李美荃，王　冶，尤瑞祺，郭榮富（云南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，云南省動(dòng)物營養(yǎng)與飼料重點(diǎn)試驗(yàn)室，昆明　650201）

不同干燥方式的東亞飛蝗蛋白質(zhì)營養(yǎng)特性、提取及其組成的研究

李美荃，王冶，尤瑞祺，郭榮富*
（云南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，云南省動(dòng)物營養(yǎng)與飼料重點(diǎn)試驗(yàn)室，昆明650201）

摘要：為探索東亞飛蝗作為保健食品的利用價(jià)值，試驗(yàn)在自然干燥和高溫干燥條件下，對(duì)東亞飛蝗進(jìn)行了蛋白質(zhì)提取和組成、含量測(cè)定以及氨基酸組成分析。結(jié)果表明，高溫干燥條件下蛋白質(zhì)含量普遍高于自然干燥；采用1.5% NaOH提取4.5 h時(shí)，東亞飛蝗蛋白質(zhì)提取效率最高，達(dá)到50.3%；蛋白質(zhì)由18種氨基酸組成；通過SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳法可得到10條清晰的條帶，說明東亞飛蝗含有10種蛋白質(zhì)。結(jié)果提示，東亞飛蝗富含高質(zhì)量的蛋白質(zhì)，作為人類保健食品或高端蛋白都是非常優(yōu)質(zhì)的蛋白源，具有廣闊的開發(fā)前景。

關(guān)鍵詞：東亞飛蝗；蛋白質(zhì)；組成；提取

東亞飛蝗屬于直翅目，蝗總科，分布廣泛，主要以禾本科植物為食，在我國歷史上曾對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失[1]。東亞飛蝗含有大量優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)，干蟲蛋白質(zhì)含量>60%。我國蛋白質(zhì)資源匱乏，東亞飛蝗作為一種珍貴的高蛋白質(zhì)生物資源，具有較高的利用價(jià)值。蝗蟲營養(yǎng)成分含量研究結(jié)果顯示，蝗蟲含有蛋白質(zhì)約50%～75%，脂肪5%～ 8%。滕葳等報(bào)道，蝗蟲含18種氨基酸，屬于完全蛋白質(zhì)，對(duì)增強(qiáng)人體健康有著良好的功效[2]。

張干偉等報(bào)道，人工養(yǎng)殖的東亞飛蝗的蛋白質(zhì)、不飽和脂肪酸、黃酮的含量很高，是一類具有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的養(yǎng)殖昆蟲[3]。駱雪等研究指出，東亞飛蝗中提取的抗菌活性物質(zhì)可能能用來治療某些細(xì)菌性疾病，而且不易產(chǎn)生耐藥性，這是抗生素替代品未來研究發(fā)展的一個(gè)重要活性物質(zhì)[4]。Guo等研究報(bào)道，多巴胺受體對(duì)調(diào)節(jié)東亞飛蝗信號(hào)傳導(dǎo)起重要作用[5]。本試驗(yàn)對(duì)不同干燥條件處理的東亞飛蝗進(jìn)行蛋白質(zhì)提取和組成、含量測(cè)定和氨基酸組成分析，探究東亞飛蝗體蛋白的組成情況，為東亞飛蝗作為一種蛋白質(zhì)資源的開發(fā)利用提供參考依據(jù)。

1　材料和方法

1.1試驗(yàn)材料

1.1.1東亞飛蝗

根據(jù)試驗(yàn)需要，用細(xì)長木棍制成40 cm×40 cm× 40 cm相同規(guī)格的蝗蟲籠架，用紗窗或醫(yī)用紗布做成立方形，用于飼養(yǎng)東亞飛蝗，用鮮嫩的禾本科植物喂養(yǎng)，生長至40～50 d，選取健康的東亞飛蝗用于試驗(yàn)。

1.1.2主要試劑

氫氧化鈉、鹽酸、過硫酸銨、溴酚蘭、正丁醇，購于天津市恒興化學(xué)試劑制造有限公司。

1.1.3主要儀器

GEL DOC 2000凝膠成像系統(tǒng)（美國BIO-RAD公司）；臺(tái)式高速離心機(jī)（Fresco21，美國Thermo公司）；PB303-N電子精密天平（梅特勒托利多儀器公司）；Bio-Rad POWER Pac1000穩(wěn)壓電泳儀（美國BIO-RAD公司）；自動(dòng)雙重蒸餾水器（上海玻璃儀器一廠）。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1東亞飛蝗處理方法

選擇健康的東亞飛蝗400只處死，自然干燥組200只在自然條件下風(fēng)干至恒重；高溫干燥組200只250℃干燥處理3 min，然后風(fēng)干至恒重。

1.2.2蛋白質(zhì)含量測(cè)定

取恒重后的蟲體，粉碎過篩，用凱氏定氮法檢測(cè)蟲體蛋白。

1.2.3蛋白質(zhì)提取

試驗(yàn)采用等電點(diǎn)法提取蛋白質(zhì)：將蟲體低溫烘干至恒重，粉碎過篩。精確稱取相同質(zhì)量的蟲粉，每份5 g。試驗(yàn)設(shè)置不同的NaOH濃度與作用時(shí)間，NaOH濃度分別為0.5%、1.0%、1.5%，各濃度分別進(jìn)行1.5、3.0、4.5 h的處理，共9個(gè)處理，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，共27份蟲粉，處理后，將混合液3 000 rpm離心15 min，上清液過濾后移入容量瓶中，搖勻后，分別用0.5%、1.0%、1.5% HCL滴定至生成沉淀最多為止，過濾干燥得到蛋白質(zhì)沉淀。

1.2.4蛋白質(zhì)組成成分測(cè)定

采用試劑盒提取蛋白質(zhì)，分別取自然干燥與高溫干燥的蟲粉100 mg，用研缽進(jìn)一步研碎后加入1 000 mL裂解液，勻漿。取0.5 mL勻漿液加入1 mL抽提試劑，室溫放置10 min。4℃離心10 min，去除液相蛋白附與管壁或沉與管底，加入適量蒸餾水溶解。取上述蛋白樣品進(jìn)行SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳，拍照分析蛋白成分。

1.2.5數(shù)據(jù)的處理方法

所有數(shù)據(jù)均采用Excel進(jìn)行整理，利用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，各組織間的基因表達(dá)采用Duncan's法進(jìn)行多重比較。

2　結(jié)果與分析

2.1不同動(dòng)物性產(chǎn)品蛋白質(zhì)、脂肪、膽固醇與微量元素的含量對(duì)比

東亞飛蝗與動(dòng)物性產(chǎn)品蛋白質(zhì)、脂肪、膽固醇與微量元素的含量見表1。東亞飛蝗的粗蛋白質(zhì)、微量元素含量極顯著高于動(dòng)物性產(chǎn)品（P<0.01）。

2.2氨基酸含量測(cè)定

東亞飛蝗氨基酸含量見表2。

由表2可知，東亞飛蝗含有8種必需氨基酸和10種非必需氨基酸，且必需氨基酸總量遠(yuǎn)高于AFO/WHO中氨基酸總量。

2.3蛋白質(zhì)提取

不同處理?xiàng)l件東亞飛蝗的蟲體和蟲粉見圖1。東亞飛蝗蛋白質(zhì)提取結(jié)果見圖2。

表1　東亞飛蝗與動(dòng)物性產(chǎn)品蛋白質(zhì)、脂肪、膽固醇與微量元素的含量

表2　東亞飛蝗氨基酸含量%

圖1　不同處理?xiàng)l件東亞飛蝗的蟲體和蟲粉1和3為高溫干燥，2和4為自然干燥

由圖2可知，自然干燥條件下提取的蛋白質(zhì)顏色淡，高溫干燥顏色較深且呈絮狀。用1.5% NaOH處理后得到的沉淀比0.5%、1%NaOH多。

圖2　東亞飛蝗蛋白質(zhì)提取

2.4蛋白質(zhì)提取率

東亞飛蝗蛋白質(zhì)提取率見圖3。

圖3　東亞飛蝗蛋白質(zhì)提取效率

由圖3可知，自然干燥與高溫干燥蟲粉用0.5% NaOH處理1.5 h蛋白提取最低，用1.5% NaOH處理4.5 h蛋白提取最高。在NaOH處理時(shí)間相同的情況下，隨NaOH濃度的升高，提取相應(yīng)提高，自然干燥蟲粉提取率遠(yuǎn)高于高溫干燥蟲粉提取率，差異極顯著（P<0.01）。

2.5東亞飛蝗蛋白質(zhì)組成成分分析

由圖4可知，蝗蟲粉提取蛋白經(jīng)SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳得到10條清晰程度不同的條帶，并且只有自然干燥組可以獲得條帶，高溫干燥組無法獲得電泳條帶。

圖4　東亞飛蝗蛋白SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳圖

3　討論

3.1東亞飛蝗蛋白質(zhì)營養(yǎng)特性

高溫干燥蝗蟲粗蛋白質(zhì)含量為62.2%，自然干燥為55.2%。滕葳等報(bào)道蝗蟲營養(yǎng)豐富，蛋白質(zhì)含量占干物質(zhì)的50%以上[2]。與本試驗(yàn)結(jié)果相一致。段玉峰對(duì)10種蝗蟲的蛋白質(zhì)含量進(jìn)行分析，結(jié)果表明，蝗蟲蛋白質(zhì)的平均含量為61.98%±4.56%，其中綠文蝗的蛋白質(zhì)含量最高，為66.92%，小車蝗（內(nèi)蒙）含量最低也能達(dá)到52.43%[6]。高溫干燥蛋白質(zhì)含量高于自然干燥，原因可能與高溫干燥后結(jié)合水較少有關(guān)。東亞飛蝗體內(nèi)的儲(chǔ)存蛋白、抗凍蛋白、抗菌肽對(duì)人體有一定的保健作用，是一類優(yōu)質(zhì)的蛋白源。

3.2東亞飛蝗氨基酸營養(yǎng)特性

東亞飛蝗的氨基酸組成與王勇生報(bào)道的北京鴨氨基酸理想模式相比較，必需氨基酸比例接近，其中賴氨酸、蘇氨酸、異亮氨酸含量較高[7]。且與NRC仔豬氨基酸理想模式比較，必需氨基酸比例更加接近。Millward等指出，人們正通過許多途徑探索蛋白質(zhì)保持健康的潛在作用[8]。東亞飛蝗Leu、Phe、Lys、Val超過了AFO/WHO標(biāo)準(zhǔn)模式中多種食品氨基酸含量，Ile和Thr接近AFO/WHO的含量要求，且必需氨基酸總量遠(yuǎn)高于AFO/WHO中氨基酸總量，因此東亞飛蝗蛋白質(zhì)是一種優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)。

3.3東亞飛蝗蛋白質(zhì)的提取率

不同濃度NaOH（0.5%、1.0%、1.5%）處理不同時(shí)間（1.5、3.0、4.5 h），蛋白質(zhì)提取量有顯著差異（P<0.05），提取蛋白效率隨NaOH的濃度升高和處理時(shí)間延長而升高。自然干燥處理的蟲粉蛋白質(zhì)提取效率均高于高溫處理，1.5% NaOH處理4.5 h時(shí)提取效率最高。李燕良等研究報(bào)道，PH不同時(shí)蝗蟲蛋白的提取率也不同，與本試驗(yàn)研究結(jié)果一致[9]。劉雪梅等研究報(bào)道，蝗蟲蛋白質(zhì)提取的NaOH最適濃度為0.1 mol·L-1，與本試驗(yàn)結(jié)果不完全一致，可能與蝗蟲品種、飼養(yǎng)方式不同有關(guān)[10]。粗蛋白質(zhì)檢測(cè)結(jié)果顯示，高溫干燥的蟲粉粗蛋白質(zhì)含量更高，所產(chǎn)生的絮狀沉淀也更多。蛋白質(zhì)提取結(jié)果顯示，自然干燥提取效率更高，這可能與高溫對(duì)蛋白質(zhì)的破壞有關(guān)。本試驗(yàn)提取出10種蛋白質(zhì)，其中8種為東亞飛蝗體蛋白，另外兩種為抗凍蛋白。

3.4東亞飛蝗蛋白組分分析

陳廣文等報(bào)道東亞飛蝗未受精卵細(xì)胞中蛋白質(zhì)的電泳圖譜顯示出18條蛋白帶[11]。熊正英等研究表明，蝗蟲蛋白質(zhì)含有18種氨基酸[12]。本試驗(yàn)氨基酸分析結(jié)果顯示，東亞飛蝗含有18種氨基酸，這與熊正英的報(bào)道相符合。李燕良等研究報(bào)道，雌、雄東亞飛蝗消化系統(tǒng)蛋白組分存在顯著差異（P<0.05）[9]。李樹棟等研究報(bào)道，東亞飛蝗在不同發(fā)育時(shí)期體內(nèi)蛋白質(zhì)和氨基酸呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化[13]。蝗蟲粉提取蛋白經(jīng)SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳得到10條帶。本試驗(yàn)提取的蟲體蛋白與未受精卵細(xì)胞中蛋白質(zhì)存在一定的區(qū)別，品種也不一樣。本次試驗(yàn)獲得10個(gè)條帶，少于18條，這可能與提取方法、品種、處理方法有一定關(guān)系。東亞飛蝗的粗蛋白質(zhì)含量在55%～62%，本試驗(yàn)中最高提取率為50.3%，存在部分蛋白質(zhì)未能提取。試驗(yàn)結(jié)果提示，高溫干燥可能會(huì)破壞蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。

4　結(jié)論

東亞飛蝗自然干燥處理后粗蛋白質(zhì)含量為55.2%，高溫干燥處理后粗蛋白質(zhì)含量為62.2%。說明東亞飛蝗蛋白是一種優(yōu)質(zhì)蛋白源。采用等電點(diǎn)蛋白提取法，1.5%NaOH處理4.5 h時(shí)提取效率最高。東亞飛蝗富含高質(zhì)量的蛋白質(zhì)，作為動(dòng)物飼料或人類食品都是非常優(yōu)質(zhì)的蛋白源，具有廣闊的開發(fā)前景。

[參考文獻(xiàn)]

[1] Zhang Z, Tian H, Cazelles B, et al. Periodic climate cooling en?hanced natural disasters and wars in China during AD 10-1900 [J]. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 2010 , 277（1 701）: 3 745-3 753.

[2]滕葳,柳琪,林振強(qiáng),等.山東省二十一種蝗蟲蛋白質(zhì)、氨基酸含量分析[J].營養(yǎng)學(xué)報(bào), 2002, 24（3）: 321-322.

[3]張干偉,孫素玲,湯堅(jiān),等.東亞飛蝗營養(yǎng)成分分析[J].營養(yǎng)學(xué)報(bào), 2011, 33（1）: 90-91.

[4]駱雪,張春勇,陳克嶙,等.東亞飛蝗抗菌活性物質(zhì)的萃取及抗菌效應(yīng)研究[J].家畜生態(tài)學(xué)報(bào), 2013, 34（2）: 53-57.

[5] Guo X, Ma Z, Kang L. Two dopamine receptors play different roles in phase change of the migratory locust[J]. Frontiers in Behavioral Neuroscience, 2015, 9: 80.

[6]段玉峰.蝗蟲營養(yǎng)價(jià)值與生物學(xué)功能研究[D].西安:陜西師范大學(xué), 2005.

[7]王勇生,侯水生,劉福柱,等. 0～3周齡北京鴨氨基酸理想模式的研究[J].畜牧獸醫(yī)學(xué)報(bào), 2005, 36（3）: 230-234.

[8] Millward D J, Layman D K, Tomé D, et al. Protein quality assess?ment: impact of expanding understanding of protein and amino ac?id needs for optimal health[J]. The American Journal of Clinical Nutrition, 2008, 87（5）: 1 576-1 581.

[9]李燕良,鄔玉蘭,閆浩,等.東亞飛蝗消化系統(tǒng)蛋白質(zhì)組雙向電泳的分析[J].江西師范大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版, 2012, 36（6）: 569-573.

[10]劉雪梅,呂東坡.蝗蟲蛋白及其功能成分的開發(fā)利用研究[J].中國果菜, 2014, 34（6）: 48-51.

[11]陳廣文,龐廣昌.利用冷凍切割和微量蛋白電泳技術(shù)對(duì)兩種蝗蟲卵細(xì)胞中蛋白質(zhì)分布的研究[J].動(dòng)物學(xué)報(bào):英文版, 1997, 43 （1）: 34-38.

[12]熊正英,席碧俠,張昆茹,等.四種蝗蟲營養(yǎng)成分的分析與評(píng)價(jià)[J].營養(yǎng)學(xué)報(bào), 1999, 21（4）: 474-477.

[13]李樹國,徐洪偉.東亞飛蝗不同發(fā)育時(shí)期蛋白質(zhì)與氨基酸動(dòng)態(tài)變化[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2009, 37（12）: 60-61.

前沿科技摘編

The Study of Protein Nutritional Quality, Extraction and Constitution of Locusta Migratoria Manilensis in Different Drying Methods

LI Meiquan, WANG Ye, YOU Ruiqi, GUO Rongfu
（College of Animal Science and Technology, Yunnan Agricultural University, Yunnan Animal Nutrition and Feed Laboratory, Kunming 650201, China）

Abstract:In order to explore the use values of Locusta migratoria manilensis as health food, in the condition of natural drying or high-temperature drying, analysis of protein extraction and composition, the determination of pro?tein content and analysis of amino acid composition were made. The results showed that the protein content under high temperature drying was higher than its under the natural drying. The efficiency of extracting protein was the highest by 1.5% NaOH for 4.5 h, and the extraction rate reached 50.3%. Locusta migratoria manilensis protein con?sisted of 18 amino acids. Ten clear bands can be got through using SDS-PAGE, it showed that the Locusta migrato?ria manilensis contained 10 kinds of protein. Based on the above results, we concluded that the Locusta migratoria manilensis can provide very good source of protein as human health food or premium protein, and it has wide devel?oping prospects.

Key words:locusta migratoria manilensis; protein; composition; extraction

*通訊作者：教授，博士生導(dǎo)師，E-mail: rongfug@163.com。

作者簡介：李美荃（1986-），女，黑龍江哈爾濱人，博士研究生，研究方向?yàn)樨i的營養(yǎng)與免疫基礎(chǔ)。

基金項(xiàng)目：云南省重大科技專項(xiàng)基金資助（2012ZA018）

收稿日期：2015-04-23

中圖分類號(hào)：S433.2；TS201.2+1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1001-0084（2015）06-0001-05