蠶蛹脂肪酸和游離氨基酸組成及分布特征分析

楊 芹,過立昶,陳海琴,張 灝,陳 衛(wèi),陳永泉

(江南大學(xué)食品學(xué)院,江蘇無錫 214122)

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蠶蛹脂肪酸和游離氨基酸組成及分布特征分析

楊 芹,過立昶,陳海琴,張 灝,陳 衛(wèi),陳永泉

(江南大學(xué)食品學(xué)院,江蘇無錫 214122)

為了考察蠶蛹的主要化學(xué)成分組成,為蠶蛹的生物利用及營養(yǎng)研究提供物質(zhì)基礎(chǔ),采用氣相色譜-質(zhì)譜法系統(tǒng)分析了不同品種和不同孵育時(shí)間的蠶蛹的脂肪酸和游離氨基酸組成。結(jié)果表明,桑蠶蛹和柞蠶蛹中的脂肪酸在種類上是相同的,共9種。但柞蠶蛹中的多不飽和脂肪酸(74.7%)要高于桑蠶蛹(60.9%),而其軟脂酸(C16∶0)和硬脂酸(C18∶0)的含量低于桑蠶蛹。游離氨基酸分析發(fā)現(xiàn),除了在柞蠶蛹中檢測到天冬酰胺二在桑蠶蛹中沒測到外,二者的其它氨基酸組成在種類上相同。在含量上,柞蠶蛹中脯氨酸含量最高(37.5%),丙氨酸次之(20.5%),桑蠶蛹中丙氨酸含量最高(34.9%),都遠(yuǎn)高于其它氨基酸。孵育過程中柞蠶蛹的脂肪酸和氨基酸分析結(jié)果顯示,大部分脂肪酸隨孵化時(shí)間的延長總體呈下降趨勢(shì),只有部分脂肪酸在成蛾階段有小幅上升。其氨基酸的變化要相對(duì)復(fù)雜些,在蠶由糖寶完全轉(zhuǎn)化為蛹的初期所有氨基酸的含量均顯著升高,孵化階段開始后由于機(jī)體開始利用儲(chǔ)存的氨基酸其含量開始下降,表明在蠶蛹由蛹變蛾的過程中可能存在大量的蛋白質(zhì)合成。該結(jié)果表明了蠶在由蟲體向蛹和蛾的變化過程中的代謝物變化情況,可能反映了孵育過程中蠶蛹體內(nèi)能量利用的情況,也為確定后加工時(shí)蠶蛹的處理時(shí)間和方式提供依據(jù),并為蠶蛹的進(jìn)一步開發(fā)與利用提供物質(zhì)基礎(chǔ)和理論依據(jù)。

蠶蛹,脂肪酸,游離氨基酸,甲基叔丁基醚,氣相色譜-質(zhì)譜法

蠶蛹是我國衛(wèi)生部所批準(zhǔn)的普通食品管理的食品新資源當(dāng)中唯一的昆蟲類食品[1-2],它是完全變態(tài)昆蟲蠶在卵、幼蟲、蛹、成蟲等四個(gè)形態(tài)和生理機(jī)能完全不同的生長過程中的第三個(gè)發(fā)育階段的存在形態(tài)。我國對(duì)蠶的飼養(yǎng)有著悠久的歷史,最普遍的兩種品種為桑蠶和柞蠶。桑蠶屬鱗翅目蠶蛾科,起源于中國,主要分布地區(qū)在溫帶、亞熱帶和熱帶。其蛹是繅絲產(chǎn)業(yè)主要的副產(chǎn)品[3],中國的產(chǎn)量大約可占世界總產(chǎn)量的80%[4],可供食用,與其成蛾和蠶糞都可作為多種醫(yī)藥化工產(chǎn)業(yè)的原料。柞蠶屬鱗翅目大蠶蛾科,以柞樹葉為主要食料。原產(chǎn)于中國,在俄羅斯、烏克蘭、朝鮮、韓國、印度和日本等國也有少量分布[5]。其蛹可供食用,與其成蛾都可作為食品、化工和醫(yī)藥工業(yè)的原料。蠶蛹在我國產(chǎn)量大且成本低,因此在食品領(lǐng)域具有廣闊的開發(fā)利用前景。

蠶蛹為藥食同源的傳統(tǒng)中藥材,有很高的營養(yǎng)和藥用價(jià)值[6]。蠶蛹做為食物的文字記錄,最早出現(xiàn)在戰(zhàn)國的《荀子》中,《太平御覽》中也記載了古人食用蠶蛹的飲食行為。蠶蛹中的油脂含量十分豐富,約占蠶蛹干重的30%左右[7],其蛋白水解氨基酸的種類豐富,必需氨基酸與非必需氨基酸的比例符合聯(lián)合國糧農(nóng)組織世界衛(wèi)生組織所規(guī)定的理想蛋白質(zhì)模式[6]。蠶蛹氨基酸能開發(fā)成營養(yǎng)保健品,如蠶蛹復(fù)合氨基酸營養(yǎng)液、膠囊等,或進(jìn)一步深加工制成單一類型的氨基酸醫(yī)藥產(chǎn)品(如氨基酸輸液、補(bǔ)液)以及各類氨基酸添加劑和試劑[5]。

為了進(jìn)一步系統(tǒng)地研究不同蠶蛹的特性,為蠶蛹的生物利用及營養(yǎng)研究提供物質(zhì)基礎(chǔ),充分利用我國豐富的蠶蛹資源,本研究考察蠶蛹的主要化學(xué)成分組成,采用氣相色譜-質(zhì)譜法系統(tǒng)分析了不同品種和不同孵育時(shí)間的蠶蛹的脂肪酸和游離氨基酸組成,以期用于蠶蛹的食用營養(yǎng)價(jià)值和蠶蛹品質(zhì)的鑒定評(píng)價(jià)及多層次多方位的綜合利用。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

柞蠶蛹及其糖寶(蠶結(jié)繭后未完全成蛹的生長階段,特征為主體綠色,背部少量褐色) 遼寧丹東；桑蠶蛹 山東臨沂。

正己烷與甲醇 天地公司(色譜純,Tedia Company Inc.,USA)；鹽酸甲氧胺,無水吡啶和氨基酸標(biāo)樣 百靈威公司(J&K Chemical Ltd.,China)；硅烷化試劑N-甲基-N-三甲基硅三氟乙酰胺(MSTFA) 西格瑪公司(Sigma-Aldrich Co.,USA)；脂肪酸甲酯標(biāo)樣 購于Nu-Chek公司(Nu-Chek Prep,Inc.,USA)；實(shí)驗(yàn)用水 由Milli-Q8超純水發(fā)生器(Millipore Co.,USA)制備；甲基叔丁基醚(MTBE) 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

Trace1310-TSQ 8000 Evo氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀，冷阱RVT400和離心濃縮儀SPD131DDA 美國Thermo公司；Rtx-wax毛細(xì)管色譜柱(30 m×0.25 mm I.D. × 0.25 μm)和Rtx-5 MS毛細(xì)管色譜柱(30 m × 0.25 mm I.D. 0.25 μm) 美國Restek公司； Milli-Q8超純水發(fā)生器 美國密理博公司。

1.2 樣品處理

本實(shí)驗(yàn)樣本為桑蠶蛹和柞蠶蛹兩種不同品種以及柞蠶蛹的糖寶(蠶結(jié)繭后未完全成蛹的生長階段,特征為主體綠色,背部少量褐色)。其中取柞蠶蛹24只,分為4組,每組6只,放于紙箱中,紙箱開口,置于28 ℃恒溫箱中,定期加濕。孵化的0 d(“柞蠶蛹”組),5 d(“5 d”組),10 d(“10 d”組)以及成蛾(“蛾”組)時(shí)分別取樣。另取桑蠶蛹6只和糖寶2只分別凍干,研磨成粉,用于蠶蛹的組成分析。

蠶蛹凍干研磨成粉,采用甲基叔丁基醚/甲醇/水溶液提脂法進(jìn)行疏水性化合物及親水性化合物的同時(shí)提取。

精準(zhǔn)稱取蠶蛹凍干粉約5 mg,置入2 mL EP管中,加入40 μL超純水,渦旋振蕩30 s。然后依次加入300 μL甲醇和1 mL甲基叔丁基醚,分別振蕩混勻,并于室溫下振蕩1 h。加入250 μL超純水,振蕩混勻,室溫放置10 min后,1000×g離心10 min。轉(zhuǎn)移上層(有機(jī))相至新的2 mL EP管中,向剩余的下層相中加入400 μL提取溶劑(其組成與上層溶劑組成等同:按比例(10∶3∶2.5,v/v/v)混合甲基叔丁基醚/甲醇/水,收集上層有機(jī)相),再次萃取?；旌蟽纱屋腿〉挠袡C(jī)相,置于離心濃縮儀中進(jìn)行干燥。下層溶劑取100 μL,置于離心濃縮儀中進(jìn)行干燥。

對(duì)干燥后的上層脂質(zhì)組分進(jìn)行甲酯化衍生:加入900 μL 10%鹽酸甲醇,充分混勻,50 ℃恒溫水浴30 min后加入900 μL正己烷振蕩混勻,1000×g離心10 min,取上層至新的2 mL EP管中。下層水相用900 μL正己烷重復(fù)萃取,合并兩次上層,于氮吹儀中吹干正己烷溶劑。加入500 μL正己烷振動(dòng)混勻,充分溶解。置入高速離心機(jī)10000×g,離心15 min用正己烷稀釋10倍,裝入1.5 mL進(jìn)樣瓶,用于脂肪酸的GC-MS分析。

往干燥的下層極性組分中加入40 μL吡啶振蕩混勻充分溶解,加入40 μL MSTFA,振蕩混勻,置于37 ℃恒溫水浴鍋中60 min。后置入高速離心機(jī)10000×g,離心15 min。取上清用正己烷稀釋50倍,轉(zhuǎn)移至1.5 mL進(jìn)樣瓶,用于GC-MS分析。

1.3 數(shù)據(jù)采集方法

1.3.1 色譜條件 采用分流進(jìn)樣,進(jìn)樣1 μL,分流比為10；氦氣作為載氣,流量為1.2 mL/min；進(jìn)樣口溫度為240 ℃。

脂肪酸的分析在色譜柱Rtx-wax(30 m×0.25 mm×0.25 μm)上進(jìn)行,升溫程序:40 ℃保持2 min,以60 ℃/min的速率升溫至190 ℃,保持1.5 min,隨后以20 ℃/min的速率升溫至220 ℃,保持17 min。

游離氨基酸的分析選用色譜柱Rtx-5MS(30 m×0.25 mm×0.25 μm)；升溫程序:初始溫度70 ℃,以5 ℃/min的速率升溫至230 ℃,后以90 ℃/min的速率升溫至320 ℃,保持5 min。

1.3.2 質(zhì)譜條件 電子轟擊離子源；電子能量70 eV；檢測器溫度280 ℃；離子源溫度300 ℃；質(zhì)量掃描范圍m/z 35～500。

1.4 數(shù)據(jù)處理

蠶蛹中脂肪酸與氨基酸等化合物的定性通過與NIST庫,Feihn的數(shù)據(jù)庫的比對(duì)以及標(biāo)樣驗(yàn)證來實(shí)現(xiàn)。同時(shí)基于采集的GC/MS數(shù)據(jù),以TraceFinder軟件提取所定性的化合物的量,并對(duì)數(shù)據(jù)采用各自樣品的重量進(jìn)行歸一化校正,得出的峰面積對(duì)應(yīng)1 mg樣品。所得數(shù)據(jù)用來描述不同品種以及不同孵化時(shí)期蠶蛹的脂肪酸和氨基酸的特征。

2 結(jié)果與分析

2.1 蠶蛹組分分析

樣品組分的提取采用甲基叔丁基醚/甲醇/水體系(MTBE方法)。Matyash等在2008年提出[8]該方法并將之用于脂質(zhì)化合物的提取,其效果與經(jīng)典的脂質(zhì)提取方法相當(dāng)[9-10]。MTBE方法使用的甲基叔丁基醚毒性比經(jīng)典方法所使用的氯仿小,而且其密度小于水使得萃取了脂質(zhì)化合物的有機(jī)相處在上層,大大方便了脂質(zhì)提取的后續(xù)操作,MTBE的方法一經(jīng)提出即得到廣大分析工作者的青睞,并在此基礎(chǔ)上對(duì)方法進(jìn)行充分利用[11-12],以獲得更多樣品信息。我們的策略是分別收集MTBE方法的上下層溶液,用于表征樣品的極性和分極性化合物的組成。所得上層溶液主要成分為疏水性的脂質(zhì)化合物,吹干后采用鹽酸甲醇作為催化劑進(jìn)行甲酯化衍生。而下層的提取物則冷凍干燥后進(jìn)行硅烷化衍生,用于蠶蛹氨基酸組成的分析。

所得結(jié)果如圖1所示,分別為蠶蛹脂肪酸(圖1A)和蠶蛹氨基酸(圖1B)的氣相色譜質(zhì)譜圖。蠶蛹提取物組分的定性通過NIST譜庫搜索,根據(jù)得到的碎片離子的相似度(相似度>80%)進(jìn)行展開,并通過與標(biāo)準(zhǔn)品的質(zhì)譜與色譜行為對(duì)部分定性結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。本工作從蠶蛹中分離得到9個(gè)脂肪酸和17個(gè)氨基酸,其中所有脂肪酸以及大部分的氨基酸(羊毛硫氨酸和焦谷氨酸)的鑒定結(jié)果都通過與標(biāo)樣進(jìn)行比對(duì)而確認(rèn)。

圖1 蠶蛹脂肪酸(A)和游離氨基酸(B)的GC-MS總離子流色譜圖Fig.1 Total ion chromatograms of fatty acids(A) and amino acids(B)from Silkworm pupa

蔡沙等[7]從蠶蛹中檢測到本實(shí)驗(yàn)沒有分析到的十三碳酸,但所得脂肪酸共有7種。劉曉庚等[13]在對(duì)家蠶雄蛹的分析報(bào)告中給出了5種脂肪酸,并未測到豆蔻酸、棕櫚一烯酸、十七烷酸和銀杏酸等脂肪酸。此外,蠶蛹游離氨基酸包含了20種常見氨基酸中的16種,雖然有研究[14]報(bào)道從蠶蛹中檢測到精氨酸、苯丙氨酸、色氨酸和半胱氨酸,但是本實(shí)驗(yàn)未得到關(guān)于這幾種氨基酸的陽性結(jié)果。不同種類和不同孵育時(shí)間的蠶蛹的脂肪酸和游離氨基酸的組成見表1,可以看出桑蠶蛹和柞蠶蛹的脂肪酸組成在種類上是一致的。而其游離氨基酸,在柞蠶蛹中檢測到的天冬酰胺則未能在桑蠶蛹中發(fā)現(xiàn)。

2.2 不同種類的蠶蛹的脂肪酸組成分析及分布特征比較

圖2顯示了桑蠶蛹和柞蠶蛹中脂肪酸的種類和含量,由圖可以看出在所測到的9種脂肪酸中,除了兩個(gè)常見飽和脂肪酸軟脂酸(C16∶0)和硬脂酸(C18∶0)在柞蠶蛹中的含量小于桑蠶蛹外,其它幾中脂肪酸C14∶0、C17∶0、C16∶1、C17∶1、C18∶1、C18∶2和C18∶3,均在柞蠶蛹中含量較高。

圖2 桑蠶蛹和柞蠶蛹中脂肪酸種類及含量的比較Fig.2 Fatty acids and their contents in silkworm pupa and tussah pupa

對(duì)已確認(rèn)的9種蠶蛹脂肪酸按照峰面積進(jìn)行歸一化定量分析,發(fā)現(xiàn)柞蠶蛹中的不飽和脂肪酸占總脂的74.7%,而桑蠶蛹中占60.9%。因此,若僅從脂質(zhì)這一因素對(duì)桑、柞蠶蛹的營養(yǎng)價(jià)值進(jìn)行評(píng)估,可以推定相對(duì)于桑蠶蛹,柞蠶蛹能夠提供更高的營養(yǎng)價(jià)值。尤其是亞油酸(C18∶2)和亞麻酸(C18∶3)作為人體必需的脂肪酸,其功能在眾多研究中均得到證實(shí)。桑蠶蛹中含量比較高的脂肪酸為C18∶3(38%),C16∶0(29%),C18∶1(15%),C18∶0(10%),柞蠶蛹中為C18∶3(48%),C16∶0(23%),C18∶1(15%),其含量皆達(dá)到了總脂肪酸的10%,說明蠶蛹能夠積累相關(guān)脂肪酸,進(jìn)而存在在實(shí)際應(yīng)用中從蠶蛹中分離利用相關(guān)脂肪酸的可能。

表1 蠶蛹的脂肪酸和游離氨基酸的組成
Table 1 Fatty acids and free amino acids composition of Silkworm

編號(hào)化合物保留時(shí)間質(zhì)荷比桑蠶蛹糖寶柞蠶蛹5d10d蛾1C14∶070274、87++++++2C16∶081174、87++++++3C16∶183255、69++++++4C17∶087974、87++++++5C17∶190155、69++++++6C18∶096274、87++++++7C18∶198355、69++++++8C18∶2103167、81++++++9C18∶3110679、67++++++10丙氨酸67575、117++++++11甘氨酸713102++++++12纈氨酸953144、218++++++13亮氨酸1096158、159++++++14異亮氨酸1149158、218++++++15脯氨酸1153142++++++16絲氨酸133204、218++++++17蘇氨酸1398117、218++++++18蛋氨酸1704176、128++++++19天冬氨酸172232++++++20谷氨酸195246、128++++++21天冬酰胺2069116、231/+++++22賴氨酸213784、156++++++23谷氨酰胺2283156、155++++++24組氨酸2583154、254++++++25酪氨酸2614218、280++++++

注:“+”代表檢出；“/”代表未檢出。

另外,蠶蛹中檢出十七烷酸(C17∶0)和銀杏酸(C17∶1)這兩種奇數(shù)碳脂肪酸。有研究指出[15],在昆蟲油脂中能夠發(fā)現(xiàn)自然界中較少有的奇數(shù)碳脂肪酸存在,蠶蛹中的發(fā)現(xiàn)印證了這一點(diǎn)。另一些研究指出,奇數(shù)碳脂肪酸擁有特別的生理功能,尤其是體現(xiàn)出較強(qiáng)抗癌活性。這引發(fā)出昆蟲油脂研究新的關(guān)注點(diǎn),加快了對(duì)奇數(shù)碳脂肪酸富集和分離提取相關(guān)技術(shù)的一系列研究[16]。

2.3 不同種類的蠶蛹的游離氨基酸組成分析及分布特征比較

相對(duì)于蛋白質(zhì)等功能性大分子來說,氨基酸作為營養(yǎng)成分具有容易被機(jī)體吸收,可直接利用等優(yōu)點(diǎn),鑒于此我們分析了蠶蛹中的游離氨基酸的種類及含量。分析結(jié)果表明:除了柞蠶蛹中含有天冬酰胺而桑蠶蛹不含外,二者的其它氨基酸組成在種類上是相同的。

在含量上,丙氨酸和脯氨酸是桑蠶蛹和柞蠶蛹中含量最高的游離氨基酸。丙氨酸作為桑蠶蛹的主要氨基酸成分,含量高達(dá)34.9%,遠(yuǎn)高于其它氨基酸。而在柞蠶蛹中,其主要的氨基酸為脯氨酸(37.5%),丙氨酸次之,含量為總氨基酸的20.5%。丙氨酸在人體內(nèi)協(xié)助葡萄糖分解代謝,減輕低血糖癥狀,預(yù)防腎結(jié)石產(chǎn)生；脯氨酸穩(wěn)定生物大分子結(jié)構(gòu)、降低細(xì)胞內(nèi)酸度、作為能量庫調(diào)節(jié)細(xì)胞氧化還原勢(shì)。賴氨酸與脯氨酸在相應(yīng)酶的作用下分別轉(zhuǎn)化兩種中間產(chǎn)物羥賴氨酸與羥脯氨酸,然后與糖基結(jié)合,經(jīng)過一定的轉(zhuǎn)化,最后形成皮膚需要的膠原蛋白,起到延緩皮膚衰老的作用。這可能是食用蠶蛹發(fā)揮其營養(yǎng)功效的物質(zhì)基礎(chǔ)。

圖3還表明,在氨基酸的組成上,除了甲硫氨酸,組氨酸,酪氨酸和焦谷氨酸在桑蠶蛹中的含量高于柞蠶蛹外,其它氨基酸在柞蠶蛹中含量較高。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果再次驗(yàn)證了柞蠶蛹可能具有比桑蠶蛹更高的營養(yǎng)價(jià)值,也更具有商業(yè)開發(fā)前景。

圖3 桑蠶蛹和柞蠶蛹游離氨基酸的種類及含量的比較Fig.3 Free amino acids and their contents in Silkworm pupa and tussah pupa

2.4 柞蠶蛹孵化過程中的脂肪酸組成和游離氨基酸組成分析及分布特征比較

本實(shí)驗(yàn)除了關(guān)注蠶蛹的脂肪酸和游離氨基酸組成,為其營養(yǎng)價(jià)值來源提供物質(zhì)支持外,也考察了柞蠶蛹在孵化成蛾的過程中這兩類化合物的變化,進(jìn)一步解釋脂肪酸和氨基酸在蠶蛹生理過程中的可能作用。

圖4 柞蠶蛹在成蛹及孵化成蛾的過程中的脂肪酸變化Fig.4 Changes of fatty acids in tussah pupa at different biological status

2.4.1 柞蠶蛹孵化過程中的脂肪酸變化 圖4展示了在柞蠶蛹形成及孵化過程中其脂肪酸組分的變化情況。蠶從初步成蛹的糖寶狀態(tài)開始,尤其是在結(jié)繭后,即無其它能源物質(zhì)攝入,在此過程中為維持基礎(chǔ)的生理機(jī)能,脂質(zhì)作為一種生物能源物質(zhì),可能作為能量供應(yīng)而逐步逐漸消耗。由圖可以看出,隨孵化時(shí)間變化,柞蠶蛹中的脂肪酸總體呈下降趨勢(shì),但有部分脂肪酸在成蛾階段有小幅上升現(xiàn)象。這可能是因?yàn)樵谧詈蟪啥觌A段,為滿足生理狀態(tài)的改變帶來的對(duì)能量的大量需求,蛾對(duì)體內(nèi)其它物質(zhì)的利用提升,但具體機(jī)理尚需進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

蠶蛹的脂肪酸組成分析結(jié)果表明蠶蛹體內(nèi)含有一定量的奇數(shù)碳脂肪酸,其中包括十七碳一烯酸。這是一類在自然界較稀有的脂肪酸,目前已被發(fā)現(xiàn)體外具有諸如抗癌等生理活性。而在蠶蛹孵育過程,由圖4我們也可以看到,不同于其他常規(guī)脂肪酸的變化,該脂肪酸在蠶成蛹直至孵化成蛾的過程中其含量急劇降低,可能表明十七碳烯酸在蠶蛹的體內(nèi)也具有重要的生理功能,對(duì)蠶蛹的機(jī)能保持發(fā)揮著重要作用。而其作用機(jī)制的了解及驗(yàn)證尚需進(jìn)一步考察。

2.4.2 柞蠶蛹孵化過程中的氨基酸的變化 相對(duì)于脂肪酸在蠶蛹形成及孵育過程中比較單一的遞減變化,雖然總的來說在蠶由糖寶完全轉(zhuǎn)化為蛹的初期所有氨基酸的含量均有升高,但在隨后的過程中,氨基酸則根據(jù)其種類不同而呈現(xiàn)不同的變化趨勢(shì),圖5為大部分氨基酸在蠶蛹形成及孵化過程中的含量變化情況。

圖5 柞蠶蛹在成蛹及孵化成蛾的過程中的游離氨基酸變化Fig.5 Changes of amino acids in tussah pupa at different biological status

丙氨酸,絲氨酸,谷氨酰胺,組氨酸,酪氨酸,胱氨酸等氨基酸的含量在蠶蛹孵育初期(5 d)顯著下降,隨后隨著孵育時(shí)間的延長,出現(xiàn)了緩慢上升。丙氨酸在機(jī)體內(nèi)協(xié)助葡萄糖分解代謝。絲氨酸是合成嘌呤、胸腺嘧啶、膽堿的前體,合成細(xì)胞膜、肌肉組織和神經(jīng)細(xì)胞鞘的原料之一,促進(jìn)肌肉生長,促進(jìn)脂肪酸的新陳代謝,促進(jìn)免疫血球素和抗體的產(chǎn)生[17]。谷氨酰胺具有促進(jìn)生長,提高機(jī)體的抗氧化能力,增強(qiáng)免疫系統(tǒng)等功效,因此,可能是成蛾為繁殖下一代,在繁殖系統(tǒng)中將其它物質(zhì)轉(zhuǎn)化出一定數(shù)量的谷氨酰胺,促進(jìn)新生命的生長發(fā)育。組氨酸在動(dòng)物的成長階段是必須的且十分重要。胱硫醚是含硫氨基酸的代謝中間體,參與半胱氨酸和蛋氨酸的相互轉(zhuǎn)換過程,有增強(qiáng)免疫力,減少病原體侵害的作用。在蠶蛹孵化初期這些氨基酸含量的降低,可能是由于孵育初期蠶蛹自身代謝率增加,對(duì)相關(guān)氨基酸合成的蛋白質(zhì)的需求增大。

同樣,如圖5所示,纈氨酸,脯氨酸,蘇氨酸,谷氨酸等在蠶蛹孵化過程中的變化趨勢(shì)則上述氨基酸相反,在孵化初期其含量僅有小幅度下降但隨著孵化時(shí)間的延長蠶蛹對(duì)此類氨基酸的消耗增加,這或許與成蛾期生理活動(dòng)的增強(qiáng)有關(guān)。

與上述兩類氨基酸在蠶蛹孵化過程中呈現(xiàn)持續(xù)上升或下降趨勢(shì)不同,甘氨酸,亮氨酸,異亮氨酸和賴氨酸等隨著孵化時(shí)間的延長含量增加,但在蠶蛹孵化為蛾后其含量則顯著降低。

總之,未孵化柞蠶蛹中游離脯氨酸含量最高。成蛾后,游離丙氨酸、游離絲氨酸含量最高。而且,蠶蛹中的氨基酸會(huì)隨著生長時(shí)間或孵化時(shí)間的延長而有不同程度的降低,這一點(diǎn)無論是用來指導(dǎo)蠶蛹作為食材的選用及其存放條件的優(yōu)化還是進(jìn)一步研究蠶蛹在孵化過程的生理代謝都有比較重要的意義。

3 結(jié)論

采用氣相色譜-質(zhì)譜法分析了不同品種以及不同孵化時(shí)間的蠶蛹的脂肪酸和游離氨基酸組成,得到9種脂肪酸和17種氨基酸。桑蠶蛹和柞蠶蛹的脂肪酸組成相同,但柞蠶蛹的多不飽和脂肪酸(74.7%)要高于桑蠶蛹(60.9%)。在蠶蛹孵化過程中,大部分脂肪酸隨孵化時(shí)間的延長總體呈下降趨勢(shì),部分脂肪酸在成蛾階段有小幅上升,部分說明了在此過程中蠶蛹體內(nèi)可能存在能量利用增加的情況。在氨基酸組成上,除了柞蠶蛹比桑蠶蛹多一個(gè)天冬酰胺外二者其余的氨基酸組分相同。脯氨酸和丙氨酸是蠶蛹中含量最高的兩種氨基酸,其中柞蠶蛹中脯氨酸含量達(dá)37.5%,丙氨酸次之,為20.5%,桑蠶蛹中的丙氨酸含量為34.9 %,都遠(yuǎn)高于其它氨基酸。氨基酸在孵育過程中的變化比較復(fù)雜,在蠶由糖寶轉(zhuǎn)化為蛹的初期階段所有氨基酸的含量均顯著升高,隨后可能是由于機(jī)體開始利用儲(chǔ)存的氨基酸進(jìn)項(xiàng)相關(guān)蛋白的合成,各氨基酸含量出現(xiàn)不同程度的下降。上述蠶蛹的代謝特征可以為蠶蛹在后加工處理時(shí)的時(shí)間和方式選擇提供依據(jù),并為蠶蛹的進(jìn)一步開發(fā)與利用提供物質(zhì)基礎(chǔ)和理論依據(jù)。我們下一步的實(shí)驗(yàn)工作的切入點(diǎn)之一將是奇數(shù)碳脂肪酸,通過分析蠶生長過程中該類脂肪酸的變化來考察其生物合成途徑并在此基礎(chǔ)上解析奇數(shù)碳脂肪酸可能的生理作用機(jī)制。

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Analysis and characterization of the fatty acids and free amino acids from silkworm and tussah pupa

YANG Qin,GUO Li-chang,CHEN Hai-qin,ZHANG Hao,CHEN Wei,CHEN Yong-quan

(School of Food Science and Technology,Jiangnan University,Wuxi 214122,China)

To investigate the differences of the major chemical composition of silkworm and tussah pupa and tussah pupa in the progress of hatch,gas chromatography mass spectrometry (GC-MS) was employed to analyze their fatty acids and free amino acids. 9 fatty acids were obtained from both silkworm and tussah pupa. Polyunsaturated fatty acids accounted for 74.7% of the total fatty acids of tussah pupa and 60.9% of silkworm pupa while the content of stearic acid and palmitic acid in silkworm pupa was higher than that in tussah pupa . Alanine was the highest (34.9%) amino acid in silkworm pupa,and in tussah pupa proline (37.5%) and alanine (20.5%) were the most abundant amino acids. During the hatch of tussah pupa,content of most of the detected fatty acids were decreased and a few of them were increased slightly at the moth stage,suggesting the changes of energy utilization in the process. Changes of amino acids were more complicated than that of fatty acids. Content of free amino acid was found higher at the beginning of the hatch than that of later stage. The results showed that growth stage and the process should be considered in possible industrial development.

silkworm pupa;fatty acid;free amino acid;methyltert-butyl ether;gas chromatography-mass spectrometry

2016-08-01

楊芹(1981- )，女，博士，講師，研究方向：食品分析,E-mail:qyang@jiangnan.edu.cn。

江蘇省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(BK20150132)資助。

TS201.4

A

1002-0306(2016)23-0351-07

10.13386/j.issn1002-0306.2016.23.058