释放昆虫粉的潜力，用于开发可持续且营养丰富的食品：其营养价值与技术功能特性

《Future Foods》：Unlocking the potential of insect powders for the development of sustainable and nutritious foods: Nutritional and techno-functional properties

　　本研究系统对比了三种食用昆虫（赤拟盲蝽、沙漠蝗、家蟋蟀）粉末的营养成分、 techno-functional 特性、抗氧化活性及物理化学特性。结果显示，所有粉末蛋白质含量丰富（50%-65.5%），家蟋蟀粉末膳食纤维最高（10.6%），沙漠蝗矿物质和抗氧化活性最佳。 techno-functional 分析表明，家蟋蟀和赤拟盲蝽粉末乳化能力突出，沙漠蝗凝胶性能优异。研究证实昆虫粉末在改善食品质构、营养和保鲜方面具有潜力，需根据目标选择特定昆虫种类。

　　近年来，随着全球对可持续食品来源的关注日益增加，昆虫作为新型蛋白质来源逐渐受到重视。研究团队通过系统的比较分析，探讨了三种可食用昆虫粉——黑腹丝虫（Tenebrio molitor, TMP）、蝗虫（Locusta migratoria, LMP）和家蟋蟀（Acheta domesticus, ADP）在营养组成、技术功能特性、物理化学性质和抗氧化活性方面的差异。这项研究旨在为食品配方提供科学依据，以便根据具体需求选择合适的昆虫粉。

### 营养组成

三种昆虫粉在营养组成上表现出显著差异。蛋白质含量是它们的首要成分，其中LMP的蛋白质含量最高（65.52%），而TMP最低（50.02%）。脂肪含量则呈现出相反的趋势，TMP的脂肪含量最高（30.80%），LMP最低（14.33%）。此外，膳食纤维含量在LMP中达到最高（10.61%），而TMP最低（3.30%）。这些差异可能与昆虫的种类、生长阶段、饲养条件及饮食有关。例如，成虫的外壳含有较多的几丁质，这可能是导致LMP中膳食纤维含量较高的原因之一。此外，昆虫粉的水分含量普遍较低，低于6%，其中ADP的水分含量最低（4.44%），这表明它们在储存和运输过程中具有良好的稳定性。

### 氨基酸组成

昆虫粉的氨基酸组成对评估其营养价值至关重要。TMP和ADP的必需氨基酸含量符合联合国粮农组织（FAO）对成年人的标准，表明它们的蛋白质质量与传统蛋白质来源相当。然而，LMP在某些必需氨基酸如赖氨酸和含硫氨基酸（蛋氨酸+胱氨酸）方面表现出不足，这可能影响其整体营养价值。此外，不同昆虫粉中的氨基酸含量存在显著差异，其中ADP和TMP的精氨酸含量较高，而LMP中则含有较多的甘氨酸。值得注意的是，TMP和ADP在色氨酸含量上表现较好，而LMP中则未检测到色氨酸。这些差异表明，选择昆虫粉时需要考虑其氨基酸组成，以确保蛋白质的全面性和均衡性。

### 脂肪酸组成

昆虫粉的脂肪酸组成同样显示出明显的差异。所有样本中，不饱和脂肪酸（UFA）的含量均高于饱和脂肪酸（SFA），这表明它们具有较高的营养价值和健康益处。LMP的SFA含量最高，主要由棕榈酸（C16:0）组成，占其总脂肪酸的72%。相比之下，ADP和TMP的SFA含量较低，且在不饱和脂肪酸方面表现出更高的比例。在多不饱和脂肪酸（PUFA）方面，ADP的含量最高，而LMP的含量最低。这些脂肪酸的组成可能与昆虫的饮食有关，例如，如果昆虫主要以富含多不饱和脂肪酸的食物为食，那么其脂肪酸组成也会相应改变。此外，LMP中含有较高的α-亚麻酸（C18:3 n-3），这使其具有更好的抗氧化特性。

### 矿物质组成

昆虫粉的矿物质组成对其在食品中的应用具有重要意义。ADP富含钙、钠、锰和钾，而LMP则在铜、铁和锌方面表现突出。TMP则在铁、镁、钾和磷方面含量较高。这些矿物质的含量差异可能与昆虫的生长环境和饮食有关。例如，某些昆虫可能在富含矿物质的环境中生长，从而使其粉中的矿物质含量更高。此外，铁的生物利用度较低，因为昆虫中的铁主要以非血红素形式存在，这可能影响其在食品中的实际营养价值。然而，昆虫粉中的铁、锌和镁含量仍然高于许多常见的谷物和豆类，表明它们可以作为补充矿物质的潜在来源。

### 物理化学性质

昆虫粉的物理化学性质，如水分活度（aw）和pH值，对食品加工和储存至关重要。LMP的水分活度最高（0.563），而ADP最低（0.401），这表明LMP在储存过程中可能更容易受到微生物污染，因此需要适当的包装以保持其稳定性。pH值方面，TMP的pH值最高（6.86），而LMP最低（5.69），这表明它们在不同食品体系中的适应性不同。例如，接近中性的pH值适合用于面包、乳制品等，而较低的pH值可能更适合用于某些酸性食品。此外，昆虫粉的颜色特性也值得关注，因为它们对最终食品的颜色和消费者接受度有重要影响。LMP的颜色较深，而ADP的颜色较浅，这可能会影响其在某些食品中的使用。

### 技术功能特性

技术功能特性是昆虫粉在食品加工中的重要指标，包括持水能力（WHC）、持油能力（OHC）、膨胀能力（SWC）、乳化能力（EA）、凝胶能力（GC）和乳化稳定性（ES）。这些特性决定了昆虫粉在食品体系中的行为和性能。LMP在这些功能特性中表现出色，尤其是在凝胶能力和乳化稳定性方面，分别达到93%和99%以上，这表明它在构建和稳定乳制品、肉制品等食品方面具有巨大潜力。相比之下，ADP的持水能力和持油能力较低，而TMP的持水能力较高。这些差异可能与昆虫粉的蛋白质组成和结构有关，因为蛋白质的亲水性和疏水性平衡会显著影响其功能特性。此外，技术功能特性还会影响食品的质地和风味，因此在食品开发过程中需要综合考虑这些因素。

### 抗氧化活性

昆虫粉的抗氧化活性是其在食品中应用的重要特性之一。研究表明，LMP的抗氧化活性最高，其次是ADP，最后是TMP。这可能是由于LMP中富含多不饱和脂肪酸，尤其是α-亚麻酸，这在抗氧化方面具有积极作用。此外，昆虫粉中的抗氧化活性还与酚类化合物、生物活性肽、几丁质等有关。这些抗氧化成分不仅可以帮助预防氧化损伤，还能延长食品的保质期，防止脂肪氧化变质。值得注意的是，某些预处理方法，如脱脂或微波辅助提取，可以进一步提高昆虫粉的抗氧化活性，这为食品加工提供了新的思路。

### 主成分分析（PCA）

通过主成分分析（PCA），研究团队进一步探讨了昆虫粉各项特性之间的关系。PCA结果显示，LMP在多个参数上表现出与其它两种昆虫粉的显著差异，如水分活度、矿物质组成、某些氨基酸含量和脂肪酸组成。ADP则在持水能力、持油能力和某些氨基酸含量上表现出较高的相关性，而TMP在水分和脂肪含量、乳化稳定性和脂肪酸组成方面与ADP有较高的相似性。PCA分析表明，三种昆虫粉在营养、技术功能和抗氧化特性上存在显著差异，因此在食品开发中应根据具体需求选择合适的昆虫粉。

### 应用前景

昆虫粉不仅具有丰富的蛋白质和矿物质，还表现出良好的技术功能特性，使其在食品工业中具有广泛的应用前景。它们可以用于增加食品的营养价值，如补充膳食纤维、矿物质和必需氨基酸。此外，昆虫粉的抗氧化活性使其在食品保鲜和健康食品开发中具有重要价值。LMP因其优异的乳化和凝胶能力，特别适合用于乳制品、肉制品和烘焙食品等。ADP和TMP则因其较高的持水能力和某些营养成分，适合用于需要良好水分保持的食品，如肉丸、蛋糕和奶酪。

### 结论

这项研究为昆虫粉在食品工业中的应用提供了科学依据。昆虫粉不仅具有丰富的蛋白质和矿物质，还表现出良好的技术功能特性和抗氧化活性，使其成为可持续食品开发的有力工具。然而，由于不同昆虫粉在营养和功能特性上的差异，选择合适的昆虫粉需要根据具体的食品应用需求进行。此外，昆虫粉的使用还需要考虑其颜色变化对消费者接受度的影响，以及其矿物质的生物利用度。未来的研究可以进一步探索昆虫粉的预处理方法，以提高其营养和功能特性，从而更好地满足市场需求。