采食不同有機廢棄物黑水虻幼蟲飼料價值分析

胡俊茹，何飛，莫文艷，陳曉瑛，黃燕華*，王國霞，孫育平

采食不同有機廢棄物黑水虻幼蟲飼料價值分析

胡俊茹1，2，3，何飛1，2，3，莫文艷1，2，3，陳曉瑛1，2，3，黃燕華1，2，3*，王國霞1，2，3，孫育平1，2，3

（1.廣東省農(nóng)業(yè)科學院動物科學研究所，廣東廣州510640；2.廣州飛禧特水產(chǎn)科技有限公司，廣東廣州510640；3.廣東省畜禽育種與營養(yǎng)研究重點實驗室，廣東廣州510640）

為研究處理有機廢棄物黑水虻幼蟲（Hermetia illucens）的飼料價值，選取采食餐廚垃圾和雞糞的黑水虻幼蟲為研究對像，采用液相色譜法、原子吸收光譜法對幼蟲的常規(guī)營養(yǎng)指標和衛(wèi)生指標進行檢測分析。結(jié)果表明：兩種風干蟲粉的水分、粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、灰分、甲殼素含量分別為1.40%、5.97%；35.14%、39.05%；38.17%、10.58%；13.03%、25.31%；4.81%、5.42%；蛋氨酸含量為12.43、14.04 mg/g蛋白質(zhì)；賴氨酸含量為58.07、54.76 mg/g蛋白質(zhì)。餐廚蟲的不飽和脂肪酸與必需脂肪酸分別占總脂肪的60.85%和23.72%，其中油酸和亞油酸含量高達30.7%和21.3%。雞糞蟲的不飽和脂肪酸與必需脂肪酸分別占總脂肪的34.61%和8.2%，且含有十三烷酸和十五碳一烯酸奇數(shù)碳脂肪酸。兩種黑水虻蟲體微量元素含量高于魚粉和豆粕；其衛(wèi)生指標Pb、Cr、Hg、As、Cd、F及微生物、抗生素、農(nóng)藥殘留等均符合“飼料衛(wèi)生標準（GB13078-2001）”要求。綜上所述，處理餐廚垃圾和雞糞的黑水虻幼蟲富含蛋白質(zhì)、脂肪以及微量元素，具有較高的飼料研究和開發(fā)價值。

黑水虻幼蟲；蛋白質(zhì)；氨基酸；脂肪酸；微量元素；衛(wèi)生指標

黑水虻（Hermitia illucens）是一種雙翅目水虻科昆蟲，廣泛分布于溫帶、亞熱帶及熱帶地區(qū)（Sheppard等，2002）。幼蟲營腐生性，取食范圍非常廣泛，能夠迅速將餐廚垃圾、禽畜糞便、變質(zhì)疏果、陳糧、食品加工下腳料等有機廢棄物轉(zhuǎn)化為自身的生物量（Diener等，2009），是一種重要的資源性環(huán)境昆蟲。目前，黑水虻在動物蛋白質(zhì)飼料生產(chǎn)、禽畜糞便和生活垃圾處理方面得到應(yīng)用和推廣。有研究表明，通過黑水虻處理的糞便干物質(zhì)下降58%（Myers等，2008），城市有機垃圾減少70%（Diener等，2011），得到的黑水虻預(yù)蛹含有36%～48%粗蛋白質(zhì)和31%～33%的粗脂肪（Diener等，2009；St-Hilaire等，2007a），營養(yǎng)價值較高，可應(yīng)用于部分動物生產(chǎn)中（Marco等，2015；Rana等，2015；Kroeckel等，2012；Sealey等，2011；Hem等，2008；St-Hilaire等，2007a；Bondari和Sheppard，1981），并取得了較好的效果。然而，如若將黑水虻幼蟲粉作為一種飼料原料進行開發(fā)，除了考慮其營養(yǎng)價值以外，還必須對其衛(wèi)生指標進行檢測。因此，本文以處理餐廚垃圾和雞糞的黑水虻幼蟲為例，分析了其飼料營養(yǎng)價值和衛(wèi)生指標，以期為更好地開發(fā)利用黑水虻蟲體飼料資源提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料來源取食餐廚黑水虻13日齡幼蟲，在麥麩里孵化5 d后的幼蟲，轉(zhuǎn)移到布好餐廚的養(yǎng)殖盤內(nèi)，養(yǎng)殖8 d，達到上市的幼蟲規(guī)格；取食雞糞黑水虻蟲18日齡幼蟲，在麥麩里孵化5 d后的幼蟲，轉(zhuǎn)移到布好餐廚的養(yǎng)殖盤內(nèi)，養(yǎng)殖13 d，達到上市的幼蟲規(guī)格，兩種蟲體由廣州飛禧特水產(chǎn)科技有限公司提供。挑選干凈的新鮮幼蟲，放入玻璃平皿，先于103℃烘箱中烘干2 h，烘掉蟲體大量水分，然后調(diào)制65℃烘干4 h，在烘干過程中需要多次翻動，以保證均勻受熱。

1.2 測定方法水分：105℃常壓干燥，采用恒重法（GB/T6435-1986）測定；灰分：采用550℃灼燒法（GB/T 6438-1992）測定；粗脂肪：采用索氏抽提法（GB/T6433-1994）測定；粗蛋白質(zhì)：采用凱氏定氮法（GB/T6432-1994）測定；甲殼素：采用分光光度法測定；粗纖維：采用過濾法（GB/T6434-2006）測定；氨基酸組成及含量：采用Agilent 1260高效液相色譜儀測定；脂肪酸：采用氣相色譜法（GB/ T9695.2-2008）測定；微量元素：采用原子吸收光譜法（GB/T13885-2003）測定；Pb、Cr、Hg、As、Cr、F：采用GB/T13080-2004、GB/T13088-2006/3方法/火焰法、GB/T13081-2006/5、GB/T13081-2006/ 7、GB/T13082-1991、GB/T13083-2002推薦的方法測定；微生物指標：采用GB/T13093-2006、GB/ T13091-2002、GB/T18869-2002推薦的方法測定；農(nóng)藥殘留：采用GB/T20366-2006、GB/T5009.19-2008/、NY/T761-2008推薦的方法測定。

2 結(jié)果

2.1 黑水虻幼蟲粉常規(guī)營養(yǎng)指標分析由表1可知，取食餐廚垃圾黑水虻幼蟲粉的水分含量為1.40%，明顯低于魚粉和豆粕的水分含量；粗蛋白質(zhì)含量為35.14%，低于魚粉和豆粕；然而，粗脂肪含量較高為38.17%，顯著高于魚粉和豆粕的粗脂肪含量；灰分含量為13.03%，低于魚粉的20.8%，而高于豆粕的6.1%。粗纖維含量為7.7%，高于魚粉的0.8%和豆粕的5.9%；甲殼素含量為4.81%。而取食雞糞的黑水虻幼蟲水分、粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、灰分含量分別為：5.97%、39.05%、10.58%和25.31%；粗蛋白質(zhì)低于魚粉和豆粕；粗脂肪與魚粉接近，高于豆粕；灰分含量較高。

2.2 黑水虻幼蟲粉必需氨基酸含量分析由表2可知，取食餐廚垃圾黑水虻幼蟲粉精氨酸、組氨酸、纈氨酸含量高于魚粉，異亮氨酸含量與魚粉接近，賴氨酸、蛋氨酸等其余必需氨基酸含量較魚粉低；精氨酸、組氨酸、異亮氨酸、賴氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸含量與豆粕接近。取食雞糞黑水虻幼蟲纈氨酸、組氨酸含量高于魚粉，異亮氨酸含量與魚粉接近，其余必需氨基酸含量較魚粉低；蛋氨酸含量高于豆粕，其余必需氨基酸含量較豆粕低。

表2 黑水虻幼蟲粉必需氨基酸含量分析（蛋白質(zhì)）mg/g

2.3 黑水虻幼蟲粉脂肪酸組成及含量分析由表3可知，取食餐廚垃圾黑水虻幼蟲不飽和脂肪酸與必需脂肪酸分別占總脂肪的60.85%和23.72%，特別是油酸和亞油酸含量較高，分別達30.7%和21.3%；奇數(shù)碳脂肪酸占總脂肪的0.67%。取食雞糞黑水虻幼蟲不飽和脂肪酸與必需脂肪酸分別占總脂肪的34.61%和8.2%，此外出現(xiàn)了十三烷酸和十五碳一烯酸奇數(shù)碳脂肪酸。

表3 黑水虻幼蟲粉脂肪酸組成及含量分析%

2.4 黑水虻幼蟲粉微量元素含量分析由表4可知，取食餐廚垃圾黑水虻幼蟲粉Mg、Fe、Zn、Mn、Cu含量高于魚粉，除Mg和Cu外，其余微量元素含量也高于豆粕。取食雞糞黑水虻幼蟲粉Mg、Fe、Zn、Mn、Cu含量顯著高于魚粉和豆粕。

表4 黑水虻幼蟲粉微量元素含量分析mg/kg

2.5 黑水虻幼蟲粉衛(wèi)生指標分析由表5可知，取食餐廚垃圾黑水虻幼蟲粉Pb、Cr檢出量小于5 mg/kg，Hg檢出量小于0.1 mg/kg，As檢出量為0.21 mg/kg，Cd檢出量小于0.5 mg/kg，F(xiàn)檢出量為20.6 mg/kg；細菌總數(shù)2.3×105cfu/g，大腸桿菌＜30個/100 g，沙門氏菌未檢出；抗生素類藥物以及有機磷類藥物未檢出。取食雞糞黑水虻幼蟲Cr、As、Cd以及F檢出量分別為6.2、0.84、0.59及95.9 mg/kg；細菌總數(shù)55 cfu/g，大腸桿菌＜30個/100 g，沙門氏菌未檢出；抗生素類藥物以及有機磷類藥物未檢出。

3 討論

黑水虻幼蟲取食范圍非常廣泛，能夠針對特定取食物料富集特定的營養(yǎng)物質(zhì)（Rana等，2015），因此，取食不同來源廢棄物的黑水虻幼蟲營養(yǎng)成分含量存在一定差異，例如：取食牛糞和豬糞黑水虻幼蟲的粗蛋白質(zhì)含量分別為42.1%和45.2%，粗脂肪含量為34.8%和31.4%，灰分含量為14.6%和8.3%，粗纖維含量為7%和6.4%（Newton等，1977）；取食腐爛蔬菜、小麥粉及奶油蛋糕等黑水虻幼蟲的粗蛋白質(zhì)含量為42.10%，粗脂肪含量為18.42%（Rana等，2015），采集自廚余和腐爛水果蔬菜處理廠的黑水虻預(yù)蛹含有51.39%的粗蛋白質(zhì)，17.02%的粗脂肪，9.35%的灰分和16.76%的粗纖維（Muin等，2012）；由德國公司生產(chǎn)的黑水虻預(yù)蛹水分含量為4.4%，粗蛋白質(zhì)含量為47.6%，粗脂肪含量為11.8%，甲殼素含量為9.6%（Kroeckel等，2012）。在本試驗中取食餐廚垃圾和雞糞的黑水虻幼蟲粗蛋白質(zhì)含量分別為35.14%和39.05%，粗脂肪含量分別為38.17%和10.58%，灰分含量分別為13.03%和25.31%，甲殼素含量分別為4.81%和5.42%。通過對采食物料的檢測發(fā)現(xiàn)，餐廚垃圾粗蛋白質(zhì)含量為21.57%，低于雞糞的26.56%，粗脂肪含量為31.69%，顯著高于雞糞的3.57%，灰分含量為13.86%，顯著低于雞糞的20.93%。這一結(jié)果與的取食兩種不同物料幼蟲體粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、灰分的蓄積高低具有一致性，因此，黑水虻幼蟲營養(yǎng)成分組成及比例與采食物料的營養(yǎng)組分存在必然的聯(lián)系。

表5 黑水虻幼蟲粉衛(wèi)生指標分析

魚粉和豆粕被認為是動植物蛋白源中較為理想的飼料蛋白質(zhì)原料，在實際生產(chǎn)中用量很高。與魚粉和豆粕比較，取食兩種不同物料黑水虻幼蟲粗蛋白質(zhì)含量低于魚粉和豆粕；取食餐廚垃圾黑水虻幼蟲粉精氨酸、組氨酸、纈氨酸含量高于魚粉，其余低于魚粉，大部分必需氨基酸含量與豆粕接近；而取食雞糞的黑水虻幼蟲蛋氨酸和纈氨酸含量高于豆粕，其余低于豆粕。雖然黑水虻幼蟲粉在粗蛋白質(zhì)和氨基酸組成上與魚粉和豆粕存在一定的差異，但部分氨基酸可通過在飼料配制中與其他原料互補或通過添加外源氨基酸的形式進行補充，以提高氨基酸的利用率，或者通過在黑水虻采食物料中添加得到加強，但這需要進一步試驗得以驗證。總體而言，從經(jīng)濟環(huán)保、資源化利用、可持續(xù)發(fā)展等角度出發(fā)，黑水虻蟲粉是一種重要的飼用蛋白質(zhì)資源，具有廣闊的發(fā)展前景。

昆蟲體內(nèi)脂肪含量很大程度依賴于昆蟲采食的食物和發(fā)育階段（Stanley-Samuelson和Dadd，1983）。St-Hilaire等（2007b）發(fā)現(xiàn)黑水虻幼蟲預(yù)蛹前使用含22%的魚加工廢棄物和78%牛糞的混合飼料飼養(yǎng)24 h，體內(nèi)Omega-3脂肪酸含量比單獨使用牛糞飼養(yǎng)預(yù)蛹顯著提高。本試驗中，由于餐廚垃圾和雞糞自身脂肪含量的差異，導致取食餐廚垃圾黑水虻幼蟲脂肪含量顯著高于取食雞糞的幼蟲，并且不飽和脂肪酸與必需脂肪酸的比例也發(fā)生了較大變化，同時發(fā)現(xiàn)昆蟲體內(nèi)的奇數(shù)碳脂肪酸的變化，奇數(shù)碳脂肪酸具有獨特的生理功能，是目前昆蟲油脂研究的熱點之一。

微量元素是構(gòu)成動物的必需成分，微量元素的添加對完善飼料營養(yǎng)成分，提高飼料效率和促進動物生長發(fā)育及維護健康具有積極的作用。數(shù)據(jù)顯示，取食餐廚垃圾和雞糞黑水虻幼蟲粉的微量元素含量高于魚粉和豆粕，雞糞蟲微量元素的蓄積尤為明顯，這與林啟訓等（1999）收集豬糞養(yǎng)殖水虻幼蟲體內(nèi)礦物質(zhì)含量的分析結(jié)果一致。一般認為，有機微量元素與無機微量元素相比具有毒性低，利用效率高等優(yōu)勢，因此，如若動物對黑水虻幼蟲粉微量元素的消化率和利用率較高，當黑水虻幼蟲粉在飼料配方中應(yīng)用時可以減少微量元素的額外添加，從而降低生產(chǎn)成本。

飼料衛(wèi)生標準是指用法規(guī)的形式限定飼料中各種有毒有害物質(zhì)的最大允許量，是飼料衛(wèi)生質(zhì)量監(jiān)督和管理的依據(jù)，也是畜禽合理飼養(yǎng)的依據(jù)，是為了保證飼料的飼用安全，維護畜禽和人類的健康而制訂的。采用我國現(xiàn)行“飼料衛(wèi)生標準（GB13078-2001）”對采食餐廚垃圾和雞糞黑水虻幼蟲的分析發(fā)現(xiàn)，重金屬和微生物菌群指標低于標準規(guī)定的限量，農(nóng)藥和抗生素殘留未檢出，這說明采食兩種廢棄物生產(chǎn)的黑水虻幼蟲粉均符合“飼料衛(wèi)生標準（GB13078-2001）”。

綜合分析，黑水虻能將有機廢棄物轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)、脂肪含量高，功能性物質(zhì)豐富、安全的生物資源，這為目前全球面臨的蛋白質(zhì)和油脂資源匱乏問題提供了解決途徑，因此充分利用黑水虻資源，全面、綜合開發(fā)蛋白質(zhì)、油脂原料以及功能性飼料添加劑，使之快速地應(yīng)用于飼料生產(chǎn)是今后飼料行業(yè)研究的重點。

[1]林啟訓，吳珍泉.水虻幼蟲作為魚飼料的營養(yǎng)評價[J].飼料研究，1999，5：13～14. [2]Bondari K，Sheppard D C.Soldier fly larvae as feed in commercialfish production[J].Aquaculture，1981，24：103～109.

[3]Diener S，Zurbrugg C，Tockner K.Conversion of organic material by blacksoldier fly larvae：establishing optimal feeding rates[J].Waste Manage.Res，2009，27：603～610.

[4]Diener S，Solano N M S，Gutiérrez F R，et al.Biological treatment of municipal organic waste using black soldier fly larvae[J].Waste Biomass Valorization，2011，2（4）：357～363.

[5]Hem S，Toure S，Sagbla C，et al.Bioconversion of palm kernel meal for aquaculture：Experiences from the forest region（Republic of Guinea）[J].AfrJ Biotechnol.，2008，7（8）：1192～1198.

[6]Kroeckel S，Harjes A G E，Roth I，et al.When a turbot catches a fly：Evaluation of a pre-pupae meal of the Black Soldier Fly（Hermetia illucens）as fish meal substitute-Growth performance and chitin degradation in juvenile turbot（Psetta maxima）[J].Aquaculture，2012，364～365（3）：345～352.

[7]Myers H M，Tomberlin JK，Lambert B D，et al.Development of black soldier fly（Diptera：Stratiomyidae）larvae fed dairy manure[J].Environ Entomol.，2008，37（1）：11～15.

[8]Muin H，Nurul A F，Razak S A.Proximate composition，amino acid，and fatty acid profile of the prepupae black soldier fly（Hermetia illucens）.International Seminar on Marine Science and Aquaculture[A].Jniversiti Malaysia Sabah，Kota Kinabalu，2012.

[9]Marco M D，Martinez S，Hernandez F，et al.Nutritionalvalue of two insect larvalmeals（Tenebriomolitor and Hermetia illucens）for broiler chickens：Apparent nutrient digestibility，apparent metabolizable amino acid digestibility and apparentmet abolizable energy[J].AnimalFeed Science and Technology，2015，209：211～218.

[10]Newton G L，Booram C V，Barker R W，et al.Dried Hermetia illucens larvae meal as a supplement for swine[J].J.Anim.Sci.，1977，44：395～399.

[11]Rana K M S，Salam M A，et al.Development of black soldier fly larvae production technique as an alternate fish feed[J].International Journal of Research in Fisheries and Aquaculture，2015，5（1）：41～47.

[12]Stanley-Samuelson D W，Dadd RH.Long-chain polyunsaturated fatty acids：patterns of occurrence in insects[J].Insect Biochemistry，1983，13：549～558.

[13]Sheppard D C，Tomberlin J K，Joyce J A，et al.Rearing methods for the black soldier fly（Diptera：Stratiomyidae）[J].JMed Entomol，2002，39：695～698. [14]St-Hilaire S，Sheppard C，Tomberlin J K，et al.Fly prepupae as a feedstuff for rainbow trout Oncorhynchus mykiss[J].J World Aquacult Soc，2007a，38：309～313.

[15]St-Hilaire S，McGuire M A，Tomberlin J K，et al.Fish offal recycling by the black soldier fly produces a feedstuff high in omega-3 fatty acids.Journal of the World Aquaculture Society[J].2007b，38：413～417.

[16]Sealey W M，Gaylord T G，Barrows F T，et al.Sensory analysis of rainbow trout，Oncorhynchus mykiss，fed enriched black soldier fly prepupae，Hermetia illucens[J].JWorld Aquacult Soc.，2011，42（1）：34～45.■

This experiment was conducted to investigate the feeding value of black soldier fly Hermetia illucens larvae for feeding kitchen waste and chicken manure by liquid chromatography and atomic absorption spectrometry analysis techniques.The results showed that the content of moisture，protein，fat，ash and chitin were 1.40%，5.97%；35.14%，39.05%；38.17%，10.58%；13.03%，25.31%；4.81%and 5.42%respectively.The content of lysine were 12.43，14.04 mg/g Pro；methionine were 58.07，54.76 mg/g Pro.While the ratio of unsaturated fatty acid content and essential fatty acid were 60.85%，34.61%；23.72%and 8.2%respectively.The content of oleic acid and linoleic acid were 30.7%and 21.3%in feeding kitchen waste larvae，C13∶0 and C15∶1 fatty acid were found in feeding chicken manure larvae.In addition，the content of mineral elements of larvae was higher than fishmeal and soybean meal.The hygienic index such as Pb，Cr，Hg，As，Cd，F(xiàn)，microorganism，antibiotics and pesticide residues were accord with Hygienic standard for Feeds（GB13078-2001）.These results showed that the larvae for feeding kitchen waste and chicken manure were rich in protein，fat and mineral elements and has higher feed research in value.

Hermetia illucens larvae；protein；amino acid；fatty acid；mineral elements；hygienic index

S963

A

1004-3314（2017）15-0024-04

10.15906/j.cnki.cn11-2975/s.20171506

廣東省科技計劃項目（2014A020208068；2015A04040433）；廣東省海洋漁業(yè)科技與產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項（A201501C06）；天河區(qū)科技計劃項目（201408YG013）；廣州市科技計劃項目（201604020085）

*通訊作者