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为解决全球粮食危机与资源短缺问题,研究人员开展超声辅助提取六种食用昆虫(黄粉虫等)油脂的研究,分析其理化特性、脂肪酸组成等。结果表明部分油脂具高不饱和脂肪酸含量与抗氧化活性,为昆虫油脂开发提供依据。
在全球人口持续增长的背景下,预计 2050 年将突破 90 亿,传统畜牧业面临土地、水资源及环境压力的挑战,寻找可持续的替代食品资源成为当务之急。昆虫作为一种高营养、低环境负荷的生物资源,其蕴含的油脂具备优质脂肪酸、生物活性成分等特点,被联合国粮农组织(FAO)视为极具潜力的未充分利用资源。然而,目前关于多种食用昆虫油脂的系统性研究较少,且消费者对昆虫食品的接受度较低,限制了其开发应用。如何高效提取昆虫油脂并深入解析其理化特性、功能活性,成为推动昆虫资源食品化的关键科学问题。
为填补这一研究空白,山东泰安岱岳区昆虫农业科技农场与相关机构的研究人员开展了相关研究。他们以中国市售的六种食用昆虫(黄粉虫(Tenebrio molitor)、蟋蟀(Teleogryllus mitratus)、东亚飞蝗(Locusta migratoria manilensis)、黑蚱蝉(Cryptotympana atrata)、天蛾幼虫(Clanis bilineata tingtauica)和短臂金龟幼虫(Protaetia brevitarsis))为研究对象,采用超声辅助正己烷提取法获取油脂,并对其进行多维度分析。研究成果发表在《Future Foods》,为昆虫油脂的功能性应用提供了重要科学依据。
研究采用的关键技术方法包括:超声辅助提取法(优化油脂得率)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析分子结构、气相色谱(GC)测定脂肪酸组成与角鲨烯含量、高效液相色谱(HPLC)检测生育酚、差示扫描量热法(DSC)分析热稳定性、顶空固相微萃取 - 气相质谱联用(HS-SPME-GC-MS)鉴定挥发性成分,以及 DPPH 和 ABTS + 自由基清除实验评估抗氧化活性。样本均购自国内农场,确保来源可靠。
3.1 油脂提取率与颜色特征
黄粉虫油脂提取率最高(33.90%),显著高于其他昆虫。黑蚱蝉油脂颜色最浅(L*=41.34),天蛾幼虫油脂红度(a*=19.41)和黄度(b*=40.26)最高。颜色差异可能与昆虫种类及油脂氧化程度相关。
3.2 理化特性与氧化稳定性
黄粉虫油脂酸值(AV=1.98 mg/g)和过氧化值(PV=0.43 mmol/kg)最低,氧化稳定性最佳;短臂金龟幼虫油脂酸值最高(97.52 mg/g),氧化程度较高。DSC 分析显示,多数油脂在低温下存在多结晶峰,天蛾幼虫油脂结晶点较高(-4.5°C),提示其脂肪酸组成独特。
3.3 脂肪酸组成与营养评估
黑蚱蝉油脂不饱和脂肪酸(UFA)含量最高(82.51%),天蛾幼虫油脂多不饱和脂肪酸(PUFA)含量达 46.44%,富含 α- 亚麻酸(37.90%)。除短臂金龟幼虫外,其余五种油脂的 PUFA/SFA 比值均 > 0.45,符合抗癌饮食标准,显示较高营养潜力。
3.4 挥发性成分与香气特征
六种油脂共检测到 8 类挥发性化合物,烃类为主要成分,其中苯乙烯(甜杏仁味)和 D - 柠檬烯(柑橘味)普遍存在。黄粉虫和东亚飞蝗油脂挥发性成分丰富,含烤坚果、炒豆香气的吡嗪类化合物,具备食品风味改良潜力。
3.5 抗氧化活性与生物活性成分
黑蚱蝉和天蛾幼虫油脂 DPPH 自由基清除能力最强,IC50 分别为 19.20 mg/mL 和 23.63 mg/mL,与高 UFA 含量和生育酚(天蛾幼虫含 160.24 mg/kg)相关。角鲨烯作为天然抗氧化剂,在天蛾幼虫油脂中含量最高(1344 mg/kg),进一步支持其抗氧化功能。
3.6 磷脂组成与功能特性
东亚飞蝗和黑蚱蝉油脂磷脂含量较高(31.2 mg/g 和 32.0 mg/g),主要成分为磷脂酰乙醇胺(PE),具抗炎和抗肿瘤潜力,可作为功能性食品添加剂。
研究表明,六种昆虫油脂均具备独特的营养与功能特性:黄粉虫油脂提取率高、稳定性好,适合作为油脂基料;黑蚱蝉油脂富含 UFA,抗氧化活性突出;天蛾幼虫油脂 PUFA 和生物活性成分(角鲨烯、生育酚)含量丰富,适合开发功能性食品。尽管短臂金龟幼虫油脂氧化程度较高,但其含有的顺 - 11 - 二十碳烯酸等成分在化妆品领域具应用潜力。
这项研究首次系统解析了多种食用昆虫油脂的理化与功能特性,证实超声辅助提取法可高效保留油脂活性成分,为昆虫资源在食品、化妆品及营养保健品领域的应用提供了全面的科学数据。未来可进一步探索昆虫油脂的工业化生产工艺及风味改良技术,推动其商业化进程,助力可持续食品体系构建。研究结果不仅拓展了昆虫资源的利用维度,也为应对全球粮食与环境挑战提供了创新解决方案。