不同蛋能比飼料對(duì)黑水虻生長發(fā)育的影響

王 聰 葉小梅 杜 靜 孔祥平 王 莉

（農(nóng)業(yè)農(nóng)村部種養(yǎng)結(jié)合重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室循環(huán)農(nóng)業(yè)研究中心 江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院畜牧研究所，江蘇 南京 210014）

黑水虻（Hermetiaillucens）常被用于處理畜禽糞便、餐廚垃圾及蔬菜殘?bào)w等有機(jī)廢棄物[1]，其蟲體可作為養(yǎng)殖飼料的原料，具有良好的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益[2]。黑水虻規(guī)?；幚聿煌袡C(jī)廢棄物時(shí)，由于廢棄物的類型、養(yǎng)分組成和含量不一致，導(dǎo)致幼蟲生長性能、蟲體營養(yǎng)和轉(zhuǎn)化效率均具有明顯差異，難以保證黑水虻幼蟲生長的穩(wěn)定性[3-4]。

蛋能比（CMR）是飼料中粗蛋白和能量的比值，也是衡量飼料中養(yǎng)分均衡的重要指標(biāo)之一[5]。當(dāng)飼糧中蛋白質(zhì)水平不足時(shí)，動(dòng)物的生理生化功能、指標(biāo)以及代謝都會(huì)發(fā)生紊亂，造成動(dòng)物生長發(fā)育遲緩、免疫力降低等。飼料中能量水平不足會(huì)對(duì)動(dòng)物生長性能、生產(chǎn)性能及運(yùn)動(dòng)性能等造成負(fù)面影響[6]。研究發(fā)現(xiàn)，不同蛋能比飼糧對(duì)肉牛育肥效果具有顯著影響，當(dāng)飼糧蛋能比為24.97 g/MJ時(shí)，肉牛的平均日增重為1 344 g，分別比其他處理組提高14.53%、4.35%[7]。研究發(fā)現(xiàn)，蛋能比對(duì)嶺南黃雞肌肉剪切力具有明顯影響，高蛋能比組試驗(yàn)雞的胸肌顏色、外形和風(fēng)味評(píng)分值均顯著高于低蛋能比組[8]。

本研究從動(dòng)物飼料配方的角度明確飼料蛋能比對(duì)黑水虻幼蟲生長性能、蟲體營養(yǎng)及物料轉(zhuǎn)化效率的影響，探討黑水虻蟲體作為養(yǎng)殖飼料的優(yōu)勢(shì)，為黑水虻產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源

黑水虻由江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧研究所提供。采集黑水虻新鮮蟲卵于恒溫恒濕箱（溫度28 ℃，相對(duì)濕度為70%）孵化。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及飼養(yǎng)管理

隨機(jī)挑取初孵黑水虻幼蟲1 800 只，隨機(jī)分為6 組，每組3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)100只。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室已研究蛋能比飼糧數(shù)據(jù)，以蓋氏飼料為基礎(chǔ)飼糧配比不同蛋能比人工飼料。A1 組、A2 組、A3 組、A4 組、A5 組、A6 組黑水虻分別飼喂蛋能比為11.23、12.01、14.03、14.54、15.12、16.09 g/MJ 的飼糧。試驗(yàn)飼糧組成及營養(yǎng)水平見表1。

表1 試驗(yàn)飼糧組成及營養(yǎng)水平

飼喂時(shí)利用蒸餾水將人工飼糧的含水率調(diào)節(jié)為75%，并一次性投入1 000 g飼糧供幼蟲自由采食，幼蟲全部變?yōu)轭A(yù)蛹時(shí)停止試驗(yàn)并蟲料分離，分別于-70 ℃保存。每日記錄黑水虻存活率以及體重變化。

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1 粗蛋白質(zhì)、粗脂肪測定

將收集的黑水虻幼蟲55 ℃連續(xù)烘干3 d，測定相關(guān)養(yǎng)分指標(biāo)。粗蛋白采取凱氏定氮法（GB 5009.5—2010）測定；粗脂肪采用索氏提取法（GB/T 5009.6—2003）測定；氨基酸按照GB 5009.124—2016中的方法進(jìn)行，采用氨基酸分析儀測定蟲體中的16種水解氨基酸；能量利用全自動(dòng)能量儀測定。

1.3.2 不同人工飼糧對(duì)黑水虻種群生命表的影響

每24 h 觀察1 次并記錄幼蟲生長發(fā)育歷期。幼蟲化蛹后放入飼養(yǎng)盒內(nèi)覆蓋基質(zhì)保存，記錄化蛹情況、存活率，測量蛹重等。成蟲羽化后，記錄羽化情況，雌雄配對(duì)放入30 cm×30 cm×30 cm的網(wǎng)箱中。網(wǎng)箱內(nèi)放置綠樹葉供黑水虻交配，放置產(chǎn)卵信息物以及瓦楞紙供黑水虻產(chǎn)卵，共25對(duì)。每日飼喂清水，成蟲開始產(chǎn)卵后，每日記錄產(chǎn)卵量、產(chǎn)卵前期及孵化率直至成蟲全部死亡。成蟲試驗(yàn)于溫室下進(jìn)行，溫度30 ℃，相對(duì)濕度70%。種群生命表參數(shù)的計(jì)算參照Euler-Lotka進(jìn)行公式計(jì)算。

式中：Sxj為個(gè)體從卵發(fā)育到x年齡j齡期的概率（%）；fxj為雌成蟲在x年齡j階段的平均產(chǎn)卵量；lx為種群年齡-階段特征存活率（%），即從卵發(fā)育到年齡x的存活率（%）；mx為種群年齡-階段特征繁殖力，即種群在年齡x時(shí)的平均產(chǎn)卵量；種群年齡-階段特征繁殖值（lxmx），即種群在年齡x時(shí)的凈繁殖力。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel 2016 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，SPSS 24.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)顯著性差異分析，結(jié)果采用單因素方差分析（One-way ANOVA）進(jìn)行分析，Tukey's HSD 進(jìn)行多重比較。結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”表示，P＜0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同蛋能比飼糧對(duì)黑水虻幼蟲蟲體養(yǎng)分的影響（見表2）

表2 不同蛋能比人工飼糧對(duì)黑水虻幼蟲蟲體養(yǎng)分的影響

由表2 可知，當(dāng)飼糧蛋能比為14.54 g/MJ（A4 組）、15.12 g/MJ（A5 組）時(shí)，黑水虻幼蟲的粗蛋白和粗脂肪含量高于其他組，體重顯著高于其他組（P＜0.05）。飼糧蛋能比為16.09 g/MJ（A6組）時(shí)，黑水虻幼蟲的粗蛋白、粗脂肪含量、體重低于A2～A5 組，與A1 組差異不顯著（P＞0.05）。

2.2 不同蛋能比飼糧對(duì)黑水虻幼蟲氨基酸組成的影響（見表3）

表3 不同蛋能比飼糧對(duì)黑水虻幼蟲氨基酸組成的影響 單位：mg/g

由表3可知，谷氨酸和天冬氨酸含量在16種氨基酸中占比較高。各組的黑水虻幼蟲疏水性氨基酸含量均約為40%（P＞0.05）。當(dāng)飼糧蛋能比為14.54 g/MJ（A4 組）和15.12 g/MJ（A5組）時(shí)，黑水虻幼蟲的纈氨酸、亮氨酸、組氨酸含量顯著高于其他組（P＜0.05）。不同蛋能比飼糧對(duì)黑水虻幼蟲必需氨基酸的影響高于非必需氨基酸。

2.3 不同蛋能比飼糧對(duì)黑水虻生命參數(shù)的影響（見表4～表6）

由表4 可知，當(dāng)飼糧蛋能比為14.54 g/MJ（A4 組）和15.12 g/MJ（A5 組）時(shí)，黑水虻幼蟲發(fā)育歷期約為22 d，顯著低于其他組（P＜0.05），A1組、A2組、A3組、A6 組幼蟲發(fā)育歷期約為25～26 d。黑水虻取食適宜蛋能比飼料生長發(fā)育更快，可能與不同配比的飼料所提供的養(yǎng)分物質(zhì)的不同有關(guān)。

表4 不同蛋能比飼糧的黑水虻幼蟲發(fā)育歷期單位：d

由表5 可知，當(dāng)飼糧蛋能比為11.23 g/MJ（A1 組）、12.01 g/MJ（A2 組）時(shí)，與其他試驗(yàn)組相比，雄蟲壽命顯著縮短（P＜0.05）。飼糧蛋能比為14.54 g/MJ（A4組）、15.12 g/MJ（A5 組）時(shí)，雌成蟲壽命高于其他組，A4 組顯著高于其他組（P＜0.05）。A4 組、A5 組黑水虻單雌產(chǎn)卵量、卵孵化率均較高，顯著高于其他組（P＜0.05）。研究表明，當(dāng)飼糧蛋能比為14.54、15.12 g/MJ 時(shí)，黑水虻成蟲的繁殖能力明顯增強(qiáng)，有助于其種群繁衍。

表5 不同蛋能比飼糧的黑水虻壽命及繁殖能力

由表6 可知，當(dāng)飼糧蛋能比為14.54 g/MJ（A4 組）、15.12 g/MJ（A5組）時(shí)，黑水虻的平均世代周期（T）比其他組低約3～5 d。A4 組、A5 組黑水虻的內(nèi)稟增長率（rm）、周限增長率（λ）均高于其他組，凈增殖率（R0）顯著高于其他組（P＜0.05）。研究表明，取食不同配比人工飼糧的黑水虻均能夠完成其世代生活史，但當(dāng)?shù)澳鼙葹?4.54、15.12 g/MJ 時(shí)，其凈增殖率高，有利于種群繁衍。

3 討論

3.1 不同蛋能比對(duì)黑水虻幼蟲蟲體粗蛋白及粗脂肪的影響

本研究表明，不同蛋能比的飼糧對(duì)黑水虻粗蛋白以及粗脂肪的含量有顯著影響。在高碳水化合物和低蛋白質(zhì)的廢棄物中，幼蟲將碳水化合物轉(zhuǎn)化為脂質(zhì)儲(chǔ)存在脂肪體內(nèi)[9-10]，與低碳水化合物和蛋白質(zhì)更平衡的廢棄物相比，高碳水化合物和低蛋白質(zhì)廢棄物為食的黑水虻幼蟲脂質(zhì)含量通常更高[11]。Spranghers等[12]研究發(fā)現(xiàn)，以含有45%碳水化合物的廢棄物為食的幼蟲脂肪含量可達(dá)37%，以含有7%碳水化合物為食的幼蟲脂肪含量僅為21%。黑水虻在整個(gè)生長發(fā)育階段都需要蛋白質(zhì)參與，但是廢棄物中蛋白質(zhì)含量不足，導(dǎo)致其生長發(fā)育遲緩，存活率和活動(dòng)能力下降，甚至影響產(chǎn)卵繁殖，蛋白質(zhì)含量過高會(huì)產(chǎn)生氨和尿酸等有毒含氮廢物，增加代謝成本[13]。

目前，已有關(guān)于黑水虻蟲粉替代飼糧中魚粉、豆粕等及對(duì)肉雞、蛋雞、仔豬、加州鱸、大西洋鮭生長性能的影響[14-16]。本試驗(yàn)測定的黑水虻幼蟲常規(guī)養(yǎng)分與魚粉、豆粕等接近。研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加0～6%的黑水虻蟲粉，可以提高飼糧適口性，對(duì)仔豬、生長豬和育肥豬的生長性能無負(fù)面影響[17]。也有研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加4%黑水虻蟲粉可提高育肥豬日增重、末重，改善料重比[18]；肉雞養(yǎng)殖過程中，添加10%脫脂黑水虻蟲粉可提升肉雞的體重、平均日采食量和平均日增重[19]。但畜禽不同種類、年齡所需蛋白質(zhì)飼料種類不一致，需綜合考慮各因素合理使用黑水虻。

3.2 不同蛋能比對(duì)黑水虻對(duì)氨基酸組成的影響

本研究表明，不同蛋能比飼料對(duì)疏水性氨基酸影響顯著，黑水虻幼蟲氨基酸組成中疏水性氨基酸占比高達(dá)40%，且疏水性氨基酸對(duì)動(dòng)物抗氧化活性具有重要影響。其中纈氨酸、亮氨酸、脯氨酸等疏水性氨基酸含量均較高，因此，黑水虻蟲粉較強(qiáng)的抗氧化活性可能與此類氨基酸含量較高有關(guān)。Femi 等[20]發(fā)現(xiàn)，隨著黑水虻蟲粉添加比例增加，羅非魚的魚體的過氧化反應(yīng)減少，表明黑水虻蟲粉具有良好的抗氧化活性。利用黑水虻蟲粉替代家禽飼料中的豆粕，顯著降低了家禽膽固醇、甘油三酯和鈣的含量[21]。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)黑水虻蟲粉添加量為2%時(shí)，可顯著降低肉雞沙門氏菌的存活率，提高盲腸微生物種類[22-23]。黑水虻還能夠提升畜禽的屠宰性能、改善產(chǎn)品品質(zhì)。有研究發(fā)現(xiàn)，添加4%黑水虻幼蟲粉能夠顯著改善育肥豬肌肉品質(zhì)、大理石花紋評(píng)分，提高肌苷酸含量以及肌間脂肪含量[24]。肉禽試驗(yàn)表明，15%黑水虻蟲粉的添加有利于提高肉雞腿肌重，降低胸肌膽固醇含量[25]。

3.3 不同蛋能比飼糧對(duì)黑水虻幼蟲發(fā)育歷期的影響

黑水虻生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)與其他生物相似，生長發(fā)育階段均需要蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂質(zhì)、維生素和礦物質(zhì)等必需營養(yǎng)成分。飼料養(yǎng)分缺乏會(huì)導(dǎo)致黑水虻生長發(fā)育受限制和存活率降低。本次研究從動(dòng)物飼料的角度探討不同蛋能比飼料對(duì)黑水虻幼蟲發(fā)育歷期的影響發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)澳鼙葹?4.54、15.12 g/MJ 時(shí)，黑水虻幼蟲的發(fā)育歷期顯著縮短。研究表明，使用雞飼料、豬內(nèi)臟、豬糞、餐廚垃圾、果蔬殘?bào)w及魚內(nèi)臟飼養(yǎng)黑水虻幼蟲，豬內(nèi)臟、餐廚垃圾以及魚內(nèi)臟3 個(gè)處理組的發(fā)育歷期顯著低于其他處理組[26]。Oonincx 等[27]設(shè)計(jì)5 種人工飼料飼喂黑水虻幼蟲，即高蛋白高脂肪、高蛋白低脂肪、低蛋白高脂肪、低蛋白低脂肪，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，高蛋白高脂肪的飼料處理黑水虻的發(fā)育歷期最短，其他4 個(gè)處理組無顯著差異。Cammack 等[28]研究發(fā)現(xiàn)，使用不同碳氮比的人工飼料飼喂黑水虻幼蟲發(fā)現(xiàn)，飼糧中21%蛋白質(zhì)∶21%碳水化合物的處理組發(fā)育歷期最短。因此，人工飼糧合理的養(yǎng)分配比有助于黑水虻幼蟲的生長發(fā)育。

3.4 不同蛋能比飼糧對(duì)黑水虻成蟲壽命及繁殖性能的影響

Tomberlin 等[29]研究發(fā)現(xiàn)，黑水虻成蟲只依靠體內(nèi)儲(chǔ)存的脂肪維持生理活動(dòng)，且早期的研究報(bào)道指出，黑水虻成蟲期因口器退化，無須進(jìn)食。因此，幼蟲飼料的養(yǎng)分含量直接影響黑水虻成蟲的壽命及繁殖性能。本研究發(fā)現(xiàn)，不同處理組之間成蟲的產(chǎn)卵前期沒有顯著差異，但當(dāng)?shù)澳鼙葹?4.54、15.12 g/MJ 時(shí)，成蟲壽命、產(chǎn)卵量等顯著提升。Bertinetti 等[30]發(fā)現(xiàn)，黑水虻幼蟲期間攝取食物的養(yǎng)分含量影響成蟲存活率、生理發(fā)育等，較大體型的黑水虻雌蟲擁有更高的繁殖力，其卵巢和基底卵母細(xì)胞也最大。Liu等[31]發(fā)現(xiàn)，改善幼蟲階段的飲食情況可以提高成蟲產(chǎn)卵量，合適的幼蟲飼料養(yǎng)分有助于增加成蟲羽化后的產(chǎn)卵量，延長成蟲壽命，從而延長黑水虻成蟲的產(chǎn)卵期。

3.5 不同蛋能比飼糧對(duì)黑水虻種群生命表的影響

雜食性昆蟲攝取飼料養(yǎng)分程度的差異可能影響昆蟲的存活率、壽命和繁殖過程[32]。種群生命表是衡量種群增長能力的重要指標(biāo)之一，能夠有效反映細(xì)微環(huán)境條件變化對(duì)種群增長的影響[33-34]，各參數(shù)指標(biāo)的不同表明黑水虻對(duì)不同蛋能比飼料適應(yīng)性的差異。本研究表明，飼料蛋能比為14.54、15.12 g/MJ 的黑水虻成蟲其平均時(shí)代周期最短、凈增值率最高，而各處理組間內(nèi)稟增長率和周限增長率無顯著差異。本試驗(yàn)進(jìn)一步研究表明，當(dāng)飼料蛋能比為14.54、15.12 g/MJ 時(shí)，黑水虻成蟲的壽命、單雌產(chǎn)卵量以及孵化率均顯著高于其他處理組，顯著提高黑水虻成蟲的產(chǎn)卵量和種群增長速度，表明適宜的蛋能比飼糧對(duì)黑水虻種群發(fā)展有促進(jìn)作用。雜食性昆蟲取食適宜食物不僅能加快生長發(fā)育，降低死亡率，還能提高個(gè)體繁殖力，增加種群數(shù)量[35]。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，黑水虻幼蟲飼糧的蛋能比為14.54、15.12 g/MJ時(shí)，可提高黑水虻生長性能、粗脂肪和粗蛋白含量，改善蟲體中氨基酸組成，有利于黑水虻種群繁育，在一定程度上提高黑水虻的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。