黑水虻饲料价值研究.docx

黑水虻饲料价值研究黑水虻( Black soldier fly ) , Hermetia illucens L. 为双 翅目 Diptera 水 虻科 Stratiomydiae 昆 虫 [ 1] , 由 Linnaeus 于 1738 年最早记录, 幼虫体 长可达到 20 mm, 起源于美洲, 现在已成为世界 性分布的昆虫, 在北纬 45和南纬 40间均有分 布, 在美洲、欧洲、亚洲、非洲, 澳洲, 新西兰和多 个太平洋岛屿上都有记录 [ 2] 本实验室 2007 年在珠海和广州也采集到黑水虻的幼虫和成 虫, 并利用珠海采集的黑水虻幼虫建立室内种 群 黑水虻的生长发育分为卵期、幼虫期、蛹期 和成虫期, 幼虫期又分为 6 个不同的龄期, 第 6 龄幼虫被称为预蛹, 这一时期幼虫头部更加几 丁质化, 一般认为这个龄期的幼虫不再取食 黑水虻以幼虫越冬, 低温下幼虫进入静止期, 黑 水虻幼虫在恒温( 278 ) 下可以快速生长, 孵 化后12 d 可以长到 17 mm 长, 在孵化后21 d 可 以完成幼虫龄期 [ 3]黑水虻幼虫在自然界以腐烂的有机物和动 物粪便为食, 如发酸的番荔枝、南瓜和死亡的螃 蟹, 腐烂的水果、蔬菜酱、动物尸体等 [ 3] 。

研究 发现, 黑水虻的幼虫集中取食动物粪便, 不仅可 以减少粪便堆积和臭气 [ 4] , 还能够控制家蝇的 滋生 [ 5, 6] , 并减少粪便中大肠杆菌的数量 [ 7] 黑 水虻的幼虫被用来处理咖啡加工的废弃物 [ 8] 、 鸡粪 [ 4] 、牛粪 [ 9] 、猪粪 [ 10] , 并取得良好的效果 由于黑水虻的幼虫含有大量的蛋白、脂肪, 还能 够用于生产具有较高经济价值的动物饲料 [ 11] , 被认为是一种极有应用前景的资源昆虫为 此,Tomberlin 等 [12] 研究了黑水虻幼虫的人工饲 料配方, Sheppard 等 [ 13] 研究了黑水虻的人工饲 养技术, Tomberlin 和 Sheppard [ 14] 研究了影响人 工饲养黑水虻成虫产卵的因子, 为黑水虻的人 工饲养提供了技术基础 研究报道可以利用黑水虻幼虫替代配合饲 料中的大豆粉 或鱼粉用 于养鸡、养猪和 养 鱼 [ 9,15~ 18] 本文将针对黑水虻的饲料价值以及 用于动物饲料的研究展开综述 1 黑水虻幼虫的饲料价值研究由于黑水虻能够以畜禽粪便如鸡粪、猪粪 和牛粪为食, 并大量生产幼虫和预蛹为了探 索取食不同粪便的黑水虻幼虫和预蛹的饲料价 值, 多位研究人员对黑水虻幼虫和预蛹的粗白 质含量、粗脂肪含量、氨基酸组成和微量元素组 成进行了研究。

取食不同粪便生长的黑水虻幼 虫在不同营养成分的含量上略有差别, Newton 等报道, 黑水虻幼虫含有 42% ~ 43% 的干物 质, 其中干物质的粗蛋白达到 42% ~ 44% , 粗 脂肪 31%~ 35%, 灰份 11% ~ 15%, 钙质 48% ~ 51%, 磷 060%~ 063% [19] 表 1 给出了中国饲料成分及营养价值表 2007 年第 18 版 [ 20] 中公布的豆粕和鱼粉的营养 成分含量, 并根据 Larry 等的数据, 给出了取食 猪粪和牛粪生长的黑水虻幼虫营养成分含量 黑水虻幼虫干粉的蛋白质含量低于鱼粉, 和豆 粕相近, 取食猪粪的幼虫粉粗蛋白含量略高于 取食牛粪的幼虫粉黑水虻幼虫的粗脂肪含量 比鱼粉和豆粕高, 无氮浸出物的含量比豆粕和 鱼粉低, 粗灰份的含量也较高 [ 21] 表 2 给出了中国饲料成分及营养价值表 2007 年第 18 版 [ 20] 中公布的豆粕和鱼粉的氨基 酸含量, 根据 Newton 等 [ 21] 的数据, 给出了取食 牛粪和猪粪的黑水虻幼虫的氨基酸含量利用 猪粪饲养的幼虫干粉在赖氨酸、亮氨酸和苯丙 氨酸的含量上与豆粕相近, 蛋氨酸、组氨酸、缬 氨酸的含量高于豆粕, 但异亮氨酸和精氨酸的 含量低于豆粕。

结果是以未去掉几丁质外壳和 脂肪的样品测出, 如果去掉几丁质和脂肪的影 响, 各种氨基酸含量比测定结果将高出 40% 左 右 [21] 2 黑水虻预蛹的饲料价值研究黑水虻的幼虫收集起来比较困难, 但幼虫 生长到预蛹期后, 需要寻找化蛹场所, 一般会从 饲养的基质中爬出, 这种行为能够用于自动化 收集黑水虻预蛹, 从产业化应用的可操作性来 说, 收集预蛹比幼虫更廉价, 因此, 对黑水虻预 蛹的饲料价值做了相应的研究根据 Newton 等 [21] 公布的数据( 表 1) , 取食鸡粪的黑水虻预 蛹磷和粗脂肪含量比取食猪粪的高, 粗蛋白含 量则相对略低表3 中列出了鱼粉和豆粕矿质 元素的相对含量 [ 22] , 并与黑水虻预蛹的矿质元 素做了比较黑水虻预蛹的锌、锰、铁的含量明 显高于鱼粉和豆粕 3 黑水虻的幼虫和预蛹用于动物饲料 的饲养实验研究Hale 使用 1 日龄的鸡设计了一个为期 14 d 的饲养试验, 用于比较鸡对含 35%豆粕粉饲料 和含 35%干燥黑水虻幼虫饲料的摄食差异, 发 现鸡对豆粕粉饲料的摄食量比幼虫粉的饲料多 7%( P < 005) , 但 2 种饲料在增加单位重量所 需饲料量和增重率方面没有显著差异( P > 005) , 认为猪粪等畜禽粪便饲养的黑水虻能够 用作鸡的饲料添加剂 [ 15] 。

Newton 等设计了一项消化实验和适口性实 验, 用于研究从牛粪尿中收集的黑水虻幼虫干 燥粉碎产品用于猪饲料添加剂的可行性实验 使用幼虫粉和豆粕分别配置 2 种粗蛋白含量 20%、脂肪含量 13% 的饲料, 研究结果显示, 用 幼虫粉配置饲料的干物质、氮、粗脂肪、粗纤维、 灰分、无氮浸提物、钙和磷的表观消化率分别为 775%, 765%, 835% , 538% , 452% , 847%, 389%和 230%, 以豆粕配置的饲料相 应各项指 标的表 观消化 率分 别为 853% , 772%, 730% , 492% , 616% , 913% , 393% 和 513% , 其干物质、氮、灰分和无氮浸提物的 值比幼虫配方饲料高( P < 005) 适口性实验 的结果显示, 用幼虫粉配置的饲料与用添加脂 肪的豆粕粉配置饲料无差异 [ 9] 作者认为, 黑 水虻幼虫粉的氨基酸含量、粗脂肪含量、钙含量 都很高, 是猪饲料的合适添加成分, 但由于幼虫 粉高含量的粗灰份、粗脂肪和必需氨基酸, 因 此, 需要减少在饲料中的添加量, 并认为由幼虫 粉提供 6% ~ 8%的粗脂肪, 由豆粕粉补足蛋白 质含量的饲料将是最合适的饲料。

Bondari 和 Sheppard 利用鸡粪中收集的黑 水虻幼虫, 研究了幼虫单独、与高蛋白含量 (45% ) 商品饲料混合、与低蛋白含量( 30% ) 商 品饲料混合等 6 种不同的处理, 用于喂养斑点 叉尾 ( channel catfish, Ictalurus punctatus) 和罗 非鱼( tilapia, Oreochromis aureus) 的可行性, 10 周 后测定的结果显示, 这 6 种饲料处理对 2 种鱼 在体重和体长方面具有相同影响, 饲养的鱼通 过口味实验测定, 发现消费者能够接受用黑水 虻幼虫喂养的鱼这一研究结果表明黑水虻幼 虫在可以用于鱼类的商业化生产 [ 23] Bondari 和 Sheppard 设计试验, 继续研究以 鸡粪饲养的黑水虻幼虫是否能够维持鱼类的正 常生长15 周的饲养研究表明, 用黑水虻幼虫 替代饲料中的鱼粉( 占饲料含量的 10%) , 导致 斑点叉尾 在此期间生长缓慢喂养 100% 的 新鲜幼虫不能为池塘养殖的斑点叉尾 和罗非 鱼提供生长需要的足够的干物质或蛋白摄取 量, 但将新鲜幼虫剁碎喂给斑点叉尾 和罗非 鱼, 可以提高其体重增加幅度和对黑水虻的利 用效率。

总的研究结果显示, 黑水虻幼虫不能 全部取代饲料中的鱼粉成分, 幼虫粉不能够提 供鱼最适生长所需的营养, 主要是干物质成分 不足 [ 17] StHilaire 等研究了利用猪粪饲养的黑水虻 预蛹部分替代虹鳟鱼 Oncorhynchus mykiss 配合 饲料中鱼粉和鱼油的可行性, 研究使用的对照 饲料含有 40% 的粗蛋白和 15%的脂肪, 蛋白为 鱼粉, 脂肪为鱼油( 表 4) 试验设计利用家蝇 蛹替代25% 的鱼粉, 利用黑水虻预蛹替代 25% 和50% 的鱼粉用量, 相应的利用黑水虻的脂肪 减少 362% 和 723% 的鱼油添加量研究结 果显示, 利用家蝇蛹和黑水虻预蛹替代总蛋白 的15% , 在为期 9 周的试验期间, 对虹鳟鱼的 饲料消费率没有负面影响, 可以允许利用黑水 虻脂肪减少 38% 的鱼油使用量但利用黑水 虻幼虫替代鱼粉和鱼油饲养的虹鳟鱼肌肉组织 中- 3 脂肪酸的含量较低, 主要因为纯猪粪饲 养的黑水虻预蛹脂肪中该类脂肪酸的含量较 低 [ 18] 但 StHilaire 等的研究结果显示, 虽然利 用纯牛粪饲养的黑水虻亚麻酸 ALA、二十碳五 烯酸 EPA 和二十二碳六烯酸 DHA 的含量很 低, 但是, 在以牛粪饲养的黑水虻幼虫预蛹前使 用含 22% 的鱼加工废弃物和 78% 牛粪的混合 饲料饲养 24 h, 可以显著提高黑水虻预蛹的 - 3 脂肪酸含量( 表 5) 。

这一研究结果显示, 结 合鱼类加工的废弃物与粪便饲养黑水虻, 能够 显著提高黑水虻预蛹的饲料价值, 主要是提高 预蛹脂肪替代鱼油的价值 [ 24] 4 展望随着我国畜禽养殖业的发展, 畜禽粪便的 污染已经成为严重的环境问题黑水虻作为一 种重要的资源昆虫, 在转化畜禽粪便生产动物 饲料添加剂方面, 表现出良好的应用前景根 据Newton 等的数据, 黑水虻处理猪粪后, 能够 将猪粪中的N 减少 551% 、P 减少 441% , K 减 少 528% 、Ca 减少 562%, Mg 减少 412%、S 减少 447% 、Cu 减少 458% 等, 黑水虻取食后 的粪便, 还可以用于蚯蚓养殖 [ 21] 利用畜禽粪 便养殖的黑水虻, 可以将脂肪、几丁质和蛋白质 分离, 获得的脂肪和几丁质都是重要的工业原 料, 而分离了脂肪和几丁质的昆虫蛋白, 饲料价 值势必也会得到提高 虽然黑水虻处理畜禽粪便具有如此之多的 优点, 但其成虫交配产卵条件苛刻, 对温度和湿 度的依赖性强, 产卵率低, 成虫在亚热带无法正 常越冬, 成为制约黑水虻应用的关键因子珠 海市农业科学研究中心从美国引进黑水虻人工 养殖技术, 并利用本地种群对气候的适应性, 研 究在南亚热带周年养殖黑水虻的可行性。

但如 何提高人工养殖黑水虻的交配率和产卵率, 如 何实现黑水虻的周年交配产卵以及如何在低温 天气利用利用廉价能源加温保温以使幼虫正常 生长等, 都是黑水虻应用到具体实践中需要解 决的技术问题。