综述：从可食用昆虫中提取营养成分的新技术：综述

《Food and Humanity》：Novel Extraction Technologies for Nutrient Recovery from Edible Insects: A Review

可食用昆虫作为可持续蛋白质来源，传统方法（如碱提法）和新兴绿色技术（高压均质、超声波辅助提取等）在营养回收中的效率与环境影响差异显著。研究表明昆虫蛋白提取可减少80%的温室气体排放，但面临设备成本高、安全评估不足及监管滞后等产业化挑战，需通过优化工艺参数、完善标准体系及推动跨学科合作实现规模化应用，助力联合国可持续发展目标。

　　随着全球人口的持续增长，寻找可持续和替代性食品来源已成为当务之急。据预测，到2050年，全球人口将增加约70%，这将对现有的食品生产系统带来巨大压力。目前，人类的饮食模式主要依赖于资源密集型的肉类和植物性食品，这种模式不仅消耗大量自然资源，还导致严重的环境负担，包括气候变化和温室气体排放等问题。为了应对这些挑战，联合国可持续发展目标（SDGs）提出了一系列关键策略，如食品强化、补充和饮食多样化，以确保到2030年实现“零饥饿”（SDG 2）、“良好健康与福祉”（SDG 3）、“负责任的消费与生产”（SDG 12）以及“可持续城市与社区”（SDG 11）等目标。

在这一背景下，可食用昆虫作为一种潜在的可持续食品来源，受到了越来越多的关注。昆虫不仅富含蛋白质、脂肪、维生素和矿物质等营养成分，而且其生产过程对环境的影响远小于传统畜牧业。例如，昆虫蛋白的生产仅需不到传统畜牧业使用的10%的土地和水资源，同时其温室气体排放量可低达传统畜牧业的80倍。这些优势使得昆虫成为解决未来食品安全问题的重要候选。

可食用昆虫在传统饮食中已有悠久的历史，尤其是在热带和亚热带地区。目前，全球已有近2100种昆虫被确认为人类可食用物种，这表明昆虫在不同文化中有着广泛的接受度。此外，昆虫的营养价值和环境友好性使其在现代食品体系中展现出巨大的潜力。许多昆虫，如黑 soldier 飞虫幼虫和面包虫，具有较高的蛋白质含量和必需氨基酸比例，这些成分在传统谷物中往往较为缺乏。因此，昆虫不仅能够满足人类对高质量蛋白质的需求，还能在一定程度上改善营养不均衡的问题。

然而，尽管昆虫在营养和环境方面具有显著优势，其在食品工业中的广泛应用仍面临诸多挑战。其中，关键问题之一是有效提取昆虫中的营养成分。传统的提取方法，如溶剂提取和酸碱消化，虽然能够回收部分蛋白质和脂肪，但往往会影响最终产品的质量，甚至可能引入有害物质。因此，为了实现昆虫营养成分的高效回收，同时确保产品的安全性和营养价值，科学家们正在探索更加环保和高效的提取技术。

近年来，非热能技术（Nonthermal Energy Intensive Techniques）在昆虫营养提取领域取得了显著进展。这些技术包括高压均质（HHP）、超声波辅助提取（USE）、微波辅助提取（MAE）、冷等离子体（CP）、脉冲电场（PEF）以及超临界流体提取（SCE）等。这些新兴技术的优势在于能够优化能源使用，减少或消除有害溶剂的使用，并提升整体的可持续性。与传统的溶剂提取或热处理技术相比，这些方法在提取效率和产物质量方面表现出更高的性能，同时对环境的影响也更小。

以超临界流体提取（SCE）为例，该技术利用超临界流体（如二氧化碳）作为溶剂，在特定的温度和压力条件下提取昆虫中的脂肪。研究表明，SCE能够从黑 soldier 飞虫幼虫中提取高达43%的脂肪，而从面包虫中提取的脂肪比例甚至可以达到95%。这种高效的提取能力不仅提高了脂肪的回收率，还能够保持脂肪中所需的脂肪酸组成，从而确保提取物的营养价值和稳定性。此外，SCE在提取过程中不使用有机溶剂，避免了溶剂残留对食品安全的潜在威胁。

另一个值得关注的技术是冷等离子体（CP），它利用低能量等离子体对昆虫进行处理，从而促进营养成分的释放。CP技术在食品加工中的应用正在逐步扩大，其优势在于能够在不破坏营养成分的前提下，有效提高提取效率。与传统方法相比，CP技术所需的能耗较低，且处理过程更加环保，适合用于大规模生产。

脉冲电场（PEF）技术则是通过施加短时间的高强度电场，使昆虫细胞膜发生破裂，从而释放内部的营养成分。这种方法能够有效提取蛋白质和脂质，同时保持其生物活性。PEF技术的一个显著优点是其处理时间短，能够在短时间内完成提取过程，从而减少能耗和生产成本。此外，PEF技术对环境的影响较小，符合可持续发展的要求。

超声波辅助提取（USE）和微波辅助提取（MAE）也是近年来备受关注的绿色提取技术。USE利用超声波的机械振动作用，促进细胞壁的破裂，从而提高营养成分的提取效率。而MAE则通过微波的热效应加速分子的运动，提高提取速率。这两种技术都能够在较低的温度下完成提取过程，从而减少对营养成分的破坏。此外，USE和MAE在提取过程中所需的溶剂量较少，有助于减少环境污染。

除了这些技术，高压均质（HHP）也是一种有效的非热提取方法。HHP通过施加高压使昆虫细胞破裂，从而释放内部的营养成分。这种方法能够在不破坏蛋白质结构的前提下，实现高效的提取，同时保持产物的天然特性。HHP技术的一个重要优势是其处理过程的可控性，能够根据不同的昆虫种类和营养成分调整处理参数，以达到最佳的提取效果。

尽管这些新兴技术在提取效率和环境友好性方面表现出色，但它们在实际应用中仍面临一些挑战。首先，设备成本较高，这限制了这些技术在中小型食品加工企业中的普及。其次，这些技术的安全性和适用性仍需进一步验证，特别是在大规模生产过程中，如何确保提取物的食品安全和稳定性是一个关键问题。此外，相关的法规和标准尚未完全建立，这使得这些技术在市场推广和产业应用中受到一定阻碍。

为了克服这些挑战，未来的研究应着重于优化提取条件，提高技术的经济性和可扩展性。同时，还需要加强安全评估，确保提取过程中不会引入有害物质，如重金属或微生物污染。此外，建立完善的法规框架和行业标准，将有助于推动这些绿色技术的广泛应用。通过不断的技术创新和政策支持，昆虫作为可持续食品来源的潜力将得到充分释放。

在实际应用中，这些绿色提取技术不仅可以用于昆虫蛋白和脂肪的回收，还能用于提取昆虫中的生物活性化合物，如抗氧化剂和抗炎物质。这些化合物在食品和药品领域具有广泛的应用前景，能够为人类健康提供额外的益处。因此，进一步研究这些技术在不同昆虫种类和营养成分中的适用性，将有助于开发更加多样化的昆虫基食品产品。

综上所述，可食用昆虫作为一种新兴的可持续食品来源，其在营养和环境方面的双重优势使其成为未来食品体系的重要组成部分。通过不断优化和推广绿色提取技术，可以有效提高昆虫营养成分的回收率，同时确保产品的安全性和营养价值。这不仅有助于缓解全球食品安全问题，还能为实现联合国可持续发展目标做出重要贡献。未来的研究和产业实践应聚焦于技术的创新、安全评估和法规建设，以推动昆虫基食品的广泛应用和商业化发展。