不同蛋能比飼料對黑水虻生長發(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)合重點實驗室循環(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、餐廚垃圾及蔬菜殘體等有機廢棄物[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)濟效益[2]。黑水虻規(guī)模化處理不同有機廢棄物時，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，動物的生理生化功能、指標(biāo)以及代謝都會發(fā)生紊亂，造成動物生長發(fā)育遲緩、免疫力降低等。飼料中能量水平不足會對動物生長性能、生產(chǎn)性能及運動性能等造成負(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，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)，蛋能比對嶺南黃雞肌肉剪切力具有明顯影響，高蛋能比組試驗雞的胸肌顏色、外形和風(fēng)味評分值均顯著高于低蛋能比組[8]。

本研究從動物飼料配方的角度明確飼料蛋能比對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，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 ℃，相對濕度為70%）孵化。

1.2 試驗設(shè)計及飼養(yǎng)管理

隨機挑取初孵黑水虻幼蟲1 800 只，隨機分為6 組，每組3個重復(fù)，每個重復(fù)100只。根據(jù)實驗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。試驗飼糧組成及營養(yǎng)水平見表1。

表1 試驗飼糧組成及營養(yǎng)水平

飼喂時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)蛹時停止試驗并蟲料分離，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；能量利用全自動能量儀測定。

1.3.2 不同人工飼糧對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。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。成蟲試驗于溫室下進行，溫度30 ℃，相對濕度70%。種群生命表參數(shù)的計算參照Euler-Lotka進行公式計算。

式中：Sxj為個體從卵發(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時的凈繁殖力。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用Excel 2016 進行數(shù)據(jù)整理，SPSS 24.0 進行數(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）進行分析，Tukey's HSD 進行多重比較。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，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，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，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，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，與其他試驗組相比，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，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，黑水虻成蟲的繁殖能力明顯增強，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，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，其凈增殖率高，有利于種群繁衍。

3 討論

3.1 不同蛋能比對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，存活率和活動能力下降，甚至影響產(chǎn)卵繁殖，蛋白質(zhì)含量過高會產(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 不同蛋能比對黑水虻對氨基酸組成的影響

本研究表明，不同蛋能比飼料對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40%，且疏水性氨基酸對動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，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)、大理石花紋評分，提高肌苷酸含量以及肌間脂肪含量[24]。肉禽試驗表明，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。本次研究從動物飼料的角度探討不同蛋能比飼料對黑水虻幼蟲發(fā)育歷期的影響發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)澳鼙葹?4.54、15.12 g/MJ 時，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、果蔬殘體及魚內(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)儲存的脂肪維持生理活動，且早期的研究報道指出，黑水虻成蟲期因口器退化，無須進食。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，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。本試驗進一步研究表明，當(dāng)飼料蛋能比為14.54、15.12 g/MJ 時，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黑水虻種群發(fā)展有促進作用。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，還能提高個體繁殖力，增加種群數(shù)量[35]。

4 結(jié)論

本試驗發(fā)現(xiàn)，黑水虻幼蟲飼糧的蛋能比為14.54、15.12 g/MJ時，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)濟價值。