隨著人民生活水平不斷提高,食物需求持續增長,人們的飲食結構發生變化。尋找新的食物資源,特別是符合人體吸收需要的蛋白質資源,在世界各國備受關注。昆蟲是當今動物界最大的類群,總量超過其它所有動物量總和的10倍以上,屬于可更新資源,且富含蛋白質,營養豐富,結構合理,與普通蛋白結合使用能夠彌補限制性功能成分的不足,優化營養結構,提高營養成分的利用效率。如今,人們的開發目標已瞄準昆蟲,利用現代加工技術提取昆蟲蛋白,將其用作一種新型食品添加劑。我國將昆蟲蛋白用作食品添加劑剛剛起步,對它進行正確研究利用,有利于推動人們膳食結構的優化和昆蟲食品產業化的蓬勃發展。
一、昆蟲蛋白粉用作食品添加劑的功能評價
現代營養學觀點認為,在確定食物蛋白營養價值時,不僅要看蛋白質的含量高低,而且要看其必需氨基酸的配比是否協調,它是一個數量與質量的雙重指標。
根據國內外專家對食用昆蟲蛋白營養的測定表明,大多數昆蟲蟲體蛋白質含量極高,多在 50%~70% 之間,高于雞、魚、豬肉、雞蛋。例如,干的黃蜂含蛋白質約為 81%,蜜蜂 43%,蟬 72%,草蜢70%,蟋蟀 65%,稻蝗 60.08%,柞蠶蛹52.14%,蠅蛆60.88%,多翅蟻64.50%,紅胸多翅蟻58.60%等。而且,蛋白質中所含氨基酸尤其是各種必需氨基酸組分分布比例非常合理,完全符合或極接近于聯合國糧農組織標準。經測定,昆蟲蛋白的消化率平均達 90.80%,生物效價是一般植物性食品的1.5倍以上。另外,昆蟲蛋白粉內含的賴氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸很高,色氨酸較低。而常規動植物食品中普遍缺乏賴氨酸、蛋氨酸,但色氨酸含量卻很高。這樣將昆蟲蛋白粉加入到常規食品中混合食用可以相互補充,配合利用價值很高。因此,將昆蟲蛋白粉作為食品添加劑,可以優化食品營養結構、強化營養轉化與吸收、提高食品的安全性和營養性。
二、昆蟲蛋白粉作為食品添加劑的開發利用方式
根據昆蟲蛋白粉的特性,現代食品工藝一般將其用作食品營養強化劑或特殊添加素加入到普通食品中,以均衡營養、提高品質。根據昆蟲蛋白粉的添加量,將蛋白制品分為三類:昆蟲蛋白含量在20%以上為高蛋白制品,一般用于制造糕點、面包、餅干、蜜餞等;含量在10%~15%為常蛋白制品,用作大宗食品;含量在10%以下為低蛋白制品,一般用于消化不良或腸胃不好的人食用,另外就是應用于保健類等特殊食品。
根據資料報道及我們的研究,將昆蟲蛋白粉添加于食品進行開發利用,其營養價值高、風味獨特,而且具有協調人體消化吸收的功能,市場效益好,前景頗為可觀。在食用昆蟲學專家文禮章教授的帶領下,經過多年研究,我們實驗室在昆蟲蛋白用作食品添加劑領域已經取得了一系列成果,開發出了部分產品。我們認為,昆蟲蛋白用作食品添加劑進行開發利用可以采取以下方式:
(一)將昆蟲蟲體粉碎,以蟲體粉狀物直接添加于大宗食品
昆蟲自古以來就被認為是一種很好的功能食品,然而至今其開發利用還受到很大限制,其主要原因之一就是沒有找到合適的利用方式。將昆蟲蟲體粉碎以粉狀物添加于其它食品,這樣有利于改變人們傳統的厭惡昆蟲的心理,而且其高蛋白營養和風味,對人們的身體健康等都有很大好處,且能夠帶來一系列產業效益。
例如,我們將蝽象昆蟲蟲體經過初處理(殺生,清潔)后,在80℃左右干燥,研碎或粉碎,可以與辣椒、
食鹽、胡椒等調味品按不同比例混在一起,制作各種特色菜肴的調味品;或者直接將粉狀物添加入面包、玉米餅片、南瓜餅、蛋糕等原料中一起食用。將蠅蛆磨成粉狀,加入少量牛奶、白糖做成昆蟲奶酪。同樣,還有螞蟻粉、蝗蟲粉、蟬粉、天牛幼蟲粉等,都可以把它們加入到各種面制品或調味品中制作成混合型昆蟲食品。這種形式利用昆蟲資源,現在墨西哥、泰國、德國、法國等比較流行,在我國少數民族地區和一些大都市的賓館也用得較多,但是普及起來還有待產業間的互動合作。
(二)將昆蟲蟲體浸泡,以浸提物方式結合于各類飲品
螞蟻酒可能已是家喻戶曉,其實很多昆蟲是可以類似進行開發利用的。這種利用方式簡單,昆蟲本身是產品加工工藝的參與者,又是最終產品的一部分。其蛋白質等成分都是以浸泡方式,經過發酵進入最終產品,結和原汁載體,改變其風味,提高其營養功能。
例如,將龍舌蘭木蠹蛾幼蟲、虎甲成蟲、九香蟲等分別投入到烈性酒類中,經過一段時間的發酵,就會改變酒類的風味與營養,更加適合飲用,九香蟲泡酒飲料還是一種高級補品。將蠶沙(蠶糞)、蟬蛻、米縞螟幼蟲的排泄物、化香夜蛾幼蟲的排泄物等凈化處理后,用開水泡制,食用其汁液不僅可以強身健體,還可以治療多種疾病。我們開發的一種蟲茶產品—茶寶明珠(米縞螟幼蟲的排泄物等成分的復合物),就具有降血壓、治療腸胃炎等功效,受到廣大消費者的歡迎。
(三)提純目標蛋白質或氨基酸,以功能補充物用于營養和保健產品
昆蟲蛋白是主要食品和醫藥的重要原料,氨基酸是構成蛋白質的基本單位,是人體不可缺少的營養成分之一,近幾年來被廣泛地用于生產強化食品、添加飼料、
營養劑、甜味劑、增香劑和抗菌劑等方面。對昆蟲蛋白或氨基酸的提純,相對以上兩種利用方式較為復雜,其蛋白質的提純方法為:蟲體殺死后用1%的鹽酸溶液浸漬2h,以除去酸溶性物質和灰分。
然后取沉淀物用 1% 亞硫酸漂白 2h,經 90℃~100℃烘干磨成粉末,再以10℃的低溫水浸3h,棄去上清液,沉淀物經洗滌過濾以除去幾丁質、纖維素等雜質,再在濾液中加入千分之一的α-淀粉酶,pH值為6.5~7.0,使沉淀物中碳水化合物分解,沉淀物再經過濾、濃縮干燥,即可得到含蛋白質85%~90%的制品,經過水洗反復過濾、干燥,即可制得含蛋白質95%以上的制品。昆蟲蟲體氨基酸的提純方法一般采用西北大學李穩宏等報道的工業生產方案:
1.酸解趕酸 將150kg的脫脂蠶蛹加入酸解釜中,然后加入鹽酸450L,開啟蒸汽升溫,在120℃下進行酸解反應。反應完畢后,開啟趕酸釜真空閥,用真空抽濾法將反應液抽至趕酸釜中。酸解釜底的濾渣用水沖至中性作為飼料出售或投入鍋爐焚燒。將趕酸釜中的鹽酸采用真空濃縮的方法從釜中蒸出,鹽酸蒸氣經冷凝器冷凝后可返回酸解釜中套用。趕完酸后,向釜中加入1000kg蒸餾水,將反應物稀釋后待處理。
2.脫色、離子交換 將趕酸后的反應液打入脫色釜中,向釜中加入15kg的活性炭,開啟攪拌進行脫色。脫色完畢后經離心機分離,濾餅為活性炭,濾液為目的產物。將脫色濾液打入離子交換柱中進行交換,以脫除其中所含的雜質。
3.濃縮、干燥 脫色后的成品液經刮板式真空薄膜蒸發器驅除出大部分水分后,經可傾式蒸發鍋進一步濃縮至粘稠液,送至真空干燥箱中干燥。干燥后的成品粉碎至60目粒度包裝入庫。
三、昆蟲蛋白粉產業化發展展望
昆蟲蛋白作為食品開發利用目前還處于初創階段,進行營養分析的種類還不到總數的 5%,已經利用的則是更少。盡管如此,昆蟲蛋白的開發應用已經展現出廣闊的市場前景,有人甚至把昆蟲列為“21世紀食品”,認為昆蟲種類繁多、繁殖快、飼養容易、飼料成本低、蛋白質含量高、發展人工養殖不受土地和季節限制,是一類廉價的高營養食品原料。昆蟲蛋白粉提取出來用作食品添加劑,以其高而合理的營養成分提升常規食品的營養價值,產品市場競爭力將會增強,其產品附加值將會相應增加,產業聯合效益無疑將會提高。因此將昆蟲蛋白粉作為一種新型食品添加劑進行產業化推進,穩定可靠、競爭力強、市場前景廣闊。