家蠅幼蟲(chóng)可作為可持續(xù)蛋雞營(yíng)養(yǎng)的來(lái)源

張相鑫 譯自，2020，№6：23～25

潘雪男 校 何 閃 制表

在未來(lái)幾十年，全球食品和飼料對(duì)蛋白質(zhì)的需求量將以每年1.3%～1.5%的速度增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)到2030年，全球總?cè)丝跀?shù)將超過(guò)80億，同時(shí)發(fā)展中國(guó)家的人均肉類(lèi)消費(fèi)量預(yù)計(jì)也會(huì)相應(yīng)增加。

大豆是飼料蛋白質(zhì)的一個(gè)主要來(lái)源，主要產(chǎn)于北美洲和南美洲。由于多種原因——減少轉(zhuǎn)基因大豆(Genetically Modified，GMO)的生產(chǎn)、減少森林砍伐和擁有更多的循環(huán)農(nóng)業(yè)——?dú)W盟的政策制定者和飼料行業(yè)主要關(guān)注減少大豆進(jìn)口。肉骨粉可能是大豆的一種替代品。然而，在20世紀(jì)80年代暴發(fā)傳染性海綿腦病(Transmissible Spongiform Encephalopathies，TSE)之后，歐盟禁止在動(dòng)物飼料中添加肉骨粉。作為高質(zhì)量蛋白質(zhì)來(lái)源的魚(yú)粉也被限制使用，以避免海洋生物被過(guò)度捕撈(圖1)。

圖1 歐盟現(xiàn)今的法律規(guī)定只能給生產(chǎn)動(dòng)物飼喂活昆蟲(chóng)

昆蟲(chóng)被認(rèn)為是高質(zhì)量蛋白質(zhì)來(lái)源中一種具有較高潛力的替代品，因?yàn)槔ハx(chóng)生產(chǎn)只需要很少的水和土地，并且它們可以提高低價(jià)值副產(chǎn)品的價(jià)值。昆蟲(chóng)大規(guī)模生產(chǎn)可以通過(guò)轉(zhuǎn)化有機(jī)廢液生產(chǎn)出具有高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的動(dòng)物蛋白。昆蟲(chóng)排放的溫室氣體也相對(duì)較少，最重要的一點(diǎn)是，昆蟲(chóng)具有豐富的氨基酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

昆蟲(chóng)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)可行性將取決于昆蟲(chóng)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和生產(chǎn)成本。當(dāng)然，生產(chǎn)成本必須低于營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。昆蟲(chóng)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值可能會(huì)受所喂的飼料和選擇的品種的影響。

昆蟲(chóng)可以為魚(yú)類(lèi)飼料和寵物飼料提供較高的營(yíng)養(yǎng)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。昆蟲(chóng)可以代替這些產(chǎn)品中的魚(yú)粉。這兩種產(chǎn)品的氨基酸組成非常相似。然而，昆蟲(chóng)對(duì)家禽和豬的營(yíng)養(yǎng)經(jīng)濟(jì)價(jià)值比較低。可以將昆蟲(chóng)加入這些動(dòng)物的飼料中，取代部分的大豆、脂肪和合成氨基酸。

1 家蠅幼蟲(chóng)的生產(chǎn)

為了確保以昆蟲(chóng)為主要組成成分的蛋白質(zhì)生產(chǎn)具有合理的成本效益，理想的候選昆蟲(chóng)應(yīng)具有較短的繁殖周期，且有豐富的營(yíng)養(yǎng)，可提供高含量的蛋白質(zhì)和必需氨基酸。為了確保能夠持續(xù)供應(yīng)昆蟲(chóng)蛋白，理想的候選昆蟲(chóng)應(yīng)能夠方便地進(jìn)行大規(guī)模的飼養(yǎng)。在某一國(guó)家非正?；蜃匀簧L(zhǎng)的植物、動(dòng)物或其他有機(jī)體可能會(huì)對(duì)該國(guó)的自然環(huán)境有害，理想的候選昆蟲(chóng)必須普遍存在于世界各地，并且在發(fā)生逃逸的情況下不對(duì)當(dāng)?shù)鼗蛑苓叺沫h(huán)境構(gòu)成生物安全風(fēng)險(xiǎn)。家蠅符合所有這些標(biāo)準(zhǔn)，并且幼蟲(chóng)的生產(chǎn)具有良好的成本效益。

理想的昆蟲(chóng)繁殖場(chǎng)應(yīng)該對(duì)動(dòng)物友好。這意味著家蠅和幼蟲(chóng)需要最佳的光照、休息和活動(dòng)環(huán)境，并且可以自由獲得飼料和飲水。卵床是家蠅產(chǎn)卵的地方，作為一個(gè)完全安靜的空間，對(duì)雌蠅應(yīng)有強(qiáng)烈的吸引力。幼蟲(chóng)應(yīng)生長(zhǎng)在溫度、空氣、飼料和飲水完全可控的區(qū)域。

理想條件下，家蠅幼蟲(chóng)要飼喂經(jīng)過(guò)GMP認(rèn)證的飼料。昆蟲(chóng)也是抗微生物肽或蛋白質(zhì)(Antimicrobial Peptides/Proteins，AMPs)的主要來(lái)源之一。為了使AMP的使用達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)，昆蟲(chóng)幼蟲(chóng)應(yīng)按營(yíng)養(yǎng)需求精準(zhǔn)飼喂。幼蟲(chóng)的飼料轉(zhuǎn)化應(yīng)達(dá)到最佳水平，以確保幾乎沒(méi)有殘留。所有這些措施產(chǎn)生的積極效果是，幼蟲(chóng)不需要被分離出來(lái)，這大大節(jié)省了生產(chǎn)成本。

2 在家禽中的應(yīng)用

室外生長(zhǎng)的家禽在其生命的各個(gè)階段都可以捕食昆蟲(chóng)，并能靈活地食用，這表明家禽通過(guò)進(jìn)化已經(jīng)適應(yīng)捕食昆蟲(chóng)，并將其作為食物的一個(gè)自然組成部分。家禽和豬產(chǎn)生的幾丁質(zhì)酶可以部分分解幾丁質(zhì)，產(chǎn)生N-乙酰-D氨基葡萄糖，后者具有免疫調(diào)節(jié)功能，并可減少病原體對(duì)細(xì)胞壁的黏附。因此，考慮將昆蟲(chóng)蛋白作為商用飼料的蛋白質(zhì)原料并為畜禽場(chǎng)配備集約化昆蟲(chóng)生產(chǎn)系統(tǒng)似乎是合理的。為了評(píng)估昆蟲(chóng)在蛋雞飼料中的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，我們需要分析昆蟲(chóng)的化學(xué)組成，包括脂肪酸和氨基酸的含量；也需要分析昆蟲(chóng)的消化率系數(shù)，可以根據(jù)初步研究和體外試驗(yàn)結(jié)果來(lái)進(jìn)行此項(xiàng)工作。在飼料中使用昆蟲(chóng)必須遵守歐盟法律和GMP標(biāo)準(zhǔn)。

3 昆蟲(chóng)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值

可以預(yù)測(cè)動(dòng)物生產(chǎn)性能的營(yíng)養(yǎng)成分首先是代謝能(Metabolisable Energy，ME)、可消化氨基酸和可保留礦物質(zhì)(retainable mineral)。在營(yíng)養(yǎng)平衡的飼料中，ME的成本占飼料總成本的65%～70%，而可消化氨基酸的成本占24%～26%。在所有22種氨基酸中，賴氨酸、蛋氨酸或半胱氨酸、蘇氨酸、色氨酸、纈氨酸、異亮氨酸和精氨酸被認(rèn)為是限制性的(按所述順序)。相關(guān)文獻(xiàn)表明，家蠅幼蟲(chóng)的灰分含量較小，脂肪含量較多(表1)。應(yīng)注意的是，幼蟲(chóng)的脂肪含量和脂肪酸組成取決于它們采食的飼料，蛋白質(zhì)含量與豆粕中的蛋白質(zhì)濃度相接近。家蠅幼蟲(chóng)所含的纖維主要是幾丁質(zhì)。

家禽對(duì)家蠅幼蟲(chóng)的消化率最好通過(guò)體內(nèi)消化試驗(yàn)來(lái)評(píng)估。通過(guò)仿造胃(胃蛋白酶/HCl)和小腸(緩沖液/胰腺)的狀態(tài)模擬動(dòng)物消化道可能是有效的。因此，將它們與飼料表中詳細(xì)描述的成分進(jìn)行比較很有用。對(duì)家禽而言，昆蟲(chóng)粉所含的必需氨基酸在體內(nèi)的消化率為89%～95%，與魚(yú)粉接近，具體情況取決于氨基酸。在有機(jī)物質(zhì)(Organic Material，OM)和蛋白質(zhì)的體外消化率上，家蠅蛹與魚(yú)粉和禽肉骨粉相近，通常低于幼蟲(chóng)，這可以用蛹含有更多的幾丁質(zhì)來(lái)解釋，因?yàn)橛g動(dòng)物，如肉雛雞不易消化幾丁質(zhì)。根據(jù)體內(nèi)試驗(yàn)和體外試驗(yàn)的結(jié)果，家蠅幼蟲(chóng)的消化率系數(shù)與肉骨粉和豆粕的相同(表2)。幼蟲(chóng)蛋白質(zhì)的消化率被認(rèn)為高于肉骨粉的。

4 高脂肪

由于脂肪含量高，幼蟲(chóng)的ME值明顯高于魚(yú)粉、肉骨粉和豆粕的。應(yīng)注意的是，脂肪含量和脂肪酸組成取決于幼蟲(chóng)采食的飼料。ME的價(jià)格或市場(chǎng)價(jià)值取決于飼料和燃料中能量的價(jià)格。飼料中大約68%的原料成本用于ME。假設(shè)蛋雞飼料中這些原料的價(jià)格為每噸 210歐元，則該飼料中ME(11.82 MJ/kg)的價(jià)格為每噸142歐元。根據(jù)這個(gè)假設(shè)價(jià)格，可以推斷家蠅幼蟲(chóng)的能量?jī)r(jià)格(16.74 MJ/kg)為每噸201歐元。此外，幼蟲(chóng)中的蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)將會(huì)增加它們的價(jià)值。

昆蟲(chóng)的氨基酸組成和魚(yú)粉的相似。與豆粕相比，幼蟲(chóng)在賴氨酸、蘇氨酸和纈氨酸的含量上與其相似，蛋氨酸的含量較高，精氨酸、谷氨酰胺和色氨酸的含量較低。根據(jù)它們的氨基酸組成，幼蟲(chóng)在價(jià)值上更接近魚(yú)粉，而不是豆粕或肉骨粉(圖2)。

圖2 多項(xiàng)研究表明，以昆蟲(chóng)為主要成分的飼料原料可以提供與魚(yú)粉和大豆替代品一樣的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)原料

為了評(píng)估家蠅幼蟲(chóng)的脂肪價(jià)值，我們有必要認(rèn)識(shí)到粗脂肪還含有非脂肪酸成分，如甘油、維生素、樹(shù)脂和聚合物。應(yīng)注意的是，幼蟲(chóng)的脂肪含量和脂肪酸組成取決于所喂的飼料。在(可洗脫的)總脂肪中，脂肪酸占80%～93%。在脂肪酸中，C6脂肪酸～C12脂肪酸可能是成比例的，因?yàn)樗鼈兌季哂锌刮⑸锏奶匦浴16:0脂肪酸＋C18:0脂肪酸是長(zhǎng)鏈飽和脂肪酸，由于乳化緩慢，消化率較低。亞油酸(n-6)和亞麻酸(n-3)是必需脂肪酸，能夠產(chǎn)生有意義的代謝產(chǎn)物。亞油酸可引發(fā)促炎反應(yīng)，而亞麻酸具有抗炎作用，兩者的最佳比例為5∶1，但在許多以玉米-大豆為基礎(chǔ)的飼料中，它們的比例超過(guò)了10∶1。在這種情況下，更適合用魚(yú)油來(lái)補(bǔ)充Ω-3脂肪酸。與豆粕中的脂肪酸組成相比，家蠅幼蟲(chóng)中的亞油酸含量較低，但亞麻酸的含量較大，兩者的最佳配比為5.1∶1，接近5∶1的最佳配比，而豆粕含有較高濃度的亞油酸，與亞麻酸的比例達(dá)7.5∶1。

5 幼蟲(chóng)在蛋雞飼料中的應(yīng)用

在肉雞日糧中，家蠅幼蟲(chóng)的添加量可多達(dá)25%，且不會(huì)影響動(dòng)物的生產(chǎn)性能，所獲得的生產(chǎn)性能接近在日糧中添加魚(yú)粉的。家蠅幼蟲(chóng)可替代蛋雞飼料中20%的魚(yú)粉，而且也不會(huì)影響蛋雞生產(chǎn)性能和蛋的品質(zhì)。當(dāng)幼蟲(chóng)干物質(zhì)價(jià)格在250歐元/t時(shí)，最佳添加水平為18.5%。在這種飼料中，豆粕和菜籽粕在價(jià)格上沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，因此不添加。

隨著家蠅幼蟲(chóng)價(jià)格逐步上漲至500歐元/t，添加水平降至5.6%。每噸的價(jià)格在525歐元或以上時(shí)，家蠅幼蟲(chóng)的價(jià)格被證明過(guò)高。這些計(jì)算結(jié)果表明，在價(jià)格低于450歐元/t時(shí)，用家蠅幼蟲(chóng)完全替代豆粕具有成本效益。如果由蛋雞場(chǎng)生產(chǎn)昆蟲(chóng)，則用幼蟲(chóng)替代全部大豆時(shí)的最高成本可能達(dá)到485歐元/t，加入飼料中的最高成本可能達(dá)到560歐元/t。在有機(jī)雞蛋生產(chǎn)中，使用的大豆僅限于非轉(zhuǎn)基因大豆，與此同時(shí)還禁止使用合成氨基酸。這將進(jìn)一步提高昆蟲(chóng)在這一特殊生產(chǎn)系統(tǒng)中的價(jià)值。

如果可以擴(kuò)大幼蟲(chóng)的生產(chǎn)規(guī)模，并能夠應(yīng)用于蛋雞場(chǎng)，且在蛋雞場(chǎng)水平上家蠅幼蟲(chóng)的成本不到530歐元/t，那么家蠅幼蟲(chóng)在價(jià)格上將與豆粕具有競(jìng)爭(zhēng)力，進(jìn)而可為蛋雞提供優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)來(lái)源，同時(shí)還有利于可持續(xù)的養(yǎng)殖場(chǎng)循環(huán)系統(tǒng)。

原題名：Housefly larvae contribute to sustainable layer nutrition(英文)

原作者：Laura Star(斯科特霍斯特飼料研究中心)和Gert Hemke(漢姆克營(yíng)養(yǎng)顧問(wèn)公司)