黄粉虫(Tenebrio molitor)，也叫大黄粉虫、黄粉甲，俗称面包虫，属昆虫纲(Isecta)，鞘翅目(Cleoptera)，拟步行虫科(Tenebrionidae)，粉虫属(高爱华等，2005)，该虫在中国分布广, 资源丰富, 容易养殖, 成本低, 是一种生理、遗传学常用的试验材料，同时也是极具开发潜力的重要资源昆虫。黄粉虫具有丰富的营养成分，味道鲜美，素有“动物蛋白饲料之王”的称誉(王文亮等, 2005; 2007), 而且有研究发现该虫经诱导能产生抗菌肽(黄文等, 2005; 王立新等, 2009), 这些抗菌物质对多种植物病原菌有抑菌作用(王小平等, 1998), 因此, 是值得开发利用的一种昆虫。长期以来，由于缺乏对黄粉虫立体开发利用的系统研究，对黄粉虫的利用仅限于食品加工、饲料方面，使大量的营养资源被浪费。

在我国对昆虫资源的产业化利用相对集中在以蛋白质(陆婕等，2007; 吴玛莉等，2008; 严善春等，2005)、氨基酸类和碳水化合物类为主体的功能性产品的开发利用上(刘高强等，2008; 王敦等，2004)，昆虫油脂及脂肪酸类的功能性产品有很大的发展空间。

黄粉虫幼虫油脂是一种优良的油脂资源(万本屹等，2001)，但目前国内外有关黄粉虫油脂的研究仅有少量报道，对其脂肪酸的分析、分离及功能性的研究也处于初级阶段。本文针对黄粉虫幼虫油脂的提取工艺进行探索，是充分开发利用黄粉虫资源的基础，对提高黄粉虫的经济价值和营养价值有重要意义。

1 材料与方法 1.1 材料与备品

黄粉虫10龄幼虫，哈尔滨市售; 石油醚(天津市百世化工有限公司，60~90 ℃沸程)，分析纯。

索氏提取装置; FW100型高速万能粉碎机(天津市泰斯特仪器有限公司); XS365M型电子分析天平(Precisa Instruments Ltd./Switzerland); RE-52A型旋转蒸发器(上海亚荣生化仪器厂); SHB-2000型循环水真空泵(郑州杜甫仪器厂); DHG-9240型电热恒温鼓风干燥箱(上海一恒科技有限公司); DK-S26型电热恒温水浴锅(上海森信实验仪器有限公司)。

1.2 试验方法 1.2.1 油脂提取

黄粉虫幼虫→60 ℃热水致死→60 ℃烘干至恒质量→万能粉碎机粉碎→幼虫干粉6 g→150 mL石油醚→索氏提取→旋转蒸发→粗油脂。油脂提取率=(粗油质量÷幼虫干粉质量)×100%。

1.2.2 单因素试验

以石油醚作溶剂(李孟楼等，2006)，采用索氏提取法提取黄粉虫幼虫油脂，分别考察提取温度、时间及料液比对油脂提取率的影响。

1.2.3 优化试验

采用响应面分析法，根据Box Benhnken中心组合试验设计原理(Valéria et al., 2006; Mehran et al., 2008; Zafer et al., 2009)，在单因素试验的基础上，确定提取温度、时间、料液比作为中心组合试验因子。

1.3 数据分析

单因素试验数据分析采用Microsoft Excel软件; 优化试验数据分析使用SAS System for Windows 9.0。

2 结果与分析 2.1 单因素对油脂提取率的影响

影响黄粉虫油脂提取率的因素很多，其中提取温度、提取时间及提取料液比是比较主要的影响因素，本研究在进行响应面分析前，先通过单因素试验确定试验因素与水平。

2.1.1 温度对油脂提取率的影响

在提取时间8 h条件下，分别考查70, 75, 80, 85, 90 ℃对油脂提取率的影响，试验结果如图 1所示。

从图 1中可以看出，随着温度的升高，油脂的提取率先上升后略有下降，在85 ℃时油脂提取率达到最大。温度影响提取率的主要原因是石油醚的沸腾及循环，温度较低时石油醚的循环速度比较慢，随着温度的升高提取粘度减小，扩散系数增加，循环速度加快，提取率不断上升，但当温度过高时，导致石油醚挥发，溶剂量减少，致使提取率不但没有继续上升反而略有降低。

2.1.2 时间对油脂提取率的影响

在温度85 ℃条件下，分别考查4, 6, 8, 10, 12 h对油脂提取率的影响，试验结果如图 2所示。

从图 2可以看出，在提取时间低于8 h时，虫油提取率随时间的增加而迅速升高，这是由于随着时间的增加，虫粉内的油脂随着石油醚的沸腾而不断被提取出来，进入溶剂，当时间超过8 h，油脂提取率不再上升，反而略有下降，可能是由于时间过长导致油脂部分挥发所致。因此，最佳提取时间为8 h。

2.1.3 料液比对油脂提取率的影响

称取黄粉虫幼虫粉末3, 6, 9, 12, 15 g，分别加入150 mL石油醚，在提取时间8 h、温度85 ℃条件下，考查不同料液比对油脂提取率的影响，试验结果如图 3所示。

从图 3可以看出，随着虫粉加入量的增加，提取率先升高后降低。在提取液用量确定的情况下，溶质用量的增加提高了溶剂中虫油的浓度，减小了虫粉与溶剂接触界面上的浓度差，从而降低了传质速率，在一定范围内提油率减小，因而提取率偏低。在料液比为2:50时提取效果最佳。

2.2 响应面法优化幼虫油脂提取工艺 2.2.1 油脂提取方案和试验水平

根据Box Benhnken的中心组合试验设计原理，综合前面单因素试验所得结果，可以确定提取温度、时间、料液比是对油脂提取率影响比较显著的因素，在单因素试验的基础上，采用3因素3水平的响应面分析方法，试验因素与水平设计见表 1。

2.2.2 响应面分析方案及结果

对黄粉虫幼虫油脂提取工艺进行响应面分析的具体试验方案见表 2。15个试验分为析因点和零点，试验号1~12是析因试验，13~15是中心试验。其中析因点为自变量取值在x₁，x₂，x₃所构成的三维定点，零点区域为中心点，零点试验重复3次，以估计试验误差。

所得数据经SAS进行回归分析的结果见表 3。以幼虫油脂提取率为响应值，经回归拟合后，得到回归方程:

Y=28.895 6+2.263 60x₁+4.328 31x₂+1.683 82x₃-1.541 18x₁²-1.936 76x₂²-2.744 12x₃²-0.485 294x₁x₂+0.426 471x₁x₃-1.702 94x₂x₃, 式中，Y为黄粉虫幼虫油脂提取率，%; x₁为提取温度，℃; x₂为提取时间，h; x₃为提取料液比，g/mL。

由表 3可知，上述回归方程在描述各因子与响应值之间的关系时，其因变量和全体自变量之间的线性关系显著(R²=0.969 6)，响应值(油脂提取率)的变化与提取温度、时间和料液比相关显著或极显著。响应值与x₁x₁、x₂x₁和x₃x₁相关不显著，与x₃、x₂x₂和x₃x₂相关显著; 与x₁、x₂和x₃x₃相关极显著。说明该回归方程对试验拟合情况好，可以很好地描述各因素与响应值之间的真实关系。在一次项和二次项中都有显著性因素，因此各试验因子对响应值的影响不是简单的线性关系。所以，可以利用该回归方程确定最佳提取工艺条件。

响应面图形是响应值Y对各试验因子x₁，x₂和x₃所构成的三维空间曲面图，从响应面图上可清晰地看出最佳参数及各参数之间的相互作用关系。当特征值为正值时的响应面分析图为山谷形曲面，可以得到极小值; 当所有特征值为负值时则为山丘曲面，有极大值存在; 当特征值有正有负时为马鞍形曲面，无极值存在(Sayan et al., 2004)。根据回归方程得出不同因子的响应面图及对应的等值线图见图 4~6。由各图可较为直观地看出各因素对黄粉虫幼虫油脂提取率的影响，曲线越陡峭，表明该因素对油脂提取率的影响越大，响应值的变化亦愈大。由等值线图可以看出存在极值的条件应该在圆心处。从图 4~6可看出，提取时间对油脂提取率的影响最大，温度的影响次之，料液比的影响最小。

对回归方程求一阶偏导数，解得x₁=0.576 374，x₂=1.031 308，x₃=0.031 590，代入变换公式即得提取温度87.9 ℃，提取时间10.1 h，提取料液比2:50，此条件下黄粉虫油脂提取率预测值为31.81%。

2.2.3 最佳条件的验证

将黄粉虫干粉以2:50的料液比在87.9 ℃的条件下提取10.1 h，油脂提取率为31.51%，为预测值的99.06%。可见该模型能很好地反映出黄粉虫油脂的提取条件。

3 结论与讨论

昆虫脂肪含量丰富，脂肪酸组成合理，完全可以成为优质的食用油脂资源(王仲礼，2003)，但其提取技术是制约其深度加工利用的问题之一。本研究优化了黄粉虫油脂的提取工艺，单因素试验中所得最佳提取温度、时间、料液比分别为85 ℃、8 h和2:50，而对响应面回归方程求一阶偏导，并将所得的解代入变换公式，得到的最佳理论提取温度、时间、料液比分别为87.9 ℃、10.1 h和2:50，与单因素的各最佳条件有一定出入。这是由于单因素分析中各因素的设定是固定梯度差，只能表现出最佳提取条件的趋势，不能直接反映最佳提取点，也不能体现各因素之间的相互影响，而响应面分析不仅可以反映出各因素之间的相互影响，还可以反映出连续变化趋势以及各因素相互作用下的理论最佳提取条件。

选用不同的溶剂会对昆虫油脂提取率产生较大影响，如不同沸程的石油醚因其成分和极性的差异会导致提取率的变化，王文亮等(2008)分析了不同溶剂对黄粉虫油脂提取率的影响，结果表明60~90 ℃沸程的石油醚提取效果最佳，与本试验选取的溶剂一致，并通过正交试验得到最佳提取率为26.78%，但与本研究最佳提取率31.51%尚有一定的差距。正交设计虽然可以考虑几种因素对试验的影响，寻找最佳因素水平组合，但它不能在给出的整个区域上找到各因素的最佳组合和响应值的最优值。而响应面分析法是一种试验次数少、周期短、回归方程精度高、能研究几种因素间交互作用的回归分析方法。相比之下，响应面分析法求得的各参数组合更加精确，可以大大降低生产实践过程中造成的原料浪费。

本研究发现将粗提虫油久置后，虫油颜色不断加深，状态变粘稠，甚至产生沉淀。这是因为油脂及油脂食品在储存过程容易被氧化，产生氢过氧化物。氢过氧化物发生聚合反应生成有毒的聚合物，使油脂黏度升高，外观变稠; 并发生分解反应生成小分子的醛、酮、酸，使油脂烟点降低、色泽加深，产生哈喇味，影响了油脂的食用和营养价值。因此，虫油应在低温、避光、隔绝氧气的条件下保存。

本文选用索氏提取法提取黄粉虫幼虫油脂，但尚未对成虫及蛹体内的油脂进行研究，今后还需要进一步研究黄粉虫各个发育阶段油脂含量及脂肪酸组成，并探索新方法对油脂提取率的影响。