昆蟲(chóng)蛋白質(zhì)的功能制備方法及相關(guān)食品的開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀

張佳蘭，王 靖，任廣旭，高夢(mèng)祥

（1.長(zhǎng)江大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，湖北荊州 434025；2.農(nóng)業(yè)部食物與營(yíng)養(yǎng)發(fā)展研究所，北京 100081；3.長(zhǎng)江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，湖北荊州 434025）

隨著人口的增加和生活水平的提高，肉、蛋、奶、魚(yú)等常規(guī)蛋白質(zhì)食品難以滿足人們對(duì)蛋白營(yíng)養(yǎng)的需要[1]。因此，挖掘新的蛋白質(zhì)資源、開(kāi)發(fā)新型蛋白質(zhì)食品越來(lái)越受到人們的重視。相對(duì)于常規(guī)動(dòng)物源性食品，昆蟲(chóng)的蛋白質(zhì)含量較高[1-2]，且必需氨基酸能滿足人體需要，富含不飽和脂肪酸、維生素、礦物質(zhì)。同時(shí)昆蟲(chóng)的世代間隔短、繁殖指數(shù)高等有利于集約化生產(chǎn)[3]。因此，昆蟲(chóng)被認(rèn)為是目前資源最廣且最具開(kāi)發(fā)潛力的動(dòng)物蛋白。全面敘述昆蟲(chóng)蛋白質(zhì)的功能、制備方法和相關(guān)食品的開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀。

1 昆蟲(chóng)蛋白質(zhì)資源

蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是蟲(chóng)體主要成分之一。昆蟲(chóng)體內(nèi)蛋白質(zhì)含量很高，為20%～80%，部分蟲(chóng)體蛋白質(zhì)含量高達(dá)50%以上。另外，昆蟲(chóng)機(jī)體的主要結(jié)構(gòu)組成是幾丁質(zhì)，幾丁質(zhì)是一種特殊的糖蛋白，在醫(yī)學(xué)上有巨大的發(fā)展?jié)摿4]，因此，昆蟲(chóng)就是天然的幾丁質(zhì)資源庫(kù)。

部分昆蟲(chóng)中蛋白含量（干基，%）[3-10]見(jiàn)表1。

表1 部分昆蟲(chóng)中蛋白含量（干基，%）

2 昆蟲(chóng)蛋白的價(jià)值

2.1 昆蟲(chóng)蛋白的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值

昆蟲(chóng)不僅蛋白含量豐富，而且氨基酸組成符合人體需要，在已分析的近100種食用昆蟲(chóng)中，多數(shù)昆蟲(chóng)含有人體所必需的氨基酸，如賴氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸等，其含量在10%～30%，占氨基酸總量的35%～50%，且氨基酸比例接近WHO/FAO提出的人的氨基酸模式。

部分昆蟲(chóng)氨基酸種類及含量（干物質(zhì)，%）[3-10]見(jiàn)表2。

同時(shí)，昆蟲(chóng)氨基酸的表觀消化率非常高，為70%～99%，接近甚至超過(guò)肉、魚(yú)的消化率。所以，開(kāi)發(fā)利用昆蟲(chóng)蛋白資源，可為人類提供優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)，豐富蛋白食物源。

表2 部分昆蟲(chóng)氨基酸種類及含量（干物質(zhì)，%）

2.2 昆蟲(chóng)活性蛋白的保健價(jià)值

昆蟲(chóng)蛋白質(zhì)中一些抗菌肽和酶等活性成分具有保健作用[10]。目前已成功地從蠶蛹中及某些蠅、蛾等昆蟲(chóng)體內(nèi)提取了抗菌肽、抗菌蛋白、昆蟲(chóng)凝集素等，并用于抗病毒、抗菌藥物的生產(chǎn)[11]。從蠶蛹中分離出了溶菌酶、蛋白酶抑制劑和一些具有生物活性的紅細(xì)胞生長(zhǎng)素、表皮生長(zhǎng)因子、人細(xì)胞刺激生長(zhǎng)因子等。家蠶的抗菌肽具有抗腫瘤活性[12]，可提高小鼠抗疲勞能力[4]；應(yīng)用于臨床，可增強(qiáng)人體免疫力、抑制某些腫瘤和肝炎病毒等。許多蟻科昆蟲(chóng)中含有抑制腫瘤的干擾素和抗氧化酶[13]，其中螞蟻體內(nèi)含有FAD，SOD等19種酶和輔酶，這些物質(zhì)對(duì)機(jī)體的能量代謝、腦細(xì)胞的更新及腦細(xì)胞缺氧狀況的改善有重要作用[14]。而大麥蟲(chóng)水溶蛋白具有很強(qiáng)的抗氧化能力和清除超氧陰離子能力，酸溶蛋白有很強(qiáng)的羥基自由基清除能力[15]。從毒蝎中提取的毒蝎纖溶活性肽能保護(hù)缺氧損傷的內(nèi)皮細(xì)胞；毒蝎陣痛活性肽具有鎮(zhèn)痛、緩解衰老的生物活性[16]。

盡管如此，關(guān)于昆蟲(chóng)活性蛋白保健功能的研究工作相對(duì)較少。相信隨著研究和認(rèn)識(shí)的不斷深入，更多的昆蟲(chóng)活性蛋白保健功能和藥用價(jià)值將被發(fā)現(xiàn)，從而有利于昆蟲(chóng)保健食品的研制和開(kāi)發(fā)。

3 昆蟲(chóng)蛋白質(zhì)的制備方法

與動(dòng)、植物蛋白質(zhì)提取及加工相比，昆蟲(chóng)蛋白的相關(guān)研究報(bào)道較少。目前，昆蟲(chóng)蛋白的制備方法主要有蛋白酶提取法、堿提取法、Tris-HCl提取法和鹽提取法[17]等，與動(dòng)物蛋白質(zhì)的提取方法一致。而且，不同的昆蟲(chóng)蛋白其最有效的提取方式也有差異[17-21]。比較5種酶對(duì)脫脂蠶蛹蛋白的酶解效果，包括胃蛋白酶、胰蛋白酶、堿性蛋白酶、中性蛋白酶和木瓜蛋白酶，發(fā)現(xiàn)胃蛋白酶酶解蠶蛹蛋白效果較優(yōu)[18]。另外，研究發(fā)現(xiàn)用多種混合酶酶解脫脂蠅蛆粉的蛋白提取率高于鹽析法的提取率[19-21]。超聲輔助堿法蠶制備蛹蛋白的得率顯著高于醇提法和普通堿提法。在篩選堿法、鹽法、胰蛋白酶法和Tris-HCl法對(duì)黃粉蟲(chóng)幼蟲(chóng)蛋白提取時(shí)，發(fā)現(xiàn)胰蛋白酶法提取率最高，堿法和Tris-HCl法次之，鹽法效果最差[18]；研究結(jié)果與大麥蟲(chóng)蛋白提取的結(jié)果一致[22]。但對(duì)蚱蟬若蟲(chóng)蛋白而言，堿法的蛋白質(zhì)得率最高，其次為鹽法，Tris-HCl法得率最低[23]。這一結(jié)果與鋪道蟻蛋白提取結(jié)果一致[24]。而對(duì)于家蠅幼蟲(chóng)蛋白質(zhì)提取發(fā)現(xiàn)，鹽提法優(yōu)于堿提法[25]。雖然對(duì)螞蟻蛋白質(zhì)而言，堿提取蛋白質(zhì)得率明顯優(yōu)于鹽提蛋白法和Tris-HCl法，但堿提法容易使蛋白質(zhì)變性，不利于產(chǎn)品的風(fēng)味和口感[25]。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，以鮮蟲(chóng)為原料的提取效果明顯優(yōu)于去脂干蟲(chóng)[25-26]。

由此可見(jiàn)，不同種類的昆蟲(chóng)，其最佳的蛋白提取方法有所差異，并需要進(jìn)一步研究。另外，由于某些昆蟲(chóng)本身的顏色、特殊氣味等因素，以及消費(fèi)者的口味和喜好等限制了昆蟲(chóng)蛋白質(zhì)的開(kāi)發(fā)與利用。同時(shí)，昆蟲(chóng)體內(nèi)含有一定比例的油脂，不利于蛋白的分離制備，因此在制備過(guò)程中需要進(jìn)一步的脫脂、脫色和除味，從而使昆蟲(chóng)蠶白更適合消費(fèi)者口味。

4 昆蟲(chóng)蛋白食品的開(kāi)發(fā)

昆蟲(chóng)因其豐富的營(yíng)養(yǎng)成分及某些活性物質(zhì)而使功能性的昆蟲(chóng)源食品近年來(lái)備受關(guān)注。美國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、澳大利亞等國(guó)的昆蟲(chóng)食品加工企業(yè)已經(jīng)得到了長(zhǎng)足發(fā)展，其加工的原料昆蟲(chóng)也已經(jīng)規(guī)模化養(yǎng)殖[27]。中國(guó)昆蟲(chóng)食品的開(kāi)發(fā)始于20世紀(jì)80年代，到目前為止，已經(jīng)生產(chǎn)出了昆蟲(chóng)油、酒、醬油、罐頭、蜜餞、糕點(diǎn)、羹類食品和蟲(chóng)粉蛋白沖劑等多類食品[28]。用螞蟻和蜂體為原料已開(kāi)發(fā)出多種保健飲料和食品。其中用螞蟻為原料制備的保健飲料具有維持生命能量、提升免疫力等多重功效；用蠶蛹制成的復(fù)合飲料[29]具有獨(dú)特的保健功效，不但營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，而且別具風(fēng)味；而蠶絲制成的保健食品，具有強(qiáng)肝、降血脂、補(bǔ)充膳食纖維等功效，對(duì)老年人尤其適用。以黃粉蟲(chóng)為主要原料制備的系列產(chǎn)品已經(jīng)引起人們的不斷關(guān)注，以昆蟲(chóng)為主要原料研發(fā)的優(yōu)質(zhì)蛋白及氨基酸系列產(chǎn)品已申請(qǐng)多項(xiàng)專利[28-30]。另外，昆蟲(chóng)體內(nèi)的一些特殊性質(zhì)的蛋白質(zhì)都可能通過(guò)生物技術(shù)實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)，從而得到開(kāi)發(fā)和利用。

5 結(jié)語(yǔ)

昆蟲(chóng)蛋白質(zhì)含量豐富，且氨基酸組成比較合理，對(duì)其進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用，生產(chǎn)昆蟲(chóng)功能食品，將能滿足人們對(duì)日常飲食營(yíng)養(yǎng)、豐富、全面、均衡的要求。隨著昆蟲(chóng)蛋白知識(shí)的宣傳和普及，人們對(duì)昆蟲(chóng)蛋白的認(rèn)可度增加，以及新的蛋白制備技術(shù)的應(yīng)用，昆蟲(chóng)蛋白功能特性的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，昆蟲(chóng)食品將會(huì)迎來(lái)廣闊的發(fā)展前景。