昆蟲蛋白質的功能制備方法及相關食品的開發現狀

張佳蘭，王 靖，任廣旭，高夢祥

（1.長江大學動物科學學院，湖北荊州 434025；2.農業部食物與營養發展研究所，北京 100081；3.長江大學生命科學學院，湖北荊州 434025）

隨著人口的增加和生活水平的提高，肉、蛋、奶、魚等常規蛋白質食品難以滿足人們對蛋白營養的需要[1]。因此，挖掘新的蛋白質資源、開發新型蛋白質食品越來越受到人們的重視。相對于常規動物源性食品，昆蟲的蛋白質含量較高[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。同時昆蟲的世代間隔短、繁殖指數高等有利于集約化生產[3]。因此，昆蟲被認為是目前資源最廣且最具開發潛力的動物蛋白。全面敘述昆蟲蛋白質的功能、制備方法和相關食品的開發現狀。

1 昆蟲蛋白質資源

蛋白質是生命活動的物質基礎，是蟲體主要成分之一。昆蟲體內蛋白質含量很高，為20%～80%，部分蟲體蛋白質含量高達50%以上。另外，昆蟲機體的主要結構組成是幾丁質，幾丁質是一種特殊的糖蛋白，在醫學上有巨大的發展潛力[4]，因此，昆蟲就是天然的幾丁質資源庫。

部分昆蟲中蛋白含量（干基，%）[3-10]見表1。

表1 部分昆蟲中蛋白含量（干基，%）

2 昆蟲蛋白的價值

2.1 昆蟲蛋白的營養價值

昆蟲不僅蛋白含量豐富，而且氨基酸組成符合人體需要，在已分析的近100種食用昆蟲中，多數昆蟲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。

部分昆蟲氨基酸種類及含量（干物質，%）[3-10]見表2。

同時，昆蟲氨基酸的表觀消化率非常高，為70%～99%，接近甚至超過肉、魚的消化率。所以，開發利用昆蟲蛋白資源，可為人類提供優質蛋白質，豐富蛋白食物源。

表2 部分昆蟲氨基酸種類及含量（干物質，%）

2.2 昆蟲活性蛋白的保健價值

昆蟲蛋白質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、蛾等昆蟲體內提取了抗菌肽、抗菌蛋白、昆蟲凝集素等，并用于抗病毒、抗菌藥物的生產[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胞生長素、表皮生長因子、人細胞刺激生長因子等。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]；應用于臨床，可增強人體免疫力、抑制某些腫瘤和肝炎病毒等。許多蟻科昆蟲中含有抑制腫瘤的干擾素和抗氧化酶[13]，其中螞蟻體內含有FAD，SOD等19種酶和輔酶，這些物質對機體的能量代謝、腦細胞的更新及腦細胞缺氧狀況的改善有重要作用[14]。而大麥蟲水溶蛋白具有很強的抗氧化能力和清除超氧陰離子能力，酸溶蛋白有很強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缺氧損傷的內皮細胞；毒蝎陣痛活性肽具有鎮痛、緩解衰老的生物活性[16]。

盡管如此，關于昆蟲活性蛋白保健功能的研究工作相對較少。相信隨著研究和認識的不斷深入，更多的昆蟲活性蛋白保健功能和藥用價值將被發現，從而有利于昆蟲保健食品的研制和開發。

3 昆蟲蛋白質的制備方法

與動、植物蛋白質提取及加工相比，昆蟲蛋白的相關研究報道較少。目前，昆蟲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，與動物蛋白質的提取方法一致。而且，不同的昆蟲蛋白其最有效的提取方式也有差異[17-21]。比較5種酶對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，發現胃蛋白酶酶解蠶蛹蛋白效果較優[18]。另外，研究發現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法對黃粉蟲幼蟲蛋白提取時，發現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]；研究結果與大麥蟲蛋白提取的結果一致[22]。但對蚱蟬若蟲蛋白而言，堿法的蛋白質得率最高，其次為鹽法，Tris-HCl法得率最低[23]。這一結果與鋪道蟻蛋白提取結果一致[24]。而對于家蠅幼蟲蛋白質提取發現，鹽提法優于堿提法[25]。雖然對螞蟻蛋白質而言，堿提取蛋白質得率明顯優于鹽提蛋白法和Tris-HCl法，但堿提法容易使蛋白質變性，不利于產品的風味和口感[25]。同時發現，以鮮蟲為原料的提取效果明顯優于去脂干蟲[25-26]。

由此可見，不同種類的昆蟲，其最佳的蛋白提取方法有所差異，并需要進一步研究。另外，由于某些昆蟲本身的顏色、特殊氣味等因素，以及消費者的口味和喜好等限制了昆蟲蛋白質的開發與利用。同時，昆蟲體內含有一定比例的油脂，不利于蛋白的分離制備，因此在制備過程中需要進一步的脫脂、脫色和除味，從而使昆蟲蠶白更適合消費者口味。

4 昆蟲蛋白食品的開發

昆蟲因其豐富的營養成分及某些活性物質而使功能性的昆蟲源食品近年來備受關注。美國、法國、德國、澳大利亞等國的昆蟲食品加工企業已經得到了長足發展，其加工的原料昆蟲也已經規模化養殖[27]。中國昆蟲食品的開發始于20世紀80年代，到目前為止，已經生產出了昆蟲油、酒、醬油、罐頭、蜜餞、糕點、羹類食品和蟲粉蛋白沖劑等多類食品[28]。用螞蟻和蜂體為原料已開發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；用蠶蛹制成的復合飲料[29]具有獨特的保健功效，不但營養價值高，而且別具風味；而蠶絲制成的保健食品，具有強肝、降血脂、補充膳食纖維等功效，對老年人尤其適用。以黃粉蟲為主要原料制備的系列產品已經引起人們的不斷關注，以昆蟲為主要原料研發的優質蛋白及氨基酸系列產品已申請多項專利[28-30]。另外，昆蟲體內的一些特殊性質的蛋白質都可能通過生物技術實現工廠化生產，從而得到開發和利用。

5 結語

昆蟲蛋白質含量豐富，且氨基酸組成比較合理，對其進行開發利用，生產昆蟲功能食品，將能滿足人們對日常飲食營養、豐富、全面、均衡的要求。隨著昆蟲蛋白知識的宣傳和普及，人們對昆蟲蛋白的認可度增加，以及新的蛋白制備技術的應用，昆蟲蛋白功能特性的進一步開發，昆蟲食品將會迎來廣闊的發展前景。