采食不同有机废弃物黑水虻幼虫饲料价值分析

胡俊茹，何飞，莫文艳，陈晓瑛，黄燕华*，王国霞，孙育平

采食不同有机废弃物黑水虻幼虫饲料价值分析

胡俊茹1，2，3，何飞1，2，3，莫文艳1，2，3，陈晓瑛1，2，3，黄燕华1，2，3*，王国霞1，2，3，孙育平1，2，3

（1.广东省农业科学院动物科学研究所，广东广州510640；2.广州飞禧特水产科技有限公司，广东广州510640；3.广东省畜禽育种与营养研究重点实验室，广东广州510640）

为研究处理有机废弃物黑水虻幼虫（Hermetia illucens）的饲料价值，选取采食餐厨垃圾和鸡粪的黑水虻幼虫为研究对像，采用液相色谱法、原子吸收光谱法对幼虫的常规营养指标和卫生指标进行检测分析。结果表明：两种风干虫粉的水分、粗蛋白质、粗脂肪、灰分、甲壳素含量分别为1.40%、5.97%；35.14%、39.05%；38.17%、10.58%；13.03%、25.31%；4.81%、5.42%；蛋氨酸含量为12.43、14.04 mg/g蛋白质；赖氨酸含量为58.07、54.76 mg/g蛋白质。餐厨虫的不饱和脂肪酸与必需脂肪酸分别占总脂肪的60.85%和23.72%，其中油酸和亚油酸含量高达30.7%和21.3%。鸡粪虫的不饱和脂肪酸与必需脂肪酸分别占总脂肪的34.61%和8.2%，且含有十三烷酸和十五碳一烯酸奇数碳脂肪酸。两种黑水虻虫体微量元素含量高于鱼粉和豆粕；其卫生指标Pb、Cr、Hg、As、Cd、F及微生物、抗生素、农药残留等均符合“饲料卫生标准（GB13078-2001）”要求。综上所述，处理餐厨垃圾和鸡粪的黑水虻幼虫富含蛋白质、脂肪以及微量元素，具有较高的饲料研究和开发价值。

黑水虻幼虫；蛋白质；氨基酸；脂肪酸；微量元素；卫生指标

黑水虻（Hermitia illucens）是一种双翅目水虻科昆虫，广泛分布于温带、亚热带及热带地区（Sheppard等，2002）。幼虫营腐生性，取食范围非常广泛，能够迅速将餐厨垃圾、禽畜粪便、变质疏果、陈粮、食品加工下脚料等有机废弃物转化为自身的生物量（Diener等，2009），是一种重要的资源性环境昆虫。目前，黑水虻在动物蛋白质饲料生产、禽畜粪便和生活垃圾处理方面得到应用和推广。有研究表明，通过黑水虻处理的粪便干物质下降58%（Myers等，2008），城市有机垃圾减少70%（Diener等，2011），得到的黑水虻预蛹含有36%～48%粗蛋白质和31%～33%的粗脂肪（Diener等，2009；St-Hilaire等，2007a），营养价值较高，可应用于部分动物生产中（Marco等，2015；Rana等，2015；Kroeckel等，2012；Sealey等，2011；Hem等，2008；St-Hilaire等，2007a；Bondari和Sheppard，1981），并取得了较好的效果。然而，如若将黑水虻幼虫粉作为一种饲料原料进行开发，除了考虑其营养价值以外，还必须对其卫生指标进行检测。因此，本文以处理餐厨垃圾和鸡粪的黑水虻幼虫为例，分析了其饲料营养价值和卫生指标，以期为更好地开发利用黑水虻虫体饲料资源提供数据支持。

1 材料与方法

1.1 材料来源取食餐厨黑水虻13日龄幼虫，在麦麸里孵化5 d后的幼虫，转移到布好餐厨的养殖盘内，养殖8 d，达到上市的幼虫规格；取食鸡粪黑水虻虫18日龄幼虫，在麦麸里孵化5 d后的幼虫，转移到布好餐厨的养殖盘内，养殖13 d，达到上市的幼虫规格，两种虫体由广州飞禧特水产科技有限公司提供。挑选干净的新鲜幼虫，放入玻璃平皿，先于103℃烘箱中烘干2 h，烘掉虫体大量水分，然后调制65℃烘干4 h，在烘干过程中需要多次翻动，以保证均匀受热。

1.2 测定方法水分：105℃常压干燥，采用恒重法（GB/T6435-1986）测定；灰分：采用550℃灼烧法（GB/T 6438-1992）测定；粗脂肪：采用索氏抽提法（GB/T6433-1994）测定；粗蛋白质：采用凯氏定氮法（GB/T6432-1994）测定；甲壳素：采用分光光度法测定；粗纤维：采用过滤法（GB/T6434-2006）测定；氨基酸组成及含量：采用Agilent 1260高效液相色谱仪测定；脂肪酸：采用气相色谱法（GB/ T9695.2-2008）测定；微量元素：采用原子吸收光谱法（GB/T13885-2003）测定；Pb、Cr、Hg、As、Cr、F：采用GB/T13080-2004、GB/T13088-2006/3方法/火焰法、GB/T13081-2006/5、GB/T13081-2006/ 7、GB/T13082-1991、GB/T13083-2002推荐的方法测定；微生物指标：采用GB/T13093-2006、GB/ T13091-2002、GB/T18869-2002推荐的方法测定；农药残留：采用GB/T20366-2006、GB/T5009.19-2008/、NY/T761-2008推荐的方法测定。

2 结果

2.1 黑水虻幼虫粉常规营养指标分析由表1可知，取食餐厨垃圾黑水虻幼虫粉的水分含量为1.40%，明显低于鱼粉和豆粕的水分含量；粗蛋白质含量为35.14%，低于鱼粉和豆粕；然而，粗脂肪含量较高为38.17%，显著高于鱼粉和豆粕的粗脂肪含量；灰分含量为13.03%，低于鱼粉的20.8%，而高于豆粕的6.1%。粗纤维含量为7.7%，高于鱼粉的0.8%和豆粕的5.9%；甲壳素含量为4.81%。而取食鸡粪的黑水虻幼虫水分、粗蛋白质、粗脂肪、灰分含量分别为：5.97%、39.05%、10.58%和25.31%；粗蛋白质低于鱼粉和豆粕；粗脂肪与鱼粉接近，高于豆粕；灰分含量较高。

2.2 黑水虻幼虫粉必需氨基酸含量分析由表2可知，取食餐厨垃圾黑水虻幼虫粉精氨酸、组氨酸、缬氨酸含量高于鱼粉，异亮氨酸含量与鱼粉接近，赖氨酸、蛋氨酸等其余必需氨基酸含量较鱼粉低；精氨酸、组氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸含量与豆粕接近。取食鸡粪黑水虻幼虫缬氨酸、组氨酸含量高于鱼粉，异亮氨酸含量与鱼粉接近，其余必需氨基酸含量较鱼粉低；蛋氨酸含量高于豆粕，其余必需氨基酸含量较豆粕低。

表2 黑水虻幼虫粉必需氨基酸含量分析（蛋白质）mg/g

2.3 黑水虻幼虫粉脂肪酸组成及含量分析由表3可知，取食餐厨垃圾黑水虻幼虫不饱和脂肪酸与必需脂肪酸分别占总脂肪的60.85%和23.72%，特别是油酸和亚油酸含量较高，分别达30.7%和21.3%；奇数碳脂肪酸占总脂肪的0.67%。取食鸡粪黑水虻幼虫不饱和脂肪酸与必需脂肪酸分别占总脂肪的34.61%和8.2%，此外出现了十三烷酸和十五碳一烯酸奇数碳脂肪酸。

表3 黑水虻幼虫粉脂肪酸组成及含量分析%

2.4 黑水虻幼虫粉微量元素含量分析由表4可知，取食餐厨垃圾黑水虻幼虫粉Mg、Fe、Zn、Mn、Cu含量高于鱼粉，除Mg和Cu外，其余微量元素含量也高于豆粕。取食鸡粪黑水虻幼虫粉Mg、Fe、Zn、Mn、Cu含量显著高于鱼粉和豆粕。

表4 黑水虻幼虫粉微量元素含量分析mg/kg

2.5 黑水虻幼虫粉卫生指标分析由表5可知，取食餐厨垃圾黑水虻幼虫粉Pb、Cr检出量小于5 mg/kg，Hg检出量小于0.1 mg/kg，As检出量为0.21 mg/kg，Cd检出量小于0.5 mg/kg，F检出量为20.6 mg/kg；细菌总数2.3×105cfu/g，大肠杆菌＜30个/100 g，沙门氏菌未检出；抗生素类药物以及有机磷类药物未检出。取食鸡粪黑水虻幼虫Cr、As、Cd以及F检出量分别为6.2、0.84、0.59及95.9 mg/kg；细菌总数55 cfu/g，大肠杆菌＜30个/100 g，沙门氏菌未检出；抗生素类药物以及有机磷类药物未检出。

3 讨论

黑水虻幼虫取食范围非常广泛，能够针对特定取食物料富集特定的营养物质（Rana等，2015），因此，取食不同来源废弃物的黑水虻幼虫营养成分含量存在一定差异，例如：取食牛粪和猪粪黑水虻幼虫的粗蛋白质含量分别为42.1%和45.2%，粗脂肪含量为34.8%和31.4%，灰分含量为14.6%和8.3%，粗纤维含量为7%和6.4%（Newton等，1977）；取食腐烂蔬菜、小麦粉及奶油蛋糕等黑水虻幼虫的粗蛋白质含量为42.10%，粗脂肪含量为18.42%（Rana等，2015），采集自厨余和腐烂水果蔬菜处理厂的黑水虻预蛹含有51.39%的粗蛋白质，17.02%的粗脂肪，9.35%的灰分和16.76%的粗纤维（Muin等，2012）；由德国公司生产的黑水虻预蛹水分含量为4.4%，粗蛋白质含量为47.6%，粗脂肪含量为11.8%，甲壳素含量为9.6%（Kroeckel等，2012）。在本试验中取食餐厨垃圾和鸡粪的黑水虻幼虫粗蛋白质含量分别为35.14%和39.05%，粗脂肪含量分别为38.17%和10.58%，灰分含量分别为13.03%和25.31%，甲壳素含量分别为4.81%和5.42%。通过对采食物料的检测发现，餐厨垃圾粗蛋白质含量为21.57%，低于鸡粪的26.56%，粗脂肪含量为31.69%，显著高于鸡粪的3.57%，灰分含量为13.86%，显著低于鸡粪的20.93%。这一结果与的取食两种不同物料幼虫体粗蛋白质、粗脂肪、灰分的蓄积高低具有一致性，因此，黑水虻幼虫营养成分组成及比例与采食物料的营养组分存在必然的联系。

表5 黑水虻幼虫粉卫生指标分析

鱼粉和豆粕被认为是动植物蛋白源中较为理想的饲料蛋白质原料，在实际生产中用量很高。与鱼粉和豆粕比较，取食两种不同物料黑水虻幼虫粗蛋白质含量低于鱼粉和豆粕；取食餐厨垃圾黑水虻幼虫粉精氨酸、组氨酸、缬氨酸含量高于鱼粉，其余低于鱼粉，大部分必需氨基酸含量与豆粕接近；而取食鸡粪的黑水虻幼虫蛋氨酸和缬氨酸含量高于豆粕，其余低于豆粕。虽然黑水虻幼虫粉在粗蛋白质和氨基酸组成上与鱼粉和豆粕存在一定的差异，但部分氨基酸可通过在饲料配制中与其他原料互补或通过添加外源氨基酸的形式进行补充，以提高氨基酸的利用率，或者通过在黑水虻采食物料中添加得到加强，但这需要进一步试验得以验证。总体而言，从经济环保、资源化利用、可持续发展等角度出发，黑水虻虫粉是一种重要的饲用蛋白质资源，具有广阔的发展前景。

昆虫体内脂肪含量很大程度依赖于昆虫采食的食物和发育阶段（Stanley-Samuelson和Dadd，1983）。St-Hilaire等（2007b）发现黑水虻幼虫预蛹前使用含22%的鱼加工废弃物和78%牛粪的混合饲料饲养24 h，体内Omega-3脂肪酸含量比单独使用牛粪饲养预蛹显著提高。本试验中，由于餐厨垃圾和鸡粪自身脂肪含量的差异，导致取食餐厨垃圾黑水虻幼虫脂肪含量显著高于取食鸡粪的幼虫，并且不饱和脂肪酸与必需脂肪酸的比例也发生了较大变化，同时发现昆虫体内的奇数碳脂肪酸的变化，奇数碳脂肪酸具有独特的生理功能，是目前昆虫油脂研究的热点之一。

微量元素是构成动物的必需成分，微量元素的添加对完善饲料营养成分，提高饲料效率和促进动物生长发育及维护健康具有积极的作用。数据显示，取食餐厨垃圾和鸡粪黑水虻幼虫粉的微量元素含量高于鱼粉和豆粕，鸡粪虫微量元素的蓄积尤为明显，这与林启训等（1999）收集猪粪养殖水虻幼虫体内矿物质含量的分析结果一致。一般认为，有机微量元素与无机微量元素相比具有毒性低，利用效率高等优势，因此，如若动物对黑水虻幼虫粉微量元素的消化率和利用率较高，当黑水虻幼虫粉在饲料配方中应用时可以减少微量元素的额外添加，从而降低生产成本。

饲料卫生标准是指用法规的形式限定饲料中各种有毒有害物质的最大允许量，是饲料卫生质量监督和管理的依据，也是畜禽合理饲养的依据，是为了保证饲料的饲用安全，维护畜禽和人类的健康而制订的。采用我国现行“饲料卫生标准（GB13078-2001）”对采食餐厨垃圾和鸡粪黑水虻幼虫的分析发现，重金属和微生物菌群指标低于标准规定的限量，农药和抗生素残留未检出，这说明采食两种废弃物生产的黑水虻幼虫粉均符合“饲料卫生标准（GB13078-2001）”。

综合分析，黑水虻能将有机废弃物转化为蛋白质、脂肪含量高，功能性物质丰富、安全的生物资源，这为目前全球面临的蛋白质和油脂资源匮乏问题提供了解决途径，因此充分利用黑水虻资源，全面、综合开发蛋白质、油脂原料以及功能性饲料添加剂，使之快速地应用于饲料生产是今后饲料行业研究的重点。

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This experiment was conducted to investigate the feeding value of black soldier fly Hermetia illucens larvae for feeding kitchen waste and chicken manure by liquid chromatography and atomic absorption spectrometry analysis techniques.The results showed that the content of moisture，protein，fat，ash and chitin were 1.40%，5.97%；35.14%，39.05%；38.17%，10.58%；13.03%，25.31%；4.81%and 5.42%respectively.The content of lysine were 12.43，14.04 mg/g Pro；methionine were 58.07，54.76 mg/g Pro.While the ratio of unsaturated fatty acid content and essential fatty acid were 60.85%，34.61%；23.72%and 8.2%respectively.The content of oleic acid and linoleic acid were 30.7%and 21.3%in feeding kitchen waste larvae，C13∶0 and C15∶1 fatty acid were found in feeding chicken manure larvae.In addition，the content of mineral elements of larvae was higher than fishmeal and soybean meal.The hygienic index such as Pb，Cr，Hg，As，Cd，F，microorganism，antibiotics and pesticide residues were accord with Hygienic standard for Feeds（GB13078-2001）.These results showed that the larvae for feeding kitchen waste and chicken manure were rich in protein，fat and mineral elements and has higher feed research in value.

Hermetia illucens larvae；protein；amino acid；fatty acid；mineral elements；hygienic index

S963

A

1004-3314（2017）15-0024-04

10.15906/j.cnki.cn11-2975/s.20171506

广东省科技计划项目（2014A020208068；2015A04040433）；广东省海洋渔业科技与产业发展专项（A201501C06）；天河区科技计划项目（201408YG013）；广州市科技计划项目（201604020085）

*通讯作者