不同干燥方式的東亞飛蝗蛋白質營養(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)大學動物科技學院，云南省動物營養(yǎng)與飼料重點試驗室，昆明　650201）

不同干燥方式的東亞飛蝗蛋白質營養(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)大學動物科技學院，云南省動物營養(yǎng)與飼料重點試驗室，昆明650201）

摘要：為探索東亞飛蝗作為保健食品的利用價值，試驗在自然干燥和高溫干燥條件下，對東亞飛蝗進行了蛋白質提取和組成、含量測定以及氨基酸組成分析。結果表明，高溫干燥條件下蛋白質含量普遍高于自然干燥；采用1.5% NaOH提取4.5 h時，東亞飛蝗蛋白質提取效率最高，達到50.3%；蛋白質由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。結果提示，東亞飛蝗富含高質量的蛋白質，作為人類保健食品或高端蛋白都是非常優(yōu)質的蛋白源，具有廣闊的開發(fā)前景。

關鍵詞：東亞飛蝗；蛋白質；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，在我國歷史上曾對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成巨大的經(jīng)濟損失[1]。東亞飛蝗含有大量優(yōu)質蛋白質，干蟲蛋白質含量>60%。我國蛋白質資源匱乏，東亞飛蝗作為一種珍貴的高蛋白質生物資源，具有較高的利用價值。蝗蟲營養(yǎng)成分含量研究結果顯示，蝗蟲含有蛋白質約50%～75%，脂肪5%～ 8%。滕葳等報道，蝗蟲含18種氨基酸，屬于完全蛋白質，對增強人體健康有著良好的功效[2]。

張干偉等報道，人工養(yǎng)殖的東亞飛蝗的蛋白質、不飽和脂肪酸、黃酮的含量很高，是一類具有較高經(jīng)濟價值的養(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可能能用來治療某些細菌性疾病，而且不易產(chǎn)生耐藥性，這是抗生素替代品未來研究發(fā)展的一個重要活性物質[4]。Guo等研究報道，多巴胺受體對調節(jié)東亞飛蝗信號傳導起重要作用[5]。本試驗對不同干燥條件處理的東亞飛蝗進行蛋白質提取和組成、含量測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試驗材料

1.1.1東亞飛蝗

根據(jù)試驗需要，用細長木棍制成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。

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）；臺式高速離心機（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）；自動雙重蒸餾水器（上海玻璃儀器一廠）。

1.2試驗方法

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只在自然條件下風干至恒重；高溫干燥組200只250℃干燥處理3 min，然后風干至恒重。

1.2.2蛋白質含量測定

取恒重后的蟲體，粉碎過篩，用凱氏定氮法檢測蟲體蛋白。

1.2.3蛋白質提取

試驗采用等電點法提取蛋白質：將蟲體低溫烘干至恒重，粉碎過篩。精確稱取相同質量的蟲粉，每份5 g。試驗設置不同的NaOH濃度與作用時間，NaOH濃度分別為0.5%、1.0%、1.5%，各濃度分別進行1.5、3.0、4.5 h的處理，共9個處理，每個處理3個重復，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沉淀。

1.2.4蛋白質組成成分測定

采用試劑盒提取蛋白質，分別取自然干燥與高溫干燥的蟲粉100 mg，用研缽進一步研碎后加入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進行整理，利用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計處理，各組織間的基因表達采用Duncan's法進行多重比較。

2　結果與分析

2.1不同動物性產(chǎn)品蛋白質、脂肪、膽固醇與微量元素的含量對比

東亞飛蝗與動物性產(chǎn)品蛋白質、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、微量元素含量極顯著高于動物性產(chǎn)品（P<0.01）。

2.2氨基酸含量測定

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高于AFO/WHO中氨基酸總量。

2.3蛋白質提取

不同處理條件東亞飛蝗的蟲體和蟲粉見圖1。東亞飛蝗蛋白質提取結果見圖2。

表1　東亞飛蝗與動物性產(chǎn)品蛋白質、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　不同處理條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　東亞飛蝗蛋白質提取

2.4蛋白質提取率

東亞飛蝗蛋白質提取率見圖3。

圖3　東亞飛蝗蛋白質提取效率

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處理時間相同的情況下，隨NaOH濃度的升高，提取相應提高，自然干燥蟲粉提取率遠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東亞飛蝗蛋白質營養(yǎng)特性

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

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保持健康的潛在作用[8]。東亞飛蝗Leu、Phe、Lys、Val超過了AFO/WHO標準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高于AFO/WHO中氨基酸總量，因此東亞飛蝗蛋白質是一種優(yōu)質蛋白質。

3.3東亞飛蝗蛋白質的提取率

不同濃度NaOH（0.5%、1.0%、1.5%）處理不同時間（1.5、3.0、4.5 h），蛋白質提取量有顯著差異（P<0.05），提取蛋白效率隨NaOH的濃度升高和處理時間延長而升高。自然干燥處理的蟲粉蛋白質提取效率均高于高溫處理，1.5% NaOH處理4.5 h時提取效率最高。李燕良等研究報道，PH不同時蝗蟲蛋白的提取率也不同，與本試驗研究結果一致[9]。劉雪梅等研究報道，蝗蟲蛋白質提取的NaOH最適濃度為0.1 mol·L-1，與本試驗結果不完全一致，可能與蝗蟲品種、飼養(yǎng)方式不同有關[10]。粗蛋白質檢測結果顯示，高溫干燥的蟲粉粗蛋白質含量更高，所產(chǎn)生的絮狀沉淀也更多。蛋白質提取結果顯示，自然干燥提取效率更高，這可能與高溫對蛋白質的破壞有關。本試驗提取出10種蛋白質，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

陳廣文等報道東亞飛蝗未受精卵細胞中蛋白質的電泳圖譜顯示出18條蛋白帶[11]。熊正英等研究表明，蝗蟲蛋白質含有18種氨基酸[12]。本試驗氨基酸分析結果顯示，東亞飛蝗含有18種氨基酸，這與熊正英的報道相符合。李燕良等研究報道，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]。李樹棟等研究報道，東亞飛蝗在不同發(fā)育時期體內蛋白質和氨基酸呈現(xiàn)動態(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。本試驗提取的蟲體蛋白與未受精卵細胞中蛋白質存在一定的區(qū)別，品種也不一樣。本次試驗獲得10個條帶，少于18條，這可能與提取方法、品種、處理方法有一定關系。東亞飛蝗的粗蛋白質含量在55%～62%，本試驗中最高提取率為50.3%，存在部分蛋白質未能提取。試驗結果提示，高溫干燥可能會破壞蛋白質的結構。

4　結論

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

[參考文獻]

[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,等.山東省二十一種蝗蟲蛋白質、氨基酸含量分析[J].營養(yǎng)學報, 2002, 24（3）: 321-322.

[3]張干偉,孫素玲,湯堅,等.東亞飛蝗營養(yǎng)成分分析[J].營養(yǎng)學報, 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的萃取及抗菌效應研究[J].家畜生態(tài)學報, 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)價值與生物學功能研究[D].西安:陜西師范大學, 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)學報, 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)蛋白質組雙向電泳的分析[J].江西師范大學學報:自然科學版, 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對兩種蝗蟲卵細胞中蛋白質分布的研究[J].動物學報: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)成分的分析與評價[J].營養(yǎng)學報, 1999, 21（4）: 474-477.

[13]李樹國,徐洪偉.東亞飛蝗不同發(fā)育時期蛋白質與氨基酸動態(tài)變化[J].東北林業(yè)大學學報, 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，研究方向為豬的營養(yǎng)與免疫基礎。

基金項目：云南省重大科技專項基金資助（2012ZA018）

收稿日期：2015-04-23

中圖分類號：S433.2；TS201.2+1

文獻標志碼：A

文章編號：1001-0084（2015）06-0001-05