基于GC-MS 的黑水虻幼蟲與成蟲脂溶性成分對(duì)比研究

卿 晨，陳金虎，李伯隆，劉 衡，張成桂*

（1.大理大學(xué)藥學(xué)院，云南大理 671000；2.云南省昆蟲生物醫(yī)藥研發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南大理 671000）

黑水虻（black soldier fly），學(xué)名亮斑扁角水虻Hermetia illucens L.，為雙翅目水虻科扁角水虻屬昆蟲〔1〕。原產(chǎn)于南美洲，目前在全世界分布廣泛（南北緯40°之間），在我國主要分布于廣西、廣東、云南、海南、上海、臺(tái)灣等地，且已有人工飼養(yǎng)基地〔2〕。黑水虻是一種腐生昆蟲，其幼蟲主要以動(dòng)物糞便以及腐爛的動(dòng)、植物為食，并且能將這些有機(jī)廢物轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的營養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)可以抑制有機(jī)廢物產(chǎn)生的細(xì)菌〔3〕。除了可以轉(zhuǎn)化有機(jī)廢棄物，黑水虻因其體內(nèi)含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪和礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分還可以作為飼料添加劑。黑水虻屬于完全變態(tài)發(fā)育類昆蟲，經(jīng)歷卵、幼蟲、蛹、成蟲4 個(gè)階段。幼蟲有6個(gè)齡期，自2 齡期后開始進(jìn)食，其體內(nèi)富含蛋白質(zhì)和油脂；當(dāng)黑水虻發(fā)育至成蟲后一般不再進(jìn)行攝食活動(dòng)，只需飲用少量的水，主要依靠體內(nèi)儲(chǔ)存的脂肪維持生命〔4〕。目前對(duì)黑水虻幼蟲的研究主要集中在資源化利用和生態(tài)價(jià)值，如動(dòng)物糞便和餐廚垃圾降解處理，畜禽蛋白飼料研究等〔5〕，也有報(bào)道從幼蟲體內(nèi)分離出抗菌肽〔6〕、抗氧化活性水解蛋白〔7〕等藥用活性成分，而成蟲的研究主要是甲殼素的提取〔8〕。以往對(duì)從黑水虻幼蟲和成蟲分離鑒定出的化合物種類及其活性的研究比較有限，黑水虻的資源利用和開發(fā)還有較大的研究空間。目前對(duì)黑水虻幼蟲及成蟲脂溶性成分鮮有報(bào)道，因此，本研究采用氣相色譜-質(zhì)譜法（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）對(duì)黑水虻的幼蟲及成蟲脂溶性成分及相對(duì)含量進(jìn)行比較分析，以期為黑水虻的進(jìn)一步開發(fā)和資源化利用提供一定的物質(zhì)基礎(chǔ)及理論參考依據(jù)。

1 儀器與材料

1.1 儀器7890A/5975C 型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀器（美國安捷倫科技有限公司）；RY-TQ-10L 多功能提取罐（上海宇硯機(jī)械設(shè)備有限公司）；RE-5210旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器（上海亞榮生化儀器廠）；MS205DU 電子天平（梅特勒-托利多儀器上海有限公司）。

1.2 材料實(shí)驗(yàn)用干燥黑水虻幼蟲（批號(hào)：20190318）及成蟲（批號(hào)：20190810）由山東曹縣克邁拉生物科技有限公司劉杰先生饋贈(zèng)，經(jīng)大理大學(xué)昆蟲生物醫(yī)藥研究院楊自忠教授鑒定為水虻科扁角水虻屬昆蟲亮斑扁角水虻Hermetia illucens L.的干燥全體。無水乙醇（分析純，天津化學(xué)試劑公司，批號(hào)：20190118）；石油醚（分析純，廣東光華科技股份有限公司，批號(hào)：20180929）；正己烷（分析純，天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司，批號(hào)：20190103）。

2 方法

2.1 樣品的制備分別將干燥黑水虻幼蟲和成蟲進(jìn)行粉碎，直至全部過60 目篩，將蟲體粉末于干燥器中保存。

2.2 脂溶性成分提取稱取黑水虻幼蟲和成蟲干燥粉末各15 g 于索氏提取器中，加入200 mL 無水乙醇，提取3 次，每次2 h，水浴溫度80 ℃，將提取液合并后減壓濃縮至無醇味。用石油醚萃取3 次，并將石油醚層減壓濃縮至浸膏。取5 mg 樣品加1 mL 正己烷，用0.22 μm 微孔濾膜過濾，備用。

2.3 色譜條件Agilent 氣相色譜柱（HP-5MS，30 m×250 μm，0.25 μm），載氣為高純氦氣；起始柱溫為80 ℃。黑水虻幼蟲提取物樣品升溫程序：以20 ℃/min升至160 ℃，再以3 ℃/min 升至200 ℃，然后以50℃/min 升至300 ℃，保持3 min，300 ℃后運(yùn)行3 min；進(jìn)樣量3 μL；以分流比5∶1 分流進(jìn)樣；柱流量1.0 mL/min。黑水虻成蟲提取物樣品升溫程序：以20 ℃/min 升至160 ℃，再以3 ℃/min 升至200 ℃，然后以50 ℃/min 升至280 ℃，保持5 min，280 ℃后運(yùn)行3 min；進(jìn)樣量3 μL；以分流比5∶1 分流進(jìn)樣；柱流量1.0 mL/min。

2.4 質(zhì)譜條件EI 離子源，電子能量70 eV，離子源溫度230 ℃，四級(jí)桿溫度150 ℃，質(zhì)量掃描范圍為m/z：50～550。

3 結(jié)果

根據(jù)上述GC-MS 的條件，分別對(duì)黑水虻幼蟲、成蟲的脂溶性成分進(jìn)行分析，得到總離子流圖。見圖1。對(duì)總離子流圖自動(dòng)積分，各組分的相對(duì)百分含量采用峰面積歸一化法進(jìn)行計(jì)算。將各化合物質(zhì)譜圖通過NIST 11.L 標(biāo)準(zhǔn)譜庫檢索，要求相似度90%以上。從黑水虻幼蟲脂溶性成分中檢出47 個(gè)峰，鑒定出22 種化合物，占總離子流峰面積的47.31%，其中主要為烴類化合物（18.76%）、脂肪酸（7.35%）、脂肪酯（5.24%）、酚類（5.38%）；從黑水虻成蟲脂溶性成分中檢出21 個(gè)峰，鑒定出16 種化合物，占總離子流峰面積的62.47%，其中脂肪酸（24.28%）含量最高，其次是脂肪酯（15.92%）、烴類化合物（15.57%）。見表1～2。其余未成功鑒定的化合物可能是因?yàn)橘|(zhì)譜化合物庫無目標(biāo)化合物數(shù)據(jù)，還需進(jìn)一步對(duì)其研究加以確認(rèn)。

圖1 黑水虻幼蟲與成蟲脂溶性成分總離子流圖

表1 黑水虻幼蟲脂溶性成分的組成及含量

續(xù)表1

表2 黑水虻成蟲脂溶性成分的組成及含量

4 討論

對(duì)比黑水虻幼蟲及成蟲的脂溶性成分發(fā)現(xiàn)，雖然兩者均含有較多的烴類化合物和脂肪類化合物，但其具體成分和含量均有較大差異，成蟲中脂溶性成分比幼蟲的含量高，推測(cè)可能與成年黑水虻不再進(jìn)行大量攝食從而導(dǎo)致體內(nèi)儲(chǔ)存的脂肪含量高有關(guān)。研究〔9〕表明黑水虻作為飼糧可促進(jìn)養(yǎng)殖動(dòng)物的抗氧化能力，本研究在黑水虻幼蟲與成蟲體內(nèi)分別檢測(cè)到2，4-二叔丁基苯酚和抗氧劑2246 等抗氧化成分，驗(yàn)證了其作為飼料可提高養(yǎng)殖動(dòng)物抗氧化能力的原因。黑水虻幼蟲與成蟲體內(nèi)均檢測(cè)出相對(duì)含量較高的月桂酸，月桂酸及其衍生物是有效的抗菌劑，有利于昆蟲抵抗環(huán)境中有害微生物的侵襲〔10〕。黑水虻作為一種腐生性昆蟲，其在養(yǎng)殖過程中不同的飼喂原料也會(huì)直接影響其體內(nèi)成分的差異〔11〕。本研究通過對(duì)比分析黑水虻幼蟲及成蟲體內(nèi)脂溶性成分的不同，為進(jìn)一步研究和利用黑水虻提供一定的物質(zhì)基礎(chǔ)。