食品界

FSHW | 可持续的开发前景：食用昆虫矿质元素的利用与开发潜能

Introduction

矿物质是人体必需的七大营养之一，且无法自身合成。从食品和安全的角度来看，矿质元素可分为必需元素（Ca、Mg、Fe、Zn、K等）和非必需元素（Hg、Pb、Cd等）。非必需元素包括了重金属元素，其可能对环境、人类、植物和动物产生危害。当今世界人口正在以惊人的速度增长，预计2050年将达到约100亿，届时对食物的需求将增加约50%。由于对动物源蛋白和矿质元素的需求不断增加，大力鼓励开发和使用可替代食物来源迫在眉睫。由于昆虫含有较高的氨基酸、矿质元素、维生素和多不饱和脂肪酸，可食用昆虫作为替代的食物来源有很大的应用与开发潜力。同时，昆虫比家禽具有更高的繁殖力和饲料转化效率，可以将低价值的基质转化为高价值的食物资源。此外，昆虫养殖对环境友好，其需要的空间和水资源少，产生和排放的温室气体和氨气更少。这些诸多优点具有重要的经济、食品安全和环境效益。尽管世界上许多地方都有食用昆虫的悠久历史，尤其在亚洲和非洲，但是有关食用昆虫矿质元素的研究与利用开发现状仍然模糊不清。因此，为了更好的利用与开发食用昆虫的矿质元素，对前期的昆虫矿质元素研究相关进展进行系统综述具有重要的理论意义与应用价值。

扬州大学植物保护学院陆明星副教授、杜予州教授、德国食品技术研究所Sergiy Smetana教授等在本文中总结了7个目67种食用昆虫矿质元素的研究与开发利用情况，介绍了矿质元素的益处与潜在的危害风险以及主要的积累途径等。

食用昆虫中的必需和非必需矿质元素比较分析

食用昆虫具有丰富的营养价值，是Cu、Fe、Mg、Mn、P、Se和Zn等矿质元素的潜在来源。在已报道的67种食用昆虫中，不同种食用昆虫的矿质元素含量有差异，例如，黄粉虫Tenebrio molitor中Ca，K，Mg，P，Na，Zn，Cu和Se含量最高；肯尼亚野生的Onjiri mammon中Fe含量最高，Samia ricinii蛹的Mn含量最高。通过比较分析表明昆虫幼体中的必需矿质元素含量通常高于成虫。目前食用最多的昆虫种类是直翅目昆虫，并且主要来源于野外自然生长的虫源。矿质元素积累的程度随元素种类、物种和昆虫的生长发育阶段不同而变化。此外，昆虫体内非必需重金属的含量与食物来源、物种和繁殖环境有关。昆虫可能无意中从食物链中摄取非必需的矿质元素，在取食过程中可能富积重金属，或者金属可能通过外骨骼或其他表面通过接触而被同化。尽管已研究的昆虫中非必需重金属含量均低于食用的建议限值，然而潜在的重金属危害仍然可能存在于可食用昆虫中。

图1 按目、来源和虫态划分的67种可食用昆虫的食用情况分析

食用昆虫矿质元素的来源和转运途径

昆虫无法自身生物合成矿质元素，只能从外源获得必需和非必需矿质元素。昆虫通常从水、土壤、体表和食物来源（包括人工饲养）中获得基本元素。食用昆虫中矿质元素的生物利用率随饲养方法、食物基质、胃肠道消化、吸收和调节营养物质运输到各个器官的各种代谢过程而变化。不同的虫态、性别、饲养基质和环境条件会影响昆虫中的矿质元素含量。因此，处理和烹饪可食用昆虫的最佳方法至关重要。加工过程通常包括收获、预处理、去除污染物、包装和储存，这些步骤会改变食用昆虫矿质元素含量，导致营养物质流失。

图2 昆虫中矿质元素的来源与转运途径

食用昆虫矿质元素开发与利用前景与展望

当前，人们对于食用昆虫的兴趣愈发浓厚，且食用昆虫的种类以及取食的人数逐渐增加。在食用昆虫的营养水平方面，需要进一步研究这些矿质元素在昆虫中的化学形式以及人体是否能够吸收和利用。同时，随着技术的进一步改进和创新，食用昆虫可以向大规模饲养和加工设施的自动化发展。食用昆虫可以被加工成粉末或其他配料，并添加到食品原料中以提高营养价值。尽管对昆虫矿质元素营养特征与安全性进行可持续性评估仍然是个难题，但是持续评估食用昆虫矿质元素将有利于进一步的推广与开发利用。

第一作者

陆明星，男，农学博士，现为扬州大学植物保护学院副教授，主要研究方向为害虫综合治理及资源昆虫开发与应用工作。目前主持国家自然基金1项，参与国家自然科学基金、国家重点研发项目、国家973项目、国家公益性（农业）行业专项等项目，近5年以第一作者或者通讯作者在国内外期刊公开发表论文19篇。

通信作者

杜予州，男，理学博士，现为扬州大学植物保护学院二级教授，博士生导师，扬州大学应用昆虫研究所所长，中国昆虫学会蝴蝶分会理事。《昆虫分类学报》、《应用昆虫学报》、《植物保护》和《扬州大学学报》（农业与生命科学版）编委。主要研究方向为昆虫系统学、外来有害生物和植物检疫以及农业害虫防治等方面的研究工作。先后主持国家自然科学基金项目7项，国际合作目4项，教育部科技重点项目1项，博士点基金1项，省科技攻关项目2项；参加重点研发项目2项，国家973项目2项，国家科技支撑计划项目1项，农业行业科技专项2项，科技部科技基础性工作专项3项。获省级科技进步奖4次。目前已在国内外学术期刊发表论文200余篇，编（著）书5部；译文2篇，译著1部。

Minerals in edible insects: a review of content and potential for sustainable sourcing

Mingxing Lu^a, Chenxu Zhu^a, Sergiy Smetana^b,*, Ming Zhao^a, Haibo Zhang^c, Fang Zhang^c, Yuzhou Du^a,d,*

^a College of Plant Protection & Institute of Applied Entomology, Yangzhou University, Yangzhou 225009, China

^b German Institute of Food Technologies (DIL e.V.), Quakenbrück D-49610, Germany

^cJiangsu Plant Protection and Plant Quarantine Station, Nanjing 210036, China

^dJoint International Research Laboratory of Agriculture and Agri-Product Safety, Yangzhou University, Yangzhou 225009, China

*Corresponding authors.

Abstract

In response to the rapid increase in world population and subsequent demands for food, edible insects represent an alternative food source for humans that is rich in proteins, amino acids and minerals. Entomophagy is a tradition in many countries including China and Thailand, and edible insects have attracted a lot of attention in Western World due to their suitable nutrient composition, high mineral content (e.g., Fe, Zn, Ca, Mg) and potential use as a supplement in human diet. In this study, we surveyed mineral content in seven insect orders and 67 species of mass produced and wild-harvested edible insects. The total content of essential elements in edible insects was very high in Tenebrio molitor, Bombyx mori, and Zonocerus variegatus. The heavy metal content (summarized for eight species) was below the maximum limit allowed for safe consumption. Sustainable supply of minerals derived from insect biomass is complicated due to the high variations of mineral content in insects and the potential of its change due to processing.

Reference:

LU M X, ZHU C X, SMETANA S, et al. Minerals in edible insects: a review of content and potential for sustainable sourcing[J]. Food Science and Human Wellness, 2024, 13(1): 65-74. DOI:10.26599/FSHW.2022.9250005.