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第14章 综合利用(3)

对于昆虫脂质的开发,目前还缺乏系统深入的基础研究,特别是对现有食用昆虫中功能性脂质成分和其他生理活性成分(包括具有强抗癌活性的物质)的数据相对欠缺,工业化的例子也仅限于一些富积性的特种脂质,如虫白蜡、蜂蜡、斑蝥素等,而作为食用性功能性油脂的工业产品极为少见。目前,昆虫油脂开发较为突出的一例是通过压榨法或浸出从缫丝工业副产品——蚕蛹中提取到的蚕蛹油(我国潜在资源约1万吨/年),在国外已被用来制备降低血液胆固醇的药物、人造奶油、润滑油、切削油、洗涤油、干性油、黑油膏、壬二酸及表面活性剂中间体等,国内也已将其用于制皂、太古油及增塑剂。并且国内真正人工饲料或放养成功达到规模生产的昆虫也仅有土鳖虫、蜜蜂、斑蝥、洋虫、五倍子蚜和紫胶虫等少数几种。这些对于规模化生产食用昆虫油脂形成巨大障碍,更为重要的是,综合利用昆虫脂质是一项系统工程,需要昆虫学、油脂与植物蛋白工程学、药物化学、药理学、医学、制剂学等多学科的共同努力和协作。笔者坚信,在不久的将来,随着基础研究的不断拓展和工程应用技术的创新完善,昆虫活性成分制品及昆虫食用油脂的开发将突破上述瓶颈,为人类的环境和生活带来巨大效益。

黄粉虫的工厂化生产技术成功,为大规模生产黄粉虫功能性油脂奠定了基础。

三、黄粉虫甲壳素(壳聚糖)的制取与应用众所周知,人体生命有着五大要素,即蛋白质、脂肪、糖、维生素和微量元素。而近年来,中外科学家在研究过程中,逐渐认识到甲壳素(甲壳多糖)对人体有着重要作用。因此,越来越多的专家开始称甲壳素是人体生命第六要素!由法国科学家布拉克诺发现,它广泛存在于多种昆虫和虾、蟹的外壳等甲壳类动物中以及藻类的细胞壁中。专家们研究表明,甲壳质对人体各种生理代谢具有广泛调节作用。如免疫调节和内分泌调节。在疾病应用及辅助治疗方面起到积极作用的有甲亢及突眼,更年期综合征,月经期综合征及各种妇科疾病,肿瘤患者的治疗及减轻放疗、化疗过程中的副作用,并能抑制肿瘤细胞生长及转移。同时对各种肝炎、肾炎及免疫、内分泌失调疾病也有很好的辅助治疗效果。有专家称,甲壳素的化学结构特殊,它对人体具有调节免疫、活化细胞、抑制老化、预防疾病、促进痊愈、调节人体生理功能等六大功能。

近年来,肿瘤、糖尿病、生理功能失调、心脑血管疾病逐年上升,医学专家称,此种现象的主要原因是环境的污染、生物链的破坏,是人们无法从食品中获得甲壳素的缘故。甲壳质是21世纪人类不可缺少的保健食品!

甲壳素(Chitin)是一种含氮多糖的高分子聚合物,是许多低等动物,特别是节肢动物(如昆虫、虾、蟹等)外壳的重要成分,也存在于低等植物(如真菌、藻类)的细胞中。其学名为(1-4)-2-乙酰胺-2-脱氧-D-葡聚糖。甲壳素若脱去分子中的乙酰基,就转变为壳聚糖(Chi-

Tosan),因其溶解性大为改善,常称之为可溶性甲壳素。自然界每年合成的甲壳素估计有数十亿吨之多,是一种十分丰富的仅次于纤维素的自然资源。成品甲壳素是白色或灰白色,半透明片状固体,不溶于水、稀酸、稀碱和有机溶剂,可溶于浓无机酸,但同时主链发生降解。壳聚糖是白色或灰色,略有珍珠光泽,半透明片状固体,不溶于水和碱溶液,可溶于大多数稀酸,如盐酸、醋酸、苯甲酸、环烷酸等生成盐。因为甲壳来源丰富,制备较易以及其氨基多糖的特性,它比纤维素有更广泛的用途。

在纺织印染行业中,壳聚糖用来处理棉毛织物,改善其耐折皱性;造纸上,壳聚糖作为纸张的施胶剂或增强助剂,提高印刷质量,改善机械性能,耐水性和电绝缘性能;在食品工业中,壳聚糖作为无毒性的絮凝剂,处理加工废水,壳聚糖还可作为保健食品的添加剂、增稠剂、食品包装薄膜等;在医学上,甲壳素,壳聚糖及其衍生物具有许多医学功能和治疗作用,有的具有抗凝血性能,有的有抗肿瘤效果。

用甲壳素可制做手术缝合线,柔软,机械强度高,且易被机体吸收,免于拆线。此外,壳聚糖还可用来提取微量金属,作固定化酶的载体,制作膜,作固发,染发香波的添加物以及果蔬的保鲜剂等。

甲壳素是21世纪的新材料,它对人类社会的发展与进步有着巨大的作用。其理由:一是甲壳素是地球上仅次于纤维素的第二大生物资源,年生物合成量高达100亿吨,可以说是用之不竭的生物资源。这无疑给面临全球资源枯竭危机的人类来说带来了生机。二是全球几乎所有的国家均在研究开发甲壳素,每年发表的论文报告上万篇,有的国家平均每3天就申报一项甲壳素应用专利,甲壳素已是一种内涵丰富,前景广阔的全球化和高新技术化的物质,已成为世人瞩目的前沿学科领域。三是甲壳素的商业产品已遍布全球,其应用领域已拓展到工业、农业、环境保护、国防、人民生活等各方面,无所不包,其产业渗透性之大,应用领域之广,获利之丰厚均超过其他资源产业。若干年后将形成数百亿美元的市场。四是人类创造了现代文明,同时也破坏了自然生态平衡,人类赖以生存的自然环境日益恶化。我们面对的主要疾病已不再是细菌、病毒和寄生虫,而是诸如肿瘤、心脑血管和糖尿病之类的慢性病。对这类疾病,细胞保护与细胞调节的食物比杀伤性药物更有应用前景。甲壳素是目前自然界中唯一发现带正电荷的食物纤维,具有现今食物不具备的生理功能,被誉为人体健康所必需的第6生命要素。这对于解决困扰人类社会已久的“现代文明病”,保障人类健康,提高人类的生存发展质量具有重大意义。五是甲壳素是一种环保纤维源,它具有无毒、无味、耐晒、耐热、耐腐蚀,而且不怕虫蛀和碱的侵蚀,可生物降解,有望成为塑料的替代物,不仅可以解除人类所面临的“白色污染”,而且可以消除人体内外环境所面临的有毒有害物质对人体的威胁,实现经济社会的可持续发展。综上所述,21世纪将是甲壳素的大研究、大开发、大应用时代,甲壳素的研究开发将是21世纪高新科技争夺的制高点之一,甲壳素产业将是2l世纪最有希望的新兴产业,它的开发应用,将引发相关产业革命。人类社会离不开甲壳素,甲壳素是我们全人类共同的宝贵财富。面对世界性的甲壳素研究开发热和即将到来的甲壳素时代,对于中国来说,是一次机遇和挑战。目前我国的甲壳素研究开发热也正在兴起。全国有数千家科研院所、大专院校和企业从事甲壳素的应用开发,近年全国甲壳素的产量已突破4 000吨大关,先后召开各类甲壳素相关的全国性学术会议8次,发表的甲壳素论文报告多达数百篇。但是,我们的甲壳素生产技术水平不高,产品档次低,应用开发力量分散,研究重复,产业化水平低。这有待我们集聚政府、科技界、企业界的力量,确定中国甲壳素事业发展的最佳途径和目标,明确甲壳素产业发展重点和应采取的保障措施,以坚实的步伐迎接甲壳素时代的到来。

黄粉虫工厂化规模生产技术的成功,必将为进一步深加工提供足量优质、低廉的生产原料,为昆虫源甲壳质的生产奠定坚实的基础,打破传统来源途径只有虾、蟹等海洋节肢动物的局面。山东农业大学昆虫研究所、山东省虫业协会已经完成了“黄粉虫工厂化生产与产业化”课题,甲壳质的提取与应用是一个重要方面,目前正在探讨同有关企业合作,进行规模生产的途径。

四、虫粪沙的资源利用

黄粉虫虫粪沙是一种非常有效的生物有机肥及肥料促进剂,也可以作为饲料应用于畜牧业和水产业。黄粉虫虫粪沙的综合肥力是任何化肥和农家肥不可比拟的。虫粪沙是有自然气孔率很高的微小团粒结构,而且表面涂有黄粉虫消化道分泌液形成的微膜,对于土壤的氧含量具有直接的关系。

黄粉虫虫粪沙可以直接用作植物肥料,其肥力稳定、持久、长效,施用后可以提高土壤活性,也可以将虫粪沙与农家肥、化肥混用,对其他肥料具有改性及促进肥效的作用。

山东农业大学肥料专家根据蔬菜需肥规律、土壤供肥状况和肥料特点,选用黄粉虫虫便为主要原料,将氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、锰、硼、锌、铜、钼等中微量元素、肥料激活剂等按科学比例融合加工制成优质高效复合肥。

因为黄粉虫虫粪沙无任何异臭味道和酸化腐败物产生,也就无蝇、蚊接近,因此,是城市养花居室花卉的肥中上品。

黄粉虫虫粪沙也用作饲料或饲料添加剂。黄粉虫虫粪沙的营养价值在于其营养成分丰富及生物活性物质较全面。在动物日粮中加入10%~20%的虫粪沙,动物的长势和健康状况大大提高,如作为畜禽饲料添加剂,可明显提高动物的消化速率及降低饲料指数,还能维持它们的基础代谢相对稳定,使毛色光亮、润滑,病后体质恢复快,营养缺乏症大幅度下降。从而提高生长速度和繁殖率。黄粉虫虫粪沙用作特种水产动物的饲料添加剂和诱食剂,具有特殊的效应。同时,把虫粪沙配入水中,能缓解池水发臭作用,有效地控制疾病的发生。

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