黑水虻幼虫在饲料及无害化处理应用领域研究进展

■ 张慧洁 夏 嫱

（遵义医科大学珠海校区，广东珠海 519041）

黑水虻(Black soldier fly, BSF)，学名亮斑扁角水虻(Hennetia illucensL.)，属昆虫纲、双翅目、短角亚目、水虻科、扁角水虻属[1]，是世界范围内重要资源昆虫。黑水虻幼虫体内含有丰富的蛋白质，在水产、禽畜的养殖中可替代豆粕或鱼粉；幼虫营腐生生活，是自然界碎屑食物链中重要组成部分，可以将禽畜粪便、生活垃圾等废弃物最大效率地转化为自身所需营养物质，维持其生长发育[2]，且转化后废弃物还是一种高附加值的有机肥料；更重要的是黑水虻成虫不取食，在生物转化过程中不传播疾病[3]，是废弃物无害化处理的绝佳选择。

1 黑水虻应用研究概述

黑水虻特殊的生物学及生长特性使其具有广泛的应用价值。黑水虻幼虫含有高达40%～46%的蛋白质，可作为传统饲料营养成分如豆粕或者鱼粉的替代品，用于水产、畜禽的养殖。黑水虻幼虫富含月桂酸、甲壳素、壳聚糖，亦可以诱导产生抗菌肽，可用于动物饲料添加剂。研究表明，月桂酸是黑水虻幼虫主要脂肪酸之一，占幼虫总脂肪酸含量的32%～60%，可以转化为月桂酸甘油酯，后者具有抗病毒、抗菌和抗原生动物的活性[4]，在禁止使用抗生素作为饲料添加剂的当今，可以替代抗生素用于动物养殖，在动物疾病预防和治疗领域具有巨大潜力[5]。甲壳素是仅次于纤维素的第二大天然聚合物，存在于甲壳动物、昆虫和一些微生物中，对于提高机体免疫机能具有重要作用。D'Hondt团队测定了黑水虻幼虫样品中甲壳素含量和乙酰化度。研究表明，黑水虻软组织的甲壳素含量约占总甲壳素含量的20%、甲壳素的乙酰化度达81.2%[6]；甲壳素可以通过特定的膜结合受体作为病原相关分子模式被免疫系统感知，并在防御病原体入侵时发挥关键作用[7]；壳聚糖是甲壳素脱乙酰化产物，也能够激活致敏巨噬细胞中的NOD 样受体热蛋白结构域相关蛋白3 炎症小体，诱导释放更多的白细胞介素（IL-1β）[8]。另外，黑水虻幼虫先天免疫系统强大，可以在微生物含量较高的畜禽粪便或废弃物中生活，因此，来源于黑水虻的抗菌肽具有广泛抗菌[9]、抗癌[10]及免疫活性[11]。黑水虻幼虫在降解废弃物如粪肥、餐厨垃圾、沼气污泥和城市污水污泥的过程中，不仅能降低有害物质水平和温室气体排放量等，还可将有机废物转化为氨基酸、肽、蛋白质、油、几丁质和维生素[12]，用于医药研发、化学品提炼、饲料生产、替代能源等多个方面。还有研究表明，利用黑水虻幼虫无害化处理废弃物在一定程度上可以阻止家蝇在其上产卵及减少家蝇幼虫成活；与蝇蛆和蚯蚓处理废弃物相比，其周期短、生物转化率高，是一种特色鲜明、优势明显的无害化处理策略[13-14]。

2 黑水虻幼虫在饲料领域应用研究

2.1 鱼类养殖领域

我国饲料行业面临的重大问题之一是蛋白质资源紧缺，黑水虻幼虫含有丰富的蛋白质，是传统饲料中蛋白质的优质替代品[15]。Weththasinghe 等[16]以鱼粉和植物蛋白为基本对照日粮，研究黑水虻作为替代蛋白质的可行性。研究表明，黑水虻幼虫粉含量从6.25%增加到25%，显著提高了大西洋鲑鱼血浆的抗氧化能力和有效改善了肠道健康。Maulu等[17]研究表明，虹鳟鱼饲用含8%～16%的黑水虻虫粉可预防豆粕诱发的肠道炎症并增强免疫反应；饲用含16%以上的黑水虻虫油可改善血清过氧化物酶活性，并上调肾脏组织IL-8、肿瘤坏死因子（TNF-α）、干扰素（IFN-γ）和前列腺素基因的相对表达水平。在锦鲤中，通过饲养试验研究不同昆虫油脂对幼锦鲤生长性能、脂质代谢、炎症及相关基因表达的影响，发现饲料中混合50%～100%的黑水虻油脂，显著促进了锦鲤的生长并提高了饲料利用率以及锦鲤的健康参数[18]。利用包含50%黑水虻虫粉的饲料饲养虹鳟鱼不仅可激活IL-10、TNF-α和Toll 样受体（TLR-5）等免疫相关基因的表达，还能调节鱼类肠道微生物群落及提高细菌的丰度[19]。还有研究表明，利用黑水虻虫粉替代鱼粉的饲料饲喂鲈鱼，可增加鱼肉中谷氨酸、天冬氨酸含量，在一定程度上增加鱼肉的鲜美度[20]。

2.2 虾类及其他水产养殖领域

以黑水虻幼虫粉作为蛋白源添加至虾类饲料中，不仅可以提高动物自身抗病性和免疫力，还具有产出的虾蛋白含量高、饲养费用低等优势[21]。Foysal 等[22]利用黑水虻虫粉饲养澳洲小龙虾，结果发现，添加黑水虻虫粉可以显著提高小龙虾血淋巴渗透压、溶菌酶以及血细胞总数。陈永康等[23]用黑水虻幼虫粉替代10%～20%鱼粉，不仅提高了凡纳滨对虾的抗氧化能力，还降低了对虾血淋巴中谷丙转氨酶（Alanine transaminase，ALT）和谷草转氨酶（Aspartate transaminase，AST）活性。另一项研究中，用黑水虻幼虫粉替代10%、15%和20%的鱼粉饲养中华鳖，与饲喂鱼粉组相比黑水虻替代组中华鳖血清中谷胱甘肽过氧化物酶（Glutathione peroxidase，GSH-Px）活性和肝脏中总抗氧化能力显著增加，而血清和肝脏中丙二醛水平降低[24]。

2.3 禽类养殖领域

黑水虻不仅在水产养殖中应用广泛，也常被用于禽类的养殖，以提高禽类的生长性能、营养吸收及抗病和抗氧化能力。Maurer 等[25]研究发现，蛋鸡饲料中加入蛋白质含量高达100%的黑水虻幼虫粉对产蛋量、采食量或饲料转化效率没有负面影响。而Mat等[26]研究表明，在肉鸡日粮中添加4%的脱脂黑水虻幼虫可以在不影响肉鸡生产性能和血液性状的前提下替代鱼粉和豆粕；Marono 等[27]研究亦发现，饲粮中加入17%黑水虻幼虫可显著提高24～45 周龄蛋鸡血清钙水平，并推测含黑水虻幼虫饲粮可改善蛋鸡肠道对钙的吸收和代谢，进而增加蛋壳强度。此外，Attivi等[28]在研究黑水虻虫粉替代鱼粉对1 日龄至68 周龄蛋鸡影响试验中发现，饲喂替代比例为100%和75%幼虫粉组蛋鸡产蛋量相似，但显著高于替代比例为50%试验组以及8%鱼粉的对照组；蛋鸡血清中总蛋白（Total protein，TP）、总胆固醇（Total cholesterol，TC）、三酰甘油（Triglyceride，TG）、三碘甲状腺原氨酸（3,5,3'-triiodothyronine，T3）和T3/T4 比值也随着黑水虻虫粉含量的增加而显著升高。Wallace 等[29]研究亦显示，黑水虻幼虫粉可替代珍珠鸡日粮中高达60%的鱼粉，对其血清中AST、ALT、TP、TC、TG、白蛋白（Albumin，ALB）含量无影响。但是，Marono 等[27]报道了黑水虻幼虫粉全部替代豆粕后可显著降低蛋鸡血清中ALB/球蛋白（Globulin，GLO）、TC 和TG 水平。Heuel等[30]还推测，黑水虻幼虫粉可通过改善肝脏、肾脏功能来提高蛋鸡对营养物质的吸收，但可能受黑水虻幼虫脱脂程度的影响而表现出一定的差异。还有研究表明，在火鸡日粮中利用黑水虻幼虫脂肪部分或全部替代大豆油，不仅对火鸡生长性能无不良影响，且还可以有效降低天冬氨酸转氨酶表达水平[31]。

2.4 畜类养殖领域

因黑水虻幼虫蛋白质含量高、氨基酸组成均衡，且含有多种维生素、微量元素和脂肪酸，多用于替代血浆蛋白粉或者鱼粉添加在仔猪饲料中，以改善其生长或生产性能、提升产品质量和提高机体健康水平。Biasato 等[32]研究发现，部分脱脂黑水虻幼虫粉可作为断奶仔猪日粮中豆粕的替代饲料成分，且不会对其生长性能、养分消化率、血液特征、肠道形态或组织学特征产生不良影响。Yu 等[33]研究还表明，含有1%～4%黑水虻虫粉的饲粮不仅可以调节仔猪盲肠菌群结构和数量，还能提高短链脂肪酸和乙酸盐的含量；并通过下调炎症通路、上调黏膜屏障和发育相关通路，维持回肠免疫状态，进而调控断奶仔猪的肠道健康。Yu等[34]研究还发现，在日粮中添加4%的黑水虻幼虫不仅增加了肥育猪平均日增重，还部分改善了肥育猪的胴体性状和肌肉化学组成；并通过上调肥育猪胸肌纤维中的成脂潜力和肌纤维组成相关基因表达来影响肉质。Yu 等[35]将2%全脂黑水虻幼虫粉替代鱼粉饲养断奶仔猪，结果显示，黑水虻幼虫粉组增加了第1～14 天仔猪的平均增重以及肝脏、胰腺和小肠的重量，降低了第1～14 天的料重比。此外，黑水虻幼虫组还增加了仔猪血清中TP、GLO、IgA、IL-10的浓度以及空肠绒毛高度、尿素、TG和IFN-γ浓度。

2.5 饲料添加剂领域

因黑水虻具有抗菌、抗病毒、抗氧化及提高免疫力等特性，常用于饲料添加剂，此项工作开展已近40年。研究表明，黑水虻幼虫作为水产养殖饲料添加剂改善了鲑鱼、鲤鱼、鳟鱼、鮰鱼、鲶鱼、罗非鱼、鲆鱼、鲈鱼、斑马鱼、鲟鱼等多个物种的生长参数及提高多个物种对疾病的免疫反应[36-37]。此外，黑水虻幼虫作为畜禽饲料添加剂对畜禽的抗菌和抗氧化能力产生了积极影响。Chu 等[38]报道，饲粮中添加全脂黑水虻幼虫粉能够显著增加蛋鸡回肠黏膜分泌型免疫球蛋白（SIgA）含量，并增加血浆GSH-Px和总超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase，SOD）的活性，从而提高42 日龄蛋鸡的抗氧化能力和回肠黏膜免疫力。Lee等[39]试验亦表明，利用黑水虻幼虫饲喂肉鸡，可提高其血清溶菌酶活性，促进其脾脏淋巴细胞增殖，降低沙门氏菌感染，从而减少肉鸡的死亡率。Kiero'nczyk 等[31]亦发现，富含月桂酸的黑水虻脂肪还可以调节盲肠微生物群，并通过降低IL-6 的水平提高火鸡的免疫反应。Lei 等[40]也研究了黑水虻幼虫粉作为饲料添加剂对比格犬的影响。研究表明，随着黑水虻幼虫粉含量的增加比格犬血清中TNF-α的浓度降低，而GSH-Px 和SOD 的活性增加，进一步验证了黑水虻幼虫粉作为饲料添加剂的可行性。

3 黑水虻幼虫无害化处理应用研究

黑水虻幼虫可以生物转化动物粪便、餐厨垃圾及农业废弃物等，并且在转化过程中可以有效抵抗微生物、寄生虫侵袭以及抗生素和重金属等的残留[5]，被认为是高效、绿色的废弃物管理者，被广泛用于有机废弃物的无害化处理。

3.1 畜禽粪便无害化处理

畜禽养殖业的快速发展产生了大量的畜禽粪便，畜禽粪便含有大量的重金属、有机污染物和病原体等，如果处理不当，会造成严重的环境问题。黑水虻幼虫不仅能降低粪便中有害物质水平、臭气排放量，减少病原体的负荷、降解抗生素及降低抗性基因风险，还可减少畜禽粪便干物质量，将粪便生物转化为可利用动物蛋白[41]。因此，其在无害化处理禽畜粪便方面的优势日益凸显，备受关注。Beskin 等[42]研究表明，黑水虻幼虫可以降低猪、奶牛和鸡等不同类型畜禽粪肥臭气的排放量，并增加其干物质、营养物的含量。另外，Wu 等[43]利用黑水虻幼虫转化猪粪，发现猪粪中病原体丰度降低了89%，肠球菌属、难辨梭菌属等细菌在黑水虻肠道中显著富集；且参与金属稳态的功能基因在黑水虻肠道中亦明显富集。Mazza 等[44]研究也表明，在新鲜鸡粪中生长的黑水虻幼虫，其幼虫肠道细菌对黑水虻幼虫转化率、幼虫体重以及粪便减少量和营养积累均具有积极影响。

利用黑水虻幼虫处理畜禽粪便，还可以减少温室气体（Greenhouse gas，GHG）排放量，Mertenat 等[45]利用黑水虻幼虫处理废弃物发现，与直接堆肥处理废弃物相比，加入黑水虻幼虫处理的GHG 排放量更低。Matos 等[46]亦评估了利用黑水虻幼虫处理猪粪、牛粪减少CH4排放量的研究，结果显示，黑水虻幼虫生物转化粪便后CH4排放量与对照组（常规储存）相比降低了86%。Chen 等[47]利用黑水虻幼虫生物转化猪粪的GHG 排放量研究亦发现，与常规堆肥相比，利用黑水虻幼虫处理猪粪可以有效减少CH4（72.63%～99.99%）、N2O（99.68%～99.91%）和NH3（82.30%～89.92%）的排放量。还有研究表明，粪肥的类型也会影响黑水虻的生长发育。Miranda 等[48]在不考虑饲喂率的情况下，研究了饲喂家禽粪便与饲喂牛粪或猪粪对黑水虻生长发育影响。结果表明，饲喂家禽粪便组黑水虻预蛹体重更重、发育周期更短、预蛹率更高、成虫寿命更长，并且能将更多资源转化为生物量。

3.2 餐厨垃圾无害化处理

餐厨垃圾具有成分复杂、水分大、有机物含量高等特性，无论是发达国家还是发展中国家，餐厨垃圾的合理化处置均是研究热点。利用微生物技术处理餐厨垃圾，不仅回收效率低，还易造成环境二次污染[49]。而黑水虻幼虫可以利用自身强大的消化酶有效分解各类餐厨垃圾，将其转化为有价值的蛋白质和有机肥料；更重要的是相比蚯蚓和黄粉虫，黑水虻幼虫不仅能更好的应对餐厨垃圾的温度和湿度，还在处理成本和生态风险等方面更具优势[50]。因此，利用黑水虻幼虫无害化处理餐厨垃圾是新型的生态环保及资源化利用模式。

Nguyen 等[51]选择了具有广泛有机源物质的5 种废弃物来评估黑水虻幼虫的消耗和还原能力。结果显示，厨房废弃物减少的垃圾量比标准家禽饲料高67.9%，黑水虻幼虫发育最佳。Veldkamp 等[41]也评估了黑水虻幼虫对七种底物的生物转化率，亦发现：与其他组相比，泔水组幼虫的干物质含量、废物减量指数和摄入底物转化效率均最高。Lu 等[52]利用生物流化床处理餐厨垃圾，发现黑水虻幼虫能将C/N 从最初的21∶1降低到18∶1至14∶1，有利于餐厨垃圾的减少和幼虫生产性能的提高。

3.3 病死畜禽无害化处理

病死动物处理方式如果不科学、监管机制不完善，将给生态环境保护、动物疫病防控、动物源性食品安全带来隐患。黑水虻幼虫在处理病死畜禽尸体及其副产物减量化、资源化利用方面具有广阔的应用前景。湖南长沙县是全国病死动物无害化处理试点县，该试点将病死猪送进车间破碎，再经200 ℃以上的高温灭菌后进行生物发酵，以此饲养黑水虻，再利用黑水虻饲养青蛙，经过检测黑水虻及青蛙的各项指标均合格[53]；杨燕等[54]利用黑水虻幼虫处理因猪伪狂犬病或猪蓝耳病引起死亡猪病理组织，在虫体及排泄物中均未检测到相关的病原微生物，说明病死猪经过虫体消化吸收后被完全杀灭；病死动物高温干化无害化处理后，再通过黑水虻生物转化，可以实现废弃物资源的再利用[55]。

3.4 污泥无害化处理

污水处理过程中产生的剩余污泥，若处置不当将会造成环境的二次污染。研究表明，黑水虻幼虫处理污泥后，在一定程度上降低了重金属污染环境的风险。毛元坤等[56]采用黑水虻幼虫生物处理技术对餐厨垃圾与剩余污泥的混合物处理15 d，可实现餐厨垃圾与剩余污泥混合物20%的减量率，而处理后的混合物其基质的含水率分别下降了23.25%和25.74%，恶臭气味消失。Mishra 等[57]亦利用黑水虻幼虫研究了水果废物（FW）和污水污泥（SS）混合物生物转化情况。结果显示，在50 SS/50 FW 和70 FW/30 SS 原料组合中黑水虻幼虫生物量、饲料转化率和养分矿化较高。表明黑水虻幼虫可以将水果废物和污水污泥混合物有效的生物转化为营养丰富的虫沙和幼虫生物量，既实现了二者的减量化、无害化和资源化，收获的虫体又可资源化再利用。

4 产业化所面临的挑战

与传统无害化处理相比，利用黑水虻幼虫进行废弃物无害化处理具有明显的优势。但黑水虻幼虫在处理各种废弃物的过程中，还存在许多问题，面临巨大的挑战。如CO2排放、重金属和抗生素残留、工业化大规模生产等均限制了黑水虻成为可持续处理生物废弃物最有潜力资源的发展。

4.1 CO2排放

废弃物的不合理处置可导致GHG 释放到环境中，加剧环境污染和气候变化。Chen 等[47]研究发现，与常规堆肥相比利用黑水虻幼虫处理猪粪虽然有效减少CH4、N2O 和NH3的排放，但CO2的排放量会有所增加。Parodi等[58]亦比较了含有黑水虻幼虫粪肥和不含黑水虻幼虫粪肥组温室气体排放量的差异，发现黑水虻幼虫处理组释放CO2水平较高。也有研究认为，饲养黑水虻幼虫的有机废弃物类型在很大程度上决定了对外界环境的影响。如，利用具有食物或饲料价值的有机废弃物作为生产黑水虻生物质的基质时，对全球变暖潜能影响明显高于利用豆粕和鱼粉作为基质饲养组；利用动物粪便和餐厨垃圾饲养黑水虻幼虫，对全球变暖影响明显亦高于利用鱼粉和豆粕饲养组[59]。这也是将来黑水虻生物转化产业化所面临的一个环境挑战。

4.2 重金属、抗生素残留

黑水虻幼虫食性杂，在生物转化有机废弃物的同时，还可有效减少废弃物中重金属、抗生素、耐药基因等的残留，具有较大的发展潜力[60]。研究表明，黑水虻幼虫对猪粪中不同重金属元素的吸收机制不同，如Cu 等重金属是与金属硫蛋白结合或螯合在囊泡中，从而使Cu 等重金属失活，再通过胞吐作用从消化道排出体外；而Pb 可能是将其储存在颗粒中或与金属硫蛋白结合而失活，然后富含Pb 的颗粒被运输并固定在角质层中，积累的重金属通过蜕皮排出体外[61]。黑水虻幼虫虽然具有降低有机废弃物中Cu2+、Zn2+、Cd2+、Pb2+等重金属离子含量的能力，但是，过量的重金属离子在黑水虻幼虫体内积累，给黑水虻幼虫的饲料化应用亦带来了巨大的风险[62]。还有文献表明，利用黑水虻幼虫处理有机废弃物，亦可消减废弃物中抗生素(如土霉素、四环素)和耐药基因（如编码产生青霉素结合蛋白PBP2a 的结构基因mecA、Ⅰ型整合酶基因intⅠ1、Ⅱ型整合酶基因intI2)）等残留问题[63]；利用黑水虻生长曲线与抗生素降解曲线，可以更加安全有效的利用黑水虻幼虫处理有机废弃物，并为建立昆虫蛋白的药物残留监测研究提供了基础[64]。但是，在黑水虻生物转化有机废弃物巨大发展潜力的背后，仍然面临着许多问题和挑战，例如，黑水虻将废弃物中的有害物质富集入体，虽然减少了环境污染，但也限制了其在饲料、食品等领域的应用。如何有效解决二者冲突，亦是黑水虻生物转化产业化所面临的另一个问题。

4.3 大规模工业化生产的挑战

黑水虻幼虫在无害化处理有机废弃物时，具有食性杂、生物转化率高、副产品经济价值大、处理环节绿色无污染等优势，在无害化处理领域应用前景广阔，但其用于大规模工业化生产的操作流程还有待进一步提高。

4.3.1 提高转化率的挑战

目前用于提高黑水虻幼虫处理废弃物生物转化效率的方法主要有两种。一是探索不同的生物废物配方；Rehman 等[65]利用一种新的牛粪、鸡粪共消化工艺来饲养黑水虻幼虫，发现40%牛粪和60%鸡粪的试验组与纯牛粪组相比所得结果更佳，纤维素消耗显著增加到61.19%、半纤维素消耗增加到53.22%、木质素消耗增加到42.23%。Li 等[66]研究了不同比例豆渣和厨余垃圾混合物作为饲料对黑水虻性能的影响发现，当黑水虻幼虫饲喂30%豆渣和70%餐厨废物时，幼虫生物量、生物转化率和幼虫粗脂肪含量均最高。Gold[67]亦认为蛋白质与可消化碳水化合物、氨基酸的数量、质量以及它们的比例和不同类型碳水化合物平衡的生物废物配方对工艺性能影响很大，具有增加工艺性能效率和可靠性的潜力。开发出不同类型废物的混合配方比的确比处理单一类型的废物流更高效、更有前途，但是不论是在不同生物废物类型、蛋白质与碳水化合物比例还是不同氨基酸互补的生物废物配方等多个角度饲养基质的探索中，都只是局限于小规模的试验，而如何找出一个最高效的配方投入到大规模的工业化生产中，还需更进一步的研究。二是利用有益微生物对生物废弃物进行预处理或共处理。Xiao 等[68]将黑水虻幼虫肠道分离出的枯草芽孢杆菌添加到鸡粪中与幼虫进行共转化时发现，与对照组(无枯草芽孢杆菌)相比，黑水虻幼虫的重量增加了15.9%，转化率增加了12.7%，鸡粪减少率增加了13.4%。Zheng 等[69]利用黑水虻幼虫和微生物Rid-X共转化稻草和餐饮垃圾时亦发现，在没有Rid-X 的情况下，大约27.9%的纤维素和32.6%的半纤维素被黑水虻幼虫降解，当向转化体系中引入0.35%的Rid-X时，65.5%的纤维素和56.3%的半纤维素被消化，转化率显著提高。另外，向粪便中添加益生菌，也可以提高黑水虻幼虫的产量和生物转化率[70]。这些结果均表明微生物在提高黑水虻幼虫生物转化性能中发挥重要作用。但是，在大多数研究中，微生物一旦被添加后就不再继续监测，这些微生物可能在饲养基质存活，并对黑水虻幼虫产生影响[71]。找出微生物添加后在黑水虻体内合适的监测方法和检测指标，是黑水虻大规模无害化生产领域迫切需要解决的问题。

4.3.2 黑水虻幼虫养殖的挑战

黑水虻幼虫无害化处理废弃物的成功开展需要大规模生产黑水虻，反过来，黑水虻的大规模收获又需要饲养、收获和加工的机械化和自动化。研究发现，在黑水虻的养殖研究中，缺乏对黑水虻饲养试验的标准操作程序。不同的操作参数例如生物废物的种类及配比、投料方式、投料间隔、进料速率、幼虫密度、室温、料温、湿度和收获时间等都可能会带来不同的结果。就温度湿度而言，黑水虻幼虫对温湿度非常敏感，温度过低会导致幼虫进食量下降、生长缓慢，温度过高幼虫则会停止进食、发生逃离行为；湿度过高除会诱发疾病外还会带来更大的危害，黑水虻幼虫会因为饲料黏湿透气性差而死亡，而太过干燥的环境则会影响幼虫的进食效率和生长速度[72]。除了养殖过程中注意对环境温度、湿度的把控外，料温的变化也是黑水虻转化有机废弃物过程中重要的性能指标之一。研究发现，对于处理餐厨垃圾，投料次数的增加会对料温的波动产生较大影响，这将不利于幼虫快速生长；在黑水虻转化废弃物前期物料含水率低有利于幼虫生长，转化后期物料含水率高则更为有利[73]。所以需要我们在不同废物、不同处理阶段，对温度和湿度进行精准把控，才能提高黑水虻的生产性能。

4.3.3 降低经济成本的挑战

有研究总结了黑水虻幼虫生物转化技术的经济性能和环境性能，发现黑水虻幼虫生物转化技术的经济性能随着操作地点、使用的基质、生产规模和产品的预期用途而显著变化。使用技术平托盘系统的批量操作模式处理黑水虻幼虫并生产动物饲料，不仅劳动强度大，而且需要生产空间大，比利用鱼粉和豆粕等生产传统动物饲料的成本更高[74-75]；另外，因黑水虻幼虫含水量高，收获后需要采取烘干的方式进行保存、运输和使用，需要大量的能耗。Huang等[76]研究了常温干燥与微波干燥两种方法对黑水虻幼虫影响，发现常规干燥黑水虻幼虫，其必需氨基酸评分及可消化性均较好，更适合养殖黑水虻；但常规干燥速度慢、效益低、周期长、温度不易控制，可能会给大规模的工业化生产带来效率和经济的难题。

5 展望

黑水虻在饲料添加剂及无害化处理领域具有广阔应用前景，但将其合理运用到废弃物资源化处理应用中仍面临许多需持续探索的问题。首先，黑水虻幼虫大规模工业化生物转化废弃物目前还处于探索阶段，未来的研究应该重点在如何建设具有更高黑水虻幼虫密度的规模化养殖场；其次，随着黑水虻幼虫无害化处理废弃物规模的扩大，黑水虻幼虫分解废弃物产生的可利用蛋白及虫沙的安全性和再次利用问题亦值得进一步研究；再次，黑水虻幼虫无害化处理废弃物目前还未有标准化体系，建立无害化处理系统的标准规范体系，也是黑水虻幼虫无害化处理应用急需解决的问题。此外，黑水虻幼虫无害化处理废弃物副产品如蛋白、脂肪等虽然在水产及畜禽养殖方面应用广泛。但是，作为人用保健品或者药物，克服人类在其使用时的社会心理障碍问题亦是相当大的挑战。