昆虫蛋白质提取工艺现状

阎 峰，王文舒，付运星，王秀君，刘永华

（1.郑州市农业行政综合执法支队，河南 郑州 450000；2.河南牧业经济学院；3.漯河立蓓生物科技有限公司）

昆虫是地球上生物量最大的群体，具有繁殖速度快、生产成本低、蛋白质含量高和纤维素含量少等特点，是极具开发潜力的一种蛋白源。世界上约有100多万种的昆虫，占整个已知动物种类的60%左右，可食用的大约有3 650种。

昆虫蛋白中包含了20 多种人体所需的氨基酸，其中包括赖氨酸、苏氨酸等人体不能合成的氨基酸。此外，昆虫体内还含有多糖、脂类、多种维生素和少量矿物质等。昆虫的蛋白质营养结构合理，容易被人体吸收，并且优于其他动物蛋白质和植物蛋白质，所以被世界很多国家所关注。

20 世纪80 年代我国市场上就开始出现昆虫制品，到如今，用黄粉虫、蚕蛹等制作的昆虫酱、蛋白粉和氨基酸饮料等，不仅含有丰富的蛋白质，而且其中含有的抗菌肽还可以有效地提高人体自身免疫力。还有用蚕丝制作各种面食，增加面食中的蛋白质含量，可以起到降血脂、保护肝脏等功能。

21世纪昆虫食品的开发前景非常广阔，美国、墨西哥、日本等许多国家都投入到昆虫食品的开发研究中。其中美国航天局利用可食用昆虫即将研发出太空食品；墨西哥也利用可食用昆虫开发出许多食品；日本在昆虫的研究上投入了大量的资金，并且成立了委员会，推动昆虫开发和利用，并且预测10年后将会得到大约3倍于投入的回报。

21 世纪昆虫的研究与利用不应只体现在食品上，在医疗、保健、农业和畜牧业上都应有所体现。由于昆虫的种类多、繁殖速度快，所以昆虫资源将是未来人类生活中必不可少的、发展潜力巨大的资源宝库。

1 昆虫蛋白质提取方法

蛋白质抽提通常是指用适当的溶剂和方法，从原料中把有效成分分离出来的过程。经过处理和破坏细胞原材料中的有效成分，可用缓冲液、稀酸、稀碱，或有机溶剂（如丙酮、乙醇）等抽提，有时还可以用蒸馏水抽提。一般理想的抽提溶液应具备下述条件：对有效成分溶解度大，破坏作用小；对杂质不溶解或溶解度很小；来源广泛、价格低廉、操作安全等。目前昆虫蛋白质的提取方法有四种，分别为碱提法、盐提法、胰蛋白酶法和Tris-HCl 法。

1.1 碱提法

原理：在碱性条件下，蛋白质结构发生变化，蛋白质分子次级键（氢键）发生破坏，某些极性基团发生解离，促进结合物与蛋白质分离，调整离心后的上清液的pH 值，使pH值达到蛋白质的等电点，增加了蛋白质的溶解性，从而让蛋白质析出。

1.2 盐溶提取法

原理：蛋白质可溶于盐溶液中，称为盐溶作用。离子强度较低的中性盐溶液有促进蛋白质溶解、保护蛋白质活性的作用，离子强度高则会引起蛋白质发生盐析作用。常用的盐溶液是NaCl溶液。

1.3 蛋白酶溶解法

原理：酶溶法就是用生物酶将细胞膜消化溶解的方法，利用此方法处理细胞必须根据细胞的结构和化学组成选择适当的酶。胰蛋白酶可在低浓度下溶解蛋白质，但胰蛋白酶浓度过高会使提取出的蛋白质失活变性。

1.4 Tris-HCl提蛋白法

原理：蛋白质可溶于Tris-HCl 缓冲溶液中，缓冲液可以抗衡蛋白质溶液中pH 值的改变。对蛋白质溶解度大，破坏作用小，对杂质溶解度很小。

2 蛋白质含量测定

2.1 Bradford检测法

原理：这一方法基于考马斯亮蓝G250有红、蓝两种不同颜色的形式。在一定浓度的乙醇及酸性条件下，可配成淡红色的溶液，当与蛋白质结合后，产生蓝色化合物，反应迅速而稳定。化合物颜色的深浅与蛋白质浓度的高低成正比关系，可检测595 nm 的光吸收值的大小计算蛋白质的含量。

2.2 凯氏定氮法

原理：各种天然有机物的总含氮量通常用微量凯氏定氮法来测定。当被测的天然含氮有机物与浓硫酸共热时，被氧化为二氧化碳和水，氨与硫酸结合生成硫酸铵。消化完成后，在凯氏定氮仪中，加入强碱消化液，使硫酸铵分解，放出氨。借水蒸气蒸馏法，将氨蒸入过量标准无机酸溶液中，然后用标准碱溶液进行滴定。根据所测得的氨量，计算样品的含氨量。由凯氏定氨法测定出样品中的含氮量，再乘以系数6.25，便得到样品所含蛋白质量。

3 国内外研究现状

研究昆虫蛋白质的提取与纯化技术，是进一步开发与利用昆虫蛋白源的前提。从20世纪50年代到70年代，动物蛋白主要是以有机溶剂提纯，虽然产量较高，但对含硫氨基酸破坏性大，灰分含量高，品质差，此后，碱提法为人们广泛采用，可是，据报道，热碱提取使蛋白质变性，严重影响其品质，而低温提取则产量偏低。昆虫蛋白质提取是20世纪80年代迅速发展起来的一项新工艺。提纯的昆虫蛋白质是食品和医药工业中的重要原料。在国外，昆虫蛋白主要是以非溶解性提法提炼，由于难于解决褪色、除臭等问题，加上纯化过程繁琐，而没有广泛应用于工业化生产。目前许多学者仍致力于对昆虫蛋白质提取工艺的研究。

刘怀如等对黄粉虫采用碱法和酶法提取去脂虫渣中的蛋白质，得出以下结论：酶法提取出的蛋白粉中氨基酸的含量均很高，碱法提取得到的蛋白质得率低。

冀宪领、盖英萍以黄粉虫幼虫脱脂虫粉为原料，使用了碱提法和盐提法两种提取方法，通过对蛋白质提取率的比较，得出盐提法优于碱提法。在保持蛋白质良好的特性下，通过单一性实验分析得出盐提法较为理想的条件为：离子强度为0.9、抽提温度为40 ℃、抽提时间为2 h、固液比为1：9。

王涛采用碱提法、盐提法和胰蛋白酶水解法三种方法对美洲大蠊中的蛋白质进行提取。对比各个提取方法对提取率的影响得出，酶法提取的蛋白质提取率最高。盐提法的最佳提取条件为在盐浓度为1%、提取温度为40 ℃、提取时间为2 h时，美洲大蠊蛋白质提取率最高。

潘怡欧分别用盐法、碱法和酶法三种方法测定了黄粉虫的鲜虫与干虫的蛋白质提取率。得出：鲜虫蛋白质提取率明显高于干虫蛋白质提取率，干虫与鲜虫蛋白质提取率一致，为酶法最高，碱提法其次，盐提法最低，并提出盐提法最优工艺条件组合：以鲜虫为基物，盐液浓度为1.0%，盐提温度为20 ℃，抽提时间为1h，固液比为1 ∶20时有最大得率；以干虫为基物，盐液浓度为1.0%，盐提温度为20 ℃，抽提时间为2 h，固液比为1 ∶15 时有最大得率。

肖潇等以雄蚕蛾干粉为原料，采用盐提法、碱提法这2 种方法提取粗蛋白，结果为碱法要好于盐法，并提出盐法提取雄蚕蛾蛋白质最优提取条件为：盐浓度1.5%，料液比（g/mL）1∶10，提取温度40 ℃，提取时间为4.5 h。盐法提取率为44.36%，蛋白质含量为34.5%。

王涛等采用碱提法、盐提法和酶提法对美洲大蠊蛋白质进行分离和提取，得出3种方法提取美洲大蠊蛋白质的效果从优到差依次为酶提法、碱提法、盐提法。

王敏、徐丽萍对盐提法、碱提法、酶法分析了优缺点，提出碱提酸沉法操作简单、污染小、成本低，但是高浓度碱会使蛋白质产生美拉德反应；盐提取法不会改变蛋白质内部结构，但是提取效率低；酶法时间短、效率高、不会产生有害成分。

4 小结

在昆虫蛋白质提取中，要根据昆虫材料和其所含蛋白质类型等的不同，以及温度、pH值、时间、溶剂等因素的影响，来选择不同的提取方法。在提取蛋白质的过程中，干扰因素也多，比如可能含有核酸、多糖等杂质，此外，影响蛋白质提取的因素还有沉淀温度、沉淀时间、原料的破碎程度、原料中残余脂肪的含量等，这些因素对昆虫蛋白质提取率的具体影响还有待进一步深入研究。因此，并没有提取蛋白质的通用方法。

碱提法操作简单、污染小、成本低，但高浓度碱会使蛋白质产生美拉德反应，当碱浓度超过一定值时，蛋白质发生“胱赖反应”，部分蛋白质变性，还会产生有毒物质；盐溶法不会改变蛋白质内部结构，但提取效率低；酶法时间短，效率高，不会产生有害成分，但生产成本高，无法应用于工业生产。

昆虫蛋白质提取方法各有其特点，单一方法提取往往会有一些限制，选择合理的方法，结合不同方法的优点，优化提取条件，使蛋白质提取的效率和纯度更高，这也是另一个研究热点。□