枯葉蛺蝶幼蟲和蛹的營養(yǎng)成分分析

蒲正宇，史軍義*，姚俊，周德群，楊志

(1.中國林業(yè)科學研究院資源昆蟲研究所蝴蝶研究與發(fā)展中心，云南 昆明 650224；2.昆明理工大學環(huán)境科學與工程學院，云南 昆明 650500；3.云南民族大學化學與生物技術學院，云南 昆明 650504)

枯葉蛺蝶(Kallima inachus Doubleday)是蛺蝶科 (Nymphalidae)蛺蝶亞科(Nymphalinae)斑蛺蝶族(Hypolimmi)枯葉蛺蝶屬(Kallima Doubleday)的一類大型種類，國內主要分布于秦嶺—淮河以南，主要產于長江流域，其他各地數(shù)量稀少；國外主要分布于日本、越南、緬甸、泰國、印度等國家[1]。枯葉蛺蝶是工藝制作和生態(tài)觀賞兩用蝶種，在科普教育上也有其獨特價值[2]?？萑~蛺蝶是國家林業(yè)局7 號令《國家保護的有益的或者有重要經濟、科學研究價值的陸生野生動物名錄》中列入的蝴蝶種類。昆蟲體內的營養(yǎng)結構合理，營養(yǎng)含量豐富，含有的蛋白質是國際公認的高品質、純天然的活性蛋白。昆蟲是地球上種類最多且生物量巨大的生物類群，具有高效的生長繁殖能力和頑強的生命力。食用昆蟲已成為資源昆蟲研究的熱點[3]。蝴蝶是昆蟲的重要組成部分。目前對蝴蝶的研究主要是針對其生物學特性、本底資源調查及保護等方面[4–6]，對枯葉蛺蝶的研究主要是針對其生物學特性和人工養(yǎng)殖技術[7–9]等方面?？萑~蛺蝶為優(yōu)質養(yǎng)殖蝶種，年養(yǎng)殖數(shù)量較大，現(xiàn)主要用于工藝制作和生態(tài)觀賞，市場需求有限，發(fā)掘枯葉蛺蝶更深層次的利用途徑已備受關注，其營養(yǎng)價值開發(fā)是重要的研究方向。另外，食用昆蟲主要是利用其幼蟲和蛹[10]。筆者分析枯葉蛺蝶幼蟲和蛹的主要營養(yǎng)成分，評價其營養(yǎng)價值水平，旨在對枯葉蛺蝶的營養(yǎng)價值開發(fā)提供參考。

1 材料與方法

1.1 樣本采集地概況及樣本采集

中國林業(yè)科學研究院資源昆蟲研究所景東實驗站蝴蝶養(yǎng)殖基地位于云南省普洱市景東彝族自治縣，樣本采集地地處北緯 24°26′27′′，東經100°50′14′′，海拔高度約1 210 m，屬亞熱帶季風型氣候，具有冬無嚴寒、夏無酷暑、雨量集中、干濕分明、雨熱同季、干涼同步的特點，年均氣溫18.3 ℃，年均相對濕度77%，年均降水量1 086.7 mm，年均日照時間2 131.6 h，無霜期355 d。

于養(yǎng)殖基地選取5 齡中期的枯葉蛺蝶幼蟲(因其相對成熟，生物量較大，體內物質含量相對固定)和懸掛約2 d 的新蛹(因其離羽化的時間較長，體內成分尚未發(fā)生變化)各100 只為試驗樣本。

1.2 主要儀器

主要儀器有美國 METTLER TOLEDO 牌 XS104 型電子分析天平和AE100 型電子分析天平、上海雷韻牌DHG–9203A 型電熱鼓風干燥箱、美國貝爾德PS–4 型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀、SX2–8–10 箱式電阻爐、瑞士BUCHI 牌K–360 型半自動定氮儀以及日立牌L–8800 型氨基酸分析儀。

1.3 預處理方法及營養(yǎng)成分評價

枯葉蛺蝶幼蟲和蛹樣本采集后，用分析天平稱取鮮重，然后進行預處理，最后檢測樣本的灰分、粗脂肪、氨基酸、礦質元素、蛋白質和水分含量，并以豬肉、牛肉、雞肉、竹蟲幼蟲的相應指標(豬肉、牛肉、雞肉的指標值引自文獻[11]，竹蟲幼蟲的指標值引自文獻[12])為比較對象，評價枯葉蛺蝶幼蟲和蛹的營養(yǎng)價值水平。方法：用烘箱105 ℃烘1 h，然后調到80 ℃烘干。

1.4 測定指標及數(shù)據(jù)處理方法

水分含量采用GB 5009.3—2010 中的直接干燥法測定；粗脂肪含量采用GB/T 14772—2008 中的索氏提取法[13]測定；礦質元素含量采用農業(yè)行業(yè)標準NY/T1653—2008 中的電感耦合等離子體發(fā)射光譜法[13]測定；灰分含量采用GB/T5009.4—2010 中的灼燒稱重法[13]測定；蛋白質含量采用 GB/T 5009.5—2010 中的凱氏定氮法[13]測定；氨基酸含量按GB/T 5009.124—2003 中的方法[13]用氨基酸自動分析儀測定。除幼蟲和蛹的鮮重、水分用鮮樣計外，其余測定結果均以干樣計。

碳水化合物含量=1－粗脂肪含量－蛋白質含量－灰分含量。

能量為計算值，采用各供能營養(yǎng)素含量乘以相應的能量折算系數(shù)求和得到，其中，蛋白質、脂肪、碳水化合物能量折算系數(shù)分別為17、37、17 kJ/g[11]。

參照文獻[14]中的FAO/WHO 評分模式計算氨基酸分(amino acid score，AAS)和必需氨基酸指數(shù)(essential amino acid index，EAAI)。根據(jù)EAAI 實用評價標準(EAAI＜0.75 為不適蛋白源，0.75≤EAAI≤ 0.86 為可用蛋白源，0.860.95 為優(yōu)質蛋白源[15])對枯葉蛺蝶幼蟲和蛹是否為優(yōu)質蛋白源進行評價。將枯葉蛺蝶幼蟲和蛹的氨基酸檢測結果與1973年FAO 模式的含量加以比較，分析枯葉蛺蝶幼蟲和蛹的氨基酸分。

2 結果與分析

2.1 枯葉蛺蝶幼蟲和蛹的鮮重、干重和水分含量

經測定，枯葉蛺蝶每只4 齡幼蟲平均鮮重約為0.916 g，其中水分占89.2%，干重占10.8%；蛹的平均鮮重為0.950 g，其中水分占83.4%，干重占16.6%(表1)。

表1 枯葉蛺蝶幼蟲和蛹的鮮重、干重和水分含量Table 1 Fresh weight,dry weight,water content in larva and pupa of K. inachus

2.2 枯葉蛺蝶幼蟲和蛹的蛋白質、粗脂肪、灰分、碳水化合物含量及單位質量能量值

由表2 可見，枯葉蛺蝶幼蟲和蛹的粗脂肪含量分別為8.6%和3.8%，遠遠低于豬肉、雞肉和牛肉的脂肪含量；枯葉蛺蝶幼蟲和蛹的蛋白質含量分別為68.4%和57.8%，遠高于豬肉和雞肉的含量，但低于牛肉的含量；枯葉蛺蝶幼蟲和蛹的灰分、碳水化合物含量均高于豬肉、雞肉和牛肉的含量；幼蟲和蛹單位質量能量值均比豬肉、雞肉和牛肉的低?？萑~蛺蝶幼蟲和蛹的蛋白質和灰分含量均比竹蟲幼蟲的高，而其粗脂肪含量遠比竹蟲幼蟲的低；枯葉蛺蝶幼蟲和蛹的蛋白質含量也比油葫蘆(Gryllus testaceus Walke)的(58.3%)[16]略高?？萑~蛺蝶幼蟲的蛋白質和脂肪含量均比蛹的含量高，幼蟲的灰分和碳水化合物含量均比蛹的含量低。以上結果表明，枯葉蛺蝶幼蟲和蛹具有蛋白質含量高、脂肪含量低、無機物質含量豐富、能量值低的特點。

表2 枯葉蛺蝶幼蟲和蛹及其比較食物的蛋白質、粗脂肪、灰分、碳水化合物含量和能量值Table 2 Content of protein,fat,ash,carbohydrate and energy in larva,pupa of K. inachus and in other foods

2.3 枯葉蛺蝶幼蟲和蛹的礦質元素含量

由表3 可見，枯葉蛺蝶幼蟲和蛹含有多種礦質元素，枯葉蛺蝶幼蟲常量元素含量從大到小排列依次為鉀、磷、鎂、鈣、鈉，其微量元素含量從大到小排列依次為鋅、銅、鐵、錳；蛹的常量元素含量從大到小排列依次為鉀、鈣、磷、鎂、鈉，其微量元素含量從大到小排列依次為鋅、鐵、錳、銅。幼蟲的磷、鉀、鈉、鋅、銅元素含量比蛹的高，幼蟲的鈣、鎂、鐵、錳含量比蛹的低。

枯葉蛺蝶幼蟲和蛹的磷、鉀、鈣、鎂、鋅、銅、錳含量以及蛹的鐵含量都明顯比豬肉、牛肉和雞肉的高；幼蟲的鐵含量比豬肉的高，比牛肉和雞肉的低；幼蟲和蛹的鈉含量遠低于豬肉、雞肉以及牛肉的含量?？萑~蛺蝶幼蟲的鈉、鐵、猛含量和蛹的鈉含量比竹蟲幼蟲的低，其余礦質元素含量均比竹蟲幼蟲的高，因此，枯葉蛺蝶幼蟲和蛹含有非常豐富的對人體有益的礦質元素。

表3 枯葉蛺蝶幼蟲、蛹及其比較食物的礦質元素含量Table 3 Content of inorganic elements in larva,pupa of K. inachus and in other foods mg/kg

2.4 枯葉蛺蝶幼蟲和蛹的氨基酸含量

由表4 可見，枯葉蛺蝶幼蟲含有的17 種氨基酸中，酪氨酸的含量(49.3 mg/g)最高，脯氨酸的含量最低(4.2 mg/g)；蛹含有的17 種氨基酸中，谷氨酸的含量(為44.0 mg/g)最高，脯氨酸的含量(3.7 mg/g)最低?？萑~蛺蝶幼蟲和蛹含有的17 種氨基酸總含量分別為430.6、306.0 mg/g，遠高于豬肉的(199.1 mg/g)和竹蟲幼蟲的(299.0 mg/g)，但低于雞肉的(530.5 mg/g)[11]。與部分植物營養(yǎng)成分相比，幼蟲和蛹的17 種氨基酸總含量都高于小麥粉的(130.8 mg/g)，但蛹的含量比大豆的(393.7 mg/g)[11]低，而幼蟲的含量比大豆的高。

表4 枯葉蛺蝶幼蟲和蛹的氨基酸含量Table 4 Content of amino acids in larva and pupa of K. inachus mg/g

枯葉蛺蝶幼蟲和蛹的必需氨基酸總含量分別為169.7、120.5 mg/g，非必需氨基酸總含量分別為260.9、185.5 mg/g，枯葉蛺蝶幼蟲和蛹的必需氨基酸總含量占17 種氨基酸總含量的比均約為39.4%，必需氨基酸總含量與非必需氨基酸總含量的比均約為0.65。根據(jù)FAO/WHO 的理想模式，質量較好蛋白質氨基酸的EAA/NEAA 在0.6 以上，EAA/TAA在40%左右。本研究結果表明，幼蟲和蛹的兩項必需氨基酸指標均接近或高于FAO/WHO 理想模式的要求，因此，枯葉蛺蝶幼蟲和蛹的蛋白質質量較好。

由表5 和表6 可知，枯葉蛺蝶幼蟲的含硫氨基酸(蛋氨酸、胱氨酸)、芳香族氨基酸(苯丙氨酸、酪氨酸)以及纈氨酸含量比FAO 評分模式氨基酸含量的高，其余氨基酸含量都比FAO 評分模式氨基酸含量的低，它的第一限制性氨基酸為亮氨酸，含量為46.3 mg/g，占FAO 評分模式氨基酸含量的66.1%；枯葉蛺蝶蛹的所有氨基酸含量都比FAO 評分模式氨基酸含量的低，它的第一限制性氨基酸也為亮氨酸，含量為39.4 mg/g，占FAO 評分模式氨基酸含量的56.3%，因此，枯葉蛺蝶幼蟲氨基酸結構合理，蛹的必需氨基酸含量較低，氨基酸整體質量較差。

表5 枯葉蛺蝶幼蟲和蛹的氨基酸含量和蛋白質含量Table 5 Ratio of amino acids to protein in larva and pupa of K. inachus mg/g

表6 枯葉蛺蝶幼蟲和蛹的氨基酸分Table 6 AAS in larva and pupa of K. inachus

枯葉蛺蝶幼蟲和蛹的必需氨基酸指數(shù)分別為0.952 和0.733，幼蟲的必需氨基酸指數(shù)比桑蠶5齡幼蟲的必需氨基酸指數(shù)(0.789)高，與桑蠶4 齡幼蟲的必需氨基酸指數(shù)[17]相比，蛹的必需氨基酸指數(shù)略低，表明枯葉蛺蝶幼蟲為優(yōu)質蛋白源，而蛹為不適蛋白源。

3 結論與討論

枯葉蛺蝶幼蟲和蛹的蛋白質含量分別為68.4%和57.6%，脂肪含量分別為8.6%和3.8%，碳水化合物含量分別為17.2%和27.0%，灰分含量分別為5.8%和11.4%，幼蟲和蛹的礦質元素含量高，單位質量能量值低；枯葉蛺蝶幼蟲和蛹的17 種氨基酸總含量分別為430.6、306.0 mg/g，必需氨基酸總含量分別為169.7、120.5 mg/g，必需氨基酸總含量占17 種氨基酸總含量的比均為39.4%，必需氨基酸總含量與非必需氨基酸總含量的比都為0.65，枯葉蛺蝶幼蟲和蛹的必需氨基酸指數(shù)分別為0.952 和0.733，表明枯葉蛺蝶幼蟲為優(yōu)質蛋白源，而蛹為不適蛋白源，因此，枯葉蛺蝶幼蟲具有較高的營養(yǎng)價值，而蛹的營養(yǎng)價值略低。

枯葉蛺蝶人工養(yǎng)殖技術已經成熟，其寄主植物主要為爵床科Acanthaceae 馬藍亞族Strobilanthinae植物。該植物生長迅速，生物量較大，能為枯葉蛺蝶幼蟲的規(guī)?；曫B(yǎng)提供有利條件[18]。目前，在云南省大理州、玉溪市、普洱市等地區(qū)已實現(xiàn)了枯葉蛺蝶的大量規(guī)?；曫B(yǎng)，因此，可望將枯葉蛺蝶開發(fā)出蛋白質源食品和蛋白飼料等相關產品。

[1]周堯．中國蝶類志[M]．鄭州：河南科學技術出版，1994．

[2]陳曉鳴，周成理，史軍義，等．中國觀賞蝴蝶[M]．北京：中國林業(yè)出版社，2008．

[3]穆利霞，廖森泰，肖更生，等．昆蟲蛋白的綜合利用研究進展[J]．現(xiàn)代食品科技，2011，27(12)：1507–1512．

[4]蒲正宇，周德群，姚俊，等．中國蝶類生物多樣性生存現(xiàn)狀及其新的保護模式探索[J]．生態(tài)經濟，2011 (11)：148–151，165．

[5]劉燕娟，李密，黃國華．石門臺自然保護區(qū)蝶類資源規(guī)劃芻議[J]．湖南農業(yè)大學學報：自然科學版，2010，36(增刊1)：15–17．

[6]陳玉君，李貽耀，竇鐵生，等．湖南省東安縣舜皇山國家森林公園蝶類資源調查[J]．湖南農業(yè)大學學報：自然科學版，2006，32(4)：398–401．

[7]楊萍，漆波，鄧合黎，等．枯葉蛺蝶的生物學特性及飼養(yǎng)[J]．西南農業(yè)大學學報：自然科學版，2005，27(1)：44–49．

[8]周成理，史軍義，陳曉鳴，等．枯葉蛺蝶規(guī)模化人工繁育研究[J]．北京林業(yè)大學學報，2006，28(5)：107–113．

[9]易傳輝．美鳳蝶與柑橘鳳蝶和枯葉蛺蝶三種蝴蝶的滯育生態(tài)學研究[D]．北京：中國林業(yè)科學研究院，2007．

[10]文禮章．食用昆蟲學原理與應用[M]．長沙：湖南科學技術出版社，1998．

[11]楊月欣，王光亞，潘興昌．中國食物成分表[M]．北京：北京大學醫(yī)學出版社，2009．

[12]陳曉鳴，馮穎．中國食用昆蟲[M]．北京：中國科學技術出版社，1998：96–97．

[13]衛(wèi)生部政策法規(guī)司．中華人民共和國食品安全國家標準匯編[M]．北京：中國標準出版社，2010．

[14]郭良珍，王潤蓮，梁愛萍，等．黃邊大龍虱的營養(yǎng)分析[J]．動物學雜志，2003，38(5)：80–82．

[15]葉興乾，胡萃，王向．六種鱗翅目昆蟲的食用營養(yǎng)成分分析[J]．營養(yǎng)學報，1998，20(2)：224–228．

[16]Wang Dun，Bai Yao-yu，Li Jiang-hong，et al．Nutritional value of the field cricket (Gryllus testaceus Walke)[J]. Entomologia Sinica，2004，11(4)：275–283．

[17]馮東勛．必需氨基酸指數(shù)(EAAI)在飼料中的應用[J]．飼料工業(yè)，1997，18(3)：21–22．

[18]陳明勇，鄒興淮，鄧敏，等．中國蝴蝶養(yǎng)殖[M]．昆明：云南科學技術出版社，2002．