解昕媛，羅仕園，劉松奇，原芝荷，安建輝，商龍臣，鄧伶俐*

1(生物資源保護(hù)與利用湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(湖北民族大學(xué))，湖北 恩施，445000)2(湖北民族大學(xué) 生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，湖北 恩施，445000)

昆蟲(chóng)是地球上種類(lèi)十分豐富的一類(lèi)生物，在中國(guó)乃至全世界有著悠久的食用昆蟲(chóng)的歷史[1]。但是受制于習(xí)俗文化和安全性等因素，昆蟲(chóng)作為食品原料的進(jìn)程發(fā)展較為緩慢。隨著全球人口增長(zhǎng)，食品行業(yè)在通過(guò)各種途徑尋找動(dòng)物蛋白的替代形式。昆蟲(chóng)是營(yíng)養(yǎng)豐富，美味且可行的動(dòng)物替代食物選擇。由于當(dāng)前人們對(duì)文化多樣性的高度重視趨勢(shì)以及全球?qū)鉀Q當(dāng)代農(nóng)業(yè)系統(tǒng)環(huán)境影響的迫切需要的認(rèn)識(shí)，其潛力正在增長(zhǎng)。2021年歐盟委員會(huì)發(fā)布法規(guī)(EU)2021/8820號(hào)條例，批準(zhǔn)干黃粉蟲(chóng)幼蟲(chóng)作為新資源食品投放市場(chǎng)，這是歐盟首個(gè)批準(zhǔn)的昆蟲(chóng)類(lèi)食物新資源食品[2]。黃粉蟲(chóng)營(yíng)養(yǎng)豐富，飼養(yǎng)成本低，蛋白質(zhì)含量在49%～55%，氨基酸種類(lèi)與比例與WHO推薦的標(biāo)準(zhǔn)接近，并且不飽和脂肪酸含量較高，富含殼聚糖，是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ睦ハx(chóng)資源[3-4]。相比于其他常見(jiàn)食用昆蟲(chóng)(如蟋蟀)的營(yíng)養(yǎng)成分，黃粉蟲(chóng)不僅含有高蛋白，也含有較高含量的脂肪(～30%)，能夠提供人體所需的必需脂肪酸。并且不同蟲(chóng)態(tài)階段其蛋白質(zhì)和脂肪含量有所差異，可根據(jù)深加工需求選擇不同蟲(chóng)態(tài)的黃粉蟲(chóng)。黃粉蟲(chóng)的飼養(yǎng)難度低，繁殖快，養(yǎng)殖成本低，國(guó)內(nèi)進(jìn)行黃粉蟲(chóng)大規(guī)?，F(xiàn)代化養(yǎng)殖的企業(yè)也逐漸興起。相比于國(guó)外對(duì)于昆蟲(chóng)食品的研究開(kāi)發(fā)，受制于法規(guī)我國(guó)對(duì)于昆蟲(chóng)食品的開(kāi)發(fā)還相對(duì)滯后。但是隨著動(dòng)物蛋白替代品的興起，黃粉蟲(chóng)作為一種高蛋白的替代選擇必定會(huì)在食品行業(yè)獲得更多的關(guān)注。本文將綜合闡述黃粉蟲(chóng)的加工方式及其對(duì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的影響，總結(jié)黃粉蟲(chóng)在烘焙制品、模擬肉制品的應(yīng)用場(chǎng)景，以及黃粉蟲(chóng)油脂和蛋白的相關(guān)應(yīng)用和研究。最后從安全性、消費(fèi)者接受度方面分析黃粉蟲(chóng)在食品領(lǐng)域應(yīng)用的挑戰(zhàn)。

1 黃粉蟲(chóng)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值

黃粉蟲(chóng)加工過(guò)程中經(jīng)過(guò)除雜后通過(guò)冷凍、熱燙等方式將其處死，通常需進(jìn)一步烘干后進(jìn)行保存(圖1)。黃粉蟲(chóng)體營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高，如果不進(jìn)行烘干處理容易導(dǎo)致微生物生長(zhǎng)。烘干的方法有熱風(fēng)烘干、冷凍干燥、微波干燥和真空干燥[5-6]。研究表明烘干的方式對(duì)黃粉蟲(chóng)的顏色和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值會(huì)產(chǎn)生影響。SELALEDI等[7]將黃粉蟲(chóng)于-20 ℃處死后熱燙，然后進(jìn)行日曬干燥、熱風(fēng)烘干和冷凍干燥。熱風(fēng)烘干和冷凍干燥的黃粉蟲(chóng)蛋白含量接近，但高于日曬干燥。然而日曬干燥的黃粉蟲(chóng)氨基酸含量更高。烘干后的黃粉蟲(chóng)粉富含蛋白質(zhì)(>40%)和脂肪(>20%)，能夠作為良好的油脂提取原料和蛋白質(zhì)供體。表1為近年研究中黃粉蟲(chóng)粉主成分測(cè)定結(jié)果。黃粉蟲(chóng)除了能夠提供較高的蛋白質(zhì)補(bǔ)充外，還能夠提供較為豐富的必需氨基酸。表2為近年黃粉蟲(chóng)粉中氨基酸的測(cè)定結(jié)果。黃粉蟲(chóng)全粉經(jīng)過(guò)脫脂后得到黃粉蟲(chóng)油和脫脂的蛋白粉，黃粉蟲(chóng)油必需脂肪酸含量較高，其脂肪酸含量最豐富的是油酸、亞油酸和棕櫚酸(表3)，脫脂后的蛋白粉經(jīng)過(guò)進(jìn)一步提純得到純度較高的黃粉蟲(chóng)蛋白，進(jìn)一步水解研究其功能特性[16]或者用于設(shè)計(jì)功能性載運(yùn)體系[17]。黃粉蟲(chóng)粉中碳水化合物含量較低(～10%)，其中只有一部分是可溶性碳水化合物。SON等[4]測(cè)得的黃粉蟲(chóng)干總碳水化合物為11.45%，可溶性碳水化合物僅3.22%，不可溶性碳水化合物中富含殼聚糖及其衍生物(4.84%)。

圖1 黃粉蟲(chóng)粉加工示意圖

表1 近年研究中黃粉蟲(chóng)粉宏量營(yíng)養(yǎng)素測(cè)定結(jié)果

表2 近年研究中黃粉蟲(chóng)粉氨基酸含量 單位：g/100g黃粉蟲(chóng)粉

表3 近年研究中黃粉蟲(chóng)脂肪酸含量百分比 單位：%

2 黃粉蟲(chóng)在食品領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1 烘焙制品

黃粉蟲(chóng)粉作為一種高蛋白的食品原料被應(yīng)用于新型烘焙食品的開(kāi)發(fā)，例如餅干、薯片、面包、小蛋糕[12,18-19]。黃粉蟲(chóng)的加入可以提升烘焙制品的蛋白質(zhì)含量，膳食纖維含量以及必需氨基酸和必需脂肪酸的含量。低濃度的黃粉蟲(chóng)粉添加對(duì)于面粉的加工性能和烘焙制品的感官和質(zhì)構(gòu)性質(zhì)影響不大。SRIPRABLOM等[8]將黃粉蟲(chóng)粉(0，10%，20%，30%面粉替代量)用于餅干制作(圖2-A)，研究發(fā)現(xiàn)隨著黃粉蟲(chóng)粉替代量的增加，面團(tuán)的硬度和黏著性降低，感官評(píng)分也有所降低，替代量超過(guò)20%后感官評(píng)分顯著降低不可接受。SEVERINI等[14]將黃粉蟲(chóng)粉添加到面團(tuán)中進(jìn)行3D打印(圖2-B)，黃粉蟲(chóng)粉添加量為20 g/100g時(shí)面團(tuán)的柔軟度增加，使得打印模型的直徑、高度和重量有所增加。RONCOLINI等[11]將黃粉蟲(chóng)粉(0，5%，10%替代量)用于制作普通面包和酸面團(tuán)面包(圖2-C)，發(fā)現(xiàn)黃粉蟲(chóng)粉對(duì)于面團(tuán)的發(fā)酵比沒(méi)有影響，5%黃粉蟲(chóng)替代的面包的比容顯著增加，面包硬度顯著下降，而10%替代的面包與空白沒(méi)有顯著差異。KOWALSKI等[11]發(fā)現(xiàn)10%和20%黃粉蟲(chóng)粉替代后面包的比容顯著增加，分別為3.21 mL/g和3.17 mL/g，而30%黃粉蟲(chóng)替代的面包與空白沒(méi)有顯著差異。GONZLEZ等[10]對(duì)比了添加4種不同種類(lèi)昆蟲(chóng)粉(5%替代量)對(duì)面包品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)5%黃粉蟲(chóng)替代的面包比容為3.07 mL/g，顯著低于對(duì)照組(3.54 mL/g)，二者面包的硬度沒(méi)有顯著差異。KHUENPET等[20]也發(fā)現(xiàn)類(lèi)似的比容降低趨勢(shì)，5%黃粉蟲(chóng)替代的面包比容為3.38 mL/g，顯著低于空白的4.13 mL/g。并且黃粉蟲(chóng)替代濃度增加到15%后，面包的比容降低至2.03 mL/g，添加黃粉蟲(chóng)的面包的硬度顯著增加。不同的研究者報(bào)道的趨勢(shì)有較大差異甚至相反，可能是由于制作面包的配方和方法不同。例如KOWALSKI等[11]的結(jié)果與其他人的相差較大，可能是由于制作過(guò)程中的加水量是根據(jù)混合粉粉質(zhì)儀測(cè)定的吸水量進(jìn)行調(diào)整的，而RONCOLINI等[9]制作的面包經(jīng)過(guò)黃粉蟲(chóng)替代后的加水量是保持一致的。圖2-D為?ABUK[21]將黃粉蟲(chóng)粉添加到小蛋糕前(左)后(右)的照片，添加黃粉蟲(chóng)粉后小蛋糕的烘焙產(chǎn)率增加，比容有所降低。

A-添加不同含量黃粉蟲(chóng)粉的面團(tuán)和餅干照片；B-添加不同含量黃粉蟲(chóng)粉的3D打印零食；C-添加不同含量黃粉蟲(chóng)粉的普通面包和酸面團(tuán)面包;D-添加不同含量黃粉蟲(chóng)粉的小蛋糕

低濃度的黃粉蟲(chóng)粉或者脫脂黃粉蟲(chóng)蛋白粉添加到烘焙制品中能夠有效提升其營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，同時(shí)對(duì)其感官評(píng)分和產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)影響不大，但是高濃度的添加會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品顏色加深以及黃粉蟲(chóng)的風(fēng)味會(huì)使消費(fèi)者產(chǎn)生較差的印象。同時(shí)較高的濃度添加時(shí)，黃粉蟲(chóng)對(duì)面團(tuán)中的面筋網(wǎng)絡(luò)起到了稀釋作用，會(huì)影響面筋網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)度從而影響烘焙制品的比容、質(zhì)構(gòu)等。

2.2 模擬肉制品

相比于動(dòng)物蛋白，生產(chǎn)昆蟲(chóng)蛋白所產(chǎn)生的環(huán)境負(fù)擔(dān)、飼料成本和溫室氣體生成更少，因此開(kāi)發(fā)昆蟲(chóng)蛋白作為未來(lái)的肉品替代是應(yīng)對(duì)未來(lái)人口增長(zhǎng)和環(huán)境惡化的解決方案之一。將黃粉蟲(chóng)粉、脫脂黃粉蟲(chóng)粉或者黃粉蟲(chóng)蛋白用于替代肉制品中的部分動(dòng)物肉能夠避免消費(fèi)者對(duì)于昆蟲(chóng)形態(tài)厭惡引起的消費(fèi)決策[22-23]。ORKUSZ[24]綜述對(duì)比了多種肉制品和昆蟲(chóng)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值發(fā)現(xiàn)，昆蟲(chóng)和肉制品在蛋白含量、必需氨基酸含量和必需脂肪酸含量上相當(dāng)，都能夠提供人體所需營(yíng)養(yǎng)，除此之外昆蟲(chóng)還能夠提供維生素C和膳食纖維。CHO等[25]將黃粉蟲(chóng)粉添加到植物蛋白模擬肉制品中，其基礎(chǔ)配料含有65%脫脂大豆粉、25%大豆分離蛋白和10%玉米淀粉，黃粉蟲(chóng)以相比于基礎(chǔ)配料的15%和30%添加，經(jīng)過(guò)雙螺桿擠出后得到模擬肉。黃粉蟲(chóng)粉增加了蛋白溶解度和消化率以及抗氧化活性，但是降低了模擬肉的質(zhì)構(gòu)特性，這可能是由于黃粉蟲(chóng)粉削弱了大豆蛋白網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的分子相互作用，這與黃粉蟲(chóng)粉添加到面筋網(wǎng)絡(luò)中的作用相似。ZHANG等[26]研究了用凍干黃粉蟲(chóng)粉(freeze drying yellow mealworm larvae flour, FD-YMLF)和微波干燥黃粉蟲(chóng)粉(microwave drying yellow mealworm larvae flour, MD-YMLF)不同比例替代法蘭克福香腸中瘦肉后肉品品質(zhì)的差異(圖3)。研究發(fā)現(xiàn)，隨著凍干黃粉蟲(chóng)粉比例的提高，香腸的烹飪損失增加，而微波干燥黃粉蟲(chóng)粉替代后的香腸烹飪損失低于空白組，并且同等替代濃度下添加微波干燥黃粉蟲(chóng)的香腸質(zhì)構(gòu)特性和感官特性優(yōu)于凍干黃粉蟲(chóng)替代，說(shuō)明微波干燥的黃粉蟲(chóng)粉更適合作為肉品替代原料。相比于凍干的黃粉蟲(chóng)原料，烘干和微波干燥的黃粉蟲(chóng)原料具有更好的香氣，這可能是由于干燥過(guò)程中由于溫度升高發(fā)生了美拉德反應(yīng)所導(dǎo)致[27]。

圖3 凍干黃粉蟲(chóng)粉和微波干燥黃粉蟲(chóng)粉不同比例替代瘦肉后的香腸截面

2.3 黃粉蟲(chóng)油應(yīng)用

黃粉蟲(chóng)作為一種油脂含量豐富的昆蟲(chóng)，其不僅可以提供豐富的蛋白質(zhì)還能夠用于提取黃粉蟲(chóng)油，通常采用有機(jī)溶劑浸提法。其油脂的脂肪酸組成如表3所示，含有較高含量的不飽和脂肪酸，其中以油酸和亞油酸最為豐富[15]。SON等[13]測(cè)得的黃粉蟲(chóng)油中的維生素E含量為14.43 mg/100g油，高于大部分動(dòng)物來(lái)源油脂，略低于植物油脂維生素E含量。JEON等[28]研究了200 ℃煎炸5～15 min對(duì)黃粉蟲(chóng)油的影響，發(fā)現(xiàn)煎炸會(huì)加深油脂的顏色和增加油酸和δ-生育酚的含量，并且煎炸后的黃粉蟲(chóng)油表現(xiàn)出更好的油脂氧化穩(wěn)定性，這可能是由于煎炸的過(guò)程中產(chǎn)生的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物具有一定抗氧化性。TZOMPA-SOSA等[29]采用黃粉蟲(chóng)油替代植物油用于炸薯片并研究消費(fèi)者的喜愛(ài)程度，發(fā)現(xiàn)黃粉蟲(chóng)油50%替代后炸的薯片最受消費(fèi)者青睞，說(shuō)明黃粉蟲(chóng)油可作為食品行業(yè)的煎炸用油。

2.4 黃粉蟲(chóng)蛋白應(yīng)用

脫脂黃粉蟲(chóng)粉經(jīng)過(guò)進(jìn)一步提純得到純度較高的黃粉蟲(chóng)蛋白，已有研究對(duì)黃粉蟲(chóng)蛋白的溶解度、乳化性、起泡性及其水解產(chǎn)物的功能特性進(jìn)行了測(cè)定。YOON等[30]用風(fēng)味酶、堿性蛋白酶或者二者混合水解制備了黃粉蟲(chóng)蛋白等昆蟲(chóng)蛋白的水解物，發(fā)現(xiàn)幾種酶解方式水解后溶解度顯著提高，而起泡性降低。風(fēng)味酶處理對(duì)黃粉蟲(chóng)蛋白的乳化活性和穩(wěn)定性均有顯著提升。堿性蛋白酶水解后使得血管緊張素轉(zhuǎn)化酶受到顯著抑制，用酶混合物處理后顯示出對(duì)α-葡萄糖苷酶活性的有效抑制。YU等[16]對(duì)比了黃粉蟲(chóng)分離蛋白(mealworm protein isolate, MPI)和大豆分離蛋白(soy protein isolate, SPI)水解(堿性蛋白酶，pH 8.0，60 ℃，3 h)前后的功能特性。黃粉蟲(chóng)分離蛋白具有更高的乳化活性、乳化穩(wěn)定性，但是其在pH 3～9溶液中的溶解度低于大豆分離蛋白。堿性蛋白酶水解提升了黃粉蟲(chóng)分離蛋白的溶解性，并且其溶解度高于大豆分離蛋白水解產(chǎn)物。MPI的起泡性和起泡穩(wěn)定性低于SPI，水解增加了MPI的起泡特性。15%的MPI在pH 5、pH 7、pH 9條件下可形成凝膠，而水解MPI不可形成凝膠。MPI具有更高的總酚含量以及更優(yōu)的DPPH自由基清除能力。黃粉蟲(chóng)分離蛋白的功能特性與現(xiàn)有商用的植物蛋白具有可比性，具有應(yīng)用到食品體系的前景。已有研究利用黃粉蟲(chóng)蛋白制備乳液[31]以及如姜黃素等的生物活性物質(zhì)載運(yùn)體系設(shè)計(jì)[17]。GROSSMANN等[32]將黃粉蟲(chóng)蛋白水解后與木糖在98 ℃下美拉德反應(yīng)30 min，美拉德反應(yīng)后增強(qiáng)了其苦味和鮮味強(qiáng)度，說(shuō)明黃粉蟲(chóng)蛋白水解產(chǎn)物可作為新型風(fēng)味物質(zhì)開(kāi)發(fā)的原料。

3 挑戰(zhàn)與展望

昆蟲(chóng)食品開(kāi)發(fā)和推廣的另一挑戰(zhàn)是消費(fèi)者的接受度，由于文化背景、成長(zhǎng)環(huán)境和心理因素的差異，消費(fèi)者對(duì)于昆蟲(chóng)食品的普遍接受還需要一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程[38]。在針對(duì)烘焙脆片的制備和消費(fèi)者評(píng)價(jià)中，環(huán)保和感官品質(zhì)是影響消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)昆蟲(chóng)食品的主要原因[39]。個(gè)人的食品喜好是從小開(kāi)始建立，因此昆蟲(chóng)食品的普及在保證安全合規(guī)的前提下可以從兒童零食等方向出發(fā)，提高消費(fèi)者的接受度和喜愛(ài)度。

已有大量研究證實(shí)黃粉蟲(chóng)添加能夠增加各類(lèi)食品的蛋白質(zhì)、必需氨基酸和必需脂肪酸含量。但是提升營(yíng)養(yǎng)的同時(shí)黃粉蟲(chóng)原料對(duì)食品的加工性能可能會(huì)產(chǎn)生不良影響，例如破壞面筋和模擬肉的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。黃粉蟲(chóng)應(yīng)用到未來(lái)食品的開(kāi)發(fā)需要關(guān)注以下幾方面:(1)安全性的評(píng)估；(2)致敏機(jī)理的研究及降低致敏性；(3)降低微生物污染；(4)探究黃粉蟲(chóng)原料和食品其他組分之間的相互作用，從而為昆蟲(chóng)食品的開(kāi)發(fā)提供理論基礎(chǔ)。