可食用昆虫的研究进展

2021-12-21屈小雨李敏李海澜刘家彤任小青

食品研究与开发 2021年23期

屈小雨，李敏，李海澜，刘家彤，任小青

（天津农学院食品科学与生物工程学院，天津 300392）

可食用昆虫是指以昆虫虫体或其产物作为食品供人类食用或者作为饲料供家畜、家禽、鱼类食用的昆虫[1]。可食用昆虫由于具有高蛋白、低脂肪等特点，早在3000年前，我国就已有食用昆虫的习俗。近年来，由于世界人口的增多和全球粮食的紧张，昆虫蛋白作为既可人类直接消费又可用于动物饲料的资源越来越被人们所接受，也被更多研究者重视。联合国粮农组织曾经在《可食用昆虫：食物和饲料保障的未来前景》的报告中指出，昆虫富含优质蛋白质、多种维生素和矿物质，可作为人类食物的主要来源，有助于缓解全球粮食和饲料短缺问题。本文从可食用昆虫的分类、基本营养成分、保健作用以及国内外昆虫食品的加工方式等方面进行综述，并展望了可食用昆虫精深加工及附加值提升的研究与应用前景，以期为可食用昆虫进一步开发提供理论基础。

1 可食用昆虫的分类

全世界可食用昆虫有3 650种，其中我国可食用的昆虫达324种[1]，主要包括直翅目（蝗虫类、蟋蟀类、螽斯类）、鳞翅目（蚕蛾类、天蛾类、螟蛾类、冬虫夏草）、半翅目（蚱蝉类）、鞘翅目（天牛类、龙虱、蛴螬）、膜翅目（蜂类、蚁类）。其中膜翅目昆虫可食用的主要是虫蛹，而直翅目和半翅目则是成虫。鳞翅目的可食用的主要是幼虫，主要是蚕蛾科、螟蛾科和天蛾科[2]。墨西哥可食用昆虫种类丰富，包括蜻蜓类、蝗虫类、螽斯类、椿类（椿、缘椿、负子椿、划椿、仰泳椿）、蝉类、甲虫类（象虫、龙虱、虎甲、金龟甲）、蛾蝶类（龙舌兰白虫和红虫、凤蝶、螟蛾、夜蛾、天蚕蛾）、蝇类、蚁类、蜂类（蜜蜂、熊峰、胡蜂）[3]；另外在东南亚地区，有150种～200种可食用昆虫；在南美洲的亚马逊流域，可食用昆虫可达到428种；在非洲，约有250种昆虫被食用[1]。世界可食用昆虫的分类见表1。

表1 世界可食用昆虫的分类Table 1 Classification of edible insects in the world

2 可食用昆虫的营养成分研究

2.1 鞘翅目昆虫的营养成分研究

在鞘翅目中，天牛科是人们的主要研究热点。如黄琼等[4]研究了星天牛和粗鞘双条杉天牛幼虫的营养成分，结果表明二者蛋白质含量均高于禽肉类及鸡蛋，必需氨基酸/总氨基酸为43%，必需氨基酸/非必需氨基酸为76%左右，符合联合国粮食及农业组织（Food and Agriculture of the United Nations，FAO）/世界卫生组织（World Health Organization，WHO）推荐值，并且粗脂肪含量低于禽肉类，矿物质含量则较高，尤其以Mg含量最为丰富。宋海明[5]对栗山天牛进行营养成分分析，测得栗山天牛中蛋白质含量为48%，脂肪含量为13%，重金属元素在规定范围内，并在此基础上通过小白鼠实验，证明了栗山天牛在正常使用条件下具有食用安全性。何江红等[6]对松墨天牛进行了研究，研究结果表明，松墨天牛粗蛋白含量占干重的23.99%，与其它可食用昆虫相比，蛋白质含量偏低，但氨基酸含量较为丰富，共含17种氨基酸，其中9种人体必需氨基酸占干重的10.78%，必需氨基酸/非必需氨基酸为65.31%，必需氨基酸/总氨基酸为39.51%，符合FAO/WHO所提出的氨基酸模式。卓志航等[7]对不同时期的云斑天牛进行了营养成分分析，其中蛋白质含量在16.90%～26.54%，脂肪含量在2.20%～4.41%，氨基酸及矿物质含量丰富，并且通过对营养成分的分析，得出云斑天牛成虫是最适宜食用的虫态。除此之外，也有人对鞘翅目中其它可食用昆虫进行研究。张志勇等[8]利用现代分析手段对4种斑螯类昆虫的营养成分进行了测定，结果表明4种昆虫粉蛋白质含量均高于柞蚕蛹，脂肪含量均低于柞蚕蛹，且体内的微量元素种类丰富，其中 Zn、Fe、Cu、Mn 含量较高。

2.2 直翅目昆虫的营养成分研究

在直翅目中，蝗虫、螽斯等是人们研究的重点。王荟[9]选取了两种不同生长环境的鼻优草螽作为研究对象，对它们的营养成分进行了分析，结果表明其中粗蛋白含量分别为18.39%和9.34%，粗脂肪含量分别为5.93%和13.22%，两者必需氨基酸占非必需氨基酸的比值分别为82.441%和98.245%，必需氨基酸占总氨基酸的比值分别为45.185%和49.557%，不饱和脂肪酸含量占总脂肪含量分别为59.66%和69.72%，矿物质中P含量和Na含量最高，鼻优草螽1号中P含量和Na含量分别为142.98%和46.46%，鼻优草螽2号中P含量和Na含量分别为64.89%和42.53%。徐伟[10]以黄褐油葫芦作为研究对象，对其不同发育阶段的营养成分进行研究，研究表明不同发育阶段的虫体蛋白质含量平均为15.92%，富含18种氨基酸，其中必需氨基酸含量高达45.56%，脂肪含量为5.40%，含有8种微量元素，其中Ca、Fe、Zn的含量较高，分别为1 164、320.3、17.9 μg/g。徐燕[11]对亚洲飞蝗的营养成分进行了初步研究，研究结果表明该飞蝗蛋白质含量为69.75%，脂肪含量为5.5%，总氨基酸含量为52.98 g/100 g，必需氨基酸/非必需氨基酸为69.39%，必需氨基酸/总氨基酸为40.70%，且不饱和脂肪酸含量为83.44%，含有15种矿物质，其中 Ca、Mg、Fe、Zn 的含量较丰富。刘敏等[12]选取3种可食用蝗虫作为研究对象，研究结果表明3种蝗虫蛋白质含量均在70g/100g干重以上，远高于猪肉、羊肉等常见的动物蛋白源，脂肪含量为6.09g/100g干重～17.73 g/100 g干重，并且含有大量的矿物质元素，其中中华稻蝗体内的Mn含量是猪瘦肉的19倍，维生素B1的含量是猪肉的40倍。孙素玲等[13]对东方蝼蛄的营养成分进行了研究，研究表明东方蝼蛄的粗蛋白含量为66.33%，粗纤维含量为1.05%，脂肪含量为20.11%～26.07%，总氨基酸含量为54.87%，其中必需氨基酸含量占总氨基酸含量的18.81%，是一类高蛋白的食品资源。

2.3 半翅目昆虫的营养成分研究

在半翅目中，蚱蝉是人们的研究热点。刘敏等[14]对不同发育期的蚱蝉进行了营养成分测定，测定结果为3种不同时期蚱蝉的蛋白质含量平均值为69.91 g/100g，脂肪含量低于 15%，Na、K、Mg、Mn 的含量都很高，其中发育初期的蚱蝉Ca含量是瘦猪肉的9倍，Fe含量是瘦猪肉的28倍左右，Ca、Fe的含量也是远远高于牛肉、鸡肉和羊肉。王灿楠等[15]发现蚱蝉幼虫中蛋白质含量为21.4%，必需氨基酸含量丰富，比鸡肉、牛肉、猪肉高，但略低于鸡蛋，脂肪含量仅为猪肉脂肪含量的7.0%、牛肉脂肪含量的19.4%，且蚱蝉幼虫中Ca、Fe、Zn的含量均高于常见的动物性食物，其中Ca含量、Fe含量、Zn含量分别是猪肉的22.17倍、11.69倍和6.08倍。

2.4 鳞翅目昆虫的营养成分研究

在鳞翅目中，天蛾、金凤蝶等都已被人们进行了研究。田华等[16]对豆天蛾进行了营养成分分析，结果表明，豆天蛾干物质中蛋白质含量为63.7%，脂肪含量为21.5%，含有18种氨基酸和8种必需氨基酸。邱娜等[17]以杜仲梦尼夜蛾幼虫为研究对象，研究结果表明该幼虫体内的蛋白质含量明显高于猪肉、鸭肉和鸡蛋，分别为猪肉的1.37倍和鸡蛋的1.40倍，而脂肪含量明显较低，仅为猪肉的29.4%和鸭肉的55.3%，并且含有7种人体必需氨基酸，占总氨基酸含量的40%，其中油酸和亚麻酸含量较高，还含有丰富的K、Ca、Zn等矿物质元素。蒲正宇等[18]研究黄斑蕉弄蝶的营养成分，结果表明蛋白质含量十分丰富，高达76.3%，脂肪含量为15.8%，矿物质元素种类多且丰富，总氨基酸含量较高，其中必需氨基酸含量占45.1%，必需氨基酸与非必需氨基酸的比值为0.82，高于FAO/WHO提出的理想模式。陈彤等[19]对金凤蝶进行了营养成分的研究，研究结果表明金凤蝶幼虫中蛋白质含量占干粉质量的58.2%，脂肪含量占干粉质量的19.8%，且必需氨基酸配比十分接近FAO/WHO的推荐值，同时无机盐含量也较为丰富，其中K的含量高达1 250 mg/kg。

2.5 蜻蜓目昆虫的营养成分研究

蜻蜓目也已成为人们的研究对象。蒋筠雅等[20]以云南省和贵州省采集到6种常见食用蜻蜓为研究材料，通过一系列方法对蜻蜓的基本营养组成进行测定，结果发现6种蜻蜓稚虫平均含水量81.17%、干基蛋白65.62%、脂肪9.80%、糖3.01%、灰分5.47%，富含人体所必需矿物质元素，尤其是Ca和Se，并且氨基酸模式符合FAO/WHO推荐模式。

2.6 蜚蠊目昆虫的营养成分研究

人们对于蜚蠊目研究不多。KULMA等[21]将不同龄期的可食蟑螂作为研究对象，发现成年蟑螂的蛋白质含量高于若虫期，但脂肪含量低于若虫期。

国内外研究者对鳞翅目、半翅目、直翅目以及鞘翅目研究较多，但对于蜻蜓目、蜚蠊目等可食用昆虫的研究较少。从研究结果来看，可食用昆虫营养成分十分丰富，其中蛋白质含量高于牛肉、猪肉等常见的动物性食品，可以作为一种新蛋白资源。

3 可食用昆虫的保健功能

可食用昆虫含有的多肽、黄酮等活性物质，不但对血糖、血脂、胆固醇有一定的调节作用，而且还具有抗氧化、抗疲劳等功效。孙波等[22]通过将不同的昆虫冻干粉加到高糖高脂饲料中，发现多种可食用昆虫对取食高能饲料小鼠的血糖和血脂均有降低作用，对家蚕幼虫的效果最明显。王猛等[23]利用东亚飞蝗多肽对大鼠进行降血脂实验，以总胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白、高密度脂蛋白含量水平作为考察指标，并分别设置正常饲料组、高脂肪饲料模型组、阳性对照组、多肽试验干预组，研究表明多肽对4种指标均有降低作用，即东亚飞蝗多肽可以降低血脂。杨兆芬等[24]以黄粉虫为研究对象，对其进行不同实验的处理，如毒性实验、免疫调节实验、抗疲劳实验等，并设置实验组和对照组，结果表明黄粉虫样液不仅无毒，还具有增强免疫能力、抗疲劳、延缓衰老、降低血脂以及促进胆固醇代谢的作用。刘爱青[25]也通过不同的实验，研究了中华稻蝗黄酮提取物的保健作用，研究结果表明中华稻蝗黄酮提取物可显著降低小鼠血清中总胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白含量，能够延长小鼠负重游泳时间，增强肝糖原的储备量，提高血清乳酸脱氢酶的活力，即中华稻蝗黄酮提取物具有降血脂、抗疲劳、抗氧化作用。MATOS等[26]通过研究表明黑蟋蟀蛋白具有抗氧化性能，并且采用酶水解可以提高黑蟋蟀蛋白抗氧化性能。HALL等[27]发现可以从蟋蟀蛋白水解物中提取出抗炎肽，作为血管紧张素转化酶抑制剂。Pyo等[28]选取多个可食用昆虫作为研究对象，评估它们对人红细胞的溶血性以及抗氧化性，结果表明黄粉虫和意大利蜜蜂提取物具有较强的溶血活性。可见，不同的可食用昆虫含有不同的功能性成分，对这些功能性成分进行开发研究可促进我国功能性食品的发展。

4 昆虫食品的加工方式

4.1 原型昆虫食品加工方式

在昆虫的食用方式上，人们以炸制、炒制、酱制为主。例如我国有蝉酱、蜂蛹酱[29]、炒竹虫[30]、油炸马蜂幼虫[31]、油炸蟋蟀等昆虫食品。国外有炸蟋蟀、炸蚕蛹，巴黎设有“昆虫餐厅”，哥伦比亚人在戏院将油炸蚂蚁当作休闲食品，柬埔寨的油炸蟋蟀已成为滋补养颜的时髦食品[32]。但是，由于人们受到昆虫外观、生活环境及其他方面的影响，能够接受原型昆虫食品的人还较少，对于原型昆虫食品的研究也只是凤毛麟角。

4.2 变形昆虫食品的加工方式

随着人们对昆虫食品营养和功能性认知的提高，昆虫食品的理念逐渐被大家所接受，但是由于从心理上还很难接受原型昆虫食品，昆虫食品的开发走上了多元化道路，其新工艺也在不断被开发应用，现已被制成饼干、面包、虫酒、虫酱油以及氨基酸口服液等各种类型昆虫食品。

吴钊龙等[33]以蚕蛹为原料，先研究变温压差膨化干燥技术中膨化时间、膨化压力、停滞时间、抽真空时间分别对蚕蛹酥的影响，并在此基础上使用正交试验确定蚕蛹酥的最佳工艺：压力差0.2 MPa、停滞时间10 min、抽空时间2 h、膨化温度80℃。朱彩平等[34]将蚕蛹蛋白加入面包中，并通过单因素和正交试验确定蚕蛹蛋白营养面包的最佳工艺配方，最佳配方为蚕蛹蛋白2%、酵母1.2%、面包改良剂0.1%、水55%。在此工艺条件下的蚕蛹蛋白面包，其风味和品质最佳。赖小玲等[35]在研究发酵性饮料的工艺过程中，通过正交试验确立了适合蚕蛹水解蛋白发酵的条件，最终制成口感良好、营养丰富、无异味的新型发酵蛋白饮料。

陈娟等[36]以小麦粉、黄粉虫粉末为主要原料，通过单因素和正交试验对黄粉虫能量棒的配方进行优化，结果表明，黄粉虫能量棒的最佳配方：小麦粉250 g、黄粉虫 100 g、色拉油 20 g、白砂糖 80 g、蛋液 50 g、食盐1.5 g、小苏打1.5 g。田晶[37]将黄粉虫蛋白乳加入饼干中，并选取黄粉虫蛋白乳添加量、糖粉添加量以及烘焙时间作为因素，通过响应面法研究黄粉虫饼干最佳加工工艺，最终得出最佳工艺：黄粉虫蛋白乳添加量为16.4 g、糖粉添加量为22 g、烘焙时间为18 min。孙素玲等[38]通过单因素和正交试验发现当东亚飞蝗粉添加量4%、油脂15%、白砂糖30%时，制得的东亚飞蝗营养饼干口感疏松香脆，略带蝗虫香味。王晋等[39]在传统面包的基础上添加黄粉虫幼虫蛋白浆，通过单因素和正交试验确定黄粉虫幼虫蛋白面包的最佳工艺配方。最佳工艺配方为黄粉虫幼虫蛋白浆添加量20%、糖添加量18%、鸡蛋添加量10%、奶粉添加量6%,此工艺条件下生产的面包口感较好，色泽均匀，结构松紧适中，表皮柔软有弹性，具有独特的香味，营养价值高。王文亮等[40]对烘干黄粉虫幼虫的温度以及酶解黄粉虫蛋白质的最佳条件进行了研究，并在此基础上将制得的黄粉虫氨基酸水解液用活性炭进行了脱色试验；用β-环状糊精进行脱臭处理；选取蜂蜜、白砂糖和柠檬酸进行调味，最终确定了黄粉虫氨基酸保健口服液的配方以及生产的工艺流程。李西波等[41]在传统发酵酱油的基础上，将黄粉虫粉末加入其中，酿成一种新型保健酱油。刘世民等[42]将黄粉虫蛋白乳面条中，制成营养丰富的黄粉虫蛋白面条。赵大军等[43]以黄粉虫蛋白、鲜牛奶为主要原料，运用正交试验对凝固型黄粉虫蛋白酸奶的工艺进行试验研究，结果表明，黄粉虫蛋白添加量5%、蔗糖8%、发酵剂4%、发酵温度42℃、发酵时间3.4 h，可研制出口感细腻、组织状态良好的凝固型酸奶。彭燕等[44]用正交试验优化黄粉虫蛋白果冻配方，得到最佳工艺配方为以水的质量为基准，8%黄粉虫蛹蛋白浆、5%明胶、8%白砂糖、1%琼脂及0.2%柠檬酸。

赵国秀等[45]先利用单因素和正交试验确定豆天蛾蛹最佳的酶解条件，然后在此基础上利用柠檬对豆天蛾蛹气味良好的遮蔽效果，对豆天蛾蛹蛋白水解液饮料进行配方优化，最终得出最佳工艺配方：水解液和柠檬汁按1∶3体积比调配成浓缩汁，再将浓缩汁与水按4∶8体积比混合，加入8%的白砂糖、0.05%的黄原胶和0.15%的羧甲基纤维素钠。

苟梦星等[46]在对蟋蟀基本营养成分测定的基础上，将蟋蟀应用于面包中，研制出蟋蟀蛋白面包，得出最佳工艺配方为蟋蟀蛋白浆15.0%、白糖12.5%、活性酵母2.4%、面包改良剂添加量2.0%。徐晨[47]通过正交试验优化昆虫面包的制作配方，最优配方为面粉100 g、大麦虫蛹浆液 10 mL、糖 12 g、酵母 1.5 g、盐 0.8 g，在此配方下制成的昆虫面包，其蛋白质含量达50.96%。ÇABUK等[48]将黄粉虫和蚱蜢加入意大利面中，发现昆虫粉的加入会提高意大利面的营养价值。Kiiru等[49]采用高水分挤压蒸煮获得的蟋蟀粉在一定程度上可以作为纤维状肉类食物。Agbemafle等[50]用甘薯和可食用昆虫制作出营养食品。

徐希望等[51]以广西产的大黑蚂蚁为主要原料，添加人参、枸杞等中草药，用山东名酒兰陵特曲进行浸泡，制成一种高级滋补保健酒。

随着人们对昆虫食品认知的提高，昆虫食品的加工方式越来越多，昆虫食品越来越被科研人员所重视，越来越被消费者所接受。