饲养基质与提取工艺对黄粉虫幼虫油脂及蛋白质组成的影响

《Food Chemistry》：Feeding substrate and extraction technique-dependent variations in Tenebrio molitor larval oil and protein composition

　　

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  饲养基质和提取技术塑造幼虫油及蛋白质的品质。
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  超临界流体提取（SFE）的得率与索氏提取相当，并改善了黄粉虫油的氧化稳定性。
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  向日葵籽富集饲料提高了多不饱和脂肪酸、酚类化合物和蛋白质的含量。
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  脱脂工艺使得生产纯度高达89%的蛋白质浓缩物成为可能。

引言

由于昆虫具有高效的生物转化能力、快速生长的特性，以及能够在低成本或废弃物衍生基质上存活的能力，它们已成为高价值脂质和蛋白质最具前景的可再生资源之一（Agregán等人，2025；陈等，2025；Salgado-Ramos等人，2026）。昆虫养殖的另一优势在于其环境影响小、温室气体排放低且水资源需求低（Agregán等人，2025；Martin等人，2025；Munoz-Seijas、Fernandes、Domínguez等人，2025；Ramos等人，2024）。可食用昆虫也越来越被公认为具有前景的功能性食品成分，这归功于其复杂的组成和潜在的健康促进特性（Ruiz等人，2025）。除了宏量营养素外，昆虫还含有大量微量成分，包括维生素、矿物质、色素、酚类化合物、甾醇、肽类以及其他代谢物（Ruiz等人，2025；Rumpold & Schlüter，2013；van Huis，2020）。这一吸引力使得2024年可食用昆虫市场价值达到13.5亿美元，预计到2030年将以25.1%的年均增长率增长（Nam等人，2025）。

在欧盟批准的可食用昆虫中，黄粉虫因其含有高水平的珍贵脂肪酸和蛋白质而尤为引人注目，使其适用于食品、化妆品和生物医学行业（Agregán等人，2025；Kotsou等人，2023；Martin等人，2025）。例如，黄粉虫幼虫常被研磨成面粉并用于烘焙配方中（Choi等人，2025；Munoz-Seijas、Fernandes、Fernandez等人，2025；van Huis，2020）。

然而，昆虫衍生产品的组成变化很大，黄粉虫幼虫的脂质含量在19%至36%之间，蛋白质含量在37%至75%之间（Cruz等人，2025；Kotsou等人，2023；Laurent等人，2022）。这些差异的原因之一在于幼虫饲养基质的营养概况。先前的研究（Agregán等人，2025；Munoz-Seijas、Fernandes、Domínguez等人，2025；Schusterova等人，2025）已表明，昆虫饲养方式的变化会影响其蛋白质含量和氨基酸组成。饲养基质的组成还可能影响主要（脂肪酸）和次要生物活性成分（包括酚类化合物、类胡萝卜素以及其他脂质相关代谢物）的出现及其相对丰度（Chieco等人，2019；Ruiz等人，2025；Rumpold & Schlüter，2013；Ruschioni等人，2020）。尽管微量化合物通常浓度较低，但它们可能会显著影响昆虫衍生产品的氧化稳定性、营养价值和生物活性（Ruiz等人，2025）。

提取技术的选择是决定昆虫油和蛋白质品质、纯度和稳定性的另一个关键因素（Abutaha & AL-Mekhlafi，2024；Laurent等人，2022；Pinel等人，2024；van Huis，2020）。由于操作简单且得率高，使用石油醚或正己烷的索氏提取法仍然被广泛采用（Cruz等人，2025；Munoz-Seijas、Fernandes、Domínguez等人，2025；Smets等人，2021）。然而，有机溶剂提取技术对环境及脊椎动物有害，因此应避免使用（Munoz-Seijas、Fernandes、Domínguez等人，2025；Smets等人，2021）。相比之下，超临界二氧化碳（SC-CO₂）提取技术作为一种更清洁的替代方法应运而生，该技术在无有毒残留的情况下运行，并提供对特定生物活性化合物的可调选择性（Kowalski等人，2026；Milovanovi?，2026a）。因此，近年来关于从黄粉虫成虫和幼虫进行SC-CO₂提取的文章数量有所增加（Laroche等人，2019；Laurent等人，2022；Munoz-Seijas、Fernandes、Fernandez等人，2025；Nam等人，2025；Purschke等人，2017；Ramos等人，2024；Rodríguez-Parraga等人，2025；Salgado-Ramos等人，2026）。

先前的研究（Laroche等人，2019；Laurent等人，2022；Salgado-Ramos等人，2026）已经证明了SC-CO₂提取黄粉虫脂质分级的可行性，并随后对所得蛋白质富集分级进行了表征。然而，对于幼虫饮食和提取策略对同一生物量所得两种分级的综合影响，关注的程度要少得多。此外，大多数已发表的研究要么侧重于工艺优化，要么侧重于单个分级的表征，而涵盖脂质组成、蛋白质回收率、消化性、氧化稳定性、代谢组学谱和功能特性的综合评估仍然稀缺。此外，关于饲养基质、昆虫发育阶段、干燥条件和研磨工艺等重要信息往往缺失，从而限制了可重复性，并阻碍了研究之间的有意义比较。

本工作旨在研究饲养基质和提取技术对黄粉虫衍生脂质和蛋白质分级的含量、组成和特性的综合影响。为实现这一目标，将饲养在三种基质（由小麦麸皮及其与南瓜和向日葵籽压榨饼的组合构成）上的幼虫分别进行索氏提取和SC-CO₂提取。对所得油脂和脱脂生物质进行了表征，涉及提取得率、与主要和次要成分相关的化学性质（如酚类化合物、类胡萝卜素、脂肪酸、蛋白质、碳水化合物、单酰甘油和甘油磷脂）、质量（营养脂质质量指数、过氧化值和体外消化性）以及功能特性（体外抗氧化活性）。通过整合这些互补方法，本工作为饲养条件、提取策略和旨在应用于食品的黄粉虫衍生成分特性之间的相互作用提供了新的见解。

章节摘要

材料

石油醚（PE，优级纯，T_B = 40–60 °C，Sigma-Aldrich，德国）和二氧化碳（CO₂，99.9%，Messer-Tehnogas，塞尔维亚）为提取溶剂。碳酸钠（优级纯，Sigma-Aldrich，德国）、甲醇（HPLC级，J.T. Baker，荷兰）、Folin-Ciocalteu酚试剂（2 M）、二乙醚（优级纯）、没食子酸（97.5–102.5%）以及从Sigma-Aldrich购买的2,2-二苯基-1-苦基肼基自由基（DPPH）用于酚类化合物、类胡萝卜素和抗氧化活性分析。

幼虫提取

由于操作时间是直接影响提取性能的因素，因此首先进行初步的时间依赖提取试验，以确定适合后续油脂和蛋白质分级比较评估的合适时长。将操作时间从30分钟增加到90分钟，导致油脂得率逐步提高（图1），而将过程延长至120分钟并未带来进一步改善。这表明，在施加的操作条件下，

结论

本研究提供了关于幼虫饲养基质和提取技术如何影响黄粉虫衍生油脂和蛋白质分级的组成与品质的比较评估。一个关键发现是，这两个因素影响了分级的不同方面。饲养基质主要影响可提取油脂得率、脂肪酸组成、碳水化合物含量和体外蛋白质消化性，而提取技术则强烈影响次要

CRediT作者贡献声明

Milo? Petrovi?：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，方法论，数据整理。Sa?a Krstovi?：方法论，调查研究，数据整理。Nikola La?arac：方法论，概念构思。Danijela Mi?i?：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，方法论，数据整理。Uro? Ga?i?：撰写——初稿，可视化，方法论，数据整理。Jelena Mijalkovi?：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，方法论，调查研究，数据整理。

资助

本工作得到了塞尔维亚共和国科学、技术发展与创新部（合同编号451–03-34/2026–03/200135、451–03-33/2026–03/200135、451–03-33/2026–03/200007及451–03-34/2026–03/200117）以及塞尔维亚共和国科学基金会（资助编号7284，Pro-Sustain项目）的支持。

未引用参考文献

Abutaha和AL-Mekhlafi，2024

del Hierro、Gutiérrez-Docio、Otero、Reglero和Martin，2020

Morpheus软件，2026

Munoz-Seijas、Fernandes、Domínguez和Salgado，2025

Perez-Santaescolastica、de Pril、van de Voorde和Fraeye，2023

Vasavada，2026

利益冲突声明

作者声明以下财务利益/个人关系，这些关系可被视为潜在的利益冲突：Milos Petrovi?报告获得塞尔维亚共和国科学基金会的资金支持。如果有其他作者，他们声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系，这些关系可能会影响本文所报告的工作。

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