昆蟲蛋白的開發(fā)應(yīng)用現(xiàn)狀與展望

楊紫薇 劉慶華 熊海容

摘要? ? 本文介紹了昆蟲蛋白的價值及開發(fā)應(yīng)用現(xiàn)狀，對昆蟲營養(yǎng)組成（包括蛋白、氨基酸、脂肪等各項含量）到蛋白功能成分的特點及應(yīng)用進行了概括，并且列舉了目前在食品工業(yè)、農(nóng)業(yè)、疾病和藥物等方面的開發(fā)應(yīng)用。最后，提出了目前昆蟲蛋白生產(chǎn)方面的不足，并展望了昆蟲蛋白的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞? ? 昆蟲蛋白;成分功能;開發(fā)應(yīng)用

中圖分類號? ? TS201.2? ? ? ? 文獻標識碼? ? A? ? ? ? 文章編號? ?1007-5739（2019）12-0206-03

Abstract? ? This paper introduced the value of insect protein and its development and application status.The characteristics and applications of insect nutrient composition（including the content of protein，amino acid，fat etc.）and protein functional components were summarized.It also listed the current development and application in the food industry，agriculture，disease and drugs.Finally，the shortcomings of insect protein production were put forward and the development prospect of insect protein was prospected.

Key words? ? insect protein;component function;development and application

進入21世紀以來，隨著世界經(jīng)濟的高速發(fā)展，人類面臨的生存問題也越來越多，其中蛋白質(zhì)資源短缺已經(jīng)成為當今世界尤其是發(fā)展中國家一個普遍存在的問題[1]。同時，人口的快速增長以及生活水平的不斷提高，也讓人類對優(yōu)質(zhì)蛋白的需求量激增。因此，尋找一種新的蛋白資源迫在眉睫。昆蟲是地球上最大的生物類群，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的約有100萬種，是迄今為止尚未被充分開發(fā)利用的最大生物類資源[2]。昆蟲的來源廣泛、生長速度快、蛋白質(zhì)含量高等特點使其也十分適用于工業(yè)化生產(chǎn)，被認為是目前最具開發(fā)潛力的動物蛋白源之一。

1? ? 昆蟲蛋白的價值

1.1? ? 營養(yǎng)價值

昆蟲體內(nèi)蛋白質(zhì)種類豐富、含量高、氨基酸比例均衡、營養(yǎng)價值高，是一種十分優(yōu)質(zhì)的蛋白資源。柞蠶蛹中蛋白含量約為52.14%，屬于高質(zhì)量蛋白，其中含有必需氨基酸，所以為全價蛋白，脂肪含量約為31.25%[3];蝗蟲粗蛋白質(zhì)量占干物質(zhì)質(zhì)量的62.42%～78.13%，遠高于豬肉（13.4%）、羊肉（26.9%）與雞蛋（50.7%）[4]等人們?nèi)粘Ｊ褂玫膭游锏鞍自?，含?8種氨基酸，屬于完全蛋白質(zhì);黃粉蟲幼蟲粉中總蛋白含量約為42.6%，蛹粉中約為48.3%，蛹粉中脂肪含量約為33.1%，高于幼蟲粉;中華稻蝗中蛋白含量約為73.5%，脂肪含量約為4.83%[4];暗翅劍角蝗蛋白含量約為64.46%，脂肪含量約為7.07%。

據(jù)FAO/WHO（聯(lián)合國糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織）推薦，質(zhì)量較好的蛋白質(zhì)，其必需氨基酸與總氨基酸的比值（必需氨基酸/總氨基酸）在40%左右?；认x的必需氨基酸與總氨基酸的比值為36%，木薯蠶蛹為37.46%[5]，黃粉蟲幼蟲及蛹的數(shù)值約為40.2%和44.1%，均符合 FAO/WHO推薦的理想蛋白質(zhì)模式指標[6]。同時，各種昆蟲體內(nèi)都含有不同種類的脂肪酸、維生素和礦物質(zhì)元素等，其中蝗蟲體內(nèi)不飽和脂肪酸的含量遠比飽和脂肪酸高，其他昆蟲中一些微量元素的含量也比常規(guī)肉類或海鮮中含量高。

1.2? ? 昆蟲蛋白類功能成分

水凍結(jié)時體積會增大，如果這種情況發(fā)生在植物和動物體內(nèi)，產(chǎn)生的冰晶會使細胞破裂。為了防止這種情況出現(xiàn)，許多生活在寒冷地區(qū)的植物和動物已經(jīng)進化出“抗凍蛋白”。當一小粒冰首先開始形成時，抗凍蛋白與其結(jié)合并防止其周圍的水凍結(jié)，從而阻止冰晶生長。與動植物蛋白相比，昆蟲蛋白的結(jié)構(gòu)較為獨特。除了抗凍蛋白，昆蟲蛋白還有許多類功能成分，包括儲存蛋白、抗菌肽、干擾素、類免疫球蛋白等，結(jié)構(gòu)特點及作用也有極大不同，應(yīng)用領(lǐng)域也十分多樣，具體見表1。

2? ? 昆蟲蛋白的開發(fā)與應(yīng)用

2.1? ? 在食品工業(yè)中的應(yīng)用

食用昆蟲可作為食物來源，補充或代替其他蛋白質(zhì)。稻米儲備枯竭和收獲期或食物價格上漲時，人們可通過昆蟲蛋白補充蛋白質(zhì)的攝入。中國將昆蟲蛋白作為食物消費已超過2 000年，在過去的20年中對食用昆蟲進行了大量深入的研究，人們直接食用昆蟲以及昆蟲制成的食品，盡管種類不同但所有昆蟲都含有符合人類營養(yǎng)需求的蛋白質(zhì)、脂肪、維生素和礦物質(zhì)。目前，已有利用螞蟻為原料制作醋，用水生甲蟲制作湯，部分地區(qū)會制作昆蟲茶;用蜜蜂作為原材料已開發(fā)出蜂王漿、蜂花粉等保健食品;蠶蛹蛋白的水解產(chǎn)物也已研制出蛋白飲料和氨基酸口服液;利用蠶蛾及螞蟻制作出的保健酒等，都能對人體健康產(chǎn)生一定的積極效果?？箖龅鞍啄軌蜃鳛槭称诽砑觿┦褂茫芨纳票鶅鍪称焚|(zhì)量;昆蟲抗菌肽由于其具有抗菌活性的特點，也可用于熱加工食品，防止雜菌污染[8]。

2.2? ? 在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用

昆蟲蛋白中富含的多種有益物質(zhì)作為飼料來源能夠促進動物生長，與豆粕和魚粉相比，可提供更高效和可持續(xù)的飼料蛋白，且成本較低。在肉雞、鵪鶉、仔豬、牛等畜禽飼料中加入黃粉蟲粉或蠅蛆粉等昆蟲干粉，能有效地增加畜禽重量，不同比例與種類的加入同樣也能增強畜禽的品質(zhì)，包括肉質(zhì)的改善和產(chǎn)蛋率的上升[9];昆蟲體內(nèi)的抗凍蛋白能應(yīng)用于蔬菜的冷凍儲藏;通過基因工程技術(shù)改造能使抗凍性差的植物體提高抗凍耐寒能力，起到低溫保護和儲藏的作用;多種來自昆蟲的抗菌肽可用于培育具有抗病菌特性的作物，用于解決作物生長過程中農(nóng)藥使用造成的食品安全問題;昆蟲增效蛋白也可用于相關(guān)害蟲防治。

2.3? ? 在醫(yī)藥方面的應(yīng)用

2.3.1? ? 癌癥治療。部分昆蟲蛋白的抗癌作用見表2。

2.3.2? ? 抗菌、抗病毒。昆蟲抗菌肽分子量低、熱穩(wěn)定性好，具有廣譜的抗菌活性，基本不對真核細胞起作用，能抑制革蘭氏陽性、陰性球菌和桿菌，同時也對高度耐藥的傷寒桿菌、耐藥性金黃色葡萄球菌敏感，有抑菌作用。抗菌肽還能通過直接與病毒粒子相結(jié)合來抑制病毒的繁殖而起到抗病毒的作用，蜜蜂體內(nèi)的蜂毒肽就具有抗菌和抗病毒的效果，同時蜂毒肽melittin也是迄今為止人類已發(fā)現(xiàn)的抗炎活性最強的物質(zhì)之一，具有類激素的作用，但卻無激素的毒副作用等[18];還能夠抑制人免疫缺陷病毒（HIV）基因的表達，可作用于單純皰疹病毒的衍生病毒HSV-1，而且還能干擾煙草花葉病毒粒子的組合[19];從家蠅（Musca domestica L.）幼蟲中分離的富含蛋白質(zhì)的部分（PEF），可抑制禽流感病毒H9N2的感染，并對苜蓿（Autographa californica Speyer）的多囊核多角體病毒具有殺傷作用[20]。

2.3.3? ? 在藥物及其他方面的應(yīng)用。冬蟲夏草具有抗炎、抑菌、提高免疫機能、潤肺止咳、抗腫瘤、抗衰老及治療肝病等作用;螞蟻提取物可用于治療類風濕關(guān)節(jié)炎、風濕性關(guān)節(jié)炎、慢性肝炎，并能起到保護肝臟的作用;蜂毒不僅有抗菌、消炎的療效，還在降血壓、治療風濕、類風濕、溶血、免疫抑制、抗輻射等方面起作用;九香蟲可參與治療肝胃氣痛、腰肌勞損、支氣管炎等疾病;抗菌肽還能殺滅一些引起人類寄生蟲病的寄生蟲，如瘧疾、絲蟲、錐蟲等[21];蟑螂對原發(fā)性肝癌也有一定的治療作用;抗凍蛋白可用于人和動物的卵、精子、胚胎、心臟或肝臟等器官的超低溫保存，改善其冷凍質(zhì)量。

3? ? 展望

為提高昆蟲蛋白資源的開發(fā)利用水平，應(yīng)該逐步建立系統(tǒng)的加工體系，使生產(chǎn)出的蛋白制品具有較高品質(zhì)。因此，要進一步合理開發(fā)昆蟲蛋白質(zhì)飼料資源，并提高各類昆蟲蛋白制品的安全性，加強管理昆蟲養(yǎng)殖的規(guī)范性，使養(yǎng)殖昆蟲的條例更加完善，避免一些養(yǎng)殖公司的條件不合格，要在更加優(yōu)化的條件下生產(chǎn)出更多的優(yōu)質(zhì)昆蟲蛋白。

從昆蟲的營養(yǎng)保健價值等方面來看，它是一種具有開發(fā)利用價值的資源，但是目前人們對昆蟲制品的接受率較低，要從多角度去制造更容易被大眾接受的昆蟲蛋白制品，或是將昆蟲蛋白作為添加劑加入到各類食品或保健品中。同時，作為化妝品原料可以成為將來的一個新發(fā)展途徑，目前已有用昆蟲抗菌蛋白制作的防腐劑，可以避免化學防腐劑帶來的副作用;昆蟲內(nèi)富含具有彈性的表皮彈性蛋白、絲蛋白等，在化妝品中添加這類物質(zhì)，可以在一定范圍內(nèi)增加其彈性。因此，不僅是傳統(tǒng)工業(yè)中可以利用昆蟲蛋白，開發(fā)以昆蟲原料為主的新型化妝品也將帶來許多機遇，是具有巨大潛力的新行業(yè)。

4? ? 參考文獻

[1] 陳惠娟，廖森泰，劉吉平.昆蟲蛋白資源的利用研究概況[J].廣東農(nóng)業(yè)科學，2011，38（19）：105-108.

[2] 冉文波，趙晨霞.食用昆蟲蛋白的研究與開發(fā)利用進展[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學，2013，41（11）：13-15.

[3] 任建軍，肖坤.蠶蛹的營養(yǎng)價值及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用[J].食品工業(yè)科技，2002（2）：79-80.

[4] 秦麗萍，劉志云，孫濤.草地蝗蟲的營養(yǎng)價值[J].草業(yè)科學，2013，30（1）：141-147.

[5] LONGVAH T，MANGTHYA K，RAMULU P.Nutrient composition and protein quality evaluation of eri silkworm（Samia ricinii）prepupae and pupae[J].Food Chem，2011，128（2）：400-403.

[6] 代春華，馬海樂，沈曉昆，等.黃粉蟲幼蟲及蛹中營養(yǎng)成分分析[J].食品工業(yè)科技，2009（4）：315-318.

[7] 田華，王莉.昆蟲蛋白類功能成分研究進展[J].河南農(nóng)業(yè)科學，2011，40（4）：22-26.

[8] 楊金蘭，閻杰.昆蟲蛋白開發(fā)利用的研究進展[J].廣東農(nóng)業(yè)科學，2011，38（2）：114-116.

[9] 姬玉嬌，孔祥峰，印遇龍.昆蟲營養(yǎng)價值及其在畜禽養(yǎng)殖中的應(yīng)用[J].天然產(chǎn)物研究與開發(fā)，2012（增刊1）：220-223.

[10] WU Y L，XIA L J，LI J Y，et al.CecropinXJ inhibits the proliferation of human gastric cancer BGC823 cells and induces cell death in vitro and in vivo[J].International Journal of Oncology，2015，46（5）：2181-2193.

[11] JIN X，MEI H，LI X，et al.Apoptosis-inducing activity of the antimicrobial peptide cecropin of Musca domestica in human hepatocellular carcinoma cell line BEL-7402 and the possible mechanism[J].Acta Biochim Biophys Sin（Shanghai），2010，42（4）：259-265.

[12] XIA L，WU Y，KANG S，et al.CecropinXJ，a silkworm antimicrobial peptide，induces cytoskeleton disruption in esophageal carcinoma cells[J].Acta Biochim Biophys Sin（Shanghai），2014，46（10）：867-876.

[13] IWASAKI T，ISHIBASHI J，TANAKA H，et al.Selective cancer cell cytotoxicity of enantiomeric 9-mer peptides derived from beetle defensins depends on negatively charged phosphatidylserine on the cell surface[J].Peptides，2009，30（4）：660-668.

[14] RODRIGUES E G，DOBROFF A S，CAVARSAN C F，et al.Effective topical treatment of subcutaneous murine B16F10-Nex2 melanoma by the antimicrobial peptide gomesin[J].Neoplasia，2008，10（1）：61-68.

[15] KIM I W，LEE J H，KWON Y N，et al.Anticancer activity of a synthetic peptide derived from harmoniasin，an antibacterial peptide from the ladybug Harmonia axyridis[J].International Journal of Oncology，2013， 43（2）：622-628.

[16] HILCHIE A L，SHARON A J，HANEY E F，et al.Mastoparan is a mem-branolytic anti-cancer peptide that works synergistically with gemcitab-ine in a mouse model of mammary carcinoma[J].Biochim Biophys Acta，2016，1858（12）：3195-3204.

[17] DE AZEVEDO R A，F(xiàn)IGUEIREDO C R，F(xiàn)ERREIRA A K，et al.Masto-paran induces apoptosis in B16F10-Nex2 melanoma cells via the intrinsic mitochondrial pathway and displays antitumor activity in vivo[J].Peptides，2015，68：113-119.

[18] RAGHURAMAN H，CHATTOPADHYAY A.Melittin：a membrane-active peptide with diverse functions[J].Biosci Rep，2007，27（4/5）：189-223.

[19] 王龍，馮群，高嘉敏，等.昆蟲抗菌肽分類及在醫(yī)學中應(yīng)用[J].環(huán)境昆蟲學報，2017，39（6）：1387-1396.

[20] AI H，WANG F，ZHANG N，et al.Antiviral，immunomodulatory，and free radical scavenging activities of a protein-enriched fraction from the larvae of the housefly，Musca domestica[J].Journal of Insect Science（Online），2013，13：112.

[21] AMIR G，RUBINSKY B，HOROWITZ L，et al.Prolonged 24-hour subzero preservation of heterotopically transplanted rat hearts using antifreeze proteins derived from arctic fish[J].The Annals of thoracic surgery，2004，77（5）：1648-1655.