昆蟲蛋白質(zhì)資源開發(fā)應(yīng)用研究進展

李 娜

(河南牧業(yè)經(jīng)濟學(xué)院 畜產(chǎn)品質(zhì)量安全技術(shù)研究院，河南 鄭州 450046)

昆蟲是世界上最大的生物群落，富含蛋白質(zhì)，通過合適的提取工藝，可從中提取豐富的蛋白質(zhì)。研究表明，在日常飲食中現(xiàn)有蛋白質(zhì)的供應(yīng)量僅滿足約世界人口的33%，而我國人均蛋白質(zhì)攝入量低于世界平均水平，比西方發(fā)達國家低50%[1]。當(dāng)今，在我國農(nóng)業(yè)資源短缺、生態(tài)環(huán)境惡化及人口數(shù)量持續(xù)增長的情況下，開發(fā)新的蛋白質(zhì)資源來滿足我國人民對蛋白質(zhì)的需求已迫在眉睫。這對我國食品安全及社會穩(wěn)定具有重要意義。

研究表明，昆蟲體內(nèi)蛋白質(zhì)含量高達50%，其體內(nèi)粗蛋白含量相當(dāng)于大豆的41.2%、豬肉的36.7%、魚粉的62.2%，是目前人類最為理想的食物蛋白[2]。據(jù)統(tǒng)計，世界上的昆蟲種類約1億，略占地球生物物種的50%，并具有生長周期短、繁殖快、抗病力強等特點。如在繁殖季節(jié)的蝗蟲數(shù)量可達12億，總重量在2500噸左右。螞蟻群的個體數(shù)量則更為可觀，約為50萬個，單平方森林的昆蟲數(shù)量在10萬個左右[3，4]。隨著養(yǎng)殖技術(shù)的發(fā)展，飼養(yǎng)昆蟲可獲得大量昆蟲蛋白，作為一種食物蛋白來源可替代部分動物蛋白和植物蛋白，同時也可減少畜牧養(yǎng)殖廢棄物對環(huán)境的污染[5]。

1 昆蟲蛋白的生物學(xué)特征

昆蟲蛋白營養(yǎng)豐富，富含各種氨基酸，如：蛋氨酸、賴氨酸、蘇氨酸和色氨酸等，且各種氨基酸的吸收率也很高，可達70%～98.9%[6]。因此，在食品中加入一定量的昆蟲蛋白對人類飲食健康十分有益。昆蟲蛋白中還富含抗菌肽、溶菌蛋白、外源性凝集素、防御素等，這對增強人類免疫能力和預(yù)防高血糖、高血脂、高血壓和腫瘤等疾病具有重要作用[7，8]。據(jù)報道，家蠶體中的抗菌肽對殺傷癌細胞具有一定作用[9，10]；黃粉蟲體蛋白在降血壓、降血脂、抗疲勞、促生長、抗炎癥、抗凍、抗缺氧等方面具有積極作用，臨床上具有巨大發(fā)展?jié)摿11，12]。

2 昆蟲蛋白的開發(fā)應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 歷史上昆蟲蛋白的應(yīng)用

據(jù)史料記載，世界上很多國家和地區(qū)都有食用昆蟲的習(xí)慣，且食用的種類、方法和習(xí)俗都不一樣[13]。如泰國人吃油炸蝗蟲、巴基斯坦人吃飛蛾、古羅馬人吃毛蟲古、埃及人吃甲蟲、希臘人吃蟬、阿拉伯人吃蝎子和螳螂?！抖Y記》記載表明，我國早在3000年前就有了昆蟲加工后供宴飲之用的歷史?！侗静菥V目》中記載了80余種昆蟲的藥用價值，如蝗蟲、冬蟲夏草、螻蛄、蟋蟀、棕蟲、蠶蛹等可分別治療百日咳、斑疹、陽痿、咳血、水腫、慢性腎炎、婦科病、小兒疳積、小兒遺尿、心煩失眠、蛔蟲等疾病。

2.2 昆蟲蛋白在食品中的應(yīng)用現(xiàn)狀

昆蟲蛋白不僅富含人體必須的各種氨基酸、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)元素、維生素和不飽和脂肪酸等營養(yǎng)物質(zhì)，而且還富含抗菌肽、防御素、幾丁質(zhì)和外源性凝集素等免疫營養(yǎng)因子，其素有“21世紀(jì)人類全營養(yǎng)食品”的美譽。國內(nèi)昆蟲蛋白加工企業(yè)生產(chǎn)的蠶蛾酒、螞蟻粉、金剛酒、蠶絲糖果、漢蝦粉、蟲醬、蛋白飲料、氨基酸口服液、復(fù)合氨基酸粉、蛋白肽、蛋白粉等營養(yǎng)價值高、風(fēng)味好的食品飲料暢銷海內(nèi)外[14，15]。日本通過其先進的昆蟲蛋白提取制備技術(shù)生產(chǎn)出了大量的昆蟲優(yōu)質(zhì)蛋白及氨基酸系列產(chǎn)品；德國在昆蟲蛋白提取制備方面也已進入批量、規(guī)?；a(chǎn)階段；美、法、澳等國的昆蟲蛋白加工企業(yè)也呈現(xiàn)出快速發(fā)展之勢[16]。

研究表明, 昆蟲蛋白質(zhì)營養(yǎng)豐富，粗蛋白含量為50 %～70 %, 約為畜禽的2～3倍，脂肪和碳水化合物則是人體的必需原料；維生素D含量為6130～7430 國際單位，約為畜禽的1000～1700倍。國內(nèi)外專家學(xué)者為了將昆蟲推向餐桌作了大量的實驗研究。70年代以來, 美國、日本、英國等發(fā)達國家先后開展昆蟲食品的研究，如：美國成立了昆蟲蛋白組成成分研究所、昆蟲蛋白結(jié)構(gòu)研究所、昆蟲蛋白生物學(xué)營養(yǎng)價值研究所等研究機構(gòu)。日本依靠先進的提取工藝和生產(chǎn)技術(shù)，從蠶蛹中提取制備大量的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)用來生產(chǎn)氨基酸系列產(chǎn)品，并建立了舉世聞名的神戶昆蟲蛋白質(zhì)加工企業(yè)。德國通過對昆蟲蛋白進行提取加工并進行化學(xué)處理來生產(chǎn)罐頭食品，首次建立了年產(chǎn)量0.8萬噸的“康福林” 昆蟲食品加工企業(yè)。目前德國、法國、美國等一些發(fā)達國家建立的食品加工企業(yè)大都有一定量的昆蟲蛋白食品在銷售, 如昆蟲面包、蟲卵醬、毛蟲巧克力、蟲罐頭、蟲蜜餞、蟲糖果、蟲餅干、蟲膨化果等。我國70年代開始對昆蟲蛋白資源進行開發(fā)，如將曬干的昆蟲進行加工粉碎并添加到畜禽飼料里來促進動物生長，提高其動物蛋白質(zhì)產(chǎn)量；同時也陸續(xù)生產(chǎn)出一系列的昆蟲食品，如昆蟲油醋、媚宮酒、蛾公酒、仙宮營養(yǎng)酒等飲品。

2.3 昆蟲蛋白在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

農(nóng)作物由于受到蟲害的侵蝕影響其質(zhì)量和產(chǎn)量，培育具有抗病品種的新型農(nóng)作物勢在必行，同時也可降低農(nóng)作物在生長過程中使用農(nóng)藥造成的食品安全隱患。研究表明，將昆蟲蛋白中的抗菌肽介導(dǎo)入農(nóng)作物基因中，使其具有抗病菌的能力，從而實現(xiàn)農(nóng)作物抵抗蟲害侵蝕的效果。劉慶忠等[17]通過將抗菌肽MB39基因?qū)胩O果中，培育了7個抗病菌比較強的轉(zhuǎn)基因新品種。Jinn等[18]將昆蟲神經(jīng)毒素進行提取分離，然后與桿狀病毒進行重組形成重組體，來增強苜蓿夜蛾的殺蟲效果。王艷等[19]將昆蟲富含的抗凍蛋白基因轉(zhuǎn)入到熱帶生長的作物中，以增強熱帶作物的抗凍效果，避免作物遭受霜害。因此，利用昆蟲蛋白中的抗菌肽對生物農(nóng)藥進行改良，開發(fā)無公害高效生物殺蟲劑，確保食品安全具有重要意義。

2.4 昆蟲蛋白在畜禽養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

昆蟲體內(nèi)富含蛋白質(zhì)，其氨基酸種類多、組成比例合理。微量元素，如銅、鋅、鐵、硒等含量豐富，易被吸收。若將昆蟲蛋白添加到畜禽飼料里，是補充畜禽飼料蛋白質(zhì)資源的途徑之一，能促進動物生長，提高畜禽養(yǎng)殖經(jīng)濟效益[20]。研究表明，黃粉蟲、蠅蛆粉、蚯蚓粉、白蟻粉和血蛆蟲等是添加應(yīng)用最多的昆蟲蛋白。實驗研究表明，在相同環(huán)境條件下，飼喂添加蠅蛆粉飼料的仔豬與飼喂添加魚粉飼料的仔豬相比，仔豬蛋白質(zhì)含量提高4.5%，體重提高7.38%，經(jīng)濟效益提高13.2%；飼喂添加蠶蛹粉的飼料，育肥豬日增重增加23.6%，大大縮短育肥時間，提高出欄率[21]；蛋雞飼喂添加黃粉蟲的飼料，產(chǎn)蛋率提高5.3%，蛋重提高13.4%，料蛋比降低6.94%，經(jīng)濟效益提高32.17%，蛋雞的抗病能力顯著增強[22-24]。作為一種優(yōu)質(zhì)的蛋白來源，昆蟲蛋白在水產(chǎn)動物飼料中也得到了廣泛應(yīng)用。沈兆奎等[25]研究表明，黃粉蟲的蛋白質(zhì)含量是魚粉的2倍，在水產(chǎn)動物飼料中添加7%～9%已曬干的黃粉蟲粉，可大大提高水產(chǎn)動物生長和抗病能力[26]。在飼喂經(jīng)濟動物飼料中，用蠶蛹粉替代魚粉，可顯著提高經(jīng)濟動物抗病能力、毛發(fā)及皮膚的色澤度，經(jīng)濟效益顯著[27]。

3 昆蟲蛋白的應(yīng)用發(fā)展前景

我國對昆蟲蛋白資源的開發(fā)晚于西方發(fā)達國家，昆蟲蛋白應(yīng)用于食品及畜禽飼料仍處于初期階段,基本上都是將昆蟲整體進行曬干粉碎，作為原料添加到食品中，相信在不久的未來，隨著昆蟲蛋白資源開發(fā)的不斷發(fā)展, 昆蟲蛋白食品的種類也將琳瑯滿目，它將與雞、魚、肉、蛋、奶等普通食品一樣, 成為人們飲食食品中不可缺少的一部分。