黑水虻（BSF）幼虫（*Hermetia illucens* L.）脱脂粉的特性及其作为全麦面包配方中替代蛋白质来源的应用

《Future Foods》：Characteristics of defatted flour from black soldier fly (BSF) larvae ( Hermetia illucens L.) and its application as an alternative protein source in whole wheat breads formulations

　　

本研究探索了利用绿色可持续技术从黑水虻（*Hermetia illucens* L.）幼虫中提取的脱脂粉作为替代蛋白质来源的潜力。该研究旨在评估通过整合超临界CO₂（ScCO₂）萃取过程及随后使用乙醇作为溶剂的加压液体萃取（PLE）所获得的脱脂黑水虻（BSF）幼虫粉在烘焙产品中的应用。研究人员对脱脂BSF幼虫粉的理化组成进行了表征，包括氨基酸谱和微生物分析。制备了不同浓度脱脂BSF幼虫粉的面包，以验证其添加对面包理化和感官特性的影响。还进行了微生物分析以确保产品安全性。与未脱脂的幼虫粉相比，通过不同脱脂工艺获得的脱脂BSF幼虫粉表现出更高的蛋白质浓度以及更高水平的必需氨基酸和芳香族氨基酸。研究人员以不同比例配制了全麦粉和脱脂BSF粉的混合物。这些混合物的添加改变了所得面包的质构特性、比容和表皮颜色，但未影响其咀嚼性或内聚性。总体感官接受度良好，在9点 hedonic 量表上得分在6.5至7.5之间。结果表明，通过使用绿色溶剂的可持续工艺整合获得的BSF幼虫脱脂粉具有宝贵的功能和营养特性，可被定性为蛋白质来源，并作为食品强化的一种有前景的替代品。

**研究背景与问题**
全球人口增长和动物蛋白生产的环境压力推动了替代蛋白源的探索。昆虫蛋白因高含量（50–82%）、优质脂肪酸（10–50%）、矿物质及膳食纤维，成为可持续营养来源。黑水虻（BSF）幼虫粉蛋白含量达30.66–51%，但全脂粉因高脂易氧化产生异味，限制其应用。传统脱脂方法多使用有机溶剂，存在环境与安全风险。因此，研究人员可通过绿色溶剂（如超临界CO₂（ScCO₂）和加压液体萃取（PLE））脱脂，制备高蛋白脱脂粉，并评估其在全麦面包中作为蛋白质替代源的可行性。论文发表在《Future Foods》。

**主要技术方法**
研究人员从巴西Verde Paisagem e Jardinagem Ltda.获取BSF幼虫，经冷冻、消毒、漂烫、干燥、研磨后，采用三种脱脂工艺：ScCO₂萃取、ScCO₂+10%乙醇共溶剂萃取、以及ScCO₂萃取后接PLE（乙醇为溶剂）的集成工艺。通过AOAC方法测定水分、脂肪、蛋白质、灰分等；采用HPLC分析氨基酸谱；利用pepsin（EC 3.4.23.1）进行体外消化率测定；测定水/油保留能力、泡沫及乳化特性；以全麦粉为基料，添加2.5%或5%脱脂粉，按标准面包工艺制作，并评估比容、质构、色泽、微生物安全性及感官（9点 hedonic 量表）。

**研究结果**
**3.1 脱脂BSF粉表征**
- **3.1.1 组成与氨基酸谱**：集成工艺脱脂粉蛋白含量33.00%，高于全脂粉（30.66%），必需氨基酸（亮氨酸、赖氨酸、缬氨酸、异亮氨酸）及芳香族氨基酸（苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸）含量显著提升，谷氨酸、天冬氨酸等风味氨基酸占优，符合FAO/WHO（2013）对儿童及成人的推荐量。
- **3.2 体外消化率与蛋白浓度**：全脂粉消化率（约79%）高于脱脂粉，但脱脂粉蛋白含量（49.50%）是牛肉（22.5%）的两倍多。集成工艺脱脂粉消化率在脱脂样品中最高（约73%），因此被选用于面包。
- **3.3 功能特性**
- 水保留能力（WHC）1.62 g水/g，油保留能力（OHC）0.64 g油/g，与豆粉相似。
- 泡沫能力24.33%，稳定性18.50%，低于某些昆虫粉但可改善烘焙品质地。
- 乳化活性152.53%，稳定性84.00%，优于大豆、鹰嘴豆等植物蛋白，可作为乳化剂替代品。
- **3.4 微生物分析**：脱脂粉微生物计数高于全脂粉（可能因脂质抑制微生物），但面包经180°C烘烤后，所有样品（大肠杆菌、沙门氏菌、霉菌等）均符合巴西法规（IN 60/2019）。
- **3.5 面包理化性质**
- 添加脱脂粉后，面包皮屑水分无显著差异。
- 比容从2.30 mL/g（对照）降至1.85 mL/g（5% DF），因昆虫粉弱化面筋网络。
- 硬度增加（20.36 N→28.27 N），弹性降低（0.92→0.80），但咀嚼性和内聚性无显著变化。
- 色泽方面，面包皮亮度（L*）降低，变暗；碎屑颜色无显著变化。
- **3.6 面包体外消化率与蛋白浓度**：2.5% DF面包蛋白含量15.63%，消化率76.08%；5% DF面包蛋白16.50%，消化率73.12%；对照面包蛋白14.41%，消化率79.08%。蛋白增加与消化率降低平行。
- **3.7 感官评价**：125名消费者（18–51岁，无节肢动物过敏）评估外观、香气、质地、口味及总体接受度。所有属性得分在6–7（“略喜欢”至“中等喜欢”），5% DF面包得分略低于2.5% DF，但总体接受度良好。购买意向显示5% DF面包“非常可能购买”，2.5% DF面包“经常购买”，对照面包“经常购买”。香气被描述为“虾味”（因昆虫与甲壳类同属节肢动物）。

**总结与讨论**
讨论部分指出，脱脂BSF粉的高蛋白、良好乳化性和水油保留能力使其适用于烘焙产品。面包制作中，即使添加5%脱脂粉，感官接受度仍正面，且微生物安全。但比容下降和硬度增加限制了更高添加量，未来可通过优化配方（如添加酶制剂或调整水分）改善。
**结论**：脱脂黑水虻（*Hermetia illucens* L.）幼虫粉因高蛋白、均衡必需氨基酸谱及突出功能特性（尤其是乳化能力与稳定性），具备作为烘焙产品蛋白强化剂的潜力。在脱脂方法中，ScCO₂与PLE集成工艺最有效，可最大化脱脂并提升蛋白浓度与营养品质。将脱脂BSF幼虫粉掺入全麦面包，增加了蛋白含量，但降低了比容并改变了质地与色泽，而未显著影响咀嚼性或内聚性。尽管有这些变化，强化面包在感官评价中接受度良好，证明了脱脂BSF幼虫粉作为营养强化功能性成分的可行性。总体而言，用5%脱脂BSF幼虫粉替代小麦粉，在蛋白强化、工艺性能与消费者接受度之间取得了最佳平衡，是开发营养强化全麦面包的最适配方。