高湿度热风冲击漂白（HHAIB）：一种在食用蟋蟀加工中兼顾干燥效率与品质保持的新策略

《Food and Chemical Toxicology》：High-humidity hot air impingement blanching (HHAIB): A novel strategy to reconcile drying efficiency and quality preservation in edible cricket processing

蟋蟀高湿度热风冲击漂白预处理可有效缩短干燥时间56.52%，抑制褐变和脂质氧化，但降低游离氨基酸及蛋白质含量。

　　

何佳欣|范晓彤|李雷|权世远|罗世业|倪家宝|毕彦祥|李娜|曹如歌|方晓明

天津科技大学食品科学与工程学院，中国天津300457

摘要

本研究探讨了高湿度热风冲击 Blanching（HHAIB）作为预处理方法，以提高食用蟋蟀的干燥效率和品质。在120°C下进行3分钟的HHAIB处理后，干燥时间比传统热风干燥方法缩短了56.52%。扫描电子显微镜观察发现，HHAIB有助于角质蜡层的脱落并加速脱水过程；低场核磁共振分析表明，处理后蟋蟀组织中的水分流动性得到改善。在120°C下处理3分钟后，由于干燥时间缩短，蟋蟀的褐变程度和脂质氧化现象减轻，ΔE值和丙二醛（MDA）含量分别降至6.13和6.12 nmol/g DW。然而，由于热效应，游离氨基酸和可溶性蛋白质的含量分别降至26.26 mg/g DW和5.71 g/100 g DW。这些发现证实了HHAIB作为提高蟋蟀干燥动力学和品质的预处理方法的潜力，为可持续昆虫食品加工提供了理论依据。

引言

预计到2050年全球人口将达到97亿，对传统蛋白质来源和自然资源的压力日益加剧，因此需要寻找可持续的替代方案（Abbas等人，2025年）。食用昆虫作为一种有前景的解决方案脱颖而出：它们具有较高的饲料转化效率，所需土地和水资源较少，并且与传统畜牧业相比，产生的温室气体和氨气排放量大幅降低（Nowakowski等人，2022年）。其中，家蟋蟀（Acheta domesticus）于2022年被欧盟列为可食用昆虫，因其生命周期短、繁殖能力强且适合室内饲养（Kulma等人，2019年；Slu等人，2018年）。干燥后的家蟋蟀生物质含有73.8%的蛋白质，以及适量的脂质（12.1%）、膳食纤维、维生素和必需矿物质（Ando等人，2023年）。除了营养成分外，家蟋蟀粉中的生物活性成分还包括生育酚、γ-谷甾醇、酚类化合物和生物活性肽。这些成分共同具备多种生物功能，如抗氧化、抗炎作用、降低血压以及补充维生素的能力（Boonarsa等人，2025年；Ruggeri等人，2023年；Sommart等人，2024年）。此外，家蟋蟀粉的安全性也得到了充分验证（Zafar等人，2024年）。 新鲜蟋蟀的含水量通常为66–77%，这种高含水量会促进微生物的快速繁殖和酶介导的降解（Zafar等人，2024年）。蟋蟀在死亡后，其体内的正常微生物群（如肠道菌群）会失去宿主的免疫抑制作用，迅速从“共生/休眠状态”转变为“增殖状态”。随后，腐败细菌开始繁殖，分解蟋蟀中的营养物质并释放代谢毒素，从而加速其腐败过程（Nyangena等人，2020年）。此外，当含水量超过15%时，内源性酶（蛋白酶、酚氧化酶和脂肪酶）仍然活跃，会催化脂质氧化和褐变反应，影响营养价值和感官品质（Lampi等人，2020年；Marieshwari等人，2023年；Sun等人，2024年）。为了提高蟋蟀的品质并延长保质期，通常采用干燥方法，包括热风干燥、冷冻干燥和微波干燥（Loypimai等人，2024年）。冷冻干燥可以保持营养价值和活性成分的结构完整性（即维持其分子结构和功能构象），但由于处理时间长且能耗高，限制了其大规模应用（Li等人，2024年）。微波干燥能够快速去除水分，但由于不规则形状的生物质导致加热不均匀，可能引起局部过热和质地损伤（Bhattacharjee等人，2024年）。传统热风干燥（50–80°C）成本效益高且应用广泛（Parniakov等人，2021年），但常会引起酶促和非酶促褐变，导致蛋白质变性、异味和不良的颜色变化（Rout等人，2024年）。 高湿度热风冲击 Blanching（HHAIB）作为一种新型预处理方法，结合了蒸汽 Blanching 和高速冲击空气的优点，能够快速失活酶、提高传热系数（比静态蒸汽高12倍），同时减少固体损失且不产生 Blanching 废水（Deng等人，2019年；Zhou等人，2022年）。研究表明，HHAIB在提高干燥效率和保持食品品质方面具有显著潜力。例如，Deng等人（2019年）发现，对杏子进行HHAIB处理后，干燥时间显著缩短，多酚氧化酶（PPO）活性受到有效抑制，颜色参数得到改善，从而获得色泽理想的干燥杏子。同样，Chen等人（2024年）发现，对南美白虾进行HHAIB预处理后，干燥时间缩短了4%–40%，同时保持了或提高了干燥产品的营养和感官品质。 尽管在水果和蔬菜上的应用取得了良好效果，但HHAIB在家蟋蟀（Acheta domesticus）上的应用尚未得到充分研究。鉴于蟋蟀的高含水量和酶活性给干燥过程带来的挑战，探索HHAIB的潜力具有重要的理论和实际意义。因此，本研究旨在评估HHAIB预处理对家蟋蟀干燥动力学和品质的影响，为其在昆虫加工中的应用提供参考。

材料

N-己烷和石油醚购自中国国药集团化学试剂有限公司。乙醇、甲醇、氯化钠、硫酸和氢氧化钠购自天津大茂化学试剂厂。Coomassie Brilliant Blue、丙二醛检测试剂盒和牛血清白蛋白购自北京Solarbio科技有限公司。 家蟋蟀（Acheta domesticus）购自中国河北的一家本地蟋蟀养殖场，并储存在-20°C环境中。

HHAIB对蟋蟀干燥特性的影响

经过100–120°C下1–3分钟HHAIB处理的蟋蟀的含水量曲线（图1A-C）均能很好地用对数模型（R²?0.9996，图1D）描述，证明了该模型用于预测HHAIB对蟋蟀干燥影响的可靠性（Sitorus等人，2021年）。与未经处理的样品相比，HHAIB显著缩短了干燥时间（p?

结论

本研究证明，HHAIB是一种有效的预处理方法，能够提高食用蟋蟀的干燥效率和品质。通过诱导微观结构变化和促进水分迁移，HHAIB将干燥时间显著缩短了13.05%–56.52%，同时减轻了褐变和脂质氧化等品质劣化现象。这些发现揭示了HHAIB影响干燥动力学的机制。

作者贡献声明

何佳欣：撰写初稿、软件开发、方法论设计、概念构思。 范晓彤：撰写、审稿与编辑、概念构思。 李雷：撰写、审稿与编辑。 权世远：撰写、审稿与编辑、软件开发。 罗世业：撰写、审稿与编辑。 倪家宝：撰写、审稿与编辑、概念构思。 毕彦祥：撰写、审稿与编辑、概念构思。 李娜：撰写、审稿与编辑。 曹如歌：撰写、审稿与编辑、监督。 方晓明：撰写、审稿与编辑。

未引用参考文献

Hall, Reddivari 和 Liceaga, 2020 Liu 等人, 2019 Yan 等人, 2024

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了中国国家重点研发计划（2023YFF1103800）、中国农业研究系统-Bee（NYCYTX-44-KXJ17）、中国农业科学院科技创新项目（CAAS-ASTIP-2015-IAR）以及贵州省科技应用与产业化计划（通用项目075）的支持。

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