向玉勇,陶 琴,于士軍,張?jiān)?/p>
(滁州學(xué)院 生物與食品工程學(xué)院,安徽 滁州 239000)
昆蟲廣泛分布于自然界中,繁殖迅速,是動(dòng)物中數(shù)量最多的類群。很多昆蟲體內(nèi)含有多種營(yíng)養(yǎng)成分和活性成分。不同種類昆蟲所含有營(yíng)養(yǎng)成分和活性成分有一定差異,是一類具有良好開發(fā)潛力的生物資源。目前,人們對(duì)昆蟲資源利用的研究主要集中在昆蟲營(yíng)養(yǎng)成分及活性物質(zhì)分析方面[1?2],對(duì)其糞便研究卻非常少。已有研究表明:一些鱗翅目Lepidoptera昆蟲的幼蟲啃食特種植物葉片后排泄的糞便中含有豐富的蛋白質(zhì)、礦物元素、人體必需氨基酸和脂肪酸,具有清熱解毒、健脾養(yǎng)胃、助消化、降血壓、降血脂等功效[3?4],已被加工成“蟲茶”產(chǎn)品,如弓須亥夜蛾Hydrillodes morosa取食化香樹Platycarya strobilacea葉產(chǎn)生的糞便稱為化香蟲茶,米縞螟Aglossa dimidilata幼蟲取食三葉海棠Malus siebodii葉產(chǎn)生的糞便稱為三葉蟲茶[4]。中國(guó)許多學(xué)者在這方面作了大量的研究,對(duì)一些蟲茶如三葉蟲茶、紫斑谷螟-白茶蟲茶、米倉(cāng)織蛾-豹皮樟蟲茶的營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià)[5?7]。這些研究結(jié)果表明:不同種類昆蟲糞便(蟲茶)的營(yíng)養(yǎng)成分存在一定的差異。中國(guó)昆蟲資源豐富,約占世界昆蟲種類總量的10%,還有很多種類尚未進(jìn)行相關(guān)研究;需要對(duì)自然界中更多種類昆蟲糞便的營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行系統(tǒng)分析,并進(jìn)行必要的生物安全性檢測(cè)、食品衛(wèi)生指標(biāo)控制,為更好地開發(fā)蟲茶資源提供科學(xué)依據(jù)[4]。金銀花尺蠖Heterolocha jinyinhuaphaga為鱗翅目尺蛾科Geometridae昆蟲,別名拱腰蟲,是金銀花主要食葉害蟲之一。該蟲在安徽省1 a發(fā)生3代[8],常將葉片咬成缺刻或孔洞,危害嚴(yán)重的地塊金銀花葉片被全部吃光,僅剩葉脈和葉柄,常造成金銀花的大面積減產(chǎn),甚至成片死亡,給金銀花生產(chǎn)帶來嚴(yán)重?fù)p失。目前,國(guó)內(nèi)對(duì)金銀花尺蠖的研究主要集中于其生物學(xué)特性及防治方面[8?10],也有對(duì)金銀花尺蠖蛹粗多糖體外抗氧化活性[11]和金銀花尺蠖幼蟲消化酶活性[12]的研究,還未見有關(guān)其糞便營(yíng)養(yǎng)成分的研究。金銀花尺蠖幼蟲的取食量大,排泄的糞便多。筆者在前期研究中發(fā)現(xiàn):金銀花尺蠖幼蟲糞便提取物具有一定的抑菌活性[13]和抗氧化活性[14],現(xiàn)對(duì)其幼蟲糞便營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行研究,以期為開發(fā)蟲茶提供科學(xué)依據(jù),從而達(dá)到變害為寶的目的。
金銀花尺蠖幼蟲采集于安徽省明光市三界鎮(zhèn),帶回放在600 mL的罐頭瓶?jī)?nèi)(10頭·瓶?1,齡期一致),在人工氣候箱(RXZ-288A型,寧波江南儀器制造廠)中用新鮮的金銀花葉片(清水洗干凈,自然晾干)飼養(yǎng)。人工氣候箱光周期晝(L)︰夜(D)為14 h︰10 h、溫度為(25±1) ℃、相對(duì)濕度為70%±7%。
精密烘箱(20011243型,西班牙Selecta公司)、高速萬能粉碎機(jī)(FW80型,天津市泰斯特儀器有限公司)、索氏提取器(天長(zhǎng)市玻璃儀器廠)、氣相色譜儀(GC-7806II型,北京華盛譜信儀器有限責(zé)任公司)、凱氏定氮儀(Hanon K9840型,濟(jì)南海能儀器股份有限公司)、氨基酸自動(dòng)分析儀(L-8900型,日本HITACHI公司)、原子吸收分光光度計(jì)(wfx-130型,北京瑞利分析儀器公司)、電子天平(CP224S型,西班牙賽多利斯公司)。
1.3.1 含水量測(cè)定 參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB 5009.3?2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測(cè)定》,采用直接干燥法。每天收集新鮮糞便,稱量并記錄。將收集的糞便在105 ℃烘箱中烘干4 h,再在60 ℃下烘干直至恒量。按下列公式計(jì)算含水量:含水量=(鮮質(zhì)量?干質(zhì)量)/鮮質(zhì)量×100%。試驗(yàn)重復(fù)3次。
1.3.2 總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定 參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 9695.31?2008《肉制品總糖含量測(cè)定》,采用硫酸苯酚法測(cè)定。重復(fù)3次,取平均值。
1.3.3 脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定 參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 14772?2008《食品中粗脂肪的測(cè)定》,采用索氏提取法。稱取干燥糞便樣品5 g,用干燥的濾紙包住,在索氏提取儀中用石油醚回流提取10 h,旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)回收溶劑,烘干提取物并稱量,計(jì)算各樣品中脂肪油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。重復(fù)3次,取平均值。
1.3.4 脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定 參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 9695.2?2008《肉與肉制品脂肪酸測(cè)定》,采用氣相色譜儀進(jìn)行測(cè)定。重復(fù)3次,取平均值。
1.3.5 蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定 參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB 5009.5?2010《食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》,采用凱氏定氮法測(cè)定。稱取干燥糞便樣品2 g,經(jīng)濃硫酸消化,消煮液用容量瓶(100 mL)定容。加入強(qiáng)堿蒸餾逸出,硼酸吸收后,用硫酸滴定,將測(cè)得的總氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)乘以6.25,即得粗蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)。每個(gè)樣品測(cè)3份,取平均值。試驗(yàn)重復(fù)3次。
1.3.6 氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定 參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 5009.124?2003《食品中氨基酸的測(cè)定》,采用氨基酸自動(dòng)分析儀測(cè)定,測(cè)定1次。
1.3.7 維生素質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定 維生素 C 的測(cè)定參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 9695.29?1991《肉制品維生素 C 含量測(cè)定》;維生素E的測(cè)定參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5009.82?2003《食品中維生素A和維生素E的測(cè)定》。
1.3.8 礦物元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定 礦物元素(鉀、鈉、鈣、鐵、鎂、錳、磷、鋅、銅)的測(cè)定參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 5009.91?2003《食品中鉀、鈉的測(cè)定》、GB/T 5009.92?2003《食品中鈣的測(cè)定》、GB/T 5009.90?2003《食品中鐵、鎂、錳的測(cè)定》、GB/T 5009.87?2003《食品中磷的測(cè)定》、GB/T 5009.14?2003《食品中鋅的測(cè)定》、GB/T 5009.13?2003《食品中銅的測(cè)定》,采用原子吸收分光光度計(jì)進(jìn)行分析。重復(fù)3次,取平均值。
1.3.9 營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)分析方法 根據(jù)氨基酸的分析結(jié)果,計(jì)算氨基酸分(AAS)、化學(xué)分(SC)及必需氨基酸指數(shù)(IEAA)[15?16]。氨基酸分(AAS)=試驗(yàn)蛋白質(zhì)氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)(mg·g?1)/聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FAO)評(píng)分模式氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)(mg·g?1)?;瘜W(xué)分(SC)=試驗(yàn)蛋白質(zhì)中某種必需氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)(mg·g?1)/雞蛋蛋白質(zhì)中同種 氨 基 酸 的 質(zhì) 量 分 數(shù) (mg·g?1)。其中:b1,b2,b3, ·· ·,bn為試驗(yàn)蛋白質(zhì)中各種必需氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)(mg·g?1);a1,a2,a3, ·· ·,an為標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)(FAO評(píng)分模式)中相應(yīng)必需氨基酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(mg·g?1);n為參與計(jì)算的必需氨基酸的個(gè)數(shù)。
1.3.10 數(shù)據(jù)處理 所有數(shù)據(jù)采用 SPSS 11.5 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析處理。
從表1可以看出:金銀花尺蠖幼蟲糞便中蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高,為11.89%;其次是含水量,為10.08%;粗脂肪為2.73%;總糖最低,為2.40%。方差分析表明:金銀花尺蠖幼蟲糞便中的蛋白質(zhì)、總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)和含水量均與三葉蟲茶、老鷹茶蟲釀茶、紫白蟲茶、倉(cāng)樟蟲茶、米白蟲茶、老鷹茶和貴州名優(yōu)茶的平均值差異不顯著(df=9,F(xiàn)=1.80,P>0.05;df=9,F(xiàn)=0.377,P>0.05;df=7,F(xiàn)=0.262,P>0.05),粗脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)與上述幾種茶的平均值差異顯著(df=9,F(xiàn)=8.742,P<0.05)。
表 1 金銀花尺蠖幼蟲糞便與常見 (蟲)茶水分、總糖、粗脂肪和蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)比較Table 1 Comparison and analysis of water, total sugar, crude fat and protein contents between larvae feces of H. jinyinhuaphaga and common (insect) tea
由表2可知:金銀花尺蠖幼蟲糞便中氨基酸豐富,共含有17種氨基酸,其中包括8種人體必需的氨基酸,總氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 4.326 9 mg·g?1,其中谷氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高,為 0.488 4 mg·g?1,其次是甘氨酸和天冬氨酸,分別為0.428 1和0.415 2 mg·g?1,甲硫氨酸最低,為 0.044 1 mg·g?1。必需氨基酸總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1.666 2 mg·g?1,必需氨基酸占總氨基酸的比例為38.51%,必需氨基酸與非必需氨基酸的比值為62.62%。方差分析表明:金銀花尺蠖幼蟲糞便的氨基酸平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)與三葉蟲茶、紫白蟲茶、倉(cāng)樟蟲茶、米白蟲茶之間差異顯著(df=87,F(xiàn)=20.547,P<0.05);必須氨基酸的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)與三葉蟲茶、紫白蟲茶、倉(cāng)樟蟲茶、米白蟲茶之間也差異顯著(df=39,F(xiàn)=12.265,P<0.05)。
根據(jù)測(cè)得的氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)與1973年聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織模式的質(zhì)量分?jǐn)?shù)加以比較,分析金銀花尺蠖幼蟲糞便的氨基酸分(AAS)、化學(xué)分(CS)和必需氨基酸指數(shù)(IEAA)。由表3可知:金銀花尺蠖幼蟲糞便的第一限制性氨基酸是賴氨酸和含硫氨基酸(即甲硫氨酸+半胱氨酸),質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.60和0.37 mg·g?1,AAS 均為 0.01,CS 均為 0.01,IEAA為1.20;各種氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)均略低于FAO評(píng)分模式的氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)。因此,金銀花尺蠖幼蟲糞便的氨基酸組成不太平衡,有必要進(jìn)一步強(qiáng)化。
表 2 金銀花尺蠖幼蟲糞便與常見蟲茶的氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)比較Table 2 Comparison and analysis of amino acid content between larvae feces of H. jinyinhuaphaga and common insect tea
表 3 金銀花尺蠖幼蟲糞便的氨基酸分和化學(xué)分Table 3 AAS and CS of larvae feces of H. jinyinhuaphaga
由表4可知:金銀花尺蠖幼蟲糞便中共含有7種脂肪酸,其中3種(肉豆蔻酸、棕櫚酸和硬脂酸)為飽和脂肪酸,4種(棕櫚油酸、油酸、亞油酸和亞麻酸)為不飽和脂肪酸,不飽和脂肪酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高,為64.05%,不飽和脂肪酸與飽和脂肪酸的比值(P/S)為1.78,必需脂肪酸(亞油酸和亞麻酸)質(zhì)量分?jǐn)?shù)也很高,為30.49%。
從表5可以看出:金銀花尺蠖幼蟲糞便中含有多種礦物元素,其中:鈣、鉀、鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高,分別為 8.126 7、4.955 6 和 3.257 3 mg·g?1,銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低,為 0.053 8 mg·g?1。金銀花尺蠖幼蟲糞便中還含有維生素C和維生素E,質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為 0.387 5 和 0.158 3 mg·g?1。
表 4 金銀花尺蠖幼蟲糞便脂肪酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 4 Fatty acid content of larvae feces of H. jinyinhuaphaga
表 5 金銀花尺蠖幼蟲糞便礦物元素和維生素C、維生素E質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 5 Mineral element and vitamin contents of larvae feces of H. jinyinhuaphaga
研究昆蟲糞便營(yíng)養(yǎng)成分對(duì)開發(fā)蟲茶資源具有重要意義。筆者對(duì)金銀花尺蠖幼蟲糞便進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)金銀花尺蠖幼蟲糞便中含有水分、糖、蛋白質(zhì)、氨基酸、脂肪酸、礦物元素及維生素等多種營(yíng)養(yǎng)成分。其中含水量為10.08%,與紫白蟲茶相等[6],略高于倉(cāng)樟蟲茶(9.8%)[7]、米白蟲茶(10.04%)[17]、老鷹茶(9.57%)[18]和貴州名優(yōu)茶(7.76%)[19],低于三葉蟲茶(15.47%)[5]和老鷹茶蟲釀茶(15.95%)[18];總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.40%,高于紫白蟲茶(0.44%)[6]和米白蟲茶(0.31%)[17],低于倉(cāng)樟蟲茶(2.8%)[7]、老鷹茶(3.46%)[18]和貴州名優(yōu)茶(2.75%)[19],三葉蟲茶和老鷹茶蟲釀茶均未檢出總糖[5,18];粗脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.73%,略低于倉(cāng)樟蟲茶(2.8%)[7],高于三葉蟲茶(1.23%)[5]、老鷹茶蟲釀茶(1.02%)[18]、紫白蟲茶(1.41%)[6]、米白蟲茶(0.87%)[17]、老鷹茶(1.92%)[18]和貴州名優(yōu)茶(0.67%)[19];蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11.89%,高于紫白蟲茶(9.3%)[6],低于三葉蟲茶(12.63%)[5]、老鷹茶蟲釀茶(14.26%)[18]、倉(cāng)樟蟲茶(23.8%)[7]、米白蟲茶(22.34%)[17]、老鷹茶(14.26%)[18]和貴州名優(yōu)茶(27.7%)[19]。
氨基酸的組成和質(zhì)量分?jǐn)?shù)是評(píng)價(jià)一種膳食蛋白營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的重要依據(jù)。金銀花尺蠖幼蟲糞便中含有17種氨基酸,總氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.326 9 mg·g?1,低于三葉蟲茶[5]、紫白蟲茶[6]、倉(cāng)樟蟲茶[7]和米白蟲茶[17]。按照FAO和世界衛(wèi)生組織(WHO)的理想模式,質(zhì)量較好的蛋白質(zhì),其必需氨基酸占總氨基酸的比值[EAA/(EAA+NEAA)]在40%左右,必需氨基酸與非必需氨基酸的比值(EAA/NEAA)在60%以上[21]。金銀花尺蠖幼蟲糞便的必需氨基酸占總氨基酸的比例為38.51 %,接近FAO和WHO理想模式的要求,高于紫白蟲茶(37.63%)[6]、倉(cāng)樟蟲茶(31.87%)[7]和米白蟲茶(35.69%)[17],但低于三葉蟲茶(45.29%)[5],必需氨基酸與非必需氨基酸的比值為62.62%,符合FAO和WHO理想模式的要求,高于紫白蟲茶(60.34%)[6]、倉(cāng)樟蟲茶(46.77%)[7]和米白蟲茶(55.50%)[17],但低于三葉蟲茶(82.78%)[5]。根據(jù)相關(guān)必需氨基酸指數(shù)(IEAA)實(shí)用評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn):IEAA>0.95為優(yōu)質(zhì)蛋白源,0.86<IEAA≤0.95為良好蛋白源,0.75≤IEAA≤0.86為可用蛋白源,IEAA<0.75為不適蛋白源[22]。金銀花尺蠖幼蟲糞便IEAA為1.20,為優(yōu)質(zhì)蛋白源,可用于開發(fā)蟲茶,其IEAA也高于倉(cāng)樟蟲茶(0.763 0)[7]、紫白蟲茶(0.655 9)[6]、米白蟲茶(0.723 9)[18]。但是,金銀花尺蠖幼蟲糞便的氨基酸組成不平衡,賴氨酸為其第一限制性氨基酸,在進(jìn)行蟲茶開發(fā)時(shí)可以加入一定量的賴氨酸,以優(yōu)化其氨基酸結(jié)構(gòu),從而提高其營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量。
脂肪酸組成是評(píng)價(jià)一種脂肪營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的重要依據(jù)[20]。金銀花尺蠖幼蟲糞便中不飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)高,為64.05%,P/S值為1.78,高于倉(cāng)樟蟲茶(0.63)[7]、紫白蟲茶(0.58)[6],低于三葉蟲茶(2.54)[5]、老鷹茶蟲釀茶(4.54)[18]和遵義毛峰(2.31)[5],必需脂肪酸(亞油酸和亞麻酸)也很高,為30.49%,高于倉(cāng)樟蟲茶(27.06%)[7]、紫白蟲茶(17.00%)[6]、老鷹茶蟲釀茶(13.76%)[18],低于三葉蟲茶(35.25%)[5]和遵義毛峰(64.87%)[5]??梢姡疸y花尺蠖幼蟲糞便中脂肪酸組成合理,可以開發(fā)為蟲茶,作為脂肪酸的來源之一。
礦物元素對(duì)維持生物機(jī)體正常生理代謝具有重要作用,金銀花尺蠖幼蟲糞便中含有多種礦物元素,除鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于倉(cāng)樟蟲茶(28.085 9 mg·g?1),鈉、鎂、鈣、磷、鐵、錳、鋅和銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別是倉(cāng)樟蟲茶的5.26、1.38、2.50、47.12、6.06、1.60、9.28和3.61倍[7];除鉀、鎂、鈣、鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于紫白蟲茶 (9.800 0、5.200 0、10.800 0、3.590 0 mg·g?1),鈉、磷、錳、鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是紫白蟲茶的1.52、1.14、1.04、2.28 倍[6];除鉀、磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于三葉蟲茶 (20.378 0、1.990 0 mg·g?1),鈉、鎂、鈣、鐵、錳、鋅和銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別是三葉蟲茶的2.76、1.61、1.10、3.69、1.57、3.31、3.16倍[5];除鉀、磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于老鷹茶蟲釀茶(22.067 0、1.824 0 mg·g?1),鈉、鎂、鈣、鐵、錳、鋅和銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別是老鷹茶蟲釀茶的2.69、1.77、10.45、4.17、1.22、4.45、3.40倍[18];與其他茶葉相比,鉀、磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于遵義毛峰 (20.922 0、4.700 0 mg·g?1)和都勻毛尖 (19.700 0、4.900 0 mg·g?1),鈉、鎂、鈣、鐵、錳、鋅和銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于遵義毛峰 (0.087 9、1.900 0、2.900 0、0.162 1、0.735 6、0.032 4、0.022 5 mg·g?1)和都勻毛尖 (0.045 6、1.600 0、2.800 0、0.042 1、0.550 2、0.033 0、0.014 9 mg·g?1[5]。
維生素對(duì)生物體的代謝起調(diào)節(jié)作用。金銀花尺蠖幼蟲糞便中維生素C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于三葉蟲茶(1.325 8 mg·g?1)[5],高于常規(guī)茶葉 (0.027 0 mg·g?1);維生素 E 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也低于三葉蟲茶 (0.520 6 mg·g?1)[5]。
總之,金銀花尺蠖幼蟲糞便含有多種營(yíng)養(yǎng)成分,并且還具有一定的抑菌活性[13]和抗氧化活性[14],具備蟲茶的一些生化特征,若開發(fā)為蟲茶,可為人體提供豐富的蛋白質(zhì)、必需氨基酸、必需脂肪酸、維生素和必需礦物元素,和普通茶葉混合使用,在營(yíng)養(yǎng)價(jià)值上實(shí)現(xiàn)互補(bǔ),對(duì)人類健康有利。因此,在食用、藥用保健等方面具有一定的開發(fā)價(jià)值和利用前景。今后,還需結(jié)合食品科學(xué)、藥理學(xué)等對(duì)金銀花尺蠖幼蟲糞便的生物安全性進(jìn)行分析,以全面評(píng)價(jià)金銀花尺蠖幼蟲糞便作為蟲茶資源開發(fā)利用的可行性。