三種昆蟲(chóng)的營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定

姬玉嬌，孔祥峰，周笑犁，耿梅梅，印遇龍*

1南昌大學(xué)生命科學(xué)與食品工程學(xué)院，食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南昌 330047;2中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)過(guò)程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)沙 410125

隨著全球人口的急劇增長(zhǎng)，人們對(duì)糧食資源的需求量將越來(lái)越大。據(jù)悉，世界上約有1/5的人口缺乏蛋白質(zhì)，尤其是缺乏動(dòng)物蛋白質(zhì)［1］。開(kāi)發(fā)新型蛋白質(zhì)資源，已成為一項(xiàng)迫切的任務(wù)。昆蟲(chóng)作為世界上最大的生物類群，其生物量超過(guò)所有動(dòng)物(包括人類)的生物總量，屬于可再生資源，又因?yàn)槔ハx(chóng)體內(nèi)粗蛋白質(zhì)含量高、營(yíng)養(yǎng)成分易于被人體吸收、繁殖世代短、適于工廠化生產(chǎn)等特點(diǎn)，被認(rèn)為是理想的亟待開(kāi)發(fā)的蛋白質(zhì)資源［2］。就能源方面來(lái)說(shuō)，昆蟲(chóng)是變溫動(dòng)物，也就是說(shuō)要獲得等量的蛋白質(zhì)或其他營(yíng)養(yǎng)成分時(shí)，它們比恒溫動(dòng)物如畜禽等消耗較少的食物能量;在把植物性生物量轉(zhuǎn)化成動(dòng)物性生物量的過(guò)程中，昆蟲(chóng)比傳統(tǒng)畜禽具有更高的轉(zhuǎn)化效率。本文系統(tǒng)測(cè)定了黃粉蟲(chóng)、蠅蛆和大麥蟲(chóng)三種昆蟲(chóng)的營(yíng)養(yǎng)成分，為其開(kāi)發(fā)應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料及預(yù)處理

黃粉蟲(chóng)、蠅蛆和大麥蟲(chóng)皆由廣東昆蟲(chóng)研究所提供。將成熟幼蟲(chóng)置于105℃烘箱中滅酶15 min，再放入65℃烘箱中烘24 h，空氣中回潮一晝夜，稱衡重，用FW135型萬(wàn)能粉碎機(jī)(天津市泰新特儀器有限公司)粉碎，置于棕色廣口瓶中保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定

干物質(zhì)、粗灰分、粗脂肪和粗蛋白含量測(cè)定參照張麗英(2003)的方法［3］并略有修改?？偰芰繙y(cè)定采用精密快速自動(dòng)熱量計(jì)(長(zhǎng)沙開(kāi)元儀器廠)。

1.3 礦物元素含量測(cè)定

稱取干燥至恒重的三種昆蟲(chóng)樣品粉末1.0000 g，分別置于錐形瓶中，加入10 mL濃硝酸置于通風(fēng)櫥中冷消化過(guò)夜，然后在電熱板上沙浴消化，待液體剩余3～4 mL時(shí)加入5 mL高氯酸，繼續(xù)加熱至冒白煙，冷卻后轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，數(shù)次清洗錐形瓶，以確保完全轉(zhuǎn)移，定容至刻度后搖勻。用720ES型電感耦合等離子廣譜發(fā)生儀(安捷倫)測(cè)定其中的鈣、磷、鋅、鐵、銅、錳、鉛和鎘的含量。

1.4 氨基酸含量測(cè)定

分別準(zhǔn)確稱取干燥至恒重的三種昆蟲(chóng)樣品粉末1.0000 g置于安瓿瓶中，加入6 mol/L鹽酸溶液10 mL，將安瓿瓶于酒精噴燈火焰上封口，放入恒溫箱110±1℃水解24 h。然后取出安瓿瓶，冷卻、混勻、開(kāi)瓶、過(guò)濾，100 mL容量瓶定容;用移液槍移取800 μL液體至10 mL離心管中，于80℃恒溫水浴鍋中蒸干;加1 mL蒸餾水于離心管中溶解殘?jiān)?，繼續(xù)蒸干，重復(fù)3次，除去其中的HCl;離心管中再加入0.02 mol/L鹽酸溶液1 mL，反復(fù)震蕩，并沖洗3～4次，轉(zhuǎn)入10 mL容量瓶中，定容為10 mL;搖勻，用0.45 μm微孔濾膜過(guò)濾后取樣1 mL用L-8800型全自動(dòng)氨基酸分析儀(日立公司)測(cè)定其中氨基酸的含量，并計(jì)算其中芳香族氨基酸、支鏈氨基酸、直鏈氨基酸、酸性氨基酸、堿性氨基酸、羥基氨基酸、必需氨基酸和總氨基酸的含量。評(píng)定昆蟲(chóng)氨基酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的化學(xué)計(jì)算方法如下:

n:代表氨基酸數(shù)目;a、b、……j:代表試驗(yàn)蛋白質(zhì)中各個(gè)必需氨基酸的百分含量;A、B、……J:代表標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)中各個(gè)必需氨基酸的百分含量。

2)E/N=樣品蛋白質(zhì)中必需氨基酸總量(E)/樣品蛋白質(zhì)中非必需氨基酸總量(N)×100%;

3)E/(E+N)=樣品蛋白質(zhì)中必需氨基酸總量(E)/樣品蛋白質(zhì)中總氨基酸總量(E+N)×100%。

1.5 中長(zhǎng)鏈脂肪酸含量測(cè)定

分別準(zhǔn)確稱取干燥至恒重的三種昆蟲(chóng)樣品粉末1.0000 g，裝入10 mL離心管中。加入苯:石油醚(體積比1∶1)混合物2 mL，用錫箔紙包好避光靜置，浸提一晝夜;然后再加入 0.4 mol/L的 KOH-甲醇溶液2 mL進(jìn)行甲酯化，搖勻后靜置15 min;加雙蒸水至10 mL，10000 rpm離心10 min，取上清液100 μL用氣相色譜儀(安捷倫7890A)測(cè)定中長(zhǎng)鏈脂肪酸的含量。

GC分析條件為:色譜柱:SP-2560(100 m ×0.25 mm，0.20 μm)毛細(xì)管柱，載氣為高純氮?dú)?，程序升?初始溫度140℃，保持5 min，以4℃/min升至240℃，進(jìn)樣口溫度260℃，F(xiàn)ID檢測(cè)器溫度260 ℃，分流比 100∶1，進(jìn)樣量 1 μL。

2 結(jié)果與分析

2.1 常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分含量

由表1可見(jiàn)，黃粉蟲(chóng)、蠅蛆和大麥蟲(chóng)風(fēng)干樣中干物質(zhì)和總能量測(cè)定值相差不大，干物質(zhì)含量最高者為大麥蟲(chóng)(96.20%)、最低者為黃粉蟲(chóng)(92.31%)，總能量最高者為大麥蟲(chóng)(28.66 kJ/g)、最低者為蠅蛆(25.95 kJ/g);粗脂肪含量最高者為大麥蟲(chóng)(41.71%)，最低者為黃粉蟲(chóng)(28.96%);粗蛋白含量最高者為黃粉蟲(chóng)(50.20%)，最低者為大麥蟲(chóng)(45.08%)。

表1 三種昆蟲(chóng)的常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分含量(%)Table 1 Contents of routine nutrients in three insects(%)

2.2 礦物元素含量

由表2可見(jiàn)，在三種昆蟲(chóng)中，磷、銅、鋅和錳的含量相差不大，而鈣和鐵的含量相差較大。鈣、鐵和錳含量最高者為蠅蛆，分別為 500.0、38.94 和 3.06 mg/100 g，含量最低者為黃粉蟲(chóng)，分別為 46.72、10.51和0.66 mg/100 g;磷和銅的含量最高者均為蠅蛆，分別為885.7 和1.17 mg/100 g，含量最低者均為大麥蟲(chóng)，分別為509.8和0.83 mg/100 g;鋅的含量最高者為黃粉蟲(chóng)，分別為10.51和8.60 mg/100 g。三種昆蟲(chóng)中的鉛和鎘均未達(dá)到檢測(cè)范圍。

表2 三種昆蟲(chóng)的幾種礦物質(zhì)含量(mg/100 g)Table 2 Contents of several mineral elements in three insects(mg/100 g)

2.3 氨基酸含量

由表3可見(jiàn)，黃粉蟲(chóng)中的總氨基酸、直鏈氨基酸、支鏈氨基酸、羥基氨基酸和必需氨基酸的含量均為最高;蠅蛆中芳香族氨基酸、酸性氨基酸、堿性氨基酸和必需氨基酸的評(píng)分均最高。三種昆蟲(chóng)中谷氨酸、天門(mén)冬氨酸和精氨酸的含量均較高，其中蠅蛆中谷氨酸和天冬氨酸的含量最高，分別為6.29%和3.97%，黃粉蟲(chóng)中精氨酸的含量最高，為2.47%。

表3 三種昆蟲(chóng)的氨基酸含量(%)Table 3 Contents of amino acids in three insects(%)

芳香族氨基酸 Aromatic AA 2.20 4.76 4.67支鏈氨基酸 BCAA 8.51 6.40 7.33直鏈氨基酸 SCAA 5.71 4.29 4.92酸性氨基酸 Acidity AA 11.81 12.29 9.89堿性氨基酸 Alkalescence AA 6.48 6.66 5.78羥基氨基酸 Hydroxy AA 3.58 3.49 3.23必需氨基酸 EAA 16.76 16.21 14.63總氨基酸 TAA 39.88 38.86 36.26 EAAI 30.16 31.06 25.99 E/N 72.49 71.57 67.64 E/E+N 42.03 41.71 40.35

2.4 中長(zhǎng)鏈脂肪酸含量

由表4可見(jiàn)，黃粉蟲(chóng)和蠅蛆中C16∶0、C18∶1和C18∶2的含量豐富，分別占總脂肪酸的24.32%、28.90%、33.17% 和 39.62%、21.65%、23.34%;大麥蟲(chóng)中 C18∶0、C18∶1 和 C18∶2 的含量豐富，分別占總脂肪酸的 23.33%、43.54%、24.54%。

表4 三種昆蟲(chóng)中長(zhǎng)鏈脂肪酸的相對(duì)含量(%)Table 4 Relative contents of medium-and long-chain fatty acids in three insects(%)

3 討論

蛋白質(zhì)是一切生命活動(dòng)的基礎(chǔ)，可參與生物體內(nèi)的重要生理過(guò)程。昆蟲(chóng)體內(nèi)的粗蛋白質(zhì)含量很高，一般為20% ～80%。本研究測(cè)定的黃粉蟲(chóng)、蠅蛆和大麥蟲(chóng)的粗蛋白質(zhì)含量分別為 50.20%、45.62%和45.08%，高于一些膨化大豆(41%)和菜籽粕(44%)的粗蛋白質(zhì)含量［4］，而且高于豬肉(35%)和大豆(40%)［5］，而低于進(jìn)口魚(yú)粉(72%)和玉米蛋白粉(70%)。

食物和飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值不僅取決于蛋白質(zhì)含量的高低，更重要的是其中的氨基酸組成和必需氨基酸占總氨基酸的比例。氨基酸具有重要的生理功能，如合成蛋白質(zhì)、糖異生底物、神經(jīng)遞質(zhì)和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子的前體及蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)的調(diào)節(jié)物質(zhì)等，以滿足機(jī)體生長(zhǎng)發(fā)育及組織修復(fù)更新的需要［6］。氨基酸評(píng)價(jià)和必需氨基酸比值是作為蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的評(píng)價(jià)方法。本研究測(cè)得的黃粉蟲(chóng)、蠅蛆和大麥蟲(chóng)的EAAI值分別為30.16、31.06 和 25.99，必需氨基酸總量(E)與非必需氨基酸總量(N)比值(E/N)的百分?jǐn)?shù)分別為 72.49、71.57 和67.64，E 與氨基酸總量(E+N)比值的百分?jǐn)?shù)分別為 42.03、41.71 和40.35。聯(lián)合國(guó)糧食與農(nóng)業(yè)組織和世界衛(wèi)生組織提出，蛋白質(zhì)飼料的必需氨基酸應(yīng)占其總氨基酸的40%左右，E/N應(yīng)在0.6以上，這三種昆蟲(chóng)均滿足此要求。除必需氨基酸外，某些氨基酸能夠調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的周轉(zhuǎn)，還是合成NO、多胺、谷胱甘肽、核酸、激素和神經(jīng)遞質(zhì)等生物活性物質(zhì)的底物，研究者們稱其為功能性氨基酸［7］。其中谷氨酸、精氨酸和支鏈氨基酸等功能性氨基酸在三種昆蟲(chóng)中的含量較豐富，不僅能促進(jìn)和維持動(dòng)物的正常生長(zhǎng)，而且可以促進(jìn)多種生物活性物質(zhì)的合成，因此昆蟲(chóng)蛋白是很好的氨基酸補(bǔ)充劑。

由于大麥蟲(chóng)中粗脂肪含量最高，因此釋放的能量也最高。脂肪酸是動(dòng)物不可缺少的營(yíng)養(yǎng)成分，除了供能外，還可在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為活性物質(zhì)。中鏈脂肪酸進(jìn)入機(jī)體后被迅速分解燃燒，為機(jī)體提供能量，不進(jìn)入血液循環(huán)，因此不造成血脂升高。長(zhǎng)鏈脂肪酸吸收后以脂肪形式進(jìn)入血液循環(huán)，輸送并儲(chǔ)存在脂肪、肌肉和肝臟等組織器官中，在機(jī)體需要能量的時(shí)候被分解利用。機(jī)體組織的脂質(zhì)合成主要是短鏈脂肪酸和單不飽和脂肪酸，并且主要是C16∶0、C16∶1、C18∶0和 C18∶1的合成［8］。日糧能量水平的增加將會(huì)導(dǎo)致肌內(nèi)脂肪含量的顯著升高。徐海軍等的研究還表明，通過(guò)添加豆油來(lái)提高日糧能量水平，同時(shí)提高了日糧中多不飽和脂肪酸(特別是C18∶2)的水平［9］。本文測(cè)得的三種昆蟲(chóng)脂肪含量均較高，尤其是C18∶2相對(duì)含量均較高，可作為動(dòng)物能量和必需脂肪酸的良好來(lái)源，但較高含量的脂肪酸容易發(fā)生氧化出現(xiàn)酸敗，不僅降低了營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，還會(huì)出現(xiàn)異味影響動(dòng)物的食欲，因此會(huì)增加加工貯存時(shí)的難度。

昆蟲(chóng)中富含銅、鐵、鋅和錳等微量元素，且均為有機(jī)礦物元素，容易被動(dòng)物機(jī)體吸收，可為動(dòng)物提供必需的營(yíng)養(yǎng)素。所有昆蟲(chóng)的磷含量均較高，也容易被動(dòng)物機(jī)體吸收利用。昆蟲(chóng)體內(nèi)金屬元素的含量容易受昆蟲(chóng)攝食習(xí)慣的影響，同一地區(qū)的野生昆蟲(chóng)，季節(jié)不同或同種不同群落昆蟲(chóng)之間，其體內(nèi)微量元素的含量也存在較大差異［10］。而環(huán)境對(duì)重金屬含量的影響更大。本文檢測(cè)的三種昆蟲(chóng)，在一定范圍內(nèi)均未檢測(cè)出重金屬鉛和鎘，可視為重金屬含量未超標(biāo)。

綜上所述，黃粉蟲(chóng)、蠅蛆和大麥蟲(chóng)中蛋白質(zhì)、氨基酸等營(yíng)養(yǎng)成分的含量較高，是優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)資源，可用于開(kāi)發(fā)動(dòng)物的蛋白質(zhì)飼料。但體外營(yíng)養(yǎng)價(jià)值分析無(wú)法真實(shí)反映動(dòng)物消化利用率，還需要利用動(dòng)物試驗(yàn)進(jìn)一步評(píng)價(jià);本研究沒(méi)有對(duì)三種昆蟲(chóng)中的外毒素和激素等生物活性物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，這些物質(zhì)是否對(duì)動(dòng)物機(jī)體有害尚不清楚，也需要進(jìn)一步研究。

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