用來將昆蟲或蠕蟲轉(zhuǎn)化為營養(yǎng)流的方法和由此獲得的組合物的制作方法
【專利說明】用來將昆蟲或蠕蟲轉(zhuǎn)化為營養(yǎng)流的方法和由此獲得的組合 物
[0001] 本發(fā)明涉及從昆蟲或蠕蟲獲得營養(yǎng)素、飼料和食物的領(lǐng)域。具體而言，本發(fā)明提出 了用來將昆蟲或蠕蟲轉(zhuǎn)化為營養(yǎng)流的方法，所述營養(yǎng)流包括含脂肪的級分、含蛋白質(zhì)的含 水級分和/或含固體的級分。
[0002] 在過去的數(shù)十年中，特別是考慮到全球人口的增長和在發(fā)展中國家中的營養(yǎng)不 良，對使用昆蟲和蠕蟲作為食物來源的關(guān)注日益增加。因為昆蟲和蠕蟲富含蛋白質(zhì)并且有 時富含脂肪，它們代表相當高的熱值。盡管在一些人群中，例如在非洲、亞洲、澳洲的一些人 群中，食用昆蟲和蠕蟲很正常，但這些通常不管是整個還是部分均原樣食用，或用于制備菜 肴。
[0003] 然而，需要的是能夠按工業(yè)規(guī)模加工昆蟲和蠕蟲以生產(chǎn)營養(yǎng)素，所述營養(yǎng)素隨后 可用于食品或飼料制品的制備。
[0004] 依據(jù)若干出版物，從昆蟲獲得某些具體營養(yǎng)素如蛋白質(zhì)或脂肪是已知的。
[0005] JP2009254348A涉及從蜜蜂幼蟲中獲得蛋白質(zhì)。將干燥的幼蟲懸浮于水中，向其 中加入脂肪分解酶（lypolytic enzyme)以分解脂質(zhì)。之后，將蛋白水解酶加入以水解蛋白 質(zhì)，將產(chǎn)生的混合物過濾，并收集蛋白質(zhì)。RU 2345139C2描述了從培養(yǎng)的幼蟲中回收殼多 糖。WO 2008/091137涉及家蠅幼蟲的乙醇提取物，其通過干燥幼蟲，將這些干燥幼蟲溶解于 有機溶劑以去除脂肪并將殘余物與乙醇混合以獲得提取物而獲得。WO 2011/006276描述從 昆蟲幼蟲獲得脂肪酸，其中所述脂肪酸用有機溶劑來提取。
[0006] 然而，未知道的是：充分利用昆蟲或蠕蟲并將這些轉(zhuǎn)化為一些營養(yǎng)流如蛋白衍生 物、脂肪和殼多糖，從所述流可最好地且容易地回收營養(yǎng)素。
[0007] 因此，本發(fā)明的一個目的在于提供將昆蟲或蠕蟲轉(zhuǎn)化為營養(yǎng)流、優(yōu)選轉(zhuǎn)化為3種 營養(yǎng)流的方法，所述3種營養(yǎng)流為含脂肪的流、含蛋白衍生物的含水流和含有諸如殼多糖 等固體的又另一個流。
[0008] 本發(fā)明的另一目的在于提供對昆蟲或蠕蟲加工的方法，所述方法產(chǎn)生沒有被有毒 物質(zhì)污染的并且安全用于制備多種食品或飼料制品以及藥品的營養(yǎng)素。
[0009] 本發(fā)明的又另一目的在于提供簡單的，不需要昂貴的儀器或試劑并且可容易地在 大型生產(chǎn)設(shè)備中放大的方法。
[0010]因此，在第一方面中，本發(fā)明提供用來將昆蟲或蠕蟲轉(zhuǎn)化為營養(yǎng)流的方法，其包括 以下步驟： (a) 壓碎昆蟲或蠕蟲從而獲得漿， (b) 使?jié){經(jīng)歷酶水解從而獲得經(jīng)水解的混合物， (c) 加熱經(jīng)水解的混合物至70-100°C的溫度，和 (d) 使混合物經(jīng)歷物理分離步驟從而獲得脂肪級分、含水的蛋白質(zhì)級分和含固體的級 分。
[0011] 在另一方面中，本發(fā)明提供含脂肪的組合物，其包含基于干重至少80 wt. %昆蟲或 蠕蟲脂肪，所述昆蟲或蠕蟲脂肪中至少30 wt. %為飽和脂肪，所述脂肪包括至少7 wt. %月 桂酸 C12: 0、10-30 wt. % 棕櫚酸 C16:0 和 15-40 wt. % 油酸 C18:1。
[0012] 在又另一方面中，本發(fā)明提供這樣的組合物，其包含基于干重至多25 wt.%昆蟲 或蠕蟲脂肪和至少45 wt. %昆蟲或蠕蟲蛋白衍生物，所述昆蟲或蠕蟲蛋白衍生物具有至少 50%的胃蛋白酶消化性，所述胃蛋白酶消化性通過下文詳細闡述的胃蛋白酶-HCl方法而測 得。
[0013] 本發(fā)明的方法將昆蟲或蠕蟲轉(zhuǎn)化為營養(yǎng)流。術(shù)語"昆蟲"是指處于任何發(fā)育階段 的昆蟲，例如昆蟲成蟲、昆蟲幼蟲和昆蟲蛹。優(yōu)選地，使用昆蟲幼蟲或蠕蟲?？墒褂枚喾N昆 蟲和蠕蟲。優(yōu)選地，使用可食用昆蟲或可食用蠕蟲。更優(yōu)選地，所述昆蟲為蠅、臭蟲、蚊、蝴 蝶、蛾、蟬、白蟻、蜜蜂、螞蟻、黃蜂、甲蟲、蝗蟲或蟋蟀。更優(yōu)選地，所述昆蟲屬于以下種類：黑 水蟲家幡（ifesca 、超級麥皮蟲（morio worm, Zophobas Morio)、粉蟲（黃粉蟲甲#oJ7ior))或峨蟀（Cr_FJ7ii/a)。在優(yōu)選實施方案中，昆 蟲屬于黑水虻種。昆蟲和蠕蟲優(yōu)選為培養(yǎng)的，例如在昆蟲農(nóng)場中培養(yǎng)的。培養(yǎng)允許相對于 在大自然中獲得的昆蟲，控制并降低與昆蟲疾病以及昆蟲衍生食物的毒性(例如因存在殺 蟲劑所致的毒性）相關(guān)的風險。昆蟲或蠕蟲至營養(yǎng)流的轉(zhuǎn)化可在反應(yīng)容器中適當?shù)貙嵤?br>[0014] 在步驟（a)中將昆蟲或蠕蟲壓碎以獲得漿。優(yōu)選地，昆蟲或蠕蟲由此縮減大小。 這得到粘性稠度的均一的起始材料。壓碎和縮減大小可在微型切碎機中方便地完成，雖然 也可使用其它合適的技術(shù)。在此步驟中，留在漿中的昆蟲或蠕蟲的粒度優(yōu)選低于1 _ (使 用顯微鏡確定的最大大?。羞x低于0.5 mm。粒度可通過選擇具體的刀與盤的組合以 及旋轉(zhuǎn)速度來控制；例如可使用單刀或雙刀而且旋轉(zhuǎn)速度可在1000與3000 rpm之間變化。 技術(shù)人員可找出合適的條件以便達到所需粒度。小的粒度為有益的，因為它有助于在下一 步驟中的酶水解。
[0015] 在步驟（b)中使?jié){經(jīng)歷酶水解。水解優(yōu)選在35-65?的溫度下實施。根據(jù)所使用 的酶，可能有必要調(diào)節(jié)漿的pH。優(yōu)選地，酶水解使用蛋白酶來實施。蛋白酶可為酸性蛋白 酶、中性蛋白酶或堿性蛋白酶。如果使用酸性蛋白酶，可將漿的PH調(diào)節(jié)至酸性值，優(yōu)選至 3-6的pH。這可用任何合適的酸來完成，優(yōu)選使用檸檬酸。優(yōu)選的酸性蛋白酶為例如胃蛋 白酶。如果使用中性蛋白酶，pH優(yōu)選為6-8。酶水解也可用堿性蛋白酶如木瓜蛋白酶來完 成。
[0016] 酶水解優(yōu)選在反應(yīng)容器中通過連續(xù)不斷地攪拌來實施。期望實現(xiàn)對存在于昆蟲或 蠕蟲中的蛋白質(zhì)的完全水解。通常，水解花費1-6小時，優(yōu)選3-5小時。
[0017] 在水解步驟結(jié)束時，將經(jīng)水解的混合物加熱至在60-100°C范圍內(nèi)的溫度，優(yōu)選在 80_95°C范圍內(nèi)的溫度。此加熱步驟可有利地用于終止酶反應(yīng)。此加熱也確保將大多數(shù)脂 肪液化以便為以下分離步驟預(yù)備經(jīng)水解的混合物。
[0018] 在步驟（d)中，使經(jīng)水解的混合物經(jīng)受物理分離步驟以獲得營養(yǎng)流。優(yōu)選地，所述 營養(yǎng)流為含脂肪的級分、含蛋白質(zhì)物質(zhì)的含水級分和含固體的級分。物理分離優(yōu)選包括傾 析、離心或這兩種方法的組合。
[0019] 在優(yōu)選實施方案中，首先通過傾析分離脂肪級分，而剩余的混合物進一步分離成 含蛋白質(zhì)的含水級分和含固體的級分。然而，含脂肪、蛋白質(zhì)和固體的級分也可按不同的次 序獲得或同時獲得，例如通過使用3-相傾析器同時獲得。在優(yōu)選實施方案中，物理分離通 過使用3-相傾析器來實施。
[0020] 本發(fā)明的方法產(chǎn)生脂肪級分、含水的蛋白質(zhì)級分和含固體的級分。按此方式，該方 法產(chǎn)生若干營養(yǎng)流。本說明書中的營養(yǎng)流理解為包含營養(yǎng)素如脂肪、蛋白質(zhì)材料、碳水化合 物、礦物和/或殼多糖的流。對于本發(fā)明的目的，也將殼多糖看作營養(yǎng)素。
[0021] 含脂肪的級分主要含有昆蟲或蠕蟲脂肪。"主要含有"如脂肪理解為基于干重，與 任何其它組分相比流含有更多脂肪（基于重量），或換句話說，脂肪組成基于干重的所有成 分的主要部分。通常，"主要含有"意指至少40 wt. %干物質(zhì)含量，更優(yōu)選至少50 wt. %干物 質(zhì)含量。含水的蛋白質(zhì)級分主要含蛋白質(zhì)。
[0022] 由本發(fā)明的方法可獲得的含脂肪的級分優(yōu)選包含基于脂肪級分的干重至少80 wt. %，更優(yōu)選85-95 wt. %的昆蟲或蠕蟲脂肪。在脂肪級分中的昆蟲或蠕蟲脂肪包含基于脂 肪的總重量至少30 wt. %并優(yōu)選40-70 wt. %飽和脂肪。不飽和脂肪的量為基于脂肪的總 重量的70 wt. %或更少，優(yōu)選少于60 wt. %并更優(yōu)選25-55 wt. %。單不飽和脂肪酸（順式） 的量優(yōu)選20-45 wt. %，而多不飽和脂肪酸的量優(yōu)選5-20 wt. %。在優(yōu)選實施方案中，昆蟲 或蠕蟲脂肪含有至少7 wt. %，優(yōu)選8-40 wt. %的月桂酸C12:0。更優(yōu)選地，脂肪含有20-40 wt. %的月桂酸。昆蟲或蠕蟲脂肪優(yōu)選含有10-30 wt. %棕櫚酸C16:0。此外，昆蟲或蠕蟲脂 肪可進一步含有ω-9脂肪酸，優(yōu)選以10-45 wt. %的量含有。ω-9脂肪酸理解為以下酸的 集合：油酸C18:l、二十碳烯酸C20:l、二十碳三烯酸（mead acid) C20:3、芥酸C22:l、神經(jīng) 酸C24:l。具體而言，昆蟲或蠕蟲脂肪優(yōu)選含有15-40 wt.%油酸C18:l，更優(yōu)選15-35 wt.% 油酸C18:l。ω-6脂肪酸優(yōu)選以2_20wt.%的量存在。ω-6脂肪酸理解為以下酸的集合： 亞油酸C18:2、γ-亞麻酸C18:3、二十碳二烯酸C20:2、二高-γ-亞麻酸C20:3、花生四烯 酸C20:4、二十二碳二烯酸C22:2、腎上腺酸C22:4、二十二碳五烯酸C22:5、二十四碳四烯 酸〇24:4、二十四碳五烯酸024:5。例如，亞油酸(：18 :2優(yōu)選以5-15被.％的量存在。反式 脂肪酸的量低于〇. 5 wt. %，優(yōu)選低于0. 2 wt. %。反式脂肪酸意指帶有至少一個反式構(gòu)型 的碳碳雙鍵的不飽和脂肪酸，例如反油酸C18:1。所述脂肪酸的量基于昆蟲或蠕蟲脂肪的 重量，所述昆蟲或蠕蟲脂肪為含脂肪的級分的脂肪組分。所述脂肪酸的組成通過標準方法 NEN-EN-ISO 5508+5509，BF3 來確定。
[0023] 在分離步驟中獲得的另一級分為含蛋白質(zhì)的含水級分。"蛋白質(zhì)的"理解為包含蛋 白質(zhì)、水解蛋白、肽、氨基酸和/或通過酶水解蛋白質(zhì)可獲得的其他蛋白衍生化合物。可進 一步將含水的蛋白質(zhì)級分干燥以獲得干燥的蛋白質(zhì)材料。此干燥的材料自身可用作食物或 飼料成分，或可將它進一步加工，例如以分離氨基酸。含水級分優(yōu)選通過噴霧干燥來