g，蛋白质) 必需氨基酸, FA模式 ,全鸡蛋 必需氨基酸 氨基酸分 化学分 名称 ,FAO model ,Eggs EAA AAS CS 异亮氨酸Ile 40 52.4 39.2 98 75 亮氨酸 Leu 70 84.1 61.3 88 73 赖氨酸 Lys 55 64.9 61.4 112 95 蛋氨酸、胱氨35 62.7 31.6 90 50 酸Met 、Cys 苯丙氨酸酪60 95.5 85.4 142 89 氨酸Phe Tyr 苏氨酸 Thr 40 53.9 37.7 94 70 缬氨酸 Val 50 57.6 52.6 105 91 色氨酸Try 10 16.2 5.8 58 36 总氨基酸360 487.7 375 TAA [19] 注:带,蛋白质模式的氨基酸含量 另外，通过计算求得爬沙虫蛋白的必需氨基酸指数(EAAI)为95.78(表7)必需氨基酸指数愈大，则表明营养价值愈高。爬沙虫必需氨基酸指数仅次于中华稻蝗，数值较高，爬沙虫蛋白是优质蛋白源，其营养价值高。这也进一步表明，虽然爬沙虫的必需氨基酸含量较高，但其氨基酸组成不太平衡，有必要进一步强化，特别是针对第一限制性氨基酸色氨酸进行强化，才能提高其氨基酸的利用率。 表7 爬沙虫与其它6种食物EAAI比较 爬沙虫中华稻蝗 蚱蝉 柞蚕蛹 黄粉虫 黄蚁名 称 Neochauliodes Oxya Cryptotympana Antheraea Tenebrio Monomorium Name sparsus larvae chinensis atrata pernyi molitor pharaonis 必需氨 基酸指95.78 99.05 89.68 86.05 80.27 74.21 数 EAAI [20] 注:6种食物EAAI 3.4.6矿物质和微量元素 为更为全面地评价爬沙虫的营养价值，本实验采用原子吸收光谱法和分光光度法对Ca、Zn、Fe和P含量进行了分析，结果见表8。由表8可知，爬沙虫体内P含量非常高，高达1,，说明P对爬沙虫生命活动有十分重要的作用;Ca、 14 攀枝花学院本科毕业设计(论文) 3 结果与分析 Zn、Fe含量也较高，这表明爬沙虫的矿物质营养价值较高。 表8 爬沙虫矿物质含量 元素名称 Ca P Zn Fe Element Name 含量Contet114 1000 11.1 20.8 (mg/100g) 15 攀枝花学院本科毕业设计(论文) 4 讨论 4 讨论 4.1 攀枝花齿蛉科爬沙虫 攀枝花属南方亚热带为基带的立体气候类型，自然景观雄伟壮丽，蕴藏着丰富的动植物资源，鸟类、虫种类繁多，具有丰富的生物多样性资源和很高的生物多样性价值。安宁河畔富生藻类溪水常流低温，径流弯曲，含氧丰富，pH值呈中性，各种矿物质含量低，为爬沙虫提供了良好的生态环境。 同时，爬沙虫是攀枝花地区昆虫的重要组成部分，与水环境之间关系密切，生存环境要求较高，对水质、温度、海拔、湿度、含氧量、食物和光照等要求特殊，不仅对于极低浓度的污染物能做出反应，而且还能对一些非理化性质的变化也做出灵敏的反应，可以作为监测攀枝花当地水域生态系统以及自然环境恶化的一项重要指标。 本实验通过对爬沙虫生物学以及其资源成分的研究，掌握了其主要生物学特性，并通过系统分析爬沙虫虫营养成分对资源化利用进行了价值评价，为增加攀枝花生物资源的保护与开发利用，提供了理论依据。 爬沙虫是攀枝花水域中分布的广翅目齿蛉科昆虫的优势种群，分布范围广，且数量较多。爬沙虫对环境适应能力很强，在溪流中上游清澈干净水域和下游人居生活区轻度污染水域中均有分布，并且中下游水域中数量较多，在下游人居生活区污染严重水域，数量很少，甚至没有。爬沙虫在溪流中越冬，全年发生，并有世代重叠现象。 4.2爬沙虫资源价值评价 近年来，随着人民生活水平的不断提高，越来越多的人已经意识到昆虫食品所具有的独特的营养价值和保健作用，昆虫开始作为一种特殊的食品正逐步被社 [21]会所接受。昆虫的食疗也早在明代李时珍的《本草纲目》中就有具体记载。通过系统分析爬沙虫营养成分，表明爬沙虫蛋白质含量很高，脂肪含量较低，总糖含量低，矿物质丰富，具有较高的营养价值。其体内蛋白质和脂肪含量和值为 [22]78.09,,也符合两者含量的和值接近于一个恒值(75.93-76.64,)的规律。 爬沙虫蛋白质中含有18种氨基酸，属于含完全氨基酸的蛋白质，并且赖氨酸、缬氨酸和苯丙-酪氨酸含量较高，其必需氨基酸与非必需氨基酸的比值高达82.89,，必需氨基酸与总氨基酸的比值达45.32,，而研究表明，必需氨基酸与非必需氨基酸在总氨基酸中所占的比例，通常是初步评价一种蛋白质质量的重 16 攀枝花学院本科毕业设计(论文) 4 讨论 要指标之一。据FAO,WHO推荐，质量较好的蛋白质，其必需氨基酸与总氨基酸的比值(EAA,TAA)在40%左右，必需氨基酸与非必需氨基酸的比值(EAA,NEAA) [23]在60%以上，而爬沙虫的均高于这两项指标的数值。由此可判断，爬沙虫是一种优质的蛋白源。加之又具有重要的药用价值，因此其资源化利用前景良好。 目前，爬沙虫资源利用的研究和开发利用还处于初级阶段，很多重要领域甚至尚未涉及，有待于进一步的研究。 (1)爬沙虫资源成分研究:由于受实验条件限制，未能测试爬沙虫的脂肪酸、维生素及其它矿质元素，下一步将对这些资源成分进行研究。 (2)爬沙虫保健品的开发:作为药用昆虫深入研究其临床药效及药理作用，进一步开发出有益于人们身心健康的滋补保健品。 (3)爬沙虫作为水质评价的指示生物研究:水生大型底栖无脊椎动物在水生系统的物质循环和能量流动中具有不可替代的作用;又由于其具有生命周期较长、行动缓慢、分布广泛、形体较易辨认等优势,已越来越广泛地被用于生物监 [24]测和生态评价。爬沙虫极其符合该标准，如作为水质评价的指示生物对象，其研究潜力巨大。 4.3 爬沙虫生产学技术的构思及意义 昆虫必须给予最优的生活环境(水质、温度、湿度、食物、光照和通风等)，使其具有最大生物生长量，才能获得最佳经济效益。爬沙虫是水生昆虫，对水质、食物、温度、湿度、含氧量和光照等要求严格，而且生长周期长，在人工大规模生产、繁育方面，需要进一步深入研究。 爬沙虫饲养、生产方面:爬沙虫主要取食活体的水体底栖昆虫，且食物缺乏会导致个体间的自相残杀。因此，在饲养爬沙虫的同时，需要大量繁殖其它底栖昆虫等自然饵料，以保障充足食物的供给。同时开发、研制合理的人工饲料，替代自然饵料，以满足大规模饲养的要求，降低生产成本，获取最大的经济效益。 爬沙虫的人工繁育方面:爬沙虫交配、产卵需要良好的自然环境和适宜的温湿度。而且爬沙虫产卵量大，产卵时对水域环境依赖性较强，再加上成虫趋光性强，扩散能力有限，所以对爬沙虫的饲养可以采取半封闭式管理，但须提供白天 [25]所栖息的场所。 只有通过爬沙虫生产学技术体系的构建，才能放大爬沙虫资源，才能使该资源为社会、经济的发展服务，同时可通过人工生产繁育，人工回放，达到资源利用与保护相协调的目的。 17 攀枝花学院本科毕业设计(论文) 5 结论 5 结论 5.1广翅目齿蛉科昆虫种类及其分布区域 广翅目(Megaloptera)齿蛉科(Corydalidae)包括鱼蛉亚科(Chauliodinae)和齿蛉亚科(Corydalinae)，齿蛉科昆虫为世界性分布，目前已知26属253种及6亚种。鱼蛉亚科昆虫为世界性分布，目前已知17属116种及6亚种。齿蛉亚科目前已知9属137种，主要分布在古北界东南部、东洋界、非洲热带界南端、新北界和新热带界，没有在澳大利亚界发现齿蛉亚科昆虫分布。攀枝花主要为小碎斑鱼蛉，就是我们说的爬沙虫。 5.2爬沙虫的形态特征 爬沙虫一生要经过卵、幼虫、蛹和成虫4个阶段，是一种完全变态的昆虫。成虫雄性体长20,58 mm，前翅长33,40 mm，后翅长29,37 mm。雌性体长20,60 mm，前翅长37,45 mm，后翅长33,40 mm。头部黄褐色;前胸黄褐色，前胸背板大部分浅褐色，中后胸浅褐色;翅透明，浅灰棕色，略带显著暗褐色;腹部黑褐色。雌、雄虫的主要区别是:雄性触角为栉状，雌性触角为近锯齿状。卵乳白色，长椭圆形，卵顶端具有1细突。幼虫体躯扁平，头部和胸部褐色，背部浅黑色，腹部黑褐色，腹部气管鳃8对。蛹体躯向腹面弯曲，呈“C”字形，体表密被刚毛(附图2);头部橙黄色，中后胸两侧具有翅芽，橙黄色，腹部浅褐色。 5.3爬沙虫资源成分分析及价值评价 爬沙虫干物质中蛋白质、氨基酸、脂肪、糖类及灰分含量分别为67.69,、56.02,、10.4,、1.59,、7.05,，含有18种氨基酸，包括8种人体必需氨基酸，其必需氨基酸占总氨基酸含量的45.32%，必需氨基酸与非必需氨基酸含量的比值为82.89%，第一限制性氨基酸为色氨酸;此外，还含有Ca、P、Fe、Zn等多种矿物质和微量元素。 通过系统分析爬沙虫营养成分，表明爬沙虫蛋白质含量很高，脂肪含量较低，总糖含量低，矿物质丰富，具有较高的营养价值。爬沙虫蛋白质中含有18种氨基酸，属于含完全氨基酸的蛋白质，并且赖氨酸、缬氨酸和苯丙-酪氨酸含量较高，其必需氨基酸与非必需氨基酸的比值高达82.89,，必需氨基酸与总氨基酸 18 攀枝花学院本科毕业设计(论文) 5 结论 的比值达45.32,，而研究表明，必需氨基酸与非必需氨通常是初步评价一种蛋白质质量的重要指标之一。据FAO,WHO推荐，质量较好的蛋白质，其必需氨基酸与总氨基酸的比值(EAA,TAA)在40%左右，必需氨基酸与非必需氨基酸的比 [26]值(EAA,NEAA)在60%以上。由此可判断，爬沙虫是一种优质的蛋白源。加之又具有重要的药用价值，因此其资源化利用前景良好。 19 攀枝花学院本科毕业设计(论文) 6 附图 6 附图 附图1 爬沙虫 附图2 爬沙虫毛簇 20 攀枝花学院本科毕业设计(论文) 参考文献 参考文献 [1] 李文宾, 吴敏丽, 廉振民,等. 中国昆虫资源研究开发现状[J]. 氨基酸和生物资源, 2008, 30(4): 21-25. 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[26] 叶兴乾, 胡萃, 王向. 六种鳞翅目昆虫的食用营养成分分析. 营养学报, 1998, 20(2):224-228. 22 攀枝花学院本科毕业设计(论文) 致谢 致 谢 在导师龚子端副教授悉心指导下，本论文顺利完成。龚老师学识渊博、见解独特、思维敏锐、洞察力极强，在生活和学业上都给予我极大的关怀、支持和鼓励。使我的综合能力的到了锻炼，取得都离不开龚老师的殷切教导和指引。在即将毕业之际，衷心的感谢导师对我的培育～ 论文修改期间，非常感谢得到龚子端老师的热心指导，他对本论文的整体结构和一些细节都提出了宝贵的修改建议，谨向龚老师表示敬意和感谢～ 实验过程中，本实验室刁毅老师热情无私的指导，同时得到本实验室的同学大量帮助～在此表示感谢～ 在此，对每个曾经给与我帮助和关心的每一个老师、同学致以最真诚谢意，祝愿各位老师工作顺利，身体健康～祝福各位同学学业有成，生活顺心～ 罗阳东 2012年5月3日 23