黄粉虫对三种肉类的转化效果研究
2020-01-01齐乃萍秦铭潞李增安刘玉升
齐乃萍,秦铭潞,李增安,刘玉升
山东农业大学植物保护学院,山东 泰安271018
黄粉虫Tenebrio molitorL.又名面包虫,属于鞘翅目Coleoptera,拟步甲科Tenebrionidae,是一种重要的仓储害虫,呈世界性分布[1],黄粉虫又是一种重要的且已经产业化的环境资源昆虫[2]。其资源价值不仅体现在虫体本身的蛋白质、脂肪、氨基酸等物质,更重要的是该虫具有食性广、环境适应性强的特点,能迅速取食蔬菜尾菜、腐烂瓜果、餐厨垃圾等有机废弃物[3-5]。前人的研究已经明确了黄粉虫可以对多种废弃物进行转化利用,包括畜禽粪便[6]、参与水源污染净化的浮萍[7]、入侵生物黄顶菊Flaveria bidentis[8]、餐厨垃圾等[9],甚至黄粉虫幼虫可对(30%淀粉:70%PE)及95%PE 塑料的配方饲料实现完全降解[10]。黄粉虫可以进行多种有机废弃物的处理,是基于利用废弃物作为原料来合理配制的黄粉虫饲料,如曾祥伟等[6]研究证明了牛粪作为黄粉虫幼虫饲料最佳配比为60%,更好的提高了饲料适口性,促进幼虫生长发育;王清春等[7]研究证实黄粉虫幼虫对麦麸与浮萍(1:1)混合饲料利用率为43.71%。
肉类成份是餐厨垃圾中重要的组成部分,其包含了大量的脂肪、蛋白质[11],这类物质相比餐厨垃圾中的淀粉、纤维素等物质的降解较慢,同时该类物质中的油脂在一定条件下形成脂肪酸后会影响淀粉和纤维素的分解[12],因此肉类物质是影响餐厨垃圾快速利用的一个重要的组分。鉴于此,本文筛选了生活中常见的三种肉类即猪肉、鸡肉、鱼肉,与麦麸混合进行试验,寻找肉类在黄粉虫饲料中的最佳占比及转化效果,以期为运用黄粉虫生物方法转化处理餐厨废弃物中的肉类以及病死畜禽尸体提供更多依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
黄粉虫幼虫筛选体长(1.6±0.20)cm 的9 龄幼虫由山东农业大学植物保护学院环境生物与昆虫资源研究所提供。
猪肉(猪后肘瘦肉)、鸡肉(鸡胸肉)、鱼肉(鲤鱼)、青菜(白菜)、麦麸均购自泰安市农贸市场。
1.2 供试仪器
GXZ 智能型光照培养箱(宁波江南仪器厂)、A800 型多功能粉碎机(福州北玻试验仪器有限公司)、PH050A 干燥箱(上海益恒实验仪器有限公司)、BS200S 子天平(Max:00 g d=0.001 g)、塑料养虫盒(17 cm×12 cm×8 cm)。
1.3 试验方法
1.3.1 饲料制备 将筛选猪肉、鸡肉、鱼肉、切块,放入锅中,加入蒸馏水,蒸煮20 min,待全部煮熟后,捞出,用过滤网实现肉、汤分离,静置2 h,晾干,将其放入并用A800 型多功能粉碎机中粉碎1 min 后取出备用。选取麦麸与三种肉类物料各100 g 分别放入80 ℃烘箱中连续烘干24 h 烘至恒重,试验进行10 次重复,测定其物料含水量分别为:麦麸12.64%、猪肉65.15%、鸡肉75.56%、鱼肉76.46%。将剩余猪肉、鱼肉及鸡肉分别按处理1(70%麦麸:30%肉类)、处理2(55%麦麸:45%肉类)、处理3(40%麦麸:60%肉类)、处理4(25%麦麸:75%肉类)配方比例混合,分别装袋密封保存备用,使用时,添加蒸馏水控制试验饲料含水量60%(配方饲料转化率=12.64%X+BY,B-肉类含水量、X-麦麸占比、Y-肉类占比)。
1.3.2 黄粉虫取食猪肉、鸡肉、鱼肉的最佳饲料配方筛选 分别称取猪肉、鸡肉、鱼肉各处理组配方饲料225 g,分别放入盛有200 头黄粉虫的塑料养殖盒中,并将养殖盒放入光照培养箱中(控制温度为(27±1)℃,相对湿度60%±10%,光周期L:D=12:12),纯麦麸(100%麦麸)为CK 组,观察幼虫取食及死亡状况,挑选死虫并记录,同时补充生长状态一致的幼虫,试验共进行25 d。试验结束测量虫体增重、取食量及虫粪产生量(所有试验数据按干重计)及死亡情况。试验设四次重复。
1.3.3 黄粉虫对四种有机物料的转化效率 计算在最佳饲料配方下的饲料利用率、虫体转化率、虫粪转化率、近似消化率和死亡率。公式如下(质量单位g):饲料利用率(ECI)=(总饲料量-剩余饲料量)/总饲料量×100%;虫体转化率(ECD)=虫体增重量/(取食量-排粪量)×100%;虫粪沙转化率(ECD)=虫粪沙量/(取食量-虫体增重量)×100%;近似消化率(AD)=(取食量-排粪量)/(取食量)×100%;死亡率=死亡虫数/供试虫数×100%。
1.4 数据处理
运用Microsoft Excel 2016 软件整理数据。运用IBM SPSS Statistics 23 对试验数据进行统计分析,得到平均值及标准误差,对不同处理进行单因素方差分析(One-Way ANOVA),对不同处理间的差异进行Duncan 多重比较分析(P<0.05)。
2 结果与分析
2.1 黄粉虫取食猪肉的最佳饲料配方筛选
由表1 可知,随着配方中猪肉含量的增加,黄粉虫的取食量、生物增长量、排粪量呈降低趋势。死亡率随猪肉含量的增加死亡率升高。方差分析(表1)可知,处理1 取食量(86.61%±0.40 g)、生物增长量(11.81%±0.30 g)、排粪量(44.78%±0.58 g)、死亡率(14.25%±1.48%)同对照组的取食量(86.67±0.22 g)、生物增长量(10.22±0.18 g)、排粪量(52.57±0.37 g)死亡率(5.62±0.89 g)差异性显著;同处理2 的取食量(85.59±0.33 g)、生物增长量(12.24±0.14 g)、死亡率(15.62±1.64%)相比差异性不显著。处理1 的排粪量(44.78±0.58 g)高于处理2(41.44±0.31 g)且差异性显著。综上,以处理1(70%麦麸:30%猪肉)配比为最佳。
表1 黄粉虫取食猪肉的最佳饲料配方Table 1 Optimum feed formula for Tenebrio molitor feeding pork
2.2 黄粉虫取食鸡肉的最佳饲料配方筛选
表2 黄粉虫取食鸡肉的最佳饲料配方Table 2 Optimum feed formula for Tenebrio molitor feeding chicken
由表2 可知,随着配方饲料中鸡肉含量的增加,黄粉虫幼虫取食量、生物增长量及排粪量呈降低趋势,死亡率随鸡肉含量的增加而增加。方差分析可知,处理1 的取食量(87.53±0.15 g)、死亡率(5.62%±0.89%)同对照组取食量、死亡率相比差异性不显著。生物增长量以处理2(12.43±0.22 g)为最高,且与对照组及处理1(11.63%±0.25 g)相比差异性显著。各处理组死亡率以处理1(8.37%±0.55%)为最低且与其他处理组差异性显著。故以处理1(70%麦麸:30%鸡肉)配比为最佳。
2.3 黄粉虫取食鱼肉的最佳饲料配方筛选
表3 黄粉虫取食鱼肉的最佳饲料配方Table 3 Optimum feed formula for Tenebrio molitor feeding fish meat
由表3 可知,随着配方饲料中鱼肉含量的增加,黄粉虫取食量、生物增长量、排粪量呈降低趋势,死亡率呈上升趋势。方差分析(表3)可知,处理1 取食量(87.80±0.25 g)、生物增长量(11.57±0.29 g)、排粪量(47.13±0.30 g)同对照组取食量、生物增长量、排粪量相比均差异性显著。处理2 的取食量、生物增长量、排粪量同处理3 相比无显著性差异。处理1 死亡率(5.87%±0.85%)同对照组死亡率(5.62%±0.89%)相比差异性不显著,同时处理1 死亡率均小于其他处理组,且与其他处理组相比差异性显著。综上分析以处理1(70%麦麸:30%鱼肉)配比为最佳。
2.4 黄粉虫对三种肉类的转化效率研究
表4 最佳配比下黄粉虫对三种肉类的转化效果Table 4 The transforming effect of Tenebrio molitor on three meat species under the optimum ratio
由表4 分析可知,猪肉组(64.15%±0.29%)、鸡肉组(64.98%±0.10%)、鱼肉组(65.03%±0.19%)的饲料利用率同对照组(64.20%±0.16%)相比差异不大。方差分析(表4)可知,猪肉组、鸡肉组、鱼肉组的虫体转化率、虫粪转化率、近似消化率及死亡率与对照组相比均差异性显著;但相对虫体转化率,猪肉组(28.25%±0.86%)、鸡肉组(27.35%±0.51%)、鱼肉组(28.94%±0.63%)之间并无显著性差异。鱼肉组虫粪转化率(62.50%±0.41%)、近似消化率(46.32%±0.27%)同猪肉组、鸡肉组相比呈显著性差异。鱼肉组死亡率(5.87%±0.85%)与CK 组、猪肉组、鸡肉组均呈显著性差异。以猪肉组死亡率最高。
3 结论与讨论
本研究筛选了生活中常见的猪肉、鸡肉、鱼肉与麦麸按不同比例混合制备饲料,对黄粉虫9 龄幼虫进行25 d 连续饲喂,得出在30%的肉类与70%的麦麸配比,黄粉虫对三种肉类的饲料利用率为64%~65.5%、虫体转化率为27%~29.5%、虫粪转化率为58%~63%、近似消化率为46%~49%、死亡率为5%~16%。其饲料利用率、虫体转化率及虫粪转化效率与纯麦麸相比,试验结果基本一致。综合分析上述4 个表格可以得出,200 头黄粉虫10 龄幼虫可处理猪肉配方饲料3.45 g/d 可转化黄粉虫虫干0.97 g、虫粪沙2.07 g;可以处理鸡肉配方饲料3.51 g/d 可转化黄粉虫虫干0.95 g、虫粪沙2.11 g;可处理鱼肉饲料配方3.51 g/d 可转化黄粉虫虫干1.02 g、虫粪沙2.18 g。这也表明这三种肉类经过熟制处理,可用来替代30%的纯麦麸饲料。
我国2016 年城市生活垃圾达到2.04×108t[13],若按餐厨废弃物在城市生活垃圾中的占比为30%估算[14],我国餐厨废弃物产生量仅城市就可达6.1×108t,其中以肉类占比最高且最难处理。同时,我国作为世界上的畜牧养殖大国之一,近年来畜产品交易量日渐升高,其病死畜禽的量也随之增加,病死畜禽的不当处理不但会造成疫病的传播,还会污染环境[15,16]。因此,病死畜禽的无害化处理显得尤为重要。黄粉虫作为一种重要的资源昆虫,产业化运营体系成熟[5],但目前仍面临养殖成本高等发展瓶颈[17]。本结果研究表明黄粉虫对三种动物性肉类的利用率为64%左右,倘若将餐厨废弃物中的肉类及病死畜禽经回收加工制备黄粉虫幼虫饲料,这样不仅可以实现餐厨废弃物及病死畜禽的无害化、减量化处理,还能在生产中降低黄粉虫的养殖成本。因为本研究肉类采用高温蒸煮的处理方式,可起到有效的杀灭病菌的作用,同时,黄粉虫作为无脊椎动物,可以有效避免因脊椎动物蛋白的同源性污染问题[18,19]。
本研究仅试验了黄粉虫9 龄幼虫对猪肉、鸡肉、鱼肉的转化效力,并未探究三种肉类对黄粉虫化蛹及成虫产卵量的影响,在前人研究中,不同食料对黄粉虫成虫发育及产卵是有一定影响的[8]。也并未对生产的黄粉虫虫干及虫粪沙的资源潜力进行分析,因此,今后将继续完善三种肉类对黄粉虫的生长发育及种群延续的研究,同时对饲喂肉类配方饲料的黄粉虫虫干及虫粪沙进行营养成分测定,探究其作为动物蛋白饲料和生态有机肥料在生产中的应用效果。