Właściwości funkcjonalne białek owadów jadalnych i ich wykorzystanie w przemyśle spożywczym

• Autorzy: Nałęcz Dorota

Identyfikatory

DOI

10.15199/65.2024.7.5

Warianty tytułu

EN

Functional properties of edible insect proteins and their use in the food industry

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Niniejszy artykuł stanowi przegląd najnowszych badań dotyczących funkcjonalnych właściwości białek pochodzących z owadów jadalnych. praca ma na celu przeanalizowanie aktualnych badań nad funkcjonalnymi właściwościami białek pochodzących z wybranych gatunków owadów jadalnych oraz możliwości ich wykorzystania w branży spożywczej (mleczarskiej, mięsnej i piekarskiej). pozyskane informacje mogą być przydatne w zrozumieniu korzyści związanych z podwyższeniem funkcjonalności produktów spożywczych oraz korzyści zdrowotnych, wynikających ze spożycia owadów jako alternatywnego źródła białka w produkcji żywności. Wyniki analizy przeglądowej pozwolą na lepsze zrozumienie funkcjonalności białek owadów jadalnych oraz potencjału ich wykorzystania w przemyśle spożywczym. Jednocześnie niniejszy przegląd uwzględnia wyzwania technologiczne, ekonomiczne i społeczne, związane z wdrożeniem nowych rozwiązań, co może być inspiracją dla dalszych badań i rozwoju przemysłu spożywczego. W odniesieniu do rosnącego zapotrzebowania na białko żywnościowe i poszukiwania wartościowych, zrównoważonych analogów białkowych, wykorzystanie owadów jadalnych, jako alternatywnego źródła białka, nabiera coraz większego znaczenia.

EN

This article provides a review of the latest research on the functional properties of proteins derived from edible insects. The work aims to analyze current studies on the functional properties of proteins from selected species of edible insects and their potential use in the food industry (dairy, meat, and bakery sectors). The information obtained may be useful in understanding the benefits associated with enhancing the functionality of food products and the health benefits resulting from the consumption of insects as an alternative protein source in food production. The results of the review analysis will allow for a better understanding of the functionality of edible insect proteins and their potential use in the food industry. Additionally, this review considers the technological, economic, and social challenges related to the implementation of new solutions, which may inspire further research and development in the food industry. in relation to the growing demand for food protein and the search for valuable, sustainable protein analogs, the use of edible insects as an alternative protein source is gaining increasing importance.

Słowa kluczowe

PL

owady jadalne; alternatywne białka; właściwości funkcjonalne; nowa żywność

EN

edible insects; alternative proteins; functional properties; novel food

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przemysł Spożywczy
• Rocznik: 2024
• Tom: T. 78, nr 7
• Strony: 48--54
• Opis fizyczny: Bibliogr. 60 poz.

Twórcy

autor

Nałęcz Dorota

• Katedra Biochemii Żywności, Wydział Nauki o Żywności, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

• https://orcid.org/0000-0003-2115-0094

Bibliografia

• [1] Borges M.M., D.V. da Costa, F.M. Trombete, A.K.F.I. Camara. 2022. Edible insects as a sustainable alternative to food products: an insight into quality aspects of reformulated bakery and meat products. Current Opinion in Food Science 46: 1-11. DOI: 10.1016/j.cofs.2022.100864.
• [2] Browarek J. 2022. Wykorzystanie mąki z owadow w produkcji żywności. W Materiały 51 Międzynarodowego Seminarium Kół Naukowych, Seminarium innowacyjnych rozwiązań w dobie pandemii. Aktualne Problemy Badawcze Tom 1. Nauki Biomedyczne i Techniczne, 116-127. Poznań: Wydawnictwo FNCE.
• [3] Buβler S., B.A. Rumpold, E. Jander, H. M. Rawel, O.K. Schluter. 2016. Recovery and techno-functionality of flours and proteins from two edible insect species: Mealworm (Tenebrio molitor) and black soldier fly (Hermetia illucens) larvae. Heliyon 2: 1-24. DOI: 10.1016/j.heliyon.20116.e00218.
• [4] Cabuk B., B. Yilmaz. 2020. Fortification of traditional egg pasta (erişte) with edible insects: nutritional quality, cooking properties and sensory characteristics evaluation. Journal of Food Science and Technology 57 (7): 2750-2757. DOI: 10.1007/s13197-020-04315-7.
• [5] Cabuk B. 2021. Influence of grasshopper (Locusta migratoria) and mealworm (Tenebrio molitor) powders on the quality characteristics of protein rich muffins: nutritional, physicochemical, textural and sensory aspects. Journal of Food Measurement and Characterization 15: 3862-3872. DOI: 10.1007/s11694-021-00967-x.
• [6] Choi Y.S., T.K. Kim, H.D. Choi, J.D. Park, J.M. Sung, K. H. Jeon, H.D. Paik, Y.B. Kim. 2017. Optimization of replacing pork meat with yellow worm (Tenebrio molitor L.) for frankfurters. Korean Journal of Food Science and Animal Resources 37: 617-625. DOI: 10.5851/kosfa.2017.37.5.617.
• [7] Darewicz M., J. Dziuba. 2005. Struktura a właściwości funkcjonalne białek mleka. Żywność, Nauka, Technologia, Jakość 2 (43): 47-60.
• [8] David-Birman T., A. Romano, A. Aga, D. Pascoviche, M. Davidovich-Pinhas, U. Lesmes. 2022. Impact of silkworm pupae (Bombyx mori) powder on cream foaming, ice cream properties and palatability. Innovative Food Science and Emerging Technologies 75: 1-8. DOI: 10.1016/j.ifset.2021.102874.
• [9] Devi W.D., R. Bonysana, K. Kapesa, A.K. Rai, P.K. Mukherjee, Y. Rajashekar. 2022. Potential of edible insects as source of functional foods: biotechnological approaches for improving functionality. Systems Microbiology and Biomanufacturing 2: 461-472. DOI: 10.1007/s43393-022-00089-5.
• [10] Duda A., J. Adamczak, P. Chełmińska, J. Juszkiewicz, P. Kowalczewski. 2019. Quality and nutritional/textural properties of Durum wheat pasta enriched with cricket powder. Foods 8 (46): 1-10. DOI: 10.3390/foods8020046.
• [11] Florowska A., T. Florowski. 2020. Owady – żywność przyszłości. Przemysł Spożywczy 74: 32-36. DOI: 10.15199/65.2020.3.6.
• [12] Gamero-Barraza J.I., G.A. Pamanes-Carrasco, E. Delgado, H. Medrano-Roldan, D. Gallegos-Ibanez, D. Reyes-Jaquez. 2022. Black soldier fly: Prospection of the inclusion of insect-based ingredients in extruded foods. Food Chemistry Advances 1: 1-8. DOI: 10.1016/j.focha.2022.100075.
• [13] Gonzalez C.M., R. Garzon, C.M. Rosell. 2019. Insects as ingredients for bakery goods. A comparison study of H. illucens, A. domestica and T. molitor flours. Innovative Food Science and Emerging Technologies 51: 205-210. DOI: 10.1016/j.jfset.2018.03.021.
• [14] Gravel A., A. Doyen. 2020. The use of edible insect proteins in food: Challenges and issues related to their functional properties. Innovative Food Science and Emerging Technologies 59: 1-11. DOI: 10.15199/65.2020.3.6.
• [15] Guardian C.E., D.D. Torrico, B. Li, W. Prinyawiwatkul. 2022. Effects of tasting and ingredient information statement on acceptability, elicited emotions, and willingness to purchase: a case of pita chips containing edible cricket protein. Foods 11: 1-24. DOI: 10.3390/foods11030337.
• [16] Guardian C.E., D.D. Torrico, B. Li, G. Tuuri, W. Prinyawiwatkul. 2021. Effect of disclosed information on product liking, emotional profile, and purchase intent: a case of cholotate brownies, containing edible-cricket protein. Foods 10: 1-24. DOI: 10.3390/foods10081769.
• [17] Hasnan F.F.B., Y. Feng, T. Sun, K. Parraga, M. Schwarz, M. Zarei. 2023. Insects as valuable sources of protein and peptides: production, functional properties, and challenges. Foods 12 (23): 4243. DOI: 10.3390/foods12234243.
• [18] Ivaniš˙ova E., M. Rajnoha, L. Harangozo, D. Kunecova, M. Čech, M. Čech, L. Gabrĭny, B. Galik, J.K. Banach, P.Ł. Kowalczewski, R. Pietrzak-Fiećko. 2023. Physicochemical, nutritional, antioxidant, and sensory properties of crackers supplemented with edible insects. Applied Sciences 13: 1-12. DOI: 10.3390/app132111911.
• [19] Jeon J.R., J.R. Park. 1992. Functional properties of silkworm larvae protein concentrate after enzyme treatments. Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 21: 706-711.
• [20] Kępińska-Pacelik J., W. Biel. 2022. Wykorzystanie owadow w przemyśle spożywczym – szanse i zagrożenia. Przemysł Spożywczy 76: 46-53. DOI: 10.15199/65.2022.8.6.
• [21] Kim H.W., D. Setyabrata, Y.J. Lee, O.G. Jones,, Y.H.B. Kim. 2016. Pre-treated mealworm larvae and silkworm pupae as a novel protein ingredient in emulsion sausages. Innovative Food Science and Emerging Technologies 38: 116-123. DOI: 10.1016/j.ifset.2016.09.023.
• [22] Kim H.W., D. Setyabrata, Y.J. Lee, O.G. Jones, Y.H.B. Kim. 2017a. Effect of house cricket (Acheta domesticus) flour addition on physicochemical and textural properties of meat emulsion under various formulations. Journal of Food Science 12: 2787-2793. DOI: 10.1111/1750-3841.13960.
• [23] Kim Y.J., J.W. Chon, K.Y. Song, D.H. Kim, H. Kim, K.H. Seo. 2017b. Sensory profiles of protein-fortified kefir prepared using edible insects (Silkworm pupae, Bombyx mori): A preliminary study. Journal of Milk Science and Biotechnology 35 (4): 262-265. DOI: 10.22424/jmsb.2017.35.4.262.
• [24] Kim H.S., Y.J. Kim , J.W. Chon, D.H. Kim, K.Y. Song, H. Kim, K.H. Seo. 2017c. Organoleptic evaluation of the high-protein yoghurt containing the edible insect Oxya chinensis sinuosa (Grasshopper): A preliminary study. Journal of Milk Science and Biotechnology 35 (4): 266-269. DOI: 10.22424/jmsb.2017.35.4.266.
• [25] Kim T.K., J.Y. Cha, H.I. Yong, H.W. Jang, S. Jung, Y.S. Choi. 2022a. Application of edible insects as novel protein sources and strategies for improving their processing. Food Science of Animal Resources 42 (3): 372-388. DOI: 10.5851/kosfa.2022.e10.
• [26] Kim T.K., H.I. Yong, J.Y. Cha, S.Y. Park, S. Jung, Y.S. Choi. 2022b. Drying-induced restructured jerky analog developed using a combination of edible insect protein and textured vegetable protein. Food Chemistry 373: 131519. DOI: 10.1016/j.foodchem.2021.131519.
• [27] Kinsella J.E., N. Melachouris. 2009. Functional properties of proteins in foods: A survey. Critical Reviews In Food Science and Nutrition 7 (3): 219-280. DOI: 10.1080/10408397609527208.
• [28] Kowalski S., A. Mikulec, B. Mickowska, M. Skotnicka, A. Mazurek. 2022. Wheat bread supplementation with various edible insect flours. Influence of chemical composition on nutritional and technological aspects. LWT-Food Science and Technology 159: 1-9. DOI: 10.1016/j.lwt.2022.113220.
• [29] Luna G.C., F. San Martin-Gonzalez, L.J. Mauer, A.M. Liceaga. 2021. Cricket (Acheta domesticus) protein hydrolysates impact on the physicochemical, structural and sensory properties of tortillas and tortilla chips. Journal of Insects as Food and Feed 7 (1): 109-120. DOI: 10.3920/JIFF2020.0010.
• [30] Łobacz A., J. Kowalik, N. Wąsowska, J. Tarapata, J. Żulewska 2023. Application of cricket flour in yoghurt production. W Abstract Book of FoodBalt 2023, 16th Baltic Conference on Food Science and Technology “Traditional meets non-traditional in future food”, 21-21. Jelgava: LBTU.
• [31] Mancini S., G. Sogari, S. Espinosa Diaz, D. Menozzi, G. Paci, R. Moruzzo. 2022. Exploring the future of edible insects in Europe. Foods 11:1-12. DOI: 10.3390/foods11030455.
• [32] Mishyna M., J.J.I. Martinez, J. Chen, O. Benjamin. 2019. Extraction, characterization and functional properties of soluble proteins from edible grasshopper (Schistocerca gregaria) and honey bee (Apis mellifera). Food Research International 116: 697-706. DOI: 10.1016/j.foodres.2018.08.098.
• [33] M ishyna M., J.K. Keppler, J. Chen. 2021. Techno-functional properties of edible insect proteins and effects of processing. Current Opinion in Colloid and Interface Science 56: 1-10. DOI: 10.1016/j.cosis.2021.101508.
• [34] Nałęcz D. 2023a. Owady jadalne w przemyśle mleczarskim – możliwości i ograniczenia ich stosowania. Przegląd Mleczarski 6: 36-42.
• [35] Nałęcz D. 2023b. Bioaktywne peptydy owadow jadalnych jako składniki produktow mleczarskich. Przegląd Mleczarski 7: 17-28.
• [36] Pan J., H. Xu, Y. Cheng, B.K. Mintah, M. Dabbour, F. Yang, W. Chen, Z. Zhang, C. Dai, R. He, H. Ma. 2022. Recent insight on edible insect protein: Extraction, functional properties, allergenicity, bioactivity, and applications. Foods 11: 1-21. DOI: 10.3390/foods11192931.
• [37] Park Y.S,Y.S. Choi, K.E. Hwang, T.K. Kim, C.W. Lee, D.M. Shin, S.G. Han. 2017. Physicochemical properties of meat batter added with edible silkworm pupae (Bombyx mori) and transglutaminase. Korean Journal for Food Science of Animal Resources 37 (3): 351-359. DOI: 10.5851/kosfa.2017.37.3.351.
• [38] Pauter P., M. Rożańska, P. Wiza, S. Dworczak, N. Grobelna, P. Sarbak, P.Ł. Kowalczewski. 2018. Effect of the replacement of wheat flour with cricket powder on the characteristics of muffins. Acta Scientiarum Polonorum Technologia Alimentaria 17 (3): 227-233. DOI: 10.17306/J.AFS.2018.0570.
• [39] Payne, C.L., P. Scarborough, M. Rayner, K. Nonaka. 2016. Are edible insects more or less ‘healthy’ than commonly consumed meats? A comparison using two nutrient profiling models developed to combat overand under nutrition. European Journal of Clinical Nutrition 70 (3): 285-291. DOI: 10.1038/ejcn.2015.149.
• [40] Phuah E., Y. Lee, T. Tang, S.A. Lim, M. Rambli. 2023. Rheological, textural properties and storage stability of mayonnaise formulated with protein hydrolysate derived from yellow mealworm (Tenebrio molitor). Journal of Insects as Food and Feed 10 (2): 237-245. DOI: 10.1163/23524588-20230100.
• [41] Queiroz L.S., N.F.N. Silva, F. Jessen, M.A. Mohammadifar, R. Stephani, A.F. de Carvalho, I.T. Perrone, F. Casanova. 2023. Edible insect as an alternative protein source: a review on the chemistry and functionalities of proteins under different processing methods. Heliyon 9: 1-15. DOI: 10.1016/j.heliyon.2023.e14831.
• [42] Ramirez-Rivera EJ., B. Hernandez-Santos, J.M. Juarez-Barrientos, J.G. Torruco-Uco, E. Ramirez-Figueroa, J. Rodriguez-Miranda. 2021. Effect on formulation and process conditions on chemical composition, color parameters, and acceptability of extruded insect-rich snack. Journal of Food Processing and Preservation 45: 1-13. DOI: 10.111/jfpp.15499.
• [43] Roncolini A., V. Milanovic, F. Cardinali, A. Osimani, C. Garofalo, R., Sabbatini, F. Clementi, M. Pasquini, M. Mozzon, R. Foligni, N. Raffaelli, F. Zamporlini, G. Minazzato, M.F. Trombetta, A. Van Buitenen, L. Van Campenhout, L. Aquilanti. 2019. Protein fortification with mealworm (Tenebrio molitor L.) powder: Effect on textural, microbiological, nutritional and sensory features of bread. PLOS ONE 14 (2): 1-29. DOI: 10.1371/journal.pone.0211747.
• [44] Rozporządzenia Wykonawcze Komisji (UE): 1) 2023/5 z dnia 3 stycznia 2023 r. zezwalające na wprowadzanie na rynek częściowo odtłuszczonego proszku z Acheta domesticus (świerszcza domowego) jako nowej żywności oraz zmieniające rozporządzenie wykonawcze (UE) 2017/2470; 2) 2023/58 z dnia 5 stycznia 2023 r. zezwalające na wprowadzanie na rynek larw Alphitobius diaperinus (pleśniakowca lśniącego) w postaci mrożonej, pasty, suszonej i sproszkowanej jako nowej żywności oraz zmieniające rozporządzenie wykonawcze (UE) 2017/2470.
• [45] Ruszkowska M., Tańska M., P.Ł. Kowalczewski. 2022. Extruded corn snacks with cricket powder: Impact on physical parameters and consumer acceptance. Sustainability 14: 1-13. DOI: 10.3390/su142416578.
• [46] Scholliers J., Steen L., Fraeye I. 2020. Partial replacement of meat by superworm (Zophobas morio larvae) in cooked sausages: Effect of heating temperature and insect: meat ratio on structure and physical stability. Innovative Food Science and Emerging Technologies 66: 1-9. DOI: 10.1016/j.ifset.2020.102535.
• [47] Skotnicka M., A. Mazurek, S. Kowalski. 2023. The acceptance of cream soups with the addition of edible insects (Mealworm, T. molitor; House cricket, A. domesticus; Buffalo worm, A. diaperinus; Grasshopper, R. differens) among young people and seniors in Poland. Nutrients 15 (24): 5047. DOI: 10.3390/nu15245047.
• [48] Smetana S., N. Ashtari Larki, C. Pernutz, K. Franke, U. Bindrich, S. Toepfl,V. Heinz. 2018. Structure design of insect-based meat analogs with high-moisture extrusion. Journal of Food Engineering 229: 83-85. DOI: 10.1016/j.jfoodeng.2017.06.035.
• [49] Sriprablom J., S. Kitthawee, M. Suphantharika. 2022. Functional and physicochemical properties of cookies enriched with edible insect (Tenebrio molitor and Zophobas atratus) powders. Journal of Food Measurement and Characterization 16: 2181-2190. DOI: 10.1007/s11694-022-01324-2.
• [50] Szulc K. 2023. Edible insects: a study of the availability of insect-based food in Poland. Sustainability 15: 1-15. DOI: 10.3390/su152014964.
• [51] Talens C., R. Llorente, L. Simo-Boyle, I. Odriozola-Serrano, I. Tueros. 2022. Hybrid sausages: modeling the effect of partial meat replacement with broccoli, upcycled brewer’s spent grain and insect flours. Foods 11: 1-18. DOI: 10.3390/foods11213396.
• [52] Villasenor V.M., J.N. Enriquez-Vara, J.E. Urias-Silva, L. Mojica. 2022. Edible Insects: Techno-functional properties food and feed applications and biological potential. Food Reviews International 38 (S1): 866-892. DOI: 10.1080/87559129.2021.1890116.
• [53] Walkowiak K., P.Ł. Kowalczewski, P. Kubiak, H.M. Baranowska. 2019. Effect of cricket powder addition on 1H NMR mobility and texture of pork patė. Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Sciences 9 (2): 191-194. DOI: 10.15414/jmbfs.2019.9.2.191-194.
• [54] Wang W., N. Wang, C. Liu, J. Jin. 2016. Effect of silkworm pupae peptide on the fermentation and quality of yogurt. Journal of Food Processing and Preservation 41 (3): e12893. DOI: 10.1111/jfpp.12893.
• [55] Yang J., S. Zhou, H. Kuang, C. Tang, J. Song. 2023. Edible insects as ingredients in food products: nutrition, functional properties, allergenicity of insect proteins, and processing modifications. Critical Reviews in Food Science and Nutrition 21:1-23. DOI: 10.1080/10408398.2023.2223644.
• [56] Yazici G.N., M.S. Ozer. 2021. Using edible insects in the production of cookies, biscuits, and crackers: A review. Biology and Life Sciences Forum 6 (80): 1-6. DOI: 10.3390/Foods2021-10974.
• [57] Zielińska E., M. Karaś, B. Baraniak. 2018. Comparison of functional properties of edible insects and protein preparations thereof. LWT-Food Science and Technology 91: 168-174. DOI: 10.1016/j.lwt2018.01058.
• [58] Zielińska E., U. Pankiewicz, M. Sujka. 2021. Nutritional, physiochemical, and biological value of muffins enriched with edible insects flour. Antioxidants 10: 1-17. DOI: 10.3390/antiox10071122.
• [59] Zielińska E., M. Pĕcova, U. Pankiewicz. 2023. Impact of mealworm powder (Tenebrio molitor) fortification on ice cream quality. Sustainability 15: 1-13. DOI: 10.3390/su152216041.
• [60] Zou Y., X. Cao, H. Xiong, Y. Xie, W. Ma, Y. Zhang, X. Li , Q. Zhao. 2020. Effects of silk sericin on rheological properties, physicochemical stability and microstructure of yogurt. International Journal of Biological Macromolecules 161: 1192-1199. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.06.075.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).