黃粉蟲如何運用于食品加工中,食品加工技術(shù)論文
1文獻綜述
1.1昆蟲資源研究進展
目前,已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)并命名的昆蟲超過100萬種,據(jù)估計實際昆蟲種類是已知種類的5~10倍[6],是世界上種類最多、數(shù)量最大、分布最廣的生物種群,生物總量超過其他所有動物的生物總量。昆蟲具有食物轉(zhuǎn)化率搞、繁殖速度快、蛋白質(zhì)含量高(一般占干重的30%~72%)等特點[7]。隨著現(xiàn)代食品營養(yǎng)與保健學、醫(yī)藥學、飼料學等知識對應用昆蟲學研究的不斷滲入,人們逐漸認識到昆蟲的營養(yǎng)及藥用價值之大,昆蟲可以作為人類食品、動物營養(yǎng)飼料及醫(yī)藥的理想資源。
據(jù)研究報道,地球上有3650余種昆蟲可作為食用昆蟲,主要包括鱗翅目1560種(以幼蟲為主),直翅目730種(若蟲、成蟲),鞘翅目495種(幼蟲、成蟲),半翅目370種,雙翅目230種,其它目昆蟲304種[8]。我國已報道的食用昆蟲有280余種及亞種,包括13目,71科[9]。隨著科技的發(fā)展,食用昆蟲的種類和數(shù)目將不斷增加,昆蟲資源應用于食品中的新產(chǎn)品也將不斷被開發(fā)。表1-1中列出了數(shù)種常見食用昆蟲的營養(yǎng)成分[7,10~40]。
許多可食昆蟲經(jīng)過民間反復提煉,并由獨特的烹調(diào)方法進行有益的組合,逐步形成了具有藥膳功能的名菜。這種食用昆蟲的傳統(tǒng)一直延續(xù)至今,是我國傳統(tǒng)食蟲文化的第一特征。
目前世界上最大的昆蟲產(chǎn)業(yè)是蠶及蜜蜂產(chǎn)業(yè)。我國江浙一帶有食用蠶蛹的習俗?墒秤玫男Q蛹有家蠶蛹、柞蠶蛹、蓖麻蠶蛹等。據(jù)研究,蠶幼蟲和蛹均具有很高的營養(yǎng)價值,葉興乾等[10]研究發(fā)現(xiàn)桑蠶幼蟲的蛋白質(zhì)含量極高,達75.2%,而且蛋白質(zhì)的氨基酸組成全面,含有豐富的礦物質(zhì)及微量元素。張燕等[11]測定了蠶蛹中的17種氨基酸,其中必需氨基酸與非必需氨基酸質(zhì)量之比為0.73,接近于WHO/FAO提出的參考蛋白模式,而且蠶蛹中含有人體自身不能合成的、必須由外界攝取的蛋氨酸(Met)、賴氨酸(Lys)、亮氨酸(Leu)、異亮氨酸(Ile)、蘇氨酸(Thr)及苯丙氨酸(Phe)。另外,蠶蛹內(nèi)積累的大量養(yǎng)分對高血壓、高血糖、冠心病、糖尿病有一定的輔助療效[12]。人們把蠶蛹制成復合氨基酸、蠶蛹蛋白粉、蠶蛹蟲草等,還可加工成菜肴、罐頭食品、飲品、醬油等,不僅營養(yǎng)價值高還別具風味[13]。蠶絲可制成糖果、面條、果凍等功能食品增強肝功能、降低血脂、補充纖維素,非常適合老年人食用[14]。
蜂的產(chǎn)物蜂蜜、蜂王漿、蜂膠均是集營養(yǎng)、保健與美容于一體的保健食品。蜂蜜和蜂王漿中不僅含有大量的類黃酮和維生素,還有豐富的鐵、鎂、鋅等微量元素;蜂膠中含有70余種黃酮類化合物,多種氨基酸、脂類、醇類、酸類、酚類等多種化合物,還含有少量維生素及微量元素[15],蜂膠既可以作為健康滋補食品,也可以作為一種抗氧化劑(多酚類化合物具有抑制和殺滅細菌的作用,經(jīng)過降解其最終產(chǎn)物是天然防腐劑苯甲酸),用于食品的貯存與保鮮;蜂蛹是吸收蜂王漿、蜂蜜、花粉等發(fā)育而成,具有很高的營養(yǎng)保健價值[13,16]。
蜂王幼蟲蛋白質(zhì)含量高達55.8%,高于牛乳和雞蛋,是一種高蛋白低脂肪的高營養(yǎng)價值食品資源;氨基酸組成全面,其中8種必須氨基酸均衡性好,易于人體消化吸收;富含維生素,尤其是維生素B含量較高;含有豐富的礦物質(zhì)及微量元素,鉀、鎂、鈣、鋅、鐵等的含量較高,其中鈣、鋅有促進生長發(fā)育、安神健腦、抗癌及抗衰老作用[17~19]。凹紋胡蜂(VespaveutinaaurarisSmith)是西南地區(qū)民間較為喜食的一種常見食用蜂,其三種蟲態(tài)即幼蟲、蛹、成蟲均可食用,人們尤其喜食其幼蟲,但成蟲營養(yǎng)價值最高。陳玉惠等[20]對凹紋胡蜂的三種蟲態(tài)的營養(yǎng)成分進行了測定和比較,三種蟲態(tài)的蛋白質(zhì)含量均在48%以上,其中成蟲達65%;粗脂肪及總糖含量相對較低;蛋白質(zhì)的氨基酸組成較全面,幼蟲含有16種氨基酸,成蟲和蛹均含17種氨基酸,成蟲的必須氨基酸占總氨基酸的42.5%。
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1.2黃粉蟲的研究概況
1.2.1黃粉蟲的基礎(chǔ)研究
1.2.1.1黃粉蟲的形態(tài)特征黃粉蟲(TenebriomolitorLinneeus),別名黃粉甲、大黃粉蟲,俗稱面包蟲、高蛋白蟲,世界性分布,原產(chǎn)于美洲,20世紀50年代由前蘇聯(lián)傳入我國[41],其近緣的常見種類是黑粉蟲。昆蟲分類學中屬于節(jié)肢動物門(Arthropoda)、昆蟲綱(Insecta)、鞘翅目(Coleoptera)、擬步甲科(Tenebrionidae)、粉蟲屬(Tenebrio)[42]。一年一般可發(fā)生1~2代,在適宜的條件下可發(fā)生2~4代,世代重疊,無越冬現(xiàn)象,屬于完全變態(tài)昆蟲,整個生長發(fā)育過程包括卵、幼蟲、蛹、成蟲4個階段[7]。
黃粉蟲卵長1~1.5mm,長圓形,乳白色,卵殼較脆軟,容易破裂。幼蟲呈長圓筒形,體色及體長隨著齡期的增加而變化。各齡幼蟲初蛻皮時為乳白色,之后漸變?yōu)辄S白色、淺黃褐色。幼蟲初孵化時僅2~3mm,老熟幼蟲一般體長28~32mm,體徑約為5~7mm,身體前后粗細基本一致,腹部末節(jié)長度小于寬度,體壁較硬、光滑有光澤,無大毛;頭殼較硬,為深褐色,蟲體為黃褐色,節(jié)間和腹面為黃白色;背面臀叉尖端向上翹,與蟲體背面幾乎成直角,各足轉(zhuǎn)節(jié)腹面近端部有2根粗刺。黃粉蟲蛹屬于裸蛹,初蛹為乳白色,長約15~20mm,頭大尾尖,呈扁錐形,體壁柔軟、光滑無毛,漸變?yōu)榈S色之后,體壁也變得較硬且具光澤。鞘翅芽伸達第三腹節(jié),腹部向腹面彎曲明顯。腹部背面各節(jié)背面兩側(cè)各有一較硬的側(cè)刺突,腹部末端有一對較尖的彎刺,呈“八”字形。黃粉蟲成蟲體長約12~20mm,寬約6mm,體長而扁呈圓柱狀,體色初羽化時為乳白色,后漸變?yōu)辄S白色、黃褐色、黑褐色,黑赤褐色。前胸背板表面多密集黑斑點,無毛,有光澤,長度小于寬度,靠后緣中央的背面具“一”字形的橫溝。咀嚼式口器,復眼紅褐色,觸角念珠狀。鞘翅末端圓滑,上具明顯的縱橫刻點。足3對,前足基節(jié)窩后方為封閉式,附節(jié)為5-5-4式。成蟲和幼蟲均有自相傷殘習性[41]。
1.2.1.2黃粉蟲的生態(tài)學特性
黃粉蟲的生態(tài)學特性主要表現(xiàn)在各種生命活動的環(huán)境因素及其相互之間交互作用對黃粉蟲的影響,環(huán)境因素主要包括光照、溫度、濕度、飼料及自身的密度效應。黃粉蟲幼蟲喜暗,,對強光有負趨性,若長期連續(xù)處于強光或黑暗的環(huán)境時,其取食和代謝均受到抑制。相較于長期連續(xù)強光或黑暗的環(huán)境,黃粉蟲在明暗交替的環(huán)境中的生長速度較快且發(fā)育歷期較短[43]。黃粉蟲成蟲遇強光照射時會逃向黑暗處,而且在連續(xù)光照條件下,成蟲的繁殖力會銳減[44]。
Manojlovic[45]研究發(fā)現(xiàn)黃粉蟲幼蟲的適宜生長溫度為23℃~27℃,吳書俠[38]認為黃粉蟲的最佳生長溫度為25℃。黃粉蟲喜濕,其生長的最適空氣相對濕度為60%~75%[45]。
黃粉蟲嗜食濕料,在飼喂過程中,適量添加水分或濕料可以促進蟲的生長發(fā)育。添加菜葉、切碎的馬鈴薯、南瓜等濕料或直接噴水均可,且一般選擇前者,因為飼喂?jié)窳喜粌H能滿足黃粉蟲必需的水分和濕度,還可為黃粉蟲生長提供豐富的維生素及微量元素,而直接噴水則會導致環(huán)境過濕而容易發(fā)生飼料霉爛及黃粉蟲軟腐病等病害,不利于黃粉蟲的生長。吳書俠[38]研究發(fā)現(xiàn)飼料含水量為18%時最適宜黃粉蟲的生長發(fā)育,但肖銀波[46]認為飼料含水量以33.27%~39.71%為宜,因為在實際生產(chǎn)中需主要考慮幼蟲的增重率。
黃粉蟲的生長發(fā)育、化蛹、產(chǎn)卵還受到飼養(yǎng)密度的影響。黃粉蟲在3齡后,生長密度為5400頭/m2時的發(fā)育歷期短且增長速度最快[43]。研究表明飼養(yǎng)密度還影響成蟲產(chǎn)卵量,隨著蟲數(shù)的增加,產(chǎn)卵量也相應增加,但單體產(chǎn)卵量呈下降趨勢,最佳飼養(yǎng)密度為2萬頭/m2[38]。
1.2.2黃粉蟲開發(fā)利用價值
被譽為“蛋白質(zhì)飼料寶庫”的黃粉蟲原是一種世界性的倉儲害蟲,近年來作為一種特殊的生物資源,是近年來國內(nèi)外廣大科研工作者的研究熱點。人們主要對黃粉蟲在飼料生產(chǎn)、食品、保健品研發(fā)等領(lǐng)域進行了深入的研究并取得了一系列重要的突破。隨著科技的不斷發(fā)展、特種養(yǎng)殖業(yè)的逐步興起,黃粉蟲作為一種具有飼用、食用及藥用等多種利用價值的昆蟲資源,具有廣闊的開發(fā)與利用前景。
1.2.2.1飼用價值
近年來,隨著特種經(jīng)濟動物養(yǎng)殖業(yè)的迅猛發(fā)展,蛋白質(zhì)飼料的短缺已成為飼料工業(yè)發(fā)展的第一限制性因素。國內(nèi)外學者研究都表明昆蟲體內(nèi)營養(yǎng)豐富、繁殖快、數(shù)量大,是最具開發(fā)潛力的動物性蛋白飼料資源。如黃粉蟲、蠅蛆、蝽象、蝗蟲、大麥蟲、蟻、蛾等多種昆蟲都可作為畜禽、魚類等特種經(jīng)濟動物的飼料,因此有計劃地開發(fā)昆蟲蛋白資源是補充動物性蛋白飼料的有效途徑之一[47~48]。
黃粉蟲作為珍禽及藥用動物的飼料已有100多年的歷史,現(xiàn)已廣泛用于多種飼養(yǎng)業(yè)。黃粉蟲作為飼料,其蛋白質(zhì)含量高,氨基酸比例合理,其脂肪酸質(zhì)量和微量元素含量均優(yōu)于魚粉。而且黃粉蟲幼蟲適宜活體直接飼喂,對動物生長的促進作用是其它飼料所不能比的。近年來,除將黃粉蟲用作禽類飼料外,還替代魚粉用作藥用動物的高級飼料以及飼喂一些珍禽和觀賞動物的優(yōu)質(zhì)飼料。
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2引言
昆蟲的食用歷史久遠,自人類出現(xiàn)以來,世界許多國家和地區(qū)就有食用昆蟲的歷史,并各具獨特的食用種類、方法及習俗。早在3000多年前,我國就有食用昆蟲的記載,《爾雅》、《禮記·內(nèi)則》、《周禮·天官》中記載,秦以前帝王已食用蜩(蟬)、范(蜂)、蝝(蝗蟲)等昆蟲,將仙蟬和蟻子醬等昆蟲制品一直是皇族及達官貴人專門享用的御用膳品。大洋洲土著人以昆蟲作為日常生活中最主要的食物,非洲土著人將白蟻、蝗蟲當作餐桌的美味佳肴,中美洲人常以“蛾子餅”作為主食,歐洲居民喜食蝗蟲、金龜子、螞蟻等昆蟲。美國卡立頓自然博物館曾舉辦的“百蟲宴”上,美味佳肴品種繁多,包括甲蟲色拉、油炸臭蟲、蚜蟲魚子醬、蜻蜓濃湯和螳螂三明治等。墨西哥素有“食蟲之鄉(xiāng)”的美譽,食用的昆蟲多達370余種,“紅燴龍舌蘭蚜蟲”、“墨西哥魚子醬”和“螞蟻菜”是當?shù)刈顬槟捴巳丝诘?種佳肴。在巴黎的“昆蟲餐廳”你可以吃到甲蟲餡餅、清燉蛐蛐湯、螞蟻獅子頭、炸蒼蠅、烤蟑螂、蒸蛆以及蝴蝶、蟬、蠶等100多種昆蟲幼蟲或蛹制成的菜肴。《中國昆蟲學史》中報道了我國古代20多種食用昆蟲,北方人喜食豆天蛾幼蟲、蛹及蟬、蝗蟲,京津人喜歡吃油炸蝗蟲,江浙一帶人愛吃蟬、蠶蛹,南方民間早有食白蟻、龍虱、螞蟻、荔枝椿的習俗,臺灣人愛吃“香酥蟋蟀”。
近年來,令人聞之色變的禽流感、甲流等病毒一直在侵擾著人們的日常生活,而家禽家畜等動物是這些病毒的主要寄主,因此,人們對于這些動物物性蛋白質(zhì)源的安全性都心存疑慮,對安全綠色天然的高蛋白食品的需求就越發(fā)迫切。黃粉蟲作為一種常見的昆蟲資源,尤其是黃粉蟲蛹的營養(yǎng)價值很高,是一種優(yōu)質(zhì)的動物性蛋白質(zhì)資源。但市場上的黃粉蟲主要是被用做魚類及其他經(jīng)濟動物的飼料,尚未應用于食品深加工。
為了能更科學、更全面的開發(fā)利用黃粉蟲,本研究在前人的研究基礎(chǔ)之上,提取黃粉蟲蛹蛋白勻漿,添加到原輔料中制作面包、果凍,測定黃粉蟲添加前后兩種食品的營養(yǎng)成分和感官品質(zhì)的差異。并在面包中添加黃粉蟲幼蟲脂類提取物,研究其對面包的防腐作用。
在大規(guī)模飼養(yǎng)黃粉蟲的過程中,由于自然、人為等種種原因會致使黃粉蟲大量死亡,以往的文獻資料中大多以改善飼養(yǎng)環(huán)境來減少黃粉蟲的死亡,較少深入研究其病害原因。本研究利用不同的專性培養(yǎng)基(主要是細菌培養(yǎng)基和真菌培養(yǎng)基)對死亡黃粉蟲進行培養(yǎng)分離其致病菌,對其菌落形態(tài)、培養(yǎng)狀況等進行分析,探尋黃粉蟲病害的主要原因,以便綜合防治黃粉蟲病害。
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3材料與方法..........................................13
3.1黃粉蟲蛹蛋白的應用............................................13
3.1.1實驗材料...................................13
3.1.2黃粉蟲蛹蛋白漿的制作...................................13
3.1.3黃粉蟲蛹蛋白面包的工藝配方研究............................................13
3.1.4黃粉蟲蛹蛋白果凍的工藝配方研究...........................................14
3.2黃粉蟲幼蟲脂類物質(zhì)的抗真菌活性測定及應用..........................15
3.2.1供試蟲、真菌及培養(yǎng)....................................15
3.2.2脂類物質(zhì)的提取.........................................15
3.2.3抑真菌活性測定..........................................15
3.2.4脂類物質(zhì)對面包的防腐作用.....................................15
3.3黃粉蟲病原物的初步探究.....................................16
3.3.1試蟲........................................16
3.3.2致病菌粗品的分離...........................................16
3.3.3待測致病菌的培養(yǎng).....................................16
3.3.4致病菌的侵染實驗.......................................16
3.3.5驗證試驗......................................17
3.4數(shù)據(jù)處理...................................................17
4結(jié)果與分析.........................................18
4.1黃粉蟲蛹蛋白的應用.........................................18
4.1.1黃粉蟲蛹蛋白面包的工藝配方..................................18
4.1.2黃粉蟲蛋白果凍的工藝配方........................................22
4.2黃粉蟲幼蟲脂類物質(zhì)的抗真菌活性測定及應用..........................25
4.2.1脂類物質(zhì)抗真菌活性測定.....................................25
4.2.2脂類物質(zhì)對面包的防腐作用.................................25
4.3黃粉蟲病原物的初步探究..................................26
4.3.1致病菌的形態(tài)特征.........................................26
4.3.2病原物的致病效果........................................26
4.3.3病原物感染驗證.............................................27
5討論
5.1黃粉蟲蛋白的應用
由于黃粉蟲生長在幼蟲期需要進食,體內(nèi)含有糞便的內(nèi)含異物,在制備蛋白漿是會產(chǎn)生異味讓人感到不適,為了排除這種異味,很多學者進行了研究。陳彤等[98]在黃粉蟲幼蟲的飼料中添加新鮮的瓜果青菜,使蟲體的水分會增高,易于部分內(nèi)含物排出。再將幼蟲浸泡于清水中,蟲體組織膨脹后擠壓消化道排出內(nèi)含物,這樣可去除異味,制備出的蛋白漿也不會產(chǎn)生異味。胡學榮等[72]將洗凈的黃粉蟲幼蟲用90℃開水浸泡后磨漿,過濾后真空脫氣、濃縮,也可以除去異味,得到具有蟲香味的蛋白漿。
近年來黃粉蟲的養(yǎng)殖企業(yè)越來越多,但市場上的黃粉蟲主要是被用做魚類及其他經(jīng)濟動物的飼料,尚未應用于食品深加工。在現(xiàn)代快節(jié)奏生活中,面包已成為人們的早餐主食,然而市場上的面包品種單一且蛋白質(zhì)含量不高,而黃粉蟲蛹的天然優(yōu)勢可以彌補傳統(tǒng)快餐食品中的不足。首先,黃粉蟲蛹的高蛋白含量、全面的氨基酸組成及合理脂肪酸配比,可以有效地提高面包的營養(yǎng)價值,具有保健功能;其次,黃粉蟲生活在蛹期無需進食,體內(nèi)無糞便等異物,無明顯異味;最后,黃粉蟲蛹體內(nèi)的脂類物質(zhì)有抗菌防腐作用,能延長食品的保質(zhì)期,減少防腐劑的使用,保證食品質(zhì)量安全。楊琳[99]將鮮活的黃粉蟲蛹用清水洗凈,磨漿后過濾分離,冷凍干燥后粉碎成粉,最后滅菌得到黃粉蟲營養(yǎng)蛋白成品。與現(xiàn)有動植物蛋白相比,該產(chǎn)品成本低、效果好,且蛋白質(zhì)營養(yǎng)成分及生物活性物質(zhì)穩(wěn)定,其中還富含甲殼素成、多種氨基酸、維生素和多種礦物質(zhì)元素,可直接食用或作為營養(yǎng)食品蛋白質(zhì)原料。
5.2果凍成型的影響因素
凝膠強度是評價果凍感官品質(zhì)的重要指標之一,優(yōu)質(zhì)的果凍要求入口即化,因此,凝膠強度不能過大,以免果凍嚼勁太大而不易吸食。雖然瓊脂和明膠是果凍制作中必不可少的凝膠劑,但需注意添加量。因為瓊脂添加量過大時,果凍的凝膠強度會太大而不能起到防噎作用且有瓊脂臭味,而明膠過量則果凍團塊粗糙且產(chǎn)生明顯的明膠臭味。甘油對瓊脂和明膠都有增速的作用,能改善瓊脂配方的硬度及增強明膠配方的細膩感[91]。
檸檬酸是酸度調(diào)節(jié)劑,用以維持或改變食品的酸堿度。它主要有用以控制食品所需的酸化劑、堿劑以及具有緩沖作用的鹽類。酸化劑具有改善食品質(zhì)量的許多功能特性,例如改變和維持食品的酸度并改善其風味;增進抗氧化作用,防止食品酸;與重金屬離子絡(luò)合,可以阻止氧化或褐變反應、穩(wěn)定顏色、降低濁度、增強膠凝特性等作用[100]。但是需要控制檸檬酸的添加量和添加溫度,由于它會使糖膠pH值降低,易發(fā)生水解,果凍由稠變稀,影響果凍膠體的成型,若溫度偏高,則果凍酸度會變大。
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6結(jié)論
本研究根據(jù)國內(nèi)外現(xiàn)有研究,以黃粉蟲幼蟲和蛹作為研究對象,對其蛋白質(zhì)在食品加工中的應用及脂類抗菌物質(zhì)在食品防腐中的應用進行研究,以期為黃粉蟲的綜合開發(fā)與利用開辟一條新的途徑,F(xiàn)將結(jié)論總結(jié)如下:
6.1黃粉蟲蛋白食品的配方研究
本研究通過單因素多水平實驗研究了黃粉蟲蛹蛋白的添加對面包品質(zhì)的影響,采用多因素多水平實驗和響應面法研究了黃粉蟲蛹蛋白漿與白砂糖、干酵母、雞蛋和奶粉的含量對面包感官的影響,最終篩選出黃粉蟲蛹蛋白面包的最佳配方,并對其進行了驗證。實驗結(jié)果表明:添加黃粉蟲蛹蛋白漿可以提高面包蛋白質(zhì)含量,改善傳統(tǒng)面包的感官品質(zhì)和營養(yǎng)價值,且最佳添加量為20%,黃粉蟲蛹蛋白面包的最佳烘焙溫度為180℃/210℃(面火/底火),烘焙時間25min。20%黃粉蟲蛹蛋白漿、18%白砂糖、1%干酵母、10%雞蛋、6%奶粉(以高筋粉重量為基準)為最佳配方,并得到了驗證。而20%黃粉蟲蛹蛋白漿、18%白砂糖、1%干酵母、8%雞蛋和6%奶粉的配方既保證了面包質(zhì)量,也可節(jié)約成本,在實際生產(chǎn)也具有較強的實用價值。另外,實驗利用SAS9.1中ANOVA、BackwardElimilinationmodel和二次響應面分析程序處理數(shù)據(jù),比常規(guī)機值分析更加可靠,不僅可以很方便的得到面包的最佳配方,還可反映各成分及其交互作用對面包感官品質(zhì)的影響,可以據(jù)此合理選擇面包制作原材料。
應用正交試驗優(yōu)化黃粉蟲蛋白果凍配方,得到的最佳工藝配方為:以水的重量為基準,8%黃粉蟲蛹蛋白漿、5%明膠、8%白砂糖、1%瓊脂及0.2%檸檬酸,制作出的果凍不僅具備市售果凍的外觀及口感,還能增加其營養(yǎng)價值。
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參考文獻(略)
本文編號:11902
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