黑水虻的生物學特征及其在動物生產(chǎn)中的應用研究進展

鄧雨英 柳 序 曲湘勇* 賀長青

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學動物科學技術學院，湖南 長沙410128；2.湖南畜禽安全生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南 長沙410128）

隨著國內(nèi)飼料資源緊缺問題日益突出， 飼料原料價格不斷升高，人畜爭糧現(xiàn)象日益嚴重，減少對外進口的依賴，尋找新的飼料原料刻不容緩。近年來，很多昆蟲因富含蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、均衡氨基酸等而引起了人們廣泛關注，黑水虻就是其中一種。目前大量研究表明黑水虻幼蟲部分代替或全部代替日糧中豆粕、魚粉或血漿蛋白粉等蛋白飼料，均取得了理想試驗結(jié)果， 也有少量研究表明從黑水虻幼蟲中提取的脂肪可以做為日糧中脂肪來源。除此之外， 黑水虻幼蟲能把自然界廢棄有機物高效轉(zhuǎn)化為自身營養(yǎng)物質(zhì)， 減少了自然界廢棄有機物對環(huán)境污染，同時也降低了生產(chǎn)成本。 因此，黑水虻是傳統(tǒng)蛋白質(zhì)飼料替代品最具發(fā)展前景的昆蟲之一。 本文主要綜述黑水虻的生物學特征及其在動物生產(chǎn)中的應用， 以期為黑水虻的開發(fā)和利用提供科學依據(jù)。

1.黑水虻的生物學特性

黑水虻（Hermitia illucens L.）起源于南美洲熱帶草原，主要分布在熱帶、亞熱帶地區(qū)以及部分溫帶地區(qū)， 是在中國分布的扁角水虻亞科中唯一水虻種。 黑水虻生長周期為35 天左右，分為卵期、幼蟲期、蛹期和成蟲期四個時期。 卵期黑水虻為光潔乳白的橢圓形；幼蟲期為15 天左右，根據(jù)蛻皮次數(shù)分為六個齡期，二齡幼蟲開始大量進食，六齡幼蟲又稱預蛹，停止進食；蛹的表皮為深褐色且較硬；成蟲通常棲息于綠色灌木叢中，體長15mm 左右，外觀主要為黑色，腹部略顯紅色，腹部前端兩側(cè)各具一白色半透明斑點，脛節(jié)為白色，因成蟲生長期較短， 這期間主要通過消耗自身體內(nèi)儲存脂肪維持生命。黑水虻幼蟲營腐生生活，主要采食畜禽糞便和生活垃圾等有機廢棄物， 生活習性與蒼蠅相似。黑水虻會尋找合適縫隙產(chǎn)卵，不直接在食物中產(chǎn)卵，這既減少卵塊被污染概率，又方便收集黑水虻卵塊。

2.黑水虻幼蟲的營養(yǎng)價值

黑水虻將食物轉(zhuǎn)化為營養(yǎng)物質(zhì)發(fā)生在幼蟲期，且在幼蟲期預蛹階段便停止進食，目前大量研究集中在黑水虻幼蟲及其制品在動物生產(chǎn)中的應用， 最廣泛的利用形式為直接使用幼蟲或制成幼蟲粉。 盡管采食不同畜禽糞便的黑水虻幼蟲在重量、發(fā)育、營養(yǎng)組成和存活率方面存在顯著差異，如飼喂家禽糞便的黑水虻幼蟲體內(nèi)蛋白質(zhì)含量要高于飼喂豬或牛糞便，但是普遍都富含蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、礦物質(zhì)、維生素和均衡氨基酸。 黑水虻幼蟲干物質(zhì)含量約為42%， 干物質(zhì)中粗蛋白質(zhì)含量約為45%，粗脂肪含量約為35%，與豆粕和魚粉相比，氨基酸組成相似，甚至更均衡，必需氨基酸含量與魚粉幾乎一致。 黑水虻幼蟲含有較豐富的維生素B1和煙酸、膽固醇及脂肪酸，且飽和脂肪酸（以月桂酸和棕櫚酸為主） 和不飽和脂肪酸 （以油酸為主）比例較合適，約為1.5:1。 此外，黑水虻幼蟲含有豐富的微量元素，且重金屬和霉菌、沙門氏菌含量均符合我國飼料衛(wèi)生標準的要求。綜上可知，黑水虻的營養(yǎng)價值與豆粕、魚粉相當，是一種非常有潛力的動物源性蛋白質(zhì)飼料。

3.黑水虻的主要優(yōu)勢

黑水虻幼蟲為以廢棄有機物為食， 將食物轉(zhuǎn)化為自身營養(yǎng)物質(zhì)的同時還能減少糞便臭氣。 許多疾病可通過蚊蟲等昆蟲傳播，但到目前為止，并無研究發(fā)現(xiàn)黑水虻可傳播疾病且黑水虻有抑制家蠅繁殖的作用。有相關研究表明，黑水虻幼蟲數(shù)量以及在糞便中停留時間對家蠅產(chǎn)卵有顯著抑制作用， 黑水虻對雞糞中的家蠅控制率可高達100%，家蠅不在黑水虻生長和采食過的地方生長， 可在一定程度上減少疾病傳播概率。同時，黑水虻生產(chǎn)繁殖快，世代間隔時間僅為35 天左右，且一對黑水虻可產(chǎn)近千粒卵，從卵到成熟幼蟲，黑水虻個體增長近4000 倍。有研究估計，1 公頃土地每年能生產(chǎn)不足1 噸的大豆蛋白， 卻可生產(chǎn)多達150 噸的昆蟲蛋白。 中國蛋白飼料不足也是制約畜牧業(yè)發(fā)展的因素之一，黑水虻生命力頑強、營養(yǎng)價值高、生長繁殖快、吸收轉(zhuǎn)化率高、飼養(yǎng)簡單、養(yǎng)殖成本低、適合大規(guī)模生產(chǎn)，有利于減少畜牧業(yè)造成的環(huán)境污染問題， 同時又可以產(chǎn)生可供畜牧業(yè)利用的動物蛋白，有利于畜牧業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。

4.黑水虻在動物生產(chǎn)中的應用

4.1 在豬生產(chǎn)中的應用

中國是養(yǎng)豬大國， 日糧中常用蛋白飼料為豆粕、魚粉和血漿蛋白粉等，豆粕和魚粉產(chǎn)量不足，主要依賴進口且價格不斷升高， 人畜爭糧問題日益突出限制了畜牧業(yè)中豆粕和魚粉的使用。 而血漿蛋白粉容易造成傳染， 尤其是在非洲豬瘟爆發(fā)的情況下，很多養(yǎng)殖場已經(jīng)禁止使用血漿蛋白粉。因此，開發(fā)新的蛋白飼料勢在必行。陳巍等研究表明， 用黑水虻幼蟲粉完全替代血漿蛋白粉或魚粉使用，仔豬平均日增重、養(yǎng)分消化率、腹瀉率和存活率差異不顯著且黑水虻幼蟲粉組平均日增重和料重比要優(yōu)于血漿蛋白粉組和魚粉組。 Spranghers等和Biasato 等研究表明，日糧中分別添加5.4%和10%脫脂黑水虻幼蟲粉代替部分蛋白飼料對仔豬生長性能、養(yǎng)分消化率及腸道形態(tài)沒有顯著影響。張放等在育肥豬飼料中用黑水虻幼蟲粉完全代替魚粉和豆粕，發(fā)現(xiàn)試驗組育肥豬平均日增重增加，料肉比下降，各組之間的養(yǎng)分消化率、機體免疫水平、腹瀉率均沒有顯著差異。然而生長肥育豬日糧中分別添加4%或25%黑水虻幼蟲粉代替部分蛋白飼料，對肥育豬生長性能有所改善，但差異不顯著， 也可使腸道中乳桿菌和丁酸產(chǎn)生菌豐度和數(shù)量增加、鏈球菌豐度降低，從而顯著改變肥育豬腸道微生物組成，有利于腸道健康；同時增加了血清中總蛋白和白蛋白含量， 在一定程度上加強了營養(yǎng)代謝能力并提高蛋白質(zhì)沉積， 促進豬消化吸收能力，進而促進育肥豬生長。黑水虻幼蟲含有豐富的幾丁質(zhì)，不易被腸道吸收消化，黑水虻幼蟲粉使用過多將不利于營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收。 黑水虻幼蟲在豬生產(chǎn)中的研究不是很多，但就目前而言，黑水虻幼蟲可以作為蛋白飼料在養(yǎng)殖中使用， 還未發(fā)現(xiàn)影響正常生長的負面影響。

4.2 在家禽生產(chǎn)中的應用

中國雞肉消費量僅次于豬肉， 受非洲豬瘟影響，豬肉產(chǎn)量嚴重下降，而家禽生產(chǎn)周期遠短于其他肉類的生產(chǎn)，是快速填補豬肉短缺的最佳肉類。豆粕是家禽日糧中主要蛋白質(zhì)來源， 日益上漲的價格使開發(fā)新的可持續(xù)利用的蛋白飼料成為必然。昆蟲作為家禽天然食物來源，是最有潛力的蛋白飼料替代品之一。研究證明，用黑水虻幼蟲粉代替日糧中蛋白飼料對雛雞生長性能沒有影響，甚至可以改善體重和日采食量。在育成期，黑水虻幼蟲粉用量過多會對飼料轉(zhuǎn)化率和腸道形態(tài)產(chǎn)生負面影響，但適宜用量不影響家禽生產(chǎn)性能，劉學林將餐廚垃圾養(yǎng)殖的黑水虻按不同比例替代肉雞飼料中豆粕（最佳替代比例為12%），不影響肉雞采食量和平均日增重。 Moula 等用含8%黑水虻幼蟲的日糧飼喂肉雞， 對照組和試驗組雞肉脂肪酸組成、蛋白質(zhì)、和ω6/ω3 比值無顯著差異且試驗組周重略高于對照組。 Schiavone 等在肉雞日糧中添加100 g/kg 黑水虻幼蟲粉， 對肉雞胴體和肉質(zhì)指標及重金屬含量無顯著影響。同時，黑水虻幼蟲粉對蛋雞有相似效果。研究表明，用黑水虻幼蟲粉代替豆粕使用對蛋雞體重、產(chǎn)蛋量、采食量等生產(chǎn)性能無顯著差異，且對腸道健康有益，但用量過多會影響蛋品質(zhì)、 小腸形態(tài)、 酶活性以及盲腸微生物活性，因為黑水虻體內(nèi)有不被小腸消化的甲殼素，用量過多時不利于腸道健康。同時，并不影響雞蛋營養(yǎng)，Secci 等用黑水虻代替蛋雞日糧中豆粕后，研究證明蛋黃在總體脂肪酸組成上相似， 且膽固醇降低和類胡蘿卜含量更高。車彥卓等研究證明，在一定條件下， 使用黑水虻動物蛋白替代豆粕對雞蛋蛋清品質(zhì)無顯著影響。由此可見，大量研究證實黑水虻幼蟲可代替豆粕作為蛋白飼料在家禽生產(chǎn)中使用，有利于降低養(yǎng)殖成本，擴大生產(chǎn)。

4.3 在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應用

改革開放之后，中國水產(chǎn)業(yè)逐步發(fā)展壯大，隨著人們生活質(zhì)量和健康意識提高， 人們對富含蛋白質(zhì)的水產(chǎn)品需求在不斷增長， 水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)也越來越規(guī)范化，產(chǎn)業(yè)化。 大多數(shù)水產(chǎn)動物，尤其是肉食性魚類對飼料中的蛋白質(zhì)含量要求較高（40%～50%）。 豆粕和與魚粉過度依賴進口成為水產(chǎn)業(yè)發(fā)展短板，限制了水產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展，因此，急需尋找合適的蛋白飼料緩解飼料原料不足的壓力。 黃文慶等研究證明， 用黑水虻幼蟲代替基礎飼料中50%豆粕對羅非魚生長性能、 形體指標及血清生化指標均無顯著影響，且可提高增重率、特定生長率、魚體粗灰分、鈣、磷的含量、降低飼料系數(shù)。 使用黑水虻幼蟲粉分別代替黃顙魚幼魚、鱸魚幼魚、草魚幼魚日糧中魚粉用量的30%、50%、20%對魚飼料系數(shù)、增重率、特定生長率沒有顯著影響，對魚肌肉中的水分、 粗脂肪和粗灰分含量無顯著影響。 黑水虻幼蟲粉有促進脂類代謝的作用且水產(chǎn)動物體內(nèi)蛋白質(zhì)含量和日糧中蛋白質(zhì)含量密切相關，隨著替代比例升高，全魚粗脂肪含量和肌肉中粗蛋白含量也隨之增高。 黑水虻體內(nèi)含有抗營養(yǎng)因子幾丁質(zhì)和甲殼素， 低濃度的甲殼素可作為益生菌增加腸道微生物區(qū)系的多樣性， 改善鱒魚腸道菌落，從而改善動物健康，提高黑水虻幼蟲粉的替代比例，抗營養(yǎng)因子會破壞腸道完整性。綜上所述， 合理將黑水虻幼蟲粉應用于水產(chǎn)養(yǎng)殖中對動物的生長性能、 水產(chǎn)品營養(yǎng)成分無負面影響甚至可以改善生長性能。 大量研究證明黑水虻幼蟲可代替水產(chǎn)日糧中部分魚粉使用，但過量使用可能會存在潛在負面影響。

4.4 在其他動物生產(chǎn)中的應用

目前中國對黑水虻的使用研究主要集中在畜禽和水產(chǎn)養(yǎng)殖中， 國外已研究了黑水虻在其他動物生產(chǎn)中的應用，但相關研究較少。Antonella 等在蛋用鵪鶉日糧中添加15%脫脂黑水虻幼蟲粉，對生產(chǎn)性能無顯著影響，對蛋品質(zhì)有顯著改善作用，主要表現(xiàn)為蛋形指數(shù)、蛋殼重量增加、蛋黃顏色增強。Loponte 等用黑水虻幼蟲粉代替肉用鵪鶉日糧中25%、50%豆粕，飼料轉(zhuǎn)化率、胴體重量、全消化道重量、腸長、白蛋白/球蛋白比值和肌酐都顯著高于對照組，有利于養(yǎng)分利用、提高抗病能力和免疫反應。 肉用鵪鶉日糧中添加10%黑水虻幼蟲粉時，對肉pH 值、顏色值、總損失率、韌性和感官品質(zhì)無顯著影響。研究表明，用黑水虻油代替豆油或亞麻籽油，均對兔生長性能、胴體性狀、肉品質(zhì)和營養(yǎng)價值無顯著影響但總支鏈脂肪酸比例顯著高于對照組，不飽和脂肪酸顯著低于對照組，對肉營養(yǎng)價值存在潛在負面影響， 其生產(chǎn)效果與豆油或亞麻籽油相似。 以上說明黑水虻幼蟲在其他的動物生產(chǎn)中也適用， 但是同樣需要注意具體用量和可能的潛在負面影響。

5.小結(jié)

綜上所述， 大量試驗證明黑水虻幼蟲營養(yǎng)價值與豆粕、魚粉相當，甚至優(yōu)于豆粕和魚粉，可在動物生產(chǎn)中代替?zhèn)鹘y(tǒng)蛋白飼料使用， 有利于緩解飼料原料不足的壓力。與此同時，還能減少有機廢棄物蓄積，保證畜牧業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。 因此，黑水虻是傳統(tǒng)蛋白質(zhì)飼料替代品最具發(fā)展前景的昆蟲之一。目前關于黑水虻幼蟲的研究并不多，應進一步深入研究黑水虻幼蟲具體使用標準、 潛在負面影響及影響機制，以及開發(fā)其他利用形式，以利于規(guī)?；a(chǎn)和資源化利用。

參考文獻（略）