蝇蛆及其提取物在动物生产中的应用

蒋 亮，何 俊

(湖南农业大学 动物科技学院，湖南 长沙 410128)

家蝇属于双翅目，蝇科，是全世界最常见、数量最多的一种蝇类，广泛分布于人类居所的90%以上区域，具有繁殖能力强、对环境适应性广、食性杂且嗜食畜禽粪便等特点。家蝇属完全变态昆虫，其幼虫是蝇蛆，可提炼出抗菌活性蛋白和复合氨基酸，是极具开发潜力的动物性蛋白资源和新型的蛋白类免疫增强剂，在畜禽和水产养殖中具有良好的应用前景[1]。此外，从蝇蛆中提取的抗菌肽、甲壳素-壳聚糖(几丁质)以及蛆油等多种提取物也成为新的研究热点。因此，加速开发、推广和应用新型、安全、高效的蛋白资源和添加剂，提高饲料和畜产品的质量与安全，有效的处理动物粪便并对养殖废弃物资源化利用，已经成为畜禽业的迫切问题。本文就近年来蝇蛆及其提取物特性及其开发与利用，以及在畜禽生产中的应用情况等方面的研究进行了综述，以期为蝇蛆及其提取物的进一步开发和应用提供参考。

1 蝇蛆及其提取物

1.1 蝇蛆蛋白

蝇蛆富含蛋白质，可作为一种高质量的动物性蛋白质资源。风干蝇蛆的粗蛋白质含量高达59%～65%，含有16种以上氨基酸，并且其中多为限制性氨基酸，氨基酸总量占干物质总量的51.73%，必需氨基酸占总氨基酸含量的43.83%，必需氨基酸与非必需氨基酸的比值高达69%[2]。蝇蛆粉中的精氨酸、亮氨酸、胱氨酸、酪氨酸、缬氨酸的含量明显高于豆粕、豆饼、肉骨粉、国产鱼粉以及秘鲁鱼粉；组氨酸、蛋氨酸明显低于秘鲁鱼粉，而其它的氨基酸含量与鱼粉接近(表1)。另外，蝇蛆粉氨基酸消化率高达98.93%，远高于植物性蛋白的消化率，接近或高于豆粕、肉骨粉以及鱼粉的消化率。在畜禽养殖中通过添加蝇蛆粉来代替鱼粉，能够降低饲料成本，加速饲料转化率，提高经济效益。此外蝇蛆粉中的维生素、矿物质、脂肪以及脂肪酸在畜禽的生长中也发挥着重大作用。因此，用蝇蛆粉完全或部分替代鱼粉，可以有效解决我国蛋白资源不足的问题。

蝇蛆粉中矿物质和维生素的含量都很高。与大豆相比，蝇蛆粉中微量矿物质元素铁、锌、铜、硒含量明显高于大豆；维生素中脂溶性维生素A(VA)、维生素D(VD)含量丰富，但水溶性维生素中维生素E(VE)、维生素B1(VB1)、维生素B2(VB2)含量低于大豆(表2)。

1.2 抗菌肽

目前抗菌肽研究主要集中于家蝇、果蝇、肉蝇以及绿蝇等双翅蝇类，蝇蛆肽能杀灭或抑制细菌，并且对真菌、病毒、癌细胞等病原体具有抑制作用。蝇蛆体内含有多种不同类型的抗菌肽，根据组成和功能可分为5类：天蚕素类、防御素类、富含脯氨酸的抗菌肽、富含甘氨酸的抗菌肽以及抗真菌肽(表3)。抗生素在生产中的广泛应用会导致病原菌产生耐药性以及在畜产品中的残留问题，而蝇蛆抗菌肽可作为新的抗生素替代品，在一定程度上部分或全部代替抗生素。刘玉等[7]研究表明，抗菌肽和抗生素在对白痢鸡肠道细菌具有显著的抑制作用，均显著高于未治疗的对照组，对白痢鸡的治疗效果相同；但可能因为剂量问题，抗生素组在抑制白痢鸡细菌和治疗效果上优于抗菌肽组。由于寻找新的抗生素替代品困难重重，从家蝇等昆虫提取的抗菌肽，极有可能为抗生素替代品的研发提供新的思路。

表1 蝇蛆与其他4种蛋白质饲料中氨基酸含量的对比[3-4]Table 1 Amino Acid content in Fly Maggot and other four kinds of protein feed

表2 蝇蛆粉和大豆中矿物质及维生素含量的对比(mg/kg)[4-5]Table 2 Comparison of mineral and vitamin contents in fly maggot powder and soybean

表3 抗菌肽的类型及功能[6]Table 3 Types and functions of antimicrobial peptides

注：G- 革兰氏阴性菌；G+ 革兰氏阳性菌；F 真菌；V 病毒；C 癌细胞。

Note: G-: gram negative bacteria; G+: gram-positive bacteria; F: fungi; V: virus; C:cancer cell.

1.3 甲壳素-壳聚糖

甲壳素(chitin)又称为几丁质，其脱乙酰基后的衍生物为壳聚糖。蝇蛆体表有高纯度的甲壳素-壳聚糖，广泛存在于节肢动物外壳、软体动物内(外)壳中、高等植物以及低等植物的细胞壁中，其中蝇蛆等昆虫甲壳素含量可达20%～60%[8]。目前甲壳素主要提取自蝇蛆、虾和蟹，每年可产1000×104t。甲壳素-壳聚糖除了产量高、来源广、价格低廉、绿色环保、可生物降解等特性外，还具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤细胞、抗氧化以及抗微生物等作用。

1.4 家蝇油

家蝇油中营养物质种类丰富，迄今为止已发现了23种脂肪酸，如豆蔻酸、棕榈酸、棕榈稀酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、花生酸、亚麻酸等脂肪酸；其中不饱和脂肪酸含量为56.79%，而单不饱和脂肪酸占42.58%，多不饱和脂肪酸占14.21%[5]。由图1可知，根据获得的虫体发育的3个时期，家蝇油分为3种：蛆油、蛹油、成虫油。不饱和脂肪酸在幼虫到成虫时期体内含量呈上升趋势；饱和脂肪酸在幼虫到蛹时期含量呈上升趋势，而蛹到成虫时期则相反。因此，有必要进一步挖掘和探索家蝇油的有益营养成分，并高效提取出来，实现更广泛的应用，为家蝇种质资源的开发利用开辟新的方向。

2 蝇蛆在动物生产中的应用

2.1 优质动物性蛋白资源

蝇蛆能够有效提高畜禽的生产性能和生长性能，提高肌肉中氨基酸含量，改善肉品质。郭瑞萍等[10]在1日龄寿光鸡的饲料中添加5%的蝇蛆蛋白粉(干粉)，与对照组相比，试验组显著提高了日增重(0.96g)、屠宰率(1.6%)、半净膛率(2.1%)、粗蛋白(2.25%)、肌苷酸(0.45 mg/g)；降低了腹脂率(0.67%)和粗脂肪(0.16%)；王颖娟等[11]在7日龄义兴矮脚鸡饲料中添加25%的蝇蛆蛋白粉(干粉)，肌肉中氨基酸总量(8.3%)、必需氨基酸(3.39%)和鲜味氨基酸(3.42%)的含量明显提高；赫园丽等[12]在35日龄清脚麻鸡中的饲料中添加3%的蝇蛆蛋白粉(干粉)，胸肌、腿肌中粗蛋白质含量分别提高了8.8%和4.4% ，总氨基酸含量分别提高了11.0%和2.3%，鲜味氨基酸含量分别提高了11.9%和3.5%；李广宏等[13]在1日龄青远麻鸡饲料中添加蝇蛆10%蝇蛆蛋白粉(干粉)，在室内笼养是条件下，与对照组相比，试验组显著提高了总蛋白(3.1%)、必需氨基酸占总氨基酸的比值(0.43%)、风味氨基酸占总氨基酸的比值(2.47%)饱和脂肪酸提高了(7.31%)以及降低了总脂肪(7.3%)；程逍妹等[11]在凡纳滨对虾饲料中添加20%的蝇蛆蛋白(干粉)，150d的饲养结果表明与对照组相比，试验组显著提高了肌肉中粗蛋白含量、必需氨基酸总量(0.61%)、鲜味氨基酸总量(0.33%)以及必需氨基酸占总氨基酸的比值(0.75)。可见，在饲料中添加蝇蛆粉效果明显，但添加量在不同的报道中差异较大。此外，鱼粉、肉骨粉常年需进口，运输成本也比较高，价格昂贵，易受到时间、季节的限制，且加工制作工艺繁琐，而蝇蛆喂养方式简单易操作、蝇蛆来源也较广，蝇蛆产品可以直接饲喂或加工粉碎饲喂，实现资源化利用，降低养殖成本。

2.2 新型添加剂

抗生素在畜牧业中的广泛应用，可导致畜产品中日益严重的抗生素残留、细菌耐药性、过敏反应以及环境污染等问题。因此解决耐药性和畜产品抗生素残留问题，同时寻找一种绿色环保、高效的替代品，提高饲料和畜产品的质量与安全已经成为畜禽业的迫切问题。目前，将蝇蛆及其提取物开发作为新型添加剂，应用于动物生产的实践，可在预防、治疗动物疾病、促进动物体生长性能以及部分替代抗生素等方面取得了不错的效果[6]。

2.2.1 抗菌肽的应用 蝇蛆富含天然抗菌肽等有益物质，是优质的饲料添加剂来源，用于动物饲养可提高生产性能，增强机体免疫力，降低料肉比，减轻氧化应激，提高养殖效益。郭礼荣等[15]在仔猪日粮中添加1%的蝇蛆肽，显著降低了仔猪腹泻率和料肉比，提高了生长速度，如断奶后28 d的仔猪与对照组相比，体重增加了500 g。张爱忠等[16]在黄羽肉仔鸡中添加0.5%的蝇蛆肽，显著提高了鸡肠道乳酸杆菌和双歧杆菌数量，降低了大肠杆菌数量和血清尿素氮含量，也可提高营养物质利用率。刘玉等[17]在鸡饲料中添加蝇蛆抗菌肽，发现蝇蛆抗菌肽能够抑制大肠埃希菌、沙门菌以及葡萄球菌，可有效治疗并预防沙门菌感染的白痢病。陈冰等[18]在对虾的饲料中添加适量的蝇蛆肽(4 g/kg)，试验8周后结果表明，蝇蛆抗菌肽能够提高对虾血细胞吞噬病原菌的能力，增加血清和肝胰腺的非特异性免疫力，降低WSSV感染的死亡率。陈红等[19]对日本鳗鲡进行研究，发现添加蝇蛆肽组与对照组相比，其生长速度和成活率分别提高了9.13%、22.9%。促进了日本鳗其生长速度和成活率，提高饲料利用率。由上可知，蝇蛆含有抗菌肽等活性物质，蝇蛆肽有望成为新型的饲料添加剂。

2.2.2 甲壳素-壳聚糖的应用 壳聚糖目前已作为饲料添加剂在动物生产中广泛应用。众多研究表明，甲壳素-壳聚糖作为新型高效无残留的饲料添加剂，能够有效的提高反刍动物、单胃动物和水产动物的生产性能和机体免疫力。孙铭维[20]在奶牛饲粮中添加壳聚糖，能够改变奶牛的瘤胃发酵模式和菌群结构，降低瘤胃甲烷的产量，提高奶牛生产性能和免疫功能，对奶牛乳房的致病菌具有抑制作用，同时可提高乳房炎奶牛的抗氧化能力和炎症康复能力。郭小萍等[21]主要针对隐性乳房炎奶牛研究，发现5 g/d添加壳聚糖，可有效降低体细胞数，减缓乳腺炎的发病率。此外，徐元庆[22]在仔猪日粮中添加500～1000 mg/kg壳聚糖，发现适量的壳聚糖对断奶仔猪的氧化应激反应具有缓解作用。张海涛等[23]在添加蝇蛆粉的饲料中添加0.1%的甲壳素酶，结果表明可提高泥鳅的生长性能和机体免疫力，同时可降低养殖成本。黄鑫玮等[24]在幼建鲤的饲料中添加0.86%～1.09%的壳寡糖，表明壳聚糖可显著降低幼建鲤肠道大肠杆菌数量，提高双歧杆菌和乳酸杆菌数量，从而保护肠道健康。

2.2.3 家蝇油的应用 家蝇油具有良好的药用价值，是目前的研究热点之一。家蝇油对正常的皮肤无过敏反应，对破损皮肤无刺激性作用。韩跃东等[25]发现，家蝇油有明显的治疗作用和较强的抑菌作用。王艳等[26]发现，家蝇油有较好的抗衰老作用，并对大肠杆菌，金色葡萄球菌和枯草杆菌有一定抑菌效果。而且家蝇油还具有促进血管生成，抗氧化损伤，促进生成胶原蛋白，增加溶菌酶含量的作用。同时，家蝇油作为新型生物柴油的原料来源，也具有很高的可行性和适用性[27]。

2.3 养殖废弃物的资源化利用

我国畜禽养殖业的污染问题，特别是集约化规模化造成的环境污染，其中粪便污染尤为突出。我国畜禽粪便年排放量超过40×108t，且随着畜牧业的不断发展，畜禽业的环境污染问题将会严重影响居民的生活[28]。我国在对待畜禽粪便采用的处理技术主要有焚烧处理、沼气发酵、生物堆肥和饲料转化[29]，然而由于这些技术仍存在一些需要突破的问题，例如设备昂贵，废弃物难以处理以及耗能高等，所以这些方法并没有被完全推广。

蝇蛆属于腐食性昆虫，是大自然的清洁工，蝇蛆在处理畜禽粪便的速度是自然条件下微生物处理速度的30～40倍[30]。近年利用蝇蛆处理畜禽粪便成为缓解畜牧业粪便污染的方法之一。从表4可知，蝇蛆处理的畜禽粪便与普通堆积粪便相比提高了温度，加速了水分的流失，提高了pH，降低了导电率，有利于减少盐分；同时蝇蛆粪中磷、钾含量显著高于普通粪，但降低了普通粪中氮和有机质含量，可能对后期施肥具有影响。

目前用蝇蛆处理的畜禽粪便残渣主要应用在农业中，一方面可作为无公害生物肥，用于花卉产业与绿色种植业，陈秋汝等[32]用蝇蛆粪和普通粪对晚熟的椪柑的营养成分进行比较，得知蝇蛆粉可以显著提高维生素C含量和含糖量，分别增加了10.07%和5.50%，降低了有机酸的酸度。另一方面，可作为一种农药制剂，具有抗害虫等功效，用蝇蛆处理的畜禽粪便残渣浸提液浸种，可减少真菌感染，提高发芽率，同时蝇蛆有机肥优于复合肥，并对玉米致病菌及线虫具有良好的防治效果[33]。所以合理利用蝇蛆处理粪便，可以有效的改善土壤结构、提高土壤生物多样性、优化植株的生长环境、加快物质的转化速率等特点。此外，还具有净化环境以及提高经济效益的作用。

表4 蝇蛆处理畜禽粪便组和普通堆积处理组的比较[31-32]Table 4 Comparison between the fly maggot treatment group and the regular compost treatment group

注：“0”表示普通粪和蝇蛆粪两者数目相同；“+”表示蝇蛆粪比普通粪多余部分；“-”蝇蛆粪比普通粪少余部分。

Note:“0” means the same number of regular compost and fly maggot dung;“+” means the excess part of fly maggot dung than ordinary dung;“-” means fly maggot dung less than ordinary dung.

利用蝇蛆处理畜禽粪便，生产优质有机肥和蛋白质原料，与生产有机肥形成配套产业链条。但目前的推广难度较大，因为从技术层面来讲，其一，专门设备不全，技术落后，未能形成一个稳定的操作标准；其二，蝇蛆对粪中营养物质的转化规律，对各种养分的利用效率尚不明确；其三，利用蝇蛆处理畜禽粪便，需要蝇蛆接种量最适比例不具体。从粪便来源来讲，利用蝇蛆处理不同动物或不同生长阶段动物的粪便成分存在差异，其结果还有待探究。从产品销路来讲，用蝇蛆处理的优质有机肥以畜禽粪便养殖的蝇蛆，在其销路还有待开发。

3 蝇蛆产业面临的主要问题

3.1 蝇蛆的养殖

蝇蛆的工厂化、标准化生产以及高效利用是当前面临的一个重要问题。蝇蛆的标准化生产有利于提高蝇蛆的繁殖速度和产品质量。如家蝇年世代数明显因地域和气候而异。在营养充足的情况下，不同温度下家蝇完成1代需要的天数见表5；其中蝇卵孵化最适温度为35 ℃，幼虫最适温度为26 ℃，羽化最适温度为30 ℃～35 ℃；相对湿度宜保持在60%～70%。

目前蝇蛆的工厂化生产仍处于初级探索阶段，主要表现在蝇蛆的厂房建设与自动化生产设备、蝇蛆饲养管理、蝇蛆的分离与收集、成蝇的处理与选种等方面的水平还较低。如蝇蛆受外界因素影响较大，不宜控制；蝇作为疾病传播的四大害之一，如果管理不当，成批量的成蝇必然会造成恶劣影响，影响当地生态环境；蝇蛆常年处于恶劣环境，对于蝇蛆养殖需经几代筛选，从而增加了养殖成本。因此，要发挥蝇蛆在畜牧业生产中的应用价值，应开发简便易行的蝇蛆繁殖、饲养管理技术，并加快试验进度，加大力度推广示范[36]。吴迅等[37]从厂房构建、曾东柱等[38]从种蝇养殖、吴有松等[39]从蝇蛆管理等方面作了系统的研究。陈长卿等[40]在畜禽固体粪便养殖蝇蛆烘干设备上进行研究，一定程度上解决了畜禽固体废弃物规模化养殖蝇蛆成本高、机械化水平低和干蛆质量不稳定的因素。此外，在生态环境方面，应做好防跑措施和无害化处理，避免给当地的环境带来污染和疫病传播。

表5 不同的温度对家蝇完成一代的影响[34-35]Table 5 Influence of different temperatures on the completion generation of housefly

3.2 蝇蛆加工

进一步探索研发高效率的提取工艺，精深加工蝇蛆产品，对加速蝇蛆应用进展具有极其重要的作用。在蝇蛆蛋白方面，陈雷红等[41]采用不同的干燥方法对蝇蛆蛋白进行提取，发现冷冻干燥的蝇蛆粉在动物体内被吸收利用的效率最高，其次是低温干燥的蝇蛆粉，而微波干燥的蝇蛆粉利用率最低。为了提高抗菌肽的粗提成功率，王志涛等[42]利用大肠杆菌和沙门菌诱导蝇蛆活体，在-20 ℃浸提匀浆液和-80 ℃冷冻保存抗菌肽粗提液，能够明显提高抗菌肽的获取率和抑菌活性。而国洪旭[43]在对蝇蛆油脂、脱脂蝇蛆蛋白粉和甲壳素的制备上，用丁烷对蝇蛆油进行提取并通过气相色谱-质谱联用仪分析得到了23种脂肪酸，其中不饱和脂肪酸含量高达70.8%；用pH11～12，温度为40 ℃，料液比为1∶2的条件对脱脂蝇蛆粉进行提取效果最佳；采用高温低碱制备蝇蛆甲壳素，温度为118 ℃，提取时间105 min，碱液浓度为4.5%提取效果最佳。但当前对蝇蛆产品的提取和加工还在早期的研究阶段，主要表现在抗菌肽、甲壳素、壳聚糖、蛆油等有效物质难于提取，提取过程繁琐，成本昂贵，提取成功率低，难以大规模批量生产；在蝇蛆蛋白加工方面，蝇蛆烘干水平低，干蛆质量不稳定。与此同时，蝇蛆加工规模化、产业化、机械化水平低，缺少专门的技设备及蝇蛆产品还有待推广。为了促进蝇蛆养殖业规模化、产业化发展。在技术方面，应加大技术以及设备的投入，掌握理论化系统化蝇蛆养殖及加工知识， 引入正确高效的科学技术；在蝇蛆产品销路方面，采用自繁自销，从而减少养殖成本、降低投资风险。

4 展 望

近年来，集约化规模化饲养的快速发展，带来了一系列问题，如鱼粉等优质蛋白质饲料原料紧缺，疫病难以控制，加大了养殖风险，加上养殖废弃物的污染问题，严重制约了畜牧业的发展。而蝇蛆不仅能够有效处理动物粪便，使之变废为宝，还可以作为优质的蛋白质饲料原料，并且其抗菌肽、甲壳素、蛆油等提取物不仅可以作为饲料添加剂，提高动物生产性能，增强免疫力，甚至部分替代养殖业中的抗生素，还可以进行深度加工，广泛应用于其他相关领域，所以蝇蛆及其提取物的开发利用将有着巨大的发展前景，具有非常大的推广价值。然而，在预见其广阔市场前景的同时, 也要认清其中存在的许多问题，其中表现在以下方面。

其一，在蝇蛆产业化养殖及深度加工上，蝇蛆饲养规模、饲养管理、养殖技术、机械化水平低，如蛆料分离的可控化、自动化、机械化程度低，无法实现规模化、工厂化分离生产，严重的限制了我国蝇蛆饲养工业的发展水平。其二，在处理畜禽粪便上，主要表现为蝇蛆对粪中营养物质的转化规律，对养分的利用率，蝇蛆处理粪便所需接种量最适比例尚不明确。其三，在蝇蛆及其提取物饲喂畜禽的方式及比例上，对于蝇蛆粉或鲜蛆浆添加比例问题上，不同动物最适添加比例、最佳应用方式等需进一步具体化和规范化，对于蝇蛆蛋白、抗菌肽等有效物质在动物体内的作用机理也需进一步的研究和明确。其四，将蝇蛆作为高端生物科技产品的加工原料目前还有待提高，以及蝇蛆蛋白等加工产品，销路还有待推广。这些都有待后续的不断研究来破解。