屈小雨,李敏,李海瀾,劉家彤,任小青
(天津農(nóng)學(xué)院食品科學(xué)與生物工程學(xué)院,天津 300392)
可食用昆蟲是指以昆蟲蟲體或其產(chǎn)物作為食品供人類食用或者作為飼料供家畜、家禽、魚類食用的昆蟲[1]??墒秤美ハx由于具有高蛋白、低脂肪等特點(diǎn),早在3000年前,我國(guó)就已有食用昆蟲的習(xí)俗。近年來(lái),由于世界人口的增多和全球糧食的緊張,昆蟲蛋白作為既可人類直接消費(fèi)又可用于動(dòng)物飼料的資源越來(lái)越被人們所接受,也被更多研究者重視。聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織曾經(jīng)在《可食用昆蟲:食物和飼料保障的未來(lái)前景》的報(bào)告中指出,昆蟲富含優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)、多種維生素和礦物質(zhì),可作為人類食物的主要來(lái)源,有助于緩解全球糧食和飼料短缺問(wèn)題。本文從可食用昆蟲的分類、基本營(yíng)養(yǎng)成分、保健作用以及國(guó)內(nèi)外昆蟲食品的加工方式等方面進(jìn)行綜述,并展望了可食用昆蟲精深加工及附加值提升的研究與應(yīng)用前景,以期為可食用昆蟲進(jìn)一步開(kāi)發(fā)提供理論基礎(chǔ)。
全世界可食用昆蟲有3 650種,其中我國(guó)可食用的昆蟲達(dá)324種[1],主要包括直翅目(蝗蟲類、蟋蟀類、螽斯類)、鱗翅目(蠶蛾類、天蛾類、螟蛾類、冬蟲夏草)、半翅目(蚱蟬類)、鞘翅目(天牛類、龍虱、蠐螬)、膜翅目(蜂類、蟻類)。其中膜翅目昆蟲可食用的主要是蟲蛹,而直翅目和半翅目則是成蟲。鱗翅目的可食用的主要是幼蟲,主要是蠶蛾科、螟蛾科和天蛾科[2]。墨西哥可食用昆蟲種類豐富,包括蜻蜓類、蝗蟲類、螽斯類、椿類(椿、緣椿、負(fù)子椿、劃椿、仰泳椿)、蟬類、甲蟲類(象蟲、龍虱、虎甲、金龜甲)、蛾蝶類(龍舌蘭白蟲和紅蟲、鳳蝶、螟蛾、夜蛾、天蠶蛾)、蠅類、蟻類、蜂類(蜜蜂、熊峰、胡蜂)[3];另外在東南亞地區(qū),有150種~200種可食用昆蟲;在南美洲的亞馬遜流域,可食用昆蟲可達(dá)到428種;在非洲,約有250種昆蟲被食用[1]。世界可食用昆蟲的分類見(jiàn)表1。
表1 世界可食用昆蟲的分類Table 1 Classification of edible insects in the world
在鞘翅目中,天牛科是人們的主要研究熱點(diǎn)。如黃瓊等[4]研究了星天牛和粗鞘雙條杉天牛幼蟲的營(yíng)養(yǎng)成分,結(jié)果表明二者蛋白質(zhì)含量均高于禽肉類及雞蛋,必需氨基酸/總氨基酸為43%,必需氨基酸/非必需氨基酸為76%左右,符合聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織(Food and Agriculture of the United Nations,F(xiàn)AO)/世界衛(wèi)生組織(World Health Organization,WHO)推薦值,并且粗脂肪含量低于禽肉類,礦物質(zhì)含量則較高,尤其以Mg含量最為豐富。宋海明[5]對(duì)栗山天牛進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)成分分析,測(cè)得栗山天牛中蛋白質(zhì)含量為48%,脂肪含量為13%,重金屬元素在規(guī)定范圍內(nèi),并在此基礎(chǔ)上通過(guò)小白鼠實(shí)驗(yàn),證明了栗山天牛在正常使用條件下具有食用安全性。何江紅等[6]對(duì)松墨天牛進(jìn)行了研究,研究結(jié)果表明,松墨天牛粗蛋白含量占干重的23.99%,與其它可食用昆蟲相比,蛋白質(zhì)含量偏低,但氨基酸含量較為豐富,共含17種氨基酸,其中9種人體必需氨基酸占干重的10.78%,必需氨基酸/非必需氨基酸為65.31%,必需氨基酸/總氨基酸為39.51%,符合FAO/WHO所提出的氨基酸模式。卓志航等[7]對(duì)不同時(shí)期的云斑天牛進(jìn)行了營(yíng)養(yǎng)成分分析,其中蛋白質(zhì)含量在16.90%~26.54%,脂肪含量在2.20%~4.41%,氨基酸及礦物質(zhì)含量豐富,并且通過(guò)對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分的分析,得出云斑天牛成蟲是最適宜食用的蟲態(tài)。除此之外,也有人對(duì)鞘翅目中其它可食用昆蟲進(jìn)行研究。張志勇等[8]利用現(xiàn)代分析手段對(duì)4種斑螯類昆蟲的營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行了測(cè)定,結(jié)果表明4種昆蟲粉蛋白質(zhì)含量均高于柞蠶蛹,脂肪含量均低于柞蠶蛹,且體內(nèi)的微量元素種類豐富,其中 Zn、Fe、Cu、Mn 含量較高。
在直翅目中,蝗蟲、螽斯等是人們研究的重點(diǎn)。王薈[9]選取了兩種不同生長(zhǎng)環(huán)境的鼻優(yōu)草螽作為研究對(duì)象,對(duì)它們的營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行了分析,結(jié)果表明其中粗蛋白含量分別為18.39%和9.34%,粗脂肪含量分別為5.93%和13.22%,兩者必需氨基酸占非必需氨基酸的比值分別為82.441%和98.245%,必需氨基酸占總氨基酸的比值分別為45.185%和49.557%,不飽和脂肪酸含量占總脂肪含量分別為59.66%和69.72%,礦物質(zhì)中P含量和Na含量最高,鼻優(yōu)草螽1號(hào)中P含量和Na含量分別為142.98%和46.46%,鼻優(yōu)草螽2號(hào)中P含量和Na含量分別為64.89%和42.53%。徐偉[10]以黃褐油葫蘆作為研究對(duì)象,對(duì)其不同發(fā)育階段的營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行研究,研究表明不同發(fā)育階段的蟲體蛋白質(zhì)含量平均為15.92%,富含18種氨基酸,其中必需氨基酸含量高達(dá)45.56%,脂肪含量為5.40%,含有8種微量元素,其中Ca、Fe、Zn的含量較高,分別為1 164、320.3、17.9 μg/g。徐燕[11]對(duì)亞洲飛蝗的營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行了初步研究,研究結(jié)果表明該飛蝗蛋白質(zhì)含量為69.75%,脂肪含量為5.5%,總氨基酸含量為52.98 g/100 g,必需氨基酸/非必需氨基酸為69.39%,必需氨基酸/總氨基酸為40.70%,且不飽和脂肪酸含量為83.44%,含有15種礦物質(zhì),其中 Ca、Mg、Fe、Zn 的含量較豐富。劉敏等[12]選取3種可食用蝗蟲作為研究對(duì)象,研究結(jié)果表明3種蝗蟲蛋白質(zhì)含量均在70g/100g干重以上,遠(yuǎn)高于豬肉、羊肉等常見(jiàn)的動(dòng)物蛋白源,脂肪含量為6.09g/100g干重~17.73 g/100 g干重,并且含有大量的礦物質(zhì)元素,其中中華稻蝗體內(nèi)的Mn含量是豬瘦肉的19倍,維生素B1的含量是豬肉的40倍。孫素玲等[13]對(duì)東方螻蛄的營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行了研究,研究表明東方螻蛄的粗蛋白含量為66.33%,粗纖維含量為1.05%,脂肪含量為20.11%~26.07%,總氨基酸含量為54.87%,其中必需氨基酸含量占總氨基酸含量的18.81%,是一類高蛋白的食品資源。
在半翅目中,蚱蟬是人們的研究熱點(diǎn)。劉敏等[14]對(duì)不同發(fā)育期的蚱蟬進(jìn)行了營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定,測(cè)定結(jié)果為3種不同時(shí)期蚱蟬的蛋白質(zhì)含量平均值為69.91 g/100g,脂肪含量低于 15%,Na、K、Mg、Mn 的含量都很高,其中發(fā)育初期的蚱蟬Ca含量是瘦豬肉的9倍,F(xiàn)e含量是瘦豬肉的28倍左右,Ca、Fe的含量也是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于牛肉、雞肉和羊肉。王燦楠等[15]發(fā)現(xiàn)蚱蟬幼蟲中蛋白質(zhì)含量為21.4%,必需氨基酸含量豐富,比雞肉、牛肉、豬肉高,但略低于雞蛋,脂肪含量?jī)H為豬肉脂肪含量的7.0%、牛肉脂肪含量的19.4%,且蚱蟬幼蟲中Ca、Fe、Zn的含量均高于常見(jiàn)的動(dòng)物性食物,其中Ca含量、Fe含量、Zn含量分別是豬肉的22.17倍、11.69倍和6.08倍。
在鱗翅目中,天蛾、金鳳蝶等都已被人們進(jìn)行了研究。田華等[16]對(duì)豆天蛾進(jìn)行了營(yíng)養(yǎng)成分分析,結(jié)果表明,豆天蛾干物質(zhì)中蛋白質(zhì)含量為63.7%,脂肪含量為21.5%,含有18種氨基酸和8種必需氨基酸。邱娜等[17]以杜仲夢(mèng)尼夜蛾幼蟲為研究對(duì)象,研究結(jié)果表明該幼蟲體內(nèi)的蛋白質(zhì)含量明顯高于豬肉、鴨肉和雞蛋,分別為豬肉的1.37倍和雞蛋的1.40倍,而脂肪含量明顯較低,僅為豬肉的29.4%和鴨肉的55.3%,并且含有7種人體必需氨基酸,占總氨基酸含量的40%,其中油酸和亞麻酸含量較高,還含有豐富的K、Ca、Zn等礦物質(zhì)元素。蒲正宇等[18]研究黃斑蕉弄蝶的營(yíng)養(yǎng)成分,結(jié)果表明蛋白質(zhì)含量十分豐富,高達(dá)76.3%,脂肪含量為15.8%,礦物質(zhì)元素種類多且豐富,總氨基酸含量較高,其中必需氨基酸含量占45.1%,必需氨基酸與非必需氨基酸的比值為0.82,高于FAO/WHO提出的理想模式。陳彤等[19]對(duì)金鳳蝶進(jìn)行了營(yíng)養(yǎng)成分的研究,研究結(jié)果表明金鳳蝶幼蟲中蛋白質(zhì)含量占干粉質(zhì)量的58.2%,脂肪含量占干粉質(zhì)量的19.8%,且必需氨基酸配比十分接近FAO/WHO的推薦值,同時(shí)無(wú)機(jī)鹽含量也較為豐富,其中K的含量高達(dá)1 250 mg/kg。
蜻蜓目也已成為人們的研究對(duì)象。蔣筠雅等[20]以云南省和貴州省采集到6種常見(jiàn)食用蜻蜓為研究材料,通過(guò)一系列方法對(duì)蜻蜓的基本營(yíng)養(yǎng)組成進(jìn)行測(cè)定,結(jié)果發(fā)現(xiàn)6種蜻蜓稚蟲平均含水量81.17%、干基蛋白65.62%、脂肪9.80%、糖3.01%、灰分5.47%,富含人體所必需礦物質(zhì)元素,尤其是Ca和Se,并且氨基酸模式符合FAO/WHO推薦模式。
人們對(duì)于蜚蠊目研究不多。KULMA等[21]將不同齡期的可食蟑螂作為研究對(duì)象,發(fā)現(xiàn)成年蟑螂的蛋白質(zhì)含量高于若蟲期,但脂肪含量低于若蟲期。
國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)鱗翅目、半翅目、直翅目以及鞘翅目研究較多,但對(duì)于蜻蜓目、蜚蠊目等可食用昆蟲的研究較少。從研究結(jié)果來(lái)看,可食用昆蟲營(yíng)養(yǎng)成分十分豐富,其中蛋白質(zhì)含量高于牛肉、豬肉等常見(jiàn)的動(dòng)物性食品,可以作為一種新蛋白資源。
可食用昆蟲含有的多肽、黃酮等活性物質(zhì),不但對(duì)血糖、血脂、膽固醇有一定的調(diào)節(jié)作用,而且還具有抗氧化、抗疲勞等功效。孫波等[22]通過(guò)將不同的昆蟲凍干粉加到高糖高脂飼料中,發(fā)現(xiàn)多種可食用昆蟲對(duì)取食高能飼料小鼠的血糖和血脂均有降低作用,對(duì)家蠶幼蟲的效果最明顯。王猛等[23]利用東亞飛蝗多肽對(duì)大鼠進(jìn)行降血脂實(shí)驗(yàn),以總膽固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白、高密度脂蛋白含量水平作為考察指標(biāo),并分別設(shè)置正常飼料組、高脂肪飼料模型組、陽(yáng)性對(duì)照組、多肽試驗(yàn)干預(yù)組,研究表明多肽對(duì)4種指標(biāo)均有降低作用,即東亞飛蝗多肽可以降低血脂。楊兆芬等[24]以黃粉蟲為研究對(duì)象,對(duì)其進(jìn)行不同實(shí)驗(yàn)的處理,如毒性實(shí)驗(yàn)、免疫調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)、抗疲勞實(shí)驗(yàn)等,并設(shè)置實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組,結(jié)果表明黃粉蟲樣液不僅無(wú)毒,還具有增強(qiáng)免疫能力、抗疲勞、延緩衰老、降低血脂以及促進(jìn)膽固醇代謝的作用。劉愛(ài)青[25]也通過(guò)不同的實(shí)驗(yàn),研究了中華稻蝗黃酮提取物的保健作用,研究結(jié)果表明中華稻蝗黃酮提取物可顯著降低小鼠血清中總膽固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白含量,能夠延長(zhǎng)小鼠負(fù)重游泳時(shí)間,增強(qiáng)肝糖原的儲(chǔ)備量,提高血清乳酸脫氫酶的活力,即中華稻蝗黃酮提取物具有降血脂、抗疲勞、抗氧化作用。MATOS等[26]通過(guò)研究表明黑蟋蟀蛋白具有抗氧化性能,并且采用酶水解可以提高黑蟋蟀蛋白抗氧化性能。HALL等[27]發(fā)現(xiàn)可以從蟋蟀蛋白水解物中提取出抗炎肽,作為血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑。Pyo等[28]選取多個(gè)可食用昆蟲作為研究對(duì)象,評(píng)估它們對(duì)人紅細(xì)胞的溶血性以及抗氧化性,結(jié)果表明黃粉蟲和意大利蜜蜂提取物具有較強(qiáng)的溶血活性??梢?jiàn),不同的可食用昆蟲含有不同的功能性成分,對(duì)這些功能性成分進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究可促進(jìn)我國(guó)功能性食品的發(fā)展。
在昆蟲的食用方式上,人們以炸制、炒制、醬制為主。例如我國(guó)有蟬醬、蜂蛹醬[29]、炒竹蟲[30]、油炸馬蜂幼蟲[31]、油炸蟋蟀等昆蟲食品。國(guó)外有炸蟋蟀、炸蠶蛹,巴黎設(shè)有“昆蟲餐廳”,哥倫比亞人在戲院將油炸螞蟻當(dāng)作休閑食品,柬埔寨的油炸蟋蟀已成為滋補(bǔ)養(yǎng)顏的時(shí)髦食品[32]。但是,由于人們受到昆蟲外觀、生活環(huán)境及其他方面的影響,能夠接受原型昆蟲食品的人還較少,對(duì)于原型昆蟲食品的研究也只是鳳毛麟角。
隨著人們對(duì)昆蟲食品營(yíng)養(yǎng)和功能性認(rèn)知的提高,昆蟲食品的理念逐漸被大家所接受,但是由于從心理上還很難接受原型昆蟲食品,昆蟲食品的開(kāi)發(fā)走上了多元化道路,其新工藝也在不斷被開(kāi)發(fā)應(yīng)用,現(xiàn)已被制成餅干、面包、蟲酒、蟲醬油以及氨基酸口服液等各種類型昆蟲食品。
吳釗龍等[33]以蠶蛹為原料,先研究變溫壓差膨化干燥技術(shù)中膨化時(shí)間、膨化壓力、停滯時(shí)間、抽真空時(shí)間分別對(duì)蠶蛹酥的影響,并在此基礎(chǔ)上使用正交試驗(yàn)確定蠶蛹酥的最佳工藝:壓力差0.2 MPa、停滯時(shí)間10 min、抽空時(shí)間2 h、膨化溫度80℃。朱彩平等[34]將蠶蛹蛋白加入面包中,并通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)確定蠶蛹蛋白營(yíng)養(yǎng)面包的最佳工藝配方,最佳配方為蠶蛹蛋白2%、酵母1.2%、面包改良劑0.1%、水55%。在此工藝條件下的蠶蛹蛋白面包,其風(fēng)味和品質(zhì)最佳。賴小玲等[35]在研究發(fā)酵性飲料的工藝過(guò)程中,通過(guò)正交試驗(yàn)確立了適合蠶蛹水解蛋白發(fā)酵的條件,最終制成口感良好、營(yíng)養(yǎng)豐富、無(wú)異味的新型發(fā)酵蛋白飲料。
陳娟等[36]以小麥粉、黃粉蟲粉末為主要原料,通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)對(duì)黃粉蟲能量棒的配方進(jìn)行優(yōu)化,結(jié)果表明,黃粉蟲能量棒的最佳配方:小麥粉250 g、黃粉蟲 100 g、色拉油 20 g、白砂糖 80 g、蛋液 50 g、食鹽1.5 g、小蘇打1.5 g。田晶[37]將黃粉蟲蛋白乳加入餅干中,并選取黃粉蟲蛋白乳添加量、糖粉添加量以及烘焙時(shí)間作為因素,通過(guò)響應(yīng)面法研究黃粉蟲餅干最佳加工工藝,最終得出最佳工藝:黃粉蟲蛋白乳添加量為16.4 g、糖粉添加量為22 g、烘焙時(shí)間為18 min。孫素玲等[38]通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)東亞飛蝗粉添加量4%、油脂15%、白砂糖30%時(shí),制得的東亞飛蝗營(yíng)養(yǎng)餅干口感疏松香脆,略帶蝗蟲香味。王晉等[39]在傳統(tǒng)面包的基礎(chǔ)上添加黃粉蟲幼蟲蛋白漿,通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)確定黃粉蟲幼蟲蛋白面包的最佳工藝配方。最佳工藝配方為黃粉蟲幼蟲蛋白漿添加量20%、糖添加量18%、雞蛋添加量10%、奶粉添加量6%,此工藝條件下生產(chǎn)的面包口感較好,色澤均勻,結(jié)構(gòu)松緊適中,表皮柔軟有彈性,具有獨(dú)特的香味,營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高。王文亮等[40]對(duì)烘干黃粉蟲幼蟲的溫度以及酶解黃粉蟲蛋白質(zhì)的最佳條件進(jìn)行了研究,并在此基礎(chǔ)上將制得的黃粉蟲氨基酸水解液用活性炭進(jìn)行了脫色試驗(yàn);用β-環(huán)狀糊精進(jìn)行脫臭處理;選取蜂蜜、白砂糖和檸檬酸進(jìn)行調(diào)味,最終確定了黃粉蟲氨基酸保健口服液的配方以及生產(chǎn)的工藝流程。李西波等[41]在傳統(tǒng)發(fā)酵醬油的基礎(chǔ)上,將黃粉蟲粉末加入其中,釀成一種新型保健醬油。劉世民等[42]將黃粉蟲蛋白乳面條中,制成營(yíng)養(yǎng)豐富的黃粉蟲蛋白面條。趙大軍等[43]以黃粉蟲蛋白、鮮牛奶為主要原料,運(yùn)用正交試驗(yàn)對(duì)凝固型黃粉蟲蛋白酸奶的工藝進(jìn)行試驗(yàn)研究,結(jié)果表明,黃粉蟲蛋白添加量5%、蔗糖8%、發(fā)酵劑4%、發(fā)酵溫度42℃、發(fā)酵時(shí)間3.4 h,可研制出口感細(xì)膩、組織狀態(tài)良好的凝固型酸奶。彭燕等[44]用正交試驗(yàn)優(yōu)化黃粉蟲蛋白果凍配方,得到最佳工藝配方為以水的質(zhì)量為基準(zhǔn),8%黃粉蟲蛹蛋白漿、5%明膠、8%白砂糖、1%瓊脂及0.2%檸檬酸。
趙國(guó)秀等[45]先利用單因素和正交試驗(yàn)確定豆天蛾蛹最佳的酶解條件,然后在此基礎(chǔ)上利用檸檬對(duì)豆天蛾蛹?xì)馕读己玫恼诒涡Ч?,?duì)豆天蛾蛹蛋白水解液飲料進(jìn)行配方優(yōu)化,最終得出最佳工藝配方:水解液和檸檬汁按1∶3體積比調(diào)配成濃縮汁,再將濃縮汁與水按4∶8體積比混合,加入8%的白砂糖、0.05%的黃原膠和0.15%的羧甲基纖維素鈉。
茍夢(mèng)星等[46]在對(duì)蟋蟀基本營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定的基礎(chǔ)上,將蟋蟀應(yīng)用于面包中,研制出蟋蟀蛋白面包,得出最佳工藝配方為蟋蟀蛋白漿15.0%、白糖12.5%、活性酵母2.4%、面包改良劑添加量2.0%。徐晨[47]通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化昆蟲面包的制作配方,最優(yōu)配方為面粉100 g、大麥蟲蛹漿液 10 mL、糖 12 g、酵母 1.5 g、鹽 0.8 g,在此配方下制成的昆蟲面包,其蛋白質(zhì)含量達(dá)50.96%。?ABUK等[48]將黃粉蟲和蚱蜢加入意大利面中,發(fā)現(xiàn)昆蟲粉的加入會(huì)提高意大利面的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。Kiiru等[49]采用高水分?jǐn)D壓蒸煮獲得的蟋蟀粉在一定程度上可以作為纖維狀肉類食物。Agbemafle等[50]用甘薯和可食用昆蟲制作出營(yíng)養(yǎng)食品。
徐希望等[51]以廣西產(chǎn)的大黑螞蟻為主要原料,添加人參、枸杞等中草藥,用山東名酒蘭陵特曲進(jìn)行浸泡,制成一種高級(jí)滋補(bǔ)保健酒。
隨著人們對(duì)昆蟲食品認(rèn)知的提高,昆蟲食品的加工方式越來(lái)越多,昆蟲食品越來(lái)越被科研人員所重視,越來(lái)越被消費(fèi)者所接受。
綜上所述,可食用昆蟲不但種類豐富,而且基本營(yíng)養(yǎng)成分齊全,蛋白質(zhì)含量豐富,具有多種保健作用。目前已在可食用昆蟲營(yíng)養(yǎng)成分研究的基礎(chǔ)上,開(kāi)發(fā)出昆蟲餅干、面包、醬油等新型昆蟲食品。今后,還需加大可食用昆蟲食品的開(kāi)發(fā)力度,加強(qiáng)對(duì)活性物質(zhì)來(lái)源、種類及其作用機(jī)理的研究。