利用黑水虻處理餐廚垃圾和豆腐渣及幼蟲營養價值分析

李 峰， 張文蕾， 郝小雨， 劉 潔， 陳延娜， 馮世坤， 聶國興， 盧榮華

（河南師范大學水產學院，河南 新鄉453007）

魚粉和豆粕是動物飼料中廣泛使用的蛋白源。近年來，由于野生海水魚類資源的逐漸枯竭[1]、栽培富含蛋白質的植物需要較大的環境成本以及蛋白源的需求量不斷增大等因素[2-3]，尋找可持續性的蛋白源具有重大意義。昆蟲作為資源廣泛的動物類群，具有良好的營養價值，富含蛋白質（40-70%）和脂質（31-43%），必需氨基酸（EAA）、維生素和礦物質等也很豐富[4]。黑水虻（Hermitia illucens）學名亮斑扁角水虻，在自然界中主要分布在熱帶和亞熱帶地區[5-6]。其幼蟲營腐生生活，取食范圍廣，能迅速將餐廚垃圾、動物糞便、腐爛有機物、食品廠廢渣等有機廢物轉化為自身生物量，是一種資源環保型昆蟲[7-8]。研究顯示，黑水虻幼蟲可替代魚粉、豆粕和魚油作為動物飼料的添加成分[4-5，9]。學者目前針對黑水虻對有機廢棄物的轉化進行了相關研究，發現利用啤酒糟飼喂黑水虻幼蟲其干粉粗蛋白含量高達49.89%[10]；利用餐廚垃圾飼養的黑水虻幼蟲其氨基酸組成優于豆粕[11]，但比較黑水虻對不同有機廢物的利用效率、以及黑水虻幼蟲生產性能和生長發育規律的相關研究較少，這在一定程度制約了黑水虻在實際生產中的應用。

本研究主要通過飼喂黑水虻幼蟲兩種常見有機廢物餐廚垃圾和豆腐渣，檢測對其生產性能的影響，比較兩種有機廢物對黑水虻幼蟲的飼喂效果和蟲體的營養價值成分差異，繪制飼喂餐廚垃圾和豆腐渣的黑水虻幼蟲生長曲線，提出黑水虻養殖過程中的關鍵注意事項，以期為改善環境污染和蛋白源、脂肪源匱乏等問題提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

在30 ℃左右溫棚中飼喂黑水虻幼蟲（由西北農林科技大學安康水產試驗站饋贈），挑選出預蛹期幼蟲（蟲體變黑褐色），轉移至紗帳內，于黑暗環境中等待羽化、產卵。開始產卵后，每天固定時間收集一次卵，將收集的卵稱量并分組，放置在罩有紗網的透明養殖盒上進行孵化，養殖盒內放有濕潤的麩皮，待幼蟲破卵而出，生長至3日齡，開始進行實驗。餐廚垃圾由河南師范大學學生餐廳提供，豆腐渣于菜市場購買。

1.2 試驗方法

1.2.1 測定最佳投喂量

選取同一天產下的黑水虻蟲卵，隨機分成36份，每份0.5 g，孵化后用麩皮作開口料。待幼蟲3日齡時，轉移至養殖盒內，分別投喂兩種有機廢物，每種6個處理，每個處理3個重復，室溫下進行（約30 ℃）養殖。出現預蛹期幼蟲后停食24 h，分離鮮蟲并稱量，計算料重比（料重比=投喂量/幼蟲鮮重）和最佳投喂量。

1.2.2 繪制黑水虻幼蟲生長曲線

在30 ℃溫棚中，根據最佳投喂量飼喂幼蟲，有機廢物含水量均為70%（含水量用鋸末進行調節）。每種有機廢物均選取3日齡幼蟲，每個處理3個重復，每重復200只幼蟲。每2 d隨機抽樣稱量20只幼蟲重量，每重復抽樣3次。當處理組出現第一只預蛹幼蟲時停止稱重，記錄時間并計算幼蟲生長周期，根據所得數據繪制生長曲線。

1.2.3 黑水虻預蛹期營養成分檢測

從每個處理中隨機挑選1 kg干凈的新鮮幼蟲，部分用于檢測水分，其余在105 ℃烘箱中烘干后（在烘干過程中多次翻動，以保證均勻受熱），放于4 ℃的冰箱中保存備用。

水分：105 ℃常壓干燥，采用恒重法（GB/T 6435-2014）測定；粗灰分：采用550 ℃灼燒法（GB/T 6438-2007）測定；粗脂肪：采用索氏抽提法（GB/T 6433-2006）測定；粗蛋白質：采用凱氏定氮法（GB/T 6432-2018）測定；氨基酸組成及含量：采用德國賽默A300全自動氨基酸分析儀測定；脂肪酸組成及含量：采用Agilent 7890B氣相色譜儀測定。

1.3 數據統計分析

用Excel 2010進行數據的初步整理和分析，用spss 20.0進行單因素方差分析。結果以平均值±標準差（mean±SD）表示，當P＜0.05時，認為數據差異顯著。

2 結果與分析

2.1 黑水虻幼蟲的鮮蟲增重及料重比分析

餐廚垃圾投喂量對幼蟲增重及料重比的影響如表1所示，每0.5 g黑水虻幼蟲投喂餐廚垃圾量從1.24 kg增加到3.04 kg時，鮮蟲增重從0.67±0.016 kg增加到1.36±0.085 kg，差異顯著（P＜0.05）；料重比從1.84±0.045增加至2.24±0.140，差異顯著（P＜0.05）。其中投喂量小于2.20 kg時，鮮蟲增重和料重比都較小；投喂量大于2.20 kg時，鮮蟲增重和料重比都較大；而當投喂量超過1.87 kg時，鮮蟲增重變化不大，但料重比增加，故最佳投喂量應控制在1.87～2.20 kg。

豆腐渣投喂量對幼蟲增重及料重比的影響如表2所示，當每0.5 g黑水虻幼蟲中投喂豆腐渣量從1.43 kg增加到2.60 kg時，鮮蟲增重從0.35±0.007 kg增加到0.47±0.043 kg，差異顯著（P＜0.05）；料重比從4.03±0.219增加至6.78±0.788，差異顯著（P＜0.05）。其中投喂量小于1.90 kg 時鮮蟲增重和料重比都較小；投喂量為1.90 ～2.13 kg時，鮮蟲增重和料重比次之，當投喂量超過2.37 kg時，料重比較大，故最佳投喂量應控制在1.90 ～2.13 kg。

表1 餐廚垃圾投喂量對幼蟲增重及料重比的影響（平均值±標準差）Tab.1 Effect of feeding amount of kitchen waste on larval weight gain and material weight ratio(The mean value±standard deviation)

表2 豆腐渣投喂量對幼蟲增重及料重比的影響（平均值±標準差）Tab.2 Effect of feed amount of bean curd slag on larval weight gain and material weight ratio(The mean value ± standard deviation)

2.2 黑水虻幼蟲生長曲線比較分析

如圖1 所示，用餐廚垃圾和豆腐渣兩種有機廢物飼喂的黑水虻其幼蟲期分別為18 d、22 d（投喂每種有機廢物前，先用麩皮做開口餌料飼喂3 d），達到預蛹期時的平均體重分別為0.16 g/只、0.17 g/只，幼蟲快速生長期分別為第6～16 d、8～20 d。

圖1 不同原料飼喂黑水虻幼蟲生長曲線Fig. 1 Growth curve of larvae of black soldier fly fed with different raw materials

2.3 黑水虻幼蟲常規營養成分分析

如圖2所示，用餐廚垃圾和豆腐渣兩種有機廢物飼喂的黑水虻其幼蟲干粉的粗蛋白含量分別為29.26%、42.85%；粗脂肪含量分別為54.88%、25.56%；灰分含量分別為3.31%、17.08%。其中餐廚蟲的粗脂肪含量高達54.88%，豆渣蟲粗蛋白含量高達42.85%，豆渣蟲的灰分含量為17.08%。

圖2 不同有機廢物喂養黑水虻幼蟲常規營養成分分析與比較Fig. 2 Analysis and comparison of routine nutrients of black soldier fly larvae fed with different organic wastes

2.4 黑水虻幼蟲的氨基酸種類和含量比較分析

由表3 知，由餐廚垃圾、豆腐渣兩種有機廢物喂養的黑水虻幼蟲中，氨基酸總量分別為28.61%、36.13%，必需氨基酸含量分別為11.51%、15.66%，并以纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸和精氨酸為主；豆渣蟲的必需氨基酸含量均高于餐廚蟲，其中豆渣蟲的纈氨酸、亮氨酸和賴氨酸含量明顯高于餐廚蟲。

2.5 黑水虻幼蟲的脂肪酸種類和含量比較分析

由表4 知，餐廚垃圾、豆腐渣兩種有機廢物喂養的黑水虻幼蟲脂肪酸含量不盡相同，其不飽和脂肪酸占總脂肪酸的25.26%和32.19%；脂肪酸中以月桂酸、棕櫚酸、油酸、亞油酸為主。以餐廚垃圾喂養的黑水虻幼蟲月桂酸、油酸含量最高，分別占總脂肪酸的47.88%、12.79%；而豆腐渣喂養的黑水虻幼蟲亞油酸含量高達13.49%。

表3 黑水虻幼蟲粉的氨基酸含量（平均值± 標準差）10 mg/gTab.3 Amino acid content analysis of black soldier fly larvae(The mean value ± standard deviation)

表4 黑水虻幼蟲粉的脂肪酸組成及含量（平均值± 標準差） %Tab.4 Fattyacidcompositionandcontentanalysisof blacksoldierflylarvaepowder(Themeanvalue±standarddeviation)

3 討論

3.1 黑水虻幼蟲的最佳投喂量

用餐廚垃圾、豆腐渣兩種有機廢物喂養的黑水虻幼蟲，隨投喂量逐漸增加，組間鮮蟲增重和料重比均有顯著差異；結合鮮蟲增重、料重比和經濟效益所得出的最佳投喂量范圍分別為1.87～2.20 kg、1.90～2.13 kg，在最佳投喂量范圍內黑水虻幼蟲的食物需求量已滿足，繼續增加投喂量，黑水虻幼蟲的增重較小，導致食物轉化率降低，料重比增大，增加成本。

3.2 兩種有機廢物對黑水虻幼蟲生長的影響

研究表明，飼喂不同的原料可能造成幼蟲生長期存在差異[12]。本實驗中，從飼喂餐廚垃圾、豆腐渣兩種有機廢物的黑水虻幼蟲所擬合的生長曲線上得出，其快速生長期分別為第6～16 d和8～20 d（前三天以麩皮做開口餌料飼喂），這與徐齊云等[13]研究的黑水虻幼蟲發育參考周期為20 d基本一致。前期幼蟲個體較小，取食能力較差，抗逆能力較弱，建議投喂營養全面的開口餌料（如麩皮、米糠)，快速生長期過后，攝食能力減弱，體重增長緩慢，蟲體慢慢變黃變黑進入預蛹期，將不再進食。為了增高效益，可從幼蟲6日齡左右開始投喂有機廢物，在快速生長期內確保食物充足，快速生長期之后可以停止投喂，進行收集。此外，由于食物不同可能造成幼蟲發育時間上存在差異。

3.3 兩種有機廢物飼喂的黑水虻幼蟲營養成分比較

因為黑水虻幼蟲具有取食范圍廣，且能夠針對特定基質富集特定營養物質的特性，導致黑水虻幼蟲在取食不同基質時所富集的營養成分含量存在一定差異[14]。本實驗研究結果顯示，兩種黑水虻幼蟲干粉粗蛋白和粗脂肪含量都很豐富，其餐廚蟲的粗蛋白含量為29.26%，接近胡俊茹[7]等的餐廚蟲干粉的粗蛋白含量（35.14%）；豆渣蟲的粗蛋白為42.85%，低于Somroo等[15]的豆渣蟲干粉粗蛋白含量（55.3%）；餐廚蟲粗脂肪含量為54.88%明顯高于胡俊茹等[7]的餐廚蟲（38.17%）研究；豆渣蟲粗脂肪含量為25.56%與何釗等[16]的豆渣蟲（22.6%）和Bava等[17]的豆渣蟲（27.4%）基本一致，造成這些差異的原因可能是有機廢物的來源和本身營養成分不同所致[16-17]。

本實驗所測得的兩種幼蟲干粉中氨基酸共17種，其中必需氨基酸有9種，并以纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸和精氨酸為主，這與于懷化[18]、Cappellozza等[19]的研究結果相符，必需氨基酸含量和種類可滿足幼蟲生長需求；而脂肪酸以月桂酸、棕櫚酸、油酸、亞油酸為主，與何釗等[16]研究結果基本一致；且兩種幼蟲干粉的脂肪酸含量中月桂酸含量最高，與Meneguz M等利用蔬果廢物、酒糟和食物垃圾等有機廢物飼養的黑水虻幼蟲中含有高脂肪酸與高月桂酸一致[20]。

綜合分析，黑水虻幼蟲能將有機廢棄物轉化為蛋白、脂肪等含量豐富的生物資源，本實驗中餐廚蟲粗脂肪含量高達54.88%，豆渣蟲粗蛋白含量高達42.85%，這也取決于其攝入的外源物質本身脂肪和蛋白的比例。