蠶?？萍钾覈鴮W者在蠶蛹酶法加工領域獲新進展
來源：中國科學報
作者：中國科學報
時間：2023-05-05 11:10:43
近日，江蘇科技大學生物技術學院、中國農業(yè)科學院蠶業(yè)研究所教授王俊團隊提出基于銅離子促進生物催化的CNPs@Cu-Trypsin新型水酶法同步提取食用昆蟲油脂和蛋白質新策略，在食用昆蟲資源的酶法加工領域取得新突破。相關成果發(fā)表于工程技術與化學化工領域國際頂級期刊《化學工程》。
據介紹，隨著我國“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。我國作為世界上最早種桑養(yǎng)蠶、最大蠶絲產量的國家，其繅絲副產物——蠶蛹的綜合利用對延長蠶桑產業(yè)鏈、提高附加值具有重要意義。
基于綠色化學理念開發(fā)利用蠶蛹營養(yǎng)物質將促進蠶桑繭絲產業(yè)可持續(xù)發(fā)展。當前，蠶蛹油脂大多采取溶劑提取法，需要使用大量的有機溶劑，既有易燃易爆的危險，又有溶劑殘留的風險，而且該工藝沒有同步開發(fā)蠶蛹中豐富的蛋白質，造成其油脂和蛋白質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資源同步加工的理想方法。然而，傳統的水酶法使用的游離酶難以回收，且會殘留在天然蛋白質中，而常規(guī)的固定化酶方法又常常導致酶的活力大幅下降。
針對上述問題，該團隊提出改造固定化酶微環(huán)境強化酶催化特性的新策略，即通過殼聚糖交聯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化的新型固定化蛋白酶CNPs@Cu-Trypsin，用于構建同步提取食用昆蟲油脂和蛋白質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用實物圖(B) 江蘇科技大學供圖
據了解，新型水酶法加工工藝實現了固體物料中催化劑的磁性回收，并具備良好的重復利用性能。新型生物催化劑CNPs@Cu-Trypsin可構成獨立的微小催化單元，借助其表面的微水環(huán)境對大顆粒蠶蛹粉中溶出的蠶蛹蛋白逐層水解，而CNPs@Cu-Trypsin所具備的磁性內核可保證其回收效果，還可顯著降低蛋白質水解物被蛋白酶污染的風險。
新型水酶法加工工藝可實現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溫度、縮短反應時間的同時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水解物生物活性顯著提升。因此，新型水酶法加工工藝可實現同步加工固體物料中的油脂和蛋白質組分，能夠為可食用昆蟲資源的綠色開發(fā)提供新的策略。
相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.142560
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