《Food Chemistry: X》：Fibrous structuring and physicochemical properties of high-moisture meat analogues formulated with defatted edible insect proteins: Effects of species and inclusion level
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对可持续蛋白质来源日益增长的需求加速了高水分肉类类似物（HMMAs）的发展；然而，同时实现营养质量和纤维结构仍然具有挑战性。本研究评估了脱脂可食用昆虫蛋白（黄粉虫Tenebrio molitor、白星花金龟Protaetia brevitarsis和双斑蟋Gr
对可持续蛋白质来源日益增长的需求加速了高水分肉类类似物（HMMAs）的发展；然而，同时实现营养质量和纤维结构仍然具有挑战性。本研究评估了脱脂可食用昆虫蛋白（黄粉虫Tenebrio molitor、白星花金龟Protaetia brevitarsis和双斑蟋Gryllus bimaculatus）以4%和8%的添加量在基于大豆-面筋的HMMAs（通过高水分挤出生产）中的效果。昆虫蛋白的添加影响了膨胀率、密度和颜色，在较高添加量下亮度降低且红度增加。黄粉虫（T. molitor）配方显示出改善的蛋白质质量，包括增加蛋氨酸含量和最高的必需氨基酸指数（EAAI）。这些样品还表现出增强的分子间相互作用（疏水相互作用、氢键和二硫键交联），导致结构稳定性改善。微观结构分析证实了更致密且排列更好的纤维结构，而质构结果表明在中等添加量下具有更平衡的机械性质。总体而言，可食用昆虫蛋白以物种依赖性方式改善了HMMA的性质，其中黄粉虫显示出最有前景的性能。
**论文解读：脱脂可食用昆虫蛋白对高水分肉类类似物纤维结构和理化性质的影响——物种与添加量的系统研究**
**1. 研究背景与问题**
随着全球对可持续蛋白质来源需求的增长，高水分肉类类似物（HMMAs）的研发成为热点。高水分挤出技术可产生类似肌肉纤维的层状结构，但现有植物蛋白（如大豆、面筋）体系在营养平衡和质地多样性上存在局限，例如硫氨基酸（如蛋氨酸）缺乏。可食用昆虫蛋白因高蛋白含量、优良氨基酸组成及较低环境负担，被视为潜在的补充蛋白源，但其在高水分挤出体系中的行为尚不明确。不同昆虫物种（如黄粉虫Tenebrio molitor、白星花金龟Protaetia brevitarsis、双斑蟋Gryllus bimaculatus）在蛋白组成、色素、残脂及甲壳素含量上差异显著，这些因素可能影响挤出过程中的流变学、分子间相互作用及纤维结构形成。此外，昆虫蛋白添加量对大豆-面筋基质网络连续性的影响也缺乏系统研究。因此，本研究旨在同一挤出条件下，比较三种脱脂昆虫蛋白在不同添加量（4%和8%）下对HMMAs营养品质和纤维结构的影响，并确定最优物种与添加量。该研究发表于《Food Chemistry: X》。
**2. 研究内容与结论**
研究人员通过高水分挤出技术，用脱脂黄粉虫（TM）、白星花金龟（PB）和双斑蟋（GB）蛋白以4%和8%比例替代部分大豆分离蛋白（ISP），制备了基于大豆-面筋的HMMAs，并系统评估了氨基酸组成、理化性质、分子间相互作用、热特性、微观结构和质构。结论表明，昆虫蛋白以物种依赖性方式显著影响HMMAs性质，其中黄粉虫（TM）表现最优，中等添加量（4%）可平衡营养提升与结构完整性，而8%添加量或白星花金龟、双斑蟋蛋白则因组分干扰导致结构弱化。
**3. 主要技术方法**（不超过250字）
本研究采用高水分双螺杆挤出技术（冷却模具，温度20–150°C，转速300 rpm，进料速率5.4 kg/h）制备HMMAs。昆虫蛋白来源为商业昆虫养殖场（Farm Bang, Republic of Korea），经冷冻干燥、研磨、正己烷脱脂后使用。分析技术包括：自动氨基酸分析仪（L-8900, Hitachi）测定氨基酸组成并计算必需氨基酸指数（EAAI）；顺序溶剂提取法结合Bradford法评估分子间作用力（氢键、疏水相互作用、二硫键）；差示扫描量热法（DSC4000, PerkinElmer）测定热转变温度和焓变；扫描电子显微镜（S-4700, Hitachi）观察微观结构；傅里叶变换红外光谱（FT/IR-8×, JASCO）分析二级结构；质构分析仪（TA-XT Plus, Stable Micro Systems）进行TPA和定向剪切测试。
**4. 研究结果**
**4.1 膨胀比、密度和颜色**（Expansion ratio, density, and color）
通过膨胀比测量、密度测定和色差仪分析，发现昆虫蛋白添加降低了亮度（L*）和提高了红度（a*），在8%添加量时更显著。TM4和GB4膨胀比最高（~1.02–1.03），TM8最低（0.96），表明TM高添加量抑制径向膨胀。密度与膨胀呈反比，所有昆虫蛋白组密度略低于对照，但TM8密度较高，与其低膨胀一致。颜色变化源于昆虫色素和挤出过程中的美拉德反应，可能有助于模拟熟肉外观。
**4.2 近组成**（Proximate composition）
通过AOAC标准方法分析，昆虫蛋白添加导致水分含量波动（60.15–64.19%），TM4蛋白质含量最高（31.22%），PB4最低（27.03%）。脂肪含量均低（1.26–1.72%），证实脱脂有效。灰分变化不大（1.19–1.28%），但PB组灰分较高可能干扰蛋白质网络连续性。T. molitor处理组在蛋白质富集、水分和灰分平衡上表现最佳。
**4.3 氨基酸与蛋白质质量**（Amino acid and protein quality）
通过氨基酸自动分析仪测定，昆虫蛋白添加显著提高了蛋氨酸（Met）含量（从12.65增至16.58 mg/g蛋白质），TM8的EAAI最高（1.42），超过FAO参考模式。支链氨基酸（BCAA，如缬氨酸、异亮氨酸）也显著增加。TM组甘氨酸和丙氨酸含量较高，有利于蛋白质柔性和分子重排；硫氨基酸增加促进二硫键交联，与结构改善一致。
**4.4 分子间作用力与热稳定性**（Intermolecular forces and thermal stability）
通过顺序溶剂提取和DSC分析，TM处理组氢键（最高0.15 mg/mL）和二硫键（最高11.97 mg/mL）显著增加，疏水相互作用保持稳定；PB组疏水相互作用随添加量降低，GB组氢键和疏水作用均较弱。DSC显示GB组焓值最低（0.14 J/g），表明热诱导结构组织化程度低。TM组平衡的分子间作用力有利于网络稳定。
**4.5 微观结构**（Microstructure）
通过SEM观察，对照样具有典型各向异性结构但存在孔隙；TM4和TM8呈现更致密、连续且排列整齐的纤维结构，孔隙少；PB组有轻微孔隙；GB组结构松散、多孔。TM组因二硫键增加形成致密网络，而GB中已发育的肌肉蛋白可能形成部分聚集体，阻碍与大豆-面筋基质整合。
**4.6 傅里叶变换红外光谱（FTIR）**
通过FTIR光谱及酰胺I带去卷积分析，TM组在O–H/N–H伸缩区观察到蓝移，PB组峰展宽，表明分子间相互作用增强。二级结构分析显示，GB8组α-螺旋含量最低、随机卷曲最高，结构无序性增加；TM和PB组β-转角含量增加，与纤维结构形成正相关（Tian et al., 2023）。这些变化反映出昆虫蛋白对蛋白质骨架重排的物种依赖性影响。
**4.7 质构分析**（Texture profile analysis）
通过TPA和定向剪切测试，TM4硬度最高（286.74 N）、咀嚼性（222.65 N）和纹理化指数（3.47）最高，表明最优各向异性纤维结构；TM8次之，但纹理化指数低于TM4，提示过度致密化不一定增强取向性。PB组中等，GB组最低，与其微观结构松散一致。质构差异与分子间作用力模式直接相关，TM组平衡的氢键、疏水作用及二硫键促进了蛋白质排列和网络稳定。
**5. 总结与结论**
讨论部分综合指出，昆虫蛋白添加改善了HMMAs的营养品质（必需氨基酸富集），但结构效果取决于物种和添加量。黄粉虫（T. molitor）因高硫氨基酸和甘氨酸含量，促进二硫键交联和β-转角形成，在4%添加量时实现最佳纤维结构和质构。8%添加量或白星花金龟（P. brevitarsis）、双斑蟋（G. bimaculatus）蛋白则因甲壳素、表皮蛋白或预先存在的肌肉蛋白聚集体，干扰基质整合，导致结构各向异性降低。结论部分翻译如下：
本研究证明，黄粉虫（Tenebrio molitor）、白星花金龟（Protaetia brevitarsis）和双斑蟋（Gryllus bimaculatus）的添加以物种依赖性方式显著影响了基于大豆-面筋的HMMAs的理化、营养、结构和质构性质。此外，添加量的影响也以物种依赖性方式变化，改变了高水分挤出过程中的基质发展。总体而言，可食用昆虫的添加通过富集必需氨基酸显著提高了产品的营养质量。关于分子间相互作用，HMMAs中的主要相互作用二硫键因昆虫蛋白的添加而增加，其中TM表现出最高程度。由于二硫键形成增加，形成了纤维状致密结构，导致4% TM时具有最高的质构性质。然而，8% TM和其他昆虫蛋白添加导致了各向异性较差的结构，并带有更多气孔。这些结果表明，其特定蛋白质组成和表皮成分的掺入可能阻碍了其与大豆-面筋基质的整合，从而阻碍了稳定致密纤维结构的形成。因此，尽管可食用昆虫可作为HMMAs中营养强化的添加剂，但适量添加黄粉虫幼虫是改善理化性质和模拟肉类结构的合适选择。同时，未来研究应全面解决感官评价，包括风味特征和消费者接受度测试。此外，在新型昆虫基食品广泛应用之前，应采用适当的体外和基于细胞的方法进行过敏原性和毒理学评估，以确保食品安全。
