李元祥，賀曉光

（寧夏大學農(nóng)學院，寧夏 銀川 750021）

螞蟻是傳統(tǒng)的補腎強壯藥，更是健康長壽的瑰寶，營養(yǎng)價值成分在百萬動物中名列前茅，已成為目前世界上最有開發(fā)價值的食品和藥品之一。食用螞蟻被當今社會稱為一座供給人類營養(yǎng)的“微型動物高級營養(yǎng)寶庫”和“天然藥物加工總廠”，是人類健康的益友。其中擬黑多刺蟻是優(yōu)良的螞蟻品種，是經(jīng)中華人民共和國衛(wèi)生部批準的唯一有藥、食兩用價值的螞蟻。含42%～69%的優(yōu)質蛋白質和27種游離氨基酸，尤其是人體必需的8種氨基酸它都含有，還含有多種維生素和20多種礦物質、纖維素及螞蟻的化合物[1]。

對螞蟻的科學研究一直為世界各國所重視。美國、德國對多種螞蟻進行大量分析研究，證明螞蟻含有特殊的醛類化合物，以檸檬醛（C10H16O，又稱草體蟻醛）含量最多，約占90%，能調節(jié)人體免疫功能。螞蟻體殼中含有殼聚糖（Chitin，別名甲殼素或幾丁質），廣泛用于生物醫(yī)學及制藥方面，對多種細菌有較好的抑制作用，特別適用于水果的防腐保鮮。還有高能的含磷化合物三磷酸腺苷（ATP），多種酶和輔酶[2]。澳大利亞麥克利大學的貝蒂教授經(jīng)過多種研究后宣稱，螞蟻之所以很少染病，是因為螞蟻所分泌的蠟狀物質中含有的抗菌素可以有效地控制蟻群中的傳染病。她的試驗研究還證實，上述抗菌素也有助于人體抵抗多種致病微生物，在對抗真菌感染和金黃色葡萄球菌方面作用明顯。

我國對于螞蟻的基礎性實驗研究雖起步較晚，但近幾十年來，由于有關科研單位和相關院校的重視，已取得了突破性進展?？茖W家對螞蟻的深入實驗研究證明：螞蟻制劑對于虛損性疾病、風濕性關節(jié)炎、痛風等病癥都有顯著療效[3]。中醫(yī)學還認為，腎精虛弱是人體衰老的重要原因，螞蟻的突出作用是補腎壯陽[4]。同時螞蟻能夠增加免疫細胞內DNA、RNA的合成，使免疫細胞增多，是理想的抗衰劑[5]。最令人矚目的是，螞蟻對細胞免疫呈現(xiàn)獨特的雙向免疫調節(jié)作用，可使低下的免疫功能提高，亢進的免疫功能得到調整，達到人體自穩(wěn)的平衡狀態(tài)，因而對人類強身健體有水到渠成之功。

雖然螞蟻的功效如此顯著，但是了解螞蟻的人還在少數(shù)，螞蟻市場還處在新興和發(fā)展的階段。螞蟻的營養(yǎng)價值和藥用價值不斷地被科學家們深入研究。如今螞蟻的各種食品、保健品及藥用品正在不斷地被人們開發(fā)利用。隨著人們生活水平的提高，廣大消費者對螞蟻產(chǎn)品的需求量也越來越大?？梢灶A見，螞蟻產(chǎn)業(yè)前景廣闊。

1 材料、設備及方法

1.1 材料與主要試劑

擬黑多刺螞蟻粉：廣西南寧康凱生物開發(fā)有限公司；木瓜蛋白酶（13.3 mkat/g）：廣西南寧悅豐天然生物工程有限公司；纖維素酶（3 mkat/g）：寧夏和氏璧生物技術有限公司。

1.2 設備與主要儀器

電熱恒溫水浴鍋（HHS－2S）：杭州藍天儀器有限公司；離心沉淀機（L－800）：上海隆拓儀器設備有限公司；電子分析天平（FA1604S）：廣州廣一科學儀器有限公司；精密酸度計（PHS－2C）：上海江儀儀器有限公司；凱氏定氮儀（KDN－04A）：上海洪紀儀器設備有限公司。

1.3 方法[6-8]

1.3.1 螞蟻蛋白粉的制作工藝流程

擬黑多刺螞蟻粉→取樣調漿→酶法水解→離心分離（去渣）→取上清液→干燥→產(chǎn)品→稱重（計算可溶性固形物的得率）→測定可溶性固形物的蛋白質含量（凱氏定氮法）

1.3.2 測定可溶性固形物的蛋白質含量

本實驗采用凱氏定氮法測定可溶性固形物的蛋白質含量。

2 研究與討論

2.1 酶法水解螞蟻蛋白粉的單因素試驗

2.1.1 水解溫度（T）的影響

圖1表示水解溫度對可溶性固形物得率的影響。

由圖1可知，溫度由30℃升至50℃，可溶性固形物的得率增加，但當溫度進一步升高，增加不明顯，并隨溫度升高有下降的趨勢。這是因為適當加熱，使蛋白質結構疏松，暴露出更多的酶作用位點，同時酶活性也達到最佳狀態(tài)；溫度繼續(xù)升高，使酶活性下降甚至失活所致。

2.1.2 水解時間（t）的影響

圖2表示水解時間對可溶性固形物得率的影響。

圖2 時間-可溶性固形物的得率曲線Fig.2 The curve of time-yield of soluble solids

由圖2可知，水解時間的延長有利于可溶性固形物得率的提高；水解7 h后，可溶性固形物的得率增加趨于平緩。這是因為隨著水解時間的延長，底物漸少，加之酶自身逐步衰弱所致。

2.1.3 水解pH的影響

圖3表示水解pH對可溶性固形物得率的影響。

圖3 pH-可溶性固形物的得率曲線Fig.3 The curve of pH-yield of soluble solids

由圖3可知，pH由4升到7，可溶性固形物的得率增加，但當pH繼續(xù)升高，可溶性固形物的得率反而呈下降趨勢。這可能是由于隨著pH升高，酶活性也逐漸趨向最佳狀態(tài)；pH繼續(xù)升高，使酶活性下降甚至失活所致。

2.1.4 底物濃度（%）的影響

圖4表示底物濃度對可溶性固形物得率的影響。

圖4 底物濃度-可溶性固形物的得率曲線Fig.4 The curve of substrate concentration-yield of soluble solids

由圖4可知，當?shù)孜餄舛葹?%時可溶性固形物的得率最高，底物濃度進一步增加，可溶性固形物的得率卻有下降的趨勢。其原因可能是底物濃度增大后，原料不能充分浸潤，影響了酶對蛋白的作用。

2.1.5 木瓜蛋白酶用量（mkat/g）的影響

圖5表示木瓜蛋白酶用量對可溶性固形物得率的影響。

圖5 木瓜蛋白酶的用量-可溶性固形物的得率曲線Fig.5 The curve of papain dosage-yield of soluble solids

由圖5可知，隨著木瓜蛋白酶用量的增加，可溶性固形物的得率也逐漸上升，但當木瓜蛋白酶用量超過0.1000 mkat/g時，增加不明顯；考慮到生產(chǎn)成本，固選用木瓜蛋白酶用量為0.1000 mkat/g左右。

2.1.6 纖維素酶用量（mkat/g）的影響

圖6表示纖維素酶用量對可溶性固形物得率的影響。

圖6 纖維酶用量-可溶性固形物的得率曲線Fig.6 The curve of cellulose enzyme dosage-yield of soluble solids

由圖6可知，隨著纖維素酶用量的增加，可溶性固形物的得率也呈上升趨勢，但不如木瓜蛋白酶用量的影響大。這是因為螞蟻粉中纖維素的含量遠小于蛋白質的含量所致。

2.2 正交試驗確定最佳水解條件

2.2.1 正交試驗表

根據(jù)影響因子的單因素分析，確定L18（37）型正交表的6個因素（溫度、時間、pH、木瓜蛋白酶用量、纖維素酶用量以及底物濃度）的3個水平。分析因素水平表見表1，正交試驗設計與分析結果見表2。

表1 正交試驗因素水平表Table 1 Factors and levels of the experiment used in the orthogonal design

2.2.2 結果分析

極差大小可反應各因素對指標影響程度，根據(jù)表2極差分析，可排列出試驗因素主次順序如下：C（溫度）＞A（pH）＞B（時間）＞D（木瓜蛋白酶用量）＞E（纖維素酶用量）＞F（底物濃度），即溫度對可溶性固形物的得率影響最大，其次為pH、時間、木瓜蛋白酶用量、纖維素酶用量，底物濃度對可溶性固形物的得率的影響最小。

本試驗中，試驗指標是可溶性固形物的得率，指標越大越好，所以應挑選每個因素的K1、K2、K3（或k1、k2、k3）中最大值對應的那個水平，由于：

A 因素列：K2>K3>K1；B 因素列：K2>K3>K1；C 因素列：K2>K1>K3；D 因素列：K3>K2>K1；E 因素列：K3>K1>K2；F 因素列：K2>K3>K1。

所以最優(yōu)方案為A2B2C2D3E3F2，即用0.1000mkat/g的木瓜蛋白酶和0.0375 mkat/g的纖維素酶在pH7，溫度50℃，底物濃度7%的條件下，水解7 h，測得此條件下可溶性固形物的得率為46.5%，可溶性固形物中蛋白質含量達65.87%。

表2 正交試驗方案及試驗分析結果[9-10]Table 2 The orthogonal experiment scheme and the analysis of test results

3 結論

擬黑多刺蟻是優(yōu)良的螞蟻品種，含42%～69%的優(yōu)質蛋白質和27種游離氨基酸尤其是人體必需的八種氨基酸它都含有，多種維生素和20多種礦物質和纖維素及螞蟻的化合物，是經(jīng)中華人民共和國衛(wèi)生部批準的唯一有藥、食兩用價值的螞蟻。采用酶解法對其進行水解制成營養(yǎng)豐富、更利于吸收的螞蟻制品，可以廣泛引用于臨床、保健食品等方面。

通過正交試驗確定了擬黑多刺螞蟻粉酶解的最佳條件為：用0.1000mkat/g的木瓜蛋白酶和0.0375mkat/g的纖維素酶在pH7，溫度50℃，底物濃度7%的條件下，水解7 h，測得此條件下可溶性固形物的得率為46.5%，可溶性固形物中蛋白質含量達65.87%。

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