科技进展
宁夏大学刘源教授团队(第一作者牛丽琼)| 可食昆虫的风味特征与调控方法研究进展
2026-07-16 新闻来源:《中国食品学报》 浏览人次:0

在全球人口持续增长与资源环境压力日益加剧的背景下,开发可持续的替代蛋白源已成为食品科学领域亟待解决的关键课题。可食昆虫因富含优质蛋白、必需氨基酸、不饱和脂肪酸及多种矿物质,兼具高饲料转化率、低环境足迹等营养与生态优势,而被视为极具潜力的未来食品资源。

当前,昆虫的风味问题已成为制约其产业化与市场接受度的核心瓶颈。多数昆虫及其制品存在土腥味、脂质氧化异味及苦涩感等不良风味,严重影响其感官品质与消费者接受度。有效解析其风味形成规律并开发精准调控技术,是释放其多重生态与经济价值,推动产业可持续发展的关键路径。

1 可食昆虫风味特征解析

可食昆虫市场推广的核心瓶颈在于风味问题。可食昆虫种类繁多,然而其存在的“土腥味”“脂质氧化味”和“苦味”等特殊风味常引发感官不适,严重降低了消费者的接受度(表1)。精准解析其风味物质的化学组成及动态形成机制,是实现风味定向调控和产品优化的核心理论基础。

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1.1 挥发性风味物质

可食昆虫挥发性风味物质是决定其香气特征的核心成分,其复杂组成直接影响消费者接受度。目前已从昆虫产品中鉴定出400余种挥发性化合物,其化学类别极为广泛,其化学组成与感官功能存在明确关联。根据风味贡献的核心机制与感官属性,主要分为5类,详见表2。

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1.2 非挥发性风味物质

非挥发性风味物质主要作为可食昆虫滋味感知的化学基础,与挥发性组分协同构建完整的风味体系。可食昆虫中,主要通过游离氨基酸、核苷酸、有机酸、糖类、矿物质及肽类等化合物构成,动态含量与相互作用直接决定整体感官品质(表3)。

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2 可食昆虫风味形成机制与调控因子

2.1 核心路径解析

2.1.1 脂质氧化降解

可食昆虫富含多不饱和脂肪酸,其自氧化反应是脂质降解挥发性产物生成的关键起点。在氧气、光照或金属离子催化下,不饱和脂肪酸通过自动氧化与光氧化途径形成化学性质不稳定的脂肪氢过氧化物中间体。这些初级产物进一步裂解产生碳链长度为C6~C9的醛、酮、醇等挥发性化合物。

亚油酸氧化主要生成己醛和2-辛烯醛,α-亚麻酸氧化则产生2,4-庚二烯醛及具典型蘑菇土腥气的1-辛烯-3-醇。这些化合物具有低感官识别阈值,微量存在即可引发强烈负面感官体验。由于脂肪以三酰甘油与磷脂为主要存在形式,且可食昆虫多不饱和脂肪酸含量显著高于常规畜禽产品,因此加工与贮藏过程中的自氧化尤为剧烈。氧化产物在感官上呈现为“青草味”“金属味”“泥土味”与“油漆味”等异味的复杂叠加。

2.1.2 蛋白质水解与美拉德反应

氨基酸代谢路径则扮演着双重角色,既能产生正向风味,也可能贡献负面气味。该路径的核心是美拉德反应,即在热加工过程中,游离氨基酸与还原糖发生复杂的非酶促褐变反应。此反应的初级阶段生成α-二羰基化合物,进而通过斯特雷克尔降解,转化为具有特征香气的醛类。更重要的是,美拉德反应的后期阶段可发生环化缩合,生成吡嗪类化合物。此外,游离氨基酸本身也是鲜味和甜味等非挥发性滋味的直接来源。

2.1.3 内源酶与微生物代谢

可食昆虫体表及肠道中的共生微生物,如梭菌属和醋酸杆菌属,通过发酵、脱氨和脱羧等代谢作用,将内源物质转化为风味前体化合物。这些代谢产物是“腥臭”等不良风味的主要成因,会显著劣化可食昆虫的整体感官品质。氨基酸代谢会产生高嗅觉敏感性的硫醇和吲哚类腥臭物质,虽部分产物可经美拉德反应转化为香气成分,但过量积累会加剧异味。核苷酸降解使肌苷酸转化为苦味嘌呤碱基,糖类发酵则生成乙酸、丁酸等短链脂肪酸,分别导致滋味劣化和酸败气味。

2.2 风味形成核心调控因子

2.2.1 内源性代谢与共生微生物

昆虫风味物质的形成始于其复杂的代谢过程,糖酵解、脂肪酸β-氧化、氨基酸代谢产生氨基酸、脂肪酸、单糖、有机酸等风味前体,为后续风味反应提供底物。次级代谢合成萜类、生物碱、酚类等,进一步丰富风味多样性。不同昆虫物种因遗传背景与代谢途径差异,故其挥发性物质组成存在显著差异,导致其具有独特的感官风味特征。

昆虫肠道及体表拥有复杂的微生物群落,这些共生微生物在宿主营养消化、免疫防御和代谢调控中发挥重要作用,显著影响昆虫的风味特征,尤其在负面风味的形成中扮演关键角色。硫化氢具有典型的“臭鸡蛋”气味,而吲哚类物质在低浓度下即可被人类嗅觉感知,分别呈粪臭或令人不悦的动物性气味,这些物质即使含量极低也能显著贡献整体风味中的负面“腥味”“腐败味”或“饲料味”特征。

2.2.2 饲料与环境调控

饲料是昆虫体内风味前体物质的直接来源,其化学成分与组成对最终风味品质具有决定性影响,这为实现风味定向调控提供了关键路径。以富含碳水化合物的麦麸饲养的黄粉虫,风味温和,呈现出坚果、谷物香气,而饲喂高蛋白饲料可提高昆虫体内蛋白质含量,美拉德反应和斯特雷克尔反应提供了更丰富底物,可能增强产品的鲜味,同时也可能因含硫氨基酸等降解而产生更多的异味化合物。以餐厨垃圾等复杂基质饲养的昆虫,其产品常带有更显著的“腥味”或“腐败味”,主要与高不饱和脂肪酸和含硫、含氮前体物质有关。

温度、湿度、密度等环境因子影响昆虫生理状态、代谢活动及微生物动态,进而影响代谢风味物质积累,特别是异味物质的生成风险。温度是影响昆虫生长代谢速率的核心因子。随着温度的升高,幼虫脂肪含量增加,不饱和脂肪酸比例上升,从而为脂质氧化提供更丰富的底物,易导致醛类等哈败味物质积累。相对湿度>70%的高温、高湿且通风不良的环境,极易促进饲料霉变和微生物的增殖。这些微生物不仅可直接污染昆虫体表,其代谢活动还会产生多种异味化合物。

除饲料与环境因素,昆虫养殖所用容器的材质也可能通过挥发性物质迁移或吸附效应,间接影响其风味组成。

2.2.3 发育阶段与生理状态的动态调控

昆虫在卵、幼虫、蛹、成虫的不同发育阶段,其代谢活性和营养成分存在显著差异,导致风味物质谱系的动态变化。幼虫和蛹阶段因脂肪和蛋白质含量高,几丁质含量相对较低,组织柔软,口感和风味更佳。成虫期雌、雄个体因生殖发育、激素水平和生理结构不同而在营养和风味上存在差异。


3 可食昆虫风味调控与品质优化关键技术

3.1 物理加工技术

3.1.1 热处理

热处理在风味形成中起到至关重要的作用,影响挥发性物质的释放与转化,最终实现对感官品质的定向调控。在烹饪过程中,蛋白质、脂质和核苷酸的降解可生成呈味肽、游离氨基酸、脂肪酸和风味核苷酸等滋味物质。这些物质进一步作为风味前体,参与降解反应,生成含氮化合物、含硫化合物、脂肪醛、不饱和醇类及酮类等挥发性气味物质。

煮沸虽能缓解“青草味”或“苦涩味”,提升适口性,但可能产生己醛、壬醛等“哈败味”物质,需优化条件以避免脂质氧化产生己醛、壬醛等哈败味。烘烤被证实赋予“烘烤味”等典型香气。适度烘烤虽可提升愉悦风味,但需精准控制温度、时间和压力。

3.1.2 挤压技术

挤压使昆虫原料在短时间内发生剧烈的物理化学变化,实现结构重组与风味定向调控。蛋白质变性影响其与风味化合物的结合能力或暴露出被包裹的风味物质,从而改变风味的感知。这种结构变化也可能间接影响风味物质的释放。在高效生产膨化零食、谷物棒、肉类替代品等多种产品时,挤压过程中的高温会加速昆虫体内脂质的氧化,带来愉悦的“烘烤”或“脂质”风味,而在过量或不当的挤压条件下,也可能出现“不新鲜”或“哈败”等异味。

3.1.3 脱脂与干燥处理

脱脂预处理可显著减少后续加工和储存中脂质氧化产物的生成,降低“油耗味”或“鱼腥味”,改善产品风味稳定性和货架期。干燥方法对昆虫粉的风味有明显影响,可影响蛋白质降解产物和异黄酮类化合物的保留率。冷冻干燥能更好地保留昆虫的原始风味和营养成分,而对流干燥可能导致部分挥发性物质的损失,从而影响最终产品的风味品质。采用快速冷却或干燥等处理手段可抑制微生物活动,可从源头上减少不良风味物质的生成,为生产风味纯净、品质稳定的昆虫原料奠定基础。

3.1.4 非热处理技术

高静水压技术在避免热处理引起的某些不良风味形成,减缓加热引起的香气损失与脂质氧化方面具有优势。高静水压处理的优化需要结合质构、保水性、黏弹性等物性参数的综合评估。超声波处理可以提高产品的风味强度和稳定性,为可食昆虫的风味调控提供了新的思路和方法。

3.2 化学与生物技术

3.2.1 脱腥剂的应用

脱腥剂的应用是改善昆虫基食品感官品质的关键技术,通过添加特定化学或天然物质,直接中和、掩盖或转化昆虫原料中的不良风味化合物。香草、肉桂、八角等香辛料通过引入愉悦、熟悉的香气来增强产品的整体感官吸引力,提升风味品质。在实际应用中,常将多种脱腥剂复配使用,以达到协同增效的目的。然而,脱腥剂的选择与用量需谨慎优化,避免过度添加而完全掩盖昆虫原料自身的积极风味属性,或引入新的不协调味道。

3.2.2 酶解技术

酶解技术是利用特定酶对昆虫原料进行可控水解的生物调控方法,旨在定向改善其风味、质地及功能特性。昆虫蛋白在酶解过程表现出多重风味改良效应,能有效降低整体苦味强度。水解释放出大量游离氨基酸和呈味核苷酸等小分子物质,可显著提升产品的鲜味和整体滋味丰富度。脂肪酶水解则针对昆虫中含量较高的脂肪组分,从源头上抑制后续加工和储存中醛、酮等不良风味氧化产物的生成,增强产品的风味稳定性。

3.2.3 发酵技术

发酵技术通过微生物代谢作用系统性改善昆虫原料风味。乳酸菌发酵过程中产生乳酸,有效中和昆虫原料中的碱性异味,抑制不良风味生成;同时,通过降解蛋白质与脂肪,释放游离氨基酸、小分子肽及挥发性风味化合物,显著提升鲜味与醇厚感。

此外,发酵可提高昆虫蛋白的氨基酸生物可利用度及体外蛋白质消化率,促进生物活性肽的释放。该技术被成功用于发酵酱、调味汁以及复合面包等多种昆虫基产品开发。通过消除昆虫的视觉形态并优化风味特性,这些产品更易被消费者接受。

3.3 复合调控与产品化设计

3.3.1 风味包埋与定向释放

微胶囊化等风味包埋技术可有效隔离不良风味,实现风味的定向释放与稳定化。通过合理搭配载体食品、调味料与功能配料,可显著提升产品的感官接受度。该技术可有效隔离“青草味”“哈败味”等挥发性异味,避免食用初期产生负面感官体验。同时,保护易降解的愉悦风味成分,维持风味稳定性与一致性。通过调控壁材与工艺,可实现风味的靶向释放,使其与产品基质良好地融合,甚至构建独特的风味体验。

3.3.2 风味调和与感官优化

风味调和是提升昆虫基食品感官接受度的有效策略,其核心在于通过添加外源性风味物质,对昆虫原料的固有风味进行修饰、掩盖或协同增强。借助风味化合物之间的相互作用,有效掩盖不良气味,丰富风味层次,使产品更符合目标消费群体的口味偏好,是克服食物新恐症的重要技术路径之一。

传统方法是直接添加强风味香辛料,掩盖昆虫原料异味。将昆虫粉融入具有熟悉风味的食品基质中,有效遮蔽昆虫原料的不良风味背景,从而转移消费者对原料本身的负面关注。添加热带水果风味的昆虫蛋白棒和能量棒,在感官上表现出更高的消费者接受度。

风味调和的更高阶方法在于高级协同设计。通过将昆虫与特定的奢华或异域风味成分相结合,可以突出其作为新源食品的独特性,创造新颖的消费体验。针对一些味觉退化人群,需增强风味强度以提升接受度,避免过度添加导致风味失衡,保留昆虫的积极风味属性,构建层次丰富、整体协调的感官体验。

3.3.3 风味设计与产品定位

风味设计即要掩盖可食昆虫的不良风味,又要塑造独特、积极的产品风味形象,应运用现代食品科学原理,通过“香辣”“咸鲜”“甜香”等典型风味轮廓的系统性构建,创造具有特定、可预测且诱人特征的昆虫产品,以精准满足不同消费群体的感官偏好与饮食文化需求。这一过程建立在深入理解昆虫原料固有风味物质组成及其形成机制的基础上,通过整合原料选择、加工工艺、配方工程与感官科学,实现对产品风味轮廓的定向构建。

成功的风味设计需要对昆虫原料特性的精准把握。通过将昆虫原料与精心挑选的载体食品、调味料和功能配料进行科学复配,可有效构建出符合目标消费群体饮食习惯的复合风味特征。将昆虫蛋白粉末结合咸味焦糖的零食,能有效提升消费者接受度。

 

4 总结与展望

可食昆虫作为一种新型优质蛋白资源,其风味由挥发性与非挥发性物质共同构成,涉及脂质氧化、美拉德反应、蛋白质降解及微生物代谢等多种途径,受到昆虫种类、发育阶段、饲料组成及加工方式等多重因素影响。通过热处理、酶解、发酵和风味包埋等技术,可有效调控风味物质的生成与保留,实现异味抑制与鲜香释放的协同优化。然而,我国可食昆虫产业在向规模化发展过程中,仍面临风味瓶颈、消费者接受度低和安全认知不足等多重挑战。

为突破这些发展瓶颈,未来研究与发展聚焦于风味品质的系统性提升、价值体系重塑与协同产业生态构建。首先,深化基础研究与精准调控技术。构建风味物质、加工工艺与感官品质一体化调控的系统模型,发展酶解、发酵、风味包埋等关键技术,实现异味抑制、鲜香释放与口感优化的协同。加强昆虫蛋白的营养功能评价、结构设计及智能加工与绿色制造技术的应用。其次,构建安全信任与价值重塑机制。建立透明、可追溯的质量控制体系,强化安全风险评估与公众科学沟通,消除消费者的安全疑虑。产品端注重形态创新与文化融合,开发兼具地域特色和情感联结的昆虫美食,通过实施系统化消费者教育,有效化解“昆虫恐惧”等文化、心理障碍,提升消费者心理接受度与市场接受度。最后,创新市场培育与协同产业生态。深度整合科研、生产、营销与政策资源,构建多方联动的创新机制,培育本土优势品牌,推动细分市场发展,为我国未来食品体系的绿色转型与可持续发展注入新动能。

 

原文链接:https://kns.cnki.net/kcms2/article/abstract?v=LT90ZeEa8Uzbkv6sJGphAtYDwG7iM6qcA2RLdy3_xtNPhIfKXa1c_k95BfAKHSWTghEs_fQEno23ZLUoFbMx7p-GjiD-yVsxpNaIOGI7f33N6zPzk46RUBWcPjpNAsPLbI3eGm2SSfYsfe67gIbWLDIdOJjcnjFLMBfAg3RoU-D18Efz_ddIBQ==&uniplatform=NZKPT&language=CHS

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