黑水虻幼虫生物转化猪粪产品在蛋鸡饲养中的应用研究

谢久凤 郝尚华 罗梦香 崔光周 张宏森 王玉萍 季亚欣 王明道

（1.河南农业大学生命科学学院，河南 郑州 450002；2.河南省烟草公司信阳市公司，河南 信阳 464000；3.华中农业大学农业微生物重点实验室，湖北 武汉 430000）

黑水虻是一种外形类似黄蜂的双翅目水虻科昆虫，对人畜无害，在自然界以腐烂的有机物和动物粪便为食[1]。黑水虻幼虫富含蛋白质、脂肪以及微量元素，微量元素含量高于鱼粉和豆粕，是一种理想的昆虫蛋白饲料[2]。目前已有很多关于黑水虻幼虫作为饲料的报道。车彦卓等[3]研究表明，使用黑水虻蛋白替代豆粕，并使日粮粗蛋白质水平降低至14.85%时，对鸡蛋蛋清品质无不良影响。张金金等[4]研究发现，日粮中添加黑水虻幼虫粉可提高蛋鸡产蛋后期的生产性能，改善血清生化指标，且不会对蛋鸡机体内环境稳态产生不良影响。

随着养猪业规模化、集约化迅速发展，养猪场猪粪的排放量逐渐增加，对环境的污染产生一定的影响[5]。虽已有很多关于黑水虻幼虫转化猪粪的报道[6-7]，但关于转化后的虫体及残渣在蛋鸡饲养方面鲜有报道。本试验使用4 日龄黑水虻幼虫转化猪粪，待幼虫进入预蛹期后与剩余残料一同烘干粉碎作为饲料添加剂。在蛋鸡饲养试验中，在蛋鸡基础日粮中添加5%、15%、25%生物转化混合物（BFM），分析其对蛋鸡生产性能、蛋品质、血清生化指标和抗氧化能力的影响，为黑水虻在猪粪处理系统中的实际应用提供新的思路和方向。

1 材料与方法

1.1 试验材料

黑水虻虫卵由华中农业大学微生物农药国家工程研究中心提供。猪粪由华中农业大学种猪场提供，含水量约77%。试验蛋鸡为270日龄健康的京红褐蛋鸡，由湖北荆州宇祥蛋鸡场提供。

1.2 试验地点和试验期

猪粪生物转化试验和产品加工在华中农业大学微生物农药国家工程研究中心进行。蛋鸡饲养试验在荆州市宇祥鸡场进行。试验期8周，其中第1周为预试期，第2～8周为正式试验期。

1.3 黑水虻幼虫饲养

黑水虻成虫在温室网纱笼中饲养，温度30 ℃，湿度75%，采用诱卵器收集黑水虻虫卵，在30 ℃湿麦麸上孵育。虫卵30 ℃条件下孵化后，先使用少量麸皮将黑水虻幼虫养至4日龄，虫体单重达3～5 mg。

1.4 猪粪的生物转化及成分分析

每1 000 kg 新鲜猪粪表面接种1 000～1 200 只4 日龄黑水虻幼虫，置于2 m × 0.75 m × 0.5 m 的铁槽中进行生物降解，猪粪深度约15 cm，使用网纱（2.5 m ×1.0 m，20 目）封闭装置体[8]，整个养殖期间防止家蝇等其他食粪生物进入。每天用铁铲手动搅拌铁槽中的转化物质进行换气，控制室内温度25 ℃、湿度75%。整个处理期约2 周。黑水虻有些幼虫变成深棕色，这些深色的个体被定义为蛹前。当铁槽内预蛹数量约占总数的1/2时，将BFM收集在热风循环烘箱中105 ℃烘干4～6 h。干燥后的BFM 用研磨机研磨，通过300 μm 筛，在室温（24 ℃）下储存在密封塑料袋中，黑水虻幼虫转化猪粪产品生产技术路线见图1。

BFM干物质氨基酸含量采用氨基酸自动分析仪测定，方法参照GB 5009.124—2016。维生素B1（VB1）含量的测定参照GB 5009.84—2016，维生素B2（VB2）含量的测定参照GB 5009.85—2016，维生素B6（VB6）含量的测定参照GB 5009.154—2016。

微量元素含量采用原子吸收分光光度度计进行分析，锌含量的测定参照GB 5009.14—2017，铁、锰含量的测定参照GB 5009.90—2016，铜含量的测定参照GB/T 5121.1—2008，硒含量的测定参照GB 5009.93—2017；粗蛋白质含量的测定参照GB 5009.5—2016，粗脂肪含量的测定参照GB 5009.6—2016，粗灰分含量的测定参照GB 5009.4—2010，钙含量的测定参照GB 5009.92—2016，磷含量的测定参照GB 5009.87—2016，粗纤维含量的测定参照GB/T 6434—2006。

1.5 试验设计与饲养管理

试验采用完全随机设计，将216 只蛋鸡随机分为3组，每组3个重复，每个重复24只。对照组蛋鸡饲喂基础日粮，试验组1、试验组2、试验组3 分别在基础日粮中添加5%、15%、25%的虫体和虫粪混合物。调整基础日粮配方，使各组日粮的代谢能、粗蛋白质、粗脂肪、粗纤维、钙、磷等营养水平基本一致，基础日粮参考NRC（1994）标准和《蛋鸡饲养标准》（NY/T 21—2004）进行配制。基础日粮组成及营养水平见表1。

试验鸡饲养方式为3层阶梯式笼养，每笼3只鸡，由专人喂养，自由采食和饮水，自然通风，每天光照时间为17 h，每日饲喂2次，每天清粪1次。

1.6 测定指标及方法

1.6.1 生产性能

从正式试验期开始每日以重复为单位记录产蛋数、蛋重、采食量；每日观察鸡的精神状态、食欲和排粪情况，计算蛋鸡生产性能。

1.6.2 蛋品质

于试验结束当天早上每组随机捡取30枚（每个重复抽10枚）鸡蛋用于蛋品质的检测。

采用电子数显卡尺测量纵径、横径并计算蛋形指数；ST120H蛋壳强度测定仪（上东盛泰仪器有限公司）测定蛋壳强度，ZRX-18064 多功能蛋品质测定仪（北京中瑞祥科技有限公司）测定蛋白高度和哈夫单位；分离蛋黄和蛋白，称蛋黄重和蛋白重；擦净蛋壳上附着的蛋清，晾干，称重，取蛋壳大头、小头和中间，去蛋壳膜，211-101K 0～25 mm螺旋测微器（宿迁庭泽电子商务有限公司）测定厚度，并计算平均值。

式中：H为蛋白高度（mm），W为蛋重（g）。

1.6.3 血清生化指标

试验结束时，从每个重复随机抽取1 只鸡，禁食12 h，空腹翅下静脉采血3 mL 于非抗凝管中，常温静置2 h，5 000 r/min 离心10 min 得到上清液，分装至EP 管中，-80 ℃冷冻保存。采用JCA-BM-6010全自动生化仪（北京科力怡达医疗技术有限公司）测定血清总蛋白（TP）、白蛋白（ALB）、甘油三酯（TG）、总胆固醇（TC）、碱性磷酸酶（ALP）、高密度脂蛋白（HDL）和低密度脂蛋白（LDL）。

1.6.4 血清抗氧化指标

采用试剂盒（南京建成生物工程研究所）测定血清中总抗氧化能力（T-AOC）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）活性和谷胱甘肽（GSH）、丙二醛（MDA）含量。

1.7 数据统计与分析

试验数据采用SPSS 26 软件进行单因素方差分析，LSD法进行多重比较。结果以“平均值±标准差”表示，P＜0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 黑水虻幼虫生物转化猪粪结果和产品成分分析

采用黑水虻幼虫处理1 000 kg（含水量770 g/kg）新鲜猪粪两周后产生了168 kg（含水量86 g/kg）的BFM，黑水虻幼虫总重量由最初的4.1 kg（含水量708 g/kg）增加至130.7 kg（含水量723 g/kg）。BFM 营养成分分析和NRC（1994）日粮营养标准见表2。

由表2 可知，BFM 中粗蛋白质（205 g/kg）、粗脂肪（195 g/kg）、磷（55 g/kg）含量均高于NRC 标准；钙含量为26 g/kg，接近NRC 标准；微量元素铜（46 mg/kg）、锌（180 mg/kg）、锰（555 mg/kg）、硒（2.33 mg/kg）含量较高，BFM中还含有丰富的VB1、VB2和VB6。对必需氨基酸的分析结果表明，除精氨酸（4.6 g/kg）外，BFM中其他氨基酸含量均高于NRC标准。

2.2 BFM对蛋鸡生产性能的影响（见表3）

试验期间蛋鸡精神状态良好、食欲旺盛，成活率为100%。

由表3 可知，试验组1 蛋鸡的产蛋率最高，为85.73%；试验组3 的产蛋率为73.83%，显著低于其他组（P＜0.05）。各组平均蛋重随着BFM添加量的增加而提高，试验组3 蛋鸡的平均蛋重显著高于其他各组（P＜0.05）；试验组3 蛋鸡的平均日采食量最低，显著低于其他各组（P＜0.05），表明蛋鸡对BFM的适口性较差。

2.3 BFM对蛋鸡蛋品质的影响（见表4）

由表4可知，与对照组相比，试验组1蛋黄重显著升高（P＜0.05），蛋壳厚度显著升高（P＜0.05）；试验组3蛋白重显著升高（P＜0.05），蛋形指数显著降低（P＜0.05）。

2.4 BFM对蛋鸡血清生化指标的影响（见表5）

表5 BFM对蛋鸡血清生化指标的影响

由表5 可知，与对照组相比，试验组2 蛋鸡血清TP含量显著提高（P＜0.05）；各试验组蛋鸡血清TG 含量分别降低4.9%、6.7%、3.4%（P＞0.05）；试验组2和试验组3蛋鸡的TC含量分别降低了8.2%和8.9%（P＜0.05）。

2.5 BFM对蛋鸡血清抗氧化指标能的影响（见表6）

表6 BFM对蛋鸡血清抗氧化功能的影响

由表6可知，与对照组相比，试验组2、试验组3蛋鸡血清T-AOC和GSH含量显著提高（P＜0.05）；试验组2血清SOD 活性显著提高（P＜0.05），试验组1 和试验组3 也分别提高了3.6%和7.1%（P＞0.05）；试验组1 和试验组2蛋鸡的CAT 活性显著提高（P＜0.05）；各试验组蛋鸡的MDA含量分别降低14.7%、16.4%、10.3%（P＜0.05）。

3 讨论

3.1 黑水虻幼虫生物转化猪粪结果和产品成分分析

随着养殖业大规模发展，畜禽粪便污染处理及饲料用粮供应不足问题日益凸显。黑水虻幼虫能够以畜禽粪便为食，在取食过程中能够对粪便中残余的营养物质进行充分转化利用，有效减少粪便臭味[9]。黑水虻幼虫含有丰富的蛋白质、油脂和多种必需氨基酸，可作为蛋白原料为养殖业提供优质蛋白[10-11]。目前已经批准在水产饵料中添加黑水虻虫粉，在家禽饲料中还未大范围推广[12]。本研究利用黑水虻幼虫转化处理猪粪后的虫体和虫粪混合物添加到蛋鸡日粮中，探讨其在蛋鸡饲养中的可行性和最适添加量。

陈柏宇等[13]研究发现，黑水虻虫干含粗蛋白40%～45%、粗脂肪23%～26%、钙3%、粗灰分3.1%～19.7%，还含有丰富的维生素、多种氨基酸和少量的微量元素。黑水虻虫体由于饲养环境、饲养方式和虫龄等不同，营养成分和含量也存在一定差异。本试验通过对黑水虻幼虫转化猪粪后的BFM 营养成分分析得出，BFM 中粗蛋白、粗脂肪和磷含量高于NRC标准，蛋鸡饲料必需的微量元素和多种氨基酸含量高于NRC标准，还含有钙、磷和丰富的水溶性VB1、VB2和VB6，与上述研究结果一致，表明BFM 综合营养水平完全符合蛋鸡基础日粮标准。

3.2 BFM对蛋鸡生产性能的影响

研究表明，日粮营养、饲养环境和动物品种等均会影响蛋鸡的生产性能[14-15]。生产性能是蛋鸡养殖中最关键的指标，直接与经济效益相关，其中产蛋率是衡量蛋鸡产蛋性能的重要指标[16]。本研究中，试验组1和试验组2蛋鸡的产蛋率与对照组相比虽然无显著差异，但略有升高。研究表明，饲料中能量、蛋白质、维生素等营养物质水平对蛋鸡产蛋率起决定性作用[17]。试验组3蛋鸡的采食量最低，说明BFM对蛋鸡的适口性较差，能量和养分摄入量不充足，导致产蛋率低。日粮中蛋白质含量直接影响蛋重，各试验组蛋鸡的平均蛋重均显著高于对照组，可能是因为BFM中蛋白质含量较高，有利于蛋鸡体内蛋白质的代谢合成。各试验组蛋鸡的料蛋比与对照组相比无显著差异，表明蛋鸡对BFM的消化利用率与基础日粮相似。王海堂等[18]在蛋鸡基础日粮中添加3%黑水虻虫体可改善蛋鸡生长性能，提高饲料利用率和消化率。本研究结果显示，蛋鸡日粮中添加黑水虻虫体和虫粪对蛋鸡生长性能具有改善作用，与王海堂等[18]的研究结果相符。

3.3 BFM对蛋鸡蛋品质的影响

日粮中添加BFM对蛋鸡蛋白重和蛋黄重具有显著影响，可能与添加物含有丰富的蛋白质、氨基酸和维生素有关。蛋壳是鸡蛋用于抵抗外界压力和微生物入侵的屏障，蛋壳的形成需要大量的钙，日粮中钙供应不足会影响蛋壳厚度，还会对蛋鸡机体钙磷代谢和生长性能造成不良影响。研究表明，日粮钙水平对蛋鸡蛋壳品质有显著影响[19]。本研究中，蛋壳厚度在0.35～0.38 mm 之间，试验组蛋鸡的蛋壳厚度大于对照组，试验组蛋鸡的蛋壳强度与对照组相比无显著差异，说明BFM对蛋壳厚度与蛋壳强度的影响与基础日粮相近，BFM中的钙能够被蛋鸡很好地吸收利用。哈夫单位越高表明蛋白质越黏稠，蛋品质越好，本研究中哈夫单位值为84.27～85.49，大于优质鸡蛋标准所规定的70；蛋形指数影响种蛋的孵化性能，试验组3 蛋鸡的蛋形指数显著低于对照组，可能与试验组3采食量低有关，与Secci等[20]研究结果一致。

3.4 BFM对蛋鸡血清生化指标的影响

血清生化指标能够直接反映动物的生理健康水平和营养代谢状况，血清TP和ALB在一定程度上能够反映机体蛋白质代谢状态，TP和ALB含量的增加，表明动物机体内蛋白质的合成代谢加强；ALP 活性能够直接反映磷代谢的状态[21]；TC含量可反映机体脂代谢水平，在一定范围内，TC 含量降低，表明脂代谢水平增强，反之减弱；血清中HDL 和LDL 是TC 的搬运载体，LDL 含量越低，HDL 含量越高，说明蛋鸡脂代谢能力加强，反之减弱。本研究中，试验组2的TP含量显著增加，ALB含量有增加趋势，说明日粮中添加BFM能够增强蛋鸡体内蛋白质合成能力。与对照组相比，试验组的TG 和TC 含量总体降低，其他指标无明显变化，说明BFM对蛋鸡的脂代谢能力有改善作用。有研究报道，在日粮中添加适量黑水虻幼虫粉可提高蛋鸡蛋白质沉积，增强机体新陈代谢，改善脂类代谢功能[22]，本研究结果与上述研究结论一致。

3.5 BFM对蛋鸡血清抗氧化功能的影响

抗氧化功能增强有助于提高机体免疫水平，T-AOC能够反映机体系统性抗氧化及清除自由基的能力，自由基作用于脂质发生过氧化反应，氧化最终产物为MDA，与细胞损伤、脂质过氧化有关，MDA含量降低对细胞起到保护作用，其含量综合反映生物体内防御和免疫反应水平；SOD和CAT是重要的抗氧化酶，能够有效清除体内自由基[23]。谷胱甘肽有GSH和氧化型（GSSG）两种形式，在生理条件下以GSH占绝大多数。GSH作为体内一种重要的抗氧化剂，能够清除体内的自由基，清洁和净化体内环境污染，还具有保肝和解毒作用。本研究中，试验组蛋鸡的T-AOC、SOD、GSH、CAT含量显著增强加，MDA 含量与对照组相比显著降低，其中试验组2的改善作用明显，说明饲料中添加BFM可显著提高蛋鸡抗氧化能力，维护机体内环境稳态。推测蛋鸡对饲料中蛋白质、氨基酸、钙、磷和微量元素等营养物质的吸收利用有界限范围，只有在合适的范围内才能被机体有效利用，使机体内环境达到最佳平衡状态。

4 结论

本试验研究表明，黑水虻幼虫转化猪粪后的生物产品可部分替代蛋鸡基础日粮。为充分有效利用BFM并且不影响蛋鸡生产性能、鸡蛋品质及蛋鸡生理功能的前提下，推荐每千克基础日粮中添加150 g的BFM。