豆天蛾普通種群和黃色種群營養(yǎng)成分差異分析

郭明明，陸明星，李曉峰，趙雪君，鄧 盼，樊繼偉*

（1.連云港市農(nóng)業(yè)科學院/徐淮地區(qū)連云港農(nóng)業(yè)科學研究所，江蘇連云港 222000；2.揚州大學，江蘇揚州 225009；3.江蘇省灌云縣植物保護站，222200；4.江蘇省農(nóng)業(yè)科學院休閑農(nóng)業(yè)研究所，南京 210000）

豆天蛾（Clanis bilineata tsingtauicaMell）屬鱗翅目（Lepidoptera）天蛾科（Sphingidae）云紋天蛾亞科（Ambulicinae）豆天蛾屬（Clanis）[1]。豆天蛾作為一種食用昆蟲，其幼蟲體內(nèi)含有豐富的蛋白質(zhì)、氨基酸和脂肪等營養(yǎng)物質(zhì)，同時具有較高的醫(yī)藥價值。其食用歷史悠久，做成美食，味道鮮美，在江蘇、山東、安徽等地深受老百姓喜愛，尤其在江蘇連云港地區(qū)，作為全國最大的豆丹交易集散地，逐漸形成了一種獨特的豆丹美食文化[2]。前人關于豆天蛾營養(yǎng)成分的研究對象多集中于普通的綠色體色豆天蛾幼蟲[3-4]，對于黃色體色的豆天蛾幼蟲營養(yǎng)成分的研究鮮有報道；此外，前人關于豆天蛾營養(yǎng)成分的研究中樣品均經(jīng)過烘干干燥處理[3]，目前還沒有豆天蛾幼蟲鮮樣營養(yǎng)成分分析的相關研究?；谝陨媳尘?，本研究以普通（綠色）和黃色2 個豆天蛾種群為試驗材料，對豆天蛾幼蟲體內(nèi)可溶性蛋白、糖類、氨基酸和脂肪酸等營養(yǎng)成分進行測定，分析2 個種群體內(nèi)主要營養(yǎng)物質(zhì)的差異，探究體色與各營養(yǎng)物質(zhì)間的相關性，為改良豆天蛾幼蟲營養(yǎng)品質(zhì)提供理論依據(jù)，也為豆天蛾幼蟲體色分化機制研究奠定一定基礎。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源

將生長發(fā)育進程相似的豆天蛾5 齡末幼蟲作為本試驗蟲源。采樣時間為2020 年9 月，采樣地點為連云港市農(nóng)業(yè)科學院東辛基地的豆天蛾幼蟲露天飼養(yǎng)田塊。

1.2 試驗設計

在豆天蛾飼養(yǎng)田塊中，選擇綠色和黃色2 種體色且生長發(fā)育進程一致的豆天蛾5 齡末幼蟲，將其分為普通（綠色）和黃色2 個不同種群，分別采集10 頭并放入透明自封袋（長14 cm×寬10 cm）中，每個自封袋中放1 頭豆天蛾幼蟲，并將密封袋封口，采集完后立即放入美國Thermo Fisher 公司產(chǎn)88400V 型超低溫冰箱進行冷凍保存，樣品以備可溶性蛋白。糖類、氨基酸和脂肪酸等營養(yǎng)物質(zhì)的測定。

1.3 測定項目和方法

1.3.1 可溶性蛋白

采用考馬斯亮藍比色法[5]進行測定。

1.3.2 糖原

參照張輝等[6]方法進行測定。

1.3.3 單糖

參照韓桂茹等[7]方法進行測定。

1.3.4 氨基酸

采用美國產(chǎn)安捷倫1260 液相色譜串聯(lián)6420A 質(zhì)譜儀，通過HPLC-MS/MS 方法檢測樣品中18 種氨基酸組分含量。色譜柱：Information-HILICZ（2.7 μm，3.0×100）；柱溫：35 ℃；流動相：A：75%乙腈水；B：0.1 mol·L-1醋酸鈉；流速：0.3 mL·min-1；進樣體積：1 μL。

1.3.5 脂肪酸

采用美國產(chǎn)安捷倫7890A-5975 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，通過GC-MS 方法檢測樣品中多種脂肪酸組分含量。色譜條件：安捷倫毛細管為DB-225 ms，30 m×0.25 mm×0.25 μm；氣相條件：進樣口：280 ℃，分流比20∶1，升溫程序：初始溫度50 ℃；5 ℃·min-1升溫至200 ℃，2 ℃·min-1升溫至230 ℃，保持10 min；載氣：He，載氣流量：1.0 mL·min-1；質(zhì)譜條件：離子源溫度230 ℃，四級桿溫度150 ℃，電離方式EI，電子能量70 eV。進樣量1 μL。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)以平均數(shù)±標準誤表示，采用SPSS 18.0和Excel 2016 進行統(tǒng)計分析和繪圖。不同種群體內(nèi)可溶性蛋白、糖原、單糖、氨基酸和脂肪酸等營養(yǎng)物質(zhì)含量差異顯著性采用Tukey’s HSD test進行分析。

2 結果與分析

2.1 種群間體內(nèi)主要營養(yǎng)物質(zhì)含量差異

從圖1 可以看出，豆天蛾幼蟲體內(nèi)3 種營養(yǎng)物質(zhì)含量均表現(xiàn)為可溶性蛋白＞糖原＞單糖，但2 個豆天蛾種群間可溶性蛋白、糖原和單糖含量存在一定差異。其中普通種群可溶性蛋白、糖原和單糖含量分別 為31.25±0.38 mg·g-1、17.99±1.11 mg·g-1和3.77±0.12 mg·g-1，而黃色種群可溶性蛋白、糖原和單糖含量分別達到31.78±0.43 mg·g-1、19.60±1.05 mg·g-1和4.00±0.27 mg·g-1，3 種營養(yǎng)物質(zhì)含量均表現(xiàn)為黃色種群高于普通種群，其中黃色種群糖原要顯著高于普通種群（F=1 036.79，df=1，P=0.019 8），可溶性蛋白和單糖含量在2 個種群間差異未達到顯著水平。以上結果表明，體色跟和可溶性蛋白、糖原和單糖含量等營養(yǎng)物質(zhì)間存在一定的相關性。

圖1 不同豆天蛾種群體內(nèi)可溶性蛋白、糖原及單糖含量

2.2 種群間體內(nèi)氨基酸含量差異

由圖2 可知，豆天蛾幼蟲體內(nèi)18 種氨基酸含量存在一定差異。其中以絲氨酸、組氨酸、谷氨酸和精氨酸含量較高，賴氨酸、酪氨酸、纈氨酸、脯氨酸和異亮氨酸含量次之，天冬氨酸、甘氨酸、蘇氨酸、丙氨酸、半胱氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、色氨酸和甲硫氨酸含量相對較低。不同種群幼蟲體內(nèi)的各氨基酸含量存在一定差異，其中普通種群以組氨酸含量最高，達到701.66±17.21 μg·g-1，以色氨酸含量最低，僅為23.54±1.13 μg·g-1；而黃色種群氨基酸含量中以絲氨酸最高，色氨酸最低，分別為766.73±17.12 μg·g-1和19.48±0.56 μg·g-1。以上18 種氨基酸中，普通種群在天冬氨酸、精氨酸、丙氨酸、脯氨酸、纈氨酸、甲硫氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸和色氨酸含量方面要高于黃色種群，2 個豆天蛾種群體內(nèi)組氨酸和蘇氨酸含量無明顯差異，而在其余7 中氨基酸含量中，表現(xiàn)為黃色種群＞普通種群。

圖2 不同豆天蛾種群體內(nèi)氨基酸含量

同時，通過分析豆天蛾幼蟲體內(nèi)必需氨基酸和非必需氨基酸含量（見表1），發(fā)現(xiàn)兩個種群在總氨基酸、必需氨基酸和非必需氨基酸含量方面均存在一定差異。其中黃色種群總氨基酸含量要極顯著高于普通種群（F=1 776.04，df=1，P=0.005 1）；普通種群必需氨基酸含量和比例要高于黃色種群，必需氨基酸比例在不同種群間存在顯著性差異（F=354.69，df=1，P=0.033 8），在含量方面差異未達到顯著水平；黃色種群非必需氨基酸含量顯著高于普通種群（F=875.49，df=1，P=0.021 5），達到2 777.07±44.09 μg·g-1。結果表明，普通豆天蛾種群體內(nèi)必需氨基酸較高，而黃色種群在非必需氨基酸和總氨基酸含量方面具有一定優(yōu)勢。

表1 不同豆天蛾種群體內(nèi)不同類型氨基酸差異

2.3 種群間體內(nèi)脂肪酸含量差異

由表2 可以看出，豆天蛾幼蟲體內(nèi)不同脂肪酸含量存在一定差異，其中以9,12,15-十八碳三烯酸（α-亞麻酸）和(Z)-11-二十碳烯酸最高，在普通種群和黃色種群體內(nèi)，以上2 種脂肪酸含量分別達到930.58±19.82 mg·kg-1、901.95±17.84 mg·kg-1和1312.33±167.85 mg·kg-1、923.20±7.21 mg·kg-1，9,12-十八碳二烯酸（亞油酸）、(Z)-9-十八碳烯酸（油酸）、十八烷酸（硬脂酸）、十六烷酸（棕櫚酸）次之，其他脂肪酸含量均維持在較低水平。不同種群間各脂肪酸含量存在一定差異，除十四烷酸（肉蔻酸）外，其他脂肪酸含量均表現(xiàn)為黃色種群＞普通種群，其中棕櫚酸、十七烷酸（珠光脂酸）、硬脂酸、油酸、亞油酸和α-亞麻酸含量在2 個種群間差異較為明顯，黃色種群以上6 種脂肪酸含量分別比普通種群高25.16%、30.57%、38.17%、33.12%、32.00%和41.02%，其中α-亞麻酸含量差異最為明顯。以上結果表明，黃色體色有利于體內(nèi)脂肪酸含量的積累，分析體色相關基因可能參與調(diào)控了脂肪酸代謝途徑。

表2 不同豆天蛾種群體內(nèi)脂肪酸含量 單位：mg·kg-1

進一步分析豆天蛾幼蟲體內(nèi)不同類型脂肪酸含量（見圖3），發(fā)現(xiàn)豆天蛾幼蟲體內(nèi)不飽和脂肪酸含量要遠高于飽和脂肪酸含量，飽和脂肪酸含量僅占總脂肪酸含量9.3%左右，而不飽和脂肪酸含量占90.7%左右，約為飽和脂肪酸含量的9.8 倍。不同豆天蛾種群體內(nèi)不同類型脂肪酸含量也有所不同。結果表明，黃色種群體內(nèi)飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸及總脂肪酸含量均顯著高于普通種群（F=296.92，df=1，P=0.036 9；F=169.88，P=0.048 7 和F=179.34，P=0.047 5）。黃色種群飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸及總脂肪酸含量分別 達 到240.30±2.38 mg·kg-1、2972.61±35.96 mg·kg-1和3283.64±38.34 mg·kg-1。以上結果表明，豆天蛾幼蟲體色可在一定程度上反映其體內(nèi)脂肪酸含量，表現(xiàn)為黃色體色的豆天蛾幼蟲體內(nèi)飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸含量均高于綠色體色的豆天蛾幼蟲。

圖3 不同豆天蛾種群體內(nèi)不同類型脂肪酸含量

3 結論與討論

3.1 討論

昆蟲具有種類多，繁殖速度快，營養(yǎng)價值高等優(yōu)良特點，是人類可利用的重要食物資源[8-9]。作為一種食用昆蟲，豆天蛾營養(yǎng)品質(zhì)的高低和口感的好壞直接影響當?shù)厝藗兿M狀況[10-11]。田華等[12]研究表明，豆天蛾是一種高蛋白食用昆蟲，其幼蟲體內(nèi)干物質(zhì)中，蛋白質(zhì)含量能夠達到63.7%，遠高于人類常食用的雞蛋（14.7%）、牛奶（26.1%）、豬肉（15.7%）和大豆（36.3%）等食物。豆天蛾體內(nèi)多糖CBP3主要是由甘露糖、葡萄糖和半乳糖等單糖組成，是一種含羧基的酸性多糖，具有較強的抗氧化活性[13]，但是對于豆天蛾幼蟲體內(nèi)糖原和單糖含量的研究未見報道。吳勝軍等[14]研究認為，豆天蛾幼蟲體內(nèi)氨基酸總量（42.53 g/100 g）與雞蛋（45.07 g/100 g）、大豆（40.83 g/100 g）等食物基本一致，但比牛奶（23.27 g/100 g）要高，其中必需氨基酸占比相較于上述幾種食物具有一定優(yōu)勢，在主要氨基酸中，谷氨酸含量最高，色氨酸含量最低。詹永成等[15]研究結果表明，豆天蛾幼蟲體內(nèi)不飽和脂肪酸占總脂肪酸含量的38.56%，各脂肪酸含量中，以十八烯酸和棕櫚酸相對較高，分別達到35.65%和29.01%，但也有研究認為，豆天蛾幼蟲不飽和脂肪酸含量能達到61.74%，各脂肪酸含量中以亞麻酸（34.11%）和棕櫚酸（31.56%）較高[16]。豆天蛾體內(nèi)的醇提物具有抗疲勞的作用[17]。本研究中，豆天蛾幼蟲體內(nèi)可溶性蛋白含量要約為糖原和多糖含量的1.8倍和10 倍；必需氨基酸占總氨基酸含量的20%左右，各氨基酸含量中，以絲氨酸、組氨酸、谷氨酸和精氨酸含量較高；體內(nèi)不飽和脂肪酸占總脂肪酸含量的比例達到90.7%左右，各脂肪酸中，α-亞麻酸和亞油酸含量較高，這兩種物質(zhì)均為必需脂肪酸。其中α-亞麻酸在體內(nèi)參與磷脂的合成、代謝，轉化為人體必需的生命活性因子DHA（二十二碳六烯酸）和EPA（二十碳五烯酸），具有延緩衰老、抗過敏、抑制癌癥的發(fā)生和轉移等功效[18]；亞油酸能夠有效降低血液膽固醇，軟化心腦血管，預防動脈粥樣硬化[19]。本研究中豆天蛾幼蟲各營養(yǎng)指標的含量與前人研究結果差異較大，初步分析可能是由于前人關于豆天蛾營養(yǎng)成分研究對象均為干燥處理后的豆天蛾幼蟲粉末樣品[13-16]，而本研究中的主要分析對象為采集的豆天蛾幼蟲鮮樣。此外，前人關于昆蟲幼蟲體色與營養(yǎng)成分相關性分析的研究較少，本文分析了普通和黃色兩個豆天蛾種群體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的差異。結果顯示，黃色種群體內(nèi)可溶性蛋白、糖原、單糖、非必須氨基酸、脂肪酸等營養(yǎng)物質(zhì)含量均高于普通種群。同時，黃色種群體內(nèi)含有更多的α-亞麻酸和亞油酸，具有更高的利用價值。初步明確了營養(yǎng)品質(zhì)較好的豆天蛾幼蟲體色，但是對體色如何參與調(diào)控營養(yǎng)物質(zhì)代謝途徑及與營養(yǎng)品質(zhì)間的相關性如何未進行深入探究，此外，豆天蛾幼蟲分化出不同體色，其他體色分化是由于環(huán)境因子導致還是遺傳，體色分化是否可遺傳，目前尚未見報道，因此在豆天蛾體色分化的機制及與體色相關基因表達等方面還有待于進一步研究。下一步擬參照其他昆蟲[20-22]設計試驗，深入探究體色參與物質(zhì)代謝途徑的調(diào)控機制。

3.2 結論

本研究分析了2 個豆天蛾種群體內(nèi)可溶性蛋白、糖原、單糖、氨基酸和脂肪酸等營養(yǎng)物質(zhì)的差異，認為黃色種群具有比普通種群更高的營養(yǎng)物質(zhì)含量，尤其是不飽和脂肪酸水平遠高于普通種群，本研究結果可為豆天蛾幼蟲品質(zhì)改良和豆丹產(chǎn)品開發(fā)奠定理論基礎，促進豆丹產(chǎn)業(yè)發(fā)展。