朱 芬，石志輝

（1 華中農(nóng)業(yè)大學植物科學技術學院 武漢 430070 2 中國農(nóng)業(yè)科學院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所 嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學與技術廣東省實驗室深圳分中心 廣東深圳 518120）

隨著人口的增長，人類對食物的需求量增加。預計到2050年，全球人口將達到90 億，全球糧食產(chǎn)量要比現(xiàn)在擴增70%才能夠養(yǎng)活世界人口，而對高蛋白食品的需求預計將增加1 倍[1-2]。傳統(tǒng)畜牧業(yè)在為人類提供蛋白的同時，占農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地的78%，占人類用水量的8%，占人為溫室氣體排放量的18%[3]。昆蟲種類豐富，可食用昆蟲種類達1 900 多種。相對畜牧業(yè)來說，昆蟲飼養(yǎng)繁殖排放的溫室氣體，以及生存和繁衍所需土地、水和飼料資源均更少，顯著降低了對環(huán)境的影響[4]。昆蟲將攝入的有機物轉化為優(yōu)質蛋白和其它營養(yǎng)物質的效率更高[5]。有學者估計若將非洲野生蝗蟲全部用于食品生產(chǎn)，每年可增加1 萬t 的蛋白產(chǎn)量，滿足60 萬人對蛋白的需求。另外，昆蟲還含有脂肪酸、碳水化合物、礦物質和維生素等多種營養(yǎng)物質，能夠滿足人們的營養(yǎng)需求[6]。本文從人類食用昆蟲的歷史，食用昆蟲蛋白的特點、營養(yǎng)價值和加工等方面綜述其資源特性、開發(fā)現(xiàn)狀和限制因素等，展望未來發(fā)展方向，為開發(fā)與利用食用昆蟲蛋白資源提供理論參考。

1 食用昆蟲概述

1.1 食用昆蟲的歷史與文化

食用昆蟲是昆蟲本體或者產(chǎn)物可以作為食品供人類食用的昆蟲[6]。昆蟲與人類關系的密切性和自身物種的豐富性，使其在古代就是人們的食物來源之一。我國早在西周時代就有以蟻卵、蟬和蜂等昆蟲作為貴族階級專屬佳肴的記載。食蟲文化廣泛存在于世界各地，食用昆蟲也越來越普遍。直翅目蝗蟲（俗稱“螞蚱”）、蟋蟀、南美棕櫚象鼻蟲（俗稱“棕櫚蟲”）、西方蜜蜂（俗稱“西蜂”）等作為食物的歷史非常悠久[7-8]。公元前1世紀，埃塞俄比亞人民就嘗試將蝗蟲保存在鹽里面，用于長時間儲存，以備食用[9]。

由于不同地區(qū)的自然條件、經(jīng)濟發(fā)展和文化傳承等因素不同，因此發(fā)展出不同的食蟲文化。我國云南傣族和白族喜食螞蟻和蜣螂，也用螞蟻卵、九香蟲（俗稱“屁巴蟲”）和爬沙蟲（俗稱“蟲參”）作為招待客人的佳肴[10]。江浙一帶是我國桑蠶養(yǎng)殖最發(fā)達的地區(qū)，大量蠶蛹經(jīng)蒸、煮、炒和腌制等加工后食用。海南島上的人們喜歡吃沙蟲，湖南地區(qū)喜愛食用蜂巢，山東地區(qū)偏愛米象，天津和北京地區(qū)則喜愛食用蝗蟲。江西一些地區(qū)有吃烤蟬、油炸山茶象幼蟲以及生食馬蜂（俗稱“油籮蜂”）的風俗習慣。廣東、廣西等地淡水水域較多，水生昆蟲數(shù)量豐富并易于捕捉，如龍虱（俗稱“田鱉”）和大田負蝽（俗稱“桂花蟬”）成為廣東著名小吃[11]。廣西壯族人習慣將螞蟻做成食品[12]。世界上其他國家也存在這種現(xiàn)象。在非洲，毛蟲和白蟻是廣泛食用的昆蟲。帝王蛾幼蟲和土星毛蟲是南非主要的食用昆蟲物種之一。印度東北部地區(qū)主要食用蓖麻蠶[13]。日本最受歡迎的食用昆蟲為稻田蚱蜢[14]。泰國擁有世界上最先進的蟋蟀養(yǎng)殖體系，用于制作蟋蟀食品[15]。墨西哥人喜歡食用蠅卵、蟻卵制作的美食[16]。哥倫比亞首都的昆蟲食品市場中油炸螞蟻的小攤點數(shù)不勝數(shù)。

1.2 食用昆蟲的種類與分布

據(jù)估計，全世界食用昆蟲種類有3 000 多種。荷蘭瓦赫寧根大學統(tǒng)計分析全世界已經(jīng)發(fā)表的與食用昆蟲相關的文獻表明：全世界可供人類食用的昆蟲超過1 900 種，分布區(qū)域可以劃分為熱帶非洲地區(qū)、大洋洲地區(qū)、新熱帶地區(qū)、東方地區(qū)和近北地區(qū)五大地理區(qū)域。中國、墨西哥和印度3 個國家可食用昆蟲分布種類數(shù)量均超過300 種?？墒秤美ハx中對甲蟲類記錄最多，達659 種。聯(lián)合國糧農(nóng)組織認為昆蟲富含優(yōu)質蛋白質、維生素等營養(yǎng)物質，可作為人類食物的主要來源，從而緩解當前全球糧食和飼料短缺問題[1]。

2 食用昆蟲蛋白的營養(yǎng)

很多食用昆蟲的蛋白含量都高于雞肉、魚肉、豬肉和牛肉等。文獻記載的236 種食用昆蟲蛋白平均含量在35.34%～61.32%（同翅目含量最低，直翅目含量最高）[17]。其氨基酸種類眾多，含量豐富，必需氨基酸含量接近或超過世界衛(wèi)生組織和世界糧農(nóng)組織制定的氨基酸模式[18]。紫絡蛾蠟的粗蛋白含量為51.59%；人體必需氨基酸7 種，含量為14.72%。云管尾角蟬的粗蛋白含量為57.14%；人體必需氨基酸8 種，含量為21.92%[19]。負子蝽的粗蛋白含量為73.52%；人體必需氨基酸8 種，含量為20.75%。暗綠巨蝽的粗蛋白含量為49.62%，人體必需氨基酸8 種，含量為16.93%[20]。

食用昆蟲蛋白中存在限制性氨基酸，其中，黃褐油葫蘆的限制性氨基酸為賴氨酸，中華寰螽、暗褐蟈螽的限制性氨基酸為蛋氨酸，蝗蟲的限制性氨基酸為賴氨酸和蘇氨酸。蝶類的限制性氨基酸多為含硫氨基酸，也有少數(shù)為蘇氨酸[21]。例如：菜粉蝶第一、二限制性氨基酸為蛋氨酸和亮氨酸。蠶蛹的限制性氨基酸為苯丙氨酸[22]。

食用昆蟲蛋白除了能夠滿足人體所需氨基酸外，還有其它的功能，例如：降血壓、降血糖、抗氧化和增強免疫力等[23]。從黃粉蟲（俗稱“面包蟲”）的蛋白水解產(chǎn)物中提取到活性肽物質Tyl-Ala-Asn，可顯著降低高血壓大鼠的收縮壓[24]。從食用昆蟲蛋白中提取的天然肽物質降血壓的副作用更小[25]。有研究表明食用昆蟲體內(nèi)的抗菌肽蛋白，不僅參與體液免疫和細胞免疫，而且控制腸道微生物群穩(wěn)態(tài)等生理、生化過程[26]。蟋蟀蛋白的水解物存在較強清除自由基活性和降血糖的能力[27]。中華稻蝗體內(nèi)富含賴氨酸和蛋氨酸，食用后可促進人體內(nèi)肉堿的合成，抵抗疲勞。

除蛋白外，食用昆蟲體內(nèi)還含有脂肪酸、碳水化合物、礦物質和維生素等多種營養(yǎng)物質。平均脂肪含量從直翅目蚱蜢、蟋蟀和蝗蟲的13.4%到鞘翅目昆蟲的33.4%，飽和脂肪酸平均含量從膜翅目蜜蜂、黃蜂和螞蟻的31.8%到等翅目白蟻的42.0%[28]。單不飽和脂肪酸平均含量從等翅目白蟻的22.0%到膜翅目蜜蜂、黃蜂和螞蟻的48.6%，而多不飽和脂肪酸從雙翅目蒼蠅的16.0%到鱗翅目的蝶蛾類39.8%[29]。食用昆蟲可提供大量礦物質，如銅、鐵、鎂、錳、磷、硒和鋅，其中鐵和鋅的含量比牛肉、豬肉和雞肉多[30]。食用昆蟲還含有多種維生素，如直翅目蚱蜢、蟋蟀、蝗蟲和鞘翅目甲蟲富含葉酸[28]。

3 食用昆蟲蛋白的加工與提取方法

原型昆蟲食品加工方式主要以炸制、炒制、醬制為主。我國有蟬醬、螞蟻醬、蜂蛹醬、炒竹蟲、油炸馬蜂幼蟲、蟋蟀等昆蟲食品。哥倫比亞人將油炸螞蟻當作休閑食品在戲院出售，柬埔寨的油炸蟋蟀是遠近聞名的美味佳肴。隨著人們對昆蟲食品營養(yǎng)和功能性認知的提高，昆蟲食品逐漸被人們所認識，對其的開發(fā)走上多元化道路，產(chǎn)生了整形昆蟲食品，目前有餅干、面包、昆蟲酒和昆蟲醬油等各類昆蟲食品[31]。

昆蟲蛋白在提取前需去脂處理以便提高蛋白提取率。脫脂昆蟲蛋白的水解率比未脫脂昆蟲蛋白的水解率提高27.43%，原因之一是蛋白不再受到脂肪包裹[32]。目前昆蟲蛋白傳統(tǒng)的提取方法主要包括堿提取法、Tris-HCl 提取法、鹽提取法和蛋白酶提取法四大類[33]。不同種類的昆蟲蛋白提取方法也不同。蠶蛹蛋白的提取多采用堿法和酶法，黃粉蟲蛋白的最佳提取方法為Tris-HCl 緩沖液提取法，蠅蛆蛋白提取則主要通過多種酶混合提取法。比較而言，堿提取法的提取效率和產(chǎn)量最優(yōu)，然而，蛋白易變性，質量較低，產(chǎn)品的口感風味也降低；Tris-HCl 提取法，能夠較好地保持蛋白活性，然而產(chǎn)率較低；鹽提取法能夠維持蛋白活性；蛋白酶提取法可在低濃度下溶解蛋白[34-35]。

為了獲得高質量昆蟲蛋白，干式分餾和堿法提取與超聲、超高壓連用等新型提取方法被用于提取不同的高質量昆蟲蛋白[36]。干式分餾法使從昆蟲中提取的蛋白化學成分多樣化，增加蛋白的富集能力。通過堿性和超聲輔助萃取可將蚱蜢和蜜蜂蛋白的發(fā)泡和乳化能力提高10%～40%[37]。

4 食用昆蟲蛋白的開發(fā)與研究

部分昆蟲食品加工后口感、風味、質地等品質好，消費者易于接受。如：白蟻經(jīng)油炸或烘烤后產(chǎn)生堅果味；蜜蜂經(jīng)干加熱后表現(xiàn)出“肉味”和“培根味”[38]。在小麥粉中加入白蟻粉制成的面包比普通面包更受消費者歡迎[39]。Smetana 等[40]采用雙螺桿擠壓技術將黑菌蟲蛋白濃縮物與水混合擠壓制備肉類類似物。近代我國昆蟲食品蛋白的開發(fā)利用在不斷發(fā)展。如：利用蠶蛹和蠶蛾蛋白研制出多肽營養(yǎng)飲料、醬油等，將純化的食用昆蟲蛋白作為營養(yǎng)劑和食品添加劑[41]。廣東研制出“蠶蛹公補酒”，湖南研制出保健品“三葉蟲茶”，山東煙臺建有“油炸金蟬罐頭”生產(chǎn)線[42]。二戰(zhàn)結束后法國出現(xiàn)以螞蟻、蚱蜢為原料生產(chǎn)的高蛋白食品。德國國內(nèi)建立了昆蟲聯(lián)合加工企業(yè)，將昆蟲深加工的蛋白提純技術投入市場[43]。美國德克薩斯州內(nèi)存在數(shù)家昆蟲加工公司，產(chǎn)值達數(shù)千萬美元[44]。墨西哥在國內(nèi)多個區(qū)域建立了昆蟲養(yǎng)殖基地，制作多種可食昆蟲食品，遠銷其他國家[45]。日本的食用昆蟲產(chǎn)業(yè)也相當發(fā)達，用蠶蛹來制取優(yōu)質蛋白，生產(chǎn)氨基酸，提取有益的微量元素系列產(chǎn)品且獲得了多項專利[46]。

在食用昆蟲蛋白研究方面，從Web of Science（WOS）數(shù)據(jù)庫搜索有關食用昆蟲營養(yǎng)的文獻并構建關鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡圖1，可以看出，食用昆蟲體內(nèi)的蛋白質、氨基酸、抗菌肽、脂肪酸和殼聚糖等營養(yǎng)物質是研究熱點。在中國知網(wǎng)（CNKI）數(shù)據(jù)庫搜索食用昆蟲蛋白的文獻并構建關鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡圖2，可以看出，開發(fā)利用、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展是研究熱點，相比于WOS 研究熱點更偏向于生產(chǎn)實踐、實際應用方面并且與食用昆蟲種類、昆蟲蛋白和昆蟲食品等聯(lián)系緊密。消費者對新型蛋白食品的接受程度和新型食品的開發(fā)利用，促進食用昆蟲蛋白的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

圖1 WOS 關鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡圖Fig.1 Keyword co-occurrence network map on WOS

圖2 CNKI 關鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡圖Fig.2 Keyword co-occurrence network map on CNKI

5 食用昆蟲蛋白開發(fā)的限制因素

5.1 消費者認知與接受度低

食用昆蟲蛋白能被消費者接受，是食用昆蟲產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)[47]。我國自古以來就存在食用昆蟲的風俗習慣，然而，部分人群習慣性地對食用昆蟲接受程度低，對食用昆蟲蛋白存在畏懼心理。部分西方國家的消費者不接受食用昆蟲主要是對食用昆蟲歷史了解不多，加上早期的家庭教育和社會影響所致[48]。有調(diào)研報告指出：食用昆蟲在歐洲國家接受程度較低，消費者對昆蟲的陌生性以及昆蟲對消費者的低吸引性，成為其替代肉類的一個障礙[49]。Wade 等[50]研究表明：新事物恐懼癥是澳大利亞人民拒絕食用昆蟲的主要原因。昆蟲蛋白對于消費者的吸引力不高，就會使昆蟲蛋白產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展受限，部分消費者提出需要在昆蟲蛋白口感、外型和價格方面滿足心理需求的基礎上才能接受[51]。

5.2 養(yǎng)殖和加工技術有待提高

食用昆蟲產(chǎn)業(yè)化必須采用正確的養(yǎng)殖方式，從而得到高品質的食用昆蟲[52]。目前食用昆蟲產(chǎn)業(yè)正處于起步階段，主要采取小型農(nóng)場養(yǎng)殖方式，養(yǎng)殖規(guī)模、疾病防控、食用昆蟲質量還有待提高[53]。

昆蟲蛋白的加工技術影響其成本、貨架期以及消費者的接受度。目前國內(nèi)食用昆蟲加工技術尚處于摸索階段，昆蟲食品多以原型出現(xiàn)。日本和美國等發(fā)達國家昆蟲食品加工技術位居世界前列，產(chǎn)品種類繁多。

5.3 食用安全性有待改善

5.3.1 過敏原 蝦、蟹過敏人群較易對昆蟲蛋白過敏，癥狀常表現(xiàn)為皮膚發(fā)紅、發(fā)癢、惡心嘔吐、發(fā)燒等。有研究表明食用蚱蜢、蝗蟲和蟋蟀可引起急性過敏反應[54]。目前已發(fā)現(xiàn)數(shù)種昆蟲的過敏原，如：從家蠶蛹中能夠檢測到8 種分子質量的主要過敏原陽性蛋白條帶，從東亞飛蝗體內(nèi)檢出5 種分子質量的主要過敏原蛋白質[55-56]。黃粉蟲和蟋蟀的精氨酸激酶蛋白過敏原的交叉反應有限，在歐洲被允許全部或部分商品化[57]。極少數(shù)人攝食柞蠶、家蠶、黃粉蟲等常見食用昆蟲后出現(xiàn)過敏癥狀，可能是其對異源蛋白產(chǎn)生過敏反應。

5.3.2 有毒物質 有些昆蟲可能帶有對人類有毒的物質，需特別關注。例如，松毛蟲幼蟲體內(nèi)含有毒物質，需經(jīng)特殊的處理松毛蟲蛹才能作為蛋白食品食用[58]。芫菁雖可作為藥物食用，但其含有劇毒，誤食容易中毒[59]。在南非，可食用的盾形臭蟲會產(chǎn)生有毒物質，破壞人體皮膚并影響視力[60]。李玲等[61]研究發(fā)現(xiàn)木薯蠶蛹具有遺傳毒性，可致雄性小鼠精子畸變率極顯著增加。

5.3.3 環(huán)境有害物質殘留 昆蟲可能受到環(huán)境中重金屬和農(nóng)藥等物質的影響。重金屬在食物鏈中傳遞，不僅危害昆蟲的生存，還威脅人類健康。對黃粉蟲喂食含有鎘和鉛的有機土壤，在其體內(nèi)就會積累鎘和鉛[62]。蔣筠雅等[63]從我國西南地區(qū)分布的6 種蜻蜓中檢出含量超標的重金屬鎘、鉛、砷等?；瘜W農(nóng)藥會殘留在昆蟲體內(nèi)或表面，在食物鏈中傳遞，最終導致人類神經(jīng)系統(tǒng)和生殖系統(tǒng)受損。食用昆蟲的種類不同對農(nóng)藥的敏感性也不同，需對食用昆蟲逐一檢測[64]。食用昆蟲可能自身攜帶環(huán)境中的病原體，如病毒、細菌、真菌等，對人體會造成危害。此外，加工過程中也可能傳染病菌等微生物。有研究發(fā)現(xiàn)從筍蠹螟（俗稱“竹蛾”）中檢出沙門菌等腸道致病菌，大腸菌群和菌落總數(shù)均超過《農(nóng)產(chǎn)品安全質量無公害畜禽肉安全要求》的規(guī)定[65]。陳濤等[66]曾從蟑螂體內(nèi)檢出引起人類腸道食物中毒、痢疾等疾病有關的微生物。

6 展望

昆蟲蛋白是一種新興的蛋白資源，符合當代社會發(fā)展需求。結合食用昆蟲蛋白的營養(yǎng)、安全性、加工方法和產(chǎn)業(yè)發(fā)展等因素，提出需要關注的方面：

1）食用昆蟲蛋白發(fā)展?jié)摿Υ?社會的發(fā)展和人口的增長導致人們對蛋白的需求增加，研究與開發(fā)食用昆蟲蛋白具有很大的市場空間。全球食用昆蟲市場價值預計2023年將達到11.8 億美元以上。

2）食用昆蟲的資源保護需加強 昆蟲對維持生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定起著重要作用。在發(fā)展食用昆蟲產(chǎn)業(yè)的同時，應加強對食用昆蟲資源的保護，如通過人工飼養(yǎng)，建立保護基地等方式做到可持續(xù)發(fā)展。

3）食用昆蟲蛋白的消費認知有待提高。

4）養(yǎng)殖和深加工技術有待突破 目前世界各國家食用昆蟲產(chǎn)業(yè)的規(guī)模都較小，無法滿足市場需求。