黑水虻资源化利用研究

黄友良 ，欧玲利

（1.广东益地农业科技有限公司，广州 510555；2.佛冈沃土农业科技有限公司，广东 清远 511500）

黑水虻最早分布于南美洲热带草原，后来，人们了解了其资源化利用的大好前景，所以被引入到美国、日本等地。现如今，我国的华北、华南地区都有黑水虻分布，给我国相关资源的利用奠定了坚实的基础。我国针对黑水虻的利用不限于畜禽粪便方面，还应用在动物饲料、医药、生物石油等领域，不仅提升了资源的绿色化水平，还能提供多样化的资源，为各个行业的发展提供坚实的资源基础。在进行资源开发之前，要对黑水虻的生物学特性进行详细的研究，为后期资源化的高效利用奠定坚实的基础。

1 黑水虻的生物学特性

黑水虻的生命周期分为卵期、幼虫期、蛹期和成虫期四个时期，整个生长周期为35 d左右。卵期的黑水虻呈现为光洁的椭圆形，具有乳白的颜色，产卵主要是卵块形式进行集中生产。黑水虻卵孵化受到气候、温度、季节等因素的影响，所以呈现出长短不一的孵化周期，孵化周期在4～14 d。黑水虻卵孵化的最佳温度是25～33℃，最佳的孵化湿度为60%～80%。而黑水虻幼虫期为15 d左右，该时期的最佳生长温度为25～30℃。

在幼虫期内，根据蜕皮次数，主要分为六个龄期，低龄幼虫颜色为白色，并随着龄期的增长颜色不断加深。一龄幼虫几乎不进食，二龄幼虫开始大量进食，保证身体生长所需，六龄幼虫也被叫做预蛹，颜色黄黑，其表皮呈现较强的韧性，十分结实。预蛹阶段不再进食，远离食物，寻找温暖干燥的空隙为化蛹做准备。

黑水虻取食十分广泛，除了几丁质和骨骼物质，几乎能以所有种类的固体有机物废弃物为食物。针对这一特性，人们可以充分利用其对餐厨垃圾、食品加工废料、畜禽粪便进行处理。黑水虻在幼虫表皮蜕内度过蛹期，此时间内其最佳的生长温度为25～28℃。黑水虻成虫个体较大，身体长度为15 mm左右，头部呈黑色，头顶较宽，眼睛周围分布着微黄色小点。成虫的翅膀具有蓝色金属光泽，成虫生长需要的最佳温度为≥26℃[1]。

2 黑水虻资源化利用

当前，黑水虻在畜禽处理、动物饲料、医药以及生物石油等领域都获得了较大的研究进展，尤其是针对大规模的畜禽养殖行业，可以有效降低其污染物的排放，减轻对环境的污染。统计发现，我国畜禽养殖中养猪领域每天排出粪便高达82.3万t，占畜牧产业污染的14.3%，给本就面临压力巨大的环境雪上加霜。针对这一情况，我国相关部门开始进行整治，随着人们环保意识的不断提升，加强对畜禽粪便的管理成为当前的重点工作。而黑水虻的资源化利用具有较大的优势。

首先，黑水虻幼虫是腐食性昆虫，可以以畜禽粪便为食物，具有较强的适应能力和繁殖能力，对于养殖来说具有较大的便利性。尤其是预蛹化蛹前具有迁徙特性，十分有利于黑水虻幼虫分离，有利于饲养。其次，黑水虻虽然以有机腐食为食物，但是其不产生致病菌，也不喜好人类居住的环境，不会污染人类住所，可以说完全无害。所以，扩大黑水虻在资源化利用中的应用范围，成为必然趋势。

2.1 黑水虻在畜禽粪便处理中的资源化利用

2.1.1 降低畜禽粪便造成的污染

黑水虻主要以有机腐食为食物，所以将其应用到畜禽粪便的处理中，不仅可以降低畜禽粪便的堆积和污染，还可以降低畜禽粪便异味对空气环境的污染，降低环境污染。数据统计表明，黑水虻幼虫取食，两周内可使畜禽粪便堆积减少56%，处理后的畜禽粪便可以降低营养元素的含量，降低对土壤环境的污染。应用黑水虻对猪粪处理，经计算，猪粪中的氮、磷、钾元素分别降低了55.1%、44.1%和52.8%。而空气质量测验发现，黑水虻幼虫处理后，畜禽粪便中的气味基本消除，降低了对土壤、空气、水质的污染，提升了畜牧养殖环境的质量，对于畜牧养殖事业与自然环境的和谐发展具有重要的促进作用。

2.1.2 驱避家蝇

畜牧养殖领域养殖黑水虻，可以有效抑制家蝇的滋生，降低传染性疾病的传播率，保证畜禽、人类的身体健康。研究发现，黑水虻幼虫可以产生某种物质，驱避家蝇。此外，家蝇幼虫在黑水虻幼虫取食过的粪便中生长状态不好，成活数量较低。而黑水虻生活的粪便对于成虫产卵也具有抑制作用。调查发现，鸡粪采用黑水虻处理后，可以完全抑制家蝇的产生。由此可见，人们应积极将黑水虻应用在畜禽粪便处理中，有效降低畜禽养殖过程中的家蝇滋生数量。

2.1.3 有效抑制粪便的有害微生物活动

在畜禽粪便中养殖黑水虻，可以有效抑制畜禽粪便中的有害微生物活动，降低其对环境的破坏。例如，在鸡粪中养殖黑水虻，在养殖前后进行沙门氏肠杆菌和大肠杆菌检测，养殖黑水虻后，两种细菌的数量大幅度降低。此外，黑水虻幼虫能够对奶牛粪便中的大肠杆菌O157:H7产生有效的抑制作用。有上述可知，在畜禽养殖中积极应用黑水虻，可以有效抑制有害微生物数量，降低对整体环境的污染和破坏，提升了环境质量，更加利于人类的发展和建设。

2.2 黑水虻幼虫和预蛹饲料价值的研究进展

2.2.1 黑水虻幼虫的营养成分

黑水虻幼虫的干重高达42%～43%，其蛋白质含量远远超过40%，与豆粕的蛋白含量相近；而黑水虻中矿物质的含量大于10%，远远大于豆粕中矿物质的含量，粗脂肪含量超过30%。通过对黑水虻和预蛹中的氨基酸含量进行检测发现，黑水虻预蛹的氨基酸含量与豆粕十分接近。

2.2.2 黑水虻幼虫饲料化应用

研究发现，畜禽粪便养殖的黑水虻，其营养价值较高，尤其适合添加到动物饲料中。有学者对其营养成分进行了精细化研究，对照组饲料未添加任何额外成分，观察组饲料添加一定量的黑水虻幼虫干粉。其间对两种饲料进行氨基酸水平的化验和计算，发现观察组17种必需氨基酸、粗脂肪、粗蛋白质含量远远高于对照组中的17种必需氨基酸、粗脂肪、粗蛋白质含量。

鸡饲料可以添加黑水虻幼虫粉，以提升养殖鸡的饲料品质，它可以完全替代饲料配方中的豆粕粉。猪养殖企业饲料可以添加黑水虻幼虫粉，因为它富含氨基酸、粗脂肪和钙质，可以提升猪饲料的品质和营养成分。黑水虻幼虫粉还可以应用到水产领域，人们可以将黑水虻幼虫粉添加到泥鳅饲料中。黑水虻预蛹中含有一定量的多聚几丁质，但是该成分会抑制畜禽对其他营养成分的吸收和消化，直接影响畜禽养殖的饲料应用[2]。

2.3 黑水虻药用价值

黑水虻幼虫具有较大的药用价值。经过诱导，黑水虻幼虫会产生凝集素、抗菌肽、溶菌酶等多种免疫成分，在医药领域具有重要的研究和应用价值。研究发现，虽然黑水虻幼虫身处较差的生活环境，但是其具有较强的免疫能力，能在体内消化霍乱、疟疾等病原微生物，保证机体的健康生长。黑水虻体内含有抗菌肽成分，其在黑水虻幼虫中含量丰富。黑水虻抗菌肽研究发现，当黑水虻受到外界刺激时，就会开启免疫反应，产生具有较强抗菌能力的小分子活性肽，即黑水虻抗菌肽。黑水虻抗菌肽具有较强的热稳定性、抗菌谱广泛、水溶性好、分子量小，尤其对产生病变的真核细胞和原核细胞具有较强的作用，对正常的真核细胞不产生免疫反应，因黑水虻抗菌肽具有较大的应用前景。

学者夏嫱等对黑水虻抗菌肽的抗菌作用进行了研究，用大肠杆菌液针刺浸泡黑水虻幼虫1 min，持续饲养一天，最后从其体内分离得到的抗菌肽具有较强的抵抗大肠杆菌生长的能力[3]。通过对黑水虻幼虫进行诱导，再对其提取的抗菌肽进行分离，结果发现该物质不仅有较强的抗菌作用，还有抵抗肿瘤疾病、病毒感染的功效，不会增加致病菌的耐药性，与传统药品相比，具有较大的应用优势和前景。黑水虻幼虫分泌的己二酸具有较强的抗菌能力，已经被应用到烧伤、创伤愈合等临床治疗领域。在治疗临床皮肤疾病中，当己二酸浓度达到120 μg/mL时，它可以对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、痢疾等病菌的生长产生较强的抑制作用。长期研究发现，黑水虻幼虫体内分离的己二酸对于抑制如肺炎克雷伯菌、淋病奈瑟菌的成长活性具有强大的作用。而月桂酸、蛋白酶、P450解毒酶、水解酶等成分，经免疫反应产生的BF64抗菌蛋白和BD2抗菌蛋白，具有特别强的抗菌能力，是青霉素的几百倍。

2.4 黑水虻幼虫提取生物柴油

黑水虻幼虫体内含有大量脂肪，可以用于生物柴油的提炼和制取。人们可以采用超临界流体萃取技术提取黑水虻幼虫中的油脂成分，该油脂的柴油特征值各指标基本达到国家标准。因此，黑水虻幼虫是一种生产生物柴油的新型优质原料，也为我国柴油资源的挖掘提供了更多路径。从黑水虻幼虫中提取生物柴油，可以有效降低传统油品制造过程中产生的污染，保持地球的资源储备，为持续稳定发展奠定坚实基础。

人们可以将黑水虻幼虫与微生物协同作用于水稻秸秆和餐厨垃圾，通过一段时间培养，可以得到一定的生物柴油。餐厨垃圾经其处理后，水分降低了10%，黑水虻幼虫虫体粗脂肪含量达到39.2%，由其生产得到的生物柴油中十二烷酸甲酯、油酸甲酯和十六烷酸甲酯的含量比例接近以动物油脂为原料生产得到的生物柴油比例，但该生物柴油在低温下更有优势，比以油菜籽为原料生产的生物柴油的抗氧化能力更强。

3 结语

黑水虻具有腐食特性，将其利用在畜禽粪便的处理中，可以有效降低粪便对环境的污染，改善生态环境。黑水虻幼虫具有丰富的粗脂肪、钙质以及蛋白等营养成分，添加到畜禽饲料、水产饲料中，可以有效提升产品的品质，提升其营养价值。此外，黑水虻抗菌肽也具有较大的药用价值，黑水虻还能用于提取生物柴油，有助于我国实现资源多样化。可见，黑水虻应用前景十分广阔，值得人们付出更多的时间和精力展开深入研究。