黑水虻資源化利用研究

黃友良 ，歐玲利

（1.廣東益地農業科技有限公司，廣州 510555；2.佛岡沃土農業科技有限公司，廣東 清遠 511500）

黑水虻最早分布于南美洲熱帶草原，后來，人們了解了其資源化利用的大好前景，所以被引入到美國、日本等地。現如今，我國的華北、華南地區都有黑水虻分布，給我國相關資源的利用奠定了堅實的基礎。我國針對黑水虻的利用不限于畜禽糞便方面，還應用在動物飼料、醫藥、生物石油等領域，不僅提升了資源的綠色化水平，還能提供多樣化的資源，為各個行業的發展提供堅實的資源基礎。在進行資源開發之前，要對黑水虻的生物學特性進行詳細的研究，為后期資源化的高效利用奠定堅實的基礎。

1 黑水虻的生物學特性

黑水虻的生命周期分為卵期、幼蟲期、蛹期和成蟲期四個時期，整個生長周期為35 d左右。卵期的黑水虻呈現為光潔的橢圓形，具有乳白的顏色，產卵主要是卵塊形式進行集中生產。黑水虻卵孵化受到氣候、溫度、季節等因素的影響，所以呈現出長短不一的孵化周期，孵化周期在4～14 d。黑水虻卵孵化的最佳溫度是25～33℃，最佳的孵化濕度為60%～80%。而黑水虻幼蟲期為15 d左右，該時期的最佳生長溫度為25～30℃。

在幼蟲期內，根據蛻皮次數，主要分為六個齡期，低齡幼蟲顏色為白色，并隨著齡期的增長顏色不斷加深。一齡幼蟲幾乎不進食，二齡幼蟲開始大量進食，保證身體生長所需，六齡幼蟲也被叫做預蛹，顏色黃黑，其表皮呈現較強的韌性，十分結實。預蛹階段不再進食，遠離食物，尋找溫暖干燥的空隙為化蛹做準備。

黑水虻取食十分廣泛，除了幾丁質和骨骼物質，幾乎能以所有種類的固體有機物廢棄物為食物。針對這一特性，人們可以充分利用其對餐廚垃圾、食品加工廢料、畜禽糞便進行處理。黑水虻在幼蟲表皮蛻內度過蛹期，此時間內其最佳的生長溫度為25～28℃。黑水虻成蟲個體較大，身體長度為15 mm左右，頭部呈黑色，頭頂較寬，眼睛周圍分布著微黃色小點。成蟲的翅膀具有藍色金屬光澤，成蟲生長需要的最佳溫度為≥26℃[1]。

2 黑水虻資源化利用

當前，黑水虻在畜禽處理、動物飼料、醫藥以及生物石油等領域都獲得了較大的研究進展，尤其是針對大規模的畜禽養殖行業，可以有效降低其污染物的排放，減輕對環境的污染。統計發現，我國畜禽養殖中養豬領域每天排出糞便高達82.3萬t，占畜牧產業污染的14.3%，給本就面臨壓力巨大的環境雪上加霜。針對這一情況，我國相關部門開始進行整治，隨著人們環保意識的不斷提升，加強對畜禽糞便的管理成為當前的重點工作。而黑水虻的資源化利用具有較大的優勢。

首先，黑水虻幼蟲是腐食性昆蟲，可以以畜禽糞便為食物，具有較強的適應能力和繁殖能力，對于養殖來說具有較大的便利性。尤其是預蛹化蛹前具有遷徙特性，十分有利于黑水虻幼蟲分離，有利于飼養。其次，黑水虻雖然以有機腐食為食物，但是其不產生致病菌，也不喜好人類居住的環境，不會污染人類住所，可以說完全無害。所以，擴大黑水虻在資源化利用中的應用范圍，成為必然趨勢。

2.1 黑水虻在畜禽糞便處理中的資源化利用

2.1.1 降低畜禽糞便造成的污染

黑水虻主要以有機腐食為食物，所以將其應用到畜禽糞便的處理中，不僅可以降低畜禽糞便的堆積和污染，還可以降低畜禽糞便異味對空氣環境的污染，降低環境污染。數據統計表明，黑水虻幼蟲取食，兩周內可使畜禽糞便堆積減少56%，處理后的畜禽糞便可以降低營養元素的含量，降低對土壤環境的污染。應用黑水虻對豬糞處理，經計算，豬糞中的氮、磷、鉀元素分別降低了55.1%、44.1%和52.8%。而空氣質量測驗發現，黑水虻幼蟲處理后，畜禽糞便中的氣味基本消除，降低了對土壤、空氣、水質的污染，提升了畜牧養殖環境的質量，對于畜牧養殖事業與自然環境的和諧發展具有重要的促進作用。

2.1.2 驅避家蠅

畜牧養殖領域養殖黑水虻，可以有效抑制家蠅的滋生，降低傳染性疾病的傳播率，保證畜禽、人類的身體健康。研究發現，黑水虻幼蟲可以產生某種物質，驅避家蠅。此外，家蠅幼蟲在黑水虻幼蟲取食過的糞便中生長狀態不好，成活數量較低。而黑水虻生活的糞便對于成蟲產卵也具有抑制作用。調查發現，雞糞采用黑水虻處理后，可以完全抑制家蠅的產生。由此可見，人們應積極將黑水虻應用在畜禽糞便處理中，有效降低畜禽養殖過程中的家蠅滋生數量。

2.1.3 有效抑制糞便的有害微生物活動

在畜禽糞便中養殖黑水虻，可以有效抑制畜禽糞便中的有害微生物活動，降低其對環境的破壞。例如，在雞糞中養殖黑水虻，在養殖前后進行沙門氏腸桿菌和大腸桿菌檢測，養殖黑水虻后，兩種細菌的數量大幅度降低。此外，黑水虻幼蟲能夠對奶牛糞便中的大腸桿菌O157:H7產生有效的抑制作用。有上述可知，在畜禽養殖中積極應用黑水虻，可以有效抑制有害微生物數量，降低對整體環境的污染和破壞，提升了環境質量，更加利于人類的發展和建設。

2.2 黑水虻幼蟲和預蛹飼料價值的研究進展

2.2.1 黑水虻幼蟲的營養成分

黑水虻幼蟲的干重高達42%～43%，其蛋白質含量遠遠超過40%，與豆粕的蛋白含量相近；而黑水虻中礦物質的含量大于10%，遠遠大于豆粕中礦物質的含量，粗脂肪含量超過30%。通過對黑水虻和預蛹中的氨基酸含量進行檢測發現，黑水虻預蛹的氨基酸含量與豆粕十分接近。

2.2.2 黑水虻幼蟲飼料化應用

研究發現，畜禽糞便養殖的黑水虻，其營養價值較高，尤其適合添加到動物飼料中。有學者對其營養成分進行了精細化研究，對照組飼料未添加任何額外成分，觀察組飼料添加一定量的黑水虻幼蟲干粉。其間對兩種飼料進行氨基酸水平的化驗和計算，發現觀察組17種必需氨基酸、粗脂肪、粗蛋白質含量遠遠高于對照組中的17種必需氨基酸、粗脂肪、粗蛋白質含量。

雞飼料可以添加黑水虻幼蟲粉，以提升養殖雞的飼料品質，它可以完全替代飼料配方中的豆粕粉。豬養殖企業飼料可以添加黑水虻幼蟲粉，因為它富含氨基酸、粗脂肪和鈣質，可以提升豬飼料的品質和營養成分。黑水虻幼蟲粉還可以應用到水產領域，人們可以將黑水虻幼蟲粉添加到泥鰍飼料中。黑水虻預蛹中含有一定量的多聚幾丁質，但是該成分會抑制畜禽對其他營養成分的吸收和消化，直接影響畜禽養殖的飼料應用[2]。

2.3 黑水虻藥用價值

黑水虻幼蟲具有較大的藥用價值。經過誘導，黑水虻幼蟲會產生凝集素、抗菌肽、溶菌酶等多種免疫成分，在醫藥領域具有重要的研究和應用價值。研究發現，雖然黑水虻幼蟲身處較差的生活環境，但是其具有較強的免疫能力，能在體內消化霍亂、瘧疾等病原微生物，保證機體的健康生長。黑水虻體內含有抗菌肽成分，其在黑水虻幼蟲中含量豐富。黑水虻抗菌肽研究發現，當黑水虻受到外界刺激時，就會開啟免疫反應，產生具有較強抗菌能力的小分子活性肽，即黑水虻抗菌肽。黑水虻抗菌肽具有較強的熱穩定性、抗菌譜廣泛、水溶性好、分子量小，尤其對產生病變的真核細胞和原核細胞具有較強的作用，對正常的真核細胞不產生免疫反應，因黑水虻抗菌肽具有較大的應用前景。

學者夏嬙等對黑水虻抗菌肽的抗菌作用進行了研究，用大腸桿菌液針刺浸泡黑水虻幼蟲1 min，持續飼養一天，最后從其體內分離得到的抗菌肽具有較強的抵抗大腸桿菌生長的能力[3]。通過對黑水虻幼蟲進行誘導，再對其提取的抗菌肽進行分離，結果發現該物質不僅有較強的抗菌作用，還有抵抗腫瘤疾病、病毒感染的功效，不會增加致病菌的耐藥性，與傳統藥品相比，具有較大的應用優勢和前景。黑水虻幼蟲分泌的己二酸具有較強的抗菌能力，已經被應用到燒傷、創傷愈合等臨床治療領域。在治療臨床皮膚疾病中，當己二酸濃度達到120 μg/mL時，它可以對耐甲氧西林金黃色葡萄球菌、痢疾等病菌的生長產生較強的抑制作用。長期研究發現，黑水虻幼蟲體內分離的己二酸對于抑制如肺炎克雷伯菌、淋病奈瑟菌的成長活性具有強大的作用。而月桂酸、蛋白酶、P450解毒酶、水解酶等成分，經免疫反應產生的BF64抗菌蛋白和BD2抗菌蛋白，具有特別強的抗菌能力，是青霉素的幾百倍。

2.4 黑水虻幼蟲提取生物柴油

黑水虻幼蟲體內含有大量脂肪，可以用于生物柴油的提煉和制取。人們可以采用超臨界流體萃取技術提取黑水虻幼蟲中的油脂成分，該油脂的柴油特征值各指標基本達到國家標準。因此，黑水虻幼蟲是一種生產生物柴油的新型優質原料，也為我國柴油資源的挖掘提供了更多路徑。從黑水虻幼蟲中提取生物柴油，可以有效降低傳統油品制造過程中產生的污染，保持地球的資源儲備，為持續穩定發展奠定堅實基礎。

人們可以將黑水虻幼蟲與微生物協同作用于水稻秸稈和餐廚垃圾，通過一段時間培養，可以得到一定的生物柴油。餐廚垃圾經其處理后，水分降低了10%，黑水虻幼蟲蟲體粗脂肪含量達到39.2%，由其生產得到的生物柴油中十二烷酸甲酯、油酸甲酯和十六烷酸甲酯的含量比例接近以動物油脂為原料生產得到的生物柴油比例，但該生物柴油在低溫下更有優勢，比以油菜籽為原料生產的生物柴油的抗氧化能力更強。

3 結語

黑水虻具有腐食特性，將其利用在畜禽糞便的處理中，可以有效降低糞便對環境的污染，改善生態環境。黑水虻幼蟲具有豐富的粗脂肪、鈣質以及蛋白等營養成分，添加到畜禽飼料、水產飼料中，可以有效提升產品的品質，提升其營養價值。此外，黑水虻抗菌肽也具有較大的藥用價值，黑水虻還能用于提取生物柴油，有助于我國實現資源多樣化。可見，黑水虻應用前景十分廣闊，值得人們付出更多的時間和精力展開深入研究。