基于新型加工方法的九香虫药食两用价值研究*

蔡仁莲,檀　军,范定涛,杨佳琪,田　莹,郭建军

(1.贵州大学 昆虫研究所暨贵州山地农业病虫害重点实验室,贵州 贵阳　550025；2.遵义医学院 组织学与胚胎学教研室,贵州 遵义　563099；3.遵义市农产品质量安全检验检测中心,贵州 遵义　563000；4.贵州师范大学 物理与电子科学学院,贵州 贵阳　550025)



基础医学研究

基于新型加工方法的九香虫药食两用价值研究*

蔡仁莲1,2,檀军1,2,范定涛3,杨佳琪1,田莹4,郭建军1

(1.贵州大学 昆虫研究所暨贵州山地农业病虫害重点实验室,贵州 贵阳550025；2.遵义医学院 组织学与胚胎学教研室,贵州 遵义563099；3.遵义市农产品质量安全检验检测中心,贵州 遵义563000；4.贵州师范大学 物理与电子科学学院,贵州 贵阳550025)

目的 研究新型加工方法的九香虫药食两用价值。方法 通过对九香虫进行新型加工处理,得到九香虫血淋巴蛋白,对提取血淋巴后的虫体进行营养成分测定和营养价值评价,采用倒置显微镜观察九香虫血淋巴蛋白对人胃癌BGC-823细胞形态变化，评价其抗癌活性。结果 采用新型加工法处理的九香虫虫体蛋白质、氨基酸、粗脂肪及灰分含量分别为23.68%、29.99%、27.72%和2.83%; 第一限制性氨基酸为色氨酸,不饱和脂肪酸占总脂肪酸的64.03%; 矿物质和微量元素含量丰富,尤其是K和P的含量较高,分别达到了4.33 mg/g和3.62 mg/g。通过形态学观察发现,九香虫血淋巴对体外培养的人胃癌BGC-823细胞增殖具有较明显的抑制作用,且在浓度为20、30、40 mg/L时具有浓度依赖性。结论 采用新型加工处理的九香虫虫体及提取物血淋巴具有较高的药食两用价值。

九香虫;加工;虫体;血淋巴;药食两用价值

昆虫资源是目前地球上规模最大、分布最广,尚未得到充分开发利用的宝贵资源[1]。我国80年代开始对昆虫资源进行开发利用研究,先后对家蝇、黄粉虫、蝉蛹[2]、芫菁[3]等营养成分进行了研究,并取得一定成果。九香虫(AspongopuschinensisDallas)是昆虫纲半翅目兜蝽科昆虫,又称打屁虫和屁巴虫等,是一种药食两用昆虫,因其理气止痛、温中助阳的功能以及含有抗癌、抗菌、抗凝血的药用成分而倍受人们重视[4]。“有钱吃鹿茸,没钱吃打屁虫”,九香虫营养保健价值近年来逐渐受到重视。但对于九香虫资源开发研究较少,并存在着加工方法不科学、未进行深层次开发利用等问题。

传统的九香虫加工方法是将其淘洗干净,放入约40 ℃温水中催屁,经过三四次换水后,将翅膀尽展的九香虫捞起滤水,再将其倒入烧热的铁锅中翻炒[5-6]。该加工方法仅得到九香虫的虫体,血淋巴液中不耐高温的蛋白绝大部分发生不可逆的变性,故传统的九香虫加工方法未对九香虫的血淋巴等活性成分进行充分利用。本研究对传统的九香虫加工方法进行改进[7],采用现代化低温分离提取技术得到血淋巴,并用于抗癌活性检测,在此基础上,对加工后虫体的营养成分进行分析,为充分利用这一宝贵的药食两用昆虫资源提供依据。

1　材料与方法

1.1试验材料、主要试剂与仪器九香虫鲜虫采自贵州省习水县,虫体色黑,带铜色光泽. 触角黑色,第5节红黄色,第2节长于第3节,前盾片前侧缘直,中间稍内凹,经贵州大学昆虫研究所郭建军教授鉴定为九香虫(AspongopuschinensisDallas); 人胃癌BGC-823细胞,购自中国科学院上海细胞库。

DMEM培养基(美国Hyclone公司)、胰蛋白酶(美国Hyclone公司)、胎牛血清(浙江天杭生物科技有限公司)、蛋白定量试剂盒(北京普利莱基因技术有限公司),硫酸铜、硫酸钾、硫酸、盐酸、石油醚、苯酚等均为分析纯。

DGX-943B-1型电热恒温培养箱(上海福玛实验设备有限公司); 氨基酸自动分析仪(日立L8900); SZF-06A型脂肪酸测定仪(上海昕瑞仪器仪表有限公司); phS22C型PH计(上海雷磁仪器厂); WFX-210型原子吸收分光光度计(北京北分瑞利分析仪器公司)；内离心管(AXYGEN牌)；倒置显微镜(日本Nikon DMIRE2)；FOSS 2048 索氏提取仪 (丹麦福斯公司)；GC-2014气相色谱仪(上海基泰生物科技有限公司)。

1.2实验方法

1.2.1九香虫新型加工方法野外采集九香虫成虫带回实验室,冰箱-20 ℃冷冻致死,将其头部及翅膀一起掰下弃去,剩余部分放入底部扎有小孔的内离心管中,将内离心管插入到外离心管中; 经过10 000 rpm离心后使虫体中的血淋巴液被分离到外离心管中,从而获得血淋巴液和加工后的虫体[7]。数据中传统加工方法(1)、(2)和(3)分别自文献[8]和文献[9]。

1.2.2九香虫虫体营养成分测定虫体水分含量:将加工后的九香虫虫体放置于105 ℃常压干燥至恒重,虫体样本重量与烘干恒重之差即为样品的水分含量[10],重复3次，取均值。

粗蛋白含量:采用凯氏定氮法[11],在催化剂作用下,用硫酸破坏九香虫虫体有机物,使含氮物转化成硫酸铵,加入强碱并蒸馏使氨逸出,用硼酸吸收,用酸滴定出氨的含量,再乘以换算系数6.25计算粗蛋白含量。

灰分:马福炉灼烧法[12]测粗灰分,称取一定量样品于电炉上缓缓炭化至白烟冒完之后,置于535 ℃的高温电炉上,烧至灰白色,称重。

粗脂肪含量:采用索氏提取法[13],在索氏提取仪中用乙醚提取样品,称提取物的重量。

氨基酸含量:取一定量样品,经6 mol/L盐酸于110 ℃恒温箱中水解22 h后,抽酸,定容,氨基酸自动分析仪测定氨基酸含量; 用对二甲基苯甲醛法[14]测定色氨酸含量。

脂肪酸含量:采用GC-2014气相色谱仪,依据JY/T021-1996分析型气相色谱通则进行检测[15]。

矿物质和微量元素含量:采用原子吸收分光光度计(WFX-210),测定九香虫体内的K、Na、Ca、Mg、Fe、Cu、Mn、Zn、P含量。

1.2.3九香虫营养价值评价根据FAO/WHO建议的每克氨基酸评分标准模式和鸡蛋蛋白模式对九香虫营养成分进行分析,计算氨基酸评分(AAS)、化学分(CS),公式如下:

AAS=待评样品中某种必需氨基酸含量[g/100g(蛋白)]÷FAO评分模式中同种氨基酸的含量[g/100g(蛋白)]。

CS=待评样品中某种必需氨基酸含量[g/100g(蛋白)]÷鸡蛋蛋白中同种氨基酸的含量[g/100g(蛋白)]。

1.2.4九香虫血淋巴抗癌活性观察

1.2.4.1癌细胞的培养人胃癌BGC-823细胞体外培养于DMEM(高糖)培养基中,培养基内含10%胎牛血清、2 mmol/L谷氨酰胺、100 000 U/L青霉素、100 mg/L链霉素,置于37 ℃、5%CO2培养箱内进行体外培养。

1.2.4.2供试九香虫血淋巴总蛋白的制备采用1.2.1方法制备九香虫血淋巴,10 000 rpm /min,4 ℃离心10 min,吸取血淋巴水溶性组分置于新的离心管中,采用饱和硫酸铵盐析法[16]进行沉淀,用PBS溶解沉淀蛋白,透析,Bradford法测定蛋白质浓度,用PBS稀释成相应浓度,过滤除菌备用。

1.2.4.3形态学观察法检测九香虫血淋巴总蛋白抗肿瘤活性设对照组和九香虫血淋巴处理组(血淋巴浓度为20、30、40 mg/L)。取对数生长期的BGC-823细胞,以每孔5×103个细胞接种于96孔板中,每孔细胞悬液体积为100 μL，待细胞贴壁后,处理组每孔加入血淋巴总蛋白10 μL,使得终浓度分别为20、30、40 mg/L，对照组加入PBS溶液10 μL,每组设4个孔，培养48 h后于倒置显微镜下观察细胞的形态变化。

2　结果

2.1九香虫主要成分含量由表1可知,经新型加工方法处理的九香虫虫体,其蛋白质含量(23.68%)丰富,远高于猪肉(13.2%)、鸡肉(19.3%)、泥鳅(17.55%)、鲤鱼(16.53%)等[17],灰分含量2.83%,水分含量(38.36%)适中,粗脂肪含量(27.72%)较高。

表1九香虫主要营养成分

营养成分水分灰分粗蛋白粗脂肪其他含量(%)38.362.8323.6827.727.41

2.2九香虫的氨基酸含量新型加工方法与传统加工方法处理后的虫体营养成分分析结果(见表2)。

由表2可知,九香虫经过新型加工方法处理,除胱氨酸未检出外,其余17种氨基酸均存在,总氨基酸含量达到了299.9 mg/g。谷氨酸含量最高,达到了33.5 mg/g,谷氨酸不仅是鲜味氨基酸,而且在脑组织生长代谢中具有重要作用,其次是丙氨酸32.2 mg/g、天门冬氨酸24.9 mg/g、缬氨酸24.5 mg/g等,最低的是色氨酸4.4 mg/g。与经传统加工工艺处理后的虫体相比,经过新型加工方法处理的虫体除天门冬氨酸、丝氨酸、赖氨酸略低外,其余氨基酸含量处于两种传统加工方法得到的虫体氨基酸含量之间,EAA/TAA与EAA/NAA也处于两种传统加工方法之间。

表2新型与传统加工方法测定的九香虫氨基酸含量比较

氨基酸名称九香虫体内氨基酸含量(mg/g)新型加工方法传统加工方法(1)传统加工方法(2)天门冬氨酸Asp24.926.428.8苏氨酸*Thr10.710.99.8丝氨酸Ser13.217.317.9谷氨酸Glu33.532.531.8甘氨酸Gly22.017.916.8丙氨酸Ala32.232.836.9缬氨酸*Val24.521.49.2蛋氨酸*Met8.89.15.0异亮氨酸*Ile15.310.09.4胱氨酸Cys———亮氨酸*Leu22.842.015.2酪氨酸Tyr18.754.819.9苯丙氨酸*Phe13.018.78.2赖氨酸*Lys12.315.015.7组氨酸*His10.79.710.1精氨酸Arg12.812.313.5脯氨酸Pro20.12.52.9色氨酸*Trp4.41.01.9氨基酸总量(TAA)299.9334.3253.0必需氨基酸(EAA)122.5137.884.5非必需氨基酸(NEAA)177.4196.5168.5EAA/TAA(%)40.841.233.3EAA/NAA0.60.70.5

*表示必需氨基酸,“—”表示未检出。

2.3九香虫营养价值评价本文采用化学法评价九香虫氨基酸分,结果(见表3)。

表3九香虫氨基酸模式与FAO模式和全鸡蛋模式的比较(g/100 g)

必需氨基酸*FAO模式*全鸡九香虫必需氨基酸氨基酸评分AAS化学分CSIle4.005.2415.30.380.29Leu7.008.4122.80.330.27Lys5.506.4912.30.220.19Met+Cys3.506.278.80.250.14Phe+Tyr6.009.5531.70.520.33Thr4.005.3910.70.270.20Trp1.001.624.40.440.27Val5.005.7624.50.490.43总计36.0048.73130.5——

*:蛋白的氨基酸含量来源于文献[17]; FAO模式即联合国粮农组织/世界卫生组织模式; AAS:实验蛋白质氨基酸含量(g/100g 蛋白质)/FAO评分模式氨基酸含量(g/100g 蛋白质); CS:实验蛋白质氨基酸含量(g/100g 蛋白质)/鸡蛋蛋白质氨基酸含量(g/100g 蛋白质)。

由表3可知,经新型加工方法处理的九香虫虫体(苯丙氨酸+酪氨酸)的氨基酸分最高,达0.52; 缬氨酸的化学分最高,为0.43; 与全鸡蛋等日常食用的动物蛋白相比,九香虫必需氨基酸含量偏低,各氨基酸的评分也偏低。

2.4九香虫的脂肪酸组成脂肪酸组成是评价食物营养价值的重要依据,本实验用气相色谱法对加工后九香虫的脂肪酸进行分析,检测结果(见表4)。

表4新型与传统加工方法测定的九香虫脂肪酸含量比较

脂肪酸名称九香虫体内脂肪酸含量(%)新型加工方法传统加工方法(1)传统加工方法(2)传统加工方法(3)油酸44.7249.4830.4320.41软脂酸32.9430.3641.5424.03软脂油酸15.63——24.14亚油酸3.394.764.504.15硬脂酸2.74——0.63豆蔻酸0.29——3.49花生二烯酸0.11———花生烯酸0.10———亚麻酸0.06—0.95—花生酸0.02——1.40

“—”表示未检测。

从表4可见,经新型加工方法处理的九香虫虫体脂肪酸含量仍很丰富,且不同加工方法得到虫体的脂肪酸含量差别较大,本研究共检出10种脂肪酸,含4种饱和脂肪酸,6种不饱和脂肪酸,其中油酸含量(44.72%)最高,其次是软脂酸(32.94%)、软脂油酸(15.63%)、最低的是花生酸(0.02%),不饱和脂肪酸含量高达64.03%。

2.5九香虫体内的矿物质和微量元素含量本实验对九香虫体内部分无机矿物质及微量元素含量进行了分析,结果(见表5)。

表5新型与传统加工方法测定的九香虫矿物质元素和微量元素含量比较(mg/g)

元素名称检测标准新型加工方法传统加工方法(1)传统加工方法(2)KGB/T5009.91-20034.330.250.35NaGB/T5009.91-20030.01——CaGB/T5009.92-20031.270.100.13MgGB/T5009.90-20031.631.261.33FeGB/T5009.90-20030.800.360.21CuGB/T5009.13-20030.020.030.03MnGB/T5009.90-20030.010.020.01ZnGB/T5009.14-20030.090.090.07PGB/T5009.87-20033.620.360.39

从表5可看出,经新型加工方法处理的九香虫体内的矿物质和微量元素种类丰富,含有K、Na、Ca、Mg、Fe、Cu、Mn等9种元素,新型加工方法得到九香虫虫体的微量元素除Cu、Mn外,其余几种微量元素含量均高于传统加工方法得到虫体的微量元素,其中常量元素K、Mg、Ca、P含量很高,均超过1 mg/g。微量元素中的Fe、Zn含量较高,均分别达到0.80 mg/g和0.09 mg/g。

2.6形态学观察九香虫血淋巴对人胃癌BGC-823生长的影响对照组BGC-823细胞培养48 h后倒置显微镜下可见癌细胞呈上皮样贴壁生长,呈多边形、长梭形,折光性强、轮廓清晰(见图1A)。加入低浓度血淋巴蛋白(20 mg/L)后细胞形态发生了微小变化(见图1B)。随着加药浓度增加,细胞形态变化越加明显:细胞逐渐变圆、变小,固缩,大量细胞脱落漂浮,细胞总数明显减少(见图1C、D)。九香虫血淋巴对体外培养的人胃癌BGC-823细胞增殖具有较明显的抑制作用,且在浓度为20、30、40 mg/L时具有浓度依赖性。

A表示PBS对照组; B、C和D分别表示血淋巴蛋白浓度为20、30和40 mg/L。　　图1　九香虫血淋巴蛋白对人胃癌BGC-823生长的影响(×400)

3　讨论

与传统加工方法相比,新型加工方法得到的九香虫虫体蛋白质、脂肪酸含量丰富,粗脂肪含量高。不饱和脂肪酸可以降低血脂、血浆纤维蛋白含量及血液粘度,改善血液微循环[18],故提取血淋巴后的九香虫虫体可用于开发富含不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸的高档食用油,虽然九香虫是药食两用昆虫,民间早有食用九香虫的习俗,但其安全性有待进一步研究。 新型加工方法得到的九香虫必需氨基酸含量偏低,各氨基酸的评分低于传统方法，但无统计学意义。根据其氨基酸特点,建议将九香虫与其他食物搭配食用; 通过新型加工方法得到的九香虫矿物质营养价值总体较高,除Cu、Mn外,其余几种微量元素含量均高于传统加工方法得到虫体的微量元素; 新型加工方法得到的氨基酸EAA/TAA与EAA/NAA处于两种传统加工方法之间,表明经过新型加工方法处理的九香虫在获得传统加工方法所不具备的提取血淋巴之后,剩余虫体仍然具有很高的营养价值。从虫体中提取的血淋巴蛋白具有抗癌活性作用,对胃癌BGC-823细胞生长具有较明显的抑制作用,且随着血淋巴蛋白浓度(20、30、 40 mg/L)的增加,抑制胃癌BGC-823细胞生长的作用越明显,具有浓度依赖性,本实验仅能证明九香虫血淋巴蛋白促进胃癌BGC-823细胞死亡，但细胞的死亡是细胞主动性、程序性的凋亡还是细胞坏死，仍需进一步检测BGC-823细胞凋亡率来探讨九香虫血淋巴蛋白是否通过诱导细胞凋亡从而达到抑制细胞增殖的作用。

新型加工方法采用现代化低温分离技术提取血淋巴,避免了传统加工方法中虫体蛋白在极端环境中变性的弊端,其优越性在于:①通过新型加工方法得到的血淋巴,是传统加工方法所不具有的; ②血淋巴中脂溶性组分及虫体可用于开发富含不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸的高档食用油,这也是传统加工方法所不具有的; ③新型加工方法得到的九香虫矿物质营养价值总体较高。九香虫是药食两用昆虫,随着环境条件的恶化,尤其是近年来农药的大量使用,导致野外九香虫种群大量减少,供求缺口不断加大,市场价格不断攀升,采用新型加工方法,根据九香虫提取物的特性及作用分类加工,充分利用这一宝贵的药食两用昆虫资源意义重大。

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[收稿2016-06-15;修回2016-07-10]

(编辑：王静)

Research on medicinal and edible value ofAspongopuschinensisDallas after being novelly processed

CaiRenlian1,2,TanJun1,2,FanDingtao3,YangJiaqi1,TianYing4,GuoJianjun1

(1.Provincial Key Laboratory for Agricultural Pest Management of Mountainous Region,Institute of Entomology of Guizhou University,Guiyang Guizhou 550025,China;2.Department of Histology and Embryology,Zunyi Medical University,Zunyi Guizhou 563099,China;3.Quality and Safety of Agricultural Products Testing Center,Zunyi Guizhou 563000,China;4.Department of Electronic and Information Engineering,Guizhou Normal University,Guiyang Guizhou 550025,China)

Objective Study on medicinal and edible value ofAspongopuschinensisDallas after being novelly processed.Methods Through the novel process,polypide and haemolymph ofA.chinensiswere obtained. The nutrients and evaluation of nutritional value polypide were analyzed. Morphological changes of the cells were observed by using inverted microscope,and its anti-cancer activity of haemolymph was studied.Results The content of protein,amino acids,fat and ash were 23.68%,29.99%,27.72% and 2.83%,respectively. The content of unsaturated fatty acids occupied 64.03% of the rough fat. Minerals and trace elements (especially K,4.33 mg/g and P,3.62 mg/g) were abundant. The haemolymph fromA.chinensiscould inhibit the proliferation of human gastric cancer line BGC-823 cell obviously in vitro with a dosage-dependent effect within the concentration of 20,30 and 40 mg/l.Conclusion The results showed medicinal and edible value of the novel processing products ofA.chinensiswere extremely high.

AspongopuschinensisDallas; process; polypide; haemolymph; medicinal and edible value

国家自然科学基金资助项目(NO:81360612);贵州省科学基金省校联合项目(NO:黔科合LH字[2014]7650);贵阳市科技局中药现代化项目(NO:[2012204]43)。

郭建军,男,教授,博士,研究方向:资源昆虫开发利用,E-mail:agr.jjguo@gzu.edu.cn。

R282.4

A

1000-2715(2016)04-0345-05