膳食农食副产物对黄粉虫（Tenebrio molitor）幼虫挥发性成分的影响：SPME-GC–MS非靶向解析及植物源挥发物积累

《Journal of the Science of Food and Agriculture》：Dietary impact of agri-food by-products on the volatile composition of Tenebrio molitor larvae

背景：将黄粉虫（Tenebrio molitor）幼虫作为常见食品配料是促进其消费的有前景策略。为实现这一目标，了解其挥发性轮廓以及可能改变该轮廓的因素至关重要。幼虫饲喂对挥发性组成的影响仍研究不足；因此，本研究旨在评价不同饲喂基质对T. molitor幼虫挥发性轮廓的影响。结果：采用固相微萃取-气相色谱-质谱（SPME-GC–MS）结合非靶向数据处理测定饲喂基质和粉碎幼虫中的挥发性化合物。饲喂橄榄树叶的幼虫对大多数化合物的峰面积值高于其他样品，表明饲喂基质显著影响幼虫挥发性组成。此外，在饲喂基质和幼虫中均检测到的20种化合物显示直接相关性。其中3种——榄香脂素（elemicin）、肉豆蔻醚（myristicin）和薰衣草内酯（lavender lactone）——为植物来源，首次在T. molitor幼虫中检测到，提示经由摄入。结论：饲喂基质既提供挥发性化合物也提供其前体。因此，T. molitor幼虫饲料选择不仅对改变其营养组成重要，也对其挥发性轮廓重要。? 2026 作者。由 John Wiley & Sons Ltd 代表 Society of Chemical Industry 出版的《Journal of the Science of Food and Agriculture》。

研究背景：昆虫在墨西哥、泰国、哥伦比亚、南非、津巴布韦和日本等地是传统膳食组成部分，但在不常见直接食用昆虫的地区仍面临较强排斥。将昆虫作为常见食品配料是引导 reluctant 消费者接受的重要替代路径。除营养品质外，滋味和香气等感官特性对昆虫配料应用十分关键。黄粉虫（Tenebrio molitor）幼虫是欧盟授权供人食用的昆虫之一，作为可持续蛋白源受到关注，并可加工为糊、粉、蛋白浓缩物或油等产品；加工中通常至少包括热处理，干燥、蒸煮、焙烤、油炸、热烫、灭菌及不同烘箱干燥方式均可影响其挥发性组成。饲喂基质可改变幼虫蛋白质、脂质和脂肪酸等营养组成，农食副产物（agri-food by-products，指农业与农产品加工产生的副产物或残余物）作为替代饲料兼具降本和循环经济价值；但营养响应已有较多报道，基质对挥发性轮廓（volatile profile，指挥发性化合物的组成及相对含量）的影响仍研究不足。已有研究如 ?o?nierczyk 和 Szumny 比较马铃薯淀粉和蓝玉米粉饲养幼虫，但主要关注焙烤条件，温度被视为挥发性和感官变化的主要驱动因素。橄榄叶富含酚类，平菇废基质含残留营养和木质纤维素，二者为地中海地区丰富且化学组成不同的农食残余；因此该研究以小麦粉为对照，评价上述基质对幼虫挥发性轮廓的影响。

研究开展与意义：研究人员比较平菇废基质（Pleurotus ostreatus spent substrate，POS）、橄榄叶基质（olive leaves substrate，OLS）和小麦粉对照基质（control substrate，CS）饲喂的T. molitor幼虫及相应底物的挥发性组成。结果表明饲喂基质显著改变粉碎幼虫挥发性轮廓；OLS饲喂幼虫多数化合物峰面积较高，POS饲喂幼虫多数醛类和全部呋喃类较高；底物与幼虫间存在直接相关，并首次在T. molitor幼虫中检测到植物源榄香脂素、肉豆蔻醚和薰衣草内酯，提示经摄入积累。该研究说明饲料选择不仅影响营养组成，也影响香气轮廓，为利用农食副产物调控昆虫食品配料感官品质提供依据。

关键技术方法（不超过250字）：幼虫购自Insectalia（Madrid, Spain）；POS由Setacor S.L.（Córdoba, Spain）提供；OLS来自Cooperativa Nuestra Se?ora de los ángeles（Montellano, Seville, Spain）；CS购自Campotrigal S.L.（Carmena, Toledo, Spain）。幼虫分别饲喂POS、OLS和CS 3个月至10%化蛹，每处理3个独立生物学重复；48 h禁食后50 °C 2 min杀灭，42 °C 72 h干燥并研磨。采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱（HS-SPME-GC–MS，一种富集并鉴定挥发物的分析技术）测定粉碎幼虫和底物挥发物，PARADISe进行非靶向数据处理（untargeted data processing，不预设目标物而全面处理色谱-质谱数据），NIST谱库和线性保留指数（LRI，用于辅助化合物鉴定的保留指数）鉴定，方差分析（ANOVA）结合LSD检验及回归分析。

研究结果：总体挥发性轮廓：通过HS-SPME-GC–MS非靶向分析，在干燥粉碎幼虫中检测到169种挥发性化合物；对照样品151种，OLS饲喂样品165种，POS饲喂样品167种。OLS饲喂幼虫有95种化合物峰面积高于其他样品，其中83种显著较高；POS饲喂幼虫多数醛类和全部呋喃类显著较高；对照样品中峰面积较高化合物数量最少，但酸类和甲酯类峰面积显著较高。氮化合物：氮化合物数量最多（49种），包括吡嗪13种、线性氮化合物9种、吡咯及吡咯烷酮7种等，可能由干燥过程中的美拉德反应（Maillard reaction，还原糖与氨基化合物反应生成香气物质）形成，部分亦见于未加热幼虫。OLS饲喂样品中大多数氮化合物较高，POS中2,6-二甲基吡嗪和2,3,5-三甲基-6-异戊基吡嗪较高，OLS中三甲基吡嗪、2,3,5,6-四甲基吡嗪和2,3-二甲基吡嗪较高，提示坚果、烤香和可可香增强；唑类和吡啶在OLS中较高，2,4,5-三甲基噁唑显著较高；吡咯及吡咯烷酮无一致趋势。酸类：OLS饲喂幼虫短链高挥发性酸如乙酸、丙酸和异丁酸显著较高；POS中丁酸和3-甲基丁酸较高；CS中7种酸显著最高，包括六碳酸、庚酸和新癸酸；低挥发性酸无显著差异。烃类：OLS饲喂样品多种烃较高；1,3,5-三甲苯仅在CS中检测到；4-丙基庚烷在OLS中为CS的83倍；苯乙烯及相关烃在OLS中较高；肉豆蔻醚和榄香脂素首次在T. molitor中检测到，POS中最高。酮类：OLS饲喂样品大多数酮显著较高；2,3-丁二酮和乙偶姻分别关联奶油和乳香，可能来自2,3-丁二醇氧化及美拉德反应；1-辛烯-3-酮和3-辛烯-2-酮呈蘑菇和土味，与脂肪酸氧化有关。呋喃类：所有呋喃在POS饲喂样品中显著较高；呋喃酮、去甲呋喃酮、糠醇和糠醛主要提供焦糖甜、咖啡或甜木香仁香，2-戊基呋喃呈青草、泥土、豆腥和蔬菜气味，可能来自亚油酸等n-6脂肪酸氧化。底物与幼虫挥发性成分的相关性：底物分析显示，169种幼虫挥发物中74种也存在于底物，主要为酸13种、烃11种和氮化合物10种；其中31种在底物中更丰富，包括多数烃、内酯、萜烯和挥发性酚。20种化合物在底物与相应幼虫间呈直接相关，半数在底物中更丰富；2-苯乙醇、榄香脂素、肉豆蔻醚、薰衣草内酯和3-乙基吡啶在底物与幼虫间比值较高；榄香脂素、肉豆蔻醚和薰衣草内酯为植物来源且首次在T. molitor幼虫中检测到，提示经摄入积累。

讨论总结：讨论指出，大多数检测到的挥发物可能由样品热处理形成，但部分亦见于未加热幼虫，其是否来自底物积累尚需辨析，因此研究人员同时分析底物。底物与幼虫共有74种挥发物，20种呈直接相关，说明底物既可能直接提供挥发物，也可能通过提供前体或生成条件间接影响最终轮廓；三种植物源化合物首次在幼虫中检出，支持摄入积累。讨论还提出，需通过额外感官分析确认对产品香气的直接影响，并应进一步研究脱脂面粉和油两种分馏中的积累趋势。

研究结论译文：在本研究中，研究人员首次研究了饲喂基质对粉碎T. molitor幼虫挥发性组成的影响，并应用了非靶向GC–MS数据分析。大多数检测到的挥发性化合物似乎由样品所接受的热处理形成。用于幼虫饲喂的不同基质在粉碎T. molitor中产生不同挥发性轮廓，表明幼虫日粮影响这些化合物前体的含量，并因此影响所得产品的最终挥发性组成。此外，研究人员还观察到底物挥发性化合物可能积累的现象。考虑到可从T. molitor幼虫获得两种不同配料（脱脂面粉和油），应进一步研究以确定两种馏分中的积累趋势。因此，饲喂基质可通过两种方式影响挥发性组成：直接方式是通过底物来源的挥发性化合物存在于粉碎幼虫中；间接方式是根据日粮提供前体或生成不同挥发性化合物的条件。因而，饲喂基质不仅可改变幼虫的营养组成，也可改变其香气轮廓。然而，为确认对产品香气的直接影响，应开展额外的感官分析。