黃粉蟲蛋白資源的利用研究概況

李漸鵬，徐同成，鞏東營，鄧 鵬，杜方嶺，邱 斌

(1山東創新源農業技術開發有限公司，濟南 250100;2山東省農業科學院農產品研究所，濟南 250100)

隨著世界人口的日益增長，蛋白質需求也相應增加。昆蟲是地球上最大的生物物種，具有蛋白質含量高的特點，用途廣泛，易于工業化生產，被認為是發展最具潛力的動物性蛋白源。

1 黃粉蟲蛋白的營養價值及食用安全性

黃粉蟲，又稱黃粉甲，屬昆蟲綱［1］，分布廣泛，一年能產一代或兩代［2］。黃粉蟲有很高的營養價值，其主要營養成分是蛋白質［3］，能夠補充人體蛋白質攝取不足，還具有滋補強身和營養保健功能［4］。

1.1 黃粉蟲蛋白肽

生物活性肽是一種特殊的蛋白質片段，對機體狀態有積極的作用［5］。黃粉蟲蛋白肽按保健功能一般可分為抗氧化活性肽、抗腫瘤肽、降血壓肽、抗菌肽、神經活性肽等。抗氧化活性肽可以抑制體內脂肪酸敗。研究表明，黃粉蟲蛋白肽具有抗氧化性。何桂梅［6］研究發現，黃粉蟲多肽組分S2-1 和S2-2 對·OH 有較高的清除率。抗菌肽是一種蛋白，對病毒有明顯的殺滅作用，對正常人體淋巴細胞沒有任何不利影響，抗菌肽無致畸變，不易產生抗藥性，其效果優于目前使用的腫瘤化療藥物［7］。對黃粉蟲幼蟲抗菌肽的研究越來越多。韓潤林［8］、吳福中［9］誘導黃粉蟲獲得了抗菌肽。降血壓肽能夠抑制血管緊張素轉換酶(ACE)活性，是血管緊張素轉換酶抑制劑。黃粉蟲蛋白水解得到Peak 2 組分更適合用來制備ACE 抑制肽［10］。活性肽還具有抗腫瘤活性，抗腫瘤肽抑制腫瘤生長及轉移主要是通過提高機體的免疫反應［11］。目前在國外已有抗腫瘤的蛋白多肽類藥物［12］，劉顏崗［13］從黃粉蟲幼蟲體內也分離純化得到了抗腫瘤肽。

1.2 黃粉蟲蛋白的營養價值

蛋白質和脂肪是黃粉蟲主要成分，并且蛋白質含量很高。黃粉蟲蛋白質是優質的全價蛋白［14］，不同生長階段的黃粉蟲蛋白質占干重的比值都不相同。黃粉蟲的代謝產物具有較高的營養［6］，可作為雞或魚的再生飼料加以利用。

1.3 黃粉蟲蛋白的食用安全性

黃粉蟲的食用安全性問題是當前學科研究的重點。飼料對黃粉蟲幼蟲有一定的毒性作用［15］。但陳彤等［16］研究表明，黃粉蟲蛋白粉無毒性，黃粉蟲毒素主要來源消化道和部分腺體的分泌物。因此，只要加工食品前刺激蟲體分泌雜物，進行徹底排毒或經嚴格清雜技術處理后即可安全食用。

2 黃粉蟲蛋白提取和含量測定

2.1 提取方法

20 世紀60年代，有機溶劑提純是主要的方法，雖然產量較高，但對氨基酸破壞大，因此很多學者不斷改進了蛋白的提取工藝。目前提取方法主要有堿提取法、鹽提取法、蛋白酶提取法。冀憲領等［17］研究了堿提法提取蟲蛋白的適宜條件。胡容學［18］以脫脂黃粉蟲為原料，采用鹽析法沉淀蛋白，提取得率為77.8%。生物活性酶對黃粉蟲蛋白有較好的水解效果［19］。李維勝［20］研究了用木瓜蛋白酶水解黃粉蟲蛋白。盧文靜［21］用胰蛋白酶制備黃粉蟲多肽。代春華［22］從6 種蛋白酶中篩選出Alcalase 水解脫脂黃粉蟲幼蟲蛋白，蛋白水解率都比較高。僅憑一種酶很難達到預期效果，采用復合酶法水解黃粉蟲蛋白是當前研究較多的內容，并制得了具有各種生理活性的多肽。胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶復合［23］、堿性蛋白酶和胰蛋白酶復合［6］、胰蛋白酶與堿性蛋白酶復合［24］水解黃粉蟲蛋白效果都更好。

2.2 黃粉蟲各種提取方法的比較

有機溶劑提純時產量較高，但對氨基酸破壞大。堿提法因熱堿提取易引起蛋白質變性。非溶劑法提純，難以解決脫色、除臭等問題［25］。鹽析法制得的蛋白活性較高，但離子強度過大會降低蛋白提取率。酶法制備生物活性肽具有很高的安全性，另外復合蛋白酶水解黃粉蟲蛋白效果比單酶水解效果好［26］。劉懷如［27］研究發現，酶法提取出的蛋白粉中氨基酸的含量比堿法提取含量高。冀憲領等［17］研究表明，鹽提法優于堿提法。仲義等［28］研究表明，胰蛋白酶提蛋白法比堿提蛋白法蛋白得率高。當以鮮蟲為基質提取蛋白質時，胰蛋白酶提法與堿提法提取蛋白得率差異不大;而以干蟲為基質提取蛋白質時，胰蛋白酶提蛋白法與堿提法差異極顯著［27］。由此可見，不同蟲態不同基質，最佳的蛋白提取方法也有所差異。

2.3 蛋白肽分離提純

近年來，黃粉蟲多肽分離純化方法主要有超濾、高效液相色譜、凝膠過濾層析、離子交換層析等。將幾種方法結合，能達到更好的分離效果。張莉莎［24］對蛋白酶解產物進行葡聚糖SephadexG-25 凝膠柱層析和陽陰離子交換柱層析分離純化。何桂梅［6］通過Sephadex G-25葡聚糖凝膠色譜和DEAE Sepharose F.F.離子交換層析，制得多肽組分S2-1 和S2-2。

3 黃粉蟲蛋白的開發利用

3.1 黃粉蟲蛋白飼用價值

黃粉蟲蛋白質含量高，氨基酸比例合理，具有較高的飼用價值。鄧青云［29］在蛋雞飼料中添加黃粉蟲蛋白飼料，蛋雞的產蛋率提高5.06%、蛋的重量增加12.4%、凈增效益提高32.12%，顯著提高經濟效益。在飼料中添加黃粉蟲蛋白粉飼喂特種水產動物不僅可以促進魚的生長，還能增加其免疫力，提高抗病性［30］。

3.2 黃粉蟲蛋白食用價值

黃粉蟲蛋白質是優質的全價蛋白［14］。黃粉蟲的幼蟲經初加工可直接食用，經調味加工也可制成罐頭［19］。黃粉蟲蛋白經過酶解制得黃粉蟲氨基酸營養液［31］，黃粉蟲蟲漿經過發酵制得黃粉蟲酸奶，這類蛋白產品越來越受到歡迎。

3.3 黃粉蟲蛋白醫用保健價值

黃粉蟲蛋白藥用價值已陸續被發現，動物實驗發現，飼喂黃粉蟲蛋白可增加小鼠免疫器官重量、刺激B淋巴細胞產生抗體、激活單核—巨噬細胞功能增強、提高機體免疫力［32］，并且能夠促進生長。黃粉蟲幼蟲蛋白粉濾液具有較好的降低血脂及促進膽固醇代謝的功能。黃粉蟲蛋白提取物含有豐富的抗凝和纖溶成分，使其成為開發溶栓藥物的良好藥源［33］。

4 存在問題與發展對策

4.1 存在問題

雖然黃粉蟲蛋白資源的利用歷史較長，但是它仍面臨著許多問題，如基礎研究薄弱、產業化程度低、營養配比不合理且缺乏相應的科技協調。因此，進一步開發利用蛋白還需要許多措施來完善。

4.2 發展對策

通過不同階段蟲態營養價值、毒理實驗和安全性評價等綜合性分析，為黃粉蟲蛋白的精深加工提供理論依據。雖然研究了一些抗腫瘤、抗血壓、抗膽固醇、抗氧化等蛋白肽，但具體的作用機理仍然不是很清楚，有待研究。進一步改善飲食觀念，消除人們對食用昆蟲的偏見，積極利用黃粉蟲資源作為食物和蛋白質的來源。

5 結論

黃粉蟲蛋白是一個新興的、具有巨大發展潛力的蛋白資源。黃粉蟲的蛋白含量高、氨基酸配比合理，營養豐富。通過綜合研究開發，有望使黃粉蟲蛋白在食品、醫藥、飼料等方面發揮出更大的作用。

［1］王文亮，孫愛東.提高黃粉蟲蛋白質水解率的研究［J］.食品發酵與工業，2006，32(3):145-146.

［2］Metcalf C L，Flint W P.Destructive and Useful Insects［M］.4th Edn.Toronto:McGraw Hill，1962:1099-1100.

［3］Guevara O L，et al.Amino acid determination in some edible Mexican insects ［J］.Amino Acids，1995，9(2):161-173.

［4］Tang Q F，Dai Y，Liu X L.Immunomodulatory effect of the larvae of yellow mealworm ［M］.2010.

［5］Kitts D D，et al.Bioactive proteins and peptides from food sources.Applications of bioprocesses used in isolation and recovery ［J］.Current Pharmaceutical Design，2003，9(16):1309-1323.

［6］何桂梅.黃粉蟲蛋白分類提取水解純化及其抗氧化活性研究［D］.楊凌:西北農林科技大學，2010.

［7］王雷，嚴善春.蠅類開發與利用［J］.東北林業大學學報，2004，32(6):97-98.

［8］韓潤林，等.黃粉蟲幼蟲抗菌肽的誘導及其抗菌活性的初步研究［J］.內蒙古農牧學院學報，1998，19(3):114-117.

［9］吳福中，林華峰.中國黃粉蟲產品開發利用的現狀及其對策［J］.有機農業與食品科學，2005，21(8):72-73.

［10］代春華，等.黃粉蟲幼蟲粉水解及體外抗氧化性研究［J］.中國糧油學報，2009，24 (12):118-123.

［11］李海，等.抗腫瘤肽的研究進展［J］.實用腫瘤雜志，2008，23(6):578-581.

［12］Folkman J.Antiang iogenesis in cancer therapy endostatin and its mechanisms of action ［J］.Experimental Cell Research，2006，312(5):594-607.

［13］劉顏崗，程璟俠，趙瑞君，樊宏英.黃粉蟲幼蟲抗腫瘤細胞K562 抗菌肽的分離純化［J］.中國媒介生物學及控制雜志，2009，20(6):565-568.

［14］趙大軍，馬勇.黃粉蟲系列食品的開發應用研究［J］.食品工業科技，2006，27(9):167-168.

［15］Audas A，Hogan G R，Razniak H J.Incubation temperature as a modifying factor on survival of Tenebrio molitor reared in Se-containing media ［J］.Journal of Toxicology and Environmental Health，1995，44(1):115-122.

［16］陳彤，王克.黃粉蟲等昆蟲的營養價值與食用性研究［J］.西北農業大學學報，1995，25(4):78-82.

［17］冀憲領，蓋英萍.黃粉蟲蛋白質的提取工藝研究［J］.食品科技，2000，5:24-25.

［18］胡榮學，王成忠，于功明.酶法制備黃粉蟲蛋白粉工藝研究［J］.中國釀造，2008，24(201):94-96.

［19］王文亮，孫守義，王守經.中國黃粉蟲食品研究開發現狀及發展前景［J］.世界農業，2007，341:51-52.

［20］李維勝，等.于桂香木瓜蛋白酶水解黃粉蟲蛋白提取氨基酸工藝條件優化的研究［J］.現代農業科技，2007，4:107-108.

［21］盧文靜，韓濤.黃粉蟲胰蛋白酶酶解工藝的研究［J］.北京農學院學報，2012，27(4):77-79.

［22］代春華.黃粉蟲幼蟲蛋白酶解制備降血壓肽的研究［D］.無錫:江南大學，2012.

［23］王文亮，孫愛東.胰蛋白酶水解黃粉蟲蛋白工藝條件的優化［J］.食品發酵與工業，2005，31(10):160-162.

［24］張莉莎，等.雙酶水解黃粉蟲蛋白制備生物活性肽的工藝優化［J］.西北農林科技大學學報，2009，37(2):166-167.

［25］Kigawa T，et al.Preparation of Escherichia coli cell extract for highly productive cell-free protein expression ［J］.Journal of Structural and Functional Genomics，2004，5(2):63-68.

［26］羅贊，等.黃粉蟲蛋白質酶法提取的研究［J］.農產品加工，2009，4:68-71.

［27］劉懷如，等.黃粉蟲有效物質的綜合提取及提取方法的比較［J］.昆蟲知識，2003，40(4):362-365.

［28］仲義，等.不同方法提取昆蟲蛋白質效果比較［J］.吉林農業科學，2009，34(3):58-64.

［29］鄧青云，姜益泉，李國元.昆蟲蛋白飼料對蛋雞產蛋效果研究［J］.畜禽業，2008，10(234):19-20.

［30］陳惠娟，廖森泰，劉吉平.昆蟲蛋白資源的利用研究概況［J］.廣東農業科學，2011，19:105-108.

［31］杜方嶺.黃粉蟲氨基酸口服液的工藝研究及口感調配［J］.山東農業科學，2008，9:94-95.

［32］李奕冉，等.黃粉蟲蛋白對小鼠免疫影響的試驗研究［J］.中國實驗方劑學雜志，2010，16(15):87-89.

［33］陳雅雄，等.黃粉蟲蛋白提取物纖溶活性及性質研究［J］.時珍國醫國藥，2011，22(1):169-171.