昆蟲作為食品和飼料蛋白的潛力和挑戰(zhàn)

韓 鄲

（貴州省濕地和公益林保護(hù)中心，貴州貴陽(yáng) 550001）

食用昆蟲，即可供人和動(dòng)物吃的昆蟲，迄今為止，超過2000種昆蟲被認(rèn)為可以食用（Jongema，2012）。工業(yè)化國(guó)家的食用昆蟲很少，相應(yīng)的研究數(shù)據(jù)有限。據(jù)報(bào)道，30年前意大利東北部的南阿爾卑斯山脈一直食用5種昆蟲或其產(chǎn)品，這類昆蟲和甲殼類動(dòng)物（如蝦、蟹、龍蝦、磷蝦）一樣，也屬于節(jié)肢動(dòng)物，有一百多萬(wàn)種（Dreon和Paoletti，2009）。昆蟲又分為鞘翅目（真甲蟲）、雙翅目（蒼蠅）、半翅目（蟲子）、膜翅目（黃蜂、蜜蜂、螞蟻）、等翅目（白蟻）、鱗翅目（蝴蝶、飛蛾）、直翅目（蚱蜢、蝗蟲、蟋蟀）。從昆蟲的生命周期來看，可將其分為完全變態(tài)昆蟲（由卵或胚胎到幼蟲、蛹、成蟲）和半代謝性昆蟲（由卵到若蟲、成蟲、未完全變態(tài)）。相比傳統(tǒng)的家畜，昆蟲飼料轉(zhuǎn)化效率更高，因?yàn)榇蠖嗬ハx是雜食物種，可以利用有機(jī)廢物，且飼養(yǎng)過程中占用的空間較少。為了大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)昆蟲，必須發(fā)展自動(dòng)化技術(shù)和安全程序，以確保以昆蟲為原料的食品安全和飼料產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。此外，消費(fèi)者的接受程度還有待提高。

1 規(guī)模化生產(chǎn)食用昆蟲的加工技術(shù)

雖然大多數(shù)食用昆蟲可以在野外收集，但昆蟲飼養(yǎng)至少有幾千年的歷史，如養(yǎng)蠶、養(yǎng)蜂等。由于昆蟲養(yǎng)殖需要高強(qiáng)度的體力勞動(dòng)，大量生產(chǎn)食用昆蟲蛋白的成本較高，其價(jià)格與肉類相當(dāng)。如荷蘭50 g凍干粉虱的售價(jià)為4.85歐元，外加運(yùn)費(fèi)、廣告費(fèi)，其售價(jià)可達(dá)到32.33歐元，而在尼日利亞，毛毛蟲是該國(guó)最廣泛銷售的食用昆蟲，價(jià)格大約是牛肉的兩倍（DeFoliart，1999）。到目前為止，在野外不受控制和不可持續(xù)的采伐導(dǎo)致過度采集、森林破壞和物種滅絕。因此，為了在工業(yè)規(guī)模上飼養(yǎng)食用昆蟲，同時(shí)保護(hù)森林，要建立具有成本效益且又安全的食用昆蟲養(yǎng)殖系統(tǒng)。此外，為了大規(guī)模生產(chǎn)更具競(jìng)爭(zhēng)力的蛋白，有必要開發(fā)養(yǎng)殖及收獲后的加工技術(shù)，包括相應(yīng)的安全和質(zhì)量監(jiān)控來確保食品和飼料安全。

在獲得最大的效益，必須選擇合適的可食用昆蟲品種，同時(shí)還要考慮消費(fèi)者的接受程度。根據(jù)其大小、社會(huì)行為、安全性、流行趨勢(shì)、繁殖和生存潛力、營(yíng)養(yǎng)效益、儲(chǔ)藏潛力和可銷售性來選擇（Schabel，2010）。根據(jù)飼養(yǎng)物種和昆蟲生命周期的發(fā)展階段制定養(yǎng)殖程序，此外還需要考慮其他飼養(yǎng)因素，包括溫度、光照、濕度、通風(fēng)、飼養(yǎng)容器屬性、幼蟲密度、產(chǎn)卵地點(diǎn)、食物和水的可用性、食物成分和質(zhì)量及微生物污染（Tchuinkam等，2011）。直翅目昆蟲如蝗蟲和蟋蟀作為食物和飼料具有很大的潛力，Haldar等（1999）通過蝗蟲養(yǎng)殖研究發(fā)現(xiàn)，84只雌性蝗蟲在29～35 d內(nèi)產(chǎn)生了1 kg的生物量。為了降低食用昆蟲生產(chǎn)過程中的成本，有必要開發(fā)飼養(yǎng)、收獲、加工和配送的自動(dòng)化技術(shù)，這可能包括飼養(yǎng)容器表面去污技術(shù)及監(jiān)控設(shè)備開發(fā)（如疾病監(jiān)測(cè)）。進(jìn)一步降低成本的手段包括開發(fā)廉價(jià)的飼養(yǎng)基質(zhì)（如有機(jī)廢物）、改善自動(dòng)化衛(wèi)生程序、控制疾病從而減少損失。除降低飼養(yǎng)過程中的損失外，衛(wèi)生程序還可減少微生物污染，從而提高食品和飼料安全性。

2 食用昆蟲的安全性

并不是所有的昆蟲都可以安全食用，正如它適用于動(dòng)植物食品一樣，有些昆蟲不能食用或引起過敏反應(yīng)。如非洲蠶蛹含有一種硫胺素酶，可導(dǎo)致硫胺素缺乏癥，而有些昆蟲甚至含有驅(qū)蟲劑或有毒化學(xué)物質(zhì)作為防御機(jī)制。野生昆蟲通常可以安全食用，但當(dāng)它們?cè)跉⑾x劑處理的地區(qū)進(jìn)食時(shí)，體內(nèi)會(huì)沉積殺蟲劑（Yen，2010）。對(duì)于所有在野外或農(nóng)場(chǎng)收獲的昆蟲都需要適當(dāng)處理和儲(chǔ)存，以防止污染和腐敗，確保食品和飼料安全。Schabel（2010）報(bào)道了食用昆蟲引起的肉毒中毒、寄生蟲病和黃曲霉毒素中毒的病例，其認(rèn)為需要注意昆蟲的人畜共患病風(fēng)險(xiǎn)。與牛結(jié)核病、甲型流感或沙門氏菌病類似的由昆蟲直接傳染給人類的人畜共患病尚不清楚，但昆蟲是人畜共患病媒介，如細(xì)菌、病毒、寄生蟲和真菌（Kruse等，2004）。因此，為了預(yù)防人畜共患病，必須抑制食用昆蟲與受感染的人或動(dòng)物的接觸。

在食用昆蟲微生物污染調(diào)查中，Opara等（2012）在尼日利亞采集的新鮮收獲的棕櫚幼蟲和熱處理的棕櫚幼蟲中發(fā)現(xiàn)了大腸桿菌和克雷伯氏菌，熱處理棕櫚幼蟲的污染主要是由于葡萄球菌處理不當(dāng)造成的。用魚塘廢物培養(yǎng)的家蠅幼蟲腸道和體表分離的微生物中包含致病性金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌、曲霉、蠟樣芽孢桿菌和非致病性枯草桿菌（Banjo等，2006）。用于食品和飼料的昆蟲中病原微生物的存在構(gòu)成了一種潛在的健康威脅，必須通過收獲后的加工、處理和儲(chǔ)存措施加以克服。Klunder等（2012）調(diào)查了3種新鮮、加工和儲(chǔ)存的食用昆蟲的微生物學(xué)特性，發(fā)現(xiàn)新鮮昆蟲中微生物和孢子形成的細(xì)菌和腸桿菌科含量很高，這些昆蟲是典型的從土壤中收獲的。隨后煮沸（5～10 min）阻止了蟋蟀的黑色變色酶過程，導(dǎo)致所有昆蟲種類的微生物負(fù)荷下降和腸道細(xì)菌的消除，而烘烤（10 min）沒有完全消除腸道細(xì)菌。一般來說，熱處理（焙燒10 min或煮沸5～10 min）不能完全滅活細(xì)菌孢子，因此，孢子形成的細(xì)菌在食用昆蟲中構(gòu)成潛在的風(fēng)險(xiǎn)，需要研發(fā)新的去污技術(shù)，如高壓熱滅菌或110～150℃常規(guī)滅菌及適當(dāng)?shù)膬?chǔ)存條件。值得注意的是，在烘烤或煮沸前的粉碎并沒有提高熱處理步驟的效率，相反，與整個(gè)粉蟲幼蟲相比，會(huì)導(dǎo)致更高的微生物負(fù)荷。在貯藏試驗(yàn)中，新鮮和熱處理的蟋蟀分別在5～7℃和28～30℃溫度下貯藏，由于新鮮蟋蟀的初始微生物量相當(dāng)高，即使儲(chǔ)存在5～7℃也會(huì)出現(xiàn)感官質(zhì)量損失，如變色。28～30℃貯藏的水煮蟋蟀腐敗迅速，5～7℃貯藏的蟋蟀保質(zhì)期可超過2周，同時(shí)煮沸后的干燥和酸化可能會(huì)增加室溫下貯藏蟋蟀的貨架壽命（Klunder等，2012）。

然而，食用昆蟲的微生物污染調(diào)查說明昆蟲學(xué)家需要研究關(guān)注其微生物威脅及開發(fā)相應(yīng)的去污和儲(chǔ)存方法來確保食品和飼料安全。此外，還需要針對(duì)性的制定食用昆蟲相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，包括產(chǎn)品規(guī)格、微生物特性、化學(xué)殘留物和污染物的標(biāo)準(zhǔn)、采樣、分析方法、包裝、保存和儲(chǔ)存方法及標(biāo)簽要求。

3 食用昆蟲的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及其在食品和飼料中的應(yīng)用

食用昆蟲通常是蛋白質(zhì)、脂肪、能量、維生素和礦物質(zhì)的良好來源。如100 g毛毛蟲可以為人提供76%的每日所需的蛋白質(zhì)和近100%的維生素（Agbidye等，2009）。干蠶蛹由大約50%的蛋白質(zhì)和30%的脂質(zhì)組成，比較100 g食用昆蟲和100 g鮮肉，豬肉除含有較高的脂肪外，其能量含量是相似的（Sirimungkararat等，2010）。但與牛肉、豬肉、雞肉和羊肉相比，白蟻、蚱蜢、毛蟲、象鼻蟲和家蠅是更好的蛋白質(zhì)來源。在人體對(duì)氨基酸需求方面，昆蟲表現(xiàn)出高品質(zhì)的氨基酸圖譜，含有高含量的苯丙氨酸和酪氨酸，除蛋氨酸外，總體滿足需求（Schabel，2010）?；邗r重，昆蟲的脂肪含量一般在10%～30%之間，幼蟲期和蛹期的脂肪含量高于成蟲期，而活的白蟻提供約350 kcal/100 g能量，由約23%的蛋白質(zhì)和28%的脂肪組成，它們是世界上第二大食用昆蟲，僅次于蚱蜢。此外，食用昆蟲脂肪酸譜中飽和脂肪酸與不飽和脂肪酸的比值為0.4～0.65（Chen等，2009）。一般可認(rèn)為大多數(shù)昆蟲都含有大量的鉀、鈣、鐵、鎂和硒，特別是白蟻鐵含量高，而且部分食用昆蟲比牛肉、豬肉和雞肉含有更多的鐵和鈣（Banjo等，2006）。值得注意的是，尤其是毛毛蟲，通常會(huì)提供大量所需的礦物質(zhì)，如100 g毛毛蟲平均能提供335%的最低每日所需鐵（Schabel，2010）。此外，昆蟲還提供多種維生素，如蜜蜂幼蟲富含維生素A和維生素D，毛蟲富含維生素B1、B2和 B6（Schabel，2010）。關(guān)于昆蟲的高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，必須考慮到昆蟲的營(yíng)養(yǎng)狀況高度依賴于飼料成分。如用含有有機(jī)廢物的不同飼料喂養(yǎng)粉蚧幼蟲，可導(dǎo)致幼蟲的營(yíng)養(yǎng)成分不同（Ramos-Elorduy等，2002）。早前所述的昆蟲營(yíng)養(yǎng)成分大部分來源于野外采集的昆蟲，但如果有機(jī)廢物被用于昆蟲工廠化養(yǎng)殖，則應(yīng)考慮昆蟲的營(yíng)養(yǎng)狀況。除了營(yíng)養(yǎng)成分外，還應(yīng)調(diào)查潛在的有害成分（如過敏原），以確保食品和飼料產(chǎn)品的安全。

昆蟲是一種極具潛力的飼料，尤其考慮到其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，其對(duì)空間的要求很低，特別是對(duì)家禽、魚類及爬行動(dòng)物，因?yàn)槔ハx是它們?cè)谧匀粭⒌氐氖澄?。此外，用作飼料的昆蟲可以在糞肥和魚等有機(jī)廢物上飼養(yǎng)，而不會(huì)引起消費(fèi)者的反感和倫理問題?；阮愑捎谄涞鞍踪|(zhì)含量高于豆粕、魚粉等其他蛋白質(zhì)來源，且富含鈣、鎂、鋅、鐵和銅等微量營(yíng)養(yǎng)素，被認(rèn)為是家禽飼料中潛在的飼料成分之一。在家禽日糧中，用干蠶蛹代替魚粉用于生長(zhǎng)和產(chǎn)蛋也是可行的，如在雞飼料中添加10%～15%的家蠅幼蟲可以改善肉雞生長(zhǎng)性能和胴體質(zhì)量，胸肌蛋白質(zhì)含量保持不變，賴氨酸和色氨酸含量增加。Ramos-Elorduy等（2002）飼養(yǎng)試驗(yàn)表明，在肉雞日糧中添加0、5%和10%的粉蟲幼蟲對(duì)采食量、增重和飼料效率無(wú)顯著影響，這使得以有機(jī)廢物飼養(yǎng)的黃粉蟲成為雞飼料的潛在補(bǔ)充料。St-Hilaire等（2007）認(rèn)為，非有害蠅類可用于生產(chǎn)高質(zhì)量魚飼料，其富含n-3多不飽和脂肪酸，作為魚粉和魚油的替代品，同時(shí)也減少動(dòng)物廢物。

利用昆蟲及其產(chǎn)品作為食品配料不僅具有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，而且具有實(shí)用價(jià)值。Omotoso（2006）研究了天蠶幼蟲粉的功能特性，獲得了較高的吸油和吸水能力，因此，天蠶幼蟲粉可以應(yīng)用在烘焙產(chǎn)品中，由于其高吸水能力，作為氣味護(hù)劑可以提高食品口感。盡管昆蟲蛋白有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，但只有當(dāng)其不僅在生產(chǎn)成本方面，而且在水、能源消耗和排放等環(huán)境方面都能得到有效利用時(shí)，最終它才可能成為肉類替代品。

4 食用昆蟲的環(huán)境問題

考慮到昆蟲高蛋白含量和良好的營(yíng)養(yǎng)狀況，必須考慮是否可以生產(chǎn)食用昆蟲來代替肉制品，也可以作為飼料成分，從而成為家畜的一個(gè)相當(dāng)可觀的替代選擇。因此，必須評(píng)估大規(guī)模昆蟲生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的影響。但迄今為止關(guān)于昆蟲飼養(yǎng)對(duì)環(huán)境影響的資料很少。從1980年到2004年，全球肉類產(chǎn)量幾乎翻了一番，而且這一趨勢(shì)還在繼續(xù)，發(fā)展中國(guó)家年增長(zhǎng)率超過5%，導(dǎo)致飼料、土地及淡水需求迅速增長(zhǎng)，溫室氣體產(chǎn)量增加。研究表明，在世界上許多地方昆蟲的食用量在下降，這可能是由于城市化的加劇和消費(fèi)習(xí)慣發(fā)生轉(zhuǎn)變（Gracer，2010）。生產(chǎn)1 kg肉，牛需要7.7 kg飼料，羊需要6.3 kg飼料，豬需要3.6 kg飼料，雞需要2.2 kg飼料，蟋蟀只需要 1.7 kg飼料（Huis，2010）。由于昆蟲飼料利用效率高，因?yàn)樗麄兪抢溲獎(jiǎng)游?，可以從食物中獲取水分，因此不需要飲用水，而且能生長(zhǎng)在有機(jī)廢物中。除了糧食和飼料生產(chǎn)的水消耗外，還必須考慮其對(duì)溫室氣體生產(chǎn)的環(huán)境影響?？偟膩碚f，畜牧業(yè)對(duì)溫室氣體排放的全球貢獻(xiàn)中，有9%的二氧化碳、35%～40%的甲烷、65%的一氧化二氮和64%的氨氣。關(guān)于食用昆蟲習(xí)慣對(duì)環(huán)境影響的結(jié)論，必須考慮到殺蟲劑的危害。由于考慮農(nóng)作物的生長(zhǎng)，因此需要使用殺蟲劑?？紤]植物的蛋白質(zhì)含量一般是低于食用動(dòng)物，使用殺蟲劑來保護(hù)植物具有一定的爭(zhēng)議。

5 結(jié)論與展望

昆蟲是一個(gè)潛在的食物和飼料來源，因?yàn)樗鼈冇幸粋€(gè)很平衡的營(yíng)養(yǎng)配置，可以滿足人類和家畜的氨基酸需求，富含多不飽和脂肪酸、微量營(yíng)養(yǎng)素和維生素。但還必須根據(jù)大規(guī)模食用昆蟲生產(chǎn)的適宜性和蛋白質(zhì)供應(yīng)等特點(diǎn)以及預(yù)期用途來選擇適當(dāng)?shù)奈锓N。此外，還需要確定適當(dāng)?shù)牡统杀撅暳希缬袡C(jī)廢物和副產(chǎn)品，最好能能提供某些必需營(yíng)養(yǎng)素。與家畜相比，飼養(yǎng)昆蟲似乎在溫室氣體生產(chǎn)、水消耗和土地需求方面更環(huán)保。