锈色粒肩天牛幼虫营养成分分析

冯冰霞，刘卓坤，杨茂发,2，刘健锋*

(1.贵州大学 昆虫研究所/贵州山地农业病虫害重点实验室，贵州 贵阳 550025；2.贵州大学 烟草学院，贵州 贵阳 550025)

替代蛋白是目前食品行业最受关注的投资领域，昆虫蛋白作为一种比植物蛋白营养更丰富、资源消耗更少的新型蛋白被食品巨头看好。全球食用昆虫市场2019年价值超过1.12亿美元，预计2019—2026年的复合年增长率将超过47%。食用昆虫能满足人类饮食中的蛋白质、脂肪酸和微量元素的需求。特别是在存在粮食危机的国家，食用昆虫有助于改善饮食和预防营养不良。此外，随着全球渔业资源枯竭和水产养殖业迅猛发展，对鱼粉的需求不断提高，昆虫粉有望替代稀缺鱼粉作为饲料原料。目前，有超过2000种昆虫可被食用，其中鞘翅目(31%)和鳞翅目(18%)昆虫占比较高。

在鞘翅目食用昆虫中，天牛幼虫早在我国古代就被作为珍品贡献给神灵或者帝王，《本草纲目》中对天牛的药用价值进行了相关记载，其具有活血化瘀，化痰消炎，消肿等功效。目前，国内外对星天牛(Foster)、粗鞘双条杉天牛Gressitt、栗山天牛Blessig、松褐天牛Hope、麻点豹天牛Gressitt、麻天牛Faldermann、云斑天牛Chevrolat、Chevrolat、White和(Fabricius,1775)等天牛幼虫或成虫进行了营养成分测定。

锈色粒肩天牛属鞘翅目天牛科Cerambycidae粒肩天牛属，对国槐具有极强的破坏性，有“国槐杀手”之称。寄生于豆科植物云实(Roth)Alston树干的锈色粒肩天牛幼虫俗称“斗米虫”，斗米虫具有较高的营养价值和药用价值，在《本草纲目》和《中华本草》中均有相关记载，可治疗小孩疳积和肝硬化等疾病。作为一种食用昆虫，其食品安全性评价是一个重要的环节。目前，国内对锈色粒肩天牛幼虫微生物安全性进行了报道，但就斗米虫营养价值分析研究至今未曾报道。因此，本文拟对斗米虫锈色粒肩天牛幼虫常规营养物质和矿物质组成进行检测，并对幼虫开展非靶向脂质组学、脂质组学和相对蛋白定量测试分析。研究结果将为人们安全食用与药用锈色粒肩天牛幼虫提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验样品

锈色粒肩天牛老熟幼虫，采自广东省清远市连州市龙坪镇青石村(24°47′7.89″N，112°26′58.16″E)。现场将鲜活个体从云实树干中取出，置于-20 ℃冷冻致死备用。

1.2 营养物质测定

将样品置于60 ℃恒温箱烘干，机械粉碎后保存备用。锈色粒肩天牛幼虫常规营养物质和矿物质元素测定重复3次。

水分的测定：采用烘干法(参考ISO 1442)。

灰分的测定：采用高温氧化灼烧法(参考AOAC 920.153)。

粗脂肪的测定：采用索氏抽提法(参考AOAC 960.39)。

粗蛋白的测定：采用凯氏定氮法(参考AOAC 2001.11)。

矿物质和微量元素的测定(Ca、Cu、Fe、K、Mg、Mn、Na和Zn)：原子吸收光谱法(参照EN 16943-2017 ICP-OES)。

食用纤维的测定，包括可溶性(SDF)和不溶性(IDF)：参考AOAC 991.43。

1.3 非靶代谢组学测定

将虫体饥饿处理24 h后，在-80 ℃的条件下将虫体取出，用液氮研磨后，称取80 mg样本，做3个重复，样本中分别加入适当甲醇乙腈水溶液(2∶2∶1,v/v)，在涡旋60 s，低温超声30 min条件下，进行2次摇匀，-20 ℃放置1 h，沉淀蛋白，14 000 rcf，4 ℃离心20 min，取上清液，冷冻干燥，放置-80 ℃条件下进行保存。利用色谱—质谱法进行分析得到数据。将采集获得的数据，分别使用自建元数据库和脂质数字微分分析器方法进行代谢物的结构鉴定。

1.4 脂质组学测定

称取虫体30 mg，转移到预先装有适量磁珠的2 mL离心管中，加入200 μL 4 ℃的水，放入液氮中闪冻5 s， 用MP匀浆仪进行匀浆破碎(24×2，6.0 M/S，60 s，3次)。加入240 μL冷却好的甲醇，涡旋混合，加入800 μL甲基叔丁基醚，涡旋混合，低温水浴中超声20 min，在室温条件下，放置30 min，14 000 g 10 ℃离心15 min，取上层有机相，氮气吹干，在-80 ℃条件下进行保存。对处理好的虫体进行色谱—质谱分析获得数据。采用LipidSearch软件4.1版本进行峰识别、脂质鉴定(二级鉴定)、峰提取、峰对齐,定量等处理。提取得到的数据,删除相对标准偏差>30%的脂质分子。对LipidSearch提取得到的数据，删除组内缺失值>50%的脂质分子，对数据进行总峰面积归一化。

1.5 全谱蛋白定量鉴定

将样品放置在加有适量石英砂的2 mL离心管中，加入适量SDT裂解液，放置于MP匀浆仪，对其匀浆破碎(24×2， 6.0 M/S，60 s，2次)然后在100 w条件下，超声10 s，停10 s，循环10次，再用沸水浴10 min，14 000 g离心30 min，用滤膜(μm)过滤上清液，将滤液进行分装，于-80 ℃条件下进行保存。本试验采用BCA法对蛋白质进行定量分析。采用LC-MS质谱分析法进行分析。通过MaxQuant软件进行数据库检索，在uniprot数据库中进行蛋白质种类查询。

2 结果与分析

2.1 锈色粒肩天牛幼虫常规营养成分分析

经测定，锈色粒肩天牛幼虫食用纤维(SDF)小于0.1 g/100g，食用纤维(IDF)为1.8 g/100g；脂肪含量为24.4 g/100g，蛋白质含量为15.6 g/100g，灰分含量为0.86%，水分含量为51.5%。

2.2 锈色粒肩天牛幼虫矿物质成分分析

经测定，锈色粒肩天牛幼虫含有人体所需的大量元素(钙、钾、镁)，其中钾含量最高(223 mg/100g)，镁含量较高(76.9 mg/100g)，钙含量达18.7 mg/100g。锈色粒肩天牛幼虫中铁含量为1.3 mg/100g，锰含量为1.25 mg/100g， 铜(0.45 mg/100g)/锌(2.33 mg/100g)为0.19，比人体血清正常值低0.82。

2.3 锈色粒肩天牛幼虫代谢组学分析

锈色粒肩天牛幼虫具有丰富的代谢物质，在负离子模式下锈色粒肩天牛幼虫具有咪唑嘧啶和嘌呤衍生物、苯环型化合物、酚类、核苷、核苷酸和类似物、苯甲酸及其衍生物、有机酸及其衍生物、酮酸及其衍生物、中链酮酸及其衍生物、短链酮酸及其衍生物等代谢物质，而在正离子模式下则未检测出这些物质(表1和表2)。在正离子模式下测定出的有机氧化合物、碳水化合物和碳水化合物结合物、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质在负离子模式下也未测定出。

表1 锈色粒肩天牛幼虫在正离子模式下测定所具有的代谢物质Tab.1 The metabolites of Apriona swainsoni larvae under negative ion mode

表2 锈色粒肩天牛幼虫在负离子模式下测定所具有的代谢物质Tab.2 The metabolites of Apriona swainsoni larvae were determined in negative ion mode

2.4 锈色粒肩天牛幼虫脂质组学分析

锈色粒肩天牛幼虫包含6大类脂质。由表3可知，甘油磷脂类脂质含有物质种类最多，有10种，分别为溶血磷脂胆碱、磷脂酰胆碱、溶血磷脂酰乙醇胺、磷脂酰乙醇胺、溶血磷脂酰丝氨酸、磷脂酰丝氨酸、溶血磷脂酰甘油、溶血磷脂酰肌醇、磷脂酰肌醇、心磷脂；鞘脂类有7种，分别为鞘磷脂、植物鞘氨醇、鞘氨醇、单糖脑苷脂、鞘糖脂、神经酰胺、神经节苷脂；甘油脂类有3种，分别为甘油一酯、甘油二酯、甘油三酯；固醇类和糖脂类都只有2种，分别为豆甾醇酯、谷甾醇酯与单半乳糖基二酰基甘油、硫酸甘油二脂；孕烯醇酮脂类仅只有1种，为Co辅酶。

表3 锈色粒肩天牛幼虫脂质组成Tab.3 Lipid composition of the larvae of Apriona swainsoni larvae

2.5 锈色粒肩天牛幼虫蛋白定量分析

经测定，锈色粒肩天牛幼虫含有气味的受体2、铁传递蛋白、肌动蛋白、芳基卟啉样六聚贮存蛋白2、铁蛋白、组织蛋白酶D等6种蛋白，其中肌动蛋白含量最高，达38%，芳基卟啉样六聚贮存蛋白2含量最少，仅有1.3%，其余含量介于两者之间，含量从高到低分别为铁蛋白(23.4%)、铁传递蛋白(12.9%)、有气味的受体2(11.9%)、组织蛋白酶D(4.9%)。

3 结论与讨论

食用昆虫作为一种高蛋白、低脂肪的食品，有望缓解全球粮食安全和饲料短缺问题。与其他食用昆虫相比，天牛科昆虫体型较大，其成虫和幼虫含有丰富蛋白质和脂肪，还含有多种矿物质和微量元素，具有较高的食用和药用价值。本研究发现，锈色粒肩天牛幼虫含有较高含量的脂肪和蛋白质，以及钙、钾和镁等微量元素。锈色粒肩天牛幼虫包含6大类脂质和6种蛋白，其中，甘油磷脂类脂质含有物质种类最多，肌动蛋白含量最高。

食用昆虫含丰富的蛋白质和脂肪。本研究发现，锈色粒肩天牛幼虫的蛋白质含量为15.6 g/100g，与星天牛(17.50 g/100g)和粗鞘双条杉天牛(16.40 g/100g)蛋白质含量相似，但高于松褐天牛幼虫蛋白质含量(9.30 g/100g)。本研究结果显著低于星天牛(45.57 g/100g)、粗鞘双条杉天牛(41.94 g/100g)、麻天牛(38.21 g/100g)等天牛科幼虫。锈色粒肩天牛幼虫脂肪含量为24.4 g/100g，略低于星天牛(33.07 g/100g)、粗鞘双条杉天牛(31.97 g/100g)和麻天牛(38.91 g/100g)等天牛脂肪含量，但显著高于松褐天牛(9.87 g/100g)、星天牛(12.70 g/100g)和粗鞘双条杉天牛(12.50 g/100g)脂肪含量。在食用昆虫体内矿物质元素多且丰富，能满足人体生长所需。锈色粒肩天牛幼虫中钾、镁和钙含量较高，这与松褐天牛、星天牛和粗鞘双条杉天牛幼虫中钾、镁和钙含量较多的研究结果相似。但锈色粒肩天牛幼虫钾含量(223 mg/100g)显著高于星天牛(37.3 mg/100g)和粗鞘双条杉天牛幼虫(39.94 mg/100g)。锈色粒肩天牛幼虫镁含量(76.9 mg/100g)显著高于栗山天牛(46.80 mg/100g)。与其他天牛相比，锈色粒肩天牛幼虫蛋白、脂肪和矿物质元素含量存在较大的差异，这可能与天牛种类、虫态和参考的检测方法不同有关。

本研究中锈色粒肩天牛幼虫代谢物质、脂质和蛋白种类丰富，研究发现锈色粒肩天牛幼虫中含有N-酰基神经氨酸，该物质不仅能阻止病菌侵入，同时还是神经节苷脂的传递物质，是大脑的组成部分。此外，黄嘌呤可用于治疗哮喘；水杨酸是一种天然消炎药，可用于去角质、消炎、杀菌、常用于治疗青春痘。铁蛋白可减少肝肌劳损，降低患肝癌的风险；肌动蛋白在控制基因表达中起着重要作用，可以调节基因突变引起的肌肉疾病，防止耳聋等。

综上所述，锈色粒肩天牛幼虫是一种富含蛋白和脂肪、且含有少量食用纤维，矿物质与微量元素丰富、脂肪和蛋白种类构成完整的食药用昆虫。后期将对该幼虫蛋白和脂肪药用价值展开研究。