昆虫蛋白在食品领域的应用及研究进展

2020-07-21苟梦星李俊杰赵雨欣聂溱乐

肉类工业 2020年6期

苟梦星李俊杰赵雨欣聂溱乐

郑州工程技术学院化工食品系河南郑州 450000

据联合国的一份报道，世界人口在2030年将达到86亿，2050年全球人口将达到98亿[1]。为了向不断增长的人口提供足够的粮食，目前的粮食产量将需要翻一番；然而，土地和水资源也正变得越来越稀缺[2]。因此，寻找可持续和可替代的食物生产方式成为食品领域的研究热点。

可食用昆虫因其较高的营养价值和较低的环境影响力而受到关注。昆虫中蛋白质含量丰富，很多昆虫粗蛋白的含量超过60%，远高于传统的猪肉、牛肉和鸡肉[3]。此外，饲养昆虫对环境的影响较小，有利于缓解全球的温室效应。有研究指出，获得等质量昆虫蛋白的二氧化碳排放量约为牛猪等大型动物的1/3[4，5]。2013年，联合国粮农组织(FAO)发表了一份研究，提倡将昆虫作为人类和动物新的可持续蛋白质来源。因此，昆虫蛋白也被认为是最具开发潜力的新型蛋白质资源。

1 可食用昆虫的概述

可食用昆虫的形态有卵、幼虫、蛹和成虫，一般幼虫的营养价值较成虫高。昆虫中蛋白质的含量一般为20%～80%，高于普通的植物性食物，甚至高于肉蛋类食品。可食用昆虫不仅能够满足人类对蛋白质资源的需求，同时还可提供除蛋白质以外的其他营养成分[6]。食用昆虫不仅含有一般动物所具有的饱和脂肪酸，还具有其它动物所没有的亚麻酸、花生四烯酸等脂肪酸[7]。

据统计，目前全球范围内可食用昆虫的种类至少有1 900种[3]。并且在不同的地区，当地人所食用的昆虫种类有较大区别，其中食用最普遍的昆虫品种是鞘翅目[8](见表1)。可食用昆虫既可以直接食用，也可以加工成各种功能性食品[9，10]，如泰国的咖喱蛐蛐，巴西的蟋蟀餐，德国的昆虫汉堡以及美国的蟋蟀蛋白粉和巧克力棒。

表1 全世界食用昆虫的种类和数目

2 昆虫蛋白质的概述

2.1 昆虫蛋白质的含量

蛋白质是人类生命中不可或缺的物质，在机体中的构造比例高达45%。食物中蛋白质的含量也是其营养价值高低的评判标准之一[11]。据Ramos-Elorduy[12](1997)等报道昆虫蛋白质含量在30%～81%，并且很多昆虫粗蛋白的含量甚至超过了60%[3]。因此，高蛋白质含量的昆虫资源，是未来新型的绿色蛋白替代源。

2.2 昆虫蛋白质的营养价值

从食物营养成分角度分析，昆虫不仅蛋白质含量丰富，且氨基酸配比平衡。魏美才[13](2001)等发现昆虫的食用价值不仅可以提供六大营养物质，还可提供氨基酸、能量等物质。Finke[14](1989)等表明昆虫提供的氨基酸品质远高于大豆。Phelps[15](1975)等显示昆虫脂肪波动幅度较大，不同品种的昆虫脂肪很高。Barker[16](1998)等研究发现昆虫中矿物质能满足饲养动物的需要，除了矿物质中锰元素含量较低。

2.3 昆虫蛋白质的食用安全性

食品安全问题一直是食品领域的研究重点。目前，关于昆虫的食用安全性国内外仍有较多争议。但也基本在于食用野生昆虫和饲养昆虫的争议。大部分研究学者及饮食爱好者认为：食用饲养的可食用昆虫具有更高的安全性，可以放心食用。Marcel Dicke[17](2011)等研究发现只要把昆虫制作熟就不会对人体产生危害。

3 昆虫蛋白的开发研究与现状

据专家预测，昆虫具有种类多、数量大、范围普遍、周期短、优质蛋白、低脂肪、少量胆固醇、营养均衡、易消化等特性，因此昆虫蛋白质被称为21世纪第三大类蛋白质来源，现在已被世界各国所关注[18]。目前,昆虫食品行业发展已经走上了多元化道路,且人们在新的工艺上不断开发探索,在罐头、面制品、糖果、饮品、酒类、虫酱油及氨基酸口服液等各类营养保健食品都已经被食用昆虫所覆盖。

3.1 昆虫蛋白在国外的研究

早在20世纪60年代，国外就对昆虫蛋白有所研究。至今为止，国外的昆虫蛋白开发技术相当先进[4]。将蟋蟀粉制作360片，这是一种高品质蛋白质所制成，99%的卡路里被人体所吸收，97%的蛋白质含量可用于修复和更换腹肌[10]。国外企业不仅将昆虫蛋白制作为360片，而且还制作成不含麸质的蛋白棒，蛋白粉，巧克力粉等供人体所吸收[18]。但是我国蛋白质的开发技术还停留在初期阶段，及只停留在传统饮食上面[5]，所以说昆虫蛋白的开发是我国一项重要的蛋白质开发和研究进程。

3.2 昆虫蛋白在保健品中的研究

许慧卿[19](2004)等研究发现昆虫作为一种新型食品资源，未来一个重要发展趋势就是保健品。据冉文波[20](2013)等研究发现昆虫蛋白作为新型的蛋白来源，具有丰富的保健作用。如市售的冬虫夏草，蚂蚁，蜜蜂等昆虫保健品。以蜂王的幼虫为原料制作而成蜂王幼虫蛋白粉，雄风蛹酒，蜂蜜软胶囊等保健品；以蚂蚁为原料制作的蚁王酒，太极神营养液，金刚酒，大力神口服液等深受人们的欢迎[21，22]；以冬虫夏草头孢菌发酵而制作的虫草口服液，百灵胶囊等[22]。这些保健品的存在可以完善人体的免疫系统，提高抗衰老的能力，对于那些“三高”病人具有极大的益处，甚至有助于乙肝类疾病的康复[23]。

在提高免疫力方面，据徐兵红[24](1999)等研究发现可食昆虫的若干蛋白质具有增强有益菌群活力，抵抗外来病菌的作用。研究者通过试验将昆虫中的抗菌肽和抗菌蛋白提取出来用于抗病毒的生物制剂中，充分证实了蜂王幼虫具有良好的调节免疫的功能[25]。

在抗疲劳方面，活性肽蚕蛾可以提高雄性小鼠抗疲劳[26]。昆虫蛋白中含有特定的氨基酸，重要的两类氨基酸分别为甲硫氨酸、赖氨酸。动物需要赖氨酸来满足自身需求能促进某种营养素的吸收，与一些营养素协同作用。

3.3 昆虫蛋白在饲料中的研究

郭爱伟[27](2008)研究发现，可食昆虫氨基酸比例适当、微量元素充足、纤维极少、有助于吸收，是优质蛋白质饲料的来源。目前，在畜牧业养殖饲料的来源中，除了常见的谷物类，其次使用最多的是黄粉虫，蝉蛹虫等。周琼[28](2007)指出，加入美洲大蜂虫粉的肉鸡饲料，可显著提高肉鸡的抗病力。沈雪梅[29](1998)指出，蚂蚁具有较高的蛋白质和各种微量元素，禽畜食用后可以提高免疫力，是良好的猪饲料。杨冠煌[30](1998)在草鱼饲料里加入干蛆粉可以缩短草鱼生长的周期。刘伯生[31](1994)指出在水产动物的饲料中加入黄粉虫会提高其免疫力和加快增长。与此同时蝗虫粉也可以替代一部分鱼粉，可以使养鱼的成本降低，从而提高养鱼的经济效益[32]。

3.4 昆虫蛋白在饮品中的研究

黄粉虫被相关酶水解后，与精心调制氨基酸溶液混合经过一系列制作饮料的步骤，可以制作成功能营养饮料[6]。对于不含酸类的饮料，可以将黄粉虫进行酸化和酶解转化为可溶性蛋白质。将可溶性蛋白质、黄粉虫中的氨基酸、微量元素和维生素融入到饮料当中，很容易被人体吸收，是一种新型的营养饮料，适合老年人，青少年及运动员饮用[33]。此外，昆虫蛋白不仅可制备饮料，也可以制作白酒。在浙江、吉林等省份，与蛹和蛾开发的“仙蛾酒”等产品备受当地消费者欢迎。

3.5 昆虫蛋白在面包中的研究

可食昆虫营养丰富，蛋白优质且脂肪少。面包具有易消化、食用方便等优点。罗志良[34](1994)指出，昆虫具有较高的蛋白质含量，可以当做添加剂或者营养剂加入食品中，用于生产面包。昆虫面包的制备在国外已经成熟化，很多品牌商以昆虫食物为经营特色，在超市中均有销售。经研究指出，黄粉虫蛹具有补充蛋白质的功能，添加黄粉虫蛹导致面包比容显著减少，粗蛋白含量显著增加，蛹蛋白能明显提高面包的营养价值，提高面包的感官品质，增加面包蛋白质含量[35]。

4 展望

随着经济的快速发展，人们生活水平的提高，昆虫蛋白日益受到欢迎。在21世纪主导功能性食品，国外在昆虫蛋白的开发上一直是一个热点，而我们中国在昆虫的开发上比较国外而言相对落后一点。我们必须与时俱进，加入食用昆虫蛋白开发的队伍中。

4.1 昆虫蛋白在面包中的开发及应用前景

食用昆虫作为蛋白质含量最高的来源，而面包已经作为普遍的食物进入居民的家庭中。杨紫薇[36](2019)等指出人们直接食用昆虫或者昆虫面包，都满足人类身体所需营养素的需求。现在大多数亚健康人体的存在和各种特殊时期需要的人们，对昆虫蛋白面包都有需求，要把昆虫蛋白面包做到安全性高、健康的、营养性高的绿色食品[37]。

4.2 昆虫蛋白在医药的开发及应用前景

科学家指出昆虫蛋白具有抗癌的作用，家蚕幼虫具有抗胃癌的作用；昆虫分子量不高、耐热性好、抗菌谱广、对革兰氏细菌具有抑制作用[36]。从家蝇幼虫中分离的富含蛋白质的部分，可抑制禽流感病毒H9N2的感染，并对苜蓿的多囊核多角体病毒具有杀伤作用[38]。在未来的昆虫蛋白开发过程中，应当积极与医药相联系，就如今年新冠病毒的疫情，我们更应该加快昆虫蛋白的开发，积极的应用于医学上。