黑水虻幼蟲生物轉(zhuǎn)化豬糞產(chǎn)品在蛋雞飼養(yǎng)中的應(yīng)用研究

謝久鳳 郝尚華 羅夢香 崔光周 張宏森 王玉萍 季亞欣 王明道

（1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，河南 鄭州 450002；2.河南省煙草公司信陽市公司，河南 信陽 464000；3.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)微生物重點實驗室，湖北 武漢 430000）

黑水虻是一種外形類似黃蜂的雙翅目水虻科昆蟲，對人畜無害，在自然界以腐爛的有機物和動物糞便為食[1]。黑水虻幼蟲富含蛋白質(zhì)、脂肪以及微量元素，微量元素含量高于魚粉和豆粕，是一種理想的昆蟲蛋白飼料[2]。目前已有很多關(guān)于黑水虻幼蟲作為飼料的報道。車彥卓等[3]研究表明，使用黑水虻蛋白替代豆粕，并使日糧粗蛋白質(zhì)水平降低至14.85%時，對雞蛋蛋清品質(zhì)無不良影響。張金金等[4]研究發(fā)現(xiàn)，日糧中添加黑水虻幼蟲粉可提高蛋雞產(chǎn)蛋后期的生產(chǎn)性能，改善血清生化指標(biāo)，且不會對蛋雞機體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)產(chǎn)生不良影響。

隨著養(yǎng)豬業(yè)規(guī)模化、集約化迅速發(fā)展，養(yǎng)豬場豬糞的排放量逐漸增加，對環(huán)境的污染產(chǎn)生一定的影響[5]。雖已有很多關(guān)于黑水虻幼蟲轉(zhuǎn)化豬糞的報道[6-7]，但關(guān)于轉(zhuǎn)化后的蟲體及殘渣在蛋雞飼養(yǎng)方面鮮有報道。本試驗使用4 日齡黑水虻幼蟲轉(zhuǎn)化豬糞，待幼蟲進入預(yù)蛹期后與剩余殘料一同烘干粉碎作為飼料添加劑。在蛋雞飼養(yǎng)試驗中，在蛋雞基礎(chǔ)日糧中添加5%、15%、25%生物轉(zhuǎn)化混合物（BFM），分析其對蛋雞生產(chǎn)性能、蛋品質(zhì)、血清生化指標(biāo)和抗氧化能力的影響，為黑水虻在豬糞處理系統(tǒng)中的實際應(yīng)用提供新的思路和方向。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

黑水虻蟲卵由華中農(nóng)業(yè)大學(xué)微生物農(nóng)藥國家工程研究中心提供。豬糞由華中農(nóng)業(yè)大學(xué)種豬場提供，含水量約77%。試驗蛋雞為270日齡健康的京紅褐蛋雞，由湖北荊州宇祥蛋雞場提供。

1.2 試驗地點和試驗期

豬糞生物轉(zhuǎn)化試驗和產(chǎn)品加工在華中農(nóng)業(yè)大學(xué)微生物農(nóng)藥國家工程研究中心進行。蛋雞飼養(yǎng)試驗在荊州市宇祥雞場進行。試驗期8周，其中第1周為預(yù)試期，第2～8周為正式試驗期。

1.3 黑水虻幼蟲飼養(yǎng)

黑水虻成蟲在溫室網(wǎng)紗籠中飼養(yǎng)，溫度30 ℃，濕度75%，采用誘卵器收集黑水虻蟲卵，在30 ℃濕麥麩上孵育。蟲卵30 ℃條件下孵化后，先使用少量麩皮將黑水虻幼蟲養(yǎng)至4日齡，蟲體單重達3～5 mg。

1.4 豬糞的生物轉(zhuǎn)化及成分分析

每1 000 kg 新鮮豬糞表面接種1 000～1 200 只4 日齡黑水虻幼蟲，置于2 m × 0.75 m × 0.5 m 的鐵槽中進行生物降解，豬糞深度約15 cm，使用網(wǎng)紗（2.5 m ×1.0 m，20 目）封閉裝置體[8]，整個養(yǎng)殖期間防止家蠅等其他食糞生物進入。每天用鐵鏟手動攪拌鐵槽中的轉(zhuǎn)化物質(zhì)進行換氣，控制室內(nèi)溫度25 ℃、濕度75%。整個處理期約2 周。黑水虻有些幼蟲變成深棕色，這些深色的個體被定義為蛹前。當(dāng)鐵槽內(nèi)預(yù)蛹數(shù)量約占總數(shù)的1/2時，將BFM收集在熱風(fēng)循環(huán)烘箱中105 ℃烘干4～6 h。干燥后的BFM 用研磨機研磨，通過300 μm 篩，在室溫（24 ℃）下儲存在密封塑料袋中，黑水虻幼蟲轉(zhuǎn)化豬糞產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)路線見圖1。

BFM干物質(zhì)氨基酸含量采用氨基酸自動分析儀測定，方法參照GB 5009.124—2016。維生素B1（VB1）含量的測定參照GB 5009.84—2016，維生素B2（VB2）含量的測定參照GB 5009.85—2016，維生素B6（VB6）含量的測定參照GB 5009.154—2016。

微量元素含量采用原子吸收分光光度度計進行分析，鋅含量的測定參照GB 5009.14—2017，鐵、錳含量的測定參照GB 5009.90—2016，銅含量的測定參照GB/T 5121.1—2008，硒含量的測定參照GB 5009.93—2017；粗蛋白質(zhì)含量的測定參照GB 5009.5—2016，粗脂肪含量的測定參照GB 5009.6—2016，粗灰分含量的測定參照GB 5009.4—2010，鈣含量的測定參照GB 5009.92—2016，磷含量的測定參照GB 5009.87—2016，粗纖維含量的測定參照GB/T 6434—2006。

1.5 試驗設(shè)計與飼養(yǎng)管理

試驗采用完全隨機設(shè)計，將216 只蛋雞隨機分為3組，每組3個重復(fù)，每個重復(fù)24只。對照組蛋雞飼喂基礎(chǔ)日糧，試驗組1、試驗組2、試驗組3 分別在基礎(chǔ)日糧中添加5%、15%、25%的蟲體和蟲糞混合物。調(diào)整基礎(chǔ)日糧配方，使各組日糧的代謝能、粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、粗纖維、鈣、磷等營養(yǎng)水平基本一致，基礎(chǔ)日糧參考NRC（1994）標(biāo)準(zhǔn)和《蛋雞飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)》（NY/T 21—2004）進行配制。基礎(chǔ)日糧組成及營養(yǎng)水平見表1。

試驗雞飼養(yǎng)方式為3層階梯式籠養(yǎng)，每籠3只雞，由專人喂養(yǎng)，自由采食和飲水，自然通風(fēng)，每天光照時間為17 h，每日飼喂2次，每天清糞1次。

1.6 測定指標(biāo)及方法

1.6.1 生產(chǎn)性能

從正式試驗期開始每日以重復(fù)為單位記錄產(chǎn)蛋數(shù)、蛋重、采食量；每日觀察雞的精神狀態(tài)、食欲和排糞情況，計算蛋雞生產(chǎn)性能。

1.6.2 蛋品質(zhì)

于試驗結(jié)束當(dāng)天早上每組隨機撿取30枚（每個重復(fù)抽10枚）雞蛋用于蛋品質(zhì)的檢測。

采用電子數(shù)顯卡尺測量縱徑、橫徑并計算蛋形指數(shù)；ST120H蛋殼強度測定儀（上東盛泰儀器有限公司）測定蛋殼強度，ZRX-18064 多功能蛋品質(zhì)測定儀（北京中瑞祥科技有限公司）測定蛋白高度和哈夫單位；分離蛋黃和蛋白，稱蛋黃重和蛋白重；擦凈蛋殼上附著的蛋清，晾干，稱重，取蛋殼大頭、小頭和中間，去蛋殼膜，211-101K 0～25 mm螺旋測微器（宿遷庭澤電子商務(wù)有限公司）測定厚度，并計算平均值。

式中：H為蛋白高度（mm），W為蛋重（g）。

1.6.3 血清生化指標(biāo)

試驗結(jié)束時，從每個重復(fù)隨機抽取1 只雞，禁食12 h，空腹翅下靜脈采血3 mL 于非抗凝管中，常溫靜置2 h，5 000 r/min 離心10 min 得到上清液，分裝至EP 管中，-80 ℃冷凍保存。采用JCA-BM-6010全自動生化儀（北京科力怡達醫(yī)療技術(shù)有限公司）測定血清總蛋白（TP）、白蛋白（ALB）、甘油三酯（TG）、總膽固醇（TC）、堿性磷酸酶（ALP）、高密度脂蛋白（HDL）和低密度脂蛋白（LDL）。

1.6.4 血清抗氧化指標(biāo)

采用試劑盒（南京建成生物工程研究所）測定血清中總抗氧化能力（T-AOC）、超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）活性和谷胱甘肽（GSH）、丙二醛（MDA）含量。

1.7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

試驗數(shù)據(jù)采用SPSS 26 軟件進行單因素方差分析，LSD法進行多重比較。結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示，P＜0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 黑水虻幼蟲生物轉(zhuǎn)化豬糞結(jié)果和產(chǎn)品成分分析

采用黑水虻幼蟲處理1 000 kg（含水量770 g/kg）新鮮豬糞兩周后產(chǎn)生了168 kg（含水量86 g/kg）的BFM，黑水虻幼蟲總重量由最初的4.1 kg（含水量708 g/kg）增加至130.7 kg（含水量723 g/kg）。BFM 營養(yǎng)成分分析和NRC（1994）日糧營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)見表2。

由表2 可知，BFM 中粗蛋白質(zhì)（205 g/kg）、粗脂肪（195 g/kg）、磷（55 g/kg）含量均高于NRC 標(biāo)準(zhǔn)；鈣含量為26 g/kg，接近NRC 標(biāo)準(zhǔn)；微量元素銅（46 mg/kg）、鋅（180 mg/kg）、錳（555 mg/kg）、硒（2.33 mg/kg）含量較高，BFM中還含有豐富的VB1、VB2和VB6。對必需氨基酸的分析結(jié)果表明，除精氨酸（4.6 g/kg）外，BFM中其他氨基酸含量均高于NRC標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 BFM對蛋雞生產(chǎn)性能的影響（見表3）

試驗期間蛋雞精神狀態(tài)良好、食欲旺盛，成活率為100%。

由表3 可知，試驗組1 蛋雞的產(chǎn)蛋率最高，為85.73%；試驗組3 的產(chǎn)蛋率為73.83%，顯著低于其他組（P＜0.05）。各組平均蛋重隨著BFM添加量的增加而提高，試驗組3 蛋雞的平均蛋重顯著高于其他各組（P＜0.05）；試驗組3 蛋雞的平均日采食量最低，顯著低于其他各組（P＜0.05），表明蛋雞對BFM的適口性較差。

2.3 BFM對蛋雞蛋品質(zhì)的影響（見表4）

由表4可知，與對照組相比，試驗組1蛋黃重顯著升高（P＜0.05），蛋殼厚度顯著升高（P＜0.05）；試驗組3蛋白重顯著升高（P＜0.05），蛋形指數(shù)顯著降低（P＜0.05）。

2.4 BFM對蛋雞血清生化指標(biāo)的影響（見表5）

表5 BFM對蛋雞血清生化指標(biāo)的影響

由表5 可知，與對照組相比，試驗組2 蛋雞血清TP含量顯著提高（P＜0.05）；各試驗組蛋雞血清TG 含量分別降低4.9%、6.7%、3.4%（P＞0.05）；試驗組2和試驗組3蛋雞的TC含量分別降低了8.2%和8.9%（P＜0.05）。

2.5 BFM對蛋雞血清抗氧化指標(biāo)能的影響（見表6）

表6 BFM對蛋雞血清抗氧化功能的影響

由表6可知，與對照組相比，試驗組2、試驗組3蛋雞血清T-AOC和GSH含量顯著提高（P＜0.05）；試驗組2血清SOD 活性顯著提高（P＜0.05），試驗組1 和試驗組3 也分別提高了3.6%和7.1%（P＞0.05）；試驗組1 和試驗組2蛋雞的CAT 活性顯著提高（P＜0.05）；各試驗組蛋雞的MDA含量分別降低14.7%、16.4%、10.3%（P＜0.05）。

3 討論

3.1 黑水虻幼蟲生物轉(zhuǎn)化豬糞結(jié)果和產(chǎn)品成分分析

隨著養(yǎng)殖業(yè)大規(guī)模發(fā)展，畜禽糞便污染處理及飼料用糧供應(yīng)不足問題日益凸顯。黑水虻幼蟲能夠以畜禽糞便為食，在取食過程中能夠?qū)S便中殘余的營養(yǎng)物質(zhì)進行充分轉(zhuǎn)化利用，有效減少糞便臭味[9]。黑水虻幼蟲含有豐富的蛋白質(zhì)、油脂和多種必需氨基酸，可作為蛋白原料為養(yǎng)殖業(yè)提供優(yōu)質(zhì)蛋白[10-11]。目前已經(jīng)批準(zhǔn)在水產(chǎn)餌料中添加黑水虻蟲粉，在家禽飼料中還未大范圍推廣[12]。本研究利用黑水虻幼蟲轉(zhuǎn)化處理豬糞后的蟲體和蟲糞混合物添加到蛋雞日糧中，探討其在蛋雞飼養(yǎng)中的可行性和最適添加量。

陳柏宇等[13]研究發(fā)現(xiàn)，黑水虻蟲干含粗蛋白40%～45%、粗脂肪23%～26%、鈣3%、粗灰分3.1%～19.7%，還含有豐富的維生素、多種氨基酸和少量的微量元素。黑水虻蟲體由于飼養(yǎng)環(huán)境、飼養(yǎng)方式和蟲齡等不同，營養(yǎng)成分和含量也存在一定差異。本試驗通過對黑水虻幼蟲轉(zhuǎn)化豬糞后的BFM 營養(yǎng)成分分析得出，BFM 中粗蛋白、粗脂肪和磷含量高于NRC標(biāo)準(zhǔn)，蛋雞飼料必需的微量元素和多種氨基酸含量高于NRC標(biāo)準(zhǔn)，還含有鈣、磷和豐富的水溶性VB1、VB2和VB6，與上述研究結(jié)果一致，表明BFM 綜合營養(yǎng)水平完全符合蛋雞基礎(chǔ)日糧標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 BFM對蛋雞生產(chǎn)性能的影響

研究表明，日糧營養(yǎng)、飼養(yǎng)環(huán)境和動物品種等均會影響蛋雞的生產(chǎn)性能[14-15]。生產(chǎn)性能是蛋雞養(yǎng)殖中最關(guān)鍵的指標(biāo)，直接與經(jīng)濟效益相關(guān)，其中產(chǎn)蛋率是衡量蛋雞產(chǎn)蛋性能的重要指標(biāo)[16]。本研究中，試驗組1和試驗組2蛋雞的產(chǎn)蛋率與對照組相比雖然無顯著差異，但略有升高。研究表明，飼料中能量、蛋白質(zhì)、維生素等營養(yǎng)物質(zhì)水平對蛋雞產(chǎn)蛋率起決定性作用[17]。試驗組3蛋雞的采食量最低，說明BFM對蛋雞的適口性較差，能量和養(yǎng)分?jǐn)z入量不充足，導(dǎo)致產(chǎn)蛋率低。日糧中蛋白質(zhì)含量直接影響蛋重，各試驗組蛋雞的平均蛋重均顯著高于對照組，可能是因為BFM中蛋白質(zhì)含量較高，有利于蛋雞體內(nèi)蛋白質(zhì)的代謝合成。各試驗組蛋雞的料蛋比與對照組相比無顯著差異，表明蛋雞對BFM的消化利用率與基礎(chǔ)日糧相似。王海堂等[18]在蛋雞基礎(chǔ)日糧中添加3%黑水虻蟲體可改善蛋雞生長性能，提高飼料利用率和消化率。本研究結(jié)果顯示，蛋雞日糧中添加黑水虻蟲體和蟲糞對蛋雞生長性能具有改善作用，與王海堂等[18]的研究結(jié)果相符。

3.3 BFM對蛋雞蛋品質(zhì)的影響

日糧中添加BFM對蛋雞蛋白重和蛋黃重具有顯著影響，可能與添加物含有豐富的蛋白質(zhì)、氨基酸和維生素有關(guān)。蛋殼是雞蛋用于抵抗外界壓力和微生物入侵的屏障，蛋殼的形成需要大量的鈣，日糧中鈣供應(yīng)不足會影響蛋殼厚度，還會對蛋雞機體鈣磷代謝和生長性能造成不良影響。研究表明，日糧鈣水平對蛋雞蛋殼品質(zhì)有顯著影響[19]。本研究中，蛋殼厚度在0.35～0.38 mm 之間，試驗組蛋雞的蛋殼厚度大于對照組，試驗組蛋雞的蛋殼強度與對照組相比無顯著差異，說明BFM對蛋殼厚度與蛋殼強度的影響與基礎(chǔ)日糧相近，BFM中的鈣能夠被蛋雞很好地吸收利用。哈夫單位越高表明蛋白質(zhì)越黏稠，蛋品質(zhì)越好，本研究中哈夫單位值為84.27～85.49，大于優(yōu)質(zhì)雞蛋標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的70；蛋形指數(shù)影響種蛋的孵化性能，試驗組3 蛋雞的蛋形指數(shù)顯著低于對照組，可能與試驗組3采食量低有關(guān)，與Secci等[20]研究結(jié)果一致。

3.4 BFM對蛋雞血清生化指標(biāo)的影響

血清生化指標(biāo)能夠直接反映動物的生理健康水平和營養(yǎng)代謝狀況，血清TP和ALB在一定程度上能夠反映機體蛋白質(zhì)代謝狀態(tài)，TP和ALB含量的增加，表明動物機體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成代謝加強；ALP 活性能夠直接反映磷代謝的狀態(tài)[21]；TC含量可反映機體脂代謝水平，在一定范圍內(nèi)，TC 含量降低，表明脂代謝水平增強，反之減弱；血清中HDL 和LDL 是TC 的搬運載體，LDL 含量越低，HDL 含量越高，說明蛋雞脂代謝能力加強，反之減弱。本研究中，試驗組2的TP含量顯著增加，ALB含量有增加趨勢，說明日糧中添加BFM能夠增強蛋雞體內(nèi)蛋白質(zhì)合成能力。與對照組相比，試驗組的TG 和TC 含量總體降低，其他指標(biāo)無明顯變化，說明BFM對蛋雞的脂代謝能力有改善作用。有研究報道，在日糧中添加適量黑水虻幼蟲粉可提高蛋雞蛋白質(zhì)沉積，增強機體新陳代謝，改善脂類代謝功能[22]，本研究結(jié)果與上述研究結(jié)論一致。

3.5 BFM對蛋雞血清抗氧化功能的影響

抗氧化功能增強有助于提高機體免疫水平，T-AOC能夠反映機體系統(tǒng)性抗氧化及清除自由基的能力，自由基作用于脂質(zhì)發(fā)生過氧化反應(yīng)，氧化最終產(chǎn)物為MDA，與細胞損傷、脂質(zhì)過氧化有關(guān)，MDA含量降低對細胞起到保護作用，其含量綜合反映生物體內(nèi)防御和免疫反應(yīng)水平；SOD和CAT是重要的抗氧化酶，能夠有效清除體內(nèi)自由基[23]。谷胱甘肽有GSH和氧化型（GSSG）兩種形式，在生理條件下以GSH占絕大多數(shù)。GSH作為體內(nèi)一種重要的抗氧化劑，能夠清除體內(nèi)的自由基，清潔和凈化體內(nèi)環(huán)境污染，還具有保肝和解毒作用。本研究中，試驗組蛋雞的T-AOC、SOD、GSH、CAT含量顯著增強加，MDA 含量與對照組相比顯著降低，其中試驗組2的改善作用明顯，說明飼料中添加BFM可顯著提高蛋雞抗氧化能力，維護機體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)。推測蛋雞對飼料中蛋白質(zhì)、氨基酸、鈣、磷和微量元素等營養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用有界限范圍，只有在合適的范圍內(nèi)才能被機體有效利用，使機體內(nèi)環(huán)境達到最佳平衡狀態(tài)。

4 結(jié)論

本試驗研究表明，黑水虻幼蟲轉(zhuǎn)化豬糞后的生物產(chǎn)品可部分替代蛋雞基礎(chǔ)日糧。為充分有效利用BFM并且不影響蛋雞生產(chǎn)性能、雞蛋品質(zhì)及蛋雞生理功能的前提下，推薦每千克基礎(chǔ)日糧中添加150 g的BFM。