三种昆虫的营养成分测定

姬玉娇，孔祥峰，周笑犁，耿梅梅，印遇龙*

1南昌大学生命科学与食品工程学院，食品科学与技术国家重点实验室，南昌 330047;2中国科学院亚热带农业生态研究所，中国科学院亚热带农业生态过程重点实验室，长沙 410125

随着全球人口的急剧增长，人们对粮食资源的需求量将越来越大。据悉，世界上约有1/5的人口缺乏蛋白质，尤其是缺乏动物蛋白质［1］。开发新型蛋白质资源，已成为一项迫切的任务。昆虫作为世界上最大的生物类群，其生物量超过所有动物(包括人类)的生物总量，属于可再生资源，又因为昆虫体内粗蛋白质含量高、营养成分易于被人体吸收、繁殖世代短、适于工厂化生产等特点，被认为是理想的亟待开发的蛋白质资源［2］。就能源方面来说，昆虫是变温动物，也就是说要获得等量的蛋白质或其他营养成分时，它们比恒温动物如畜禽等消耗较少的食物能量;在把植物性生物量转化成动物性生物量的过程中，昆虫比传统畜禽具有更高的转化效率。本文系统测定了黄粉虫、蝇蛆和大麦虫三种昆虫的营养成分，为其开发应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料及预处理

黄粉虫、蝇蛆和大麦虫皆由广东昆虫研究所提供。将成熟幼虫置于105℃烘箱中灭酶15 min，再放入65℃烘箱中烘24 h，空气中回潮一昼夜，称衡重，用FW135型万能粉碎机(天津市泰新特仪器有限公司)粉碎，置于棕色广口瓶中保存备用。

1.2 常规营养成分测定

干物质、粗灰分、粗脂肪和粗蛋白含量测定参照张丽英(2003)的方法［3］并略有修改。总能量测定采用精密快速自动热量计(长沙开元仪器厂)。

1.3 矿物元素含量测定

称取干燥至恒重的三种昆虫样品粉末1.0000 g，分别置于锥形瓶中，加入10 mL浓硝酸置于通风橱中冷消化过夜，然后在电热板上沙浴消化，待液体剩余3～4 mL时加入5 mL高氯酸，继续加热至冒白烟，冷却后转移至50 mL容量瓶中，数次清洗锥形瓶，以确保完全转移，定容至刻度后摇匀。用720ES型电感耦合等离子广谱发生仪(安捷伦)测定其中的钙、磷、锌、铁、铜、锰、铅和镉的含量。

1.4 氨基酸含量测定

分别准确称取干燥至恒重的三种昆虫样品粉末1.0000 g置于安瓿瓶中，加入6 mol/L盐酸溶液10 mL，将安瓿瓶于酒精喷灯火焰上封口，放入恒温箱110±1℃水解24 h。然后取出安瓿瓶，冷却、混匀、开瓶、过滤，100 mL容量瓶定容;用移液枪移取800 μL液体至10 mL离心管中，于80℃恒温水浴锅中蒸干;加1 mL蒸馏水于离心管中溶解残渣，继续蒸干，重复3次，除去其中的HCl;离心管中再加入0.02 mol/L盐酸溶液1 mL，反复震荡，并冲洗3～4次，转入10 mL容量瓶中，定容为10 mL;摇匀，用0.45 μm微孔滤膜过滤后取样1 mL用L-8800型全自动氨基酸分析仪(日立公司)测定其中氨基酸的含量，并计算其中芳香族氨基酸、支链氨基酸、直链氨基酸、酸性氨基酸、碱性氨基酸、羟基氨基酸、必需氨基酸和总氨基酸的含量。评定昆虫氨基酸营养价值的化学计算方法如下:

n:代表氨基酸数目;a、b、……j:代表试验蛋白质中各个必需氨基酸的百分含量;A、B、……J:代表标准蛋白质中各个必需氨基酸的百分含量。

2)E/N=样品蛋白质中必需氨基酸总量(E)/样品蛋白质中非必需氨基酸总量(N)×100%;

3)E/(E+N)=样品蛋白质中必需氨基酸总量(E)/样品蛋白质中总氨基酸总量(E+N)×100%。

1.5 中长链脂肪酸含量测定

分别准确称取干燥至恒重的三种昆虫样品粉末1.0000 g，装入10 mL离心管中。加入苯:石油醚(体积比1∶1)混合物2 mL，用锡箔纸包好避光静置，浸提一昼夜;然后再加入 0.4 mol/L的 KOH-甲醇溶液2 mL进行甲酯化，摇匀后静置15 min;加双蒸水至10 mL，10000 rpm离心10 min，取上清液100 μL用气相色谱仪(安捷伦7890A)测定中长链脂肪酸的含量。

GC分析条件为:色谱柱:SP-2560(100 m ×0.25 mm，0.20 μm)毛细管柱，载气为高纯氮气，程序升温:初始温度140℃，保持5 min，以4℃/min升至240℃，进样口温度260℃，FID检测器温度260 ℃，分流比 100∶1，进样量 1 μL。

2 结果与分析

2.1 常规营养成分含量

由表1可见，黄粉虫、蝇蛆和大麦虫风干样中干物质和总能量测定值相差不大，干物质含量最高者为大麦虫(96.20%)、最低者为黄粉虫(92.31%)，总能量最高者为大麦虫(28.66 kJ/g)、最低者为蝇蛆(25.95 kJ/g);粗脂肪含量最高者为大麦虫(41.71%)，最低者为黄粉虫(28.96%);粗蛋白含量最高者为黄粉虫(50.20%)，最低者为大麦虫(45.08%)。

表1 三种昆虫的常规营养成分含量(%)Table 1 Contents of routine nutrients in three insects(%)

2.2 矿物元素含量

由表2可见，在三种昆虫中，磷、铜、锌和锰的含量相差不大，而钙和铁的含量相差较大。钙、铁和锰含量最高者为蝇蛆，分别为 500.0、38.94 和 3.06 mg/100 g，含量最低者为黄粉虫，分别为 46.72、10.51和0.66 mg/100 g;磷和铜的含量最高者均为蝇蛆，分别为885.7 和1.17 mg/100 g，含量最低者均为大麦虫，分别为509.8和0.83 mg/100 g;锌的含量最高者为黄粉虫，分别为10.51和8.60 mg/100 g。三种昆虫中的铅和镉均未达到检测范围。

表2 三种昆虫的几种矿物质含量(mg/100 g)Table 2 Contents of several mineral elements in three insects(mg/100 g)

2.3 氨基酸含量

由表3可见，黄粉虫中的总氨基酸、直链氨基酸、支链氨基酸、羟基氨基酸和必需氨基酸的含量均为最高;蝇蛆中芳香族氨基酸、酸性氨基酸、碱性氨基酸和必需氨基酸的评分均最高。三种昆虫中谷氨酸、天门冬氨酸和精氨酸的含量均较高，其中蝇蛆中谷氨酸和天冬氨酸的含量最高，分别为6.29%和3.97%，黄粉虫中精氨酸的含量最高，为2.47%。

表3 三种昆虫的氨基酸含量(%)Table 3 Contents of amino acids in three insects(%)

芳香族氨基酸 Aromatic AA 2.20 4.76 4.67支链氨基酸 BCAA 8.51 6.40 7.33直链氨基酸 SCAA 5.71 4.29 4.92酸性氨基酸 Acidity AA 11.81 12.29 9.89碱性氨基酸 Alkalescence AA 6.48 6.66 5.78羟基氨基酸 Hydroxy AA 3.58 3.49 3.23必需氨基酸 EAA 16.76 16.21 14.63总氨基酸 TAA 39.88 38.86 36.26 EAAI 30.16 31.06 25.99 E/N 72.49 71.57 67.64 E/E+N 42.03 41.71 40.35

2.4 中长链脂肪酸含量

由表4可见，黄粉虫和蝇蛆中C16∶0、C18∶1和C18∶2的含量丰富，分别占总脂肪酸的24.32%、28.90%、33.17% 和 39.62%、21.65%、23.34%;大麦虫中 C18∶0、C18∶1 和 C18∶2 的含量丰富，分别占总脂肪酸的 23.33%、43.54%、24.54%。

表4 三种昆虫中长链脂肪酸的相对含量(%)Table 4 Relative contents of medium-and long-chain fatty acids in three insects(%)

3 讨论

蛋白质是一切生命活动的基础，可参与生物体内的重要生理过程。昆虫体内的粗蛋白质含量很高，一般为20% ～80%。本研究测定的黄粉虫、蝇蛆和大麦虫的粗蛋白质含量分别为 50.20%、45.62%和45.08%，高于一些膨化大豆(41%)和菜籽粕(44%)的粗蛋白质含量［4］，而且高于猪肉(35%)和大豆(40%)［5］，而低于进口鱼粉(72%)和玉米蛋白粉(70%)。

食物和饲料的营养价值不仅取决于蛋白质含量的高低，更重要的是其中的氨基酸组成和必需氨基酸占总氨基酸的比例。氨基酸具有重要的生理功能，如合成蛋白质、糖异生底物、神经递质和信号转导分子的前体及蛋白质周转的调节物质等，以满足机体生长发育及组织修复更新的需要［6］。氨基酸评价和必需氨基酸比值是作为蛋白质营养价值的评价方法。本研究测得的黄粉虫、蝇蛆和大麦虫的EAAI值分别为30.16、31.06 和 25.99，必需氨基酸总量(E)与非必需氨基酸总量(N)比值(E/N)的百分数分别为 72.49、71.57 和67.64，E 与氨基酸总量(E+N)比值的百分数分别为 42.03、41.71 和40.35。联合国粮食与农业组织和世界卫生组织提出，蛋白质饲料的必需氨基酸应占其总氨基酸的40%左右，E/N应在0.6以上，这三种昆虫均满足此要求。除必需氨基酸外，某些氨基酸能够调节细胞内蛋白质的周转，还是合成NO、多胺、谷胱甘肽、核酸、激素和神经递质等生物活性物质的底物，研究者们称其为功能性氨基酸［7］。其中谷氨酸、精氨酸和支链氨基酸等功能性氨基酸在三种昆虫中的含量较丰富，不仅能促进和维持动物的正常生长，而且可以促进多种生物活性物质的合成，因此昆虫蛋白是很好的氨基酸补充剂。

由于大麦虫中粗脂肪含量最高，因此释放的能量也最高。脂肪酸是动物不可缺少的营养成分，除了供能外，还可在体内转化为活性物质。中链脂肪酸进入机体后被迅速分解燃烧，为机体提供能量，不进入血液循环，因此不造成血脂升高。长链脂肪酸吸收后以脂肪形式进入血液循环，输送并储存在脂肪、肌肉和肝脏等组织器官中，在机体需要能量的时候被分解利用。机体组织的脂质合成主要是短链脂肪酸和单不饱和脂肪酸，并且主要是C16∶0、C16∶1、C18∶0和 C18∶1的合成［8］。日粮能量水平的增加将会导致肌内脂肪含量的显著升高。徐海军等的研究还表明，通过添加豆油来提高日粮能量水平，同时提高了日粮中多不饱和脂肪酸(特别是C18∶2)的水平［9］。本文测得的三种昆虫脂肪含量均较高，尤其是C18∶2相对含量均较高，可作为动物能量和必需脂肪酸的良好来源，但较高含量的脂肪酸容易发生氧化出现酸败，不仅降低了营养价值，还会出现异味影响动物的食欲，因此会增加加工贮存时的难度。

昆虫中富含铜、铁、锌和锰等微量元素，且均为有机矿物元素，容易被动物机体吸收，可为动物提供必需的营养素。所有昆虫的磷含量均较高，也容易被动物机体吸收利用。昆虫体内金属元素的含量容易受昆虫摄食习惯的影响，同一地区的野生昆虫，季节不同或同种不同群落昆虫之间，其体内微量元素的含量也存在较大差异［10］。而环境对重金属含量的影响更大。本文检测的三种昆虫，在一定范围内均未检测出重金属铅和镉，可视为重金属含量未超标。

综上所述，黄粉虫、蝇蛆和大麦虫中蛋白质、氨基酸等营养成分的含量较高，是优质的蛋白质资源，可用于开发动物的蛋白质饲料。但体外营养价值分析无法真实反映动物消化利用率，还需要利用动物试验进一步评价;本研究没有对三种昆虫中的外毒素和激素等生物活性物质进行检测，这些物质是否对动物机体有害尚不清楚，也需要进一步研究。

1 Huang DJ(黄德娟).The development and utilization of insects resources in our country.J Biol(生物学杂志)，1999，2:33-39.

2 Zhang F(张峰)，Zhang ZN(张钟宁).Study on edible insect resources and their exploitation and utilization.Res Sci(资源科学)，2001，23(2):58-60.

3 Zhang LY(张丽英).Technologies of feed analysis and feed quality detection，2stEd.Beijing:Chinese Agricultural University Press，2003.

4 Su J(苏军)，Su N(苏宁)，Wang L(汪莉).The evaluation of nutritional values in yellow mealworm.Feed Res(饲料研究)，2001，(12):13-14.

5 Mu LX(穆利霞)，Liao ST(廖森泰)，Xiao GS(肖更生)，et al.Research status of development and utilization for insect protein.Modern Food Sci Technol(现代食品科技)，2011，27:1507-1512.

6 Tang WJ(汤文杰)，Kong XF(孔祥峰)，Yang F(杨峰)，et al.Nutritional values in seventeen Chinese herbal medicines.Nat Prod Res Dev(天然产物研究与开发)，2010，22:867-872.

7 Kong XF(孔祥峰)，Yin YL(印遇龙)，Wu GY(伍国耀).The progress of pig functional amino acids nutrition.Chin J Anim Nutr(动物营养学报)，2009，21(1):1-7.

8 Bee G，Geert S，Messikommer R.Effect of dietary energy supp1y and fat source on the fatty acid pattern of adipose tissues and lipogenesis in the pig.J Anim Sci，2002，80:1564-1574.

9 Xu HJ(徐海军)，Du W(都文)，Li YJ(李亚君)，et al.Effects of dietary energy level on intramuscular fat acids composition of intramuscular fat and backfat in finishing pigs.Acta Veterinaria et Zootechnica sinica(畜牧兽医学报)，2009，40:1019-1027.

10 Ji YJ(姬玉娇)，Kong XF(孔祥峰)，Yin YL(印遇龙).Insect nutritional values and its application in livestock and poultry production.Nat Prod Res Dev(天然产物研究与开发)，2012，(suppl):220-223，140.