餐廚廢棄物飼養(yǎng)的黑水虻蟲干飼用安全性研究

■石冬冬 范志影 商方方 李 俊

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所，北京 100081）

昆蟲具有來源廣泛、生長速度快、蛋白質(zhì)含量高等特點，同時適于工廠化生產(chǎn)[1]，更具備將有機廢棄物轉(zhuǎn)化為高價值蛋白質(zhì)產(chǎn)品的能力[2-3]，被認(rèn)為是目前最具開發(fā)潛力的動物蛋白源之一。昆蟲蛋白中富含的多種有益物質(zhì)作為飼料來源能夠促進動物生長，可提供更高效和可持續(xù)的飼料蛋白，且成本較低，因此，關(guān)于將昆蟲作為新型飼料用蛋白源的研究越來越多[4-6]。對多種昆蟲飼用價值的相關(guān)研究顯示，黑水虻（Her?metiaillucens）是其中最具有潛能的品種之一[7]。

黑水虻屬雙翅目昆蟲，又名亮斑扁角水虻。黑水虻幼蟲中粗蛋白質(zhì)和必需氨基酸含量高，且含有多種維生素、微量元素和脂肪酸[8-9]。研究表明，黑水虻幼蟲及其制品可作為飼料蛋白原料應(yīng)用于畜禽日糧中，對其生產(chǎn)性能、肉品質(zhì)等無負(fù)面影響[10]，且具有改善動物生產(chǎn)性能和提高機體健康水平的功效[11-13]。黑水虻幼蟲為營腐生性生活，養(yǎng)殖成本低，利用黑水虻進行餐廚廢棄物的生物將其轉(zhuǎn)化，在減少餐廚廢棄物的體積和惡臭氣體逸散量，避免滋生蒼蠅、消除有害菌的同時，消化餐廚廢棄物中的有機物轉(zhuǎn)化為富含蛋白質(zhì)的黑水虻幼蟲，生態(tài)效益和經(jīng)濟效益顯著[14-15]。因此，近年來我國以餐廚廢棄物為餌料養(yǎng)殖的黑水虻幼蟲產(chǎn)量增加顯著。

然而，餐廚廢棄物具有“危害性”和“資源性”的雙重屬性，因此，對于以餐廚廢棄物為飼料養(yǎng)殖的黑水虻安全性的評估更需全面和謹(jǐn)慎。本研究對2017～2019年在天津等7個地區(qū)采集的60份餐廚廢棄物為餌料養(yǎng)殖的黑水虻蟲干樣品進行了檢測，利用特異性強、靈敏度高的液質(zhì)聯(lián)用方法對其中189種獸藥及霉菌毒素的殘留進行篩查，并對黑水虻蟲干的重金屬殘留情況進行分析，為黑水虻蟲干的飼用安全性評估提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

儀器：CP124S電子天平（賽多利斯公司）；Con?trAA700原子吸收光譜儀（德國耶拿公司）；ST8高速離心機（美國Thermo公司）；TRQAP5600串聯(lián)四極桿液質(zhì)聯(lián)用儀（美國AB公司）。

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：189種獸藥混標(biāo)，100 mg/L（天津阿爾塔科技有限公司）；砷、鎘、鉻、銅、汞、鉛混合溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，100μg/mL（國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心）。

試劑：乙腈（色譜純，德國默克公司）；甲酸（分析純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司）；實驗室用水為Mil?li-Q超純水。

1.2 試驗材料

研究的樣品來自天津、河北、內(nèi)蒙古、江蘇、浙江、山東、四川等7個省、市、自治區(qū)，共采集了60份黑水虻蟲干樣品。樣品共有兩種來源方式，第一種為自采樣品，是研究人員在河北省、內(nèi)蒙古自治區(qū)、山東省等大型黑水虻養(yǎng)殖場采集的黑水虻蟲干30份；另一種為委托采樣，委托進行黑水虻養(yǎng)殖的各大專院校老師在本省的黑水虻養(yǎng)殖場采集的樣品30份。

1.3 試驗方法

1.3.1 前處理

將黑水虻幼體蟲干低溫粉碎過40目篩，于4℃下保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2 獸藥及霉菌毒素的篩查

稱取10.0 g粉碎后黑水虻蟲干放入濾紙袋中，封好口后在乙醚中浸泡24 h后取出80℃烘干1 h。取脫脂后蟲粉1.0 g，加入0.1%甲酸的乙腈水體積比75∶25溶液20 mL渦旋2 min振蕩提取，離心取上清后采用高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜對提取液進行檢測。具體儀器分析方法參見動物源食品中189種獸藥的LC-MS/MS快速篩查和定量方法[16]。該方法主要是對提取液中質(zhì)核比為100～1 500的化合物進行一級質(zhì)譜全掃描，對一級掃描得到的化合物進行二級質(zhì)譜掃描，從而得到黑水虻蟲干樣品試液中具有質(zhì)譜響應(yīng)的化合物的全部質(zhì)譜信息，與建立好的藥物質(zhì)譜信息數(shù)據(jù)庫和標(biāo)準(zhǔn)品信息進行比對和符合度評分，當(dāng)精確分子量、相對保留時間、同位素豐度比、二級質(zhì)譜都相符合時，則認(rèn)為樣品試液中含有該化合物。本篩查所涉及的化合物如表1所示。

表1 目標(biāo)化合物的名稱

表1（續(xù)）目標(biāo)化合物的名稱

1.3.3 重金屬殘留的檢測

采用國家標(biāo)準(zhǔn)測定方法對所采集的樣品進行檢測。其中，總砷含量的測定采用GB/T 13079—2006《飼料中總砷的測定（銀鹽法）》[17]；鉛含量的測定采用GB/T 13080—2018《飼料中鉛的測定（原子吸收光譜法）》[18]；汞含量的測定采用GB/T 13081—2006《飼料中汞的測定（冷原子吸收光譜法）》[19]；鎘含量的測定采用GB/T 13082—1991《飼料中鎘的測定》[20]；鉻含量的測定采用GB/T 13088—2006《飼料中鉻的測定》[21]。

2 結(jié)果和討論

2.1 獸藥及霉菌毒素的篩查結(jié)果

餐廚廢棄物是指除居民日常生活以外的食品加工、飲食服務(wù)、單位供餐等活動中產(chǎn)生的廚余垃圾和廢棄食用油脂等[22]，具有高含水率、高有機物含量、高油脂、高鹽分、易腐爛、發(fā)酵、發(fā)臭，并含有少量非食物雜質(zhì)等特點[23]。由于其中有大量的肉蛋等畜產(chǎn)品加工后的食物殘余，因此為了確認(rèn)以餐廚廢棄物飼養(yǎng)的黑水虻蟲體中獸藥殘留的風(fēng)險，本研究采用高分辨質(zhì)譜篩查了其中189種化合物的殘留，包含63種抗生素，41種激素，9種β-受體激動劑，6種霉菌毒素，及其他獸藥和三聚氰胺。高分辨液質(zhì)的總離子流如圖1所示。

圖1 黑水虻蟲干樣品的總離子流

通過對精確分子量、保留時間、同位素豐度比、二級質(zhì)譜等信息進行系統(tǒng)比對后，確認(rèn)黑水虻蟲干中不含有上述獸藥及毒素。即目前市售的以餐廚廢棄物飼養(yǎng)的黑水虻蟲干樣品，未檢測到抗生素、激素和霉菌毒素的殘留，可見黑水虻蟲干作為飼用蛋白原料，其藥物殘留和毒素殘留風(fēng)險水平較低。

2.2 重金屬殘留情況

我國餐廚廢棄物成分復(fù)雜，除餐桌剩余食物以外，還含塑料袋、紙巾、飯盒、筷子、金屬及洗滌劑等。因此，餐廚廢棄物中存在重金屬殘留的風(fēng)險。餐廚廢棄物收集及其不同處理方式會導(dǎo)致其中重金屬含量存在一定程度的差異，而利用黑水虻來處理餐廚廢棄物后會不會在體內(nèi)產(chǎn)生重金屬蓄積，是限制其應(yīng)用的重要指標(biāo)。本研究對黑水虻中干中總砷、鉛、汞、鎘、鉻等5種重金屬的殘留進行了檢測，結(jié)果如表2所示。由于我國不同地區(qū)的飲食習(xí)慣差異較大，導(dǎo)致不同地區(qū)的餐廚廢棄物的組分差異顯著，為了確認(rèn)餐廚廢棄物來源地對黑水虻蟲干重金屬殘留量的影響，本研究比較了不同產(chǎn)地的黑水虻幼蟲蟲干中重金屬的殘留情況，具體如表3所示。

表2 黑水虻樣品中重金屬污染總體情況

表3 不同采樣地區(qū)黑水虻樣品中重金屬污染水平比較

由表2可知，本研究所采集的黑水虻幼蟲蟲干樣品中均有總砷、鉛、汞、鎘、鉻等5種重金屬檢出，即檢出率為100%，但是含量均遠低于飼料原料中重金屬的限量標(biāo)準(zhǔn)。由此可見，黑水虻幼蟲蟲干的重金屬殘留超標(biāo)風(fēng)險較低。采用非參數(shù)檢驗中Kruskal-Wallis[25]檢驗分析不同地區(qū)樣品間的差別，結(jié)果顯示不同產(chǎn)地樣品中總砷、汞、鎘的殘留量差別不顯著，鉛和鉻則存在顯著差異，其中內(nèi)蒙古地區(qū)樣品中鉛的殘留量和浙江地區(qū)樣品中鉻的殘留量顯著高于其他地區(qū)。

3 結(jié)論

隨著畜禽及水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)集約化程度的加強，傳統(tǒng)蛋白質(zhì)資源短缺問題日益突出，使國內(nèi)外持續(xù)聚焦可替代優(yōu)質(zhì)蛋白資源的開發(fā)。黑水虻作為一種新型蛋白質(zhì)資源，其在畜禽及水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用受到了廣泛關(guān)注。然而，目前我國市場上的黑水虻產(chǎn)品主要由廢棄物轉(zhuǎn)化而來，其產(chǎn)品安全性的評估不容忽視。

本研究的樣品分析結(jié)果顯示，以餐廚廢棄物飼養(yǎng)的黑水虻幼蟲蟲干產(chǎn)品獸藥、霉菌毒素和重金屬的殘留風(fēng)險均較低，飼用安全性較高。但是值得關(guān)注的是來自不同地區(qū)的樣品中鉛和鉻的殘留存在顯著差異，內(nèi)蒙古地區(qū)樣品中鉛的殘留量和浙江地區(qū)樣品中鉻的殘留量顯著高于其他地區(qū)，需要采集更多的樣品以確認(rèn)其重金屬殘留超標(biāo)的風(fēng)險。另外，作為新興產(chǎn)業(yè)，黑水虻的規(guī)?；B(yǎng)殖還存在很多問題，導(dǎo)致目前我國的黑水虻養(yǎng)殖還是以小規(guī)模散戶為主，存在養(yǎng)殖不規(guī)范，質(zhì)量不穩(wěn)定，安全隱患大等問題，因此，其飼用安全性仍需持續(xù)關(guān)注。