銹色粒肩天牛幼蟲營養成分分析

馮冰霞，劉卓坤，楊茂發,2，劉健鋒*

(1.貴州大學 昆蟲研究所/貴州山地農業病蟲害重點實驗室，貴州 貴陽 550025；2.貴州大學 煙草學院，貴州 貴陽 550025)

替代蛋白是目前食品行業最受關注的投資領域，昆蟲蛋白作為一種比植物蛋白營養更豐富、資源消耗更少的新型蛋白被食品巨頭看好。全球食用昆蟲市場2019年價值超過1.12億美元，預計2019—2026年的復合年增長率將超過47%。食用昆蟲能滿足人類飲食中的蛋白質、脂肪酸和微量元素的需求。特別是在存在糧食危機的國家，食用昆蟲有助于改善飲食和預防營養不良。此外，隨著全球漁業資源枯竭和水產養殖業迅猛發展，對魚粉的需求不斷提高，昆蟲粉有望替代稀缺魚粉作為飼料原料。目前，有超過2000種昆蟲可被食用，其中鞘翅目(31%)和鱗翅目(18%)昆蟲占比較高。

在鞘翅目食用昆蟲中，天牛幼蟲早在我國古代就被作為珍品貢獻給神靈或者帝王，《本草綱目》中對天牛的藥用價值進行了相關記載，其具有活血化瘀，化痰消炎，消腫等功效。目前，國內外對星天牛(Foster)、粗鞘雙條杉天牛Gressitt、栗山天牛Blessig、松褐天牛Hope、麻點豹天牛Gressitt、麻天牛Faldermann、云斑天牛Chevrolat、Chevrolat、White和(Fabricius,1775)等天牛幼蟲或成蟲進行了營養成分測定。

銹色粒肩天牛屬鞘翅目天牛科Cerambycidae粒肩天牛屬，對國槐具有極強的破壞性，有“國槐殺手”之稱。寄生于豆科植物云實(Roth)Alston樹干的銹色粒肩天牛幼蟲俗稱“斗米蟲”，斗米蟲具有較高的營養價值和藥用價值，在《本草綱目》和《中華本草》中均有相關記載，可治療小孩疳積和肝硬化等疾病。作為一種食用昆蟲，其食品安全性評價是一個重要的環節。目前，國內對銹色粒肩天牛幼蟲微生物安全性進行了報道，但就斗米蟲營養價值分析研究至今未曾報道。因此，本文擬對斗米蟲銹色粒肩天牛幼蟲常規營養物質和礦物質組成進行檢測，并對幼蟲開展非靶向脂質組學、脂質組學和相對蛋白定量測試分析。研究結果將為人們安全食用與藥用銹色粒肩天牛幼蟲提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗樣品

銹色粒肩天牛老熟幼蟲，采自廣東省清遠市連州市龍坪鎮青石村(24°47′7.89″N，112°26′58.16″E)。現場將鮮活個體從云實樹干中取出，置于-20 ℃冷凍致死備用。

1.2 營養物質測定

將樣品置于60 ℃恒溫箱烘干，機械粉碎后保存備用。銹色粒肩天牛幼蟲常規營養物質和礦物質元素測定重復3次。

水分的測定：采用烘干法(參考ISO 1442)。

灰分的測定：采用高溫氧化灼燒法(參考AOAC 920.153)。

粗脂肪的測定：采用索氏抽提法(參考AOAC 960.39)。

粗蛋白的測定：采用凱氏定氮法(參考AOAC 2001.11)。

礦物質和微量元素的測定(Ca、Cu、Fe、K、Mg、Mn、Na和Zn)：原子吸收光譜法(參照EN 16943-2017 ICP-OES)。

食用纖維的測定，包括可溶性(SDF)和不溶性(IDF)：參考AOAC 991.43。

1.3 非靶代謝組學測定

將蟲體饑餓處理24 h后，在-80 ℃的條件下將蟲體取出，用液氮研磨后，稱取80 mg樣本，做3個重復，樣本中分別加入適當甲醇乙腈水溶液(2∶2∶1,v/v)，在渦旋60 s，低溫超聲30 min條件下，進行2次搖勻，-20 ℃放置1 h，沉淀蛋白，14 000 rcf，4 ℃離心20 min，取上清液，冷凍干燥，放置-80 ℃條件下進行保存。利用色譜—質譜法進行分析得到數據。將采集獲得的數據，分別使用自建元數據庫和脂質數字微分分析器方法進行代謝物的結構鑒定。

1.4 脂質組學測定

稱取蟲體30 mg，轉移到預先裝有適量磁珠的2 mL離心管中，加入200 μL 4 ℃的水，放入液氮中閃凍5 s， 用MP勻漿儀進行勻漿破碎(24×2，6.0 M/S，60 s，3次)。加入240 μL冷卻好的甲醇，渦旋混合，加入800 μL甲基叔丁基醚，渦旋混合，低溫水浴中超聲20 min，在室溫條件下，放置30 min，14 000 g 10 ℃離心15 min，取上層有機相，氮氣吹干，在-80 ℃條件下進行保存。對處理好的蟲體進行色譜—質譜分析獲得數據。采用LipidSearch軟件4.1版本進行峰識別、脂質鑒定(二級鑒定)、峰提取、峰對齊,定量等處理。提取得到的數據,刪除相對標準偏差>30%的脂質分子。對LipidSearch提取得到的數據，刪除組內缺失值>50%的脂質分子，對數據進行總峰面積歸一化。

1.5 全譜蛋白定量鑒定

將樣品放置在加有適量石英砂的2 mL離心管中，加入適量SDT裂解液，放置于MP勻漿儀，對其勻漿破碎(24×2， 6.0 M/S，60 s，2次)然后在100 w條件下，超聲10 s，停10 s，循環10次，再用沸水浴10 min，14 000 g離心30 min，用濾膜(μm)過濾上清液，將濾液進行分裝，于-80 ℃條件下進行保存。本試驗采用BCA法對蛋白質進行定量分析。采用LC-MS質譜分析法進行分析。通過MaxQuant軟件進行數據庫檢索，在uniprot數據庫中進行蛋白質種類查詢。

2 結果與分析

2.1 銹色粒肩天牛幼蟲常規營養成分分析

經測定，銹色粒肩天牛幼蟲食用纖維(SDF)小于0.1 g/100g，食用纖維(IDF)為1.8 g/100g；脂肪含量為24.4 g/100g，蛋白質含量為15.6 g/100g，灰分含量為0.86%，水分含量為51.5%。

2.2 銹色粒肩天牛幼蟲礦物質成分分析

經測定，銹色粒肩天牛幼蟲含有人體所需的大量元素(鈣、鉀、鎂)，其中鉀含量最高(223 mg/100g)，鎂含量較高(76.9 mg/100g)，鈣含量達18.7 mg/100g。銹色粒肩天牛幼蟲中鐵含量為1.3 mg/100g，錳含量為1.25 mg/100g， 銅(0.45 mg/100g)/鋅(2.33 mg/100g)為0.19，比人體血清正常值低0.82。

2.3 銹色粒肩天牛幼蟲代謝組學分析

銹色粒肩天牛幼蟲具有豐富的代謝物質，在負離子模式下銹色粒肩天牛幼蟲具有咪唑嘧啶和嘌呤衍生物、苯環型化合物、酚類、核苷、核苷酸和類似物、苯甲酸及其衍生物、有機酸及其衍生物、酮酸及其衍生物、中鏈酮酸及其衍生物、短鏈酮酸及其衍生物等代謝物質，而在正離子模式下則未檢測出這些物質(表1和表2)。在正離子模式下測定出的有機氧化合物、碳水化合物和碳水化合物結合物、吲哚及其衍生物、吲哚羧酸及其衍生物、吲哚-3-乙酸衍生物、色胺及其衍生物等物質在負離子模式下也未測定出。

表1 銹色粒肩天牛幼蟲在正離子模式下測定所具有的代謝物質Tab.1 The metabolites of Apriona swainsoni larvae under negative ion mode

表2 銹色粒肩天牛幼蟲在負離子模式下測定所具有的代謝物質Tab.2 The metabolites of Apriona swainsoni larvae were determined in negative ion mode

2.4 銹色粒肩天牛幼蟲脂質組學分析

銹色粒肩天牛幼蟲包含6大類脂質。由表3可知，甘油磷脂類脂質含有物質種類最多，有10種，分別為溶血磷脂膽堿、磷脂酰膽堿、溶血磷脂酰乙醇胺、磷脂酰乙醇胺、溶血磷脂酰絲氨酸、磷脂酰絲氨酸、溶血磷脂酰甘油、溶血磷脂酰肌醇、磷脂酰肌醇、心磷脂；鞘脂類有7種，分別為鞘磷脂、植物鞘氨醇、鞘氨醇、單糖腦苷脂、鞘糖脂、神經酰胺、神經節苷脂；甘油脂類有3種，分別為甘油一酯、甘油二酯、甘油三酯；固醇類和糖脂類都只有2種，分別為豆甾醇酯、谷甾醇酯與單半乳糖基二酰基甘油、硫酸甘油二脂；孕烯醇酮脂類僅只有1種，為Co輔酶。

表3 銹色粒肩天牛幼蟲脂質組成Tab.3 Lipid composition of the larvae of Apriona swainsoni larvae

2.5 銹色粒肩天牛幼蟲蛋白定量分析

經測定，銹色粒肩天牛幼蟲含有氣味的受體2、鐵傳遞蛋白、肌動蛋白、芳基卟啉樣六聚貯存蛋白2、鐵蛋白、組織蛋白酶D等6種蛋白，其中肌動蛋白含量最高，達38%，芳基卟啉樣六聚貯存蛋白2含量最少，僅有1.3%，其余含量介于兩者之間，含量從高到低分別為鐵蛋白(23.4%)、鐵傳遞蛋白(12.9%)、有氣味的受體2(11.9%)、組織蛋白酶D(4.9%)。

3 結論與討論

食用昆蟲作為一種高蛋白、低脂肪的食品，有望緩解全球糧食安全和飼料短缺問題。與其他食用昆蟲相比，天?？评ハx體型較大，其成蟲和幼蟲含有豐富蛋白質和脂肪，還含有多種礦物質和微量元素，具有較高的食用和藥用價值。本研究發現，銹色粒肩天牛幼蟲含有較高含量的脂肪和蛋白質，以及鈣、鉀和鎂等微量元素。銹色粒肩天牛幼蟲包含6大類脂質和6種蛋白，其中，甘油磷脂類脂質含有物質種類最多，肌動蛋白含量最高。

食用昆蟲含豐富的蛋白質和脂肪。本研究發現，銹色粒肩天牛幼蟲的蛋白質含量為15.6 g/100g，與星天牛(17.50 g/100g)和粗鞘雙條杉天牛(16.40 g/100g)蛋白質含量相似，但高于松褐天牛幼蟲蛋白質含量(9.30 g/100g)。本研究結果顯著低于星天牛(45.57 g/100g)、粗鞘雙條杉天牛(41.94 g/100g)、麻天牛(38.21 g/100g)等天牛科幼蟲。銹色粒肩天牛幼蟲脂肪含量為24.4 g/100g，略低于星天牛(33.07 g/100g)、粗鞘雙條杉天牛(31.97 g/100g)和麻天牛(38.91 g/100g)等天牛脂肪含量，但顯著高于松褐天牛(9.87 g/100g)、星天牛(12.70 g/100g)和粗鞘雙條杉天牛(12.50 g/100g)脂肪含量。在食用昆蟲體內礦物質元素多且豐富，能滿足人體生長所需。銹色粒肩天牛幼蟲中鉀、鎂和鈣含量較高，這與松褐天牛、星天牛和粗鞘雙條杉天牛幼蟲中鉀、鎂和鈣含量較多的研究結果相似。但銹色粒肩天牛幼蟲鉀含量(223 mg/100g)顯著高于星天牛(37.3 mg/100g)和粗鞘雙條杉天牛幼蟲(39.94 mg/100g)。銹色粒肩天牛幼蟲鎂含量(76.9 mg/100g)顯著高于栗山天牛(46.80 mg/100g)。與其他天牛相比，銹色粒肩天牛幼蟲蛋白、脂肪和礦物質元素含量存在較大的差異，這可能與天牛種類、蟲態和參考的檢測方法不同有關。

本研究中銹色粒肩天牛幼蟲代謝物質、脂質和蛋白種類豐富，研究發現銹色粒肩天牛幼蟲中含有N-?；窠洶彼幔撐镔|不僅能阻止病菌侵入，同時還是神經節苷脂的傳遞物質，是大腦的組成部分。此外，黃嘌呤可用于治療哮喘；水楊酸是一種天然消炎藥，可用于去角質、消炎、殺菌、常用于治療青春痘。鐵蛋白可減少肝肌勞損，降低患肝癌的風險；肌動蛋白在控制基因表達中起著重要作用，可以調節基因突變引起的肌肉疾病，防止耳聾等。

綜上所述，銹色粒肩天牛幼蟲是一種富含蛋白和脂肪、且含有少量食用纖維，礦物質與微量元素豐富、脂肪和蛋白種類構成完整的食藥用昆蟲。后期將對該幼蟲蛋白和脂肪藥用價值展開研究。