昆虫脂质作为新型食品配料：从分子结构与品质属性到食品应用及产业化转化

《Food Chemistry: X》：Insect lipids as novel food ingredients: Linking molecular structure and quality attributes to food applications and industrial translation

　　

摘要专业翻译 可食用脂质提供能量、必需脂肪酸（FAs）、脂溶性微量营养素以及风味、口感和质地等感官属性。商业可食用脂质主要来源于有限的植物、动物和海洋资源，每种来源都具有独特的营养和功能限制。不饱和植物油通常缺乏焙烤脂肪和涂抹脂所需的固体脂肪功能性，而动物脂肪通常含有更多的饱和脂肪酸（SFAs）和胆固醇。鱼油可提供长链n-3脂肪酸，但易氧化且面临供应限制，2023年全球产量下降约21%。这些局限性促使研究人员寻求具有明确营养和技术功能的补充性脂质资源。 目前，可食用昆虫正越来越多地被加工成蛋白浓缩物和脱脂粉，而其脂质部分往往仍作为次级流。脂质含量因物种和发育阶段不同而差异显著。回收该部分可产生额外配料，同时留下富含蛋白质的副产品，适合进一步增值利用。然而，昆虫脂质的价值取决于将生物学上可变的提取物转化为可重复的、食品级且具有明确功能的油脂。 昆虫油在组成和潜在功能上差异显著。代表性提取或精炼的黑水虻幼虫油（BSFLO）可能含有约29–42%的月桂酸，黄粉虫油和蟋蟀油通常以油酸和亚油酸为主，而部分蚕蛹油（SWPO）可能以α-亚麻酸（ALA）作为主要脂肪酸，含量约为35–38%。这些差异为氧化稳定性、物理状态、消化和营养定位提供了不同的基础。然而，仅凭脂肪酸谱并不能定义油脂功能性。结晶、熔融、界面行为和脂解作用还取决于完整的甘油三酯（TAG）分子种类、脂肪酸位置分布、极性脂质、甾醇、生育酚、色素及其他微量组分。采后处理和加工进一步引入变异。杀灭、干燥、储存、机械或溶剂提取、超临界流体提取、脱胶、脱色和脱臭均可改变油脂得率、TAG和微量脂质回收率、氧化状态、颜色、香气和残留蛋白。 总之，分子组成和加工历史共同决定昆虫油是否具备特定食品体系所需的质量和功能性。昆虫油已被应用于焙烤制品、油炸食品、涂抹脂、乳液和油凝胶，同时在其他领域也探索了额外用途。然而，产品性能取决于回收油脂是否满足预期用途的物理和感官要求。粗油或最小精炼油可能保留物种和加工相关的异味、色素、极性物质和致敏蛋白，而强化精炼则会去除生育酚和其他潜在有价值的成分。批次变异性、TAG和位置分布数据不完整、精炼规格有限以及产品特定的监管要求进一步限制了跨研究比较和产业化转化。因此，在一种原型中成功的配方不能确立其对其他食品或商业规模生产的普遍适用性。 近期综述已涉及昆虫脂质组成和理化性质、营养特性和食品应用、脂质加工与消化、脂肪酸谱调控以及昆虫脂质提取和预期应用。尽管取得了这些进展，但完整TAG结构和位置分布、加工历史、油脂品质、消化、成品性能和产业化转化之间的整合仍然有限。特别是，TAG水平的结构证据、应用特定的精炼要求、中试规模可重复性、消费者接受度以及食品级昆虫油的监管身份仍不充分，从而限制了其转化为可重复的食品配料。

论文主体内容解读

一、研究背景与问题

食用脂质是食品体系不可或缺的组成部分，为人体提供能量、必需脂肪酸、脂溶性微量营养素以及风味、口感和质地等感官属性。当前商业食用脂质主要依赖有限的植物、动物和海洋来源，各类来源均存在明显局限：不饱和植物油缺乏焙烤脂肪所需的固体脂肪功能性；动物脂肪饱和脂肪酸和胆固醇含量偏高；部分油料种子油需控制芥酸和游离棉酚等不良成分；鱼油虽富含长链n-3脂肪酸，但易氧化且2023年全球产量下降约21%。这些限制促使研究人员寻求具有明确营养和技术功能的补充性脂质资源。可食用昆虫在加工为蛋白浓缩物和脱脂粉的过程中，其脂质部分往往被作为次级流而忽视。回收这一脂质部分既能产生新的食品配料，又能留下富含蛋白质的副产品供进一步增值利用。然而，昆虫脂质的实际价值取决于能否将生物学上可变的提取物转化为可重复、食品级且功能明确的油脂。不同昆虫油的组成差异显著，但仅凭脂肪酸谱无法定义油脂功能，完整甘油三酯分子种类、脂肪酸位置分布、极性脂质、甾醇、生育酚等微量组分以及采后加工历史共同决定油脂的品质和适用性。当前研究在TAG结构证据、应用特定精炼要求、中试可重复性、消费者接受度和监管身份等方面仍不充分，严重限制了昆虫油的产业化转化。

二、研究内容与主要结论

该综述采用结构—性质—应用框架，系统考察了脂质组成、TAG分子结构和加工历史如何共同决定昆虫油的品质、功能性、消化特性及食品适用性，并进一步探讨了适当的改性策略、安全性、监管和放大生产问题。研究将代表性昆虫油归纳为三种描述性组成模式：月桂酸富集型油脂（以黑水虻幼虫油为代表，月桂酸约占28–62%）、油酸—亚油酸富集型油脂（以黄粉虫油、多种蟋蟀油和部分蝗虫油为代表）以及ALA富集型油脂（以蚕蛹油为代表，ALA约占34.73–37.81%）。这些模式仅为描述性标签，不构成定量分类系统，同一物种因发育阶段、饲料、组织和加工条件不同可能产生不同模式的油脂。研究强调，物种特异性代谢划定组成边界，饲料在边界内调节脂质沉积，采后加工则决定回收油脂的最终组成和状态，三者共同形成油脂的最终表型。

三、关键技术方法

研究人员通过系统文献检索（Web of Science Core Collection、Scopus和PubMed，时间范围2020年1月至2026年6月，更新至2026年8月21日）收集并整合了昆虫油脂相关研究证据。综述综合分析了脂肪酸组成分析、完整TAG分子种类鉴定（如黑水虻幼虫油中三辛酸甘油酯LaLaLa占27.6%）、差示扫描量热法（DSC）热行为表征、固体脂肪含量（SFC）测定、体外模拟消化模型（pH-stat法）、细胞模型（Caco-2细胞摄取实验）、动物模型（肥胖Zucker大鼠、鲤、秀丽隐杆线虫等）以及消费者感官评价等多层次证据，并采用三级别证据成熟度体系（E1配方/体外、E2食品原型、E3含消费者评价的食品验证）对应用研究进行分类评估。

四、主要研究结果

脂质组成与分子结构特征。 甘油三酯是可食用昆虫的主要储存脂质，通常占总脂质的50–80%。棕榈酸、油酸和亚油酸广泛存在，而月桂酸和ALA仅在特定物种中占主导。极性脂质和不皂化物进一步增加变异，蟋蟀脂质组中含有多种磷脂亚类，磷脂酰胆碱是主要成分。生育酚、类胡萝卜素、甾醇和角鲨烯的含量在不同物种和分析基质间差异显著，生育酚含量本身不能可靠预测氧化稳定性。

TAG结构与位置分布。 脂肪酸分析无法提供TAG分子内酰基链的组装信息。碳数、酰基链组合和分子对称性影响堆积、结晶、熔融和脂解。黑水虻幼虫油富含三辛酸甘油酯、二月桂酰—肉豆蔻酰和月桂酰—二肉豆蔻酰TAG，为类月桂酸脂肪热行为提供了分子基础。黄粉虫油干法分提表明，物理行为可在总脂肪酸组成变化不大的情况下显著改变，说明TAG分子群的选择性分配而非简单的不饱和度改变起主导作用。立体特异性分布是另一结构层次，胰脂酶优先水解sn-1和sn-3位酯键，sn-2位脂肪酸被保留，位置分布因此影响水解、胶束掺入和肠道吸收的化学形式。

油脂品质属性。 水解品质方面，黄粉虫油酸值（AV）为1.98–2.60 mg KOH/g，蚕蛹油为1.32–1.86 mg KOH/g，而部分样品如白星花金龟油高达97.52 mg KOH/g，反映加工和储存条件的影响。氧化品质方面，单一过氧化值（PV）不足以描述氧化进程，需结合茴香胺值（p-AnV）、总氧化值（TOTOX）、共轭二烯和挥发性氧化产物综合评估。热行为方面，黄粉虫油、小粉虫油、家蟋蟀油和杜比亚蟑螂油在室温下主要为液态，熔融峰范围?30.7 °C至22.7 °C；冷榨黑水虻幼虫油在8.98和3.57 °C出现两个结晶峰，27.23 °C出现吸热峰，热谱与棕榈仁油和椰子油相似。加工方式可显著改变热行为，冻杀—冻干—超临界流体提取组合使20 °C时固体脂肪含量低于10%，而其他七种加工组合在相同温度下保留超过40%固体脂肪。

消化与生物效应。 体外pH-stat模型中，蚕蛹油表观游离脂肪酸释放率为84.34±1.37%，高于亚麻籽油的49.78±0.52%。酶法改性改变蚕蛹油sn-1,3位脂肪酸分布和TAG组成，使体外消化游离脂肪酸释放增加22.07%。从蚕蛹油中分离的三亚麻酸甘油酯水解速率常数（0.4101 s?1）高于未分馏油（0.2494 s?1）。动物研究表明，黑水虻幼虫脂肪降低肥胖Zucker大鼠肝脏甘油三酯和脂质积累；含黑水虻幼虫油的饲料降低幼鲤腹腔脂肪细胞大小；蚕蛹油降低秀丽隐杆线虫甘油三酯积累。细胞研究显示，富含PUFA的蚕蛹油组分降低脂肪变性L02肝细胞胆固醇，姆珈蚕蛹油增加AMP活化蛋白激酶（AMPK）磷酸化并降低核因子κB（NF-κB）磷酸化。这些证据均为特定制备物和模型中的响应，不能直接外推至完整昆虫油类别。

食品应用与配方策略。 直接掺入途径证据最成熟：黑水虻幼虫油以25%比例替代黄油在蛋糕、饼干和华夫饼中保持消费者喜爱度；脱臭黄粉虫油以50%或100%替代植物油在饼干和鹰嘴豆泥中保持总体喜好度；50:50植物油/脱臭黄粉虫油混合油炸薯片获得最高偏好率（33%）。乳化途径多处于配方水平：黑水虻幼虫油可形成纳米乳液和微乳液，蚕蛹油微乳液液滴尺寸16.25–44 nm，总抗氧化能力比本体油高7.7倍。油凝胶途径中，黄粉虫油以10%小烛树蜡、巴西棕榈蜡或蜂蜡结构化后用于饼干，巴西棕榈蜡油凝胶的饼干铺展性和断裂力接近起酥油对照。酶法重构途径中，蚕蛹油经无溶剂酸解后sn-1,3位棕榈酸加硬脂酸从41.04%降至20.11%，不饱和脂肪酸从61.12%增至77.88%。

五、讨论与结论

讨论部分指出，昆虫油的品质由原料条件和采后操作序列共同决定，而非仅由物种或脂肪酸组成决定。质量评价应根据预期食品功能选择相应指标，将品质属性视为应用特定的性能标准而非独立分析描述符。不同应用途径的证据成熟度差异显著：直接掺入具有最强的产品级证据，油凝胶已达到食品原型阶段，而大多数乳化、分提和酶法重构研究仍处于配方或体外阶段。氧化稳定性应在明确的界面体系中评估，因为液滴尺寸、乳化剂组成和水相可改变氧化动力学。未来研究需要标准化材料表征、配对分析（同一油批的脂肪酸组成、完整TAG、位置分布、结晶、固体脂肪含量和消化数据）、中试规模可重复性验证以及使用特征明确的食品级油脂和适当对照脂肪的人体研究。标准化和监管身份的确立是昆虫油从研究原型走向可重复食品配料的关键前提。研究结论强调，昆虫脂质具有作为新型食品配料的潜力，但需通过分子结构—品质属性—食品应用—产业化转化的系统框架，在标准化、安全性和监管层面取得突破后方可实现广泛应用。