花邊星齒蛉幼蟲礦質(zhì)元素和脂肪酸含量的初步分析

潘鳳溜，瞿玉國，趙馳珺，張佑祥，黃興龍

(1.吉首大學(xué)生物資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖南 吉首 416000；2.湘西州古丈縣農(nóng)業(yè)局，湖南 古丈 416300)

星齒蛉(Protohermes)隸屬于昆蟲綱(Insecta)廣翅目(Megaloptera)齒蛉科(Corydalidae)[1]，是一類原始的完全變態(tài)昆蟲，包含卵、幼蟲、蛹和成蟲4個(gè)發(fā)育階段.幼蟲水生，蛹和成蟲陸生.星齒蛉幼蟲期較長，第1年夏天孵化的幼蟲大部分在第3年夏天羽化，部分推遲到第4年夏天，幼蟲期長達(dá)2～3 a.末齡幼蟲老熟后離開水生環(huán)境，在岸邊潮濕土壤或石頭下建造蛹室化蛹，然后羽化為成蟲.雌蟲交配后，將卵以卵塊的形式產(chǎn)于水邊的石壁和植物上[2].該種幼蟲主要棲息于干凈、清澈、較少受到污染的河流溪溝的石頭下，水中以氣管鰓和毛簇呼吸，捕食水生昆蟲等小型節(jié)肢動(dòng)物，對(duì)水質(zhì)變化比較敏感，因此也被廣泛用作淡水生態(tài)系統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)指示動(dòng)物[3].

花邊星齒蛉(Protohermescostalis(Walker))是廣泛分布于我國境內(nèi)的星齒蛉屬昆蟲，常見于云南、貴州、河南、湖北、湖南、江西、安徽、浙江、福建、廣西、廣東等省和臺(tái)灣地區(qū)[4].在湘西地區(qū)，其幼蟲俗稱爬沙蟲、水爬蟲、水蜈蚣，是一種深受當(dāng)?shù)厝罕娤矏鄣氖秤美ハx.作者實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在吉首市峒河、沱江、萬溶江、司馬河、丹青河、洽比河流域均有分布，種群數(shù)量較多.每年春天，常見當(dāng)?shù)厝罕娫诤恿飨獪现胁稉?，用于自食或上市銷售.花邊星齒蛉幼蟲還是苗族百蟲宴的核心內(nèi)容之一[5].在矮寨德夯苗寨、古丈默戎苗寨等景區(qū)，以星齒蛉幼蟲為食材的小吃、菜肴深受游客的喜愛.此外，在四川、云南、廣西、福建也有食用齒蛉科昆蟲的記錄.尤其在四川省攀西地區(qū)，齒蛉科幼蟲已成為當(dāng)?shù)氐奶厣称穂6].

前人對(duì)廣翅目昆蟲屬模巨齒蛉(Acanthacorydalisasiatica)的營養(yǎng)成分進(jìn)行了測(cè)定，屬模巨齒蛉幼蟲富含水溶性蛋白、多糖、油脂、有機(jī)酸和水分，質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為4.87%，1.90%，16.45%，3.54%和71.51%[7].此外，還檢出14種氨基酸，人體必須氨基酸占總氨基酸的48.1%[7].隨著食用價(jià)值的開發(fā)，人們?cè)絹碓疥P(guān)心花邊星齒蛉幼蟲的營養(yǎng)特性，但是對(duì)其礦質(zhì)元素和脂肪酸種類及含量測(cè)定迄今未見報(bào)道.筆者擬通過ICP-OES法和GC-MS法對(duì)花邊星齒蛉幼蟲礦質(zhì)元素和脂肪酸進(jìn)行初步檢測(cè)，以期為該資源昆蟲的開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù).

1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1 樣品及其處理

2018年10月于吉首市矮寨鎮(zhèn)農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)購買花邊星齒蛉幼蟲樣品，帶回實(shí)驗(yàn)室，置-20 ℃冰箱保存?zhèn)溆?使用去離子水將樣品沖洗3次，濾紙吸干后稱量鮮重，于60 ℃烘干至恒重后，稱量干質(zhì)量,樣品含水量為77.01%.將烘干的樣品粉碎成粉末，轉(zhuǎn)入玻璃瓶中，于4 ℃冷藏備用.

1.2 儀器與試劑

主要儀器：電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(DGG-9070A，上海森信實(shí)驗(yàn)有限公司)；搖擺式中藥粉碎機(jī)(DFY-300，上海隆拓儀器設(shè)備有限公司)；萬分之一電子分析天平(OHAOS，上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司)；電熱消化爐(CN61M1AED，北京中西遠(yuǎn)大科技有限公司)；索氏提取儀；iCAP6000電感耦合等離子光譜發(fā)射儀(ICP-OES,英國賽默飛世爾科技)；氣相色譜系統(tǒng)及氣-質(zhì)聯(lián)用儀(7890A氣相色譜(GC),5975C氣-質(zhì)聯(lián)用，美國安捷倫公司).

主要試劑：HNO3(優(yōu)級(jí)純，衡陽市凱信化工試劑有限公司)；HClO4(分析純，天津市鑫源化工有限公司)；石油醚(分析純，沸程30～60 ℃，天津市富宇精細(xì)化工有限公司)；硫酸(分析純)；甲醇(分析純)；正己烷(分析純).

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 礦質(zhì)元素測(cè)定

準(zhǔn)確稱量粉末樣品0.50 g倒入消化管內(nèi)，用少量的純凈水潤濕，加入5 mL HNO3溶液，浸泡過夜.將浸泡好的樣品置于消化爐內(nèi)，依次于90 ℃處理30 min、140 ℃處理30 min、180 ℃處理1 h.樣品冷卻后分別加入1 mL HClO4,160 ℃處理20 min，再經(jīng)180 ℃處理2 h.將樣品冷卻后定容至25 mL，然后過濾.使用ICP-OES法對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)定.ICP-OES儀器工作參數(shù)：發(fā)射功率1 150 W，泵速50 r/min，輔助氣流量0.5 L/min，載氣流量0.75 L/min，積分時(shí)間20 s.實(shí)驗(yàn)重復(fù)5次.

2.2 脂肪酸測(cè)定

準(zhǔn)確稱取粉末樣品4.00 g，用濾紙包好，置入索氏提取儀中，用石油醚萃取.萃取溫度為60 ℃，萃取時(shí)間為10 h.萃取后，當(dāng)石油醚在提取管的液面即將達(dá)到虹吸管的上彎頭處時(shí)，從水浴鍋中取出索氏提取裝置，將提取管的下端口插入回收瓶中.傾斜裝置使提取管中的石油醚因虹吸而流入回收瓶，再裝上平底燒瓶繼續(xù)放入恒溫水浴鍋中加熱.重復(fù)上述步驟，直至冷凝管下端無石油醚滴下.取下平底燒瓶，將燒瓶?jī)?nèi)物質(zhì)轉(zhuǎn)移到10 mL小燒杯內(nèi).然后，將燒杯置于恒溫干燥箱中干燥至恒重.卸下整個(gè)索氏提取裝置，取出提取管中的樣品包.待樣品包表面蒸干后，置入60 ℃恒溫干燥箱，烘干至恒重，得花邊星齒蛉幼蟲樣品粗脂肪,提取率32.47%.

(1)樣品甲酯化.稱取0.100 0～0.500 0 g粗脂肪置于錐形瓶?jī)?nèi)，加入10 mL 1%硫酸甲醇溶液，于70～80 ℃處理30 min.樣品冷卻后，加入3 mL正己烷，搖勻.靜置10 min分層后，取上清液.加入少許無水硫酸鈉密封，于4 ℃保存?zhèn)溆?

(2)GC-MS分析.GC-MS分析參考劉祝祥等人所介紹的方法[8].GC-MS條件：DB-5MS石英毛細(xì)管柱30 m×0.25 mm ×1.25 μm.色譜條件：柱溫100～200 ℃(初始溫度50 ℃，終止溫度280 ℃) ；升溫速度10 ℃/min；氣化室溫度280 ℃；載氣He，流速10～15 mL/min；程序升溫 100 ℃保持2 min，以10 ℃/min升至280 ℃，保持10 min.質(zhì)譜條件：電子轟擊源70 eV；發(fā)射電流0.3 mA；分辨率500；進(jìn)樣量0.1 μL； 分流比80∶1.

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1 花邊星齒蛉幼蟲礦質(zhì)元素

實(shí)驗(yàn)測(cè)定了花邊星齒蛉幼蟲的K，P，Ca，Mg，F(xiàn)e，Cu，Co，Mn，Se，Zn，Bo，Al，Cd共13種礦質(zhì)元素，測(cè)定結(jié)果列于表1.

表1 花邊星齒蛉幼蟲礦質(zhì)元素含量

由表1可知：花邊星齒蛉幼蟲富含常量元素，各元素含量大小依次為K,Ca,Mg,P，其中含鉀量最高，達(dá)5 206.00 μg/g；7種微量元素含量大小依次為Fe,Zn,Mn,Cu,Ba,Se,Co，含F(xiàn)e量最高，達(dá)520.75 μg/g，含Zn量次之，為154.15 μg/g.此外，有害元素Al未檢出，但含Cd量為0.88 μg/g，高于食品中污染物限量國家標(biāo)準(zhǔn)(GB 2762—2017)，暗示花邊星齒蛉幼蟲對(duì)環(huán)境中的Cd可能有一定的富集作用.

3.2 花邊星齒蛉幼蟲脂肪酸

按照實(shí)驗(yàn)方法所述的GC-MS條件，對(duì)花邊星齒蛉幼蟲的甲酯化產(chǎn)物進(jìn)行GC-MS分析，其色譜圖如圖1所示.

圖1 花邊星齒蛉幼蟲甲酯化產(chǎn)物總離子色譜圖Fig. 1 Total Ion Chromatogram of Protohermes Costalis Larvae

由圖1可知，共檢測(cè)出11個(gè)峰.對(duì)照質(zhì)譜圖和標(biāo)準(zhǔn)圖譜，分析鑒定出花邊星齒蛉中含脂肪酸8種.采用色譜峰面積歸一化法計(jì)算出各成分的相對(duì)含量，結(jié)果列于表2.

表2 花邊星齒蛉幼蟲脂肪酸的組分

由表2可知，花邊星齒蛉幼蟲含有的8種脂肪酸中，不飽和脂肪酸(UFA) 約為44.8%，飽和脂肪酸(SFA) 約為55.2%，UFA/SFA值約為0.8.

3.3 與食品及食用油脂肪酸比較

為探究花邊星齒蛉幼蟲的營養(yǎng)成分，筆者將檢測(cè)結(jié)果與常見禽畜類、魚類食品及食用油脂肪酸的文獻(xiàn)值[10-11]進(jìn)行了比較，結(jié)果列于表3.

表3 花邊星齒蛉幼蟲與禽畜類、魚類食品及食用油的脂肪酸的比較

注:其他脂肪酸包括C13∶0，C15∶0，C17∶1，C20∶0等.

由表3可知，在人體必需的亞油酸和亞麻酸等脂肪酸中，花邊星齒蛉幼蟲亞麻酸未檢出，亞油酸含量約為0.8%，遠(yuǎn)低于常見禽畜類、魚類食品及動(dòng)植物食用油脂，但其不飽脂肪酸和飽和脂肪酸人相對(duì)含量及含量比值與牛乳與牛肉最接近.

4 討論

常量元素是保持人體細(xì)胞正常形態(tài)與功能的重要組分，具有促進(jìn)人體生長發(fā)育，參與糖、蛋白質(zhì)和能量代謝，維持細(xì)胞內(nèi)外液滲透壓和酸堿平衡，維持神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性等生理功能.檢測(cè)結(jié)果表明，花邊星齒蛉幼蟲含有豐富的鉀、鈣、磷、鎂等常量元素，其中含鉀量達(dá)5 206.00 μg/g，含鈣量達(dá)3 060.31 μg/g，含鎂量達(dá)820.4 μg/g，含磷量達(dá)424.46 μg/g.

微量元素雖然在人體內(nèi)的含量不多，但與人的生活和健康息息相關(guān).它們攝入過量或不足都會(huì)不同程度地引起人體生理異?；蛞l(fā)疾病[9].錳是超氧化物歧化酶的激活劑，而具有活性的超氧化物歧化酶(SOD)是一種超氧自由基，它能致病和加快人體衰老；硒在血液中含量的高低與癌的發(fā)生密切相關(guān)，對(duì)視覺器官的功能也極為重要.花邊星齒蛉幼蟲的微量元素中Fe的含量最為豐富，而人體內(nèi)缺少鐵元素會(huì)使血紅蛋白的合成減少，發(fā)生缺鐵性貧血現(xiàn)象，出現(xiàn)食欲下降、煩躁、乏力、頭暈和新陳代謝紊亂等癥狀.本實(shí)驗(yàn)未檢測(cè)到有害元素Al，但檢測(cè)到Cd含量高達(dá)0.88 μg/g.我國食品污染物限量標(biāo)準(zhǔn)表明，在各類食品中Cd的含量不得超過0.5 μg/g[10].由此可見，花邊星齒蛉幼蟲中Cd元素的含量超標(biāo).出現(xiàn)Cd含量超標(biāo)的原因可能是河水被Cd污染所致，或其他不明原因所為，因此不宜長期大量食用本地區(qū)的花邊星齒蛉幼蟲.

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，花邊星齒蛉幼蟲粗脂肪含量超過30%，而一般昆蟲干體脂肪含量在10%左右[12]，說明花邊星齒蛉幼蟲是一種高脂肪不可多食的食物.氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀測(cè)得不飽和脂肪酸約44.8%，飽和脂肪酸約55.2%，其中飽和脂肪酸主要以棕櫚酸(C16∶0)為主，硬脂酸(C18∶0)的含量較低.

人體必需的不飽和脂肪酸具有以下生理功能：降低血脂，抗血小板聚集作用；減少炎癥，調(diào)節(jié)免疫能力；健腦益智，改善視力；抗腫瘤作用；降低血液中甘油三酯和膽固醇水平；抑制血液、肝臟和腦組織內(nèi)過氧化脂質(zhì)的生成；具有抗血小板凝集和抑制血栓素形成的作用；對(duì)肥胖癥有很好的療效[13].本實(shí)驗(yàn)所用的脂肪酸提取儀為索氏提取儀，以石油醚(沸程30～60 ℃)進(jìn)行萃取.石油醚的萃取率在環(huán)己烷、正己烷、乙酸乙酯中是最高的[14]，但是實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，檢測(cè)到的不飽和脂肪酸以亞油酸 (C18∶(1n- 9))為主，沒有檢測(cè)出亞麻酸，必需脂肪酸的含量低.