花边星齿蛉幼虫矿质元素和脂肪酸含量的初步分析

潘凤溜，瞿玉国，赵驰珺，张佑祥，黄兴龙

(1.吉首大学生物资源与环境科学学院，湖南 吉首 416000；2.湘西州古丈县农业局，湖南 古丈 416300)

星齿蛉(Protohermes)隶属于昆虫纲(Insecta)广翅目(Megaloptera)齿蛉科(Corydalidae)[1]，是一类原始的完全变态昆虫，包含卵、幼虫、蛹和成虫4个发育阶段.幼虫水生，蛹和成虫陆生.星齿蛉幼虫期较长，第1年夏天孵化的幼虫大部分在第3年夏天羽化，部分推迟到第4年夏天，幼虫期长达2～3 a.末龄幼虫老熟后离开水生环境，在岸边潮湿土壤或石头下建造蛹室化蛹，然后羽化为成虫.雌虫交配后，将卵以卵块的形式产于水边的石壁和植物上[2].该种幼虫主要栖息于干净、清澈、较少受到污染的河流溪沟的石头下，水中以气管鳃和毛簇呼吸，捕食水生昆虫等小型节肢动物，对水质变化比较敏感，因此也被广泛用作淡水生态系统的水质监测指示动物[3].

花边星齿蛉(Protohermescostalis(Walker))是广泛分布于我国境内的星齿蛉属昆虫，常见于云南、贵州、河南、湖北、湖南、江西、安徽、浙江、福建、广西、广东等省和台湾地区[4].在湘西地区，其幼虫俗称爬沙虫、水爬虫、水蜈蚣，是一种深受当地群众喜爱的食用昆虫.作者实地调查发现，在吉首市峒河、沱江、万溶江、司马河、丹青河、洽比河流域均有分布，种群数量较多.每年春天，常见当地群众在河流溪沟中捕捞，用于自食或上市销售.花边星齿蛉幼虫还是苗族百虫宴的核心内容之一[5].在矮寨德夯苗寨、古丈默戎苗寨等景区，以星齿蛉幼虫为食材的小吃、菜肴深受游客的喜爱.此外，在四川、云南、广西、福建也有食用齿蛉科昆虫的记录.尤其在四川省攀西地区，齿蛉科幼虫已成为当地的特色食品[6].

前人对广翅目昆虫属模巨齿蛉(Acanthacorydalisasiatica)的营养成分进行了测定，属模巨齿蛉幼虫富含水溶性蛋白、多糖、油脂、有机酸和水分，质量分数分别为4.87%，1.90%，16.45%，3.54%和71.51%[7].此外，还检出14种氨基酸，人体必须氨基酸占总氨基酸的48.1%[7].随着食用价值的开发，人们越来越关心花边星齿蛉幼虫的营养特性，但是对其矿质元素和脂肪酸种类及含量测定迄今未见报道.笔者拟通过ICP-OES法和GC-MS法对花边星齿蛉幼虫矿质元素和脂肪酸进行初步检测，以期为该资源昆虫的开发利用提供科学依据.

1 实验材料

1.1 样品及其处理

2018年10月于吉首市矮寨镇农贸市场购买花边星齿蛉幼虫样品，带回实验室，置-20 ℃冰箱保存备用.使用去离子水将样品冲洗3次，滤纸吸干后称量鲜重，于60 ℃烘干至恒重后，称量干质量,样品含水量为77.01%.将烘干的样品粉碎成粉末，转入玻璃瓶中，于4 ℃冷藏备用.

1.2 仪器与试剂

主要仪器：电热恒温鼓风干燥箱(DGG-9070A，上海森信实验有限公司)；摇摆式中药粉碎机(DFY-300，上海隆拓仪器设备有限公司)；万分之一电子分析天平(OHAOS，上海舜宇恒平科学仪器有限公司)；电热消化炉(CN61M1AED，北京中西远大科技有限公司)；索氏提取仪；iCAP6000电感耦合等离子光谱发射仪(ICP-OES,英国赛默飞世尔科技)；气相色谱系统及气-质联用仪(7890A气相色谱(GC),5975C气-质联用，美国安捷伦公司).

主要试剂：HNO3(优级纯，衡阳市凯信化工试剂有限公司)；HClO4(分析纯，天津市鑫源化工有限公司)；石油醚(分析纯，沸程30～60 ℃，天津市富宇精细化工有限公司)；硫酸(分析纯)；甲醇(分析纯)；正己烷(分析纯).

2 实验方法

2.1 矿质元素测定

准确称量粉末样品0.50 g倒入消化管内，用少量的纯净水润湿，加入5 mL HNO3溶液，浸泡过夜.将浸泡好的样品置于消化炉内，依次于90 ℃处理30 min、140 ℃处理30 min、180 ℃处理1 h.样品冷却后分别加入1 mL HClO4,160 ℃处理20 min，再经180 ℃处理2 h.将样品冷却后定容至25 mL，然后过滤.使用ICP-OES法对样品进行测定.ICP-OES仪器工作参数：发射功率1 150 W，泵速50 r/min，辅助气流量0.5 L/min，载气流量0.75 L/min，积分时间20 s.实验重复5次.

2.2 脂肪酸测定

准确称取粉末样品4.00 g，用滤纸包好，置入索氏提取仪中，用石油醚萃取.萃取温度为60 ℃，萃取时间为10 h.萃取后，当石油醚在提取管的液面即将达到虹吸管的上弯头处时，从水浴锅中取出索氏提取装置，将提取管的下端口插入回收瓶中.倾斜装置使提取管中的石油醚因虹吸而流入回收瓶，再装上平底烧瓶继续放入恒温水浴锅中加热.重复上述步骤，直至冷凝管下端无石油醚滴下.取下平底烧瓶，将烧瓶内物质转移到10 mL小烧杯内.然后，将烧杯置于恒温干燥箱中干燥至恒重.卸下整个索氏提取装置，取出提取管中的样品包.待样品包表面蒸干后，置入60 ℃恒温干燥箱，烘干至恒重，得花边星齿蛉幼虫样品粗脂肪,提取率32.47%.

(1)样品甲酯化.称取0.100 0～0.500 0 g粗脂肪置于锥形瓶内，加入10 mL 1%硫酸甲醇溶液，于70～80 ℃处理30 min.样品冷却后，加入3 mL正己烷，摇匀.静置10 min分层后，取上清液.加入少许无水硫酸钠密封，于4 ℃保存备用.

(2)GC-MS分析.GC-MS分析参考刘祝祥等人所介绍的方法[8].GC-MS条件：DB-5MS石英毛细管柱30 m×0.25 mm ×1.25 μm.色谱条件：柱温100～200 ℃(初始温度50 ℃，终止温度280 ℃) ；升温速度10 ℃/min；气化室温度280 ℃；载气He，流速10～15 mL/min；程序升温 100 ℃保持2 min，以10 ℃/min升至280 ℃，保持10 min.质谱条件：电子轰击源70 eV；发射电流0.3 mA；分辨率500；进样量0.1 μL； 分流比80∶1.

3 实验结果

3.1 花边星齿蛉幼虫矿质元素

实验测定了花边星齿蛉幼虫的K，P，Ca，Mg，Fe，Cu，Co，Mn，Se，Zn，Bo，Al，Cd共13种矿质元素，测定结果列于表1.

表1 花边星齿蛉幼虫矿质元素含量

由表1可知：花边星齿蛉幼虫富含常量元素，各元素含量大小依次为K,Ca,Mg,P，其中含钾量最高，达5 206.00 μg/g；7种微量元素含量大小依次为Fe,Zn,Mn,Cu,Ba,Se,Co，含Fe量最高，达520.75 μg/g，含Zn量次之，为154.15 μg/g.此外，有害元素Al未检出，但含Cd量为0.88 μg/g，高于食品中污染物限量国家标准(GB 2762—2017)，暗示花边星齿蛉幼虫对环境中的Cd可能有一定的富集作用.

3.2 花边星齿蛉幼虫脂肪酸

按照实验方法所述的GC-MS条件，对花边星齿蛉幼虫的甲酯化产物进行GC-MS分析，其色谱图如图1所示.

图1 花边星齿蛉幼虫甲酯化产物总离子色谱图Fig. 1 Total Ion Chromatogram of Protohermes Costalis Larvae

由图1可知，共检测出11个峰.对照质谱图和标准图谱，分析鉴定出花边星齿蛉中含脂肪酸8种.采用色谱峰面积归一化法计算出各成分的相对含量，结果列于表2.

表2 花边星齿蛉幼虫脂肪酸的组分

由表2可知，花边星齿蛉幼虫含有的8种脂肪酸中，不饱和脂肪酸(UFA) 约为44.8%，饱和脂肪酸(SFA) 约为55.2%，UFA/SFA值约为0.8.

3.3 与食品及食用油脂肪酸比较

为探究花边星齿蛉幼虫的营养成分，笔者将检测结果与常见禽畜类、鱼类食品及食用油脂肪酸的文献值[10-11]进行了比较，结果列于表3.

表3 花边星齿蛉幼虫与禽畜类、鱼类食品及食用油的脂肪酸的比较

注:其他脂肪酸包括C13∶0，C15∶0，C17∶1，C20∶0等.

由表3可知，在人体必需的亚油酸和亚麻酸等脂肪酸中，花边星齿蛉幼虫亚麻酸未检出，亚油酸含量约为0.8%，远低于常见禽畜类、鱼类食品及动植物食用油脂，但其不饱脂肪酸和饱和脂肪酸人相对含量及含量比值与牛乳与牛肉最接近.

4 讨论

常量元素是保持人体细胞正常形态与功能的重要组分，具有促进人体生长发育，参与糖、蛋白质和能量代谢，维持细胞内外液渗透压和酸碱平衡，维持神经系统的兴奋性等生理功能.检测结果表明，花边星齿蛉幼虫含有丰富的钾、钙、磷、镁等常量元素，其中含钾量达5 206.00 μg/g，含钙量达3 060.31 μg/g，含镁量达820.4 μg/g，含磷量达424.46 μg/g.

微量元素虽然在人体内的含量不多，但与人的生活和健康息息相关.它们摄入过量或不足都会不同程度地引起人体生理异常或引发疾病[9].锰是超氧化物歧化酶的激活剂，而具有活性的超氧化物歧化酶(SOD)是一种超氧自由基，它能致病和加快人体衰老；硒在血液中含量的高低与癌的发生密切相关，对视觉器官的功能也极为重要.花边星齿蛉幼虫的微量元素中Fe的含量最为丰富，而人体内缺少铁元素会使血红蛋白的合成减少，发生缺铁性贫血现象，出现食欲下降、烦躁、乏力、头晕和新陈代谢紊乱等症状.本实验未检测到有害元素Al，但检测到Cd含量高达0.88 μg/g.我国食品污染物限量标准表明，在各类食品中Cd的含量不得超过0.5 μg/g[10].由此可见，花边星齿蛉幼虫中Cd元素的含量超标.出现Cd含量超标的原因可能是河水被Cd污染所致，或其他不明原因所为，因此不宜长期大量食用本地区的花边星齿蛉幼虫.

实验结果表明，花边星齿蛉幼虫粗脂肪含量超过30%，而一般昆虫干体脂肪含量在10%左右[12]，说明花边星齿蛉幼虫是一种高脂肪不可多食的食物.气相色谱-质谱联用仪测得不饱和脂肪酸约44.8%，饱和脂肪酸约55.2%，其中饱和脂肪酸主要以棕榈酸(C16∶0)为主，硬脂酸(C18∶0)的含量较低.

人体必需的不饱和脂肪酸具有以下生理功能：降低血脂，抗血小板聚集作用；减少炎症，调节免疫能力；健脑益智，改善视力；抗肿瘤作用；降低血液中甘油三酯和胆固醇水平；抑制血液、肝脏和脑组织内过氧化脂质的生成；具有抗血小板凝集和抑制血栓素形成的作用；对肥胖症有很好的疗效[13].本实验所用的脂肪酸提取仪为索氏提取仪，以石油醚(沸程30～60 ℃)进行萃取.石油醚的萃取率在环己烷、正己烷、乙酸乙酯中是最高的[14]，但是实验结果表明，检测到的不饱和脂肪酸以亚油酸 (C18∶(1n- 9))为主，没有检测出亚麻酸，必需脂肪酸的含量低.