黑水虻資源化利用研究

黃友良 ，歐玲利

（1.廣東益地農(nóng)業(yè)科技有限公司，廣州 510555；2.佛岡沃土農(nóng)業(yè)科技有限公司，廣東 清遠 511500）

黑水虻最早分布于南美洲熱帶草原，后來，人們了解了其資源化利用的大好前景，所以被引入到美國、日本等地?，F(xiàn)如今，我國的華北、華南地區(qū)都有黑水虻分布，給我國相關(guān)資源的利用奠定了堅實的基礎(chǔ)。我國針對黑水虻的利用不限于畜禽糞便方面，還應用在動物飼料、醫(yī)藥、生物石油等領(lǐng)域，不僅提升了資源的綠色化水平，還能提供多樣化的資源，為各個行業(yè)的發(fā)展提供堅實的資源基礎(chǔ)。在進行資源開發(fā)之前，要對黑水虻的生物學特性進行詳細的研究，為后期資源化的高效利用奠定堅實的基礎(chǔ)。

1 黑水虻的生物學特性

黑水虻的生命周期分為卵期、幼蟲期、蛹期和成蟲期四個時期，整個生長周期為35 d左右。卵期的黑水虻呈現(xiàn)為光潔的橢圓形，具有乳白的顏色，產(chǎn)卵主要是卵塊形式進行集中生產(chǎn)。黑水虻卵孵化受到氣候、溫度、季節(jié)等因素的影響，所以呈現(xiàn)出長短不一的孵化周期，孵化周期在4～14 d。黑水虻卵孵化的最佳溫度是25～33℃，最佳的孵化濕度為60%～80%。而黑水虻幼蟲期為15 d左右，該時期的最佳生長溫度為25～30℃。

在幼蟲期內(nèi)，根據(jù)蛻皮次數(shù)，主要分為六個齡期，低齡幼蟲顏色為白色，并隨著齡期的增長顏色不斷加深。一齡幼蟲幾乎不進食，二齡幼蟲開始大量進食，保證身體生長所需，六齡幼蟲也被叫做預蛹，顏色黃黑，其表皮呈現(xiàn)較強的韌性，十分結(jié)實。預蛹階段不再進食，遠離食物，尋找溫暖干燥的空隙為化蛹做準備。

黑水虻取食十分廣泛，除了幾丁質(zhì)和骨骼物質(zhì)，幾乎能以所有種類的固體有機物廢棄物為食物。針對這一特性，人們可以充分利用其對餐廚垃圾、食品加工廢料、畜禽糞便進行處理。黑水虻在幼蟲表皮蛻內(nèi)度過蛹期，此時間內(nèi)其最佳的生長溫度為25～28℃。黑水虻成蟲個體較大，身體長度為15 mm左右，頭部呈黑色，頭頂較寬，眼睛周圍分布著微黃色小點。成蟲的翅膀具有藍色金屬光澤，成蟲生長需要的最佳溫度為≥26℃[1]。

2 黑水虻資源化利用

當前，黑水虻在畜禽處理、動物飼料、醫(yī)藥以及生物石油等領(lǐng)域都獲得了較大的研究進展，尤其是針對大規(guī)模的畜禽養(yǎng)殖行業(yè)，可以有效降低其污染物的排放，減輕對環(huán)境的污染。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，我國畜禽養(yǎng)殖中養(yǎng)豬領(lǐng)域每天排出糞便高達82.3萬t，占畜牧產(chǎn)業(yè)污染的14.3%，給本就面臨壓力巨大的環(huán)境雪上加霜。針對這一情況，我國相關(guān)部門開始進行整治，隨著人們環(huán)保意識的不斷提升，加強對畜禽糞便的管理成為當前的重點工作。而黑水虻的資源化利用具有較大的優(yōu)勢。

首先，黑水虻幼蟲是腐食性昆蟲，可以以畜禽糞便為食物，具有較強的適應能力和繁殖能力，對于養(yǎng)殖來說具有較大的便利性。尤其是預蛹化蛹前具有遷徙特性，十分有利于黑水虻幼蟲分離，有利于飼養(yǎng)。其次，黑水虻雖然以有機腐食為食物，但是其不產(chǎn)生致病菌，也不喜好人類居住的環(huán)境，不會污染人類住所，可以說完全無害。所以，擴大黑水虻在資源化利用中的應用范圍，成為必然趨勢。

2.1 黑水虻在畜禽糞便處理中的資源化利用

2.1.1 降低畜禽糞便造成的污染

黑水虻主要以有機腐食為食物，所以將其應用到畜禽糞便的處理中，不僅可以降低畜禽糞便的堆積和污染，還可以降低畜禽糞便異味對空氣環(huán)境的污染，降低環(huán)境污染。數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明，黑水虻幼蟲取食，兩周內(nèi)可使畜禽糞便堆積減少56%，處理后的畜禽糞便可以降低營養(yǎng)元素的含量，降低對土壤環(huán)境的污染。應用黑水虻對豬糞處理，經(jīng)計算，豬糞中的氮、磷、鉀元素分別降低了55.1%、44.1%和52.8%。而空氣質(zhì)量測驗發(fā)現(xiàn)，黑水虻幼蟲處理后，畜禽糞便中的氣味基本消除，降低了對土壤、空氣、水質(zhì)的污染，提升了畜牧養(yǎng)殖環(huán)境的質(zhì)量，對于畜牧養(yǎng)殖事業(yè)與自然環(huán)境的和諧發(fā)展具有重要的促進作用。

2.1.2 驅(qū)避家蠅

畜牧養(yǎng)殖領(lǐng)域養(yǎng)殖黑水虻，可以有效抑制家蠅的滋生，降低傳染性疾病的傳播率，保證畜禽、人類的身體健康。研究發(fā)現(xiàn)，黑水虻幼蟲可以產(chǎn)生某種物質(zhì)，驅(qū)避家蠅。此外，家蠅幼蟲在黑水虻幼蟲取食過的糞便中生長狀態(tài)不好，成活數(shù)量較低。而黑水虻生活的糞便對于成蟲產(chǎn)卵也具有抑制作用。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，雞糞采用黑水虻處理后，可以完全抑制家蠅的產(chǎn)生。由此可見，人們應積極將黑水虻應用在畜禽糞便處理中，有效降低畜禽養(yǎng)殖過程中的家蠅滋生數(shù)量。

2.1.3 有效抑制糞便的有害微生物活動

在畜禽糞便中養(yǎng)殖黑水虻，可以有效抑制畜禽糞便中的有害微生物活動，降低其對環(huán)境的破壞。例如，在雞糞中養(yǎng)殖黑水虻，在養(yǎng)殖前后進行沙門氏腸桿菌和大腸桿菌檢測，養(yǎng)殖黑水虻后，兩種細菌的數(shù)量大幅度降低。此外，黑水虻幼蟲能夠?qū)δ膛＜S便中的大腸桿菌O157:H7產(chǎn)生有效的抑制作用。有上述可知，在畜禽養(yǎng)殖中積極應用黑水虻，可以有效抑制有害微生物數(shù)量，降低對整體環(huán)境的污染和破壞，提升了環(huán)境質(zhì)量，更加利于人類的發(fā)展和建設(shè)。

2.2 黑水虻幼蟲和預蛹飼料價值的研究進展

2.2.1 黑水虻幼蟲的營養(yǎng)成分

黑水虻幼蟲的干重高達42%～43%，其蛋白質(zhì)含量遠遠超過40%，與豆粕的蛋白含量相近；而黑水虻中礦物質(zhì)的含量大于10%，遠遠大于豆粕中礦物質(zhì)的含量，粗脂肪含量超過30%。通過對黑水虻和預蛹中的氨基酸含量進行檢測發(fā)現(xiàn)，黑水虻預蛹的氨基酸含量與豆粕十分接近。

2.2.2 黑水虻幼蟲飼料化應用

研究發(fā)現(xiàn)，畜禽糞便養(yǎng)殖的黑水虻，其營養(yǎng)價值較高，尤其適合添加到動物飼料中。有學者對其營養(yǎng)成分進行了精細化研究，對照組飼料未添加任何額外成分，觀察組飼料添加一定量的黑水虻幼蟲干粉。其間對兩種飼料進行氨基酸水平的化驗和計算，發(fā)現(xiàn)觀察組17種必需氨基酸、粗脂肪、粗蛋白質(zhì)含量遠遠高于對照組中的17種必需氨基酸、粗脂肪、粗蛋白質(zhì)含量。

雞飼料可以添加黑水虻幼蟲粉，以提升養(yǎng)殖雞的飼料品質(zhì)，它可以完全替代飼料配方中的豆粕粉。豬養(yǎng)殖企業(yè)飼料可以添加黑水虻幼蟲粉，因為它富含氨基酸、粗脂肪和鈣質(zhì)，可以提升豬飼料的品質(zhì)和營養(yǎng)成分。黑水虻幼蟲粉還可以應用到水產(chǎn)領(lǐng)域，人們可以將黑水虻幼蟲粉添加到泥鰍飼料中。黑水虻預蛹中含有一定量的多聚幾丁質(zhì)，但是該成分會抑制畜禽對其他營養(yǎng)成分的吸收和消化，直接影響畜禽養(yǎng)殖的飼料應用[2]。

2.3 黑水虻藥用價值

黑水虻幼蟲具有較大的藥用價值。經(jīng)過誘導，黑水虻幼蟲會產(chǎn)生凝集素、抗菌肽、溶菌酶等多種免疫成分，在醫(yī)藥領(lǐng)域具有重要的研究和應用價值。研究發(fā)現(xiàn)，雖然黑水虻幼蟲身處較差的生活環(huán)境，但是其具有較強的免疫能力，能在體內(nèi)消化霍亂、瘧疾等病原微生物，保證機體的健康生長。黑水虻體內(nèi)含有抗菌肽成分，其在黑水虻幼蟲中含量豐富。黑水虻抗菌肽研究發(fā)現(xiàn)，當黑水虻受到外界刺激時，就會開啟免疫反應，產(chǎn)生具有較強抗菌能力的小分子活性肽，即黑水虻抗菌肽。黑水虻抗菌肽具有較強的熱穩(wěn)定性、抗菌譜廣泛、水溶性好、分子量小，尤其對產(chǎn)生病變的真核細胞和原核細胞具有較強的作用，對正常的真核細胞不產(chǎn)生免疫反應，因黑水虻抗菌肽具有較大的應用前景。

學者夏嬙等對黑水虻抗菌肽的抗菌作用進行了研究，用大腸桿菌液針刺浸泡黑水虻幼蟲1 min，持續(xù)飼養(yǎng)一天，最后從其體內(nèi)分離得到的抗菌肽具有較強的抵抗大腸桿菌生長的能力[3]。通過對黑水虻幼蟲進行誘導，再對其提取的抗菌肽進行分離，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該物質(zhì)不僅有較強的抗菌作用，還有抵抗腫瘤疾病、病毒感染的功效，不會增加致病菌的耐藥性，與傳統(tǒng)藥品相比，具有較大的應用優(yōu)勢和前景。黑水虻幼蟲分泌的己二酸具有較強的抗菌能力，已經(jīng)被應用到燒傷、創(chuàng)傷愈合等臨床治療領(lǐng)域。在治療臨床皮膚疾病中，當己二酸濃度達到120 μg/mL時，它可以對耐甲氧西林金黃色葡萄球菌、痢疾等病菌的生長產(chǎn)生較強的抑制作用。長期研究發(fā)現(xiàn)，黑水虻幼蟲體內(nèi)分離的己二酸對于抑制如肺炎克雷伯菌、淋病奈瑟菌的成長活性具有強大的作用。而月桂酸、蛋白酶、P450解毒酶、水解酶等成分，經(jīng)免疫反應產(chǎn)生的BF64抗菌蛋白和BD2抗菌蛋白，具有特別強的抗菌能力，是青霉素的幾百倍。

2.4 黑水虻幼蟲提取生物柴油

黑水虻幼蟲體內(nèi)含有大量脂肪，可以用于生物柴油的提煉和制取。人們可以采用超臨界流體萃取技術(shù)提取黑水虻幼蟲中的油脂成分，該油脂的柴油特征值各指標基本達到國家標準。因此，黑水虻幼蟲是一種生產(chǎn)生物柴油的新型優(yōu)質(zhì)原料，也為我國柴油資源的挖掘提供了更多路徑。從黑水虻幼蟲中提取生物柴油，可以有效降低傳統(tǒng)油品制造過程中產(chǎn)生的污染，保持地球的資源儲備，為持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。

人們可以將黑水虻幼蟲與微生物協(xié)同作用于水稻秸稈和餐廚垃圾，通過一段時間培養(yǎng)，可以得到一定的生物柴油。餐廚垃圾經(jīng)其處理后，水分降低了10%，黑水虻幼蟲蟲體粗脂肪含量達到39.2%，由其生產(chǎn)得到的生物柴油中十二烷酸甲酯、油酸甲酯和十六烷酸甲酯的含量比例接近以動物油脂為原料生產(chǎn)得到的生物柴油比例，但該生物柴油在低溫下更有優(yōu)勢，比以油菜籽為原料生產(chǎn)的生物柴油的抗氧化能力更強。

3 結(jié)語

黑水虻具有腐食特性，將其利用在畜禽糞便的處理中，可以有效降低糞便對環(huán)境的污染，改善生態(tài)環(huán)境。黑水虻幼蟲具有豐富的粗脂肪、鈣質(zhì)以及蛋白等營養(yǎng)成分，添加到畜禽飼料、水產(chǎn)飼料中，可以有效提升產(chǎn)品的品質(zhì)，提升其營養(yǎng)價值。此外，黑水虻抗菌肽也具有較大的藥用價值，黑水虻還能用于提取生物柴油，有助于我國實現(xiàn)資源多樣化?？梢?，黑水虻應用前景十分廣闊，值得人們付出更多的時間和精力展開深入研究。