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家蠶的一生及其利用

刊登日：97/01/16 更新日：112/12/06

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家蠶的一生及其利用　　

文／謝豐國

一、前言

蠶吐絲產生有用的物資供人利用，與蜜蜂等同屬有用昆蟲(useful insects)，為動物及昆蟲學家投入研究和供人利用最多的蟲種之一。家蠶一生充滿傳奇性，壽命雖短，卻歷經3個變態和4個時期，從卵孵化到幼蟲成熟，3～4週內體重竟增加一萬倍以上。由於現代生物技術之研發進展快速，家蠶之生理、生態理論及其產品利用機能，持續引起昆蟲學者之重視與研究。本文簡介家蠶的分類及演化、家蠶的生物學特性，含生活環、變態、形態與生理特徵，蠶品種和蠶種繁殖，以及家蠶及其產品之研究與利用等。

二、家蠶的分類與演化

在動物學分類學上，家蠶屬於：

　　　　動物界(Animal kingdom)
　　　　　節足動物門(Arthropoda)
　　　　　　昆蟲綱(Insecta or Hexapoda)
　　　　　　　鱗翅目(Lapidoptera)
　　　　　　　　蠶蛾科(Bombycidae)
　　　　　　　　　蠶蛾屬(Bombyx)
　　　　　　　　　　家蠶種(Bombyx mori L.)

家蠶(Bombyx mori L.)是一種以桑葉為食料的泌絲昆蟲，源自野蠶(Bombyx mandarina Moorc.)馴化而來。而家蠶的進化，以化性而言，多數學者則趨向從多化性到一化性。家蠶的起源和類型的傳播有數種報告，其中之一為由中國溫帶多化性種分化為二化性種及一化性種，東傳朝鮮、日本，西傳西亞、歐洲。亦有由中國熱帶多化性種及南亞熱帶多化性種起源和傳播之說。

三、家蠶的生物學特性

家蠶屬完全變態昆蟲，在一個世代中，經過卵、幼蟲、蛹、成蟲四個形態完全不同的發育階段，其經過時間因蠶品種和飼育環境而有不同。在適溫條件下，蠶的生活環如表1。家蠶以卵繁殖，二化性蠶卵又分滯育（越年）和非滯育（不越年）兩種。後者產下後，胚胎發育經9～12日即自然孵化。前者產下後約經7日，胚胎發育至一定程度後，即進入停滯發育期，必須在一定條件（如低溫或浸酸處理）下解除滯育後，才會繼續發育和孵化。卵的外形特徵為一端具有卵孔，中央有一個凹陷稱卵渦或水引；產後1～2日內呈淡黃色，2～3日後變黃褐色，約一週後又變成紫灰色。初孵化的幼蟲呈赤褐色，形似螞蟻，稱蟻蠶，取食桑葉後迅速成長，其間休眠和脫皮4次後成第5齡壯蠶，此時體呈淡青白色，長圓筒形，體分胸（3節）、腹（10節）合計13節，體重約為1齡蠶的1萬倍。外形特徵為具8對足（胸每節1對，稱胸足；腹第3、4、5、6和第10節各1對，稱腹足），9對氣孔（胸第1節1對，腹第1～8節各1對）。在腹部第2、5、8環節分別生有眼狀、馬蹄形和新月形斑紋，又第8腹節背面生有尾角。幼蟲體內具有一對絲腺，位於消化管腹面兩側，自蟻蠶起即能合成和分泌絲質，但4齡前並不發達。第5齡起急速生長，至5齡後期老熟時，絲腺已成為體內最大器官，絲腺重為1齡蠶的16萬倍，經由頭腔內之吐絲管吐絲結繭化蛹。蛹的外形與內部器官和幼蟲顯著不同，至後期除翅外已接近成蟲形態。蛹期外部特徵明顯，已可分辨性別，雌蛹第8腹節腹面有Ｘ形線紋，雄蛹第9腹節腹面則有一個褐色小點。羽化的蠶蛾全身被覆白色鱗片，體分頭、胸、腹3部分。頭兩側有黑色複眼1對，雙櫛狀觸角1對。成蟲下顎能分泌溶繭酉每，以溶解絲繭，得以從繭中鑽出。胸部分前、中、後胸3節，每節生有1對足，分稱前、中、後足。中胸上有1對前翅，呈三角形，後胸上有1對後翅，略呈圓形，翅上亦被覆白色鱗片。腹部一般雌蛾較大，末端體節已演化為外生殖器。雄蛾外生殖器由幼蟲第9和第10腹節變成，腹部可識別8個體節；雌蟲外生殖器則由幼蟲8、9、10腹節變成，只可見7個體節。成蟲內生殖器相當發達，雌蛾腹腔有8條卵巢，每條含50～90粒卵，每隻母蛾可產400～720粒卵；雄蛾睪丸內有3000～4000個精子束，可形成約140～200萬個精子。蠶蛾羽化後不再攝食，雌蛾誘惑腺分泌性外激素，借以引誘雄蛾交尾。在常溫下，交尾8～10分鐘時第一次射精，約15分後終止，此後保持交尾狀態1～1.5小時，再進行第二次射精，經10分鐘後結束，整個交尾過程約兩小時。受精過程為交尾時，雄蛾先將精子射入雌蛾交尾囊，再進入受精囊。雌蛾產卵開始時，卵自輸卵管下降，從受精囊出來的精子即自卵孔進入卵內，進入卵內的精子一般2～3個，精子入卵是在卵產下前幾秒鐘。

四、蠶品種和蠶種繁殖

家蠶的品種數以千計，據早期（1904年）統計，大陸已有1277個蠶種，含一化性760種、二化性449種、多化性41種、黃蠶種27種；台灣則有360多種。依不同分類法，家蠶品種大致可區分為下列數種：（一）依化性分一化、二化和多化性種；（二）依眠性分三眠、四眠和五眠蠶；（三）依產地分中國、日本和歐洲種；（四）依季節分春蠶、夏蠶和秋蠶種；（五）依血統分純粹、交雜和固定種；（六）依繭色分白蠶、黃蠶和其他繭種；（七）依斑紋分形蠶（具斑紋）和姬蠶（不具斑紋）；（八）依製種法分框製、袋製和平附種。由於家蠶源自中國，大陸依據地理品種特性特徵，將其分為5個生態型：（一）中國溫帶種——在長江流域和黃河流域形成的地理品種，含一化、二化及滯育的多化性，眠性有三眠和四眠；（二）中國亞熱帶種——在珠江流域形成的地理品種，含二化及滯育的多化性，眠性為四眠；（三）日本種——在日本形成的地理品種，含一化和二化性，及少數四化和多化性，均為四眠蠶；（四）西亞歐洲種——在西亞和歐洲形成的地理品種，均為一化性、四眠蠶；（五）熱帶種——在廣東省和壯族自治區南部及東南亞、南亞地區形成的地理品種，化性為無滯育的多化性四眠蠶。蠶種繁殖的主要任務是供應蠶繭絲質優良、品種好、蠶作安定的蠶種，一般採用原原種、原種和普通種三級制。原原種和原種由國家或省級機構養蠶場培育，普通種可由民間養蠶場繁殖。多數推廣蠶品種為滯育種，在胚胎發育前期，為配合生活週期和季節變化，暫時停滯細胞分裂、分化和生長。如大陸春期4月下旬孵化，6月上旬產的卵要到翌年春暖才孵化，歷時達10個月左右。即便是秋製種的卵期，一般也有5～7個月。家蠶在發生滯育之前，也會發生一個或幾個不滯育的世代，亦有不滯育的品種。滯育的機制，主要受咽下神經系分泌滯育激素之量而定，而其分泌又受遺傳基因及環境條件（尤其是溫度和光照）的影響。調節和控制蠶種貯藏環境，使蠶種解除滯育齊一，保持卵質優良、孵化良好的技術，通稱「蠶卵保護」，依季節和時期不同可分（一）產卵初期保護；（二）夏至秋期保護；（三）秋至冬期保護；（四）冬期保護；（五）秋製越年種保護等。滯育蠶卵經5℃以下低溫保護或處理，卵即逐漸解除滯育，成為活性卵。活性卵感受10℃以上之積溫後，胚胎即行緩慢發育，為使日後多數胚胎發育整齊、出庫蠶卵催青孵化良好，蠶種必須在低溫下（通常為0～5℃）進行定期冷藏。適於冷藏的蠶種為胚胎發育自滯育期至最長期之間，在此期間，胚子愈小，對低溫的抵抗力愈強，愈耐長期貯藏。滯育期之冷藏溫度一般為0～2.5℃，而最長期前至最長期之冷藏溫為2.5℃。滯育卵的冷藏法有單式、中途調節和複式3種。大陸和日本春用種的冷藏常用單式或中途調節法，夏用種則用複式法。單式冷藏溫為2.5℃，冷藏日數最長約90天。複式冷藏溫第一次為0～1℃，冷藏有效期限約100天；經10～15℃中途感溫後，胚胎發育至最長期時，再以2.5℃行二次冷藏，期限又可達約100天，兩次冷藏期限合計達200天。台灣蠶卵的冷藏，據苗栗區農改場（前蠶蜂場）的試驗結果採行如下：預訂冷藏天數為25～35、35～60、60～90及90～180日時，於25℃人工越夏時間分別為30～35、48小時、3～10及20～40日，中間溫度（10～15℃）之處理均為6小時，冷藏溫均為5℃。另即時浸酸卵，浸酸之後若需延期用，亦可先在25℃下保護18～40小時，再經10～15℃中間溫處理6小時後，移入2.5～5℃中，即可保護卵之活性約20日。此外，解除卵胚子之滯育，亦可將滯育卵浸漬稀鹽酸處理，促使卵繼續發育而孵化，稱人工孵化，一般又分即時浸酸和冷藏浸酸兩種。即時浸酸為蠶卵產下後16小時內，先以24～25℃保護，再用液溫46℃、比重1.075的稀鹽酸液浸漬5～5.5分鐘，於清水中脫酸30～60分鐘，經離心機脫水30～40秒，再風乾1～2小時後，催青10～14日即可孵化。冷藏浸酸則將冷藏日數不足而須提早孵化的冷藏卵，自冷藏庫取出，置於25℃1～3小時後浸酸，一般日本和中國品系之浸酸時間分別為5～6和4～5分鐘。蠶卵冷藏出庫後，不須經浸酸處理即可孵化的情形如下：越夏保護分別為5、10 、20～30天，冷藏日數分別超過70、90和120天者可自行孵化。

五、家蠶及其產品之利用

養蠶業向以獲取蠶繭、繅製生絲供編織物為目的。然而主產品的生絲在蠶業生物合成總量中的比例卻很少，其他大量副產物亦可利用。生絲的系統用途，據日本農林水產技術情報協會（1993）報告，可分為下列：（一）衣服——織物、編織物、手縫絲、手工絹織絲、隨身穿著；（二）美術、工藝品——包被巾、樂器弦、玩偶、畫絹、裝飾用紙、印材；（三）醫療器材——縫合絲、溫濕布劑；（四）化妝品——乳液、皮膚乳液、粉底膏、臉部化妝用品、調整霜、洗顏料、化妝肥皂、粉餅；（五）工業用品——車縫線、研磨料、打字帶、絹篩；（六）整染料——洗髮精、定型劑、潤絲劑、整髮劑；（七）食品——果凍、食品添加料、機能性食品；（八）室內裝飾用品——舞台緞幔、桌巾、地毯、沙發布；（九）寢具——絲被、中棉、被單。

蠶業副產物除植物類外，主要有動物軀體類和蛋白纖維類。前者如蠶蛹、蠶蛾、卵殼、蠶蛻、蛹殼及僵蠶和僵蛹等；後者如下腳蠶、選除蠶、削口蠶、蛾口蠶、長吐短吐、蛹　滯頭、湯繭毛絲、絲膠蛋白費水等。蠶蛹可製蛹油、肥皂、甘油、脂肪酸、核酸、脫脂蛹、蛹蛋白、維生素B2、飼料、培養基等。蠶沙可製糊狀葉綠素、類葫蘿蔔素、植物醇、活性炭等。蠶蛾可製蠶蛾丸、蛋白、脂肪、核酸等。台灣於民國80年左右，養蠶業因勞力不足而沒落，乃至幾近結束，蠶絲業於82年轉型研發各類蠶絲產品如下：（一）蠶絲織品——貼身衣褲、機能性內衣褲、襯衣、裙、睡衣褲、外裝、茄克、背心、洋裝、套裝、休閒衫、絲巾、領帶、各種襪類、蠶絲被、涼被、兒童被；（二）飾品類——蠶絲漢宮花、胸絲、蠶絲花；（三）藝品——絲扇、絲綢網印古典名畫、中國書畫、人像、花鳥等精品；（四）蠶絲精華保養品系列——洗面露、化妝水、乳液、精華凝露、面霜、護唇膏等；（五）護膚彩妝系列——眼影、粉底、腮紅、粉餅、口紅等；（六）沐浴系列——美容滋養皂、沐浴乳、洗髮精等。

六、結語

栽桑養蠶、繅絲織網的發明，是中國對人類文明的重大貢獻，數千年來蠶絲及其產品的優越特性，為人類所喜愛而歷久不衰。近代人造纖維及成品雖發展迅速，惟人類仍崇尚天然纖維如棉、麻、絲、羊毛等產品。近年來蠶絲服裝及絲綢產品，因受供過於求，國際市場疲軟、東南亞金融風波等因素影響，致使供銷不暢，蠶絲業經營困難。展望未來，若能改進蠶桑品種和栽桑養蠶技術，發展自動化農工生產設施，研發人纖和蠶絲混紡織品，開發蠶絲新產品，及疏通產銷管道和供銷技術，則蠶絲織業應仍有遠大前景。此外，應用現代生物技術，以家蠶生產干擾素等異源蛋白、研製各類生物農藥、研發和綜合利用蠶桑產品及其副產物等，家蠶及其產品之利用仍有深厚潛能。