資源昆蟲雙叉犀金龜研究進(jìn)展

魏 茂，郭建軍

(貴州省山地農(nóng)業(yè)病蟲害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部貴陽作物有害生物科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，貴州 貴陽 550025)

資源昆蟲雙叉犀金龜(Linnaeus,1771)是鞘翅目Coleoptera金龜子科Scarabaeidae的昆蟲，俗名獨(dú)角仙，在中國(guó)、日本、韓國(guó)等東亞地區(qū)分布廣泛。在中國(guó)，雙叉犀金龜雄蟲是一味傳統(tǒng)藥材，名為獨(dú)角蜣螂蟲，有鎮(zhèn)驚、止痛及通便的功效，在日、韓兩國(guó)是重要的觀賞和食用昆蟲。近年來，其越來越多地被應(yīng)用到農(nóng)業(yè)廢棄物處理中，極具商業(yè)化前景。為了進(jìn)一步明確雙叉犀金龜?shù)膬r(jià)值，深化對(duì)其價(jià)值的開發(fā)利用，本文系統(tǒng)地闡述了雙叉犀金龜在多個(gè)應(yīng)用方向上的研究進(jìn)展，同時(shí)展望了其發(fā)展前景。

1 形態(tài)特征及生物學(xué)特性

1.1 形態(tài)特征

雙叉犀金龜成蟲體大型，長(zhǎng)橢圓形，紅棕色至黑色，具光澤；雌雄異型；雄蟲頭部生一末端雙分叉的角突；前胸背板有一末端分叉的小型角突；雌成蟲顏色較為粗暗，背部有細(xì)絨毛；頭部、前胸背板無角狀突起；頭中央有3個(gè)小瘤(圖1、圖2)。

卵橢圓形，乳白色。

幼蟲共三齡，體粗大，乳白色，呈“C”型彎曲，頭殼赤褐色，具較大刻點(diǎn)，上顎發(fā)達(dá)；有氣門，較大，近圓形；肛門孔橫弧形。

蛹為離蛹，黃褐至深褐色，雌雄異型；雄蛹頭部有額角，端部分叉，前胸背板有角狀突起；雌蛹無。

1.2 生物學(xué)特性

在自然界中，雙叉犀金龜多棲息于低、中海拔的山區(qū)密林中，幼蟲取食腐熟的木屑，隨蟲齡增加可取食新鮮木屑；60%～70%的濕度有利于卵的孵化、幼蟲的生長(zhǎng)發(fā)育和蛻皮化蛹，老熟幼蟲化蛹前會(huì)停止取食，鉆入濕度較大的土壤深層，頭朝上化蛹。

成蟲取食樹汁，常伏于青崗、柞樹、櫟樹等樹傷口處，也喜取食成熟的水果，如桃、香蕉；白天常在腐殖質(zhì)內(nèi)或有遮蔽物處休憩，但雄蟲會(huì)在土層上活動(dòng)，趨光，夜晚在亮處交配，雄蟲有飛舞、格斗等行為。在食物充足，不交配情況下，成蟲可活2～3月，但交配后壽命為1～2個(gè)月，食物缺乏時(shí)幾天即會(huì)死亡，會(huì)取食活動(dòng)力較弱和已死亡的同類。

雙叉犀金龜大多一年一代。在中國(guó)，雙叉犀金龜?shù)纳钍芬驓夂虿煌嬖谝欢ú町?，但大多遵循以下?guī)律：7-9月雙叉犀金龜產(chǎn)卵，7-10月卵孵化，11月以3齡幼蟲進(jìn)入休眠狀態(tài)直至次年的3月，期間溫度較高時(shí)，仍可少量取食及活動(dòng)，5-6月化蛹，6-7月羽化，羽化的成蟲約有2～3周的蟄伏期，蟄伏期后成蟲取食交配。在(25±1)℃，相對(duì)濕度(60±5)%的實(shí)驗(yàn)室條件下，雙叉犀金龜?shù)穆哑跒?4～24 d；幼蟲期為195～265 d，其中三齡幼蟲127～185 d，蛹期16～21 d，成蟲期60～117 d。

2 資源化利用

2.1 觀賞價(jià)值

雙叉犀金龜?shù)男坌猿上x具有發(fā)達(dá)且獨(dú)特的額角，有極大的觀賞價(jià)值，常被當(dāng)作寵物昆蟲飼養(yǎng)，尤其在日韓兩國(guó)；制成的標(biāo)本和工藝品具有較高的收藏觀賞價(jià)值，常被制成各種商品出售，同時(shí)昆蟲的教學(xué)示范較容易引起人們的興趣。

2.2 食用價(jià)值

雙叉犀金龜幼蟲(TDL)的營(yíng)養(yǎng)成分豐富，粗蛋白占干物質(zhì)含量的46.6%，粗脂肪占31.09%，粗纖維占9.78%，粗灰分占3.24%，總糖占3.2%，氨基酸17種，以及多種微量元素和維生素；且較為安全，TDL凍干粉在大鼠的遺傳毒性測(cè)試和28天重復(fù)口服毒性測(cè)試未發(fā)現(xiàn)問題，已被韓國(guó)食品藥品管理局作為一種食物昆蟲列入目錄中，還為其開發(fā)了多種菜單。

..蛋白質(zhì)及氨基酸

TDL的蛋白質(zhì)含量高于豬肉、雞蛋，氨基酸含量中谷氨酸占據(jù)主導(dǎo)地位，人體必需氨基酸占總量的46.43%，符合聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織/世界衛(wèi)生組織推薦的必需氨基酸水平，其中有8種(蘇氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸、色氨酸)是成人所必需的，2種(組氨酸、精氨酸)是兒童生長(zhǎng)所必需的。

圖1 雙叉犀金龜雌蟲 圖2 雙叉犀金龜雄蟲Fig.1 Female T.dichotomus Fig.2 Male T.dichotomus

..脂肪酸

TDL的脂肪酸中，油酸含量最多(19.13%)，其次是棕櫚酸(12.52%)，棕櫚油酸(3.71%)和亞油酸(2.08%)；同時(shí)TDL的不飽和脂肪酸含量(64%)遠(yuǎn)高于飽和脂肪酸(36.00%)，而單不飽和脂肪酸具有降血糖、調(diào)血脂、降膽固醇的作用，多不飽和脂肪酸具有調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝,治療和預(yù)防心腦血管疾病等作用，因此，TDL具有極佳的保健價(jià)值。

..微量元素

TDL含有多種人體必需的維生素和微量元素，如鉀(K)、鋅(Zn)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、銅(Cu)、鐵(Fe)，其中K的含量最高，可達(dá)7843.19 μg/g，其次是Mg(1431.51 μg/g)。TDL中高含量的K、Mg有助于身體健康，因?yàn)槿梭w中低水平的K與各種生理疾病有關(guān)，比如高血壓，而Mg是人體內(nèi)各種酶反應(yīng)所必需的，且大多數(shù)人存在Mg攝入量嚴(yán)重不足的問題。同時(shí)TDL中Fe、Zn和Cu的含量均高于動(dòng)物源食品，且不會(huì)存在過量的危險(xiǎn)。

2.3 藥用價(jià)值

雙叉犀金龜成蟲是一種傳統(tǒng)中藥材，夏季捕捉其雄蟲，用開水燙死后晾干或烘干備用，具有鎮(zhèn)驚、止痛及通便等功效。在現(xiàn)代社會(huì)，發(fā)現(xiàn)了雙叉犀金龜更多的藥用價(jià)值。

..抗菌消炎

昆蟲的免疫系統(tǒng)包括細(xì)胞免疫和體液免疫，其中體液免疫系統(tǒng)是以凝集素、抗菌肽、溶菌酶等免疫因子配合多功能的血細(xì)胞建立的防御體系。而TDL生活在富含腐殖質(zhì)，充滿微生物的環(huán)境中，體內(nèi)富含多種免疫因子，在脂多糖(Lipopolysaccharide，LPS)刺激的多種細(xì)胞中，雙叉犀金龜?shù)挠紫x提取物(TDLE)皆能顯著抑制腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、白細(xì)胞介素4(interleukin 4，IL-4)等炎癥因子的表達(dá)，因此，TDLE可開發(fā)為抗過敏和消炎藥劑。

目前已從TDL中提取了多種免疫活性物質(zhì)：1)凝集素。TDL血淋巴中發(fā)現(xiàn)的凝集素alloA能促進(jìn)人的外周血淋巴細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂；凝集素A能誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞因子，增強(qiáng)免疫力。2)抗菌肽。TDL中分離出的3種抗菌肽都對(duì)革蘭氏陽性菌，如金黃色葡萄球菌有抗菌活性，根據(jù)這些天然抗菌肽的活性位點(diǎn)，又陸續(xù)合成了多種具有抗菌效果的多肽，其中多肽A、B的毒性小于多粘菌素B，且不易產(chǎn)生抗體。TDL的抗菌肽還能與LPS特異性結(jié)合，抑制炎癥因子的表達(dá)，減少炎癥的發(fā)生。3)其他化合物。Park等從TDL分離的4種化合物能有效治療LPS誘導(dǎo)的血管炎癥；從雙叉犀金龜幼蟲、蛹、成蟲中提取的殼聚糖具有一定的抗菌活性，且安全無毒，可應(yīng)用于食品、環(huán)境、纖維等行業(yè)。

..減肥抗脂

肥胖人群的逐年增加和減肥藥存在的藥害都使人們迫切尋找對(duì)人體健康無害的減肥藥物，而TDL具有極大的潛力，它能顯著抑制小鼠脂肪的產(chǎn)生。Bae等從TDLE的蛋白酶水解產(chǎn)物中分離出的多肽EIA10，具有極佳的減脂作用，能直接或間接地抑制與脂肪形成有關(guān)的因子的表達(dá)，顯著降低脂質(zhì)的產(chǎn)生和聚集；與常用的減肥藥物Orlistat相比，EIA10具有更好的效果和更低的毒性。

..抗氧化

氧化應(yīng)激會(huì)產(chǎn)生大量氧化中間產(chǎn)物，導(dǎo)致衰老和疾病的發(fā)生，TDL蛋白酶水解液和提取液具有的抗氧化能力，讓其成為天然抗氧化劑的來源。TDL的3種蛋白酶(alcalase,flavourzyme,neutrase)水解液均具有較強(qiáng)的抗氧化能力，其中產(chǎn)量最高的能抑制亞油酸的過氧化；TDL的甲醇和氯仿提取液抗氧化效果分別是抗壞血酸的1.7倍和2.7倍；而其乙醇提取液對(duì)DPPH陰離子和ABTS陽離子的清除率分別為59.9%和64.3%。

..保肝抗糖

目前TDL具有保護(hù)肝臟的作用已是明確的事實(shí)。其一，TDLE能減輕四氯化碳、二乙基亞硝銨等化學(xué)物質(zhì)對(duì)小鼠的肝毒性；在過氧化物誘導(dǎo)的肝損傷中，TDLE的保護(hù)作用部分歸因于其抗氧化能力，減弱了氧化應(yīng)激反應(yīng)。其二，TDLE能改善因高脂飲食導(dǎo)致的各類肝部疾病，如非酒精性脂肪肝(nonalcoholic fatty liver disease,NAFLD)，胰島素抵抗。在NAFLD中，TDLE激活A(yù)MPK信號(hào)通路，抑制甾醇反應(yīng)元件結(jié)合蛋白1c的表達(dá)，從而降低肝部脂肪的產(chǎn)生；而對(duì)胰島素抵抗的改善則是通過激活轉(zhuǎn)錄因子3基因和Kruppel樣因子4基因，上調(diào)胰腺細(xì)胞中的胰島素，減少肝細(xì)胞對(duì)胰島素的抵抗。

..緩解內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激性疾病

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激與多種病理障礙有關(guān)，如肥胖、阿爾茨海默癥，而TDLE能緩解這些內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激性疾病。在高脂小鼠產(chǎn)生內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激時(shí)，TDLE一方面通過mTOR和MAPK信號(hào)通路拮抗生長(zhǎng)素釋放肽誘導(dǎo)的攝食行為；另一方面刺激肌醇需求酶產(chǎn)生X盒結(jié)合蛋白1移除內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中未折疊的蛋白質(zhì)，減少損傷。阿爾茨海默癥中，TDLE可以抑制β-分解酶1產(chǎn)生β-淀粉樣蛋白，改善疾病。

..抗癌

TDL還具有一定的抗癌作用，從雙叉犀金龜成蟲腿部提取的蛋白對(duì)大鼠walker-256癌肉瘤的抑制率可達(dá)64%。TDLE對(duì)各種癌細(xì)胞有細(xì)胞毒性，能誘導(dǎo)癌細(xì)胞的凋亡和壞死，擾亂癌細(xì)胞的新陳代謝以觸發(fā)自噬。

..其他藥用價(jià)值

雙叉犀金龜?shù)乃幱脙r(jià)值還有很多，但對(duì)這些方面的研究較少。雙叉犀金龜成蟲腿部提取的蛋白對(duì)小鼠淋巴細(xì)胞白血病P388有一定抑制作用；TDLE不僅能促進(jìn)血小板聚集，提高凝血效果，還能減少因紫外光照射而導(dǎo)致的光老化；TDL血淋巴中的特定化學(xué)結(jié)構(gòu)有助于朊病毒病的治療；雙叉犀金龜?shù)挠寄芘嘤哂须p重抗癌作用的蛹蟲草。

2.4 其他價(jià)值

雙叉犀金龜在其他領(lǐng)域也有著諸多作用，其成蟲飛行時(shí)翅的運(yùn)動(dòng)，有助于空氣動(dòng)力學(xué)模型的研究。雄成蟲角的形態(tài)結(jié)構(gòu)參數(shù)，有助于起重吊臂等結(jié)構(gòu)的研究。性別上明顯的性二型現(xiàn)象，有利于性進(jìn)化的研究。TDL還具有處理廢棄物的潛力，它能夠取食混有啤酒渣的發(fā)酵木屑飼料，以及木耳等廢棄菌糠，此外，雙叉犀金龜幼蟲能通過其糞便改善土壤環(huán)境。

3 規(guī)?；B(yǎng)殖

隨著雙叉犀金龜食用、藥用等價(jià)值的開發(fā)，人們對(duì)其需求量逐漸增大；同時(shí)野外的雙叉犀金龜因?yàn)樯鷳B(tài)環(huán)境的破壞，數(shù)量逐年減少，所以規(guī)模化養(yǎng)殖雙叉犀金龜是一個(gè)可行的方法。

3.1 養(yǎng)殖方式

昆蟲室應(yīng)選擇地勢(shì)平坦，通風(fēng)良好，避光的環(huán)境；飼料均勻平鋪約30 cm厚度，噴水保持濕度在60%～70%；選取3齡幼蟲投放，若飼養(yǎng)基質(zhì)表面有70%以上蟲糞時(shí)更換上半層飼料；幼蟲越冬時(shí)保持室內(nèi)溫度為2～6 ℃；蛹期料床濕度控制在60%～65%，期間避免打擾蛹和破壞蛹室；成蟲期在傍晚時(shí)投放果凍或水果切片，并及時(shí)清理食物殘?jiān)约八劳龅某上x。

3.2 飼料的選取

飼養(yǎng)TDL最初所用飼料為腐殖土或腐熟的木屑。其后，為降低飼養(yǎng)成本，采用廢棄物代替飼料，發(fā)現(xiàn)用菌糠替代發(fā)酵木屑，對(duì)幼蟲的飼養(yǎng)效果更好；在飼料中添加10%啤酒糟，幼蟲比對(duì)照組重26%，3齡幼蟲歷期縮短近28天，并且有90%以上的化蛹率，因此，使用合適的廢棄物飼養(yǎng)TDL，可在達(dá)到飼養(yǎng)效果的同時(shí)處理廢棄物，實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用。

3.3 飼養(yǎng)中的疾病

人工飼養(yǎng)時(shí)的疾病主要有以下3個(gè)方面：(1)溫濕度不適造成的生病及死亡；(2)飼養(yǎng)密度過高造成的死亡或受傷，繼而引發(fā)的真菌感染；(3)病毒感染導(dǎo)致的死亡，在飼料中添加桑葉粉，能降低雙叉犀金龜感染病毒的死亡率。

4 問題與展望

雙叉犀金龜是一種極具經(jīng)濟(jì)價(jià)值的資源昆蟲，但與黑水虻、黃粉蟲等昆蟲相比，對(duì)其價(jià)值開發(fā)的研究和利用仍然較少，存在的主要問題有：資源開發(fā)上的研究少，之前研究多集中于其生物學(xué)和形態(tài)學(xué)特性上；多方面的研究處于初級(jí)階段，如在抗氧化、抗糖等藥用價(jià)值上，仍處于粗提物階段，沒有明確具體成分；具有廣泛應(yīng)用和高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的研究較少，如利用TDL處理生物廢棄物，可在實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益的同時(shí)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，但對(duì)此的研究很少。因此，為了更好地開發(fā)雙叉犀金龜?shù)膬r(jià)值，可從以下幾個(gè)方面著手：

觀賞昆蟲方面：雙叉犀金龜是極佳的寵物和觀賞昆蟲，因此可建立主題館和飼養(yǎng)交流圈，激發(fā)人們對(duì)它的興趣，擴(kuò)大研究人員范圍，同時(shí)也助力昆蟲科普教育事業(yè)。

食品昆蟲方面：雙叉犀金龜?shù)挠紫x和成蟲都具有極佳的食用價(jià)值，為確保雙叉犀金龜作為食品的安全和可靠性，需完善不同飼養(yǎng)情況下其作為食品的相關(guān)安全性評(píng)價(jià)以及重金屬、有害微生物在TDL體內(nèi)的富集情況；此外，研發(fā)TDL不同營(yíng)養(yǎng)成分的分離技術(shù)，有利于雙叉犀金龜食品種類和食用方法的開發(fā)工作，推進(jìn)昆蟲食品的發(fā)展。

飼用昆蟲方面：TDL雖具有極高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和提升機(jī)體免疫力的作用，但目前尚未有TDL作為動(dòng)物飼料的相關(guān)報(bào)道，因此應(yīng)先確定TDL作為動(dòng)物飼料的可行性，在此前提下，明確其在不同動(dòng)物飼料中的添加范圍，及其對(duì)飼養(yǎng)動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育、免疫調(diào)節(jié)、肉類質(zhì)量等方面的影響。

藥用昆蟲方面：雙叉犀金龜具有多種藥理作用，但目前其有效物質(zhì)和藥理分子機(jī)制的研究仍然較少。因此在深入探索雙叉犀金龜藥用價(jià)值時(shí)，對(duì)其體內(nèi)提取的化合物，可利用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)等分析手段，篩選可能存在的有效藥用成分及相關(guān)靶標(biāo)，并通過RNA干擾、基因敲除、酵母三雜交系統(tǒng)等不同層面上的分子驗(yàn)證手段，明確藥用成分和靶標(biāo)，探明該成分的分子作用機(jī)制；也可將雙叉犀金龜?shù)娜蚪M學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)進(jìn)行組學(xué)整合，所得結(jié)果將更為可靠，有利于關(guān)鍵因子的挖掘和藥用機(jī)制的探究。

環(huán)境昆蟲方面：TDL以腐熟木屑為食，表明其具有處理多種生物質(zhì)廢棄物(秸稈、枯枝落葉等)的潛力，而其腸道微生物菌群起著重要的作用，可以采用高通量測(cè)序技術(shù)研究其腸道菌群的組成，并從中篩選高效降解木質(zhì)纖維素的菌株，為利用木質(zhì)纖維素提供一定基礎(chǔ)。此外，為更好地利用TDL處理廢棄物，應(yīng)設(shè)立相應(yīng)的處理流程及標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)充分挖掘廢棄物處理過程中的附加產(chǎn)品，從而實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用。

綜上，雙叉犀金龜具有極大的開發(fā)和利用潛力，而隨著對(duì)雙叉犀金龜資源的逐步開發(fā)和其產(chǎn)業(yè)鏈的建設(shè)和完善，雙叉犀金龜必將創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。