大麥蟲的營養特性及其在動物生產中的應用研究進展

陳繼發

（宜春學院生命科學與資源環境學院，江西省高等學校硒農業工程技術研究中心，宜春市功能農業與生態環境重點實驗室，江西宜春 336000）

養殖業是我國現代農業產業體系的重要組成部分，然而隨著飼料工業的快速發展，我國飼料原料資源短缺問題日益嚴重，特別是飼用蛋白質資源，很大程度上制約了我國養殖業的發展。因此，尋找和開發豐富、優質、安全的飼用蛋白質資源是實現養殖業可持續發展的迫切需要。昆蟲是世界上種類最多、生物量最豐富的生物群體，且養分含量豐富，是一類可再生性的生物資源。大麥蟲（Zophobas morio）是近幾年受到廣泛關注的昆蟲之一，具有抗逆性強、取食范圍廣、世代時間短、蟲體體積大等特點。大麥蟲干物質中粗蛋白質含量豐富，最高可高于豆粕[1-2]，其甲殼素、不飽和脂肪酸、維生素、礦物元素和類胡蘿卜素等含量也較高[3-5]；另外，還可從蟲體中提取具有抗腫瘤、抑炎、抗菌和免疫調節等作用的生物活性物質（如殼聚糖、抗菌肽、凝集素等）[6-8]。研究表明，動物對大麥蟲養分的消化率較高[9-11]，用大麥蟲部分替代飼糧中的常規蛋白質飼料或額外適量添加大麥蟲能夠改善動物生長性能，調節機體物質代謝，提升機體健康水平[12-15]。可見，大麥蟲有望成為一種新型飼用蛋白質資源，緩解當前我國蛋白質飼料原料資源短缺局面。本文闡述了大麥蟲的營養特性，綜述了其在動物生產中應用的研究成果，以期為大麥蟲在養殖業中的應用提供參考。

1 大麥蟲的營養特性

大麥蟲含有較豐富的養分，用不同原料飼養及不同發育階段大麥蟲的養分含量存在較大差異[2-3,5,16]。資料表明，大麥蟲幼蟲粉（Zophobas morioLarvae Meal，ZMLM）總能可達28.66 MJ/kg[3]，碳水化合物含量占干物質的1.39%[5]。由表1 可知，ZMLM 干物質中粗蛋白質含量高達45.0%～49.5%[2,12]，高于豆粕；必需氨基酸含量較豐富，其中組氨酸和纈氨酸含量高于豆粕、接近魚粉，蛋氨酸和異亮氨酸含量與豆粕相近，色氨酸含量接近豆粕和魚粉。ZMLM 干物質中粗脂肪含量高達42%，不飽和脂肪酸含量較豐富，總單不飽和脂肪酸、總多不飽和脂肪酸含量分別占干物質的10.8%、8.6%[12]，其中油酸、亞油酸、亞麻酸含量分別占總脂肪酸的43.54%、24.54%、0.30%[3]。ZMLM 含有較豐富的礦物元素，其總磷含量與豆粕相近，銅含量與魚粉相近；鈉和鋅含量高于豆粕。同時，大麥蟲中維生素、類胡蘿卜素（β-胡蘿卜素、葉黃素、玉米黃素）含量也較豐富[17]；其干物質中甲殼素含量可達4.6%～6.0%[12,18]。另外，ZMLM 中鉛和鎘含量符合我國《飼料衛生標準》的要求[3]，但目前有關大麥蟲中微生物、苯并芘、亞硝酸鹽等有毒有害物質種類和含量分析的報道很少，且缺乏關于大麥蟲抗營養因子的研究，值得探討。

表1 ZMLM、魚粉和豆粕的營養成分含量（干物質基礎）

2 飼糧添加大麥蟲對養分消化率的影響

許多研究人員探究了大麥蟲替代不同動物飼糧中的常規蛋白質飼料或額外適量添加大麥蟲對飼糧養分消化率的影響。Benzertiha 等[1]研究表明，肉仔雞飼糧中添加0.2%、0.3% 全脂ZMLM 提高了粗蛋白質、粗纖維表觀回腸消化率和表觀代謝能，顯著提高了胰淀粉酶和胰蛋白酶活性以及盲腸食糜α-半乳糖苷酶、β-葡萄糖苷酶和β-木糖苷酶等活性。姬玉嬌[11]和Ji 等[19]研究證實，用5% ZMLM 完全替代斷奶仔豬飼糧中的血漿蛋白粉對粗蛋白質、干物質、必需氨基酸和非必需氨基酸表觀回腸消化率均無負面影響。Almeida[10]報道，用15% ZMLM 替代羅非魚飼糧中的豆粕可顯著提高干物質、粗蛋白質、粗脂肪、粗灰分和總能的表觀消化率。此外，研究表明，紅羅非幼魚[20]、肉鴨[21]對ZMLM養分的消化率較高；飼糧中添加ZMLM 顯著提高了青蟹消化道蛋白酶和淀粉酶活性[22]。綜上，動物對大麥蟲養分的消化率較高，用大麥蟲部分替代動物飼糧中的常規蛋白質飼料或在飼糧中適量添加大麥蟲對飼糧養分消化率不會產生負面影響，甚至還提高了腸道中一些消化酶的活性和某些養分的消化率，說明用大麥蟲作為動物飼料原料是可行的。因大麥蟲含有較高的甲殼素，其不易被單胃動物消化。隨著大麥蟲添加水平的提高，飼糧甲殼素含量不斷增加，會降低飼糧適口性，同時飼糧養分濃度也會隨之降低，因此過量添加大麥蟲可能會降低飼糧養分消化率。

3 大麥蟲在動物生產中的應用

3.1 大麥蟲在雞生產中的應用 目前，國內外關于大麥蟲在雞生產中的應用研究主要集中于肉仔雞。Kieronczyk 等[9]研究指出，用5% 大麥蟲幼蟲油替代飼糧中的豆油使21～28 日齡肉仔雞體增重顯著提高了10.67%，使1～28 日齡肉仔雞體增重和采食量分別提高了0.91%、1.15%。Benzertiha 等[12]報道，飼糧添加0.3%全脂ZMLM 使1～35 日齡肉仔雞的體增重和采食量分別提高了3.36%、3.90%；且與抗生素組相比，ZMLM 組肉仔雞體增重和采食量均顯著提高。另有研究表明，大麥蟲幼蟲能夠有效緩解沙門氏菌和大腸桿菌對肉仔雞生長性能造成的不利影響，飼糧添加0.4%大麥蟲幼蟲顯著提高了肉仔雞末重、平均日增重和平均日采食量，顯著降低了死亡率和耗料增重比[23]。以上研究結果說明，飼糧中添加適量大麥蟲能夠提高肉仔雞采食量，促進其生長，提高飼料報酬，且可能增強機體抵御病原菌感染的能力，提示在肉仔雞飼糧中添加大麥蟲是可行的。

Kieronczyk 等[9]研究表明，添加5% 大麥蟲幼蟲油顯著提高了肉雞胸肌肉中單不飽和脂肪酸、中鏈脂肪酸和總油酸（C18:1）含量，提示添加大麥蟲可能有利于改善肉品質，這可能與大麥蟲幼蟲油能夠調節機體脂質代謝有關。Benzertiha 等[12]報道，飼糧添加0.3%全脂ZMLM 顯著提高了肉仔雞血清總蛋白、白蛋白和葡萄糖含量，顯著降低了總膽固醇和游離脂肪酸含量，說明大麥蟲可能有益于改善機體蛋白質、脂質和糖類代謝。同時，添加大麥蟲也有利于維持肉仔雞機體免疫功能。飼糧添加0.3% 全脂ZMLM 顯著提高了肉仔雞血清免疫球蛋白（Ιg）Y、腫瘤壞死因子-α含量，有提高ΙgA含量的趨勢[12]；添加0.4%大麥蟲幼蟲顯著提高了肉仔雞血清ΙgG 含量，增強抵抗有害菌感染能力，顯著降低了沙門氏菌和大腸桿菌感染后的死亡率[23]。此外，添加大麥蟲能夠提高肉仔雞腸道微生物多樣性、調節腸道菌群結構。Jozefiak 等[13]研究發現，飼糧添加0.2%、0.3%全脂ZMLM 提高了肉仔雞盲腸微生物Chao 指數、Shannon 指數及Beta 多樣性，顯著降低了放線菌門相對豐度，提高了保加利亞乳桿菌相對豐度。Ιslam 等[23]報道，大麥蟲幼蟲對大腸桿菌和沙門氏菌造成的肉仔雞腸道菌群紊亂具有明顯緩解作用，能夠顯著降低肉仔雞盲腸食糜大腸桿菌和沙門氏菌數量，可提高乳酸桿菌和雙歧桿菌數量，同時降低了糞便中大腸桿菌和沙門氏菌數量。目前，有關大麥蟲在蛋禽、特禽及其他肉禽飼糧中的應用研究鮮有報道。基于大麥蟲在肉仔雞飼糧中的應用效果，推測添加大麥蟲也可能利于改善其他家禽機體健康水平，提高生長或生產性能；同時，大麥蟲養分含量較豐富，消化性較好，且可調節機體物質代謝及改善肉品質。因此，可進一步探討大麥蟲對家禽肉、蛋品質的影響，并深入研究其作用機制。

3.2 大麥蟲在豬生產中的應用 大麥蟲應用于斷奶仔豬飼糧中既有積極影響也有不利影響，應用效果與其替代飼糧中常規蛋白質飼料的比例有一定關系。Ji 等[19]研究表明，用5% ZMLM 完全替代飼糧中的血漿蛋白粉顯著提高了斷奶仔豬的平均日采食量，顯著降低了腹瀉率，對體增重、平均日增重和耗料增重比均無顯著影響。類似的，姬玉嬌等[24]報道，用5% ZMLM 替代飼糧中的血漿蛋白粉顯著提高了28～42、42～70 日齡斷奶仔豬的平均日采食量，在一定程度上降低了腹瀉率，而對末重、平均日增重和耗料增重比均無顯著影響。此外，劉小雁等[2]研究指出，用1%、2%、3%大麥蟲蛋白粉替代飼糧中的魚粉顯著降低了斷奶仔豬腹瀉率和死淘率；添加1%、2% 大麥蟲蛋白粉對平均日增重、平均日采食量和耗料增重比均無顯著影響；但當大麥蟲蛋白粉添加水平達到3%時顯著降低了平均日采食量，提高了耗料增重比。生豬養殖中，提高斷奶仔豬的采食量是減輕仔豬斷奶應激、提高保育豬成活率的重要措施。以上試驗結果提示，用大麥蟲粉部分替代飼糧中的魚粉或血漿蛋白粉有利于促進斷奶仔豬采食，增強機體抵抗力，進而降低腹瀉率和死淘率。同時，添加大麥蟲粉可降低斷奶仔豬腹瀉率也與其養分消化率高[10-11,19]，并含有甲殼素、抗菌肽等生物活性物質[7-8,12]以及調節腸道菌群結構有關[13,15,23]。

姬玉嬌[11]和Ji 等[19]研究表明，用5% ZMLM 完全替代飼糧中的血漿蛋白粉顯著降低了斷奶仔豬血液中氨、白蛋白和總蛋白含量。劉英春[14]研究指出，用5% ZMLM 完全替代斷奶仔豬飼糧中的血漿蛋白粉顯著提高了血清葡萄糖和高密度脂蛋白含量，顯著降低了尿酸和低密度脂蛋白含量。通常血液中總蛋白、白蛋白、氨含量越高和尿酸含量越低，說明動物機體蛋白質利用率越高；血糖含量的增加提示機體糖原生成和糖異生能力提高，可為機體提供更多能量；血液中高密度脂蛋白含量提高和低密度脂蛋白含量降低，提示機體脂質代謝能力增強，患心血管疾病的風險降低。上述研究結果表明，添加ZMLM 可能有利于改善斷奶仔豬機體的糖類和脂質代謝，并對機體蛋白質代謝產生一定影響。姬玉嬌[11]報道，飼糧添加5% ZMLM 對斷奶仔豬肝臟、腎臟、心臟和胃指數以及血清ΙgG、ΙgM 含量均無顯著影響，但降低了血清谷丙轉氨酶和谷草轉氨酶活性；用5%ZMLM 完全替代斷奶仔豬飼糧中的血漿蛋白粉顯著降低了血清肌酸激酶、谷氨酰轉移酶和乳酸活性[14]，提示添加ZMLM 可能對斷奶仔豬內臟器官和消化道發育以及機體體液免疫功能不會產生負面影響，并可能有益于改善肝臟健康狀況。劉英春[14]研究表明，飼糧添加5%ZMLM 顯著提高了斷奶仔豬血清白細胞介素-2（ΙL-2）和ΙL-10 含量，ΙL-2 和ΙL-10 具有重要的免疫調節作用，提示添加ZMLM 可能有利于改善斷奶仔豬的細胞免疫功能。姬玉嬌[11]研究指出，添加ZMLM 不影響豬肉pH、肉色和肌肉中的總氨基酸、必需氨基酸含量，但顯著提高了背最長肌中半胱氨酸含量。另外，添加ZMLM一定程度上提高了斷奶仔豬盲腸中6種短鏈脂肪酸產量，顯著降低了盲腸和結腸食糜糞臭素含量[11]。糞臭素是大腸中腸道微生物發酵分解色氨酸的代謝產物，具有多種毒性；短鏈脂肪酸對動物機體有諸多益處，提示飼喂ZMLM 可能有益于降低有害發酵產物生成，而增加有益發酵產物含量，進而改善斷奶仔豬腸道健康。當前，關于添加大麥蟲對斷奶仔豬腸道功能影響的研究很少，基于大麥蟲的營養特性和現有研究結果，推測飼糧添加大麥蟲可能有利于維持斷奶仔豬腸道健康；另外，與斷奶仔豬相比，育肥豬的消化機能更加完善，對大麥蟲養分的利用率相對更高，推測大麥蟲在育肥豬飼糧中添加可獲得較好的應用效果，值得探討。

3.3 大麥蟲在水產動物生產中的應用 研究表明，用ZMLM 部分替代飼糧中的豆粕或魚粉等常規蛋白質飼料不會降低水產動物的生長性能，甚至還能促進其生長發育、提高飼料報酬。Miko?ajczak 等[15]報道，用10%ZMLM 替代飼糧中的魚粉不影響海鱒魚末重、體增重、特定生長率和飼料轉化率，但顯著提高了肝體指數和內臟指數，提示其可能有利于促進海鱒魚的內臟器官發育。Dogankaya 等[25]研究指出，用ZMLM 替代飼糧中25%的魚粉不影響虹鱒魚的生長發育，但當替代比例高于50% 時會降低虹鱒魚生長性能。Jabir 等[26]研究表明，用7.5%、15.0% ZMLM 替代飼糧中的豆粕顯著提高了羅非魚末重、蛋白質效率比和飼料轉化率，然而當ZMLM 添加水平達到30%時會對羅非魚的生長造成一定負面影響；用10% ZMLM 替代飼糧中的魚粉顯著提高了鋸緣青蟹的體重增長率，而當ZMLM 添加量達到40%時顯著降低了體重增長率[21]；莫兆莉等[27]報道，添加8%、16% ZMLM 對鋸緣青蟹的生長性能有改善作用。另外，用15% ZMLM 替代飼糧中的豆粕對羅非魚生長性能有一定改善作用，且緩解了脂多糖對羅非魚誘導的免疫應激[28]。

Miko?ajczak 等[15]研究表明，用10% ZMLM 替代飼糧中的魚粉顯著降低了海鱒魚血清堿性磷酸酶活性，提高了白蛋白和總膽固醇含量，提示添加ZMLM可能會影響機體蛋白質和脂質代謝，有利于維護肝臟功能；飼糧添加10% ZMLM 一定程度上提高了海鱒魚腸道絨毛高度、絨毛寬度、絨毛面積和肌肉層厚度。Dogankaya 等[25]報道，用ZMLM 替代飼糧中25% 的魚粉不影響虹鱒魚肝臟、腎臟和腸道形態，但替代比例達50%、100%時一定程度上損害了虹鱒魚內臟器官，破壞了小腸黏膜結構。因大麥蟲養分含量高，過量添加時會加重腸道消化負擔和內臟器官代謝負擔，可能使器官受損；同時，大麥蟲所含養分若沒有被動物充分消化利用，將給腸道內有害菌的生長繁殖提供養分，而過度繁殖的有害菌會破壞腸道形態結構。Miko?ajczak等[15]研究發現，添加10% ZMLM 顯著降低了海鱒魚消化道中氣單胞菌屬、藍細菌屬和腸球菌相對豐度，一定程度上提高了芽孢桿菌相對豐度，提示飼糧添加適量ZMLM 可能利于調節水產動物腸道菌群結構。

4 小結與展望

綜上所述，用大麥蟲部分替代飼糧中的常規蛋白質飼料或額外適量添加大麥蟲有利于改善動物生長性能、調節機體物質代謝、提升機體免疫功能和腸道健康水平，這與其含有較豐富的常規養分和具有免疫調節、抗菌、抑炎等功能的生物活性物質（如甲殼素、殼聚糖、抗菌肽）以及改善飼糧養分消化率等有關。在養殖生產中，需要綜合考慮動物種類及其年齡階段、大麥蟲添加形式、擬替代常規飼料原料種類等確定大麥蟲在飼糧中的用量，通常其添加水平以低于15% 為宜。由于大麥蟲甲殼素含量高，最好在飼糧中同時添加甲殼素酶以降低甲殼素的抗營養作用；另外，為延長飼料保質期，建議適當增加飼料抗氧化劑的用量。

當前，大麥蟲飼料化利用的研究尚處于起步階段，其在動物生產中的應用研究主要集中于肉仔雞、斷奶仔豬和少數幾種水產動物；在動物飼糧配方中應用方式還僅是利用大麥蟲的粗蛋白質、粗脂肪等常規養分，對大麥蟲功能性物質的挖掘特別少；此外，關于大麥蟲對動物產品品質、長期應用于動物生產中安全性評估、在動物飼糧中適宜添加量及其在動物生產中作用機制的研究非常少。今后尚需重點開展以下幾方面的研究：①探究大麥蟲及其制品在不同種類動物及其不同年齡階段飼糧中替代常規蛋白質飼料的比例或其在動物飼糧中額外添加的適宜用量；②通過開展體內、體外試驗，尤其需要進行較長試驗期的動物飼養試驗，系統評估大麥蟲產品應用于動物生產中的安全性，對于用餐廚垃圾、動物糞便及下腳料等養殖生產的大麥蟲，要格外關注同源性污染問題；③系統研究大麥蟲及其制品對動物生長/生產性能、屠宰性能和產品品質的影響及其可能作用機制，并重點探討其對腸道功能的調節作用；④加強大麥蟲深加工技術研發，充分挖掘與利用大麥蟲功能性物質，并通過體內試驗驗證其作為功能性飼料添加劑的應用效果；⑤大麥蟲的規模化生產是保障其產品飼料化利用可持續的關鍵，尚需不斷提高大麥蟲蟲卵孵化技術、加強自動化設備研發、提升大麥蟲加工制備工藝以及提高產品儲藏技術等，逐個解決大麥蟲規模化生產中的技術難題。此外，為實現大麥蟲產業良性和健康發展，還要制訂大麥蟲產品市場準入標準，同時加強產品質量安全的監督管理。總之，大麥蟲飼料化利用前景較好，隨著其規模化養殖技術、深加工工藝的不斷提升及其在動物飼糧中應用研究的不斷深入，大麥蟲將會在未來養殖業發展中發揮一定作用。