姬玉嬌，孔祥峰，周笑犁，耿梅梅，印遇龍*

1南昌大學生命科學與食品工程學院，食品科學與技術國家重點實驗室，南昌 330047;2中國科學院亞熱帶農業(yè)生態(tài)研究所，中國科學院亞熱帶農業(yè)生態(tài)過程重點實驗室，長沙 410125

隨著全球人口的急劇增長，人們對糧食資源的需求量將越來越大。據悉，世界上約有1/5的人口缺乏蛋白質，尤其是缺乏動物蛋白質［1］。開發(fā)新型蛋白質資源，已成為一項迫切的任務。昆蟲作為世界上最大的生物類群，其生物量超過所有動物(包括人類)的生物總量，屬于可再生資源，又因為昆蟲體內粗蛋白質含量高、營養(yǎng)成分易于被人體吸收、繁殖世代短、適于工廠化生產等特點，被認為是理想的亟待開發(fā)的蛋白質資源［2］。就能源方面來說，昆蟲是變溫動物，也就是說要獲得等量的蛋白質或其他營養(yǎng)成分時，它們比恒溫動物如畜禽等消耗較少的食物能量;在把植物性生物量轉化成動物性生物量的過程中，昆蟲比傳統(tǒng)畜禽具有更高的轉化效率。本文系統(tǒng)測定了黃粉蟲、蠅蛆和大麥蟲三種昆蟲的營養(yǎng)成分，為其開發(fā)應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及預處理

黃粉蟲、蠅蛆和大麥蟲皆由廣東昆蟲研究所提供。將成熟幼蟲置于105℃烘箱中滅酶15 min，再放入65℃烘箱中烘24 h，空氣中回潮一晝夜，稱衡重，用FW135型萬能粉碎機(天津市泰新特儀器有限公司)粉碎，置于棕色廣口瓶中保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 常規(guī)營養(yǎng)成分測定

干物質、粗灰分、粗脂肪和粗蛋白含量測定參照張麗英(2003)的方法［3］并略有修改?？偰芰繙y定采用精密快速自動熱量計(長沙開元儀器廠)。

1.3 礦物元素含量測定

稱取干燥至恒重的三種昆蟲樣品粉末1.0000 g，分別置于錐形瓶中，加入10 mL濃硝酸置于通風櫥中冷消化過夜，然后在電熱板上沙浴消化，待液體剩余3～4 mL時加入5 mL高氯酸，繼續(xù)加熱至冒白煙，冷卻后轉移至50 mL容量瓶中，數次清洗錐形瓶，以確保完全轉移，定容至刻度后搖勻。用720ES型電感耦合等離子廣譜發(fā)生儀(安捷倫)測定其中的鈣、磷、鋅、鐵、銅、錳、鉛和鎘的含量。

1.4 氨基酸含量測定

分別準確稱取干燥至恒重的三種昆蟲樣品粉末1.0000 g置于安瓿瓶中，加入6 mol/L鹽酸溶液10 mL，將安瓿瓶于酒精噴燈火焰上封口，放入恒溫箱110±1℃水解24 h。然后取出安瓿瓶，冷卻、混勻、開瓶、過濾，100 mL容量瓶定容;用移液槍移取800 μL液體至10 mL離心管中，于80℃恒溫水浴鍋中蒸干;加1 mL蒸餾水于離心管中溶解殘渣，繼續(xù)蒸干，重復3次，除去其中的HCl;離心管中再加入0.02 mol/L鹽酸溶液1 mL，反復震蕩，并沖洗3～4次，轉入10 mL容量瓶中，定容為10 mL;搖勻，用0.45 μm微孔濾膜過濾后取樣1 mL用L-8800型全自動氨基酸分析儀(日立公司)測定其中氨基酸的含量，并計算其中芳香族氨基酸、支鏈氨基酸、直鏈氨基酸、酸性氨基酸、堿性氨基酸、羥基氨基酸、必需氨基酸和總氨基酸的含量。評定昆蟲氨基酸營養(yǎng)價值的化學計算方法如下:

n:代表氨基酸數目;a、b、……j:代表試驗蛋白質中各個必需氨基酸的百分含量;A、B、……J:代表標準蛋白質中各個必需氨基酸的百分含量。

2)E/N=樣品蛋白質中必需氨基酸總量(E)/樣品蛋白質中非必需氨基酸總量(N)×100%;

3)E/(E+N)=樣品蛋白質中必需氨基酸總量(E)/樣品蛋白質中總氨基酸總量(E+N)×100%。

1.5 中長鏈脂肪酸含量測定

分別準確稱取干燥至恒重的三種昆蟲樣品粉末1.0000 g，裝入10 mL離心管中。加入苯:石油醚(體積比1∶1)混合物2 mL，用錫箔紙包好避光靜置，浸提一晝夜;然后再加入 0.4 mol/L的 KOH-甲醇溶液2 mL進行甲酯化，搖勻后靜置15 min;加雙蒸水至10 mL，10000 rpm離心10 min，取上清液100 μL用氣相色譜儀(安捷倫7890A)測定中長鏈脂肪酸的含量。

GC分析條件為:色譜柱:SP-2560(100 m ×0.25 mm，0.20 μm)毛細管柱，載氣為高純氮氣，程序升溫:初始溫度140℃，保持5 min，以4℃/min升至240℃，進樣口溫度260℃，FID檢測器溫度260 ℃，分流比 100∶1，進樣量 1 μL。

2 結果與分析

2.1 常規(guī)營養(yǎng)成分含量

由表1可見，黃粉蟲、蠅蛆和大麥蟲風干樣中干物質和總能量測定值相差不大，干物質含量最高者為大麥蟲(96.20%)、最低者為黃粉蟲(92.31%)，總能量最高者為大麥蟲(28.66 kJ/g)、最低者為蠅蛆(25.95 kJ/g);粗脂肪含量最高者為大麥蟲(41.71%)，最低者為黃粉蟲(28.96%);粗蛋白含量最高者為黃粉蟲(50.20%)，最低者為大麥蟲(45.08%)。

表1 三種昆蟲的常規(guī)營養(yǎng)成分含量(%)Table 1 Contents of routine nutrients in three insects(%)

2.2 礦物元素含量

由表2可見，在三種昆蟲中，磷、銅、鋅和錳的含量相差不大，而鈣和鐵的含量相差較大。鈣、鐵和錳含量最高者為蠅蛆，分別為 500.0、38.94 和 3.06 mg/100 g，含量最低者為黃粉蟲，分別為 46.72、10.51和0.66 mg/100 g;磷和銅的含量最高者均為蠅蛆，分別為885.7 和1.17 mg/100 g，含量最低者均為大麥蟲，分別為509.8和0.83 mg/100 g;鋅的含量最高者為黃粉蟲，分別為10.51和8.60 mg/100 g。三種昆蟲中的鉛和鎘均未達到檢測范圍。

表2 三種昆蟲的幾種礦物質含量(mg/100 g)Table 2 Contents of several mineral elements in three insects(mg/100 g)

2.3 氨基酸含量

由表3可見，黃粉蟲中的總氨基酸、直鏈氨基酸、支鏈氨基酸、羥基氨基酸和必需氨基酸的含量均為最高;蠅蛆中芳香族氨基酸、酸性氨基酸、堿性氨基酸和必需氨基酸的評分均最高。三種昆蟲中谷氨酸、天門冬氨酸和精氨酸的含量均較高，其中蠅蛆中谷氨酸和天冬氨酸的含量最高，分別為6.29%和3.97%，黃粉蟲中精氨酸的含量最高，為2.47%。

表3 三種昆蟲的氨基酸含量(%)Table 3 Contents of amino acids in three insects(%)

芳香族氨基酸 Aromatic AA 2.20 4.76 4.67支鏈氨基酸 BCAA 8.51 6.40 7.33直鏈氨基酸 SCAA 5.71 4.29 4.92酸性氨基酸 Acidity AA 11.81 12.29 9.89堿性氨基酸 Alkalescence AA 6.48 6.66 5.78羥基氨基酸 Hydroxy AA 3.58 3.49 3.23必需氨基酸 EAA 16.76 16.21 14.63總氨基酸 TAA 39.88 38.86 36.26 EAAI 30.16 31.06 25.99 E/N 72.49 71.57 67.64 E/E+N 42.03 41.71 40.35

2.4 中長鏈脂肪酸含量

由表4可見，黃粉蟲和蠅蛆中C16∶0、C18∶1和C18∶2的含量豐富，分別占總脂肪酸的24.32%、28.90%、33.17% 和 39.62%、21.65%、23.34%;大麥蟲中 C18∶0、C18∶1 和 C18∶2 的含量豐富，分別占總脂肪酸的 23.33%、43.54%、24.54%。

表4 三種昆蟲中長鏈脂肪酸的相對含量(%)Table 4 Relative contents of medium-and long-chain fatty acids in three insects(%)

3 討論

蛋白質是一切生命活動的基礎，可參與生物體內的重要生理過程。昆蟲體內的粗蛋白質含量很高，一般為20% ～80%。本研究測定的黃粉蟲、蠅蛆和大麥蟲的粗蛋白質含量分別為 50.20%、45.62%和45.08%，高于一些膨化大豆(41%)和菜籽粕(44%)的粗蛋白質含量［4］，而且高于豬肉(35%)和大豆(40%)［5］，而低于進口魚粉(72%)和玉米蛋白粉(70%)。

食物和飼料的營養(yǎng)價值不僅取決于蛋白質含量的高低，更重要的是其中的氨基酸組成和必需氨基酸占總氨基酸的比例。氨基酸具有重要的生理功能，如合成蛋白質、糖異生底物、神經遞質和信號轉導分子的前體及蛋白質周轉的調節(jié)物質等，以滿足機體生長發(fā)育及組織修復更新的需要［6］。氨基酸評價和必需氨基酸比值是作為蛋白質營養(yǎng)價值的評價方法。本研究測得的黃粉蟲、蠅蛆和大麥蟲的EAAI值分別為30.16、31.06 和 25.99，必需氨基酸總量(E)與非必需氨基酸總量(N)比值(E/N)的百分數分別為 72.49、71.57 和67.64，E 與氨基酸總量(E+N)比值的百分數分別為 42.03、41.71 和40.35。聯合國糧食與農業(yè)組織和世界衛(wèi)生組織提出，蛋白質飼料的必需氨基酸應占其總氨基酸的40%左右，E/N應在0.6以上，這三種昆蟲均滿足此要求。除必需氨基酸外，某些氨基酸能夠調節(jié)細胞內蛋白質的周轉，還是合成NO、多胺、谷胱甘肽、核酸、激素和神經遞質等生物活性物質的底物，研究者們稱其為功能性氨基酸［7］。其中谷氨酸、精氨酸和支鏈氨基酸等功能性氨基酸在三種昆蟲中的含量較豐富，不僅能促進和維持動物的正常生長，而且可以促進多種生物活性物質的合成，因此昆蟲蛋白是很好的氨基酸補充劑。

由于大麥蟲中粗脂肪含量最高，因此釋放的能量也最高。脂肪酸是動物不可缺少的營養(yǎng)成分，除了供能外，還可在體內轉化為活性物質。中鏈脂肪酸進入機體后被迅速分解燃燒，為機體提供能量，不進入血液循環(huán)，因此不造成血脂升高。長鏈脂肪酸吸收后以脂肪形式進入血液循環(huán)，輸送并儲存在脂肪、肌肉和肝臟等組織器官中，在機體需要能量的時候被分解利用。機體組織的脂質合成主要是短鏈脂肪酸和單不飽和脂肪酸，并且主要是C16∶0、C16∶1、C18∶0和 C18∶1的合成［8］。日糧能量水平的增加將會導致肌內脂肪含量的顯著升高。徐海軍等的研究還表明，通過添加豆油來提高日糧能量水平，同時提高了日糧中多不飽和脂肪酸(特別是C18∶2)的水平［9］。本文測得的三種昆蟲脂肪含量均較高，尤其是C18∶2相對含量均較高，可作為動物能量和必需脂肪酸的良好來源，但較高含量的脂肪酸容易發(fā)生氧化出現酸敗，不僅降低了營養(yǎng)價值，還會出現異味影響動物的食欲，因此會增加加工貯存時的難度。

昆蟲中富含銅、鐵、鋅和錳等微量元素，且均為有機礦物元素，容易被動物機體吸收，可為動物提供必需的營養(yǎng)素。所有昆蟲的磷含量均較高，也容易被動物機體吸收利用。昆蟲體內金屬元素的含量容易受昆蟲攝食習慣的影響，同一地區(qū)的野生昆蟲，季節(jié)不同或同種不同群落昆蟲之間，其體內微量元素的含量也存在較大差異［10］。而環(huán)境對重金屬含量的影響更大。本文檢測的三種昆蟲，在一定范圍內均未檢測出重金屬鉛和鎘，可視為重金屬含量未超標。

綜上所述，黃粉蟲、蠅蛆和大麥蟲中蛋白質、氨基酸等營養(yǎng)成分的含量較高，是優(yōu)質的蛋白質資源，可用于開發(fā)動物的蛋白質飼料。但體外營養(yǎng)價值分析無法真實反映動物消化利用率，還需要利用動物試驗進一步評價;本研究沒有對三種昆蟲中的外毒素和激素等生物活性物質進行檢測，這些物質是否對動物機體有害尚不清楚，也需要進一步研究。

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