蠶?？萍钾覈?guó)學(xué)者在蠶蛹酶法加工領(lǐng)域獲新進(jìn)展
來源：中國(guó)科學(xué)報(bào)
作者：中國(guó)科學(xué)報(bào)
時(shí)間：2023-05-05 11:10:43
近日，江蘇科技大學(xué)生物技術(shù)學(xué)院、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)研究所教授王俊團(tuán)隊(duì)提出基于銅離子促進(jìn)生物催化的CNPs@Cu-Trypsin新型水酶法同步提取食用昆蟲油脂和蛋白質(zhì)新策略，在食用昆蟲資源的酶法加工領(lǐng)域取得新突破。相關(guān)成果發(fā)表于工程技術(shù)與化學(xué)化工領(lǐng)域國(guó)際頂級(jí)期刊《化學(xué)工程》。
據(jù)介紹，隨著我國(guó)“大食物觀”的提出，食用昆蟲成為亟待開發(fā)的理想食物資源。我國(guó)作為世界上最早種桑養(yǎng)蠶、最大蠶絲產(chǎn)量的國(guó)家，其繅絲副產(chǎn)物——蠶蛹的綜合利用對(duì)延長(zhǎng)蠶桑產(chǎn)業(yè)鏈、提高附加值具有重要意義。
基于綠色化學(xué)理念開發(fā)利用蠶蛹營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)將促進(jìn)蠶桑繭絲產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。當(dāng)前，蠶蛹油脂大多采取溶劑提取法，需要使用大量的有機(jī)溶劑，既有易燃易爆的危險(xiǎn)，又有溶劑殘留的風(fēng)險(xiǎn)，而且該工藝沒有同步開發(fā)蠶蛹中豐富的蛋白質(zhì)，造成其油脂和蛋白質(zhì)的加工過程相互割裂。
相比之下，水酶法可在溫和條件下，通過水解蠶蛹蛋白釋放出油脂，是生物資源中油脂和蛋白質(zhì)資源同步加工的理想方法。然而，傳統(tǒng)的水酶法使用的游離酶難以回收，且會(huì)殘留在天然蛋白質(zhì)中，而常規(guī)的固定化酶方法又常常導(dǎo)致酶的活力大幅下降。
針對(duì)上述問題，該團(tuán)隊(duì)提出改造固定化酶微環(huán)境強(qiáng)化酶催化特性的新策略，即通過殼聚糖交聯(lián)四氧化三鐵納米顆粒（CNPs）固定化蛋白酶，隨后螯合金屬離子制備金屬離子強(qiáng)化的新型固定化蛋白酶CNPs@Cu-Trypsin，用于構(gòu)建同步提取食用昆蟲油脂和蛋白質(zhì)的新型水酶法加工工藝。
CNP@Cu-Trypsin的合成原理圖(A)及其在新型水酶法中的應(yīng)用實(shí)物圖(B) 江蘇科技大學(xué)供圖
據(jù)了解，新型水酶法加工工藝實(shí)現(xiàn)了固體物料中催化劑的磁性回收，并具備良好的重復(fù)利用性能。新型生物催化劑CNPs@Cu-Trypsin可構(gòu)成獨(dú)立的微小催化單元，借助其表面的微水環(huán)境對(duì)大顆粒蠶蛹粉中溶出的蠶蛹蛋白逐層水解，而CNPs@Cu-Trypsin所具備的磁性內(nèi)核可保證其回收效果，還可顯著降低蛋白質(zhì)水解物被蛋白酶污染的風(fēng)險(xiǎn)。
新型水酶法加工工藝可實(shí)現(xiàn)固體物料中油脂和蛋白的同步分離，借助新型催化劑可在降低反應(yīng)溫度、縮短反應(yīng)時(shí)間的同時(shí)保持較高的油脂提取率。新型水酶法加工工藝可在不影響脂肪酸組成和甘油三酯組成的同時(shí)獲得低酸值油脂，可為功能性油脂的開發(fā)提供良好的原料；而同步獲得的蠶蛹蛋白質(zhì)水解物生物活性顯著提升。因此，新型水酶法加工工藝可實(shí)現(xiàn)同步加工固體物料中的油脂和蛋白質(zhì)組分，能夠?yàn)榭墒秤美ハx資源的綠色開發(fā)提供新的策略。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.142560
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