銹色粒肩天牛幼蟲營(yíng)養(yǎng)成分分析

馮冰霞，劉卓坤，楊茂發(fā),2，劉健鋒*

(1.貴州大學(xué) 昆蟲研究所/貴州山地農(nóng)業(yè)病蟲害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽 550025；2.貴州大學(xué) 煙草學(xué)院，貴州 貴陽 550025)

替代蛋白是目前食品行業(yè)最受關(guān)注的投資領(lǐng)域，昆蟲蛋白作為一種比植物蛋白營(yíng)養(yǎng)更豐富、資源消耗更少的新型蛋白被食品巨頭看好。全球食用昆蟲市場(chǎng)2019年價(jià)值超過1.12億美元，預(yù)計(jì)2019—2026年的復(fù)合年增長(zhǎng)率將超過47%。食用昆蟲能滿足人類飲食中的蛋白質(zhì)、脂肪酸和微量元素的需求。特別是在存在糧食危機(jī)的國家，食用昆蟲有助于改善飲食和預(yù)防營(yíng)養(yǎng)不良。此外，隨著全球漁業(yè)資源枯竭和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)迅猛發(fā)展，對(duì)魚粉的需求不斷提高，昆蟲粉有望替代稀缺魚粉作為飼料原料。目前，有超過2000種昆蟲可被食用，其中鞘翅目(31%)和鱗翅目(18%)昆蟲占比較高。

在鞘翅目食用昆蟲中，天牛幼蟲早在我國古代就被作為珍品貢獻(xiàn)給神靈或者帝王，《本草綱目》中對(duì)天牛的藥用價(jià)值進(jìn)行了相關(guān)記載，其具有活血化瘀，化痰消炎，消腫等功效。目前，國內(nèi)外對(duì)星天牛(Foster)、粗鞘雙條杉天牛Gressitt、栗山天牛Blessig、松褐天牛Hope、麻點(diǎn)豹天牛Gressitt、麻天牛Faldermann、云斑天牛Chevrolat、Chevrolat、White和(Fabricius,1775)等天牛幼蟲或成蟲進(jìn)行了營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定。

銹色粒肩天牛屬鞘翅目天?？艭erambycidae粒肩天牛屬，對(duì)國槐具有極強(qiáng)的破壞性，有“國槐殺手”之稱。寄生于豆科植物云實(shí)(Roth)Alston樹干的銹色粒肩天牛幼蟲俗稱“斗米蟲”，斗米蟲具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值，在《本草綱目》和《中華本草》中均有相關(guān)記載，可治療小孩疳積和肝硬化等疾病。作為一種食用昆蟲，其食品安全性評(píng)價(jià)是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。目前，國內(nèi)對(duì)銹色粒肩天牛幼蟲微生物安全性進(jìn)行了報(bào)道，但就斗米蟲營(yíng)養(yǎng)價(jià)值分析研究至今未曾報(bào)道。因此，本文擬對(duì)斗米蟲銹色粒肩天牛幼蟲常規(guī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和礦物質(zhì)組成進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)幼蟲開展非靶向脂質(zhì)組學(xué)、脂質(zhì)組學(xué)和相對(duì)蛋白定量測(cè)試分析。研究結(jié)果將為人們安全食用與藥用銹色粒肩天牛幼蟲提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)樣品

銹色粒肩天牛老熟幼蟲，采自廣東省清遠(yuǎn)市連州市龍坪鎮(zhèn)青石村(24°47′7.89″N，112°26′58.16″E)?，F(xiàn)場(chǎng)將鮮活個(gè)體從云實(shí)樹干中取出，置于-20 ℃冷凍致死備用。

1.2 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)測(cè)定

將樣品置于60 ℃恒溫箱烘干，機(jī)械粉碎后保存?zhèn)溆?。銹色粒肩天牛幼蟲常規(guī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和礦物質(zhì)元素測(cè)定重復(fù)3次。

水分的測(cè)定：采用烘干法(參考ISO 1442)。

灰分的測(cè)定：采用高溫氧化灼燒法(參考AOAC 920.153)。

粗脂肪的測(cè)定：采用索氏抽提法(參考AOAC 960.39)。

粗蛋白的測(cè)定：采用凱氏定氮法(參考AOAC 2001.11)。

礦物質(zhì)和微量元素的測(cè)定(Ca、Cu、Fe、K、Mg、Mn、Na和Zn)：原子吸收光譜法(參照EN 16943-2017 ICP-OES)。

食用纖維的測(cè)定，包括可溶性(SDF)和不溶性(IDF)：參考AOAC 991.43。

1.3 非靶代謝組學(xué)測(cè)定

將蟲體饑餓處理24 h后，在-80 ℃的條件下將蟲體取出，用液氮研磨后，稱取80 mg樣本，做3個(gè)重復(fù)，樣本中分別加入適當(dāng)甲醇乙腈水溶液(2∶2∶1,v/v)，在渦旋60 s，低溫超聲30 min條件下，進(jìn)行2次搖勻，-20 ℃放置1 h，沉淀蛋白，14 000 rcf，4 ℃離心20 min，取上清液，冷凍干燥，放置-80 ℃條件下進(jìn)行保存。利用色譜—質(zhì)譜法進(jìn)行分析得到數(shù)據(jù)。將采集獲得的數(shù)據(jù)，分別使用自建元數(shù)據(jù)庫和脂質(zhì)數(shù)字微分分析器方法進(jìn)行代謝物的結(jié)構(gòu)鑒定。

1.4 脂質(zhì)組學(xué)測(cè)定

稱取蟲體30 mg，轉(zhuǎn)移到預(yù)先裝有適量磁珠的2 mL離心管中，加入200 μL 4 ℃的水，放入液氮中閃凍5 s， 用MP勻漿儀進(jìn)行勻漿破碎(24×2，6.0 M/S，60 s，3次)。加入240 μL冷卻好的甲醇，渦旋混合，加入800 μL甲基叔丁基醚，渦旋混合，低溫水浴中超聲20 min，在室溫條件下，放置30 min，14 000 g 10 ℃離心15 min，取上層有機(jī)相，氮?dú)獯蹈?，?80 ℃條件下進(jìn)行保存。對(duì)處理好的蟲體進(jìn)行色譜—質(zhì)譜分析獲得數(shù)據(jù)。采用LipidSearch軟件4.1版本進(jìn)行峰識(shí)別、脂質(zhì)鑒定(二級(jí)鑒定)、峰提取、峰對(duì)齊,定量等處理。提取得到的數(shù)據(jù),刪除相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差>30%的脂質(zhì)分子。對(duì)LipidSearch提取得到的數(shù)據(jù)，刪除組內(nèi)缺失值>50%的脂質(zhì)分子，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行總峰面積歸一化。

1.5 全譜蛋白定量鑒定

將樣品放置在加有適量石英砂的2 mL離心管中，加入適量SDT裂解液，放置于MP勻漿儀，對(duì)其勻漿破碎(24×2， 6.0 M/S，60 s，2次)然后在100 w條件下，超聲10 s，停10 s，循環(huán)10次，再用沸水浴10 min，14 000 g離心30 min，用濾膜(μm)過濾上清液，將濾液進(jìn)行分裝，于-80 ℃條件下進(jìn)行保存。本試驗(yàn)采用BCA法對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行定量分析。采用LC-MS質(zhì)譜分析法進(jìn)行分析。通過MaxQuant軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)庫檢索，在uniprot數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行蛋白質(zhì)種類查詢。

2 結(jié)果與分析

2.1 銹色粒肩天牛幼蟲常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分分析

經(jīng)測(cè)定，銹色粒肩天牛幼蟲食用纖維(SDF)小于0.1 g/100g，食用纖維(IDF)為1.8 g/100g；脂肪含量為24.4 g/100g，蛋白質(zhì)含量為15.6 g/100g，灰分含量為0.86%，水分含量為51.5%。

2.2 銹色粒肩天牛幼蟲礦物質(zhì)成分分析

經(jīng)測(cè)定，銹色粒肩天牛幼蟲含有人體所需的大量元素(鈣、鉀、鎂)，其中鉀含量最高(223 mg/100g)，鎂含量較高(76.9 mg/100g)，鈣含量達(dá)18.7 mg/100g。銹色粒肩天牛幼蟲中鐵含量為1.3 mg/100g，錳含量為1.25 mg/100g， 銅(0.45 mg/100g)/鋅(2.33 mg/100g)為0.19，比人體血清正常值低0.82。

2.3 銹色粒肩天牛幼蟲代謝組學(xué)分析

銹色粒肩天牛幼蟲具有豐富的代謝物質(zhì)，在負(fù)離子模式下銹色粒肩天牛幼蟲具有咪唑嘧啶和嘌呤衍生物、苯環(huán)型化合物、酚類、核苷、核苷酸和類似物、苯甲酸及其衍生物、有機(jī)酸及其衍生物、酮酸及其衍生物、中鏈酮酸及其衍生物、短鏈酮酸及其衍生物等代謝物質(zhì)，而在正離子模式下則未檢測(cè)出這些物質(zhì)(表1和表2)。在正離子模式下測(cè)定出的有機(jī)氧化合物、碳水化合物和碳水化合物結(jié)合物、吲哚及其衍生物、吲哚羧酸及其衍生物、吲哚-3-乙酸衍生物、色胺及其衍生物等物質(zhì)在負(fù)離子模式下也未測(cè)定出。

表1 銹色粒肩天牛幼蟲在正離子模式下測(cè)定所具有的代謝物質(zhì)Tab.1 The metabolites of Apriona swainsoni larvae under negative ion mode

表2 銹色粒肩天牛幼蟲在負(fù)離子模式下測(cè)定所具有的代謝物質(zhì)Tab.2 The metabolites of Apriona swainsoni larvae were determined in negative ion mode

2.4 銹色粒肩天牛幼蟲脂質(zhì)組學(xué)分析

銹色粒肩天牛幼蟲包含6大類脂質(zhì)。由表3可知，甘油磷脂類脂質(zhì)含有物質(zhì)種類最多，有10種，分別為溶血磷脂膽堿、磷脂酰膽堿、溶血磷脂酰乙醇胺、磷脂酰乙醇胺、溶血磷脂酰絲氨酸、磷脂酰絲氨酸、溶血磷脂酰甘油、溶血磷脂酰肌醇、磷脂酰肌醇、心磷脂；鞘脂類有7種，分別為鞘磷脂、植物鞘氨醇、鞘氨醇、單糖腦苷脂、鞘糖脂、神經(jīng)酰胺、神經(jīng)節(jié)苷脂；甘油脂類有3種，分別為甘油一酯、甘油二酯、甘油三酯；固醇類和糖脂類都只有2種，分別為豆甾醇酯、谷甾醇酯與單半乳糖基二?；视?、硫酸甘油二脂；孕烯醇酮脂類僅只有1種，為Co輔酶。

表3 銹色粒肩天牛幼蟲脂質(zhì)組成Tab.3 Lipid composition of the larvae of Apriona swainsoni larvae

2.5 銹色粒肩天牛幼蟲蛋白定量分析

經(jīng)測(cè)定，銹色粒肩天牛幼蟲含有氣味的受體2、鐵傳遞蛋白、肌動(dòng)蛋白、芳基卟啉樣六聚貯存蛋白2、鐵蛋白、組織蛋白酶D等6種蛋白，其中肌動(dòng)蛋白含量最高，達(dá)38%，芳基卟啉樣六聚貯存蛋白2含量最少，僅有1.3%，其余含量介于兩者之間，含量從高到低分別為鐵蛋白(23.4%)、鐵傳遞蛋白(12.9%)、有氣味的受體2(11.9%)、組織蛋白酶D(4.9%)。

3 結(jié)論與討論

食用昆蟲作為一種高蛋白、低脂肪的食品，有望緩解全球糧食安全和飼料短缺問題。與其他食用昆蟲相比，天?？评ハx體型較大，其成蟲和幼蟲含有豐富蛋白質(zhì)和脂肪，還含有多種礦物質(zhì)和微量元素，具有較高的食用和藥用價(jià)值。本研究發(fā)現(xiàn)，銹色粒肩天牛幼蟲含有較高含量的脂肪和蛋白質(zhì)，以及鈣、鉀和鎂等微量元素。銹色粒肩天牛幼蟲包含6大類脂質(zhì)和6種蛋白，其中，甘油磷脂類脂質(zhì)含有物質(zhì)種類最多，肌動(dòng)蛋白含量最高。

食用昆蟲含豐富的蛋白質(zhì)和脂肪。本研究發(fā)現(xiàn)，銹色粒肩天牛幼蟲的蛋白質(zhì)含量為15.6 g/100g，與星天牛(17.50 g/100g)和粗鞘雙條杉天牛(16.40 g/100g)蛋白質(zhì)含量相似，但高于松褐天牛幼蟲蛋白質(zhì)含量(9.30 g/100g)。本研究結(jié)果顯著低于星天牛(45.57 g/100g)、粗鞘雙條杉天牛(41.94 g/100g)、麻天牛(38.21 g/100g)等天?？朴紫x。銹色粒肩天牛幼蟲脂肪含量為24.4 g/100g，略低于星天牛(33.07 g/100g)、粗鞘雙條杉天牛(31.97 g/100g)和麻天牛(38.91 g/100g)等天牛脂肪含量，但顯著高于松褐天牛(9.87 g/100g)、星天牛(12.70 g/100g)和粗鞘雙條杉天牛(12.50 g/100g)脂肪含量。在食用昆蟲體內(nèi)礦物質(zhì)元素多且豐富，能滿足人體生長(zhǎng)所需。銹色粒肩天牛幼蟲中鉀、鎂和鈣含量較高，這與松褐天牛、星天牛和粗鞘雙條杉天牛幼蟲中鉀、鎂和鈣含量較多的研究結(jié)果相似。但銹色粒肩天牛幼蟲鉀含量(223 mg/100g)顯著高于星天牛(37.3 mg/100g)和粗鞘雙條杉天牛幼蟲(39.94 mg/100g)。銹色粒肩天牛幼蟲鎂含量(76.9 mg/100g)顯著高于栗山天牛(46.80 mg/100g)。與其他天牛相比，銹色粒肩天牛幼蟲蛋白、脂肪和礦物質(zhì)元素含量存在較大的差異，這可能與天牛種類、蟲態(tài)和參考的檢測(cè)方法不同有關(guān)。

本研究中銹色粒肩天牛幼蟲代謝物質(zhì)、脂質(zhì)和蛋白種類豐富，研究發(fā)現(xiàn)銹色粒肩天牛幼蟲中含有N-酰基神經(jīng)氨酸，該物質(zhì)不僅能阻止病菌侵入，同時(shí)還是神經(jīng)節(jié)苷脂的傳遞物質(zhì)，是大腦的組成部分。此外，黃嘌呤可用于治療哮喘；水楊酸是一種天然消炎藥，可用于去角質(zhì)、消炎、殺菌、常用于治療青春痘。鐵蛋白可減少肝肌勞損，降低患肝癌的風(fēng)險(xiǎn)；肌動(dòng)蛋白在控制基因表達(dá)中起著重要作用，可以調(diào)節(jié)基因突變引起的肌肉疾病，防止耳聾等。

綜上所述，銹色粒肩天牛幼蟲是一種富含蛋白和脂肪、且含有少量食用纖維，礦物質(zhì)與微量元素豐富、脂肪和蛋白種類構(gòu)成完整的食藥用昆蟲。后期將對(duì)該幼蟲蛋白和脂肪藥用價(jià)值展開研究。