利用黑水虻处理餐厨垃圾和豆腐渣及幼虫营养价值分析

李 峰， 张文蕾， 郝小雨， 刘 洁， 陈延娜， 冯世坤， 聂国兴， 卢荣华

（河南师范大学水产学院，河南 新乡453007）

鱼粉和豆粕是动物饲料中广泛使用的蛋白源。近年来，由于野生海水鱼类资源的逐渐枯竭[1]、栽培富含蛋白质的植物需要较大的环境成本以及蛋白源的需求量不断增大等因素[2-3]，寻找可持续性的蛋白源具有重大意义。昆虫作为资源广泛的动物类群，具有良好的营养价值，富含蛋白质（40-70%）和脂质（31-43%），必需氨基酸（EAA）、维生素和矿物质等也很丰富[4]。黑水虻（Hermitia illucens）学名亮斑扁角水虻，在自然界中主要分布在热带和亚热带地区[5-6]。其幼虫营腐生生活，取食范围广，能迅速将餐厨垃圾、动物粪便、腐烂有机物、食品厂废渣等有机废物转化为自身生物量，是一种资源环保型昆虫[7-8]。研究显示，黑水虻幼虫可替代鱼粉、豆粕和鱼油作为动物饲料的添加成分[4-5，9]。学者目前针对黑水虻对有机废弃物的转化进行了相关研究，发现利用啤酒糟饲喂黑水虻幼虫其干粉粗蛋白含量高达49.89%[10]；利用餐厨垃圾饲养的黑水虻幼虫其氨基酸组成优于豆粕[11]，但比较黑水虻对不同有机废物的利用效率、以及黑水虻幼虫生产性能和生长发育规律的相关研究较少，这在一定程度制约了黑水虻在实际生产中的应用。

本研究主要通过饲喂黑水虻幼虫两种常见有机废物餐厨垃圾和豆腐渣，检测对其生产性能的影响，比较两种有机废物对黑水虻幼虫的饲喂效果和虫体的营养价值成分差异，绘制饲喂餐厨垃圾和豆腐渣的黑水虻幼虫生长曲线，提出黑水虻养殖过程中的关键注意事项，以期为改善环境污染和蛋白源、脂肪源匮乏等问题提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

在30 ℃左右温棚中饲喂黑水虻幼虫（由西北农林科技大学安康水产试验站馈赠），挑选出预蛹期幼虫（虫体变黑褐色），转移至纱帐内，于黑暗环境中等待羽化、产卵。开始产卵后，每天固定时间收集一次卵，将收集的卵称量并分组，放置在罩有纱网的透明养殖盒上进行孵化，养殖盒内放有湿润的麸皮，待幼虫破卵而出，生长至3日龄，开始进行实验。餐厨垃圾由河南师范大学学生餐厅提供，豆腐渣于菜市场购买。

1.2 试验方法

1.2.1 测定最佳投喂量

选取同一天产下的黑水虻虫卵，随机分成36份，每份0.5 g，孵化后用麸皮作开口料。待幼虫3日龄时，转移至养殖盒内，分别投喂两种有机废物，每种6个处理，每个处理3个重复，室温下进行（约30 ℃）养殖。出现预蛹期幼虫后停食24 h，分离鲜虫并称量，计算料重比（料重比=投喂量/幼虫鲜重）和最佳投喂量。

1.2.2 绘制黑水虻幼虫生长曲线

在30 ℃温棚中，根据最佳投喂量饲喂幼虫，有机废物含水量均为70%（含水量用锯末进行调节）。每种有机废物均选取3日龄幼虫，每个处理3个重复，每重复200只幼虫。每2 d随机抽样称量20只幼虫重量，每重复抽样3次。当处理组出现第一只预蛹幼虫时停止称重，记录时间并计算幼虫生长周期，根据所得数据绘制生长曲线。

1.2.3 黑水虻预蛹期营养成分检测

从每个处理中随机挑选1 kg干净的新鲜幼虫，部分用于检测水分，其余在105 ℃烘箱中烘干后（在烘干过程中多次翻动，以保证均匀受热），放于4 ℃的冰箱中保存备用。

水分：105 ℃常压干燥，采用恒重法（GB/T 6435-2014）测定；粗灰分：采用550 ℃灼烧法（GB/T 6438-2007）测定；粗脂肪：采用索氏抽提法（GB/T 6433-2006）测定；粗蛋白质：采用凯氏定氮法（GB/T 6432-2018）测定；氨基酸组成及含量：采用德国赛默A300全自动氨基酸分析仪测定；脂肪酸组成及含量：采用Agilent 7890B气相色谱仪测定。

1.3 数据统计分析

用Excel 2010进行数据的初步整理和分析，用spss 20.0进行单因素方差分析。结果以平均值±标准差（mean±SD）表示，当P＜0.05时，认为数据差异显著。

2 结果与分析

2.1 黑水虻幼虫的鲜虫增重及料重比分析

餐厨垃圾投喂量对幼虫增重及料重比的影响如表1所示，每0.5 g黑水虻幼虫投喂餐厨垃圾量从1.24 kg增加到3.04 kg时，鲜虫增重从0.67±0.016 kg增加到1.36±0.085 kg，差异显著（P＜0.05）；料重比从1.84±0.045增加至2.24±0.140，差异显著（P＜0.05）。其中投喂量小于2.20 kg时，鲜虫增重和料重比都较小；投喂量大于2.20 kg时，鲜虫增重和料重比都较大；而当投喂量超过1.87 kg时，鲜虫增重变化不大，但料重比增加，故最佳投喂量应控制在1.87～2.20 kg。

豆腐渣投喂量对幼虫增重及料重比的影响如表2所示，当每0.5 g黑水虻幼虫中投喂豆腐渣量从1.43 kg增加到2.60 kg时，鲜虫增重从0.35±0.007 kg增加到0.47±0.043 kg，差异显著（P＜0.05）；料重比从4.03±0.219增加至6.78±0.788，差异显著（P＜0.05）。其中投喂量小于1.90 kg 时鲜虫增重和料重比都较小；投喂量为1.90 ～2.13 kg时，鲜虫增重和料重比次之，当投喂量超过2.37 kg时，料重比较大，故最佳投喂量应控制在1.90 ～2.13 kg。

表1 餐厨垃圾投喂量对幼虫增重及料重比的影响（平均值±标准差）Tab.1 Effect of feeding amount of kitchen waste on larval weight gain and material weight ratio(The mean value±standard deviation)

表2 豆腐渣投喂量对幼虫增重及料重比的影响（平均值±标准差）Tab.2 Effect of feed amount of bean curd slag on larval weight gain and material weight ratio(The mean value ± standard deviation)

2.2 黑水虻幼虫生长曲线比较分析

如图1 所示，用餐厨垃圾和豆腐渣两种有机废物饲喂的黑水虻其幼虫期分别为18 d、22 d（投喂每种有机废物前，先用麸皮做开口饵料饲喂3 d），达到预蛹期时的平均体重分别为0.16 g/只、0.17 g/只，幼虫快速生长期分别为第6～16 d、8～20 d。

图1 不同原料饲喂黑水虻幼虫生长曲线Fig. 1 Growth curve of larvae of black soldier fly fed with different raw materials

2.3 黑水虻幼虫常规营养成分分析

如图2所示，用餐厨垃圾和豆腐渣两种有机废物饲喂的黑水虻其幼虫干粉的粗蛋白含量分别为29.26%、42.85%；粗脂肪含量分别为54.88%、25.56%；灰分含量分别为3.31%、17.08%。其中餐厨虫的粗脂肪含量高达54.88%，豆渣虫粗蛋白含量高达42.85%，豆渣虫的灰分含量为17.08%。

图2 不同有机废物喂养黑水虻幼虫常规营养成分分析与比较Fig. 2 Analysis and comparison of routine nutrients of black soldier fly larvae fed with different organic wastes

2.4 黑水虻幼虫的氨基酸种类和含量比较分析

由表3 知，由餐厨垃圾、豆腐渣两种有机废物喂养的黑水虻幼虫中，氨基酸总量分别为28.61%、36.13%，必需氨基酸含量分别为11.51%、15.66%，并以缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸和精氨酸为主；豆渣虫的必需氨基酸含量均高于餐厨虫，其中豆渣虫的缬氨酸、亮氨酸和赖氨酸含量明显高于餐厨虫。

2.5 黑水虻幼虫的脂肪酸种类和含量比较分析

由表4 知，餐厨垃圾、豆腐渣两种有机废物喂养的黑水虻幼虫脂肪酸含量不尽相同，其不饱和脂肪酸占总脂肪酸的25.26%和32.19%；脂肪酸中以月桂酸、棕榈酸、油酸、亚油酸为主。以餐厨垃圾喂养的黑水虻幼虫月桂酸、油酸含量最高，分别占总脂肪酸的47.88%、12.79%；而豆腐渣喂养的黑水虻幼虫亚油酸含量高达13.49%。

表3 黑水虻幼虫粉的氨基酸含量（平均值± 标准差）10 mg/gTab.3 Amino acid content analysis of black soldier fly larvae(The mean value ± standard deviation)

表4 黑水虻幼虫粉的脂肪酸组成及含量（平均值± 标准差） %Tab.4 Fattyacidcompositionandcontentanalysisof blacksoldierflylarvaepowder(Themeanvalue±standarddeviation)

3 讨论

3.1 黑水虻幼虫的最佳投喂量

用餐厨垃圾、豆腐渣两种有机废物喂养的黑水虻幼虫，随投喂量逐渐增加，组间鲜虫增重和料重比均有显著差异；结合鲜虫增重、料重比和经济效益所得出的最佳投喂量范围分别为1.87～2.20 kg、1.90～2.13 kg，在最佳投喂量范围内黑水虻幼虫的食物需求量已满足，继续增加投喂量，黑水虻幼虫的增重较小，导致食物转化率降低，料重比增大，增加成本。

3.2 两种有机废物对黑水虻幼虫生长的影响

研究表明，饲喂不同的原料可能造成幼虫生长期存在差异[12]。本实验中，从饲喂餐厨垃圾、豆腐渣两种有机废物的黑水虻幼虫所拟合的生长曲线上得出，其快速生长期分别为第6～16 d和8～20 d（前三天以麸皮做开口饵料饲喂），这与徐齐云等[13]研究的黑水虻幼虫发育参考周期为20 d基本一致。前期幼虫个体较小，取食能力较差，抗逆能力较弱，建议投喂营养全面的开口饵料（如麸皮、米糠)，快速生长期过后，摄食能力减弱，体重增长缓慢，虫体慢慢变黄变黑进入预蛹期，将不再进食。为了增高效益，可从幼虫6日龄左右开始投喂有机废物，在快速生长期内确保食物充足，快速生长期之后可以停止投喂，进行收集。此外，由于食物不同可能造成幼虫发育时间上存在差异。

3.3 两种有机废物饲喂的黑水虻幼虫营养成分比较

因为黑水虻幼虫具有取食范围广，且能够针对特定基质富集特定营养物质的特性，导致黑水虻幼虫在取食不同基质时所富集的营养成分含量存在一定差异[14]。本实验研究结果显示，两种黑水虻幼虫干粉粗蛋白和粗脂肪含量都很丰富，其餐厨虫的粗蛋白含量为29.26%，接近胡俊茹[7]等的餐厨虫干粉的粗蛋白含量（35.14%）；豆渣虫的粗蛋白为42.85%，低于Somroo等[15]的豆渣虫干粉粗蛋白含量（55.3%）；餐厨虫粗脂肪含量为54.88%明显高于胡俊茹等[7]的餐厨虫（38.17%）研究；豆渣虫粗脂肪含量为25.56%与何钊等[16]的豆渣虫（22.6%）和Bava等[17]的豆渣虫（27.4%）基本一致，造成这些差异的原因可能是有机废物的来源和本身营养成分不同所致[16-17]。

本实验所测得的两种幼虫干粉中氨基酸共17种，其中必需氨基酸有9种，并以缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸和精氨酸为主，这与于怀化[18]、Cappellozza等[19]的研究结果相符，必需氨基酸含量和种类可满足幼虫生长需求；而脂肪酸以月桂酸、棕榈酸、油酸、亚油酸为主，与何钊等[16]研究结果基本一致；且两种幼虫干粉的脂肪酸含量中月桂酸含量最高，与Meneguz M等利用蔬果废物、酒糟和食物垃圾等有机废物饲养的黑水虻幼虫中含有高脂肪酸与高月桂酸一致[20]。

综合分析，黑水虻幼虫能将有机废弃物转化为蛋白、脂肪等含量丰富的生物资源，本实验中餐厨虫粗脂肪含量高达54.88%，豆渣虫粗蛋白含量高达42.85%，这也取决于其摄入的外源物质本身脂肪和蛋白的比例。