昆蟲作為食品和飼料蛋白的潛力和挑戰

韓 鄲

（貴州省濕地和公益林保護中心，貴州貴陽 550001）

食用昆蟲，即可供人和動物吃的昆蟲，迄今為止，超過2000種昆蟲被認為可以食用（Jongema，2012）。工業化國家的食用昆蟲很少，相應的研究數據有限。據報道，30年前意大利東北部的南阿爾卑斯山脈一直食用5種昆蟲或其產品，這類昆蟲和甲殼類動物（如蝦、蟹、龍蝦、磷蝦）一樣，也屬于節肢動物，有一百多萬種（Dreon和Paoletti，2009）。昆蟲又分為鞘翅目（真甲蟲）、雙翅目（蒼蠅）、半翅目（蟲子）、膜翅目（黃蜂、蜜蜂、螞蟻）、等翅目（白蟻）、鱗翅目（蝴蝶、飛蛾）、直翅目（蚱蜢、蝗蟲、蟋蟀）。從昆蟲的生命周期來看，可將其分為完全變態昆蟲（由卵或胚胎到幼蟲、蛹、成蟲）和半代謝性昆蟲（由卵到若蟲、成蟲、未完全變態）。相比傳統的家畜，昆蟲飼料轉化效率更高，因為大多昆蟲是雜食物種，可以利用有機廢物，且飼養過程中占用的空間較少。為了大規模工業化生產昆蟲，必須發展自動化技術和安全程序，以確保以昆蟲為原料的食品安全和飼料產品的經濟生產。此外，消費者的接受程度還有待提高。

1 規?；a食用昆蟲的加工技術

雖然大多數食用昆蟲可以在野外收集，但昆蟲飼養至少有幾千年的歷史，如養蠶、養蜂等。由于昆蟲養殖需要高強度的體力勞動，大量生產食用昆蟲蛋白的成本較高，其價格與肉類相當。如荷蘭50 g凍干粉虱的售價為4.85歐元，外加運費、廣告費，其售價可達到32.33歐元，而在尼日利亞，毛毛蟲是該國最廣泛銷售的食用昆蟲，價格大約是牛肉的兩倍（DeFoliart，1999）。到目前為止，在野外不受控制和不可持續的采伐導致過度采集、森林破壞和物種滅絕。因此，為了在工業規模上飼養食用昆蟲，同時保護森林，要建立具有成本效益且又安全的食用昆蟲養殖系統。此外，為了大規模生產更具競爭力的蛋白，有必要開發養殖及收獲后的加工技術，包括相應的安全和質量監控來確保食品和飼料安全。

在獲得最大的效益，必須選擇合適的可食用昆蟲品種，同時還要考慮消費者的接受程度。根據其大小、社會行為、安全性、流行趨勢、繁殖和生存潛力、營養效益、儲藏潛力和可銷售性來選擇（Schabel，2010）。根據飼養物種和昆蟲生命周期的發展階段制定養殖程序，此外還需要考慮其他飼養因素，包括溫度、光照、濕度、通風、飼養容器屬性、幼蟲密度、產卵地點、食物和水的可用性、食物成分和質量及微生物污染（Tchuinkam等，2011）。直翅目昆蟲如蝗蟲和蟋蟀作為食物和飼料具有很大的潛力，Haldar等（1999）通過蝗蟲養殖研究發現，84只雌性蝗蟲在29～35 d內產生了1 kg的生物量。為了降低食用昆蟲生產過程中的成本，有必要開發飼養、收獲、加工和配送的自動化技術，這可能包括飼養容器表面去污技術及監控設備開發（如疾病監測）。進一步降低成本的手段包括開發廉價的飼養基質（如有機廢物）、改善自動化衛生程序、控制疾病從而減少損失。除降低飼養過程中的損失外，衛生程序還可減少微生物污染，從而提高食品和飼料安全性。

2 食用昆蟲的安全性

并不是所有的昆蟲都可以安全食用，正如它適用于動植物食品一樣，有些昆蟲不能食用或引起過敏反應。如非洲蠶蛹含有一種硫胺素酶，可導致硫胺素缺乏癥，而有些昆蟲甚至含有驅蟲劑或有毒化學物質作為防御機制。野生昆蟲通?？梢园踩秤?，但當它們在殺蟲劑處理的地區進食時，體內會沉積殺蟲劑（Yen，2010）。對于所有在野外或農場收獲的昆蟲都需要適當處理和儲存，以防止污染和腐敗，確保食品和飼料安全。Schabel（2010）報道了食用昆蟲引起的肉毒中毒、寄生蟲病和黃曲霉毒素中毒的病例，其認為需要注意昆蟲的人畜共患病風險。與牛結核病、甲型流感或沙門氏菌病類似的由昆蟲直接傳染給人類的人畜共患病尚不清楚，但昆蟲是人畜共患病媒介，如細菌、病毒、寄生蟲和真菌（Kruse等，2004）。因此，為了預防人畜共患病，必須抑制食用昆蟲與受感染的人或動物的接觸。

在食用昆蟲微生物污染調查中，Opara等（2012）在尼日利亞采集的新鮮收獲的棕櫚幼蟲和熱處理的棕櫚幼蟲中發現了大腸桿菌和克雷伯氏菌，熱處理棕櫚幼蟲的污染主要是由于葡萄球菌處理不當造成的。用魚塘廢物培養的家蠅幼蟲腸道和體表分離的微生物中包含致病性金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌、曲霉、蠟樣芽孢桿菌和非致病性枯草桿菌（Banjo等，2006）。用于食品和飼料的昆蟲中病原微生物的存在構成了一種潛在的健康威脅，必須通過收獲后的加工、處理和儲存措施加以克服。Klunder等（2012）調查了3種新鮮、加工和儲存的食用昆蟲的微生物學特性，發現新鮮昆蟲中微生物和孢子形成的細菌和腸桿菌科含量很高，這些昆蟲是典型的從土壤中收獲的。隨后煮沸（5～10 min）阻止了蟋蟀的黑色變色酶過程，導致所有昆蟲種類的微生物負荷下降和腸道細菌的消除，而烘烤（10 min）沒有完全消除腸道細菌。一般來說，熱處理（焙燒10 min或煮沸5～10 min）不能完全滅活細菌孢子，因此，孢子形成的細菌在食用昆蟲中構成潛在的風險，需要研發新的去污技術，如高壓熱滅菌或110～150℃常規滅菌及適當的儲存條件。值得注意的是，在烘烤或煮沸前的粉碎并沒有提高熱處理步驟的效率，相反，與整個粉蟲幼蟲相比，會導致更高的微生物負荷。在貯藏試驗中，新鮮和熱處理的蟋蟀分別在5～7℃和28～30℃溫度下貯藏，由于新鮮蟋蟀的初始微生物量相當高，即使儲存在5～7℃也會出現感官質量損失，如變色。28～30℃貯藏的水煮蟋蟀腐敗迅速，5～7℃貯藏的蟋蟀保質期可超過2周，同時煮沸后的干燥和酸化可能會增加室溫下貯藏蟋蟀的貨架壽命（Klunder等，2012）。

然而，食用昆蟲的微生物污染調查說明昆蟲學家需要研究關注其微生物威脅及開發相應的去污和儲存方法來確保食品和飼料安全。此外，還需要針對性的制定食用昆蟲相關標準，包括產品規格、微生物特性、化學殘留物和污染物的標準、采樣、分析方法、包裝、保存和儲存方法及標簽要求。

3 食用昆蟲的營養價值及其在食品和飼料中的應用

食用昆蟲通常是蛋白質、脂肪、能量、維生素和礦物質的良好來源。如100 g毛毛蟲可以為人提供76%的每日所需的蛋白質和近100%的維生素（Agbidye等，2009）。干蠶蛹由大約50%的蛋白質和30%的脂質組成，比較100 g食用昆蟲和100 g鮮肉，豬肉除含有較高的脂肪外，其能量含量是相似的（Sirimungkararat等，2010）。但與牛肉、豬肉、雞肉和羊肉相比，白蟻、蚱蜢、毛蟲、象鼻蟲和家蠅是更好的蛋白質來源。在人體對氨基酸需求方面，昆蟲表現出高品質的氨基酸圖譜，含有高含量的苯丙氨酸和酪氨酸，除蛋氨酸外，總體滿足需求（Schabel，2010）?；邗r重，昆蟲的脂肪含量一般在10%～30%之間，幼蟲期和蛹期的脂肪含量高于成蟲期，而活的白蟻提供約350 kcal/100 g能量，由約23%的蛋白質和28%的脂肪組成，它們是世界上第二大食用昆蟲，僅次于蚱蜢。此外，食用昆蟲脂肪酸譜中飽和脂肪酸與不飽和脂肪酸的比值為0.4～0.65（Chen等，2009）。一般可認為大多數昆蟲都含有大量的鉀、鈣、鐵、鎂和硒，特別是白蟻鐵含量高，而且部分食用昆蟲比牛肉、豬肉和雞肉含有更多的鐵和鈣（Banjo等，2006）。值得注意的是，尤其是毛毛蟲，通常會提供大量所需的礦物質，如100 g毛毛蟲平均能提供335%的最低每日所需鐵（Schabel，2010）。此外，昆蟲還提供多種維生素，如蜜蜂幼蟲富含維生素A和維生素D，毛蟲富含維生素B1、B2和 B6（Schabel，2010）。關于昆蟲的高營養價值，必須考慮到昆蟲的營養狀況高度依賴于飼料成分。如用含有有機廢物的不同飼料喂養粉蚧幼蟲，可導致幼蟲的營養成分不同（Ramos-Elorduy等，2002）。早前所述的昆蟲營養成分大部分來源于野外采集的昆蟲，但如果有機廢物被用于昆蟲工廠化養殖，則應考慮昆蟲的營養狀況。除了營養成分外，還應調查潛在的有害成分（如過敏原），以確保食品和飼料產品的安全。

昆蟲是一種極具潛力的飼料，尤其考慮到其營養價值，其對空間的要求很低，特別是對家禽、魚類及爬行動物，因為昆蟲是它們在自然棲息地的食物。此外，用作飼料的昆蟲可以在糞肥和魚等有機廢物上飼養，而不會引起消費者的反感和倫理問題?；阮愑捎谄涞鞍踪|含量高于豆粕、魚粉等其他蛋白質來源，且富含鈣、鎂、鋅、鐵和銅等微量營養素，被認為是家禽飼料中潛在的飼料成分之一。在家禽日糧中，用干蠶蛹代替魚粉用于生長和產蛋也是可行的，如在雞飼料中添加10%～15%的家蠅幼蟲可以改善肉雞生長性能和胴體質量，胸肌蛋白質含量保持不變，賴氨酸和色氨酸含量增加。Ramos-Elorduy等（2002）飼養試驗表明，在肉雞日糧中添加0、5%和10%的粉蟲幼蟲對采食量、增重和飼料效率無顯著影響，這使得以有機廢物飼養的黃粉蟲成為雞飼料的潛在補充料。St-Hilaire等（2007）認為，非有害蠅類可用于生產高質量魚飼料，其富含n-3多不飽和脂肪酸，作為魚粉和魚油的替代品，同時也減少動物廢物。

利用昆蟲及其產品作為食品配料不僅具有營養價值，而且具有實用價值。Omotoso（2006）研究了天蠶幼蟲粉的功能特性，獲得了較高的吸油和吸水能力，因此，天蠶幼蟲粉可以應用在烘焙產品中，由于其高吸水能力，作為氣味護劑可以提高食品口感。盡管昆蟲蛋白有營養價值，但只有當其不僅在生產成本方面，而且在水、能源消耗和排放等環境方面都能得到有效利用時，最終它才可能成為肉類替代品。

4 食用昆蟲的環境問題

考慮到昆蟲高蛋白含量和良好的營養狀況，必須考慮是否可以生產食用昆蟲來代替肉制品，也可以作為飼料成分，從而成為家畜的一個相當可觀的替代選擇。因此，必須評估大規模昆蟲生產對環境的影響。但迄今為止關于昆蟲飼養對環境影響的資料很少。從1980年到2004年，全球肉類產量幾乎翻了一番，而且這一趨勢還在繼續，發展中國家年增長率超過5%，導致飼料、土地及淡水需求迅速增長，溫室氣體產量增加。研究表明，在世界上許多地方昆蟲的食用量在下降，這可能是由于城市化的加劇和消費習慣發生轉變（Gracer，2010）。生產1 kg肉，牛需要7.7 kg飼料，羊需要6.3 kg飼料，豬需要3.6 kg飼料，雞需要2.2 kg飼料，蟋蟀只需要 1.7 kg飼料（Huis，2010）。由于昆蟲飼料利用效率高，因為他們是冷血動物，可以從食物中獲取水分，因此不需要飲用水，而且能生長在有機廢物中。除了糧食和飼料生產的水消耗外，還必須考慮其對溫室氣體生產的環境影響?？偟膩碚f，畜牧業對溫室氣體排放的全球貢獻中，有9%的二氧化碳、35%～40%的甲烷、65%的一氧化二氮和64%的氨氣。關于食用昆蟲習慣對環境影響的結論，必須考慮到殺蟲劑的危害。由于考慮農作物的生長，因此需要使用殺蟲劑?？紤]植物的蛋白質含量一般是低于食用動物，使用殺蟲劑來保護植物具有一定的爭議。

5 結論與展望

昆蟲是一個潛在的食物和飼料來源，因為它們有一個很平衡的營養配置，可以滿足人類和家畜的氨基酸需求，富含多不飽和脂肪酸、微量營養素和維生素。但還必須根據大規模食用昆蟲生產的適宜性和蛋白質供應等特點以及預期用途來選擇適當的物種。此外，還需要確定適當的低成本飼料，如有機廢物和副產品，最好能能提供某些必需營養素。與家畜相比，飼養昆蟲似乎在溫室氣體生產、水消耗和土地需求方面更環保。