纳米级γ-Fe?O?的添加可增强家蚕（Bombyx mori L.）的营养吸收、免疫反应和茧的产量：一种体内实验方法

《Journal of Asia-Pacific Entomology》：Nanoscale γ-Fe 2O 3 supplementation to enhance nutritional uptake, immune response, and cocoon yield in Bombyx mori L.: An in vivo approach

本研究利用海洋褐藻制备γ-Fe?O?纳米颗粒，通过补充不同浓度（10-200 mg/L）评估其对家蚕生长、营养、免疫及经济效益的影响。实验表明100 mg/L浓度显著提升家蚕生长、存活率及经济性状，证实海藻源性γ-Fe?O?纳米颗粒在桑蚕养殖中具有营养强化与产业提质潜力。

　　

Ramanan Adikesavan|Govindaraju Kasivelu|Madesh Kamalakannan|Kannan Malaichamy|Santhiya Panchalingam

印度金奈600119，Sathyabama科学技术学院海洋研究中心

摘要

桑蚕（Bombyx mori L.）是一种重要的经济性鳞翅目昆虫，主要以桑叶为食，并通过结茧产生丝绸。本研究展示了利用天然海藻生物质制备γ-Fe₂O₃纳米颗粒（NPs）的方法。通过X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和配备能量色散X射线光谱仪（EDX）的场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）对这些颗粒进行了物理化学表征，确认了其相组成、晶体结构、表面形态和元素分布。γ-Fe₂O₃纳米颗粒的平均尺寸为27纳米，形状主要为棒状或球形。进一步将γ-Fe₂O₃纳米颗粒以不同浓度（10、50、100、150和200毫克/升）作为饲料添加剂，评估了其对蚕的生长、存活率、营养指标、免疫参数、生化/酶活性、经济性状以及与丝氨酸蛋白酶、卵黄降解蛋白酶和低分子量脂蛋白的分子对接作用。在所有测试的浓度中，100毫克/升的γ-Fe₂O₃纳米颗粒显著提升了蚕的生长、存活率和经济性状。结果表明，海藻来源的γ-Fe₂O₃纳米颗粒具有潜力，可以为改善桑蚕的营养状况、免疫健康和茧的质量提供新方法，并为丝绸产业的发展开辟新途径。

引言

丝绸产业是一种以农业为基础的特色产业，具有劳动密集型、环保和短周期的特点。家养桑蚕（Bombyx mori L.）属于鳞翅目，因其产丝能力而在丝绸经济中占据重要地位（Tamilselvan等，2017；Adikesavan等，2025）。全球范围内，中国是最大的丝绸生产国，其次是印度，印度丝绸产业为约976万人提供了生计，尤其是在农村和半城市地区（Indian Trade Portal，2025）。提高饲料效率和茧的产量是丝绸产业的关键目标，而幼虫的营养状况是决定丝绸质量的重要因素（Li等，2016）。幼虫的最佳生长、存活率和丝绸合成依赖于充足的碳水化合物和蛋白质等大量营养素，以及氨基酸和维生素等微量营养素（Murugesh等，2020）。矿物质作为酶的辅因子对维持细胞系统的渗透平衡至关重要，直接影响蚕的生理和生化健康。多项研究表明，补充矿物质可以显著增加幼虫的体长和体重，从而提高丝绸的产量和质量（Murugesh等，2020；Jeba Jini等，2022）。近年来，许多研究人员致力于通过改良饲料来提高幼虫的营养状况，以增加茧的产量和质量。纳米技术的应用成为一种有前景的策略，既能提高丝绸产量，又能帮助控制蚕病。近年来，纳米技术在丝绸产业中的整合有望彻底改变纺织和生物材料行业的可持续性和产量（Dukare Pradip等，2024）。最新研究表明，多种纳米颗粒可以改善蚕的健康和表现：银纳米颗粒能增强幼虫的营养并提供抗病毒保护，纳米氧化锌（20毫克/升）施用于桑叶可促进生长；纳米氧化铜和纳米硒也能促进生长，但氧化铜需谨慎使用以避免毒性（Govindaraju等，2011；Jiang等，2020；Muhammad等，2022；Adikesavan等，2025）。此外，低浓度的二氧化钛（TiO₂）纳米颗粒作为饲料添加剂可显著提高B. mori的饲料转化效率、生长指标、繁殖能力和茧的产量（Zhang等，2014；Ni等，2015）。

据报道，生物合成金纳米颗粒（Au NPs）的叶面施用可以延长幼虫的存活时间，并改善关键生物参数，如丝腺重量、茧重量、壳重量以及丝胶和丝素等生化成分的含量（Patil等，2017）。研究表明，Ag NPs能调节蚕的关键生物过程，包括代谢调节、离子转运、信号传导和细胞凋亡途径，从而通过桑叶施用改善茧的质量（Meng等，2017；Thangapandiyan和Dharanipriya，2019）。使用Trichoderma longibrachiatum生物合成Ag NPs并在B. mori中进行生物安全性评估后，未发现任何不良毒理学效应。相反，补充Ag NPs可增加幼虫体重并改善茧壳比例，证明了微生物纳米颗粒制剂的安全性和有效性（Cui等，2022）。此外，与植物化学物质结合的Ag NPs能有效防治蚕的细菌性疾病——平斑病，提高幼虫的存活率和整体活力（Surendra等，2023）。在本研究中，我们报道了利用海洋褐藻制备γ-Fe₂O₃纳米颗粒的方法，并通过口服给蚕补充这些纳米铁颗粒，显著改善了蚕的生长、营养指标和经济性状，进一步证明了纳米营养在丝绸产业中的潜力。

γ-Fe₂O₃纳米颗粒的制备

从印度泰米尔纳德邦东南海岸的Mandapam营地采集了褐藻（纬度9.27571°N，经度79.12362°E）。藻提取物的制备遵循了先前采用的程序（Govindaraju等，2020）。选择是因为它含有丰富的生物活性化合物，这些化合物可作为天然的还原剂和稳定剂，有助于快速均匀地形成纳米颗粒。其海洋来源还赋予了其强效的金属螯合能力

γ-Fe₂O₃纳米颗粒的物理化学表征

较宽的XRD峰表明样品具有纳米晶体特性。图1a显示的XRD图谱显示了纳米级铁的主要特征，对应的2θ值为24.56°、31.84°、35.11°、45.22°、54.10°、57.68°和62.88°，分别对应于（210）、（220）、（311）、（400）、（422）、（511）和（440）晶面，这些峰与标准γ-Fe₂O₃的反射峰一致。此外，实验结果与JCPDS文件编号39–1346的数据相匹配

结论

桑蚕（B. mori）是丝绸生产中的单食性昆虫。幼虫的饮食决定了其生产特性。矿物质营养对于提高蚕的生长和丝绸的质量与产量至关重要。通过在桑叶中添加营养物质，可以生产出高质量的茧。本研究中，利用共沉淀法制备了基于海藻的γ-Fe₂O₃纳米颗粒

未引用的参考文献

Gamo, 1978; Ikeda et al., 1990; Liu et al., 2017; O’Boyle et al., 2011; Trott and Olson, 2009; Wallace et al., 1995; Zhang et al., 2020; Zhou et al., 2015.

CRediT作者贡献声明

Ramanan Adikesavan：撰写初稿、进行正式分析、数据管理。Govindaraju Kasivelu：验证结果、使用软件、提供资源、进行正式分析。Madesh Kamalakannan：审稿与编辑、提供资源、制定实验方法。Kannan Malaichamy：撰写与编辑、提供资源、设计实验方法。Santhiya Panchalingam：使用软件、进行正式分析、管理数据。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。

致谢

作者衷心感谢Sathyabama科学技术学院的海洋研究中心在整个研究过程中提供的必要设施和持续支持。同时，我们也感谢泰米尔纳德农业大学农业昆虫学系的宝贵帮助。