不同世代胭脂蟲蟲體主要化學(xué)組成1)

郭元亨 馬李一 鄭華 張弘 張忠和 李坤 涂行浩

(國家林業(yè)局資源昆蟲培育與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中國林業(yè)科學(xué)研究院資源昆蟲研究所)，昆明，650224)

胭脂蟲(Dactylopius coccus Costa)是一類寄生在仙人掌上的資源昆蟲，屬同翅目(Homoptera)，粉蚧總科(Pseudococcoidea)，洋紅蚧科(Dactylopiidae)，洋紅蚧屬(Dactylopius)。因雌性成蟲富含胭脂紅酸，常被用于制取胭脂蟲紅色素——一種優(yōu)質(zhì)的天然染色劑。胭脂紅酸具有極佳的染色力、穩(wěn)定性［1－2］和清除自由基能力［3］，常用于食品和化妝品添加劑［4］，還可用作鈾、釷、硼及鋨等元素測定顯色劑［5－7］，以及與二氧化鈦相互作用制成新型納米感光材料［8］。胭脂蟲原產(chǎn)于拉丁美洲，我國本無自然分布，21世紀(jì)初，中國林業(yè)科學(xué)研究院資源昆蟲研究所成功引進(jìn)了胭脂蟲及其優(yōu)良寄主印榕仙人掌并在我國西南地區(qū)繁育成功［9－10］，同時(shí)對(duì)胭脂紅酸提取、精制加工及穩(wěn)定性等方面進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究［11－14］。國內(nèi)引進(jìn)的胭脂蟲，按繁養(yǎng)季節(jié)可分為春夏代、夏秋代和秋冬代等3個(gè)世代［15］。胭脂蟲干蟲體內(nèi)含有胭脂紅酸、蛋白質(zhì)、蠟、脂質(zhì)等多類化學(xué)物質(zhì)，不同世代的胭脂蟲蟲體內(nèi)主要化學(xué)組成物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)有所不同。胭脂紅酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的多少會(huì)直接影響繁養(yǎng)胭脂蟲的經(jīng)濟(jì)效益，而其他組分對(duì)胭脂紅酸的分離純化也具有一定的影響，從而影響胭脂紅酸的加工方法。目前，國內(nèi)尚無有關(guān)不同世代胭脂蟲干蟲體內(nèi)各主要化學(xué)組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的測試、比較的報(bào)道，本研究根據(jù)昆蟲化學(xué)成分的組成及分離特點(diǎn)，測定春夏代、夏秋代和秋冬代胭脂蟲的主要化學(xué)組成物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，為進(jìn)一步開發(fā)利用胭脂蟲資源提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

胭脂蟲雌成蟲干體，由中國林業(yè)科學(xué)研究院資源昆蟲研究所滇中高原試驗(yàn)站提供，2004年引自南美洲，滇中地區(qū)中等規(guī)模放養(yǎng)。

含水率測定:稱取0.200 0 g胭脂蟲干蟲體，使用快速水分測定儀測定不同世代胭脂蟲干蟲體(風(fēng)干)的含水率，設(shè)定干燥溫度為105℃，啟用標(biāo)準(zhǔn)干燥模式升溫，連續(xù)6 min內(nèi)樣品質(zhì)量不再變化為終止點(diǎn)。每個(gè)樣品設(shè)置3個(gè)平行試驗(yàn)。

四氯化碳提取物測定:稱取25.000 0 g胭脂蟲干蟲體，置于索氏提取器中，四氯化碳抽提8 h，蒸干溶劑，測定四氯化碳提取物質(zhì)量分?jǐn)?shù)。設(shè)置3組平行試驗(yàn)，結(jié)果取平均值。

乙醇提取物測定:將四氯化碳處理過的胭脂蟲真空干燥，再置于索氏提取器中，無水乙醇抽提8 h，蒸干溶劑，測定無水乙醇提取物質(zhì)量分?jǐn)?shù)［16］。設(shè)置3組平行試驗(yàn)，乙醇提取物質(zhì)量分?jǐn)?shù)取平均值。

石油醚提取物測定:將四氯化碳與乙醇處理過的胭脂蟲剩余物真空干燥，然后置于索氏提取器中，石油醚抽提8 h，蒸干石油醚，測定胭脂蟲干蟲體中石油醚提取物質(zhì)量分?jǐn)?shù)［17］，設(shè)置3組平行試驗(yàn)，結(jié)果取3個(gè)值的平均值。

總蛋白測定:將3個(gè)世代的胭脂蟲干蟲體研磨成粉末(過40目篩)，取0.100 0 g，加15 mL濃H2SO4消化90 min，然后用凱氏定氮儀測定樣品中的蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)［18－19］。設(shè)3組平行試驗(yàn)，總蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)取平均值。

色素測定:按張弘等人［11］的方法純水提取胭脂紅酸，按郭元亨等人［20］的方法利用高效液相色譜測定胭脂紅酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)，核算胭脂蟲干蟲體中胭脂紅酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

不溶性聚糖測定:將經(jīng)過四氯化碳、乙醇、石油醚處理并提取過色素的胭脂蟲殘?jiān)L(fēng)干，測定其質(zhì)量;參考含水率測定方法測定胭脂蟲殘?jiān)?風(fēng)干)的含水率，參考總蛋白測定方法測定胭脂蟲殘?jiān)械鞍踪|(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù);測定胭脂蟲殘?jiān)械幕曳仲|(zhì)量分?jǐn)?shù)。根據(jù)下式計(jì)算胭脂蟲中雜質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，設(shè)置3組平行試驗(yàn)，結(jié)果取平均值。

不溶性聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)=((胭脂蟲殘?jiān)|(zhì)量(1－含水率)×(1－殘?jiān)械鞍踪|(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)－殘?jiān)谢曳仲|(zhì)量分?jǐn)?shù))/胭脂蟲質(zhì)量)×100%。

總灰分測定:取一定量的胭脂蟲雌成蟲干體，研磨成粉末(過40目篩)，取5.0000 g此粉末在馬弗爐中560℃灰化4 h，冷卻，測定灰分質(zhì)量，并計(jì)算胭脂蟲干蟲體中總灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)。設(shè)置3組平行試驗(yàn)，總灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)取平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 自然風(fēng)干胭脂蟲含水率

由于自然風(fēng)干的胭脂蟲干蟲體中，還含有一定量的水分，并且含水率會(huì)隨著環(huán)境因子的變化而波動(dòng)，為了便于對(duì)胭脂蟲干蟲體各組成物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行較準(zhǔn)確的比較，有必要測定自然風(fēng)干胭脂蟲干蟲體及胭脂蟲殘?jiān)暮剩⒁越^干質(zhì)量為基準(zhǔn)分析蟲體內(nèi)各主要化學(xué)成分，結(jié)果見表1。由表1可見，3個(gè)世代的胭脂蟲干蟲體及殘?jiān)暮视幸欢ú町悾@與胭脂蟲采收季節(jié)及采收后存放環(huán)境有關(guān)，其中秋冬代干蟲體含水率最低、春夏代和夏秋代干蟲體含水率較高，而蟲渣含水率則是春夏代最低、其余兩代較高。

表1 不同世代胭脂蟲的含水率%

2.2 不同世代胭脂蟲干體的主要化學(xué)組分

不同世代胭脂蟲干蟲體主要化學(xué)組分如表2所示。

表2 不同世代胭脂蟲干體各主要化學(xué)組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)%

從表2可以看出:春夏代胭脂蟲干蟲體中四氯化碳提取物質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，占干蟲體質(zhì)量的8.34%，夏秋代和秋冬代分別占干蟲體質(zhì)量的7.69%和6.57%。春夏代和夏秋代、夏秋代和秋冬代胭脂蟲干蟲體中四氯化碳提取物質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間沒有顯著差異(p＞0.05)。而春夏代和秋冬代胭脂蟲之間存在顯著差異(p＜0.05)。秋冬代胭脂蟲乙醇提取物質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，占干蟲體質(zhì)量的8.21%，春夏代和夏秋代乙醇提取物分別占干蟲體質(zhì)量的5.20%和3.50%。3個(gè)世代的胭脂蟲干蟲體中乙醇提取物質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在顯著性差異。春夏代胭脂蟲的脂質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，占干蟲體質(zhì)量的1.21%，夏秋代和秋冬代胭脂蟲脂質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，分別為1.07%和0.85%。就胭脂蟲干蟲體中石油醚提取物而言，春夏代和秋冬代之間存在顯著性差異，春夏代與夏秋代、夏秋代與秋冬代胭脂蟲之間差異不顯著。總體而言，胭脂蟲干蟲體中蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，夏秋代胭脂蟲干蟲體內(nèi)蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)在55%左右，春夏代和秋冬代胭脂蟲干蟲體的蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)在50%左右，且兩者差異性不顯著，夏秋代胭脂蟲蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于其余2代，春夏代與夏秋代之間存在顯著差異，夏秋代和秋冬代之間存在顯著差異。

春夏、夏秋、秋冬3代胭脂蟲干蟲體中胭脂紅酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)依次為18.00%、17.66%和19.42%，與相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道胭脂蟲中胭脂紅酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17%～19%相吻合［4］。秋冬代胭脂蟲干蟲體色素質(zhì)量分?jǐn)?shù)略高于其余2代胭脂蟲，但總體來說，3個(gè)世代的胭脂蟲干蟲體中，胭脂紅酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異不顯著。不同世代胭脂蟲干蟲體中不溶性聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，春夏代胭脂蟲干體中不溶性聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)(13.19%)高于其余2個(gè)世代(8.79%和8.36%)，差異未達(dá)到顯著水平;夏秋代和秋冬代之間無顯著差異。秋冬代胭脂蟲干蟲體中灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，為4.96%，夏秋代和秋冬代依次為4.34%和3.62%。春夏代和夏秋代之間存在顯著差異;夏秋代和秋冬代及春夏代和秋冬代之間存在顯著差異。

3 結(jié)論與討論

春夏代、夏秋代及秋冬代胭脂蟲干蟲體中四氯化碳提取物、乙醇提取物及石油醚提取物質(zhì)量分?jǐn)?shù)依次為8.34%、7.69%和6.57%，5.20%、3.50%和8.21%，1.21%、1.07%和0.85%。不同世代的胭脂蟲干蟲體中四氯化碳提取物質(zhì)量分?jǐn)?shù)間存在一定差異，但此類物質(zhì)多為非極性物質(zhì)，使用非極性溶劑較易除去;乙醇雖然為極性溶劑，但從試驗(yàn)過程中可以觀察到，在用無水乙醇處理胭脂蟲干蟲體的過程中，色素幾乎不溶于無水乙醇。因此，雖然不同世代胭脂蟲干蟲體中乙醇提取物質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間存在顯著差異，但使用無水乙醇較易去除，且不會(huì)對(duì)蟲體中的胭脂紅酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)造成較大損失;3代胭脂蟲干蟲體中石油醚提取物質(zhì)量分?jǐn)?shù)整體較低，且為非極性物質(zhì)，在前處理過程中可以用石油醚等非極性溶劑除去。綜上所述，只要在生產(chǎn)加工胭脂紅酸的過程中，采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)對(duì)其進(jìn)行前處理，就可將此類物質(zhì)對(duì)胭脂蟲紅色素品質(zhì)的影響最大限度地降低。

春夏、夏秋及秋冬代胭脂蟲干蟲體中蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為49.35%、55.02%和50.22%。夏秋代胭脂蟲干體中蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于另外2代，原因可能是因?yàn)殡僦x生長的滇中地區(qū)，夏末秋初，高溫多雨，胭脂蟲生長速度快，生命力相對(duì)旺盛，從而體內(nèi)蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高。蛋白質(zhì)不僅是胭脂蟲干蟲體內(nèi)質(zhì)量分?jǐn)?shù)最多的物質(zhì)，而且種類繁多，性質(zhì)各異。其中水溶性蛋白質(zhì)在胭脂紅酸的分離純化過程中，很難除去;胭脂紅酸中如果含有較多的蛋白質(zhì)，會(huì)影響色素品質(zhì)(如使色素產(chǎn)品產(chǎn)生沉淀、出現(xiàn)異味)。從分離純化胭脂紅酸的角度考慮，夏秋代胭脂蟲蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，對(duì)胭脂紅酸提取分離有一定的影響。此外，尚需要尋找這些蛋白質(zhì)的利用途徑，提高胭脂蟲的利用率。

3 個(gè)世代胭脂蟲干蟲體內(nèi)的胭脂紅酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)依次為18.00%、17.66%和19.42%。胭脂蟲干蟲體中胭脂紅酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，是一種優(yōu)質(zhì)的資源昆蟲。且不同世代之間胭脂蟲干蟲色素質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異較小，春夏季、夏秋季和秋冬季均適宜于繁養(yǎng)胭脂蟲，且繁養(yǎng)的胭脂蟲作為加工生產(chǎn)胭脂蟲紅色素的原料，均具有較大的開發(fā)利用價(jià)值。

春夏、夏秋及秋冬代胭脂蟲干蟲體內(nèi)的不溶性聚糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)依次為13.19%、8.79%和8.36%。因?yàn)殡僦x寄生在仙人掌上，采集后即時(shí)滅活，推測胭脂蟲體內(nèi)不溶性聚糖物質(zhì)主要包括2個(gè)部分:一部分是胭脂蟲寄生在仙人掌上時(shí)從寄主植物中攝入體內(nèi)卻未及時(shí)消化吸收的多聚糖物質(zhì);另一部分是胭脂蟲自身組成物質(zhì)。因此，胭脂蟲采集到滅活之間的時(shí)間間隔，可能對(duì)胭脂蟲干蟲體中不溶性聚糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)有一定的影響。

3 個(gè)世代胭脂蟲干蟲體灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.62%、4.34%和4.96%。胭脂蟲干蟲體中的灰分主要由2部分組成:一部分是胭脂蟲體內(nèi)的礦質(zhì)元素;另一部分是胭脂蟲生長過程中蟲體表面粘附的灰塵。推測秋冬代胭脂蟲干蟲體中灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的原因可能是因?yàn)殡僦x生長的滇中地區(qū)，秋冬季節(jié)氣溫較低，空氣干燥，胭脂蟲生長期較長;且胭脂蟲為了保持自身水分，秋冬季節(jié)分泌的蠟絲相對(duì)較多，因此粘附在胭脂蟲體表的灰塵較多。

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