黑水虻的生物学特征及其在动物生产中的应用研究进展

邓雨英 柳 序 曲湘勇* 贺长青

（1.湖南农业大学动物科学技术学院，湖南 长沙410128；2.湖南畜禽安全生产协同创新中心，湖南 长沙410128）

随着国内饲料资源紧缺问题日益突出， 饲料原料价格不断升高，人畜争粮现象日益严重，减少对外进口的依赖，寻找新的饲料原料刻不容缓。近年来，很多昆虫因富含蛋白质、脂质、均衡氨基酸等而引起了人们广泛关注，黑水虻就是其中一种。目前大量研究表明黑水虻幼虫部分代替或全部代替日粮中豆粕、鱼粉或血浆蛋白粉等蛋白饲料，均取得了理想试验结果， 也有少量研究表明从黑水虻幼虫中提取的脂肪可以做为日粮中脂肪来源。除此之外， 黑水虻幼虫能把自然界废弃有机物高效转化为自身营养物质， 减少了自然界废弃有机物对环境污染，同时也降低了生产成本。 因此，黑水虻是传统蛋白质饲料替代品最具发展前景的昆虫之一。 本文主要综述黑水虻的生物学特征及其在动物生产中的应用， 以期为黑水虻的开发和利用提供科学依据。

1.黑水虻的生物学特性

黑水虻（Hermitia illucens L.）起源于南美洲热带草原，主要分布在热带、亚热带地区以及部分温带地区， 是在中国分布的扁角水虻亚科中唯一水虻种。 黑水虻生长周期为35 天左右，分为卵期、幼虫期、蛹期和成虫期四个时期。 卵期黑水虻为光洁乳白的椭圆形；幼虫期为15 天左右，根据蜕皮次数分为六个龄期，二龄幼虫开始大量进食，六龄幼虫又称预蛹，停止进食；蛹的表皮为深褐色且较硬；成虫通常栖息于绿色灌木丛中，体长15mm 左右，外观主要为黑色，腹部略显红色，腹部前端两侧各具一白色半透明斑点，胫节为白色，因成虫生长期较短， 这期间主要通过消耗自身体内储存脂肪维持生命。黑水虻幼虫营腐生生活，主要采食畜禽粪便和生活垃圾等有机废弃物， 生活习性与苍蝇相似。黑水虻会寻找合适缝隙产卵，不直接在食物中产卵，这既减少卵块被污染概率，又方便收集黑水虻卵块。

2.黑水虻幼虫的营养价值

黑水虻将食物转化为营养物质发生在幼虫期，且在幼虫期预蛹阶段便停止进食，目前大量研究集中在黑水虻幼虫及其制品在动物生产中的应用， 最广泛的利用形式为直接使用幼虫或制成幼虫粉。 尽管采食不同畜禽粪便的黑水虻幼虫在重量、发育、营养组成和存活率方面存在显著差异，如饲喂家禽粪便的黑水虻幼虫体内蛋白质含量要高于饲喂猪或牛粪便，但是普遍都富含蛋白质、脂质、矿物质、维生素和均衡氨基酸。 黑水虻幼虫干物质含量约为42%， 干物质中粗蛋白质含量约为45%，粗脂肪含量约为35%，与豆粕和鱼粉相比，氨基酸组成相似，甚至更均衡，必需氨基酸含量与鱼粉几乎一致。 黑水虻幼虫含有较丰富的维生素B1和烟酸、胆固醇及脂肪酸，且饱和脂肪酸（以月桂酸和棕榈酸为主） 和不饱和脂肪酸 （以油酸为主）比例较合适，约为1.5:1。 此外，黑水虻幼虫含有丰富的微量元素，且重金属和霉菌、沙门氏菌含量均符合我国饲料卫生标准的要求。综上可知，黑水虻的营养价值与豆粕、鱼粉相当，是一种非常有潜力的动物源性蛋白质饲料。

3.黑水虻的主要优势

黑水虻幼虫为以废弃有机物为食， 将食物转化为自身营养物质的同时还能减少粪便臭气。 许多疾病可通过蚊虫等昆虫传播，但到目前为止，并无研究发现黑水虻可传播疾病且黑水虻有抑制家蝇繁殖的作用。有相关研究表明，黑水虻幼虫数量以及在粪便中停留时间对家蝇产卵有显著抑制作用， 黑水虻对鸡粪中的家蝇控制率可高达100%，家蝇不在黑水虻生长和采食过的地方生长， 可在一定程度上减少疾病传播概率。同时，黑水虻生产繁殖快，世代间隔时间仅为35 天左右，且一对黑水虻可产近千粒卵，从卵到成熟幼虫，黑水虻个体增长近4000 倍。有研究估计，1 公顷土地每年能生产不足1 吨的大豆蛋白， 却可生产多达150 吨的昆虫蛋白。 中国蛋白饲料不足也是制约畜牧业发展的因素之一，黑水虻生命力顽强、营养价值高、生长繁殖快、吸收转化率高、饲养简单、养殖成本低、适合大规模生产，有利于减少畜牧业造成的环境污染问题， 同时又可以产生可供畜牧业利用的动物蛋白，有利于畜牧业健康可持续发展。

4.黑水虻在动物生产中的应用

4.1 在猪生产中的应用

中国是养猪大国， 日粮中常用蛋白饲料为豆粕、鱼粉和血浆蛋白粉等，豆粕和鱼粉产量不足，主要依赖进口且价格不断升高， 人畜争粮问题日益突出限制了畜牧业中豆粕和鱼粉的使用。 而血浆蛋白粉容易造成传染， 尤其是在非洲猪瘟爆发的情况下，很多养殖场已经禁止使用血浆蛋白粉。因此，开发新的蛋白饲料势在必行。陈巍等研究表明， 用黑水虻幼虫粉完全替代血浆蛋白粉或鱼粉使用，仔猪平均日增重、养分消化率、腹泻率和存活率差异不显著且黑水虻幼虫粉组平均日增重和料重比要优于血浆蛋白粉组和鱼粉组。 Spranghers等和Biasato 等研究表明，日粮中分别添加5.4%和10%脱脂黑水虻幼虫粉代替部分蛋白饲料对仔猪生长性能、养分消化率及肠道形态没有显著影响。张放等在育肥猪饲料中用黑水虻幼虫粉完全代替鱼粉和豆粕，发现试验组育肥猪平均日增重增加，料肉比下降，各组之间的养分消化率、机体免疫水平、腹泻率均没有显著差异。然而生长肥育猪日粮中分别添加4%或25%黑水虻幼虫粉代替部分蛋白饲料，对肥育猪生长性能有所改善，但差异不显著， 也可使肠道中乳杆菌和丁酸产生菌丰度和数量增加、链球菌丰度降低，从而显著改变肥育猪肠道微生物组成，有利于肠道健康；同时增加了血清中总蛋白和白蛋白含量， 在一定程度上加强了营养代谢能力并提高蛋白质沉积， 促进猪消化吸收能力，进而促进育肥猪生长。黑水虻幼虫含有丰富的几丁质，不易被肠道吸收消化，黑水虻幼虫粉使用过多将不利于营养物质消化吸收。 黑水虻幼虫在猪生产中的研究不是很多，但就目前而言，黑水虻幼虫可以作为蛋白饲料在养殖中使用， 还未发现影响正常生长的负面影响。

4.2 在家禽生产中的应用

中国鸡肉消费量仅次于猪肉， 受非洲猪瘟影响，猪肉产量严重下降，而家禽生产周期远短于其他肉类的生产，是快速填补猪肉短缺的最佳肉类。豆粕是家禽日粮中主要蛋白质来源， 日益上涨的价格使开发新的可持续利用的蛋白饲料成为必然。昆虫作为家禽天然食物来源，是最有潜力的蛋白饲料替代品之一。研究证明，用黑水虻幼虫粉代替日粮中蛋白饲料对雏鸡生长性能没有影响，甚至可以改善体重和日采食量。在育成期，黑水虻幼虫粉用量过多会对饲料转化率和肠道形态产生负面影响，但适宜用量不影响家禽生产性能，刘学林将餐厨垃圾养殖的黑水虻按不同比例替代肉鸡饲料中豆粕（最佳替代比例为12%），不影响肉鸡采食量和平均日增重。 Moula 等用含8%黑水虻幼虫的日粮饲喂肉鸡， 对照组和试验组鸡肉脂肪酸组成、蛋白质、和ω6/ω3 比值无显著差异且试验组周重略高于对照组。 Schiavone 等在肉鸡日粮中添加100 g/kg 黑水虻幼虫粉， 对肉鸡胴体和肉质指标及重金属含量无显著影响。同时，黑水虻幼虫粉对蛋鸡有相似效果。研究表明，用黑水虻幼虫粉代替豆粕使用对蛋鸡体重、产蛋量、采食量等生产性能无显著差异，且对肠道健康有益，但用量过多会影响蛋品质、 小肠形态、 酶活性以及盲肠微生物活性，因为黑水虻体内有不被小肠消化的甲壳素，用量过多时不利于肠道健康。同时，并不影响鸡蛋营养，Secci 等用黑水虻代替蛋鸡日粮中豆粕后，研究证明蛋黄在总体脂肪酸组成上相似， 且胆固醇降低和类胡萝卜含量更高。车彦卓等研究证明，在一定条件下， 使用黑水虻动物蛋白替代豆粕对鸡蛋蛋清品质无显著影响。由此可见，大量研究证实黑水虻幼虫可代替豆粕作为蛋白饲料在家禽生产中使用，有利于降低养殖成本，扩大生产。

4.3 在水产养殖中的应用

改革开放之后，中国水产业逐步发展壮大，随着人们生活质量和健康意识提高， 人们对富含蛋白质的水产品需求在不断增长， 水产养殖业也越来越规范化，产业化。 大多数水产动物，尤其是肉食性鱼类对饲料中的蛋白质含量要求较高（40%～50%）。 豆粕和与鱼粉过度依赖进口成为水产业发展短板，限制了水产业持续发展，因此，急需寻找合适的蛋白饲料缓解饲料原料不足的压力。 黄文庆等研究证明， 用黑水虻幼虫代替基础饲料中50%豆粕对罗非鱼生长性能、 形体指标及血清生化指标均无显著影响，且可提高增重率、特定生长率、鱼体粗灰分、钙、磷的含量、降低饲料系数。 使用黑水虻幼虫粉分别代替黄颡鱼幼鱼、鲈鱼幼鱼、草鱼幼鱼日粮中鱼粉用量的30%、50%、20%对鱼饲料系数、增重率、特定生长率没有显著影响，对鱼肌肉中的水分、 粗脂肪和粗灰分含量无显著影响。 黑水虻幼虫粉有促进脂类代谢的作用且水产动物体内蛋白质含量和日粮中蛋白质含量密切相关，随着替代比例升高，全鱼粗脂肪含量和肌肉中粗蛋白含量也随之增高。 黑水虻体内含有抗营养因子几丁质和甲壳素， 低浓度的甲壳素可作为益生菌增加肠道微生物区系的多样性， 改善鳟鱼肠道菌落，从而改善动物健康，提高黑水虻幼虫粉的替代比例，抗营养因子会破坏肠道完整性。综上所述， 合理将黑水虻幼虫粉应用于水产养殖中对动物的生长性能、 水产品营养成分无负面影响甚至可以改善生长性能。 大量研究证明黑水虻幼虫可代替水产日粮中部分鱼粉使用，但过量使用可能会存在潜在负面影响。

4.4 在其他动物生产中的应用

目前中国对黑水虻的使用研究主要集中在畜禽和水产养殖中， 国外已研究了黑水虻在其他动物生产中的应用，但相关研究较少。Antonella 等在蛋用鹌鹑日粮中添加15%脱脂黑水虻幼虫粉，对生产性能无显著影响，对蛋品质有显著改善作用，主要表现为蛋形指数、蛋壳重量增加、蛋黄颜色增强。Loponte 等用黑水虻幼虫粉代替肉用鹌鹑日粮中25%、50%豆粕，饲料转化率、胴体重量、全消化道重量、肠长、白蛋白/球蛋白比值和肌酐都显著高于对照组，有利于养分利用、提高抗病能力和免疫反应。 肉用鹌鹑日粮中添加10%黑水虻幼虫粉时，对肉pH 值、颜色值、总损失率、韧性和感官品质无显著影响。研究表明，用黑水虻油代替豆油或亚麻籽油，均对兔生长性能、胴体性状、肉品质和营养价值无显著影响但总支链脂肪酸比例显著高于对照组，不饱和脂肪酸显著低于对照组，对肉营养价值存在潜在负面影响， 其生产效果与豆油或亚麻籽油相似。 以上说明黑水虻幼虫在其他的动物生产中也适用， 但是同样需要注意具体用量和可能的潜在负面影响。

5.小结

综上所述， 大量试验证明黑水虻幼虫营养价值与豆粕、鱼粉相当，甚至优于豆粕和鱼粉，可在动物生产中代替传统蛋白饲料使用， 有利于缓解饲料原料不足的压力。与此同时，还能减少有机废弃物蓄积，保证畜牧业健康可持续发展。 因此，黑水虻是传统蛋白质饲料替代品最具发展前景的昆虫之一。目前关于黑水虻幼虫的研究并不多，应进一步深入研究黑水虻幼虫具体使用标准、 潜在负面影响及影响机制，以及开发其他利用形式，以利于规模化生产和资源化利用。

参考文献（略）