黑水虻幼蟲生物轉化豬糞產品在蛋雞飼養中的應用研究

謝久鳳 郝尚華 羅夢香 崔光周 張宏森 王玉萍 季亞欣 王明道

（1.河南農業大學生命科學學院，河南 鄭州 450002；2.河南省煙草公司信陽市公司，河南 信陽 464000；3.華中農業大學農業微生物重點實驗室，湖北 武漢 430000）

黑水虻是一種外形類似黃蜂的雙翅目水虻科昆蟲，對人畜無害，在自然界以腐爛的有機物和動物糞便為食[1]。黑水虻幼蟲富含蛋白質、脂肪以及微量元素，微量元素含量高于魚粉和豆粕，是一種理想的昆蟲蛋白飼料[2]。目前已有很多關于黑水虻幼蟲作為飼料的報道。車彥卓等[3]研究表明，使用黑水虻蛋白替代豆粕，并使日糧粗蛋白質水平降低至14.85%時，對雞蛋蛋清品質無不良影響。張金金等[4]研究發現，日糧中添加黑水虻幼蟲粉可提高蛋雞產蛋后期的生產性能，改善血清生化指標，且不會對蛋雞機體內環境穩態產生不良影響。

隨著養豬業規模化、集約化迅速發展，養豬場豬糞的排放量逐漸增加，對環境的污染產生一定的影響[5]。雖已有很多關于黑水虻幼蟲轉化豬糞的報道[6-7]，但關于轉化后的蟲體及殘渣在蛋雞飼養方面鮮有報道。本試驗使用4 日齡黑水虻幼蟲轉化豬糞，待幼蟲進入預蛹期后與剩余殘料一同烘干粉碎作為飼料添加劑。在蛋雞飼養試驗中，在蛋雞基礎日糧中添加5%、15%、25%生物轉化混合物（BFM），分析其對蛋雞生產性能、蛋品質、血清生化指標和抗氧化能力的影響，為黑水虻在豬糞處理系統中的實際應用提供新的思路和方向。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

黑水虻蟲卵由華中農業大學微生物農藥國家工程研究中心提供。豬糞由華中農業大學種豬場提供，含水量約77%。試驗蛋雞為270日齡健康的京紅褐蛋雞，由湖北荊州宇祥蛋雞場提供。

1.2 試驗地點和試驗期

豬糞生物轉化試驗和產品加工在華中農業大學微生物農藥國家工程研究中心進行。蛋雞飼養試驗在荊州市宇祥雞場進行。試驗期8周，其中第1周為預試期，第2～8周為正式試驗期。

1.3 黑水虻幼蟲飼養

黑水虻成蟲在溫室網紗籠中飼養，溫度30 ℃，濕度75%，采用誘卵器收集黑水虻蟲卵，在30 ℃濕麥麩上孵育。蟲卵30 ℃條件下孵化后，先使用少量麩皮將黑水虻幼蟲養至4日齡，蟲體單重達3～5 mg。

1.4 豬糞的生物轉化及成分分析

每1 000 kg 新鮮豬糞表面接種1 000～1 200 只4 日齡黑水虻幼蟲，置于2 m × 0.75 m × 0.5 m 的鐵槽中進行生物降解，豬糞深度約15 cm，使用網紗（2.5 m ×1.0 m，20 目）封閉裝置體[8]，整個養殖期間防止家蠅等其他食糞生物進入。每天用鐵鏟手動攪拌鐵槽中的轉化物質進行換氣，控制室內溫度25 ℃、濕度75%。整個處理期約2 周。黑水虻有些幼蟲變成深棕色，這些深色的個體被定義為蛹前。當鐵槽內預蛹數量約占總數的1/2時，將BFM收集在熱風循環烘箱中105 ℃烘干4～6 h。干燥后的BFM 用研磨機研磨，通過300 μm 篩，在室溫（24 ℃）下儲存在密封塑料袋中，黑水虻幼蟲轉化豬糞產品生產技術路線見圖1。

BFM干物質氨基酸含量采用氨基酸自動分析儀測定，方法參照GB 5009.124—2016。維生素B1（VB1）含量的測定參照GB 5009.84—2016，維生素B2（VB2）含量的測定參照GB 5009.85—2016，維生素B6（VB6）含量的測定參照GB 5009.154—2016。

微量元素含量采用原子吸收分光光度度計進行分析，鋅含量的測定參照GB 5009.14—2017，鐵、錳含量的測定參照GB 5009.90—2016，銅含量的測定參照GB/T 5121.1—2008，硒含量的測定參照GB 5009.93—2017；粗蛋白質含量的測定參照GB 5009.5—2016，粗脂肪含量的測定參照GB 5009.6—2016，粗灰分含量的測定參照GB 5009.4—2010，鈣含量的測定參照GB 5009.92—2016，磷含量的測定參照GB 5009.87—2016，粗纖維含量的測定參照GB/T 6434—2006。

1.5 試驗設計與飼養管理

試驗采用完全隨機設計，將216 只蛋雞隨機分為3組，每組3個重復，每個重復24只。對照組蛋雞飼喂基礎日糧，試驗組1、試驗組2、試驗組3 分別在基礎日糧中添加5%、15%、25%的蟲體和蟲糞混合物。調整基礎日糧配方，使各組日糧的代謝能、粗蛋白質、粗脂肪、粗纖維、鈣、磷等營養水平基本一致，基礎日糧參考NRC（1994）標準和《蛋雞飼養標準》（NY/T 21—2004）進行配制。基礎日糧組成及營養水平見表1。

試驗雞飼養方式為3層階梯式籠養，每籠3只雞，由專人喂養，自由采食和飲水，自然通風，每天光照時間為17 h，每日飼喂2次，每天清糞1次。

1.6 測定指標及方法

1.6.1 生產性能

從正式試驗期開始每日以重復為單位記錄產蛋數、蛋重、采食量；每日觀察雞的精神狀態、食欲和排糞情況，計算蛋雞生產性能。

1.6.2 蛋品質

于試驗結束當天早上每組隨機撿取30枚（每個重復抽10枚）雞蛋用于蛋品質的檢測。

采用電子數顯卡尺測量縱徑、橫徑并計算蛋形指數；ST120H蛋殼強度測定儀（上東盛泰儀器有限公司）測定蛋殼強度，ZRX-18064 多功能蛋品質測定儀（北京中瑞祥科技有限公司）測定蛋白高度和哈夫單位；分離蛋黃和蛋白，稱蛋黃重和蛋白重；擦凈蛋殼上附著的蛋清，晾干，稱重，取蛋殼大頭、小頭和中間，去蛋殼膜，211-101K 0～25 mm螺旋測微器（宿遷庭澤電子商務有限公司）測定厚度，并計算平均值。

式中：H為蛋白高度（mm），W為蛋重（g）。

1.6.3 血清生化指標

試驗結束時，從每個重復隨機抽取1 只雞，禁食12 h，空腹翅下靜脈采血3 mL 于非抗凝管中，常溫靜置2 h，5 000 r/min 離心10 min 得到上清液，分裝至EP 管中，-80 ℃冷凍保存。采用JCA-BM-6010全自動生化儀（北京科力怡達醫療技術有限公司）測定血清總蛋白（TP）、白蛋白（ALB）、甘油三酯（TG）、總膽固醇（TC）、堿性磷酸酶（ALP）、高密度脂蛋白（HDL）和低密度脂蛋白（LDL）。

1.6.4 血清抗氧化指標

采用試劑盒（南京建成生物工程研究所）測定血清中總抗氧化能力（T-AOC）、超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）活性和谷胱甘肽（GSH）、丙二醛（MDA）含量。

1.7 數據統計與分析

試驗數據采用SPSS 26 軟件進行單因素方差分析，LSD法進行多重比較。結果以“平均值±標準差”表示，P＜0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 黑水虻幼蟲生物轉化豬糞結果和產品成分分析

采用黑水虻幼蟲處理1 000 kg（含水量770 g/kg）新鮮豬糞兩周后產生了168 kg（含水量86 g/kg）的BFM，黑水虻幼蟲總重量由最初的4.1 kg（含水量708 g/kg）增加至130.7 kg（含水量723 g/kg）。BFM 營養成分分析和NRC（1994）日糧營養標準見表2。

由表2 可知，BFM 中粗蛋白質（205 g/kg）、粗脂肪（195 g/kg）、磷（55 g/kg）含量均高于NRC 標準；鈣含量為26 g/kg，接近NRC 標準；微量元素銅（46 mg/kg）、鋅（180 mg/kg）、錳（555 mg/kg）、硒（2.33 mg/kg）含量較高，BFM中還含有豐富的VB1、VB2和VB6。對必需氨基酸的分析結果表明，除精氨酸（4.6 g/kg）外，BFM中其他氨基酸含量均高于NRC標準。

2.2 BFM對蛋雞生產性能的影響（見表3）

試驗期間蛋雞精神狀態良好、食欲旺盛，成活率為100%。

由表3 可知，試驗組1 蛋雞的產蛋率最高，為85.73%；試驗組3 的產蛋率為73.83%，顯著低于其他組（P＜0.05）。各組平均蛋重隨著BFM添加量的增加而提高，試驗組3 蛋雞的平均蛋重顯著高于其他各組（P＜0.05）；試驗組3 蛋雞的平均日采食量最低，顯著低于其他各組（P＜0.05），表明蛋雞對BFM的適口性較差。

2.3 BFM對蛋雞蛋品質的影響（見表4）

由表4可知，與對照組相比，試驗組1蛋黃重顯著升高（P＜0.05），蛋殼厚度顯著升高（P＜0.05）；試驗組3蛋白重顯著升高（P＜0.05），蛋形指數顯著降低（P＜0.05）。

2.4 BFM對蛋雞血清生化指標的影響（見表5）

表5 BFM對蛋雞血清生化指標的影響

由表5 可知，與對照組相比，試驗組2 蛋雞血清TP含量顯著提高（P＜0.05）；各試驗組蛋雞血清TG 含量分別降低4.9%、6.7%、3.4%（P＞0.05）；試驗組2和試驗組3蛋雞的TC含量分別降低了8.2%和8.9%（P＜0.05）。

2.5 BFM對蛋雞血清抗氧化指標能的影響（見表6）

表6 BFM對蛋雞血清抗氧化功能的影響

由表6可知，與對照組相比，試驗組2、試驗組3蛋雞血清T-AOC和GSH含量顯著提高（P＜0.05）；試驗組2血清SOD 活性顯著提高（P＜0.05），試驗組1 和試驗組3 也分別提高了3.6%和7.1%（P＞0.05）；試驗組1 和試驗組2蛋雞的CAT 活性顯著提高（P＜0.05）；各試驗組蛋雞的MDA含量分別降低14.7%、16.4%、10.3%（P＜0.05）。

3 討論

3.1 黑水虻幼蟲生物轉化豬糞結果和產品成分分析

隨著養殖業大規模發展，畜禽糞便污染處理及飼料用糧供應不足問題日益凸顯。黑水虻幼蟲能夠以畜禽糞便為食，在取食過程中能夠對糞便中殘余的營養物質進行充分轉化利用，有效減少糞便臭味[9]。黑水虻幼蟲含有豐富的蛋白質、油脂和多種必需氨基酸，可作為蛋白原料為養殖業提供優質蛋白[10-11]。目前已經批準在水產餌料中添加黑水虻蟲粉，在家禽飼料中還未大范圍推廣[12]。本研究利用黑水虻幼蟲轉化處理豬糞后的蟲體和蟲糞混合物添加到蛋雞日糧中，探討其在蛋雞飼養中的可行性和最適添加量。

陳柏宇等[13]研究發現，黑水虻蟲干含粗蛋白40%～45%、粗脂肪23%～26%、鈣3%、粗灰分3.1%～19.7%，還含有豐富的維生素、多種氨基酸和少量的微量元素。黑水虻蟲體由于飼養環境、飼養方式和蟲齡等不同，營養成分和含量也存在一定差異。本試驗通過對黑水虻幼蟲轉化豬糞后的BFM 營養成分分析得出，BFM 中粗蛋白、粗脂肪和磷含量高于NRC標準，蛋雞飼料必需的微量元素和多種氨基酸含量高于NRC標準，還含有鈣、磷和豐富的水溶性VB1、VB2和VB6，與上述研究結果一致，表明BFM 綜合營養水平完全符合蛋雞基礎日糧標準。

3.2 BFM對蛋雞生產性能的影響

研究表明，日糧營養、飼養環境和動物品種等均會影響蛋雞的生產性能[14-15]。生產性能是蛋雞養殖中最關鍵的指標，直接與經濟效益相關，其中產蛋率是衡量蛋雞產蛋性能的重要指標[16]。本研究中，試驗組1和試驗組2蛋雞的產蛋率與對照組相比雖然無顯著差異，但略有升高。研究表明，飼料中能量、蛋白質、維生素等營養物質水平對蛋雞產蛋率起決定性作用[17]。試驗組3蛋雞的采食量最低，說明BFM對蛋雞的適口性較差，能量和養分攝入量不充足，導致產蛋率低。日糧中蛋白質含量直接影響蛋重，各試驗組蛋雞的平均蛋重均顯著高于對照組，可能是因為BFM中蛋白質含量較高，有利于蛋雞體內蛋白質的代謝合成。各試驗組蛋雞的料蛋比與對照組相比無顯著差異，表明蛋雞對BFM的消化利用率與基礎日糧相似。王海堂等[18]在蛋雞基礎日糧中添加3%黑水虻蟲體可改善蛋雞生長性能，提高飼料利用率和消化率。本研究結果顯示，蛋雞日糧中添加黑水虻蟲體和蟲糞對蛋雞生長性能具有改善作用，與王海堂等[18]的研究結果相符。

3.3 BFM對蛋雞蛋品質的影響

日糧中添加BFM對蛋雞蛋白重和蛋黃重具有顯著影響，可能與添加物含有豐富的蛋白質、氨基酸和維生素有關。蛋殼是雞蛋用于抵抗外界壓力和微生物入侵的屏障，蛋殼的形成需要大量的鈣，日糧中鈣供應不足會影響蛋殼厚度，還會對蛋雞機體鈣磷代謝和生長性能造成不良影響。研究表明，日糧鈣水平對蛋雞蛋殼品質有顯著影響[19]。本研究中，蛋殼厚度在0.35～0.38 mm 之間，試驗組蛋雞的蛋殼厚度大于對照組，試驗組蛋雞的蛋殼強度與對照組相比無顯著差異，說明BFM對蛋殼厚度與蛋殼強度的影響與基礎日糧相近，BFM中的鈣能夠被蛋雞很好地吸收利用。哈夫單位越高表明蛋白質越黏稠，蛋品質越好，本研究中哈夫單位值為84.27～85.49，大于優質雞蛋標準所規定的70；蛋形指數影響種蛋的孵化性能，試驗組3 蛋雞的蛋形指數顯著低于對照組，可能與試驗組3采食量低有關，與Secci等[20]研究結果一致。

3.4 BFM對蛋雞血清生化指標的影響

血清生化指標能夠直接反映動物的生理健康水平和營養代謝狀況，血清TP和ALB在一定程度上能夠反映機體蛋白質代謝狀態，TP和ALB含量的增加，表明動物機體內蛋白質的合成代謝加強；ALP 活性能夠直接反映磷代謝的狀態[21]；TC含量可反映機體脂代謝水平，在一定范圍內，TC 含量降低，表明脂代謝水平增強，反之減弱；血清中HDL 和LDL 是TC 的搬運載體，LDL 含量越低，HDL 含量越高，說明蛋雞脂代謝能力加強，反之減弱。本研究中，試驗組2的TP含量顯著增加，ALB含量有增加趨勢，說明日糧中添加BFM能夠增強蛋雞體內蛋白質合成能力。與對照組相比，試驗組的TG 和TC 含量總體降低，其他指標無明顯變化，說明BFM對蛋雞的脂代謝能力有改善作用。有研究報道，在日糧中添加適量黑水虻幼蟲粉可提高蛋雞蛋白質沉積，增強機體新陳代謝，改善脂類代謝功能[22]，本研究結果與上述研究結論一致。

3.5 BFM對蛋雞血清抗氧化功能的影響

抗氧化功能增強有助于提高機體免疫水平，T-AOC能夠反映機體系統性抗氧化及清除自由基的能力，自由基作用于脂質發生過氧化反應，氧化最終產物為MDA，與細胞損傷、脂質過氧化有關，MDA含量降低對細胞起到保護作用，其含量綜合反映生物體內防御和免疫反應水平；SOD和CAT是重要的抗氧化酶，能夠有效清除體內自由基[23]。谷胱甘肽有GSH和氧化型（GSSG）兩種形式，在生理條件下以GSH占絕大多數。GSH作為體內一種重要的抗氧化劑，能夠清除體內的自由基，清潔和凈化體內環境污染，還具有保肝和解毒作用。本研究中，試驗組蛋雞的T-AOC、SOD、GSH、CAT含量顯著增強加，MDA 含量與對照組相比顯著降低，其中試驗組2的改善作用明顯，說明飼料中添加BFM可顯著提高蛋雞抗氧化能力，維護機體內環境穩態。推測蛋雞對飼料中蛋白質、氨基酸、鈣、磷和微量元素等營養物質的吸收利用有界限范圍，只有在合適的范圍內才能被機體有效利用，使機體內環境達到最佳平衡狀態。

4 結論

本試驗研究表明，黑水虻幼蟲轉化豬糞后的生物產品可部分替代蛋雞基礎日糧。為充分有效利用BFM并且不影響蛋雞生產性能、雞蛋品質及蛋雞生理功能的前提下，推薦每千克基礎日糧中添加150 g的BFM。