昆蟲營養(yǎng)價值及其在畜禽養(yǎng)殖中的應用

姬玉嬌，孔祥峰，印遇龍*

1中國科學院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，中國科學院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)過程重點實驗室，長沙 410125;2南昌大學生命科學與食品工程學院，食品科學與技術(shù)國家重點實驗室，南昌 330047

蛋白質(zhì)缺乏已成為當今世界的一大重要問題，全球約有2/3的人口缺乏蛋白質(zhì)。我國蛋白質(zhì)消費水平很低，只有發(fā)達國家的1/2，略低于第三世界國家的平均水平。隨著規(guī)模化、集約化畜禽養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展，用作畜禽飼料的蛋白質(zhì)資源更加缺乏。尋找新型飼用蛋白質(zhì)資源，已成為一項迫切任務。昆蟲是一種重要的生物資源，因其種類和個體數(shù)量多，生長繁殖速度快、蛋白質(zhì)含量高等特點，已成為目前最具開發(fā)潛力的動物性蛋白質(zhì)資源。本文對昆蟲資源進行了簡單介紹，概述了昆蟲的營養(yǎng)價值及其在畜禽養(yǎng)殖中的應用，分析了目前飼用昆蟲發(fā)展面臨的問題，并對其應用前景進行了展望。

1 昆蟲資源介紹

昆蟲是地球上分布最廣、種類最多、數(shù)量最大的動物類群，大約有100多萬種，占所有生物物種總量的50%。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并命名的昆蟲占已知動物物種數(shù)量的2/3。除了約8萬種的有害昆蟲外，大多數(shù)昆蟲可直接造福人類，或是間接對人類有益。我國幅員遼闊，生境多樣，各地的氣候、植被、土壤等自然條件和自然資源也有顯著差異。復雜的的生境孕育了豐富多樣的昆蟲。一般認為，我國昆蟲的種數(shù)大約為全世界的10%，也就是說我國擁有的昆蟲為15～300萬種。由于我國對昆蟲資源的調(diào)查研究還不夠深入，就全國范圍來看，目前已知的昆蟲種類大約只占應有種類的25%［1］。據(jù)統(tǒng)計，蚤目、原尾目、蚜總科、花蠅科等已知的種類超過全世界的20%［2］。由此可見，我國的昆蟲資源豐富，開發(fā)和利用潛力很大。

能夠為人類提供大量生產(chǎn)資料的昆蟲被稱為資源昆蟲。根據(jù)其用途不同，資源昆蟲又可被分為食用資源昆蟲、醫(yī)藥資源昆蟲、飼料資源昆蟲、工業(yè)原料資源昆蟲、觀賞資源昆蟲、娛樂資源昆蟲、害蟲天敵資源昆蟲、植物傳粉資源昆蟲和其他用途的資源昆蟲［3］。在昆蟲中，24.7%是捕食性昆蟲，12.4%是寄生性昆蟲，其中以植食性昆蟲為主，被稱為天敵昆蟲。天敵昆蟲在害蟲的自然控制方面起著重要作用，目前已有一些種類的天敵昆蟲被應用于害蟲的防制。腐食和糞食昆蟲占昆蟲總數(shù)的17.3%，這些昆蟲以動物和植物尸體、殘骸或排泄物為食，在生物圈物質(zhì)流和能量流的循環(huán)中起著極其重要的作用。還有一些倍受矚目的昆蟲是藥用昆蟲(如斑蝥、蟬、蟋蟀、蟑螂和螞蟻等)和食用昆蟲(如螞蚱、蠶蛹、蠅蛆等)。截至2010年，通過營養(yǎng)分析和深入研究，全世界約有3650種昆蟲可供食用。隨著畜禽及特種經(jīng)濟動物養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展以及動物性飼料蛋白源的相對缺乏，蠅蛆、黃粉蟲、大麥蟲、蝗蟲等昆蟲作為優(yōu)質(zhì)高蛋白質(zhì)飼料的研發(fā)和應用已取得了一定的進展。

2 昆蟲的營養(yǎng)價值

人類食用昆蟲由來已久，從考古遺址中尋找到了早期遠古人用于挖掘白蟻的工具;3000年前我國《周禮(天官》中記載了用螞蟻做菜。我國食用昆蟲資源的調(diào)查結(jié)果顯示，目前已報道的283種及亞種的昆蟲，涉及13目、71科［4］。很多西方國家把昆蟲作為補充營養(yǎng)的重要來源。據(jù)1995年國際紅十字會調(diào)查，目前仍有數(shù)百萬的非洲人靠昆蟲和植物根為生［5］。例如，蟋蟀是非洲坦桑尼亞、津巴布韋和博茨瓦納居民的佳肴，歐洲居民習慣吃蝗蟲、金龜子和螞蟻等，北美印第安人喜食蝗蟲，中美洲人常以“蛾子餅”為主食;墨西哥素有“食蟲之鄉(xiāng)”的美譽，食用昆蟲多達370余種［6］。昆蟲除了可供人類食用外，還可作為飼料原料。隨著我國畜牧業(yè)的快速發(fā)展，對蛋白質(zhì)飼料的需求越來越大，世界各國均把飼用昆蟲蛋白質(zhì)的研究作為開發(fā)飼料資源的主攻方向?？傮w來講，昆蟲中含有以下幾類營養(yǎng)物質(zhì)。

2.1 蛋白質(zhì)和氨基酸

昆蟲體內(nèi)含有豐富的蛋白質(zhì)，以干物質(zhì)計，粗蛋白含量一般為21%～80%。對將近100種食用昆蟲的蛋白質(zhì)含量分析表明，在其卵、幼蟲、蛹或成蟲中，粗蛋白含量通常為20% ～70%;蜉蝣目、蜻蜓目、鞘翅目和鱗翅目幼蟲的粗蛋白含量分別為66%、42% ～73%、23% ～66% 和 20% ～70%［7］。膜翅目蜜蜂科、胡蜂科和蟻科昆蟲的粗蛋白含量也很高，為38% ～76%。蠶蛹(71%)、蟋蟀(75%)和蟬(72%)等昆蟲中蛋白質(zhì)的含量超過了豬肉、魚肉和禽蛋的蛋白質(zhì)含量。昆蟲蛋白質(zhì)由20種氨基酸組成，其中8種是人的必需氨基酸。昆蟲中必需氨基酸的含量為10% ～30%，占所有氨基酸類型的35%～50%，其氨基酸模式與聯(lián)合國糧農(nóng)組織制定的蛋白質(zhì)中必需氨基酸的模式非常接近。

2.2 脂肪和脂肪酸

大多數(shù)報道表明，很多昆蟲中含有豐富的脂肪，尤其是幼蟲和蛹的脂肪含量較高，成蟲的脂肪含量相對較低［8］。食用昆蟲的脂肪含量一般在10% ～50%之間，但直翅目的中華稻蝗脂肪含量僅為2.2%。一些鱗翅目的幼蟲和蛹脂肪含量較高，如玉米螟脂肪含量為46%。昆蟲的脂肪酸組成與動物脂肪的組成不同，在柳杉毛蟲的幼蟲和蛹、蠅蛆和一些螞蟻中，發(fā)現(xiàn)了較高含量的人體和動物必需脂肪酸。因此，昆蟲脂肪具有較高的營養(yǎng)價值。

盡管在所有種類的昆蟲中都含有相當數(shù)量的棕櫚酸、油酸、亞油酸和亞麻酸，但不同種類的昆蟲所含脂肪酸的模式不同。Thompson指出，多種昆蟲含有獨特的脂肪酸圖譜，例如，在半翅類和雙翅目昆蟲中分別含有較高水平的肉蔻豆酸和十六碳烯酸，但在網(wǎng)翅目昆蟲中幾乎不存在亞油酸和亞麻酸。一些昆蟲還含有少量的其他脂肪酸，如月桂酸、肉蔻豆腦酸、十七烷酸、十七碳烯酸、花生四烯酸和二十二烷酸。

2.3 碳水化合物

相對于蛋白質(zhì)和脂肪而言，昆蟲體內(nèi)的碳水化合物含量較少。不同種類的昆蟲中，碳水化合物的含量不同(1% ～10%)，蟲茶中的碳水化合物含量較高，為16.3%［8］。研究顯示，昆蟲中的多糖類成分具有增強機體免疫功能的作用。

幾丁質(zhì)又稱甲殼素、甲殼質(zhì)，是自然界中儲存量僅次于纖維素的第二大天然多糖，廣泛存在于真菌、昆蟲和甲殼類動物中，但不存在于植物和脊椎動物中［9］。幾丁質(zhì)是昆蟲表皮的主要成分，也是中腸圍食膜的重要成分。幾丁質(zhì)是近年來引起國際廣泛關(guān)注的新型生物資源，具有多種活性功能，如提高機體免疫力、促進肝臟受損細胞更新、預防動脈硬化及心血管疾病、改善胃腸道消化功能、促進腸內(nèi)有益菌繁殖和抑制有害菌滋生等。

2.4 無機鹽和微量元素

昆蟲中含有豐富的硒、銅、鐵、鋅、錳等微量元素，可為人類和動物提供必需的營養(yǎng)元素。所有昆蟲的磷含量均較高，也很容易被吸收利用，如蠅蛆中磷的有效利用率為92%。昆蟲體內(nèi)也含有鈣、鎂、鈉、鉀等大量元素。昆蟲體內(nèi)金屬元素的含量容易受昆蟲攝食習慣的影響，同一地區(qū)的野生昆蟲，季節(jié)不同或同種不同群落昆蟲之間，其體內(nèi)微量元素的含量也存在較大差異。

2.5 維生素

目前關(guān)于昆蟲體內(nèi)維生素含量的報道非常有限。多種鱗翅目幼蟲和一些種類白蟻的工蟻含有大量的維生素A。昆蟲維持視力需要大量的類視黃醇，主要是由食物中的類胡蘿卜素合成。這些類視黃醇僅僅分布在昆蟲的眼睛中，而整個身體中含有的類視黃醇水平通常很低。在人工飼養(yǎng)的昆蟲體內(nèi)，β-胡蘿卜素的含量很少甚至沒有。大多數(shù)野生昆蟲含有多種類胡蘿卜素，如蝦青素、α-胡蘿卜素、β-胡蘿卜素、葉黃素、番茄紅素和玉米黃質(zhì)等。昆蟲體內(nèi)的維生素E含量也很低。昆蟲中含有大量的多種B族維生素和膽堿，但大多數(shù)研究只分析了硫胺、核黃素和煙酸的含量。不過，大多數(shù)B族維生素均不耐熱，在制罐、煎炒和蒸煮等加工過程中均被破壞。

2.6 抗菌物質(zhì)

截至2003年，人們已從昆蟲中分離出100余種抗菌物質(zhì)［10］。根據(jù)其結(jié)構(gòu)和功能的不同，可將其分為天蠶素類、昆蟲防御素、富含脯氨酸的抗菌肽和富含甘氨酸的抗菌肽4類。昆蟲誘導出的這些抗菌物質(zhì)具有廣譜抗菌、抗真菌、抗瘧原蟲和抗錐蟲活性［11］，為替代抗生素提供了新的途徑。據(jù)報道，昆蟲抗菌肽對腫瘤細胞和癌細胞具有特異性殺傷作用，而對人體正常細胞無害。有些昆蟲抗菌物質(zhì)對一些DNA病毒和RNA病毒具有明顯抑制作用［12］，如亞毒性濃度下的蜂毒素和天蠶素可抑制艾滋病毒HIV-1的增殖［13］。蒼蠅及蠅蛆內(nèi)含有極強殺菌力的活性蛋白，將其提取出來可供醫(yī)學藥用。

3 昆蟲營養(yǎng)在畜禽養(yǎng)殖中的應用效果

3.1 對生長性能的影響

很多試驗證實，用昆蟲替代飼料中的部分或全部魚粉飼養(yǎng)畜禽具有很好的效果。德國科學家最早將蠅蛆作為唯一蛋白源飼養(yǎng)家禽，發(fā)現(xiàn)蠅蛆飼養(yǎng)的雛禽重量超過一般飼料喂養(yǎng)的雛禽。上世紀70年代以來，我國也進行了大量研究，并取得了一定進展。例如，用3%黃粉蟲蟲粉代替等量魚粉飼養(yǎng)肉仔雞，發(fā)現(xiàn)肉仔雞的生長性能不受影響，但經(jīng)濟效益顯著提高［14］;用5%蠅蛆粉替代日糧中的等量魚粉，飼喂22日齡的AA肉仔雞，日增重提高2.89%，料重比降低0.09%，每只肉雞的收入增加1.27元［15］;用含1% ～3%黃粉蟲的日糧飼養(yǎng)鵪鶉，發(fā)現(xiàn)隨添加量的提高，鵪鶉的存活率明顯提高，與添加3%魚粉的對照組相比，試驗組生長發(fā)育快、料肉比降低［16］。在基礎(chǔ)日糧中添加魚粉或干蛆粉飼養(yǎng)仔豬，每頭每天加喂25 g，飼養(yǎng)60 d后，蛆粉組增重比魚粉組提高 7.48%，多增重 0.5 kg［17］;在飼料中添加黃粉蟲和蠅蛆粉替代魚粉，仔豬生產(chǎn)性能基本不變，料重比較魚粉組有較大改善，腹瀉率變化不顯著［18］。用黃粉蟲蛋白代替50%全乳飼喂3～9周齡的荷斯坦犢牛，發(fā)現(xiàn)試驗組和對照組腹瀉率分別為6.9%和6.35%，試驗期體增重分別為15.95 kg和16.35 kg，表明黃粉蟲蛋白可代替50%乳蛋白培育犢牛［19］。

3.2 對畜禽產(chǎn)品品質(zhì)的影響

利用6%的干蛆粉與鮮蛆替代基礎(chǔ)日糧中的等量魚粉喂豬，與對照組比較，試驗組的屠宰率、后腿比例、板油比例、背膘厚分別高 1.33、2.27、0.65 個百分點和薄0.06 cm，瘦肉率和失水率分別比對照組低4.37和7.5個百分點;兩組的肌肉顏色和酸堿度、熟肉率等指標相近。兩組的屠宰性能及酮體品質(zhì)差異不大，說明使用加工處理后的蠅蛆喂豬對豬肉品質(zhì)無不良影響［20］。每天給每頭豬額外飼喂100 g蛆粉，對照組添加100 g魚粉，結(jié)果發(fā)現(xiàn)試驗組仔豬體重比對照組增加了7.18%，而且用蠅蛆飼喂的豬比用魚粉飼喂的豬其瘦肉中蛋白質(zhì)的含量高5%左右［21］。用3%蠅蛆代替飼料中等量的魚粉飼喂蛋雞，并不影響產(chǎn)蛋率、蛋品質(zhì)和飼料報酬［22］;用10%蠅蛆粉喂養(yǎng)蛋雞，其產(chǎn)蛋率比喂等量魚粉的蛋雞提高19.5%，且可提高雞蛋及雞肉的品質(zhì)［23］;用黃粉蟲飼養(yǎng)AA肉雞，發(fā)現(xiàn)黃粉蟲對肌肉的口感、嫩度影響不大，但其風味較佳［24］。在鵪鶉飼料中添加10%的黃粉蟲粉，飼喂15 d后，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)蛋率達95%，蛋重提高8% ～10%［25］。

4 飼用昆蟲存在的問題及發(fā)展趨勢

我國對家蠅、黃粉蟲、大麥蟲等的飼養(yǎng)研究取得了一定成績，但離以低成本、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的目標還有一定距離。因此，必須通過提高昆蟲飼養(yǎng)技術(shù)，在降低成本的基礎(chǔ)上增加昆蟲產(chǎn)量。20世紀中期以來，隨著科技投入的加大和農(nóng)業(yè)科技水平的提高，使得昆蟲開發(fā)利用受到關(guān)注，人們對昆蟲的利用意義也有了突飛猛進的認識。飼用昆蟲作為一門年輕的學科正逐漸走向系統(tǒng)化。但昆蟲種類繁多，相關(guān)研究僅停留在部分昆蟲上，研究也并不深入。目前，尚缺乏從營養(yǎng)、加工、保健、飼養(yǎng)等方面開展的系統(tǒng)研究，因此在產(chǎn)業(yè)化方面還存在很多問題需要解決。

國家對昆蟲資源的開發(fā)缺少統(tǒng)一的管理，缺少全局和長遠規(guī)劃，缺乏行之有效的行政管理與指導，缺少相應的科技協(xié)調(diào)［26］。作為新興產(chǎn)業(yè)，也缺少相應的行業(yè)質(zhì)量標準。我國大多數(shù)養(yǎng)殖戶都是獨立經(jīng)營，生產(chǎn)、加工方式和銷售渠道等都不統(tǒng)一，致使昆蟲產(chǎn)品市場較為混亂。有些工廠化飼養(yǎng)生產(chǎn)技術(shù)不過關(guān)、質(zhì)量和產(chǎn)量得不到保證。某些昆蟲體內(nèi)有農(nóng)藥等有毒物質(zhì)殘留，有些昆蟲攜帶細菌、真菌、病毒等病原體。

另外，在將飼用昆蟲用于畜禽養(yǎng)殖過程中，尚需要注意如下問題:(1)昆蟲飼料均為營養(yǎng)豐富的動物性蛋白飼料，不宜久存，飼喂畜禽必須新鮮、清潔、防止霉爛、變質(zhì);(2)昆蟲飼料在畜禽日糧中的用量一般較少，特別是加工后的昆蟲粉因用量甚微，故不宜直接加入飼料中使用，須預先與日糧常規(guī)原料混合均勻;(3)昆蟲飼料一般鮮喂適口性較好，用量應控制在日糧的3%～5%，喂量過多可能引起腹瀉等消化道疾病;(4)肉用家禽在出欄前20～30 d左右應停止飼用昆蟲飼料，以免引起肉質(zhì)異味［27］。

隨著畜牧業(yè)的快速發(fā)展，蛋白質(zhì)飼料的供求矛盾日益突出，解決蛋白質(zhì)資源不足的問題將成為開發(fā)飼料資源的主攻方向。近年來，我國人工養(yǎng)殖昆蟲的研究和實踐雖然取得了一定成績，但尚未形成規(guī)模，未達到產(chǎn)業(yè)化程度。未來飼用昆蟲的發(fā)展將出現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，與家禽、畜牧場相結(jié)合的利用畜禽糞便以及農(nóng)作物廢料進行飼用昆蟲的飼養(yǎng)，生態(tài)型飼用昆蟲生產(chǎn)線將應運而生。這樣既解決了污染問題，又使生產(chǎn)昆蟲飼料的生產(chǎn)方式得以普及。飼用昆蟲的開發(fā)應用前景廣闊!

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