(內容摘自農委會農政與農情月刊322期 作者：廖久薰、吳姿嫺)

前言

       抗菌胜肽(Antimicrobial peptides, AMPs)，又稱宿主防禦肽，泛指存在於生物體內具抵禦外界微生物侵害，消除體內突變細胞的一群小分子肽，是天然免疫防禦系統的重要成分。這類的抗菌胜肽具有以下特性：分子量小，由6-120個胺基酸組成；多呈正電，且同時具親水及疏水端的雙性分子；對熱及酸鹼耐性穩定；無抗原性；抗菌範圍廣；對健康的真核細胞幾乎沒有毒性。
昆蟲具有獨特的防禦機制，遭遇外來物入侵或環境緊迫，體內會引起非專一免疫反應，自發性產生抗菌物質，造成細菌細胞破裂而死亡。1974年發現經由細菌感染的惜古比天蠶 (Hyalophora cecroia)蛹體內存在一種具抗菌活性的物質；家蠶在面臨生存危機時，體內也會自主性產生Cecropin及其它類似的胜肽群，以抵禦外來微生物侵擾而避免死亡。此類抗菌胜肽抗菌範圍廣，不僅具有廣效抗細菌的活性，而且具抗真菌、抗腫瘤、抗病毒等活性，非基因工程之天然產物，且來源豐富，是一種新型應用於飼料科學，可取代抗生素且無公害的天然素材。誘發蠶蛹產生抗菌胜肽之新技術，開發機能性動物飼料添加物，提供天然優質動物性營養，未來可望減少經濟動物飼養所用之抗生素用量。

食用昆蟲作為飼料添加物的現況與潛力

       世界糧農組織預估2050年全球人口數可能破百億，預估要增加至少50%植物及動物性食糧方能滿足全球每日每人的需求量。傳統畜牧業以大豆及玉米等穀物為飼料，水産養殖業則以捕撈下雜魚等副産物餵食。生產肉類需要的總熱量更多，要2倍的食物量才能生產同量的雞肉，豬肉則需要 4 倍。然而，近年來受制於氣候變遷、耕地面積不足及全球性限捕魚獲等壓力，難以滿足未來養殖業需求。畜牧養殖業為了要長期永續經營，必須開發新的永續性蛋白質來源，不能再只仰賴大豆及越來越少的漁業資源，於是昆蟲將被考量作為替代品成為新興蛋白質來源。作為動物飼料添加物的昆蟲種類，除了考量其營養價值外，材料取得及製程便利性是產品開發的關鍵因素。目前最具潛力的是黑水虻、家蠅、蠶蛹及麵包蟲。蠶蛹（silkworm pupa）是蠶蛾科昆蟲家蠶（Bombyx mori L.）的蛹，是栽桑養蠶、繅製絲綢的副產物，相當適合作為飼料添加物的原料。根據文獻指出，飼料添加6%蠶蛹餵食肉雞，結果顯示肉雞食物攝取、體重獲得、飼料轉換率或蛋白質效率及仔雞存活率表現優於完全以魚粉餵食，且養殖成本明顯降低，表示以家蠶作為雞禽飼料添加是極具經濟效益的一種新型動物蛋白質來源的新選擇（圖1）。儘管如此，抗生素殘留及肉品安全為消費者首要重視的問題。禽畜水產動物經人為圈養造成的緊迫及傳染病傳播，引起畜舍動物生育不佳、肉糧供應不足及食安疑慮。因此，開發新型動物飼料添加物應該重視原料生產安全性及對禽畜健康是否有促進效果。蠶蛹除富含優質蛋白質及脂肪外，可自發性產生抗菌胜肽，是兼具營養及機能性的昆蟲。

蠶蛹用於動物保健之應用研究

       根據統計，每生產1噸生絲，可同時獲得1噸的乾蠶蛹副產物。本試驗已完成國內推廣品種的蠶蛹一般營養成分，具有49-59%粗蛋白、34%粗脂肪及3-4%幾丁質（表一），可提供動物優質營養源。幾丁質是組成昆蟲體壁的一種多醣物質，蠶蛹幾丁質約占乾重3-5％，餵養家禽食用富含幾丁質的蠶蛹可能改變家禽腸道菌叢生態，抑制家禽腸道壞菌滋生，促進健康，同時減少養殖過程中抗生素之添加。

       本研究擬建立蠶蛹量化生產規模，調製成動物用機能性飼料添加物，提供優質動物性蛋白質及必需胺基酸，提升動物健康與育成率。而且飼料蠶蛹自體產生之抗菌胜肽防禦動物腸道有害菌叢擴大，減少動物養殖過程中抗生素使用，提升禽畜健康及肉品安全。然而，本技術誘導家蠶之抗菌胜肽產生與穩定效價為量產機能性動物飼料添加物需突破之重要關鍵。

       動物用飼料及飼料添加物製造來源及生產過程，多以進口原料混充國內原料包裝後上市販售，屢屢發生產品被驗出農藥、重金屬或其它致癌物等殘留事件，令人憂心影響禽畜動物生育及肉品生產品質。因此，動物飼料添加物之生產安全，是產品開發之重要環節，本研究檢測國內家蠶的新鮮蠶蛹粉之農藥及重金屬殘留，檢測結果：2個品系的蠶蛹粉在374項農藥品項下均無檢出；5項重金屬當中除銅驗出11.8及12.5 ppm外，其餘4種劇毒重金屬皆未檢出（表二及表三）。檢出銅含量回推添加於動物飼料中之比例，極微量銅對動物每日整體攝食量應不足以影響肉品生產安全。為慎重起見，本研究將進行動物試驗，再次確認蠶蛹飼料添加物對動物的安全無虞。

       家蠶幼蟲末齡給予以體外刺激或其它緊迫方式，方括饑餓24小時、紫外線照射及高溫處理。利用不同劑量的紫外線照射，處理後的家蠶幼蟲呈現黑化，隨著劑量愈高，黑化情形愈明顯(圖2)。黑化表示家蠶受到逆境刺激，蠶體已經開始出現自體抵禦的表現。分析結果：高溫處理及紫外線處理的家蠶，處理後24小時可在其體液中偵測到0.5-1.7 ug/ ml cecropin蛋白，表示上述逆境處理有效誘導家蠶自發性表現cecropin抗菌。

       蠶蛹組織液以均質機打破細胞，沸水隔水加熱5分鐘，進行抑菌功能確效。試驗結果：饑餓及紫外線處理後的蠶蛹萃取液與細菌液共培養，細菌生長情形與添加Ampicillin抗生素無顯著差異，表示其抑菌效果是等同的 (表四) 。本試驗的蠶蛹萃取液經100℃煮沸5分鐘後與細菌液共培養，依舊具抑菌效果，表示本試驗的抗菌物質具有耐熱效果。本試驗饑餓處理僅24小時後，恢復家蠶取食及吐絲，蠶蛹可產生抗菌物質且有抑菌效果，作為動物飼料添加物的原料。

       本試驗的蠶蛹材料皆是國內的農民飼養的推廣品種，為強化國產在地原料生產透明化，免於擔憂原料來源不明及安全上的疑慮，同時兼具輔導國內農民自產自銷的任務，本試驗下一階段將進行家蠶抗菌胜肽誘導流程再優化，建立量化蠶蛹抗菌胜肽生產流程。另外，本試驗將進行肉雞小規模動物試驗，測試肉雞食下後體重增加、飼料利用率、腸道菌相及生理免疫等，建立蠶蛹粉最佳配方，作為開發蠶蛹機能性動物飼料添加物的參考。

未來展望

       過去養蠶事業主要為繅絲製綢，蠶蛹僅能算是蠶桑產業副產物。以蠶蛹作為機能性動物飼料添加物，目的是為了提高蠶的利用價值與動物健康。家蠶本身富含優質蛋白質與脂質，當作飼料是很好的營養來源，若又能善加利用昆蟲本身產生抗菌物質的特性，減低動物受有害微生物的侵害，可謂「一兼二顧」。養蠶所使用的桑葉因不能使用農藥，沒有農藥及重金屬等殘留的疑慮，是健康安全的產品。此外，該抗菌物質是天然產生的，沒有基因改造及生態污染的隱憂，這項研究不僅提升肉品安全，還為養蠶業開創新的用途及商機。