昆蟲(chóng)蛋白在食品領(lǐng)域的應(yīng)用及研究進(jìn)展

茍夢(mèng)星 李俊杰 趙雨欣 聶溱樂(lè)

鄭州工程技術(shù)學(xué)院化工食品系 河南鄭州 450000

據(jù)聯(lián)合國(guó)的一份報(bào)道，世界人口在2030年將達(dá)到86億，2050年全球人口將達(dá)到98億[1]。為了向不斷增長(zhǎng)的人口提供足夠的糧食，目前的糧食產(chǎn)量將需要翻一番；然而，土地和水資源也正變得越來(lái)越稀缺[2]。因此，尋找可持續(xù)和可替代的食物生產(chǎn)方式成為食品領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

可食用昆蟲(chóng)因其較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和較低的環(huán)境影響力而受到關(guān)注。昆蟲(chóng)中蛋白質(zhì)含量豐富，很多昆蟲(chóng)粗蛋白的含量超過(guò)60%，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的豬肉、牛肉和雞肉[3]。此外，飼養(yǎng)昆蟲(chóng)對(duì)環(huán)境的影響較小，有利于緩解全球的溫室效應(yīng)。有研究指出，獲得等質(zhì)量昆蟲(chóng)蛋白的二氧化碳排放量約為牛豬等大型動(dòng)物的1/3[4，5]。2013年，聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FAO)發(fā)表了一份研究，提倡將昆蟲(chóng)作為人類和動(dòng)物新的可持續(xù)蛋白質(zhì)來(lái)源。因此，昆蟲(chóng)蛋白也被認(rèn)為是最具開(kāi)發(fā)潛力的新型蛋白質(zhì)資源。

1 可食用昆蟲(chóng)的概述

可食用昆蟲(chóng)的形態(tài)有卵、幼蟲(chóng)、蛹和成蟲(chóng)，一般幼蟲(chóng)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較成蟲(chóng)高。昆蟲(chóng)中蛋白質(zhì)的含量一般為20%～80%，高于普通的植物性食物，甚至高于肉蛋類食品?？墒秤美ハx(chóng)不僅能夠滿足人類對(duì)蛋白質(zhì)資源的需求，同時(shí)還可提供除蛋白質(zhì)以外的其他營(yíng)養(yǎng)成分[6]。食用昆蟲(chóng)不僅含有一般動(dòng)物所具有的飽和脂肪酸，還具有其它動(dòng)物所沒(méi)有的亞麻酸、花生四烯酸等脂肪酸[7]。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全球范圍內(nèi)可食用昆蟲(chóng)的種類至少有1 900種[3]。并且在不同的地區(qū)，當(dāng)?shù)厝怂秤玫睦ハx(chóng)種類有較大區(qū)別，其中食用最普遍的昆蟲(chóng)品種是鞘翅目[8](見(jiàn)表1)?？墒秤美ハx(chóng)既可以直接食用，也可以加工成各種功能性食品[9，10]，如泰國(guó)的咖喱蛐蛐，巴西的蟋蟀餐，德國(guó)的昆蟲(chóng)漢堡以及美國(guó)的蟋蟀蛋白粉和巧克力棒。

表1 全世界食用昆蟲(chóng)的種類和數(shù)目

2 昆蟲(chóng)蛋白質(zhì)的概述

2.1 昆蟲(chóng)蛋白質(zhì)的含量

蛋白質(zhì)是人類生命中不可或缺的物質(zhì)，在機(jī)體中的構(gòu)造比例高達(dá)45%。食物中蛋白質(zhì)的含量也是其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高低的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)之一[11]。據(jù)Ramos-Elorduy[12](1997)等報(bào)道昆蟲(chóng)蛋白質(zhì)含量在30%～81%，并且很多昆蟲(chóng)粗蛋白的含量甚至超過(guò)了60%[3]。因此，高蛋白質(zhì)含量的昆蟲(chóng)資源，是未來(lái)新型的綠色蛋白替代源。

2.2 昆蟲(chóng)蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值

從食物營(yíng)養(yǎng)成分角度分析，昆蟲(chóng)不僅蛋白質(zhì)含量豐富，且氨基酸配比平衡。魏美才[13](2001)等發(fā)現(xiàn)昆蟲(chóng)的食用價(jià)值不僅可以提供六大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，還可提供氨基酸、能量等物質(zhì)。Finke[14](1989)等表明昆蟲(chóng)提供的氨基酸品質(zhì)遠(yuǎn)高于大豆。Phelps[15](1975)等顯示昆蟲(chóng)脂肪波動(dòng)幅度較大，不同品種的昆蟲(chóng)脂肪很高。Barker[16](1998)等研究發(fā)現(xiàn)昆蟲(chóng)中礦物質(zhì)能滿足飼養(yǎng)動(dòng)物的需要，除了礦物質(zhì)中錳元素含量較低。

2.3 昆蟲(chóng)蛋白質(zhì)的食用安全性

食品安全問(wèn)題一直是食品領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。目前，關(guān)于昆蟲(chóng)的食用安全性國(guó)內(nèi)外仍有較多爭(zhēng)議。但也基本在于食用野生昆蟲(chóng)和飼養(yǎng)昆蟲(chóng)的爭(zhēng)議。大部分研究學(xué)者及飲食愛(ài)好者認(rèn)為：食用飼養(yǎng)的可食用昆蟲(chóng)具有更高的安全性，可以放心食用。Marcel Dicke[17](2011)等研究發(fā)現(xiàn)只要把昆蟲(chóng)制作熟就不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生危害。

3 昆蟲(chóng)蛋白的開(kāi)發(fā)研究與現(xiàn)狀

據(jù)專家預(yù)測(cè)，昆蟲(chóng)具有種類多、數(shù)量大、范圍普遍、周期短、優(yōu)質(zhì)蛋白、低脂肪、少量膽固醇、營(yíng)養(yǎng)均衡、易消化等特性，因此昆蟲(chóng)蛋白質(zhì)被稱為21世紀(jì)第三大類蛋白質(zhì)來(lái)源，現(xiàn)在已被世界各國(guó)所關(guān)注[18]。目前,昆蟲(chóng)食品行業(yè)發(fā)展已經(jīng)走上了多元化道路,且人們?cè)谛碌墓に嚿喜粩嚅_(kāi)發(fā)探索,在罐頭、面制品、糖果、飲品、酒類、蟲(chóng)醬油及氨基酸口服液等各類營(yíng)養(yǎng)保健食品都已經(jīng)被食用昆蟲(chóng)所覆蓋。

3.1 昆蟲(chóng)蛋白在國(guó)外的研究

早在20世紀(jì)60年代，國(guó)外就對(duì)昆蟲(chóng)蛋白有所研究。至今為止，國(guó)外的昆蟲(chóng)蛋白開(kāi)發(fā)技術(shù)相當(dāng)先進(jìn)[4]。將蟋蟀粉制作360片，這是一種高品質(zhì)蛋白質(zhì)所制成，99%的卡路里被人體所吸收，97%的蛋白質(zhì)含量可用于修復(fù)和更換腹肌[10]。國(guó)外企業(yè)不僅將昆蟲(chóng)蛋白制作為360片，而且還制作成不含麩質(zhì)的蛋白棒，蛋白粉，巧克力粉等供人體所吸收[18]。但是我國(guó)蛋白質(zhì)的開(kāi)發(fā)技術(shù)還停留在初期階段，及只停留在傳統(tǒng)飲食上面[5]，所以說(shuō)昆蟲(chóng)蛋白的開(kāi)發(fā)是我國(guó)一項(xiàng)重要的蛋白質(zhì)開(kāi)發(fā)和研究進(jìn)程。

3.2 昆蟲(chóng)蛋白在保健品中的研究

許慧卿[19](2004)等研究發(fā)現(xiàn)昆蟲(chóng)作為一種新型食品資源，未來(lái)一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)就是保健品。據(jù)冉文波[20](2013)等研究發(fā)現(xiàn)昆蟲(chóng)蛋白作為新型的蛋白來(lái)源，具有豐富的保健作用。如市售的冬蟲(chóng)夏草，螞蟻，蜜蜂等昆蟲(chóng)保健品。以蜂王的幼蟲(chóng)為原料制作而成蜂王幼蟲(chóng)蛋白粉，雄風(fēng)蛹酒，蜂蜜軟膠囊等保健品；以螞蟻為原料制作的蟻王酒，太極神營(yíng)養(yǎng)液，金剛酒，大力神口服液等深受人們的歡迎[21，22]；以冬蟲(chóng)夏草頭孢菌發(fā)酵而制作的蟲(chóng)草口服液，百靈膠囊等[22]。這些保健品的存在可以完善人體的免疫系統(tǒng)，提高抗衰老的能力，對(duì)于那些“三高”病人具有極大的益處，甚至有助于乙肝類疾病的康復(fù)[23]。

在提高免疫力方面，據(jù)徐兵紅[24](1999)等研究發(fā)現(xiàn)可食昆蟲(chóng)的若干蛋白質(zhì)具有增強(qiáng)有益菌群活力，抵抗外來(lái)病菌的作用。研究者通過(guò)試驗(yàn)將昆蟲(chóng)中的抗菌肽和抗菌蛋白提取出來(lái)用于抗病毒的生物制劑中，充分證實(shí)了蜂王幼蟲(chóng)具有良好的調(diào)節(jié)免疫的功能[25]。

在抗疲勞方面，活性肽蠶蛾可以提高雄性小鼠抗疲勞[26]。昆蟲(chóng)蛋白中含有特定的氨基酸，重要的兩類氨基酸分別為甲硫氨酸、賴氨酸。動(dòng)物需要賴氨酸來(lái)滿足自身需求能促進(jìn)某種營(yíng)養(yǎng)素的吸收，與一些營(yíng)養(yǎng)素協(xié)同作用。

3.3 昆蟲(chóng)蛋白在飼料中的研究

郭愛(ài)偉[27](2008)研究發(fā)現(xiàn)，可食昆蟲(chóng)氨基酸比例適當(dāng)、微量元素充足、纖維極少、有助于吸收，是優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)飼料的來(lái)源。目前，在畜牧業(yè)養(yǎng)殖飼料的來(lái)源中，除了常見(jiàn)的谷物類，其次使用最多的是黃粉蟲(chóng)，蟬蛹蟲(chóng)等。周瓊[28](2007)指出，加入美洲大蜂蟲(chóng)粉的肉雞飼料，可顯著提高肉雞的抗病力。沈雪梅[29](1998)指出，螞蟻具有較高的蛋白質(zhì)和各種微量元素，禽畜食用后可以提高免疫力，是良好的豬飼料。楊冠煌[30](1998)在草魚(yú)飼料里加入干蛆粉可以縮短草魚(yú)生長(zhǎng)的周期。劉伯生[31](1994)指出在水產(chǎn)動(dòng)物的飼料中加入黃粉蟲(chóng)會(huì)提高其免疫力和加快增長(zhǎng)。與此同時(shí)蝗蟲(chóng)粉也可以替代一部分魚(yú)粉，可以使養(yǎng)魚(yú)的成本降低，從而提高養(yǎng)魚(yú)的經(jīng)濟(jì)效益[32]。

3.4 昆蟲(chóng)蛋白在飲品中的研究

黃粉蟲(chóng)被相關(guān)酶水解后，與精心調(diào)制氨基酸溶液混合經(jīng)過(guò)一系列制作飲料的步驟，可以制作成功能營(yíng)養(yǎng)飲料[6]。對(duì)于不含酸類的飲料，可以將黃粉蟲(chóng)進(jìn)行酸化和酶解轉(zhuǎn)化為可溶性蛋白質(zhì)。將可溶性蛋白質(zhì)、黃粉蟲(chóng)中的氨基酸、微量元素和維生素融入到飲料當(dāng)中，很容易被人體吸收，是一種新型的營(yíng)養(yǎng)飲料，適合老年人，青少年及運(yùn)動(dòng)員飲用[33]。此外，昆蟲(chóng)蛋白不僅可制備飲料，也可以制作白酒。在浙江、吉林等省份，與蛹和蛾開(kāi)發(fā)的“仙蛾酒”等產(chǎn)品備受當(dāng)?shù)叵M(fèi)者歡迎。

3.5 昆蟲(chóng)蛋白在面包中的研究

可食昆蟲(chóng)營(yíng)養(yǎng)豐富，蛋白優(yōu)質(zhì)且脂肪少。面包具有易消化、食用方便等優(yōu)點(diǎn)。羅志良[34](1994)指出，昆蟲(chóng)具有較高的蛋白質(zhì)含量，可以當(dāng)做添加劑或者營(yíng)養(yǎng)劑加入食品中，用于生產(chǎn)面包。昆蟲(chóng)面包的制備在國(guó)外已經(jīng)成熟化，很多品牌商以昆蟲(chóng)食物為經(jīng)營(yíng)特色，在超市中均有銷售。經(jīng)研究指出，黃粉蟲(chóng)蛹具有補(bǔ)充蛋白質(zhì)的功能，添加黃粉蟲(chóng)蛹導(dǎo)致面包比容顯著減少，粗蛋白含量顯著增加，蛹蛋白能明顯提高面包的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，提高面包的感官品質(zhì)，增加面包蛋白質(zhì)含量[35]。

4 展望

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們生活水平的提高，昆蟲(chóng)蛋白日益受到歡迎。在21世紀(jì)主導(dǎo)功能性食品，國(guó)外在昆蟲(chóng)蛋白的開(kāi)發(fā)上一直是一個(gè)熱點(diǎn)，而我們中國(guó)在昆蟲(chóng)的開(kāi)發(fā)上比較國(guó)外而言相對(duì)落后一點(diǎn)。我們必須與時(shí)俱進(jìn)，加入食用昆蟲(chóng)蛋白開(kāi)發(fā)的隊(duì)伍中。

4.1 昆蟲(chóng)蛋白在面包中的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用前景

食用昆蟲(chóng)作為蛋白質(zhì)含量最高的來(lái)源，而面包已經(jīng)作為普遍的食物進(jìn)入居民的家庭中。楊紫薇[36](2019)等指出人們直接食用昆蟲(chóng)或者昆蟲(chóng)面包，都滿足人類身體所需營(yíng)養(yǎng)素的需求?，F(xiàn)在大多數(shù)亞健康人體的存在和各種特殊時(shí)期需要的人們，對(duì)昆蟲(chóng)蛋白面包都有需求，要把昆蟲(chóng)蛋白面包做到安全性高、健康的、營(yíng)養(yǎng)性高的綠色食品[37]。

4.2 昆蟲(chóng)蛋白在醫(yī)藥的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用前景

科學(xué)家指出昆蟲(chóng)蛋白具有抗癌的作用，家蠶幼蟲(chóng)具有抗胃癌的作用；昆蟲(chóng)分子量不高、耐熱性好、抗菌譜廣、對(duì)革蘭氏細(xì)菌具有抑制作用[36]。從家蠅幼蟲(chóng)中分離的富含蛋白質(zhì)的部分，可抑制禽流感病毒H9N2的感染，并對(duì)苜蓿的多囊核多角體病毒具有殺傷作用[38]。在未來(lái)的昆蟲(chóng)蛋白開(kāi)發(fā)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)積極與醫(yī)藥相聯(lián)系，就如今年新冠病毒的疫情，我們更應(yīng)該加快昆蟲(chóng)蛋白的開(kāi)發(fā)，積極的應(yīng)用于醫(yī)學(xué)上。

4.3 昆蟲(chóng)蛋白在農(nóng)業(yè)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用前景

昆蟲(chóng)中蛋白質(zhì)含量對(duì)于禽畜來(lái)說(shuō)是一種高質(zhì)量的飼料來(lái)源，可以提高經(jīng)濟(jì)效率，降低成本。而昆蟲(chóng)蛋白當(dāng)中的抗凍蛋白能夠緩解冷凍果蔬儲(chǔ)藏，如果通過(guò)基因改造可以使抗凍能力差的果蔬提高抗凍能力，起到低溫保藏和儲(chǔ)存的效果。同時(shí)，昆蟲(chóng)蛋白的增加可以預(yù)防相關(guān)害蟲(chóng)的侵害[36]。

5 結(jié)語(yǔ)

食用昆蟲(chóng)蛋白作為一種新型蛋白質(zhì)資源，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高且對(duì)環(huán)境友好，應(yīng)與食品工業(yè)、農(nóng)業(yè)和醫(yī)藥業(yè)等緊密聯(lián)系。我國(guó)的昆蟲(chóng)資源豐富，更應(yīng)加以合理開(kāi)發(fā)，充分利用昆蟲(chóng)蛋白豐富的營(yíng)養(yǎng)。同時(shí)，通過(guò)引進(jìn)新的技術(shù)，新的方法讓昆蟲(chóng)蛋白在我國(guó)的各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域有新的突破。