《Food Hydrocolloids》：Physicochemical and functional characterization of honey bee pupa protein fractions: Effect of extraction solvents
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該研究系統分離并表征了蜂蛹中四種蛋白組分（粗蛋白、水溶蛋白、鹽溶蛋白、堿溶蛋白），分析其成分、結構及功能特性。結果顯示水溶蛋白提取率最高（77.4%），乳化活性最強（63.47 m2/g），粗蛋白營養價值最優，鹽溶蛋白形成致密網絡結構，堿溶蛋白因部分 unfolding 表現出獨特功能。研究成果為昆蟲蛋白在食品系統中的應用提供理論依據。
費英宇|比馬爾·奇特拉卡爾|薛嬌王|郭超凡|周林燕|姜連洲|易俊杰
昆明理工大學食品科學與工程學院，中國昆明650500
摘要
本研究系統地對比了四種蜜蜂蛹蛋白組分——即粗蛋白（CP）、水溶性蛋白（WP）、鹽溶性蛋白（SP）和堿溶性蛋白（AP）的組成、結構特征和功能特性。其中，WP在提取率（77.4%）和溶解度（333.75 mg/g）方面表現最佳，而CP則具有與牛奶蛋白相當的營養價值。蛋白質鑒定結果顯示，CP中含有460種蛋白質，WP中含有402種，AP中含有10種，SP中含有13種。從功能角度來看，WP和SP具有最高的吸水性和吸油性。起泡能力依次為WP > CP ≈ AP > SP；乳化活性方面，AP最高（63.47 m2/g），其次是CP ≈ WP > SP。流變分析表明，WP能形成穩定的熱誘導凝膠網絡，而CP和AP則形成彈性較弱但結構穩定的凝膠。CP具有致密緊湊的層狀結構且分子間聚集性強，而WP則具有松散多孔的微觀結構，層狀結構分布均勻。此外，SP呈現均勻的顆粒狀和碎片狀形態，形成中等孔隙度但相對緊湊的網絡，這種網絡通過離子相互作用得以穩定；AP則發生部分 unfolding，導致疏水殘基暴露。總體而言，蜜蜂蛹中的這四種蛋白質組分具有不同的微觀結構和功能特性。WP和AP非常適合用于食品系統的乳化和起泡，而CP則更適合作為營養強化劑。
引言
隨著全球人口的持續增長以及傳統蛋白質來源（如家畜、家禽和水產養殖）面臨的環境和供應挑戰，探索可持續且營養均衡的替代蛋白質已成為食品科學和營養研究的重要焦點（Li等人，2025；Smetana等人，2023）。昆蟲蛋白因其高蛋白質含量、均衡的必需氨基酸組成、優異的消化率和低環境足跡而受到廣泛關注（Hancz等人，2024；Ochiai等人，2020）。大量研究致力于優化其提取方法并了解其技術和生物活性特性。特別是昆蟲蛋白水解物展現出多種生物活性，包括抗氧化、抗高血壓和抗炎作用（Ma等人，2023）。
在可食用昆蟲中，膜翅目（Hymenoptera）昆蟲，尤其是蜜蜂、黃蜂和螞蟻，是全球消費量第三大的昆蟲群體。其中，蜜蜂蛹（Apis mellifera）因其高蛋白質含量、均衡的氨基酸組成和豐富的生物活性化合物而備受關注。按干重計算，蜜蜂蛹含有約45%–50%的蛋白質，其必需氨基酸組成與傳統動物來源的蛋白質相當（García-López等人，2025；Ghosh等人，2021）。蛋白質組學分析表明，蜜蜂蛹蛋白富含王漿蛋白（MRJPs）、代謝酶和熱休克蛋白，顯示出顯著的營養和功能潛力（Zheng等人，2011）。在韓國，蜜蜂蛹被用于多種用途，如低分子量肽的來源、亞硝酸鈉的天然替代品以及靈芝（Cordyceps sinensis）的培養基（Choi，2021）。Zhang等人（2024）進一步報道，將表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）添加到蜜蜂蛹蛋白中可改善其流變性能，并提升其在3D食品打印中的應用效果（Zhang等人，2024）。先前的研究表明，不同的提取方法和緩沖系統顯著影響昆蟲蛋白的組成、溶解度和功能特性。例如，對多種昆蟲的研究表明，使用不同溶劑系統提取的蛋白質在氨基酸組成、起泡性能和乳化能力方面存在顯著差異（Kim等人，2019；Mishyna等人，2019；Rahman等人，2024），這表明提取條件會系統性地改變蛋白質的物理化學性質。類似地，對家蟋蟀（Acheta domestica）不同提取方法的比較顯示，不同的預處理和提取技術會影響蛋白質的溶解度、油/水保持能力、泡沫形成和乳液穩定性等功能特性（Cruz-López等人，2024）。這些溶劑條件介導的差異對于優化可食用昆蟲蛋白原料的應用具有重要意義。Osborne分級法根據溶解性將蛋白質分為水溶性白蛋白、鹽溶性球蛋白、醇溶性醇溶蛋白和堿溶性谷蛋白（Osborne，1924）。該方法可得到具有不同結構特征、蛋白質譜、氨基酸組成和營養價值的蛋白質組分。重要的是，該方法能夠生成功能特性明顯區分的組分，非常適合闡明蛋白質的結構-功能關系。目前，該技術被廣泛用于從植物蛋白（如豇豆（Teka等人，2020）、藜（Chenopodium quinoa Willd.）（Van de Vondel等人，2020）和蠶豆（Suchintita Das等人，2023；Sengar等人，2025））以及昆蟲蛋白（如蠟蟲（Galleria mellonella）（Ma等人，2024）和水牛蟲（A. diaperinus）（Ma等人，2025）中提取不同的蛋白質組分）。
然而，蜜蜂蛹蛋白的分級和表征尚未進行。使用不同溶劑梯度方法提取的組分在分子結構、界面行為和功能特性之間的系統比較研究仍待深入探討。
因此，本研究的目標是：（i）將蜜蜂蛹中的蛋白質分為四個不同的組別；（ii）評估它們的組成、物理化學和界面特性；（iii）通過結構表征和蛋白質組成的整合來評估昆蟲蛋白的功能性。
材料
新鮮的蜜蜂蛹（Apis mellifera ligustica）購自中國云南省昆明的當地市場。己烷購自上海阿拉丁生化科技有限公司（上海）。氫氧化鈉和鹽酸購自大茂化工試劑廠（天津）。PBS由美倫生物技術有限公司（大連）提供，8-氨基萘-1-磺酸（ANS）和5,5'-二硫代雙2-硝基苯甲酸（DTNB）則從其他來源獲得。
蛋白質特性
蛋白質的功能特性受提取條件的影響，不同的提取介質會產生具有不同功能的組分。四種蛋白質組分的溶解度各不相同，其中水溶性蛋白（WP）、鹽溶性蛋白（SP）、堿溶性蛋白（AP）和粗堿提取蛋白（CP）的醇溶性和鹽溶性組分產量較低。這些蛋白質組分的提取率分別為：CP（23.69% ± 1.77%）、WP（77.37% ± 2.63%）、AP...
結論
通過系統地研究四種蜜蜂蛹蛋白組分的組成和結構特征，并將其與功能特性聯系起來，本研究將基礎表征與實際應用相結合，為這些蛋白質在食品系統中的應用奠定了基礎。在四種組分中，WP具有最高的提取率和溶解度，以及優異的吸水性和吸油性、起泡性能和乳液穩定性。AP顯示出最強的乳化能力...
作者貢獻聲明
易俊杰：監督、資金獲取、數據分析、概念構思。
姜連洲：資金獲取。
費英宇：撰寫初稿、軟件使用、方法設計、實驗實施、數據分析。
周林燕：資金獲取、數據分析。
郭超凡：撰寫、審稿與編輯、監督、資金獲取、數據分析、概念構思。
薛嬌王：撰寫、審稿與編輯。
比馬爾·奇特拉卡爾：數據可視化。
未引用參考文獻
Ma等人，2025a；Ma等人，2024；Wang等人，2025；Zhang等人，2023；Zhang等人，2024；Zhang等人，2024；Zhang等人，2024。
致謝
作者感謝云南省學術專家工作站（項目編號202505AF350020）、云南省基礎研究項目（項目編號202301AT070359）、云南省科技項目（項目編號202302AH360003）以及云南省“繁榮云南人才支持計劃”（項目編號XDYC-QNRC-2022-0569）的財政支持，這些支持使我們能夠完成這項研究。
