金銀花尺蠖幼蟲糞便營養(yǎng)成分分析

向玉勇，陶 琴，于士軍，張元昶

（滁州學院 生物與食品工程學院，安徽 滁州 239000）

昆蟲廣泛分布于自然界中，繁殖迅速，是動物中數(shù)量最多的類群。很多昆蟲體內(nèi)含有多種營養(yǎng)成分和活性成分。不同種類昆蟲所含有營養(yǎng)成分和活性成分有一定差異，是一類具有良好開發(fā)潛力的生物資源。目前，人們對昆蟲資源利用的研究主要集中在昆蟲營養(yǎng)成分及活性物質(zhì)分析方面[1?2]，對其糞便研究卻非常少。已有研究表明：一些鱗翅目Lepidoptera昆蟲的幼蟲啃食特種植物葉片后排泄的糞便中含有豐富的蛋白質(zhì)、礦物元素、人體必需氨基酸和脂肪酸，具有清熱解毒、健脾養(yǎng)胃、助消化、降血壓、降血脂等功效[3?4]，已被加工成“蟲茶”產(chǎn)品，如弓須亥夜蛾Hydrillodes morosa取食化香樹Platycarya strobilacea葉產(chǎn)生的糞便稱為化香蟲茶，米縞螟Aglossa dimidilata幼蟲取食三葉海棠Malus siebodii葉產(chǎn)生的糞便稱為三葉蟲茶[4]。中國許多學者在這方面作了大量的研究，對一些蟲茶如三葉蟲茶、紫斑谷螟-白茶蟲茶、米倉織蛾-豹皮樟蟲茶的營養(yǎng)成分進行了分析和評價[5?7]。這些研究結(jié)果表明：不同種類昆蟲糞便(蟲茶)的營養(yǎng)成分存在一定的差異。中國昆蟲資源豐富，約占世界昆蟲種類總量的10%，還有很多種類尚未進行相關(guān)研究；需要對自然界中更多種類昆蟲糞便的營養(yǎng)成分進行系統(tǒng)分析，并進行必要的生物安全性檢測、食品衛(wèi)生指標控制，為更好地開發(fā)蟲茶資源提供科學依據(jù)[4]。金銀花尺蠖Heterolocha jinyinhuaphaga為鱗翅目尺蛾科Geometridae昆蟲，別名拱腰蟲，是金銀花主要食葉害蟲之一。該蟲在安徽省1 a發(fā)生3代[8]，常將葉片咬成缺刻或孔洞，危害嚴重的地塊金銀花葉片被全部吃光，僅剩葉脈和葉柄，常造成金銀花的大面積減產(chǎn)，甚至成片死亡，給金銀花生產(chǎn)帶來嚴重損失。目前，國內(nèi)對金銀花尺蠖的研究主要集中于其生物學特性及防治方面[8?10]，也有對金銀花尺蠖蛹粗多糖體外抗氧化活性[11]和金銀花尺蠖幼蟲消化酶活性[12]的研究，還未見有關(guān)其糞便營養(yǎng)成分的研究。金銀花尺蠖幼蟲的取食量大，排泄的糞便多。筆者在前期研究中發(fā)現(xiàn)：金銀花尺蠖幼蟲糞便提取物具有一定的抑菌活性[13]和抗氧化活性[14]，現(xiàn)對其幼蟲糞便營養(yǎng)成分進行研究，以期為開發(fā)蟲茶提供科學依據(jù)，從而達到變害為寶的目的。

1 材料與方法

1.1 供試昆蟲

金銀花尺蠖幼蟲采集于安徽省明光市三界鎮(zhèn)，帶回放在600 mL的罐頭瓶內(nèi)(10頭·瓶?1，齡期一致)，在人工氣候箱(RXZ-288A型，寧波江南儀器制造廠)中用新鮮的金銀花葉片(清水洗干凈，自然晾干)飼養(yǎng)。人工氣候箱光周期晝(L)︰夜(D)為14 h︰10 h、溫度為(25±1) ℃、相對濕度為70%±7%。

1.2 儀器設(shè)備

精密烘箱(20011243型，西班牙Selecta公司)、高速萬能粉碎機(FW80型，天津市泰斯特儀器有限公司)、索氏提取器(天長市玻璃儀器廠)、氣相色譜儀(GC-7806II型，北京華盛譜信儀器有限責任公司)、凱氏定氮儀(Hanon K9840型，濟南海能儀器股份有限公司)、氨基酸自動分析儀(L-8900型，日本HITACHI公司)、原子吸收分光光度計(wfx-130型，北京瑞利分析儀器公司)、電子天平(CP224S型，西班牙賽多利斯公司)。

1.3 測定方法和數(shù)據(jù)處理

1.3.1 含水量測定 參照國家標準 GB 5009.3?2010《食品安全國家標準 食品中水分的測定》，采用直接干燥法。每天收集新鮮糞便，稱量并記錄。將收集的糞便在105 ℃烘箱中烘干4 h，再在60 ℃下烘干直至恒量。按下列公式計算含水量：含水量=(鮮質(zhì)量?干質(zhì)量)/鮮質(zhì)量×100%。試驗重復3次。

1.3.2 總糖質(zhì)量分數(shù)測定 參照國家標準 GB/T 9695.31?2008《肉制品總糖含量測定》，采用硫酸苯酚法測定。重復3次，取平均值。

1.3.3 脂肪質(zhì)量分數(shù)測定 參照國家標準 GB/T 14772?2008《食品中粗脂肪的測定》，采用索氏提取法。稱取干燥糞便樣品5 g，用干燥的濾紙包住，在索氏提取儀中用石油醚回流提取10 h，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)回收溶劑，烘干提取物并稱量，計算各樣品中脂肪油的質(zhì)量分數(shù)。重復3次，取平均值。

1.3.4 脂肪酸質(zhì)量分數(shù)測定 參照國家標準 GB/T 9695.2?2008《肉與肉制品脂肪酸測定》，采用氣相色譜儀進行測定。重復3次，取平均值。

1.3.5 蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)測定 參照國家標準 GB 5009.5?2010《食品中蛋白質(zhì)的測定》，采用凱氏定氮法測定。稱取干燥糞便樣品2 g，經(jīng)濃硫酸消化，消煮液用容量瓶(100 mL)定容。加入強堿蒸餾逸出，硼酸吸收后，用硫酸滴定，將測得的總氮質(zhì)量分數(shù)乘以6.25，即得粗蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)。每個樣品測3份，取平均值。試驗重復3次。

1.3.6 氨基酸質(zhì)量分數(shù)測定 參照國家標準 GB/T 5009.124?2003《食品中氨基酸的測定》，采用氨基酸自動分析儀測定，測定1次。

1.3.7 維生素質(zhì)量分數(shù)測定 維生素 C 的測定參照國家標準 GB/T 9695.29?1991《肉制品維生素 C 含量測定》；維生素E的測定參照國家標準GB/T 5009.82?2003《食品中維生素A和維生素E的測定》。

1.3.8 礦物元素質(zhì)量分數(shù)測定 礦物元素(鉀、鈉、鈣、鐵、鎂、錳、磷、鋅、銅)的測定參照國家標準 GB/T 5009.91?2003《食品中鉀、鈉的測定》、GB/T 5009.92?2003《食品中鈣的測定》、GB/T 5009.90?2003《食品中鐵、鎂、錳的測定》、GB/T 5009.87?2003《食品中磷的測定》、GB/T 5009.14?2003《食品中鋅的測定》、GB/T 5009.13?2003《食品中銅的測定》，采用原子吸收分光光度計進行分析。重復3次，取平均值。

1.3.9 營養(yǎng)品質(zhì)分析方法 根據(jù)氨基酸的分析結(jié)果，計算氨基酸分(AAS)、化學分(SC)及必需氨基酸指數(shù)(IEAA)[15?16]。氨基酸分(AAS)=試驗蛋白質(zhì)氨基酸質(zhì)量分數(shù)(mg·g?1)/聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)評分模式氨基酸質(zhì)量分數(shù)(mg·g?1)?；瘜W分(SC)=試驗蛋白質(zhì)中某種必需氨基酸質(zhì)量分數(shù)(mg·g?1)/雞蛋蛋白質(zhì)中同種 氨 基 酸 的 質(zhì) 量 分 數(shù) (mg·g?1)。其中：b1，b2，b3， ·· ·，bn為試驗蛋白質(zhì)中各種必需氨基酸質(zhì)量分數(shù)(mg·g?1)；a1，a2，a3， ·· ·，an為標準蛋白質(zhì)(FAO評分模式)中相應必需氨基酸的質(zhì)量分數(shù)(mg·g?1)；n為參與計算的必需氨基酸的個數(shù)。

1.3.10 數(shù)據(jù)處理 所有數(shù)據(jù)采用 SPSS 11.5 統(tǒng)計軟件進行分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 金銀花尺蠖幼蟲糞便水分、總糖、粗脂肪和蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)

從表1可以看出：金銀花尺蠖幼蟲糞便中蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)最高，為11.89%；其次是含水量，為10.08%；粗脂肪為2.73%；總糖最低，為2.40%。方差分析表明：金銀花尺蠖幼蟲糞便中的蛋白質(zhì)、總糖質(zhì)量分數(shù)和含水量均與三葉蟲茶、老鷹茶蟲釀茶、紫白蟲茶、倉樟蟲茶、米白蟲茶、老鷹茶和貴州名優(yōu)茶的平均值差異不顯著(df=9，F(xiàn)=1.80，P＞0.05；df=9，F(xiàn)=0.377，P＞0.05；df=7，F(xiàn)=0.262，P＞0.05)，粗脂肪質(zhì)量分數(shù)與上述幾種茶的平均值差異顯著(df=9，F(xiàn)=8.742，P＜0.05)。

2.2 金銀花尺蠖幼蟲糞便氨基酸組成

表 1 金銀花尺蠖幼蟲糞便與常見 (蟲)茶水分、總糖、粗脂肪和蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)比較Table 1 Comparison and analysis of water, total sugar, crude fat and protein contents between larvae feces of H. jinyinhuaphaga and common (insect) tea

由表2可知：金銀花尺蠖幼蟲糞便中氨基酸豐富，共含有17種氨基酸，其中包括8種人體必需的氨基酸，總氨基酸質(zhì)量分數(shù)為 4.326 9 mg·g?1，其中谷氨酸質(zhì)量分數(shù)最高，為 0.488 4 mg·g?1，其次是甘氨酸和天冬氨酸，分別為0.428 1和0.415 2 mg·g?1，甲硫氨酸最低，為 0.044 1 mg·g?1。必需氨基酸總質(zhì)量分數(shù)為 1.666 2 mg·g?1，必需氨基酸占總氨基酸的比例為38.51%，必需氨基酸與非必需氨基酸的比值為62.62%。方差分析表明：金銀花尺蠖幼蟲糞便的氨基酸平均質(zhì)量分數(shù)與三葉蟲茶、紫白蟲茶、倉樟蟲茶、米白蟲茶之間差異顯著(df=87，F(xiàn)=20.547，P＜0.05)；必須氨基酸的平均質(zhì)量分數(shù)與三葉蟲茶、紫白蟲茶、倉樟蟲茶、米白蟲茶之間也差異顯著(df=39，F(xiàn)=12.265，P＜0.05)。

根據(jù)測得的氨基酸質(zhì)量分數(shù)與1973年聯(lián)合國糧農(nóng)組織模式的質(zhì)量分數(shù)加以比較，分析金銀花尺蠖幼蟲糞便的氨基酸分(AAS)、化學分(CS)和必需氨基酸指數(shù)(IEAA)。由表3可知：金銀花尺蠖幼蟲糞便的第一限制性氨基酸是賴氨酸和含硫氨基酸(即甲硫氨酸+半胱氨酸)，質(zhì)量分數(shù)分別為0.60和0.37 mg·g?1，AAS 均為 0.01，CS 均為 0.01，IEAA為1.20；各種氨基酸質(zhì)量分數(shù)均略低于FAO評分模式的氨基酸質(zhì)量分數(shù)。因此，金銀花尺蠖幼蟲糞便的氨基酸組成不太平衡，有必要進一步強化。

表 2 金銀花尺蠖幼蟲糞便與常見蟲茶的氨基酸質(zhì)量分數(shù)比較Table 2 Comparison and analysis of amino acid content between larvae feces of H. jinyinhuaphaga and common insect tea

表 3 金銀花尺蠖幼蟲糞便的氨基酸分和化學分Table 3 AAS and CS of larvae feces of H. jinyinhuaphaga

2.3 金銀花尺蠖幼蟲糞便脂肪酸質(zhì)量分數(shù)

由表4可知：金銀花尺蠖幼蟲糞便中共含有7種脂肪酸，其中3種(肉豆蔻酸、棕櫚酸和硬脂酸)為飽和脂肪酸，4種(棕櫚油酸、油酸、亞油酸和亞麻酸)為不飽和脂肪酸，不飽和脂肪酸的質(zhì)量分數(shù)高，為64.05%，不飽和脂肪酸與飽和脂肪酸的比值(P/S)為1.78，必需脂肪酸(亞油酸和亞麻酸)質(zhì)量分數(shù)也很高，為30.49%。

2.4 金銀花尺蠖幼蟲糞便礦物元素和維生素C、維生素E的質(zhì)量分數(shù)

從表5可以看出：金銀花尺蠖幼蟲糞便中含有多種礦物元素，其中：鈣、鉀、鎂的質(zhì)量分數(shù)較高，分別為 8.126 7、4.955 6 和 3.257 3 mg·g?1，銅的質(zhì)量分數(shù)最低，為 0.053 8 mg·g?1。金銀花尺蠖幼蟲糞便中還含有維生素C和維生素E，質(zhì)量分數(shù)分別為 0.387 5 和 0.158 3 mg·g?1。

表 4 金銀花尺蠖幼蟲糞便脂肪酸的質(zhì)量分數(shù)Table 4 Fatty acid content of larvae feces of H. jinyinhuaphaga

3 討論

表 5 金銀花尺蠖幼蟲糞便礦物元素和維生素C、維生素E質(zhì)量分數(shù)Table 5 Mineral element and vitamin contents of larvae feces of H. jinyinhuaphaga

研究昆蟲糞便營養(yǎng)成分對開發(fā)蟲茶資源具有重要意義。筆者對金銀花尺蠖幼蟲糞便進行分析，發(fā)現(xiàn)金銀花尺蠖幼蟲糞便中含有水分、糖、蛋白質(zhì)、氨基酸、脂肪酸、礦物元素及維生素等多種營養(yǎng)成分。其中含水量為10.08%，與紫白蟲茶相等[6]，略高于倉樟蟲茶(9.8%)[7]、米白蟲茶(10.04%)[17]、老鷹茶(9.57%)[18]和貴州名優(yōu)茶(7.76%)[19]，低于三葉蟲茶(15.47%)[5]和老鷹茶蟲釀茶(15.95%)[18]；總糖質(zhì)量分數(shù)為2.40%，高于紫白蟲茶(0.44%)[6]和米白蟲茶(0.31%)[17]，低于倉樟蟲茶(2.8%)[7]、老鷹茶(3.46%)[18]和貴州名優(yōu)茶(2.75%)[19]，三葉蟲茶和老鷹茶蟲釀茶均未檢出總糖[5,18]；粗脂肪質(zhì)量分數(shù)為2.73%，略低于倉樟蟲茶(2.8%)[7]，高于三葉蟲茶(1.23%)[5]、老鷹茶蟲釀茶(1.02%)[18]、紫白蟲茶(1.41%)[6]、米白蟲茶(0.87%)[17]、老鷹茶(1.92%)[18]和貴州名優(yōu)茶(0.67%)[19]；蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為11.89%，高于紫白蟲茶(9.3%)[6]，低于三葉蟲茶(12.63%)[5]、老鷹茶蟲釀茶(14.26%)[18]、倉樟蟲茶(23.8%)[7]、米白蟲茶(22.34%)[17]、老鷹茶(14.26%)[18]和貴州名優(yōu)茶(27.7%)[19]。

氨基酸的組成和質(zhì)量分數(shù)是評價一種膳食蛋白營養(yǎng)價值的重要依據(jù)。金銀花尺蠖幼蟲糞便中含有17種氨基酸，總氨基酸質(zhì)量分數(shù)為4.326 9 mg·g?1，低于三葉蟲茶[5]、紫白蟲茶[6]、倉樟蟲茶[7]和米白蟲茶[17]。按照FAO和世界衛(wèi)生組織(WHO)的理想模式，質(zhì)量較好的蛋白質(zhì)，其必需氨基酸占總氨基酸的比值[EAA/(EAA+NEAA)]在40%左右，必需氨基酸與非必需氨基酸的比值(EAA/NEAA)在60%以上[21]。金銀花尺蠖幼蟲糞便的必需氨基酸占總氨基酸的比例為38.51 %，接近FAO和WHO理想模式的要求，高于紫白蟲茶(37.63%)[6]、倉樟蟲茶(31.87%)[7]和米白蟲茶(35.69%)[17]，但低于三葉蟲茶(45.29%)[5]，必需氨基酸與非必需氨基酸的比值為62.62%，符合FAO和WHO理想模式的要求，高于紫白蟲茶(60.34%)[6]、倉樟蟲茶(46.77%)[7]和米白蟲茶(55.50%)[17]，但低于三葉蟲茶(82.78%)[5]。根據(jù)相關(guān)必需氨基酸指數(shù)(IEAA)實用評價標準：IEAA＞0.95為優(yōu)質(zhì)蛋白源，0.86＜IEAA≤0.95為良好蛋白源，0.75≤IEAA≤0.86為可用蛋白源，IEAA＜0.75為不適蛋白源[22]。金銀花尺蠖幼蟲糞便IEAA為1.20，為優(yōu)質(zhì)蛋白源，可用于開發(fā)蟲茶，其IEAA也高于倉樟蟲茶(0.763 0)[7]、紫白蟲茶(0.655 9)[6]、米白蟲茶(0.723 9)[18]。但是，金銀花尺蠖幼蟲糞便的氨基酸組成不平衡，賴氨酸為其第一限制性氨基酸，在進行蟲茶開發(fā)時可以加入一定量的賴氨酸，以優(yōu)化其氨基酸結(jié)構(gòu)，從而提高其營養(yǎng)質(zhì)量。

脂肪酸組成是評價一種脂肪營養(yǎng)價值的重要依據(jù)[20]。金銀花尺蠖幼蟲糞便中不飽和脂肪酸質(zhì)量分數(shù)高，為64.05%，P/S值為1.78，高于倉樟蟲茶(0.63)[7]、紫白蟲茶(0.58)[6]，低于三葉蟲茶(2.54)[5]、老鷹茶蟲釀茶(4.54)[18]和遵義毛峰(2.31)[5]，必需脂肪酸(亞油酸和亞麻酸)也很高，為30.49%，高于倉樟蟲茶(27.06%)[7]、紫白蟲茶(17.00%)[6]、老鷹茶蟲釀茶(13.76%)[18]，低于三葉蟲茶(35.25%)[5]和遵義毛峰(64.87%)[5]?？梢?，金銀花尺蠖幼蟲糞便中脂肪酸組成合理，可以開發(fā)為蟲茶，作為脂肪酸的來源之一。

礦物元素對維持生物機體正常生理代謝具有重要作用，金銀花尺蠖幼蟲糞便中含有多種礦物元素，除鉀的質(zhì)量分數(shù)低于倉樟蟲茶(28.085 9 mg·g?1)，鈉、鎂、鈣、磷、鐵、錳、鋅和銅的質(zhì)量分數(shù)分別是倉樟蟲茶的5.26、1.38、2.50、47.12、6.06、1.60、9.28和3.61倍[7]；除鉀、鎂、鈣、鐵的質(zhì)量分數(shù)低于紫白蟲茶 (9.800 0、5.200 0、10.800 0、3.590 0 mg·g?1)，鈉、磷、錳、鋅的質(zhì)量分數(shù)是紫白蟲茶的1.52、1.14、1.04、2.28 倍[6]；除鉀、磷的質(zhì)量分數(shù)低于三葉蟲茶 (20.378 0、1.990 0 mg·g?1)，鈉、鎂、鈣、鐵、錳、鋅和銅的質(zhì)量分數(shù)分別是三葉蟲茶的2.76、1.61、1.10、3.69、1.57、3.31、3.16倍[5]；除鉀、磷的質(zhì)量分數(shù)低于老鷹茶蟲釀茶(22.067 0、1.824 0 mg·g?1)，鈉、鎂、鈣、鐵、錳、鋅和銅的質(zhì)量分數(shù)分別是老鷹茶蟲釀茶的2.69、1.77、10.45、4.17、1.22、4.45、3.40倍[18]；與其他茶葉相比，鉀、磷的質(zhì)量分數(shù)低于遵義毛峰 (20.922 0、4.700 0 mg·g?1)和都勻毛尖 (19.700 0、4.900 0 mg·g?1)，鈉、鎂、鈣、鐵、錳、鋅和銅的質(zhì)量分數(shù)均高于遵義毛峰 (0.087 9、1.900 0、2.900 0、0.162 1、0.735 6、0.032 4、0.022 5 mg·g?1)和都勻毛尖 (0.045 6、1.600 0、2.800 0、0.042 1、0.550 2、0.033 0、0.014 9 mg·g?1[5]。

維生素對生物體的代謝起調(diào)節(jié)作用。金銀花尺蠖幼蟲糞便中維生素C的質(zhì)量分數(shù)低于三葉蟲茶(1.325 8 mg·g?1)[5]，高于常規(guī)茶葉 (0.027 0 mg·g?1)；維生素 E 的質(zhì)量分數(shù)也低于三葉蟲茶 (0.520 6 mg·g?1)[5]。

總之，金銀花尺蠖幼蟲糞便含有多種營養(yǎng)成分，并且還具有一定的抑菌活性[13]和抗氧化活性[14]，具備蟲茶的一些生化特征，若開發(fā)為蟲茶，可為人體提供豐富的蛋白質(zhì)、必需氨基酸、必需脂肪酸、維生素和必需礦物元素，和普通茶葉混合使用，在營養(yǎng)價值上實現(xiàn)互補，對人類健康有利。因此，在食用、藥用保健等方面具有一定的開發(fā)價值和利用前景。今后，還需結(jié)合食品科學、藥理學等對金銀花尺蠖幼蟲糞便的生物安全性進行分析，以全面評價金銀花尺蠖幼蟲糞便作為蟲茶資源開發(fā)利用的可行性。