资源昆虫双叉犀金龟研究进展

魏 茂，郭建军

(贵州省山地农业病虫害重点实验室，农业农村部贵阳作物有害生物科学观测实验站，贵州 贵阳 550025)

资源昆虫双叉犀金龟(Linnaeus,1771)是鞘翅目Coleoptera金龟子科Scarabaeidae的昆虫，俗名独角仙，在中国、日本、韩国等东亚地区分布广泛。在中国，双叉犀金龟雄虫是一味传统药材，名为独角蜣螂虫，有镇惊、止痛及通便的功效，在日、韩两国是重要的观赏和食用昆虫。近年来，其越来越多地被应用到农业废弃物处理中，极具商业化前景。为了进一步明确双叉犀金龟的价值，深化对其价值的开发利用，本文系统地阐述了双叉犀金龟在多个应用方向上的研究进展，同时展望了其发展前景。

1 形态特征及生物学特性

1.1 形态特征

双叉犀金龟成虫体大型，长椭圆形，红棕色至黑色，具光泽；雌雄异型；雄虫头部生一末端双分叉的角突；前胸背板有一末端分叉的小型角突；雌成虫颜色较为粗暗，背部有细绒毛；头部、前胸背板无角状突起；头中央有3个小瘤(图1、图2)。

卵椭圆形，乳白色。

幼虫共三龄，体粗大，乳白色，呈“C”型弯曲，头壳赤褐色，具较大刻点，上颚发达；有气门，较大，近圆形；肛门孔横弧形。

蛹为离蛹，黄褐至深褐色，雌雄异型；雄蛹头部有额角，端部分叉，前胸背板有角状突起；雌蛹无。

1.2 生物学特性

在自然界中，双叉犀金龟多栖息于低、中海拔的山区密林中，幼虫取食腐熟的木屑，随虫龄增加可取食新鲜木屑；60%～70%的湿度有利于卵的孵化、幼虫的生长发育和蜕皮化蛹，老熟幼虫化蛹前会停止取食，钻入湿度较大的土壤深层，头朝上化蛹。

成虫取食树汁，常伏于青岗、柞树、栎树等树伤口处，也喜取食成熟的水果，如桃、香蕉；白天常在腐殖质内或有遮蔽物处休憩，但雄虫会在土层上活动，趋光，夜晚在亮处交配，雄虫有飞舞、格斗等行为。在食物充足，不交配情况下，成虫可活2～3月，但交配后寿命为1～2个月，食物缺乏时几天即会死亡，会取食活动力较弱和已死亡的同类。

双叉犀金龟大多一年一代。在中国，双叉犀金龟的生活史因气候不同存在一定差异，但大多遵循以下规律：7-9月双叉犀金龟产卵，7-10月卵孵化，11月以3龄幼虫进入休眠状态直至次年的3月，期间温度较高时，仍可少量取食及活动，5-6月化蛹，6-7月羽化，羽化的成虫约有2～3周的蛰伏期，蛰伏期后成虫取食交配。在(25±1)℃，相对湿度(60±5)%的实验室条件下，双叉犀金龟的卵期为14～24 d；幼虫期为195～265 d，其中三龄幼虫127～185 d，蛹期16～21 d，成虫期60～117 d。

2 资源化利用

2.1 观赏价值

双叉犀金龟的雄性成虫具有发达且独特的额角，有极大的观赏价值，常被当作宠物昆虫饲养，尤其在日韩两国；制成的标本和工艺品具有较高的收藏观赏价值，常被制成各种商品出售，同时昆虫的教学示范较容易引起人们的兴趣。

2.2 食用价值

双叉犀金龟幼虫(TDL)的营养成分丰富，粗蛋白占干物质含量的46.6%，粗脂肪占31.09%，粗纤维占9.78%，粗灰分占3.24%，总糖占3.2%，氨基酸17种，以及多种微量元素和维生素；且较为安全，TDL冻干粉在大鼠的遗传毒性测试和28天重复口服毒性测试未发现问题，已被韩国食品药品管理局作为一种食物昆虫列入目录中，还为其开发了多种菜单。

..蛋白质及氨基酸

TDL的蛋白质含量高于猪肉、鸡蛋，氨基酸含量中谷氨酸占据主导地位，人体必需氨基酸占总量的46.43%，符合联合国粮农组织/世界卫生组织推荐的必需氨基酸水平，其中有8种(苏氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、色氨酸)是成人所必需的，2种(组氨酸、精氨酸)是儿童生长所必需的。

图1 双叉犀金龟雌虫 图2 双叉犀金龟雄虫Fig.1 Female T.dichotomus Fig.2 Male T.dichotomus

..脂肪酸

TDL的脂肪酸中，油酸含量最多(19.13%)，其次是棕榈酸(12.52%)，棕榈油酸(3.71%)和亚油酸(2.08%)；同时TDL的不饱和脂肪酸含量(64%)远高于饱和脂肪酸(36.00%)，而单不饱和脂肪酸具有降血糖、调血脂、降胆固醇的作用，多不饱和脂肪酸具有调节脂质代谢,治疗和预防心脑血管疾病等作用，因此，TDL具有极佳的保健价值。

..微量元素

TDL含有多种人体必需的维生素和微量元素，如钾(K)、锌(Zn)、镁(Mg)、钙(Ca)、铜(Cu)、铁(Fe)，其中K的含量最高，可达7843.19 μg/g，其次是Mg(1431.51 μg/g)。TDL中高含量的K、Mg有助于身体健康，因为人体中低水平的K与各种生理疾病有关，比如高血压，而Mg是人体内各种酶反应所必需的，且大多数人存在Mg摄入量严重不足的问题。同时TDL中Fe、Zn和Cu的含量均高于动物源食品，且不会存在过量的危险。

2.3 药用价值

双叉犀金龟成虫是一种传统中药材，夏季捕捉其雄虫，用开水烫死后晾干或烘干备用，具有镇惊、止痛及通便等功效。在现代社会，发现了双叉犀金龟更多的药用价值。

..抗菌消炎

昆虫的免疫系统包括细胞免疫和体液免疫，其中体液免疫系统是以凝集素、抗菌肽、溶菌酶等免疫因子配合多功能的血细胞建立的防御体系。而TDL生活在富含腐殖质，充满微生物的环境中，体内富含多种免疫因子，在脂多糖(Lipopolysaccharide，LPS)刺激的多种细胞中，双叉犀金龟的幼虫提取物(TDLE)皆能显著抑制肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、白细胞介素4(interleukin 4，IL-4)等炎症因子的表达，因此，TDLE可开发为抗过敏和消炎药剂。

目前已从TDL中提取了多种免疫活性物质：1)凝集素。TDL血淋巴中发现的凝集素alloA能促进人的外周血淋巴细胞进行有丝分裂；凝集素A能诱导细胞产生细胞因子，增强免疫力。2)抗菌肽。TDL中分离出的3种抗菌肽都对革兰氏阳性菌，如金黄色葡萄球菌有抗菌活性，根据这些天然抗菌肽的活性位点，又陆续合成了多种具有抗菌效果的多肽，其中多肽A、B的毒性小于多粘菌素B，且不易产生抗体。TDL的抗菌肽还能与LPS特异性结合，抑制炎症因子的表达，减少炎症的发生。3)其他化合物。Park等从TDL分离的4种化合物能有效治疗LPS诱导的血管炎症；从双叉犀金龟幼虫、蛹、成虫中提取的壳聚糖具有一定的抗菌活性，且安全无毒，可应用于食品、环境、纤维等行业。

..减肥抗脂

肥胖人群的逐年增加和减肥药存在的药害都使人们迫切寻找对人体健康无害的减肥药物，而TDL具有极大的潜力，它能显著抑制小鼠脂肪的产生。Bae等从TDLE的蛋白酶水解产物中分离出的多肽EIA10，具有极佳的减脂作用，能直接或间接地抑制与脂肪形成有关的因子的表达，显著降低脂质的产生和聚集；与常用的减肥药物Orlistat相比，EIA10具有更好的效果和更低的毒性。

..抗氧化

氧化应激会产生大量氧化中间产物，导致衰老和疾病的发生，TDL蛋白酶水解液和提取液具有的抗氧化能力，让其成为天然抗氧化剂的来源。TDL的3种蛋白酶(alcalase,flavourzyme,neutrase)水解液均具有较强的抗氧化能力，其中产量最高的能抑制亚油酸的过氧化；TDL的甲醇和氯仿提取液抗氧化效果分别是抗坏血酸的1.7倍和2.7倍；而其乙醇提取液对DPPH阴离子和ABTS阳离子的清除率分别为59.9%和64.3%。

..保肝抗糖

目前TDL具有保护肝脏的作用已是明确的事实。其一，TDLE能减轻四氯化碳、二乙基亚硝铵等化学物质对小鼠的肝毒性；在过氧化物诱导的肝损伤中，TDLE的保护作用部分归因于其抗氧化能力，减弱了氧化应激反应。其二，TDLE能改善因高脂饮食导致的各类肝部疾病，如非酒精性脂肪肝(nonalcoholic fatty liver disease,NAFLD)，胰岛素抵抗。在NAFLD中，TDLE激活AMPK信号通路，抑制甾醇反应元件结合蛋白1c的表达，从而降低肝部脂肪的产生；而对胰岛素抵抗的改善则是通过激活转录因子3基因和Kruppel样因子4基因，上调胰腺细胞中的胰岛素，减少肝细胞对胰岛素的抵抗。

..缓解内质网应激性疾病

内质网应激与多种病理障碍有关，如肥胖、阿尔茨海默症，而TDLE能缓解这些内质网应激性疾病。在高脂小鼠产生内质网应激时，TDLE一方面通过mTOR和MAPK信号通路拮抗生长素释放肽诱导的摄食行为；另一方面刺激肌醇需求酶产生X盒结合蛋白1移除内质网中未折叠的蛋白质，减少损伤。阿尔茨海默症中，TDLE可以抑制β-分解酶1产生β-淀粉样蛋白，改善疾病。

..抗癌

TDL还具有一定的抗癌作用，从双叉犀金龟成虫腿部提取的蛋白对大鼠walker-256癌肉瘤的抑制率可达64%。TDLE对各种癌细胞有细胞毒性，能诱导癌细胞的凋亡和坏死，扰乱癌细胞的新陈代谢以触发自噬。

..其他药用价值

双叉犀金龟的药用价值还有很多，但对这些方面的研究较少。双叉犀金龟成虫腿部提取的蛋白对小鼠淋巴细胞白血病P388有一定抑制作用；TDLE不仅能促进血小板聚集，提高凝血效果，还能减少因紫外光照射而导致的光老化；TDL血淋巴中的特定化学结构有助于朊病毒病的治疗；双叉犀金龟的蛹能培育具有双重抗癌作用的蛹虫草。

2.4 其他价值

双叉犀金龟在其他领域也有着诸多作用，其成虫飞行时翅的运动，有助于空气动力学模型的研究。雄成虫角的形态结构参数，有助于起重吊臂等结构的研究。性别上明显的性二型现象，有利于性进化的研究。TDL还具有处理废弃物的潜力，它能够取食混有啤酒渣的发酵木屑饲料，以及木耳等废弃菌糠，此外，双叉犀金龟幼虫能通过其粪便改善土壤环境。

3 规模化养殖

随着双叉犀金龟食用、药用等价值的开发，人们对其需求量逐渐增大；同时野外的双叉犀金龟因为生态环境的破坏，数量逐年减少，所以规模化养殖双叉犀金龟是一个可行的方法。

3.1 养殖方式

昆虫室应选择地势平坦，通风良好，避光的环境；饲料均匀平铺约30 cm厚度，喷水保持湿度在60%～70%；选取3龄幼虫投放，若饲养基质表面有70%以上虫粪时更换上半层饲料；幼虫越冬时保持室内温度为2～6 ℃；蛹期料床湿度控制在60%～65%，期间避免打扰蛹和破坏蛹室；成虫期在傍晚时投放果冻或水果切片，并及时清理食物残渣以及死亡的成虫。

3.2 饲料的选取

饲养TDL最初所用饲料为腐殖土或腐熟的木屑。其后，为降低饲养成本，采用废弃物代替饲料，发现用菌糠替代发酵木屑，对幼虫的饲养效果更好；在饲料中添加10%啤酒糟，幼虫比对照组重26%，3龄幼虫历期缩短近28天，并且有90%以上的化蛹率，因此，使用合适的废弃物饲养TDL，可在达到饲养效果的同时处理废弃物，实现资源的循环利用。

3.3 饲养中的疾病

人工饲养时的疾病主要有以下3个方面：(1)温湿度不适造成的生病及死亡；(2)饲养密度过高造成的死亡或受伤，继而引发的真菌感染；(3)病毒感染导致的死亡，在饲料中添加桑叶粉，能降低双叉犀金龟感染病毒的死亡率。

4 问题与展望

双叉犀金龟是一种极具经济价值的资源昆虫，但与黑水虻、黄粉虫等昆虫相比，对其价值开发的研究和利用仍然较少，存在的主要问题有：资源开发上的研究少，之前研究多集中于其生物学和形态学特性上；多方面的研究处于初级阶段，如在抗氧化、抗糖等药用价值上，仍处于粗提物阶段，没有明确具体成分；具有广泛应用和高经济价值的研究较少，如利用TDL处理生物废弃物，可在实现生态效益的同时创造经济效益，但对此的研究很少。因此，为了更好地开发双叉犀金龟的价值，可从以下几个方面着手：

观赏昆虫方面：双叉犀金龟是极佳的宠物和观赏昆虫，因此可建立主题馆和饲养交流圈，激发人们对它的兴趣，扩大研究人员范围，同时也助力昆虫科普教育事业。

食品昆虫方面：双叉犀金龟的幼虫和成虫都具有极佳的食用价值，为确保双叉犀金龟作为食品的安全和可靠性，需完善不同饲养情况下其作为食品的相关安全性评价以及重金属、有害微生物在TDL体内的富集情况；此外，研发TDL不同营养成分的分离技术，有利于双叉犀金龟食品种类和食用方法的开发工作，推进昆虫食品的发展。

饲用昆虫方面：TDL虽具有极高的营养价值和提升机体免疫力的作用，但目前尚未有TDL作为动物饲料的相关报道，因此应先确定TDL作为动物饲料的可行性，在此前提下，明确其在不同动物饲料中的添加范围，及其对饲养动物的生长发育、免疫调节、肉类质量等方面的影响。

药用昆虫方面：双叉犀金龟具有多种药理作用，但目前其有效物质和药理分子机制的研究仍然较少。因此在深入探索双叉犀金龟药用价值时，对其体内提取的化合物，可利用网络药理学等分析手段，筛选可能存在的有效药用成分及相关靶标，并通过RNA干扰、基因敲除、酵母三杂交系统等不同层面上的分子验证手段，明确药用成分和靶标，探明该成分的分子作用机制；也可将双叉犀金龟的全基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学进行组学整合，所得结果将更为可靠，有利于关键因子的挖掘和药用机制的探究。

环境昆虫方面：TDL以腐熟木屑为食，表明其具有处理多种生物质废弃物(秸秆、枯枝落叶等)的潜力，而其肠道微生物菌群起着重要的作用，可以采用高通量测序技术研究其肠道菌群的组成，并从中筛选高效降解木质纤维素的菌株，为利用木质纤维素提供一定基础。此外，为更好地利用TDL处理废弃物，应设立相应的处理流程及标准，同时充分挖掘废弃物处理过程中的附加产品，从而实现资源的循环利用。

综上，双叉犀金龟具有极大的开发和利用潜力，而随着对双叉犀金龟资源的逐步开发和其产业链的建设和完善，双叉犀金龟必将创造巨大的经济和社会价值。