朱 琳，王向譽(yù)，聶 磊，王安皆，張鳳林，施新琴，婁齊年

(山東省蠶業(yè)研究所，山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院特種經(jīng)濟(jì)動(dòng)物與昆蟲資源研究中心，山東煙臺(tái) 264002)

黃粉蟲(TenebriomolitorL)別名黃粉甲，俗稱面包蟲,隸屬昆蟲綱(Insect)鞘翅目( Coleopter)擬步甲科(Tenebrionide)粉甲屬(Tenebrionini)，原產(chǎn)于南美洲，20世紀(jì)50年代由原蘇聯(lián)傳入我國(guó)，本屬于倉庫和貯藏害蟲，但因其營(yíng)養(yǎng)成分高，營(yíng)養(yǎng)含量居各類活體動(dòng)物蛋白飼料之首，所以被譽(yù)為蛋白質(zhì)飼料寶庫[1]。

黃粉蟲富含多種營(yíng)養(yǎng)成分，是一種珍貴的昆蟲資源，己在食品、保健品、醫(yī)藥和飼料等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。黃粉蟲適應(yīng)能力極強(qiáng)，具有生存能力強(qiáng)、生長(zhǎng)發(fā)育快、成本低等優(yōu)點(diǎn)，己成為當(dāng)今世界上發(fā)展速度僅次于養(yǎng)蠶、養(yǎng)蜂業(yè)的養(yǎng)蟲業(yè)之一。目前，對(duì)黃粉蟲的應(yīng)用研究主要集中在對(duì)蟲體和蟲糞方面[2]。黃粉蟲蟲體本身是極其豐富且寶貴的自然蛋白資源，已著手開發(fā)食品系列(如黃粉蟲餅干、面包和酸奶等)以及藥用保健系列(如幾丁質(zhì)、蟲油和氨基酸等)。黃粉蟲在養(yǎng)殖過程中產(chǎn)生的蟲糞也可用作有機(jī)肥料、食用菌栽培基質(zhì)、化工原料和養(yǎng)殖材料等。筆者對(duì)黃粉蟲主要功能成分及其應(yīng)用的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述，并對(duì)黃粉蟲的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

1 黃粉蟲的主要功能成分

1.1蛋白質(zhì)及氨基酸黃粉蟲蛋白質(zhì)含量很高，幼蟲中蛋白質(zhì)占干重的54.25%，在蛹中占干重的58.7%，在成蟲中占干重的64.8%。黃粉蟲蛋白質(zhì)中含有17種氨基酸，其中必需氨基酸含量占氨基酸總量的40%左右，基本達(dá)到了聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織/世界衛(wèi)生組織的標(biāo)準(zhǔn)。黃粉蟲氨基酸中胱氨酸和賴氨酸的含量較高，其蛋白的必需氨基酸含量與其他含有優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)的大豆、瘦精肉、瘦雞肉、瘦牛肉等相近。因此，黃粉蟲蛋白是一種優(yōu)良的全價(jià)蛋白[3]。不同的季節(jié)和齡期會(huì)直接影響黃粉蟲蛋白質(zhì)含量，蛹和越冬期幼蟲中蛋白質(zhì)含量較低，蟲和生長(zhǎng)期幼蟲中蛋白質(zhì)含量較高[4]。

1.2脂肪與脂肪酸昆蟲脂肪是一類寶貴的生物資源，可以作為生產(chǎn)食用油、工業(yè)用油和生物柴油的原料。油脂中的多不飽和脂肪酸主要為必需脂肪酸，包括亞油酸和亞麻酸，是組成磷脂的重要成分，對(duì)于膽固醇代謝極為重要，也是合成前列腺素、血栓烷的原料，還具有維持視覺、減少皮膚疾病的功能。必需脂肪酸是人體不可缺少且自身不能合成的，必須通過外界補(bǔ)充。黃粉蟲蟲油含有豐富的不飽和脂肪酸，占脂肪酸總量的80.7%，必需脂肪酸含量占脂肪酸總量的34.0%，其脂肪酸組成接近米糠油和芝麻油。黃粉蟲蟲油含有豐富的抗氧化劑(如維生素E)，穩(wěn)定性好，可作為優(yōu)質(zhì)油脂的新資源[5]。不同季節(jié)和蟲齡期的黃粉蟲脂肪含量不同。蛹和越冬幼蟲脂肪含量較高，分別為30.4%和33.6%。成蟲和生長(zhǎng)期幼蟲脂肪含量較低，分別為19.25%和27.30%[6]。

1.3殼聚糖殼聚糖是由幾丁質(zhì)脫乙酰得到的多糖，廣泛存在于甲殼類動(dòng)物的外殼、昆蟲的甲殼和真菌的胞壁中，常被用于抑制腫瘤的生長(zhǎng)、制作手術(shù)縫合線和人造皮膚等。殼聚糖具有良好的生物相容性、血液相容性、生物運(yùn)轉(zhuǎn)性及生物降解性，這些優(yōu)良性能受到了各行各業(yè)的廣泛關(guān)注，在食品、醫(yī)藥、生化和生物醫(yī)學(xué)工程、化妝品、化工、金屬提取及回收、水處理等領(lǐng)域的應(yīng)用研究已取得了重大進(jìn)展[7]。杜開書[8]研究了黃粉蟲殼聚糖的提取及應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)殼聚糖不僅對(duì)板栗的貯藏保鮮有顯著效果，而且對(duì)果汁有澄清作用且不會(huì)影響風(fēng)味。此外，黃粉蟲甲殼素還可作為食品添加劑、防腐劑、水果保鮮劑等應(yīng)用在食品行業(yè)。在黃粉蟲養(yǎng)殖業(yè)中，幼蟲的蛻皮、蛹?xì)ぜ袄纤莱上x殼等均可提取殼聚糖，既節(jié)省資源，又能為黃粉蟲的產(chǎn)業(yè)化提供一條降低成本的可靠之路[9]。

1.4維生素及礦物質(zhì)黃粉蟲蟲體中維生素A、B1、B2、C、D、E和核黃素的含量均較高；維生素B2、C、D含量高于牛羊肉和牛奶；維生素B2、C含量超過菠菜和韭菜；維生素 D、E含量分別為豬肉和牛肉的的44倍、32倍。幼蟲干粉中維生素A和E含量分別為33.7和89.8 μg/kg。黃粉蟲的粗灰分含量高于蠶蛹，接近豆餅。黃粉蟲蟲體各種無機(jī)鹽的含量都很高，如鈣、鎂、鐵、錳、鋅和銅均為有機(jī)礦物元素，動(dòng)物吸收消化好，是一種有益元素的“生物轉(zhuǎn)化器”，將無機(jī)物轉(zhuǎn)為人體必需的生物態(tài)物質(zhì)，并可定向、定量生產(chǎn)。

1.5黃酮類化合物除了以上幾種主要成分外，有研究者發(fā)現(xiàn)黃粉蟲中也能分離提取到黃酮類成分。汪璇等[10]采用超聲波水提法提取黃粉蟲蟲粉中的黃酮，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)液料比18.34∶1、超聲時(shí)間30.06 min、浸提溫度58.43 ℃、超聲功率380.62 W時(shí)，黃酮提取率最高。將得到的黃酮粗提液通過XDA-1型大孔吸附樹脂的分離吸附作用進(jìn)行純化，得到具有較高抗氧化性的成分，說明黃粉蟲黃酮是一種天然有效的抗氧化劑，并且分離純化的操作簡(jiǎn)單、安全、成本低，有較高應(yīng)用價(jià)值[11-12]。

2 黃粉蟲的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1黃粉蟲原形食品黃粉蟲加工工藝中最簡(jiǎn)單的一種形式就是保持或基本保持蟲體的原形加工，制作而成的食品即為黃粉蟲原形食品。此外，還可以利用煎、炸、烤、蒸等方式將黃粉蟲蟲體制備成日常菜肴，如利用幼蟲制成的“漢蝦”、蟲蛹制成的“蛹寶”等[13]；也可將其磨粉、打漿、浸提等制成“漢蝦粉”、黃粉蟲蟲漿、黃粉蟲酒等產(chǎn)品[14]。

2.2食品添加劑黃粉蟲蟲粉作為輔助配料添加到食品中可以提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和口感。在餅干中加入黃粉蟲蟲粉，不僅能使食物更加味美可口，而且能使蛋白質(zhì)含量增加1倍；將其加入酥糖或月餅中，可以制成特殊風(fēng)味的“漢蝦酥糖”和“漢蝦月餅”等[6]。在面食的加工中添加適量的黃粉蟲蛋白乳，可制成營(yíng)養(yǎng)豐富的面條[15]、面包[16]、無水清蛋糕[17]等。此外，還可加工成蛋白飲料或者蛋白酸奶[18]。黃粉蟲蛋白酶解后有異亮氨酸、甘氨酸、脯氨酸和丙氨酸，它們的存在可使水解蛋白擁有特殊的甜味和鮮味，因此黃粉蟲還可以加工成醬油、蟲醬、補(bǔ)酒等[19]。

2.3寵物飼料寵物養(yǎng)殖業(yè)是世界上發(fā)展較快的新興產(chǎn)業(yè)。黃粉蟲可以直接或烘制冷凍加工成動(dòng)物飼料，用于飼養(yǎng)烏龜、魚、蝎子等特種經(jīng)濟(jì)動(dòng)物，通過食物鏈的傳送，動(dòng)物蛋白的經(jīng)濟(jì)價(jià)值會(huì)得到進(jìn)一步提升。黃粉蟲蟲沙中含有10%的蛋白質(zhì)，接近麥麩的粗蛋白含量，因此以其作為畜禽的粗飼料，不僅可以大大降低成本，而且還能提高養(yǎng)殖效益。劉利林等[20]用黃粉蟲蟲沙飼喂綿羊，結(jié)果發(fā)現(xiàn)蟲沙的適口性一般，在生產(chǎn)中使用時(shí)飼喂應(yīng)循序漸進(jìn)，由少到多，一段時(shí)間后黃粉蟲蟲沙就可以完全替代米糠、玉米麩皮等飼料，在綿羊生產(chǎn)中應(yīng)用較為合適。王金花等[21]在文昌雞日糧中添加蟲沙，結(jié)果發(fā)現(xiàn)雞的日增重顯著提高。

2.4保健品陳榮等[22]認(rèn)為從黃粉蟲中提取的蛋白質(zhì)、油脂和幾丁聚糖的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與同類產(chǎn)品相比具有一定的優(yōu)勢(shì)，可廣泛應(yīng)用于藥品、保健品及化妝品等領(lǐng)域。胡濱等[23]利用超聲波提取黃粉蟲油，萃取率高，并且48%的小鼠灌胃蟲油的LD50大于15 g/kg，證實(shí)黃粉蟲油無毒性，可以作為保健品添加油。黃粉蟲油脂肪酸組成以不飽和脂肪酸為主，具有調(diào)節(jié)血脂和增強(qiáng)抗氧化功能的作用，可用于開發(fā)保健油類產(chǎn)品[24]。

2.5黃粉蟲蟲沙黃粉蟲養(yǎng)殖過程中產(chǎn)生的蟲沙也是黃粉蟲養(yǎng)殖效益中的重要部分。蟲沙本身含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，許齊愛等[25]研究表明蟲沙中含有粗蛋白24%、氮3.37%、磷1.04%、鉀1.4%，且含有鋅、硼、錳、鐵等多種微量元素。在儲(chǔ)藏、運(yùn)輸及其使用的過程中，黃粉蟲蟲沙不會(huì)有任何異味和酸化及腐敗產(chǎn)生，并且其表面還均勻地附著一層黃粉蟲消化道分泌液形成的微膜，這種特殊的結(jié)構(gòu)若作為土壤添加劑，能極大地提高土壤的肥力[26]。熊曉莉等[27]研究表明，黃粉蟲蟲沙具有微小的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，自然氣孔率很高，以蟲糞為原料，加入磷酸為活化劑，制備黃粉蟲糞吸附劑，并用于亞甲基藍(lán)模擬廢水的處理。目前，黃粉蟲蟲沙主要的應(yīng)用領(lǐng)域包括畜禽粗飼料、有機(jī)肥料、菌類生產(chǎn)的主要培養(yǎng)基原料、提取葉綠素、養(yǎng)殖材料等。

2.6黃粉蟲活性蛋白

2.6.1黃粉蟲纖溶蛋白。陳雅雄[28]從黃粉蟲體內(nèi)通過勻漿浸提、鹽析、陰離子交換和葡聚糖凝膠過濾等方法提取、分離并純化出一種纖溶活性蛋白，其組分單一，相對(duì)分子量約56.1 kD，并且有很好的纖溶效果。吳艷玲[2]在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究纖溶活性蛋白的酶學(xué)性質(zhì)，并對(duì)其抗癌作用做了初步研究，結(jié)果表明黃粉蟲纖溶活性蛋白對(duì)腫瘤細(xì)胞A549有較顯著的抑制作用，對(duì)H22細(xì)胞的抑制作用不明顯，說明其對(duì)于癌細(xì)胞具有選擇性。與順鉑相比，其對(duì)抗癌效果很迅速，短時(shí)間就能達(dá)到較好的抑制腫瘤生長(zhǎng)的效果，這是其他抗癌藥物難以比擬的優(yōu)勢(shì)。張冰[29]以小鼠為試驗(yàn)對(duì)象，采用皮下多點(diǎn)注射法進(jìn)行免疫試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)黃粉蟲纖溶活性蛋白具有與尿激酶相似的免疫原性，末次免疫后產(chǎn)生的抗體效價(jià)為1∶640，說明其具有一定的免疫原性，并且能夠抑制角叉菜膠所致的小鼠尾部血栓的形成，能明顯延長(zhǎng)正常小鼠凝血酶時(shí)間，增強(qiáng)其組織型纖溶酶原激活劑(t-PA)的活性、抑制其組織型纖溶酶原激活劑抑制劑(PAI)的活性。這表明黃粉蟲纖溶活性蛋白具有良好的體內(nèi)抗血栓作用。

2.6.2黃粉蟲抗菌肽。昆蟲體內(nèi)抗菌肽是指其在受到某些物理剌激或被微生物感染后，引起免疫反應(yīng)而產(chǎn)生一系列抗菌物質(zhì)，其合成速度非?？?，是機(jī)體理想的第一道防線。大多數(shù)的昆蟲抗菌肽是一些有生物活性的小分子肽，生物學(xué)特性多樣，相對(duì)分子質(zhì)量均小于1 000；功能具有多樣性，如熱穩(wěn)定性、水溶性、強(qiáng)堿性和廣譜抗菌等?？咕牡纳飳W(xué)功能主要有直接抗病原微生物活性和抗內(nèi)毒素、免疫趨化活性、適應(yīng)性免疫等免疫功能[30]。黃粉蟲抗菌肽可通過生物水解黃粉蟲粉制備抗菌肽[31]，也可通過其他各種刺激使黃粉蟲體內(nèi)直接產(chǎn)生抗菌肽[32]。劉影等[33]用大腸桿菌和滅活大腸桿菌誘導(dǎo)黃粉蟲產(chǎn)生抗菌肽，結(jié)果發(fā)現(xiàn)經(jīng)大腸桿菌誘導(dǎo)的黃粉蟲體內(nèi)細(xì)菌含量低于國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，可用作養(yǎng)殖業(yè)的飼料添加劑。劉影等成功克隆了黃粉蟲抗菌肽基因Tmecin，并發(fā)現(xiàn)其對(duì)某些細(xì)菌和真菌均有抑制作用，尤其是對(duì)金黃色葡萄球菌的抑菌效果最強(qiáng)，有望成為新一代的抗生素替代品。研究表明，黃粉蟲抗菌肽對(duì)不同的植物病原真菌均有一定的抑制活性，對(duì)于培育植物抗病育種提供了新的抗原基因資源[34]。周鋼等[35]利用滅活的沙門菌處理黃粉蟲，將黃粉蟲抗菌肽添加到肉蛋雞飼料中，經(jīng)對(duì)比發(fā)現(xiàn)不僅能維持雞腸道內(nèi)益生菌平衡，提高肉蛋雞的免疫力，增強(qiáng)對(duì)外源侵染病原的抵抗力，而且還可以提高雞肉品質(zhì)，在雞肉中無殘留，保障了人們的身體健康。

2.7黃粉蟲的生物降解功能餐廚垃圾含水量高、易腐爛變質(zhì)、有機(jī)質(zhì)含量豐富且散發(fā)臭味，除對(duì)周圍環(huán)境衛(wèi)生造成嚴(yán)重影響外，還存在各種安全隱患。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，餐廚垃圾的產(chǎn)量與日俱增。因此，對(duì)其進(jìn)行減量化、無害化、資源化處理的問題迫在眉睫。目前，利用環(huán)境昆蟲的腐食性取食行為處理餐廚垃圾，是一條安全和經(jīng)濟(jì)可行的技術(shù)途徑。黃粉蟲幼蟲食性雜、生命力強(qiáng)、轉(zhuǎn)化率高，對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境質(zhì)量要求低，在農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物的轉(zhuǎn)化過程中發(fā)揮著重要的作用，且目前黃粉蟲已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模工廠化生產(chǎn)方式，形成了完善的產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)。因此，利用黃粉蟲處理餐廚垃圾是切實(shí)可行的[36]。最近研究表明，黃粉蟲可以利用PS塑料泡沫作為唯一食物，一部分在腸道內(nèi)礦化，另一部分轉(zhuǎn)化為自身需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[37-39]。張可等[60]研究黃粉蟲取食和消化降解聚乙烯(PE)塑料薄膜，結(jié)果表明黃粉蟲降解塑料薄膜后的排泄物為黑褐色，燃燒時(shí)無刺激性氣味，表明黃粉蟲對(duì)其進(jìn)行了徹底的消化降解。

3 展望

昆蟲物種豐富、資源數(shù)量大，分布廣泛，昆蟲資源的產(chǎn)業(yè)化正以前所未有的速度向深度和廣度不斷拓展。以“資源經(jīng)濟(jì)學(xué)”的理論和觀點(diǎn)為指導(dǎo)，推進(jìn)昆蟲資源的產(chǎn)業(yè)化，是21世紀(jì)昆蟲學(xué)研究的熱點(diǎn)和關(guān)鍵領(lǐng)域，逐漸形成的“經(jīng)濟(jì)昆蟲資源學(xué)”是與“理論昆蟲學(xué)與昆蟲技術(shù)學(xué)”“植保昆蟲學(xué)”并列的重要組成部分。黃粉蟲是繼家蠶、蜜蜂后又一個(gè)極可能被產(chǎn)業(yè)化開發(fā)的昆蟲種類，目前國(guó)內(nèi)關(guān)于黃粉蟲的研究熱點(diǎn)還是在其食用方面的應(yīng)用，對(duì)其處理餐廚垃圾方面的研究在國(guó)內(nèi)也慢慢起步，如山東臨沂新莒農(nóng)生物技術(shù)股份有限公司(莒南縣磐龍湖農(nóng)業(yè)生態(tài)園)在利用黃粉蟲等環(huán)境昆蟲處理餐廚垃圾方面已經(jīng)取得突破性進(jìn)展，并逐漸在進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化推廣。然而，黃粉蟲在醫(yī)療、化妝、處理餐廚垃圾及聚乙烯等方面仍然需要繼續(xù)深化基礎(chǔ)和應(yīng)用研究。

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