《Food Chemistry》：Production of a novel black soldier fly larvae (
Hermetia illucens) protein hydrolysate-zinc chelate: Characterization, chelation mechanism, and zinc solubility
编辑推荐：
•对BL蛋白进行定向水解后，可得到分子量在1000到2000道尔顿之间的多肽。•已确定这些螯合物的特性以及其螯合机制。•BLPH-Zn复合物具有多种功能，还能提升锌的溶解度。•BLP-Zn可作为安全且多功能性的锌补充剂。引言锌是人类和动物生长与健康所必需的微量元素，它参与多种生理
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对BL蛋白进行定向水解后，可得到分子量在1000到2000道尔顿之间的多肽。
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已确定这些螯合物的特性以及其螯合机制。
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BLPH-Zn复合物具有多种功能，还能提升锌的溶解度。
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BLP-Zn可作为安全且多功能性的锌补充剂。
引言
锌是人类和动物生长与健康所必需的微量元素，它参与多种生理过程，包括酶的激活、免疫功能的调节以及皮肤屏障的维持。锌缺乏会导致生长性能下降（Salgueiro等人，2000年），宠物毛发质量变差（Trevizan等人，2013年），由于自由基产生与清除之间的失衡而增加氧化应激（Dawood等人，2022年），还会引发许多其他临床症状。目前，无机锌盐（如硫酸锌和氧化锌）被广泛用作膳食锌补充剂。然而，由于它们在胃肠道中会与植酸等抗营养因子发生相互作用，且可能存在胃肠道刺激作用，导致其生物利用率较低（Udechukwu等人，2018年）。此外，无机锌的吸收效率低，往往会造成过量排出，进而可能造成环境污染（Romeo等人，2014年）。因此，开发生物利用率和功能性更强的锌补充剂已成为功能性锌补充剂行业亟需解决的问题。
近年来，肽类金属螯合物作为传统矿物质补充剂的替代品展现出巨大潜力。先前的研究表明，低分子量肽，尤其是分子量低于2000道尔顿的肽，具有更强的金属螯合能力（Mukhamedov等人，2024年；Zhu等人，2021年）。与无机盐和氨基酸螯合物相比，肽类锌螯合物可以通过锌与肽中的氨基、羧基和羟基等功能团之间的相互作用形成稳定的配位结构（Katimba等人，2023年）。这些相互作用既能保护锌免受抗营养因子的干扰，又能通过肠道上皮细胞中的肽转运系统促进锌的吸收（Miquel & Farré，2007年），从而有望提高锌的生物利用率并减少副作用（Cai等人，2025年）。已有研究证实，源自大豆蛋白（Zhu等人，2021年）、酪蛋白（Wang等人，2011年）和乳清蛋白（Udechukwu等人，2018年）的肽类锌螯合物可作为锌补充剂。不过，由于生产成本较高以及资源可持续性方面的问题，这些产品在工业上的应用仍受到限制。
在全球蛋白质供应短缺的背景下，可食用昆虫作为一种可持续的蛋白质来源受到了广泛关注。其中，黑水虻幼虫（BL，*Hermetia illucens*）所含的蛋白质因其优异的营养价值和环境效益而被视为极具潜力的候选材料（Huang等人，2024年）。黑水虻幼虫含有质量较高的蛋白质（干重占比为40–60%），且氨基酸组成十分均衡（Huang等人，2019年）。此外，昆虫养殖所需的土地和水资源极少，同时还能高效地将有机废物转化为生物质，从而减少环境污染（Queiroz等人，2021年）。通过对黑水虻蛋白进行水解得到的多肽具有多种生物活性。先前的研究已经证明，黑水虻多肽具有出色的抗氧化（Zhu等人，2020年）、抗炎（Li等人，2024年）以及免疫调节作用（Deng等人，2023年）。值得注意的是，低分子量多肽在经过胃肠道消化后仍具有良好的溶解性和稳定性（Sun等人，2021年）。更重要的是，黑水虻蛋白水解物（BLPH）富含天冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸和组氨酸等能够螯合金属的氨基酸（Huang等人，2024年），这些氨基酸为锌离子提供了大量的结合位点，使得BLPH成为制备肽类金属螯合物的理想前体。尽管具有这些优势，但目前针对BLPH的研究仍然有限。大多数研究仅集中在BLPH的提取优化及基本生物活性的评估上，关于其作为金属螯合配体的应用研究则相对较少。未能有效利用这种新型蛋白质来源所衍生的高价值产品，如肽类金属螯合物，仍是阻碍昆虫养殖产业化的关键瓶颈。另外，与其他多肽相比，BLPH与锌离子的螯合机制及其生物活性尚未得到系统的研究，这也限制了其在人类和动物营养领域的应用前景。
在本研究中，研究人员开发出一种新的BLPH-锌（BLPH-Zn）螯合物，其主要多肽的分子量在1000到2000道尔顿之间，并对其作为功能性锌补充剂的应用潜力进行了系统评估。首先，提取BL蛋白，然后通过酶解法制备富含低分子量多肽的BLPH。随后，通过扫描电子显微镜、差示扫描量热法、光谱分析以及分子对接技术，确定了该螯合物的物理化学性质和螯合机制。最后，还对它的氨基酸组成、抗氧化活性以及锌的溶解度进行了检测。
章节要点
样品与试剂
黑水虻幼虫购自中国武汉的普洛欧公司。碱性蛋白酶（活性为2.4 AU/g）和胃蛋白酶（活性≥2500 U/mg）购自中国上海的阿拉丁试剂有限公司。胰酶（活性≥2500 U/mg）、2,2-二苯基-1-苦基肼（DPPH）以及2,2′-偶氮双（3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）（ABTS）也均来自阿拉丁试剂有限公司。SDS-PAGE试剂盒则购自中国北京的兰杰科科技有限公司。硫酸锌（试剂级）以及
蛋白质与BLPH的成分及质量分析
在蛋白质提取过程中，蛋白质的纯度是一个至关重要的参数，因为它直接影响多肽和氨基酸的生物利用率。在本研究中，黑水虻幼虫中的蛋白质含量达到了81.08±1.11%，这表明提取效率非常高。这一纯度水平远高于Boye等人（Boye等人，2010年）使用超滤法从不同豌豆品种中提取蛋白质时的纯度，彼时的蛋白质纯度仅在50.30%到69.10%之间。
结论
本研究以黑水虻幼虫作为新型原料，成功制备出了主要多肽分子量在1000到2000道尔顿之间的BLPH-Zn，并对其结构和功能特性进行了全面研究。在最佳的肽与锌的质量比为6:1时，该螯合物的螯合率达到了52.96±2.05%。在Caco-2细胞中进行的细胞毒性试验表明，当浓度低于0.5 mg/mL时，BLPH-Zn不存在细胞毒性，这一结果初步证明了它的安全性。锌的螯合作用还
作者贡献说明
罗明辉：负责原始稿件的撰写、数据可视化、软件应用、方法设计以及数据整理工作。王存文：负责资源筹备以及研究概念的构思。杨芳：负责稿件的审阅与编辑、研究监督以及资金筹集工作。谢晨阳：负责稿件的审阅与编辑、项目管理以及数据分析工作。
利益冲突声明
作者声明，他们不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益关系或个人关联关系。
致谢
本研究得到了以下机构的支持：中国国家自然科学基金（项目编号：31701604）、教育部磷资源开发利用工程研究中心（项目编号：LKF202401）、教育部绿色化学工程工艺重点实验室开放课题（项目编号：GCP2024006），以及武汉理工大学研究生创新基金（项目编号：CX2024384）。
罗明辉|王存文|杨芳|谢晨阳
