《Food Hydrocolloids》：Physicochemical and functional characterization of honey bee pupa protein fractions: Effect of extraction solvents
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该研究系统分离并表征了蜂蛹中四种蛋白组分（粗蛋白、水溶蛋白、盐溶蛋白、碱溶蛋白），分析其成分、结构及功能特性。结果显示水溶蛋白提取率最高（77.4%），乳化活性最强（63.47 m2/g），粗蛋白营养价值最优，盐溶蛋白形成致密网络结构，碱溶蛋白因部分 unfolding 表现出独特功能。研究成果为昆虫蛋白在食品系统中的应用提供理论依据。
费英宇|比马尔·奇特拉卡尔|薛娇王|郭超凡|周林燕|姜连洲|易俊杰
昆明理工大学食品科学与工程学院，中国昆明650500
摘要
本研究系统地对比了四种蜜蜂蛹蛋白组分——即粗蛋白（CP）、水溶性蛋白（WP）、盐溶性蛋白（SP）和碱溶性蛋白（AP）的组成、结构特征和功能特性。其中，WP在提取率（77.4%）和溶解度（333.75 mg/g）方面表现最佳，而CP则具有与牛奶蛋白相当的营养价值。蛋白质鉴定结果显示，CP中含有460种蛋白质，WP中含有402种，AP中含有10种，SP中含有13种。从功能角度来看，WP和SP具有最高的吸水性和吸油性。起泡能力依次为WP > CP ≈ AP > SP；乳化活性方面，AP最高（63.47 m2/g），其次是CP ≈ WP > SP。流变分析表明，WP能形成稳定的热诱导凝胶网络，而CP和AP则形成弹性较弱但结构稳定的凝胶。CP具有致密紧凑的层状结构且分子间聚集性强，而WP则具有松散多孔的微观结构，层状结构分布均匀。此外，SP呈现均匀的颗粒状和碎片状形态，形成中等孔隙度但相对紧凑的网络，这种网络通过离子相互作用得以稳定；AP则发生部分 unfolding，导致疏水残基暴露。总体而言，蜜蜂蛹中的这四种蛋白质组分具有不同的微观结构和功能特性。WP和AP非常适合用于食品系统的乳化和起泡，而CP则更适合作为营养强化剂。
引言
随着全球人口的持续增长以及传统蛋白质来源（如家畜、家禽和水产养殖）面临的环境和供应挑战，探索可持续且营养均衡的替代蛋白质已成为食品科学和营养研究的重要焦点（Li等人，2025；Smetana等人，2023）。昆虫蛋白因其高蛋白质含量、均衡的必需氨基酸组成、优异的消化率和低环境足迹而受到广泛关注（Hancz等人，2024；Ochiai等人，2020）。大量研究致力于优化其提取方法并了解其技术和生物活性特性。特别是昆虫蛋白水解物展现出多种生物活性，包括抗氧化、抗高血压和抗炎作用（Ma等人，2023）。
在可食用昆虫中，膜翅目（Hymenoptera）昆虫，尤其是蜜蜂、黄蜂和蚂蚁，是全球消费量第三大的昆虫群体。其中，蜜蜂蛹（Apis mellifera）因其高蛋白质含量、均衡的氨基酸组成和丰富的生物活性化合物而备受关注。按干重计算，蜜蜂蛹含有约45%–50%的蛋白质，其必需氨基酸组成与传统动物来源的蛋白质相当（García-López等人，2025；Ghosh等人，2021）。蛋白质组学分析表明，蜜蜂蛹蛋白富含王浆蛋白（MRJPs）、代谢酶和热休克蛋白，显示出显著的营养和功能潜力（Zheng等人，2011）。在韩国，蜜蜂蛹被用于多种用途，如低分子量肽的来源、亚硝酸钠的天然替代品以及灵芝（Cordyceps sinensis）的培养基（Choi，2021）。Zhang等人（2024）进一步报道，将表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）添加到蜜蜂蛹蛋白中可改善其流变性能，并提升其在3D食品打印中的应用效果（Zhang等人，2024）。先前的研究表明，不同的提取方法和缓冲系统显著影响昆虫蛋白的组成、溶解度和功能特性。例如，对多种昆虫的研究表明，使用不同溶剂系统提取的蛋白质在氨基酸组成、起泡性能和乳化能力方面存在显著差异（Kim等人，2019；Mishyna等人，2019；Rahman等人，2024），这表明提取条件会系统性地改变蛋白质的物理化学性质。类似地，对家蟋蟀（Acheta domestica）不同提取方法的比较显示，不同的预处理和提取技术会影响蛋白质的溶解度、油/水保持能力、泡沫形成和乳液稳定性等功能特性（Cruz-López等人，2024）。这些溶剂条件介导的差异对于优化可食用昆虫蛋白原料的应用具有重要意义。Osborne分级法根据溶解性将蛋白质分为水溶性白蛋白、盐溶性球蛋白、醇溶性醇溶蛋白和碱溶性谷蛋白（Osborne，1924）。该方法可得到具有不同结构特征、蛋白质谱、氨基酸组成和营养价值的蛋白质组分。重要的是，该方法能够生成功能特性明显区分的组分，非常适合阐明蛋白质的结构-功能关系。目前，该技术被广泛用于从植物蛋白（如豇豆（Teka等人，2020）、藜（Chenopodium quinoa Willd.）（Van de Vondel等人，2020）和蚕豆（Suchintita Das等人，2023；Sengar等人，2025））以及昆虫蛋白（如蜡虫（Galleria mellonella）（Ma等人，2024）和水牛虫（A. diaperinus）（Ma等人，2025）中提取不同的蛋白质组分）。
然而，蜜蜂蛹蛋白的分级和表征尚未进行。使用不同溶剂梯度方法提取的组分在分子结构、界面行为和功能特性之间的系统比较研究仍待深入探讨。
因此，本研究的目标是：（i）将蜜蜂蛹中的蛋白质分为四个不同的组别；（ii）评估它们的组成、物理化学和界面特性；（iii）通过结构表征和蛋白质组成的整合来评估昆虫蛋白的功能性。
材料
新鲜的蜜蜂蛹（Apis mellifera ligustica）购自中国云南省昆明的当地市场。己烷购自上海阿拉丁生化科技有限公司（上海）。氢氧化钠和盐酸购自大茂化工试剂厂（天津）。PBS由美伦生物技术有限公司（大连）提供，8-氨基萘-1-磺酸（ANS）和5,5'-二硫代双2-硝基苯甲酸（DTNB）则从其他来源获得。
蛋白质特性
蛋白质的功能特性受提取条件的影响，不同的提取介质会产生具有不同功能的组分。四种蛋白质组分的溶解度各不相同，其中水溶性蛋白（WP）、盐溶性蛋白（SP）、碱溶性蛋白（AP）和粗碱提取蛋白（CP）的醇溶性和盐溶性组分产量较低。这些蛋白质组分的提取率分别为：CP（23.69% ± 1.77%）、WP（77.37% ± 2.63%）、AP...
结论
通过系统地研究四种蜜蜂蛹蛋白组分的组成和结构特征，并将其与功能特性联系起来，本研究将基础表征与实际应用相结合，为这些蛋白质在食品系统中的应用奠定了基础。在四种组分中，WP具有最高的提取率和溶解度，以及优异的吸水性和吸油性、起泡性能和乳液稳定性。AP显示出最强的乳化能力...
作者贡献声明
易俊杰：监督、资金获取、数据分析、概念构思。
姜连洲：资金获取。
费英宇：撰写初稿、软件使用、方法设计、实验实施、数据分析。
周林燕：资金获取、数据分析。
郭超凡：撰写、审稿与编辑、监督、资金获取、数据分析、概念构思。
薛娇王：撰写、审稿与编辑。
比马尔·奇特拉卡尔：数据可视化。
未引用参考文献
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。
致谢
作者感谢云南省学术专家工作站（项目编号202505AF350020）、云南省基础研究项目（项目编号202301AT070359）、云南省科技项目（项目编号202302AH360003）以及云南省“繁荣云南人才支持计划”（项目编号XDYC-QNRC-2022-0569）的财政支持，这些支持使我们能够完成这项研究。
