黑水虻幼蟲的飼用價值

◆作者：劉興旺胡海強徐田田

◆單位：1.上海牧漁科技有限公司；2.西南大學動物科學技術學院；3.上海海洋大學水產與生命學院

黑水虻（Hermetia illucens L.）屬雙翅目水虻科，又稱亮斑扁角水虻，其可將有機廢棄物轉化為高價值昆蟲生物物質，因此被用于餐廚垃圾、畜禽養殖糞便及其他有機廢棄物處理。黑水虻在減少環境污染、提高資源利用效率等方便被認為具有重要的商業價值和社會價值。前期研究也顯示黑水虻具有獨特的營養價值和生物活性，可被廣泛應用于水產和畜禽飼料中。本文綜述了黑水虻的生物學特性、營養價值及其在水產和畜禽動物中的應用研究現狀，以期為黑水虻在動物營養和飼料工業中的規模化應用提供一些參考。

1 黑水虻生物學特性與人工養殖

黑水虻是一種完全變態昆蟲，包含卵、幼蟲、蛹、成蟲四個發育階段。蟲卵孵化后黑水虻進入幼蟲期，在食物充足條件下共有6個齡期約15天左右。黑水虻幼蟲后期稱為預蛹期，此時不再攝食，而是化蛹和休眠。預蛹期后的黑水虻表皮較堅硬，體表色澤呈深褐色。蛹期后黑水虻變態為成蟲，具有飛行能力，但不再攝食，只飲用少量的水，即進入繁殖階段。

黑水虻養殖主要考慮光照、溫度和濕度對其生長發育及行為的影響。研究發現，1000 Lux光照條件能明顯促進黑水虻幼蟲生長和攝食速度，進而提高廢棄有機物轉化效率，過高（2000Lux）或過低（完全遮光）條件下黑水虻生長均受到抑制（趙竟伽等，2018）。溫度方面，27~30℃是黑水虻的適宜生長溫度，低于26℃時，黑水虻成蟲很少交配和產卵（Tomberlin等,2022）。此外，黑水虻生長過程中因蠕動可產生熱量，只要做好保溫措施也可在低溫地區或冬季進行養殖。濕度對黑水虻生長發育、交配和產卵至關重要。研究發現，只有當環境濕度達到60%以上時黑水虻成蟲才進行產卵。除自然環境濕度外，餌料濕度也會影響黑水虻幼蟲生長性能，低水分餌料會導致黑水虻幼蟲出現死亡，餌料含水量在75%～85%時有利于黑水虻幼蟲的生長（楊慕童等，2018）。這可能與黑水虻在生長發育過程中消耗大量水分有關。

2 黑水虻幼蟲營養價值分析

黑水虻幼蟲具有很高的營養價值，但其營養組成一方面受攝取食物影響，另一方面隨發育階段也有所改變。

2.1常規營養成分

胡俊茹等（2017）分別使用餐廚（第8天收獲）和雞糞（第13天收獲）養殖黑水虻，得到干燥后的黑水虻幼蟲常規營養組成如表1所示。結果顯示攝食餐廚垃圾黑水虻幼蟲粗蛋白含量為35.14%，粗脂肪含量較高為38.17%，灰分含量13.03%，粗纖維含量7.70%，甲殼素含量為4.81%。而取食雞糞的黑水虻幼蟲粗蛋白、粗脂肪、灰分含量分別為：39.05%、10.58%和25.31%，脂肪較低，灰分含量較高。

表1 攝食不同食物黑水虻幼蟲常規營養指標分析（%，干重）

2.2氨基酸組成

對不同來源黑水虻（餐廚及雞糞）干蟲體組織氨基酸的檢測結果如表2所示。此外，對多份商業黑水虻干蟲的氨基酸檢測顯示黑水虻體組織氨基酸蛋白比為78.59%~96.19%，賴氨酸含量1.55%~2.12%，主要集中于1.90%，賴氨酸蛋白比在4.89%~6.16%，主要集中于5.76%左右；蛋氨酸含量在0.44~0.63%，主要集中于0.50%，蛋氨酸蛋白比為1.18%~1.59%，主要集中于1.40%左右；精氨酸含量在1.61%~3.76%，主要集中于3.00%，精氨酸蛋白比為5.19%~10.79%，主要集中于8.50%左右；蘇氨酸含量在1.12%~1.56%，主要集中在1.30%，蘇氨酸蛋白比在3.63%~4.12%，主要集中在3.79%左右。

表2 黑水虻幼蟲粉必需氨基酸含量分析（mg/g蛋白質）

2.3脂肪酸組成

黑水虻幼蟲脂肪酸組成以月桂酸（C12∶0）、棕櫚酸（C16∶0）、油酸（C18∶1）和亞油酸（C18∶2）為主，并且含有豐富的亞麻酸（C18∶3）。其中月桂酸（C12∶0）含量為：9.7%~11.2%，棕櫚酸（C16∶0）含量為：20.7%~21.12%，油酸（C18∶1）含量高于29%，亞油酸（C18∶2）含量高于22%，兩者之和大于51%，亞麻酸（C18∶3）的含量約為2%。

2.4礦物元素與微量元素

對多個黑水虻幼蟲樣品檢測結果顯示其鈣含量在3.75%~5.00%，磷含量在0.72%~1.34%。微量元素含量如表3所示，其中Cu、Fe、Zn、Mn、Mg含 量 均較高。

表3 黑水虻幼蟲微量元素含量

3 黑水虻在水產動物中應用研究進展

易昌金等（2018）比較了凡納濱對蝦對餐廚和雞糞養殖黑水虻的表觀消化率，結果顯示凡納濱對蝦對餐廚養殖黑水虻干物質、粗蛋白質、粗脂肪、能量和總氨基酸的表觀消化率分別為82.15%、86.81%、90.51%、85.24%和92.10%，各種氨基酸的消化率在87.01%~95.43%之間，而雞糞養殖黑水虻的消化率分別為82.44%、88.85%、90.43%、83.42%和92.17%，各種氨基酸的消化率在87.98%~94.77%之間。劉世勝（2016）則在框鱗鏡鯉上研究發現試驗魚對黑水虻干物質、粗蛋白、粗脂肪的表觀消化率分別為61.28%、82.53%、86.02%。可見水產動物能夠有效消化吸收黑水虻組織內的營養成分。

將黑水虻幼蟲作為一種蛋白源或功能性原料已經在多種水產動物中進行了研究。早期使用黑水虻鮮蟲與商業飼料混合投喂斑點叉尾和羅非魚均發現對試驗魚增重無影響（Bondari和Sheppard,1981），但完全使用鮮蟲單一喂養時可能會對生長產生抑制作用（Sheppard和Bondari,1987）。Stamer等（2014）在虹鱒上使用黑水虻蟲替代50%魚粉，結果顯示對虹鱒增重率、飼料效率和蛋白質效率沒有顯著差異。研究還顯示添加黑水虻后對虹鱒腸道菌群有積極的調節作用，增加了虹鱒腸道菌群的豐富性，特別是增加了產生乳酸和丁酸的微生物數量，更加有利于魚類的健康（Terova等2019）。在大西洋鮭上的研究也顯示使用黑水虻替代20%~85%的魚粉對鮭魚的生長沒有負面影響（Belghit等，2018）。

根據最近的研究，認為黑水虻的營養作用主要有以下幾個方面：①作為蛋白源可以替代魚粉；②促進攝食；③促進生長；④提高魚體抗氧化能力和非特異免疫。從負面作用來看，過高使用時可能會影響魚類脂肪代謝以及對生長有一定的抑制作用。下面是一些具體的研究結果：Cummins等（2017）在凡納濱對蝦上的研究發現黑水虻在替代25%以下魚粉時獲得最佳的生長效果。胡俊茹等（2019）也發現黑水虻幼蟲粉可替代30%的魚粉（基礎飼料20%）不會影響對蝦生長，添加黑水虻組對蝦的生長和成活率均有升高的趨勢，且添加黑水虻顯著提高了對蝦抗氧化能力并有利于對蝦蛻皮，使對蝦個體規格更加整齊。

黃顙魚上研究發現使用黑水虻幼蟲替代20%~30%魚粉（基礎含量30%）不影響黃顙魚生長，且添加黑水虻能降低血清谷丙轉氨酶和谷草轉氨酶活性（Hu等，2017；陳曉瑛等，2019）。Xiao等（2018）則發現，當使用黑水虻幼蟲替代25%魚粉時可顯著促進黃顙魚生長（增重率提高29.1%），免疫活性也顯著提高（溶菌酶活性提高31.9%）。王國霞等（2020）使用脫脂黑水虻在黃顙魚上替代魚粉，結果顯示在黑水虻少量替代魚粉時具有明顯的促攝食作用，且可以促進黃顙魚生長，但過高替代水平會對黃顙魚有生長抑制作用，從而建議20%替代比例比較適宜。Hu等（2020）在黃鱔上也發現使用黑水虻分別替代2.5%和5%的魚粉時黃鱔的增重率顯著升高，且能夠改善腸道菌群，但是替代量過高可能會影響脂肪代謝。

歐洲舌齒鱸（Dicentrarchus labrax）上的研究顯示使用黑水虻預蛹可替代45%魚粉對生長和飼料利用沒有顯著影響，且添加黑水虻后飼料干物質、粗蛋白、脂肪和能量的表觀消化率都很高，其中精氨酸、組氨酸和纈氨酸的表觀消化率甚至高于對照組（Magalhaes等，2017）。在大黃魚上的研究也顯示，黑水虻替代40%魚粉不會影響其生長，且少量替代能夠提高大黃魚消化酶活性和生長性能（韓星星，2019）。日本鱸魚上也發現使用黑水虻幼蟲可替代50%魚粉（基礎含量28%）不影響生長，且添加黑水虻有改善鱸魚成活率的效果（胡俊茹等，2018）。后續研究發現使用脫脂黑水虻可替代64%的魚粉而不影響鱸魚生長、體型、肝腸結構及免疫指標。但研究顯示過高量添加黑水虻會影響鱸魚飼料轉化，同時降低血清總膽固醇、甘油三酯、高密度脂蛋白膽固醇和丙二醛（MDA）含量（Wang等，2019）。

在鯉魚上研究發現黑水虻可替代飼料中100%的魚粉（基礎飼料中14%魚粉）而不影響生長，75%替代組獲得最高的特定生長率，且替代組蛋白沉積率高于魚粉組（劉世勝，2016）。Li等（2017）研究表明使用脫脂黑水虻蟲粉可替代飼料中100%魚粉而不影響建鯉攝食和生長，但發現添加黑水虻會降低建鯉肝臟脂肪和血清膽固醇含量，并提升魚體抗氧化能力。在錦鯉上也發現可使用黑水虻替代70%魚粉而不影響增重率等指標（劉興等，2017），同時可顯著降低血清谷丙轉氨酶活力，同時提高血漿和肝胰臟超氧化物歧化酶（SOD）活力，降低肝臟MDA含量。同時，石洪等（2019）在錦鯉上也發現黑水虻能夠促進錦鯉增重，同時提高魚體抗氧化能力和非特異性免疫功能。在草魚上也發現黑水虻替代40%魚粉（基礎魚粉量為7.5%）時對草魚生長無顯著影響，但替代20%魚粉時能提高草魚生長性能和抗氧化能力（黃文慶等，2019）。

此外，張家琛等（2018）在黑斑蛙上也發現使用黑水虻鮮蟲與商業飼料搭配能夠促進蛙的生長。研究中也發現黑水虻具有很好的促攝食作用（Wang等，2019）。王國霞等（2019）使用5%的黑水虻干蟲或10%鮮蟲漿在雜交鱧飼料中替代烏賊膏，發現黑水虻可用于雜交鱧飼料作為促攝食物質，且較烏賊膏具有更好的誘食和促生長作用。

由于黑水虻本身富含油脂，因此對黑水虻油脂的營養作用也有一些研究。胡俊茹等（2020）在黃顙魚上研究證實黑水虻蟲油可完全替代豆油對魚的生長、體形、體組成等沒有影響。該結果與Li等（2016）在建鯉上的研究結果一致，建鯉上的研究還發現添加黑水虻蟲油可顯著減少建鯉腹部脂肪的沉積，提高魚體肌肉n-3不飽和脂肪酸含量。Belghit等（2019）也發現盡管黑水虻的脂肪以飽和脂肪酸為主，但所有脂肪酸表觀消化系數都較高，在大西洋鮭上的研究發現使用黑水虻蟲油對生長性能沒有負面影響，而且由于黑水虻油脂中富含月桂酸，其快速氧化和低沉積作用可減少鮭魚肝臟中甘油三酯的沉積。

4 黑水虻在畜禽動物中應用研究進展

Newton等（2005）在斷奶仔豬上研究發現添加黑水虻蟲粉能夠減輕仔豬大腸桿菌K88攻毒后腸道損傷，該作用通過提高仔豬腸道回腸和結腸上皮屏障claudin-3和occludin蛋 白 水 平而實現。在豬日糧中使用黑水虻蟲粉和預蛹粉替代適宜比例豆粕、魚粉和血漿蛋白粉等蛋白質原料對豬生長性能、血清指標、腹瀉率和養分消化率無不良影響（張放等，2017）。甚至用餐廚垃圾飼喂的黑水虻全部替代魚粉和豆粕在育肥豬中試驗，發現育肥豬生長性能、養分消化率和機體免疫能力均有改善（Spranghers等，2018）。Yu等（2019）研究發現，育肥豬飼糧中添加4%黑水虻幼蟲粉可提高機體對營養物質的消化吸收、增加必需氨基酸含量和改善機體代謝平衡機制，最終提高終末體重和平均日增重，且添加黑水虻后眼肌面積、大理石花紋評分和肌苷單磷酸含量均顯著增加。這些品質變化與黑水虻上調育肥豬背最長肌成脂潛力和肌纖維組成相關基因的表達有關。同時添加黑水虻可顯著提高乳酸菌和一些產丁酸菌（假丁酸弧菌、羅氏菌屬和糞桿菌屬）豐度，同時抑制鏈球菌豐度，增加了結腸中總短鏈脂肪酸的濃度、促進抗炎細胞因子和腸道屏障基因的表達，從而增強豬的黏膜免疫動態平衡（Yu等，2019）。

此外，研究表明黑水虻能提高肉雞飼料轉化率、增加胸肌相對比重，且不影響肉雞的攝食量，表明肉雞飼料中添加黑水虻幼蟲粉可改善肉雞的生產性能（Choi等，2013）。同時隨著黑水虻使用量增加，肉雞肌肉中水分含量呈線性下降，蛋白質含量呈上升趨勢（Schiavone等，2019）。在蛋雞上的研究發現，添加3%的黑水虻可促進蛋雞產蛋率降低料蛋白，同時可明顯改善破軟蛋率（張金金等，2020）。在蛋鵪鶉上的研究也發現添加脫脂黑水虻蟲粉能夠極顯著提高鵪鶉蛋蛋形指數、蛋殼重、蛋殼百分率和蛋黃顏色（Dalle等，2019）。以上研究表明，黑水虻可部分替代畜禽飼料中的血漿蛋白粉、豆粕和魚粉，有利于減低養殖成本，促進畜牧業的可持續發展。

5 結語

黑水虻具有繁殖迅速、生物量大、食性廣泛、轉化率高、成蟲不擾民等特點，是一種可資源化利用的昆蟲，具有廣闊的應用前景和發展空間，可在餐廚垃圾處理、畜禽養殖糞便處理等領域得到廣泛應用，同時得到的黑水虻產品可以為飼料行業提供優質的蛋白源。最近的研究顯示黑水虻體內還存在大量的功能性成分和活性營養因子（胡芮綺等，2017），這些方面還值得進一步研究，以期為其在動物營養領域應用提供更多理論數據。

參考文獻：(略)