不同世代胭脂虫虫体主要化学组成1)

郭元亨 马李一 郑华 张弘 张忠和 李坤 涂行浩

(国家林业局资源昆虫培育与利用重点实验室(中国林业科学研究院资源昆虫研究所)，昆明，650224)

胭脂虫(Dactylopius coccus Costa)是一类寄生在仙人掌上的资源昆虫，属同翅目(Homoptera)，粉蚧总科(Pseudococcoidea)，洋红蚧科(Dactylopiidae)，洋红蚧属(Dactylopius)。因雌性成虫富含胭脂红酸，常被用于制取胭脂虫红色素——一种优质的天然染色剂。胭脂红酸具有极佳的染色力、稳定性［1－2］和清除自由基能力［3］，常用于食品和化妆品添加剂［4］，还可用作铀、钍、硼及锇等元素测定显色剂［5－7］，以及与二氧化钛相互作用制成新型纳米感光材料［8］。胭脂虫原产于拉丁美洲，我国本无自然分布，21世纪初，中国林业科学研究院资源昆虫研究所成功引进了胭脂虫及其优良寄主印榕仙人掌并在我国西南地区繁育成功［9－10］，同时对胭脂红酸提取、精制加工及稳定性等方面进行了较为系统的研究［11－14］。国内引进的胭脂虫，按繁养季节可分为春夏代、夏秋代和秋冬代等3个世代［15］。胭脂虫干虫体内含有胭脂红酸、蛋白质、蜡、脂质等多类化学物质，不同世代的胭脂虫虫体内主要化学组成物质的质量分数有所不同。胭脂红酸质量分数的多少会直接影响繁养胭脂虫的经济效益，而其他组分对胭脂红酸的分离纯化也具有一定的影响，从而影响胭脂红酸的加工方法。目前，国内尚无有关不同世代胭脂虫干虫体内各主要化学组分质量百分数的测试、比较的报道，本研究根据昆虫化学成分的组成及分离特点，测定春夏代、夏秋代和秋冬代胭脂虫的主要化学组成物质的质量分数，为进一步开发利用胭脂虫资源提供理论依据。

1 材料与方法

胭脂虫雌成虫干体，由中国林业科学研究院资源昆虫研究所滇中高原试验站提供，2004年引自南美洲，滇中地区中等规模放养。

含水率测定:称取0.200 0 g胭脂虫干虫体，使用快速水分测定仪测定不同世代胭脂虫干虫体(风干)的含水率，设定干燥温度为105℃，启用标准干燥模式升温，连续6 min内样品质量不再变化为终止点。每个样品设置3个平行试验。

四氯化碳提取物测定:称取25.000 0 g胭脂虫干虫体，置于索氏提取器中，四氯化碳抽提8 h，蒸干溶剂，测定四氯化碳提取物质量分数。设置3组平行试验，结果取平均值。

乙醇提取物测定:将四氯化碳处理过的胭脂虫真空干燥，再置于索氏提取器中，无水乙醇抽提8 h，蒸干溶剂，测定无水乙醇提取物质量分数［16］。设置3组平行试验，乙醇提取物质量分数取平均值。

石油醚提取物测定:将四氯化碳与乙醇处理过的胭脂虫剩余物真空干燥，然后置于索氏提取器中，石油醚抽提8 h，蒸干石油醚，测定胭脂虫干虫体中石油醚提取物质量分数［17］，设置3组平行试验，结果取3个值的平均值。

总蛋白测定:将3个世代的胭脂虫干虫体研磨成粉末(过40目筛)，取0.100 0 g，加15 mL浓H2SO4消化90 min，然后用凯氏定氮仪测定样品中的蛋白质质量分数［18－19］。设3组平行试验，总蛋白质质量分数取平均值。

色素测定:按张弘等人［11］的方法纯水提取胭脂红酸，按郭元亨等人［20］的方法利用高效液相色谱测定胭脂红酸质量分数，核算胭脂虫干虫体中胭脂红酸的质量分数。

不溶性聚糖测定:将经过四氯化碳、乙醇、石油醚处理并提取过色素的胭脂虫残渣风干，测定其质量;参考含水率测定方法测定胭脂虫残渣(风干)的含水率，参考总蛋白测定方法测定胭脂虫残渣中蛋白质的质量分数;测定胭脂虫残渣中的灰分质量分数。根据下式计算胭脂虫中杂质质量分数，设置3组平行试验，结果取平均值。

不溶性聚糖质量分数=((胭脂虫残渣质量(1－含水率)×(1－残渣中蛋白质质量分数－残渣中灰分质量分数)/胭脂虫质量)×100%。

总灰分测定:取一定量的胭脂虫雌成虫干体，研磨成粉末(过40目筛)，取5.0000 g此粉末在马弗炉中560℃灰化4 h，冷却，测定灰分质量，并计算胭脂虫干虫体中总灰分质量分数。设置3组平行试验，总灰分质量分数取平均值。

2 结果与分析

2.1 自然风干胭脂虫含水率

由于自然风干的胭脂虫干虫体中，还含有一定量的水分，并且含水率会随着环境因子的变化而波动，为了便于对胭脂虫干虫体各组成物质的质量分数进行较准确的比较，有必要测定自然风干胭脂虫干虫体及胭脂虫残渣的含水率，并以绝干质量为基准分析虫体内各主要化学成分，结果见表1。由表1可见，3个世代的胭脂虫干虫体及残渣的含水率有一定差异，这与胭脂虫采收季节及采收后存放环境有关，其中秋冬代干虫体含水率最低、春夏代和夏秋代干虫体含水率较高，而虫渣含水率则是春夏代最低、其余两代较高。

表1 不同世代胭脂虫的含水率%

2.2 不同世代胭脂虫干体的主要化学组分

不同世代胭脂虫干虫体主要化学组分如表2所示。

表2 不同世代胭脂虫干体各主要化学组分的质量分数%

从表2可以看出:春夏代胭脂虫干虫体中四氯化碳提取物质量分数最高，占干虫体质量的8.34%，夏秋代和秋冬代分别占干虫体质量的7.69%和6.57%。春夏代和夏秋代、夏秋代和秋冬代胭脂虫干虫体中四氯化碳提取物质量分数之间没有显著差异(p＞0.05)。而春夏代和秋冬代胭脂虫之间存在显著差异(p＜0.05)。秋冬代胭脂虫乙醇提取物质量分数最高，占干虫体质量的8.21%，春夏代和夏秋代乙醇提取物分别占干虫体质量的5.20%和3.50%。3个世代的胭脂虫干虫体中乙醇提取物质量分数存在显著性差异。春夏代胭脂虫的脂质质量分数最高，占干虫体质量的1.21%，夏秋代和秋冬代胭脂虫脂质质量分数较低，分别为1.07%和0.85%。就胭脂虫干虫体中石油醚提取物而言，春夏代和秋冬代之间存在显著性差异，春夏代与夏秋代、夏秋代与秋冬代胭脂虫之间差异不显著。总体而言，胭脂虫干虫体中蛋白质质量分数较高，夏秋代胭脂虫干虫体内蛋白质质量分数在55%左右，春夏代和秋冬代胭脂虫干虫体的蛋白质质量分数在50%左右，且两者差异性不显著，夏秋代胭脂虫蛋白质质量分数高于其余2代，春夏代与夏秋代之间存在显著差异，夏秋代和秋冬代之间存在显著差异。

春夏、夏秋、秋冬3代胭脂虫干虫体中胭脂红酸质量分数依次为18.00%、17.66%和19.42%，与相关文献报道胭脂虫中胭脂红酸质量分数为17%～19%相吻合［4］。秋冬代胭脂虫干虫体色素质量分数略高于其余2代胭脂虫，但总体来说，3个世代的胭脂虫干虫体中，胭脂红酸质量分数差异不显著。不同世代胭脂虫干虫体中不溶性聚糖质量分数较高，春夏代胭脂虫干体中不溶性聚糖质量分数(13.19%)高于其余2个世代(8.79%和8.36%)，差异未达到显著水平;夏秋代和秋冬代之间无显著差异。秋冬代胭脂虫干虫体中灰分质量分数最高，为4.96%，夏秋代和秋冬代依次为4.34%和3.62%。春夏代和夏秋代之间存在显著差异;夏秋代和秋冬代及春夏代和秋冬代之间存在显著差异。

3 结论与讨论

春夏代、夏秋代及秋冬代胭脂虫干虫体中四氯化碳提取物、乙醇提取物及石油醚提取物质量分数依次为8.34%、7.69%和6.57%，5.20%、3.50%和8.21%，1.21%、1.07%和0.85%。不同世代的胭脂虫干虫体中四氯化碳提取物质量分数间存在一定差异，但此类物质多为非极性物质，使用非极性溶剂较易除去;乙醇虽然为极性溶剂，但从试验过程中可以观察到，在用无水乙醇处理胭脂虫干虫体的过程中，色素几乎不溶于无水乙醇。因此，虽然不同世代胭脂虫干虫体中乙醇提取物质量分数之间存在显著差异，但使用无水乙醇较易去除，且不会对虫体中的胭脂红酸质量分数造成较大损失;3代胭脂虫干虫体中石油醚提取物质量分数整体较低，且为非极性物质，在前处理过程中可以用石油醚等非极性溶剂除去。综上所述，只要在生产加工胭脂红酸的过程中，采用适当的技术对其进行前处理，就可将此类物质对胭脂虫红色素品质的影响最大限度地降低。

春夏、夏秋及秋冬代胭脂虫干虫体中蛋白质质量分数分别为49.35%、55.02%和50.22%。夏秋代胭脂虫干体中蛋白质质量分数高于另外2代，原因可能是因为胭脂虫生长的滇中地区，夏末秋初，高温多雨，胭脂虫生长速度快，生命力相对旺盛，从而体内蛋白质质量分数较高。蛋白质不仅是胭脂虫干虫体内质量分数最多的物质，而且种类繁多，性质各异。其中水溶性蛋白质在胭脂红酸的分离纯化过程中，很难除去;胭脂红酸中如果含有较多的蛋白质，会影响色素品质(如使色素产品产生沉淀、出现异味)。从分离纯化胭脂红酸的角度考虑，夏秋代胭脂虫蛋白质质量分数较高，对胭脂红酸提取分离有一定的影响。此外，尚需要寻找这些蛋白质的利用途径，提高胭脂虫的利用率。

3 个世代胭脂虫干虫体内的胭脂红酸质量分数依次为18.00%、17.66%和19.42%。胭脂虫干虫体中胭脂红酸质量分数较高，是一种优质的资源昆虫。且不同世代之间胭脂虫干虫色素质量分数差异较小，春夏季、夏秋季和秋冬季均适宜于繁养胭脂虫，且繁养的胭脂虫作为加工生产胭脂虫红色素的原料，均具有较大的开发利用价值。

春夏、夏秋及秋冬代胭脂虫干虫体内的不溶性聚糖的质量分数依次为13.19%、8.79%和8.36%。因为胭脂虫寄生在仙人掌上，采集后即时灭活，推测胭脂虫体内不溶性聚糖物质主要包括2个部分:一部分是胭脂虫寄生在仙人掌上时从寄主植物中摄入体内却未及时消化吸收的多聚糖物质;另一部分是胭脂虫自身组成物质。因此，胭脂虫采集到灭活之间的时间间隔，可能对胭脂虫干虫体中不溶性聚糖的质量分数有一定的影响。

3 个世代胭脂虫干虫体灰分质量分数为3.62%、4.34%和4.96%。胭脂虫干虫体中的灰分主要由2部分组成:一部分是胭脂虫体内的矿质元素;另一部分是胭脂虫生长过程中虫体表面粘附的灰尘。推测秋冬代胭脂虫干虫体中灰分质量分数较高的原因可能是因为胭脂虫生长的滇中地区，秋冬季节气温较低，空气干燥，胭脂虫生长期较长;且胭脂虫为了保持自身水分，秋冬季节分泌的蜡丝相对较多，因此粘附在胭脂虫体表的灰尘较多。

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