Ultrasound assisted enzymatic protein hydrolysis by defatted Protaetia brevitarsis larvae powder
本研究表明，将超声预处理与 Alcalase 酶水解相结合，能有效提高脱脂小金龟（*Protaetia brevitarsis*）幼虫粉的蛋白质溶解度、抗氧化活性和表面亲水性，从而促进高价值生物活性肽和潜在食品乳化剂的生产。
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世界正在寻找新的方式来喂养不断增长的人口，同时又不耗尽地球的资源。在这场探索中，昆虫已成为一个令人惊喜的未来食物候选者。与牛或猪等传统牲畜相比，它们所需的土地和水资源要少得多，且产生的温室气体也显著减少。在这些昆虫中，产自亚洲部分地区的白斑花金龟子的幼虫因其高蛋白质含量而脱颖而出。然而，对于许多人来说，食用完整的昆虫——即使是营养丰富的昆虫——也存在心理障碍；昆虫的外观往往令人感到不适。为了使这些昆虫变得适口且有用，科学家们试图将其分解为最基本的构建模块。这种被称为“水解”的过程涉及使用酶——一种像“分子剪刀”一样的生物工具——将长链蛋白质切割成微小的、无味的片段，即多肽。这些片段随后可以被用作其他食物的原料，在保留其营养力量的同时，隐藏昆虫原本的形态。
韩国济州大学的研究人员致力于改进这一分解过程。他们想知道一种特定的物理技术是否能让酶的工作效率更高、速度更快。他们测试的方法是超声波，即用于医学成像的那种高频声波。在液体混合物中，这些声波会产生微小的气泡，随后这些气泡会剧烈塌陷。这种塌陷会产生强烈的局部力量，从而震碎蛋白质紧密的结构，使酶更容易接触并进行切割。研究团队取用了由金龟子幼虫制成的脱脂粉，并在加入两种不同的酶（称为 Alcalase 和 Neutrase）之前对其进行了超声处理。他们的目标是观察这种组合是否能在溶解度、对抗人体有害氧化应激的有效性以及产生的微小蛋白质片段类型方面，产生更好的最终产品。
结果显示，超声处理确实改变了混合物的性质。在应用声波之前，昆虫粉末会形成一种带有可见块状物的深色浑浊液体，无法与水完全混合。经过超声处理后，混合物变得更加均匀且呈浑浊状，这表明声波成功地破碎了固体颗粒并帮助其分散。当研究人员测量处理后蛋白质粉末的最终产量时，他们发现，无论是否使用超声波或选择哪种酶，回收的材料量都是一致的。这表明，虽然声波改变了混合物的物理状态，但它们并不一定会创造更多的总蛋白质，而是使现有的蛋白质变得更易于吸收。
最显著的变化出现在所得液体的化学和功能特性上。蛋白质分解的过程自然降低了溶液的 pH 值，使其更具酸性，这是此类反应的标准结果。然而，两种酶在蛋白质分解速度上的差异很大。Alcalase 酶的工作速度快得多，在短短半小时内就达到了其最大切割效率，而另一种酶 Neutrase 则需要更长的时间才能达到类似的分解水平。当研究人员将超 l 结合酶处理时，他们发现声波有助于酶在过程的最开始阶段更快地投入工作。这是因为超声波已经在反应开始前就使蛋白质结构的紧密折叠变得松散，从而将切割位点暴露给酶。
在健康益处方面，该研究重点关注了所得液体的抗氧化特性。抗氧化剂是能够中和体内导致细胞损伤的有害分子的物质。研究人员测试了该液体中和三种不同类型有害分子的能力。他们发现，由 Alcalase 酶产生的液体在清除其中两种类型的分子方面特别有效，表现优于 Neutrase 制造的液体。有趣的是，单独的超声处理并没有在酶的作用之外显著提升最终产品的抗氧化能力。这表明，酶是健康益处的主要驱动力，而超声波主要起到加速过程和改善起始材料质量的作用。此外，当在酶处理步骤之前使用超声波时，该液体表现出极强的中和过氧化氢（一种常见的氧化剂）的能力。
最终产品的物理性质也发生了有利于食品制造的变化。研究人员测量了水与一层干燥的蛋白质粉末的相互作用。他们发现，水在水解蛋白质表面的扩散速度远快于未处理的粉末。这意味着蛋白质变得更具亲水性，即更“亲水”。这种特性对于制造乳液至关重要，乳液是油和水的混合物，通常会发生分离，例如在沙拉酱或奶油酱料中。蛋白质分解成较小的碎片，创造了一个能够更有效地保持水和油稳定的表面，这表明这些昆虫衍生的成分可以作为各种食品中的天然稳定剂。
最后，团队分析了液体的营养构成，以了解其中含有哪些氨基酸（蛋白质的构建模块）。他们发现，该过程成功释放了多种人体无法自行合成、必须通过食物获取的必需氨基酸。该液体富含已知能支持肌肉生长和能量生成的特定氨基酸。研究证实，酶的作用时间越长，这些有益成分的释放就越多。超声波与酶水解相结合，证明了将金龟子幼虫转化为高质量、水溶性强且富含营养并能保护细胞免受损伤的成分的一种高效方法。这种方法为将这种可持续但视觉上并不吸引人的昆虫转变为一种多功能且健康的食品成分提供了一条充满希望的路径，使其能够轻松融入人类饮食中。
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