《JOURNAL OF FOOD SCIENCE》：Emerging Technologies in Processing of Edible Insects: Innovations in Safety Assurance and Quality Enhancement of Insect Protein-Based Food Products
编辑推荐：
全球人口增长以及对可持续蛋白质来源认识的提高，推动了可食用昆虫产业的扩张。可食用昆虫是一种环保、富含蛋白质的传统动物蛋白替代品。然而，由于对食品安全、货架期稳定性和消费者接受度的诸多担忧，可食用昆虫的广泛接受度仍然有限。本综述探讨了应对这些关键挑战的最新昆虫加
全球人口增长以及对可持续蛋白质来源认识的提高，推动了可食用昆虫产业的扩张。可食用昆虫是一种环保、富含蛋白质的传统动物蛋白替代品。然而，由于对食品安全、货架期稳定性和消费者接受度的诸多担忧，可食用昆虫的广泛接受度仍然有限。本综述探讨了应对这些关键挑战的最新昆虫加工技术进步。新型和先进的食品加工方法，如高压处理（high-pressure processing, HPP）、脉冲电场（pulsed electric field, PEF）、冷等离子体（cold plasma, CP）和超声处理（ultrasonication, US），已展现出增强微生物安全性、改善理化性质以及提高营养素生物利用度的潜力。此外，这些创新加工策略对延长昆虫基产品的货架期显示出积极效果。这些加工方法通过改变昆虫的技术功能特性并改善富含可食用昆虫产品的质地，从而积极影响感官属性，最终提升消费者的感知。这些创新方法为将可食用昆虫转化为安全、货架稳定且感官可接受的富含昆虫食品提供了有前景的途径。本综述还聚焦于当前的挑战，并概述了未来扩大加工技术规模和提高昆虫基食品市场接受度所需的研究方向。
论文主体内容总结
1 引言
全球人口持续增长，增加了对营养、可持续和促进健康食品的需求。健康食品市场预计将从2023年的6530亿美元增长至2030年的12585亿美元，表明消费者日益意识到饮食、健康与疾病之间的联系。与此同时，全球蛋白质市场预计到2030年将达到108亿美元。畜牧业是当前蛋白质需求的主要贡献者，但约占全球温室气体排放量的26%，因此研究人员和替代蛋白质行业正专注于寻找不需要动物饲养的可持续蛋白质替代品。尽管消费者偏好正转向植物基蛋白质补充剂，但植物源蛋白质存在氨基酸谱有限、消化率低以及物理化学特性可能损害其在食品应用中的营养和功能性能等缺点。因此，研究重点逐渐转向探索兼具可持续性和健康促进特性的替代蛋白质，包括植物基蛋白、体外培养肉、真菌蛋白和可食用昆虫。可食用昆虫是一种环保且营养丰富的人类消费替代品。全球有超过2000种昆虫被认定为可食用，约20亿人每天食用它们。可食用昆虫含有34.45%–61.32%的高质量蛋白质，消化率为76%–96%。欧盟已将可食用昆虫归类为“新型食品”（Novel Food），要求上市前授权和风险评估。尽管已有大量研究表征了可食用昆虫的营养成分，但关于新型加工技术对其安全性、货架期和感官特性影响的研究有限。本综述旨在提供传统加工方法与新型加工方法对可食用昆虫安全保障、理化稳定性和感官提升影响的批判性比较。
2 常规加工技术
可食用昆虫以整虫、昆虫粉和蛋白粉等形式被消费。古代人们使用多种方法来保存可食用昆虫。热干燥方法，包括晒干、烘干和微波干燥，会促进非酶促褐变反应和色素降解，导致颜色和感官特性变化。漂烫是脱水或研磨前的关键预处理步骤，有助于酶稳定、微生物净化以及在后续加工中保持品质。漂烫主要杀死可食用昆虫并灭活内源性酶，如多酚氧化酶（PPO）和过氧化物酶（POD），进一步降低微生物负荷，并通过防止酶促褐变来增强产品的颜色-味道属性和储存稳定性。漂烫通常在80°C–100°C下进行数秒至数分钟。漂烫后的黄粉虫在10–12天内保持微生物安全，并显著抑制酶促褐变。然而，漂烫可能会因热暴露而轻微损害可食用昆虫的理化和感官特性，例如降低可溶性蛋白产量和氨基酸含量，并影响颜色参数。晒干是一种古老且流行的脱水方法，依赖于太阳辐射。它能有效降低水分含量并抑制微生物生长，但常伴有不受控的干燥条件、脂质氧化增加和卫生问题。晒干对昆虫营养品质的影响很大程度上取决于环境因素，如温度、湿度和暴露时间。烘箱干燥或热风干燥最常用于工业层面。研究表明，烘箱干燥能在一定程度上保持与冷冻干燥相似的营养品质，但较高的温度会促进非酶促褐变和颜色变化。烘箱干燥的昆虫粉表现出更高的褐变指数和更低的亮度值，并且可能导致氨基酸组成改变和蛋白质聚合。微波干燥因其较短的加工时间和能源效率而受到关注，但可能存在不均匀的微波辐射穿透和质地损伤等问题。冷冻干燥被认为是最好的脱水方法之一，能够保持可食用昆虫的营养、功能和感官品质。冷冻干燥通过在低温下冻结样品然后在真空下干燥，能防止酶促和非酶促褐变反应，最小化脂质过氧化，从而保持更好的颜色稳定性和营养完整性。冷冻干燥还能有效维持蛋白质结构完整性，防止收缩，产生细腻、多孔、流动性好的粉末。其主要缺点是生产率低和成本高。
3 新兴和先进加工技术
3.1 高压处理（HPP）
高压处理（HPP）是一种新兴的非热先进加工方法，通过在较高压力（50–1000 MPa）下处理样品来减少微生物负荷并改善产品功能性。HPP已被证明能灭活需氧菌、厌氧菌以及致病菌，同时对感官属性的影响最小。研究表明，HPP的有效性随压力和时间的增加而提高。在600 MPa下，HPP可实现3–5.5 log的微生物减少。HPP对昆虫蛋白理化特性的影响比热处理更理想。与传统热干燥方法相比，HPP能改善黄粉虫蛋白的乳化能力和溶解度。HPP在150–400 MPa范围内能有效破坏非共价相互作用，导致蛋白质三级和四级结构不稳定，部分展开后暴露亲水基团，从而增强蛋白质溶解度。HPP还能有效灭活导致褐变的PPO和POD酶。然而，最佳压力水平虽能高效灭活致病菌，但也可能对乳化能力等功能特性产生不利影响。
3.2 脉冲电场（PEF）
脉冲电场（PEF）技术通过施加中等至高强度的电场，利用电穿孔效应在细胞膜上暂时形成亲水孔道，从而加速化学反应、提高溶质溶解度和溶剂渗透性。PEF处理能显著降低微生物数量。高剂量PEF处理可将总活菌数降低3 log，并将产芽孢需氧菌降至检测限以下。PEF处理的样品干燥速率相对较高，能降低活化能并提高干燥效率，从而减少能耗。PEF能提高脂肪和蛋白质的提取率。PEF会引起蛋白质的结构修饰，影响其功能性。虽然PEF可能略微降低总蛋白含量，但能显著提高蛋白质溶解度和可提取性。PEF还能提高持水能力和持油能力，但效果取决于能量输入强度。PEF处理增强了抗氧化潜力，并通过引起致敏蛋白的二级和三级结构改变来降低组胺和过敏原含量。
3.3 冷大气等离子体处理（CP）
冷等离子体（CP）是通过对大气空气或惰性气体施加高电压电场产生的部分电离气体，包含活性氧和氮物种（RONS）。CP具有易操作、处理时间短、能耗低等优点，是一种可持续且节能的食品表面灭菌方法。CP处理对家蟋蟀的中温细菌和肠杆菌科分别实现了1.4 log和1.9 log的减少。对黄粉虫的处理实现了约2–3 log的微生物减少。CP对孢子灭活不完全。CP处理增加了持油能力、总多酚含量以及抗氧化潜力。CP处理降低了蛋白质溶解度和荧光强度，这归因于等离子体诱导的蛋白质氧化导致的氨基酸残基侧链转化和蛋白质多肽骨架的改变。
3.4 超声处理（US）
超声波（US）作为一种新颖、环保的可食用昆虫加工技术，通过声空化效应引起细胞破裂并增强传质，从而改变蛋白质的二级和三级结构，改善其溶解度、乳化能力、起泡性以及持水持油能力。US处理提高了蛋白质提取率，从22%提高到32.48%–39.62%。US处理能降低粒径、增加zeta电位、改善表面疏水性和游离α-氨基含量，从而提高溶解度和整体蛋白质功能性。US处理通过分解蛋白质聚集体产生更小的颗粒，增加表面积和疏水基团暴露，从而改善乳化和起泡特性。US还能诱导蛋白质二级结构从α-螺旋向β-折叠转变，增强界面活性和乳化作用。US处理提高了体外消化率，从72.7%提升至82.8%，并增加了水解效率、热稳定性、结晶度和抗氧化活性。
