不同蛋能比饲料对黑水虻生长发育的影响

王 聪 叶小梅 杜 静 孔祥平 王 莉

（农业农村部种养结合重点实验室循环农业研究中心 江苏省农业科学研究院畜牧研究所，江苏 南京 210014）

黑水虻（Hermetiaillucens）常被用于处理畜禽粪便、餐厨垃圾及蔬菜残体等有机废弃物[1]，其虫体可作为养殖饲料的原料，具有良好的生态和经济效益[2]。黑水虻规模化处理不同有机废弃物时，由于废弃物的类型、养分组成和含量不一致，导致幼虫生长性能、虫体营养和转化效率均具有明显差异，难以保证黑水虻幼虫生长的稳定性[3-4]。

蛋能比（CMR）是饲料中粗蛋白和能量的比值，也是衡量饲料中养分均衡的重要指标之一[5]。当饲粮中蛋白质水平不足时，动物的生理生化功能、指标以及代谢都会发生紊乱，造成动物生长发育迟缓、免疫力降低等。饲料中能量水平不足会对动物生长性能、生产性能及运动性能等造成负面影响[6]。研究发现，不同蛋能比饲粮对肉牛育肥效果具有显著影响，当饲粮蛋能比为24.97 g/MJ时，肉牛的平均日增重为1 344 g，分别比其他处理组提高14.53%、4.35%[7]。研究发现，蛋能比对岭南黄鸡肌肉剪切力具有明显影响，高蛋能比组试验鸡的胸肌颜色、外形和风味评分值均显著高于低蛋能比组[8]。

本研究从动物饲料配方的角度明确饲料蛋能比对黑水虻幼虫生长性能、虫体营养及物料转化效率的影响，探讨黑水虻虫体作为养殖饲料的优势，为黑水虻产业化发展提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试虫源

黑水虻由江苏省农业科学院畜牧研究所提供。采集黑水虻新鲜虫卵于恒温恒湿箱（温度28 ℃，相对湿度为70%）孵化。

1.2 试验设计及饲养管理

随机挑取初孵黑水虻幼虫1 800 只，随机分为6 组，每组3个重复，每个重复100只。根据实验室已研究蛋能比饲粮数据，以盖氏饲料为基础饲粮配比不同蛋能比人工饲料。A1 组、A2 组、A3 组、A4 组、A5 组、A6 组黑水虻分别饲喂蛋能比为11.23、12.01、14.03、14.54、15.12、16.09 g/MJ 的饲粮。试验饲粮组成及营养水平见表1。

表1 试验饲粮组成及营养水平

饲喂时利用蒸馏水将人工饲粮的含水率调节为75%，并一次性投入1 000 g饲粮供幼虫自由采食，幼虫全部变为预蛹时停止试验并虫料分离，分别于-70 ℃保存。每日记录黑水虻存活率以及体重变化。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 粗蛋白质、粗脂肪测定

将收集的黑水虻幼虫55 ℃连续烘干3 d，测定相关养分指标。粗蛋白采取凯氏定氮法（GB 5009.5—2010）测定；粗脂肪采用索氏提取法（GB/T 5009.6—2003）测定；氨基酸按照GB 5009.124—2016中的方法进行，采用氨基酸分析仪测定虫体中的16种水解氨基酸；能量利用全自动能量仪测定。

1.3.2 不同人工饲粮对黑水虻种群生命表的影响

每24 h 观察1 次并记录幼虫生长发育历期。幼虫化蛹后放入饲养盒内覆盖基质保存，记录化蛹情况、存活率，测量蛹重等。成虫羽化后，记录羽化情况，雌雄配对放入30 cm×30 cm×30 cm的网箱中。网箱内放置绿树叶供黑水虻交配，放置产卵信息物以及瓦楞纸供黑水虻产卵，共25对。每日饲喂清水，成虫开始产卵后，每日记录产卵量、产卵前期及孵化率直至成虫全部死亡。成虫试验于温室下进行，温度30 ℃，相对湿度70%。种群生命表参数的计算参照Euler-Lotka进行公式计算。

式中：Sxj为个体从卵发育到x年龄j龄期的概率（%）；fxj为雌成虫在x年龄j阶段的平均产卵量；lx为种群年龄-阶段特征存活率（%），即从卵发育到年龄x的存活率（%）；mx为种群年龄-阶段特征繁殖力，即种群在年龄x时的平均产卵量；种群年龄-阶段特征繁殖值（lxmx），即种群在年龄x时的净繁殖力。

1.4 数据统计与分析

采用Excel 2016 进行数据整理，SPSS 24.0 进行数据显著性差异分析，结果采用单因素方差分析（One-way ANOVA）进行分析，Tukey's HSD 进行多重比较。结果以“平均值±标准误”表示，P＜0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 不同蛋能比饲粮对黑水虻幼虫虫体养分的影响（见表2）

表2 不同蛋能比人工饲粮对黑水虻幼虫虫体养分的影响

由表2 可知，当饲粮蛋能比为14.54 g/MJ（A4 组）、15.12 g/MJ（A5 组）时，黑水虻幼虫的粗蛋白和粗脂肪含量高于其他组，体重显著高于其他组（P＜0.05）。饲粮蛋能比为16.09 g/MJ（A6组）时，黑水虻幼虫的粗蛋白、粗脂肪含量、体重低于A2～A5 组，与A1 组差异不显著（P＞0.05）。

2.2 不同蛋能比饲粮对黑水虻幼虫氨基酸组成的影响（见表3）

表3 不同蛋能比饲粮对黑水虻幼虫氨基酸组成的影响 单位：mg/g

由表3可知，谷氨酸和天冬氨酸含量在16种氨基酸中占比较高。各组的黑水虻幼虫疏水性氨基酸含量均约为40%（P＞0.05）。当饲粮蛋能比为14.54 g/MJ（A4 组）和15.12 g/MJ（A5组）时，黑水虻幼虫的缬氨酸、亮氨酸、组氨酸含量显著高于其他组（P＜0.05）。不同蛋能比饲粮对黑水虻幼虫必需氨基酸的影响高于非必需氨基酸。

2.3 不同蛋能比饲粮对黑水虻生命参数的影响（见表4～表6）

由表4 可知，当饲粮蛋能比为14.54 g/MJ（A4 组）和15.12 g/MJ（A5 组）时，黑水虻幼虫发育历期约为22 d，显著低于其他组（P＜0.05），A1组、A2组、A3组、A6 组幼虫发育历期约为25～26 d。黑水虻取食适宜蛋能比饲料生长发育更快，可能与不同配比的饲料所提供的养分物质的不同有关。

表4 不同蛋能比饲粮的黑水虻幼虫发育历期单位：d

由表5 可知，当饲粮蛋能比为11.23 g/MJ（A1 组）、12.01 g/MJ（A2 组）时，与其他试验组相比，雄虫寿命显著缩短（P＜0.05）。饲粮蛋能比为14.54 g/MJ（A4组）、15.12 g/MJ（A5 组）时，雌成虫寿命高于其他组，A4 组显著高于其他组（P＜0.05）。A4 组、A5 组黑水虻单雌产卵量、卵孵化率均较高，显著高于其他组（P＜0.05）。研究表明，当饲粮蛋能比为14.54、15.12 g/MJ 时，黑水虻成虫的繁殖能力明显增强，有助于其种群繁衍。

表5 不同蛋能比饲粮的黑水虻寿命及繁殖能力

由表6 可知，当饲粮蛋能比为14.54 g/MJ（A4 组）、15.12 g/MJ（A5组）时，黑水虻的平均世代周期（T）比其他组低约3～5 d。A4 组、A5 组黑水虻的内禀增长率（rm）、周限增长率（λ）均高于其他组，净增殖率（R0）显著高于其他组（P＜0.05）。研究表明，取食不同配比人工饲粮的黑水虻均能够完成其世代生活史，但当蛋能比为14.54、15.12 g/MJ 时，其净增殖率高，有利于种群繁衍。

3 讨论

3.1 不同蛋能比对黑水虻幼虫虫体粗蛋白及粗脂肪的影响

本研究表明，不同蛋能比的饲粮对黑水虻粗蛋白以及粗脂肪的含量有显著影响。在高碳水化合物和低蛋白质的废弃物中，幼虫将碳水化合物转化为脂质储存在脂肪体内[9-10]，与低碳水化合物和蛋白质更平衡的废弃物相比，高碳水化合物和低蛋白质废弃物为食的黑水虻幼虫脂质含量通常更高[11]。Spranghers等[12]研究发现，以含有45%碳水化合物的废弃物为食的幼虫脂肪含量可达37%，以含有7%碳水化合物为食的幼虫脂肪含量仅为21%。黑水虻在整个生长发育阶段都需要蛋白质参与，但是废弃物中蛋白质含量不足，导致其生长发育迟缓，存活率和活动能力下降，甚至影响产卵繁殖，蛋白质含量过高会产生氨和尿酸等有毒含氮废物，增加代谢成本[13]。

目前，已有关于黑水虻虫粉替代饲粮中鱼粉、豆粕等及对肉鸡、蛋鸡、仔猪、加州鲈、大西洋鲑生长性能的影响[14-16]。本试验测定的黑水虻幼虫常规养分与鱼粉、豆粕等接近。研究发现，饲粮中添加0～6%的黑水虻虫粉，可以提高饲粮适口性，对仔猪、生长猪和育肥猪的生长性能无负面影响[17]。也有研究发现，饲粮中添加4%黑水虻虫粉可提高育肥猪日增重、末重，改善料重比[18]；肉鸡养殖过程中，添加10%脱脂黑水虻虫粉可提升肉鸡的体重、平均日采食量和平均日增重[19]。但畜禽不同种类、年龄所需蛋白质饲料种类不一致，需综合考虑各因素合理使用黑水虻。

3.2 不同蛋能比对黑水虻对氨基酸组成的影响

本研究表明，不同蛋能比饲料对疏水性氨基酸影响显著，黑水虻幼虫氨基酸组成中疏水性氨基酸占比高达40%，且疏水性氨基酸对动物抗氧化活性具有重要影响。其中缬氨酸、亮氨酸、脯氨酸等疏水性氨基酸含量均较高，因此，黑水虻虫粉较强的抗氧化活性可能与此类氨基酸含量较高有关。Femi 等[20]发现，随着黑水虻虫粉添加比例增加，罗非鱼的鱼体的过氧化反应减少，表明黑水虻虫粉具有良好的抗氧化活性。利用黑水虻虫粉替代家禽饲料中的豆粕，显著降低了家禽胆固醇、甘油三酯和钙的含量[21]。研究发现，当黑水虻虫粉添加量为2%时，可显著降低肉鸡沙门氏菌的存活率，提高盲肠微生物种类[22-23]。黑水虻还能够提升畜禽的屠宰性能、改善产品品质。有研究发现，添加4%黑水虻幼虫粉能够显著改善育肥猪肌肉品质、大理石花纹评分，提高肌苷酸含量以及肌间脂肪含量[24]。肉禽试验表明，15%黑水虻虫粉的添加有利于提高肉鸡腿肌重，降低胸肌胆固醇含量[25]。

3.3 不同蛋能比饲粮对黑水虻幼虫发育历期的影响

黑水虻生长所需的营养物质与其他生物相似，生长发育阶段均需要蛋白质、碳水化合物、脂质、维生素和矿物质等必需营养成分。饲料养分缺乏会导致黑水虻生长发育受限制和存活率降低。本次研究从动物饲料的角度探讨不同蛋能比饲料对黑水虻幼虫发育历期的影响发现，当蛋能比为14.54、15.12 g/MJ 时，黑水虻幼虫的发育历期显著缩短。研究表明，使用鸡饲料、猪内脏、猪粪、餐厨垃圾、果蔬残体及鱼内脏饲养黑水虻幼虫，猪内脏、餐厨垃圾以及鱼内脏3 个处理组的发育历期显著低于其他处理组[26]。Oonincx 等[27]设计5 种人工饲料饲喂黑水虻幼虫，即高蛋白高脂肪、高蛋白低脂肪、低蛋白高脂肪、低蛋白低脂肪，结果发现，高蛋白高脂肪的饲料处理黑水虻的发育历期最短，其他4 个处理组无显著差异。Cammack 等[28]研究发现，使用不同碳氮比的人工饲料饲喂黑水虻幼虫发现，饲粮中21%蛋白质∶21%碳水化合物的处理组发育历期最短。因此，人工饲粮合理的养分配比有助于黑水虻幼虫的生长发育。

3.4 不同蛋能比饲粮对黑水虻成虫寿命及繁殖性能的影响

Tomberlin 等[29]研究发现，黑水虻成虫只依靠体内储存的脂肪维持生理活动，且早期的研究报道指出，黑水虻成虫期因口器退化，无须进食。因此，幼虫饲料的养分含量直接影响黑水虻成虫的寿命及繁殖性能。本研究发现，不同处理组之间成虫的产卵前期没有显著差异，但当蛋能比为14.54、15.12 g/MJ 时，成虫寿命、产卵量等显著提升。Bertinetti 等[30]发现，黑水虻幼虫期间摄取食物的养分含量影响成虫存活率、生理发育等，较大体型的黑水虻雌虫拥有更高的繁殖力，其卵巢和基底卵母细胞也最大。Liu等[31]发现，改善幼虫阶段的饮食情况可以提高成虫产卵量，合适的幼虫饲料养分有助于增加成虫羽化后的产卵量，延长成虫寿命，从而延长黑水虻成虫的产卵期。

3.5 不同蛋能比饲粮对黑水虻种群生命表的影响

杂食性昆虫摄取饲料养分程度的差异可能影响昆虫的存活率、寿命和繁殖过程[32]。种群生命表是衡量种群增长能力的重要指标之一，能够有效反映细微环境条件变化对种群增长的影响[33-34]，各参数指标的不同表明黑水虻对不同蛋能比饲料适应性的差异。本研究表明，饲料蛋能比为14.54、15.12 g/MJ 的黑水虻成虫其平均时代周期最短、净增值率最高，而各处理组间内禀增长率和周限增长率无显著差异。本试验进一步研究表明，当饲料蛋能比为14.54、15.12 g/MJ 时，黑水虻成虫的寿命、单雌产卵量以及孵化率均显著高于其他处理组，显著提高黑水虻成虫的产卵量和种群增长速度，表明适宜的蛋能比饲粮对黑水虻种群发展有促进作用。杂食性昆虫取食适宜食物不仅能加快生长发育，降低死亡率，还能提高个体繁殖力，增加种群数量[35]。

4 结论

本试验发现，黑水虻幼虫饲粮的蛋能比为14.54、15.12 g/MJ时，可提高黑水虻生长性能、粗脂肪和粗蛋白含量，改善虫体中氨基酸组成，有利于黑水虻种群繁育，在一定程度上提高黑水虻的经济价值。