黑水虻资源化利用的研究进展

许新新 王颖

摘要：黑水虻是一种粪食性和腐食性昆虫，具有生物量大、吸收转化率高、虫体资源含量高、抗逆性强、安全性高等特点，成为近几年资源昆虫研究的热点之一，已被证实在禽畜粪便和生活垃圾处理、昆虫源动物蛋白饲料生产、食品加工、药物研发以及生物柴油制取上具有广阔的应用前景。该文对黑水虻在各个领域的资源化利用研究现状进行了介绍，以期为黑水虻的产业化发展提供借鉴。

关键词：黑水虻;资源化;有机废弃物;昆虫源动物蛋白饲料;生物柴油

许新新，王 颖. 黑水虻资源化利用的研究进展[J]. 农业工程技术，2020，40（26）：56+58.

水虻科属于双翅目短角亚目，起源于南美洲的热带草原，在世界大部分地区都有分布，热带、亚热带地区种类尤其丰富。全世界已报道的水虻科昆虫已达 3000种以上，其中中国约有346种[1]。亮斑扁角水虻俗称黑水虻，是分布于中国的扁角水虻亚科中唯一的水虻种。

黑水虻的一生包括卵期、幼虫期、蛹期和成虫期，在适宜的环境中，35天即可完成一个世代[2]。黑水虻幼虫期分为 6个不同的龄期，自3龄之后取食量增大;6龄后进入预蛹期，这一时期幼虫体色由乳白色转为深褐色，迁出取食环境寻隙化蛹;成虫与苍蝇相似但个体大一些，体长15-20 mm，黑色，口器退化，生活期只有10天，一对黑水虻可产卵近千粒[2，3]。

黑水虻是一种腐食性昆虫，是自然界碎屑食物链中的重要环节，可有效减少污染，是一种理想的环保昆虫。同时，因其具有食谱广、食量大、营养需求低、吸收转化率高、虫体资源含量高、抗逆性强、安全性高等特点，被誉为“凤凰虫”。黑水虻的优良特性可广泛应用于禽畜粪便和生活垃圾处理、昆虫源动物蛋白饲料生产、药物研发以及生物柴油制取等方面，不仅对发展农村经济、提高农民收入、改善农村生态环境等具有重要意義，而且具有广阔的市场和产业化前景。

一、黑水虻在畜禽粪便及有机废弃物处理中的应用研究

畜禽养殖，尤其是采用集约化经营模式的养殖场，每天产生大量的畜禽粪便，如果处理不当，不仅污染环境，而且孳生蝇虫，对人们的生活和健康造成严重影响。许多科学家致力于利用腐食性昆虫转化畜禽粪便的研究，旨在消除污染的同时，以畜禽粪便为底物生产昆虫蛋白源饲料，变废为宝。黑水虻以其食量大、转化率高、安全性高等特点，从众多腐食性昆虫中脱颖而出。

20世纪70年代，人们便开始设想利用黑水虻建立养殖企业的畜禽粪便处理系统;2010年，美国已经将其作为一种可持续的农业模式进行试点推广。研究表明，黑水虻对新鲜鸡粪的处理量可达到50%，对猪粪中干物质的转化率可达到56%[4]。

随着对黑水虻研究的深入，人们开始将其应用于餐厨垃圾、病死畜禽尸体等其他有机废弃物的无害化处理中。研究表明，含水量大且有丰富糖类、脂肪和蛋白质的餐厨垃圾经过黑水虻的取食后，含水量可从75%降到15%，干物质减少率可达50%-60%[5]。

黑水虻处理畜禽粪便及有机废弃物的优势在于：一是黑水虻幼虫以粪便为食，能快速降低粪便中的COD、BOD、氨氮、磷、钾等富营养物质，通过代谢转化为自身所需的营养物质，如虫体蛋白等;二是黑水虻能有效控制家蝇等与其有竞争关系的双翅目昆虫的孳生;三是降低畜禽粪便中有害生物基数，如大肠杆菌、沙门氏菌和黄色葡萄球菌;四是对粪便中的重金属如铜、锌、锰、镉、铬等有解毒作用，减少重金属对环境的污染[4，7-10]。

二、黑水虻在动物饲料生产中的应用研究

研究发现，黑水虻幼虫干物质中粗蛋白含量为42%-44%，粗脂肪含量为31%-35%，灰分11%-15%，钙质4.8%-5.1%，磷0.60%-0.63%[6]。黑水虻幼虫干粉可替代豆粉和鱼粉，作为鸡、猪、鲶鱼、罗非鱼和牛蛙等的饲料。黑水虻预蛹干物质中含有丰富的氨基酸和矿物质，且氨基酸和脂肪酸的含量配比非常有利于水产养殖[7]。

黑水虻幼虫和预蛹作为动物饲料还有以下优势：一是黑水虻营养需求低，且可将畜禽粪便、厨余垃圾等作为幼虫食物来源，而成虫不取食，养殖成本低;二是黑水虻繁殖迅速，一对黑水虻可产卵近千粒，在环境适宜的条件下，约35天完成一个世代，世代重叠;三是成虫不携带病菌，且无进入人类居室的习惯，对人安全。

三、黑水虻在食品加工中的应用研究

黑水虻作为一种高蛋白、高脂肪、氨基酸含量较全面的昆虫资源，被誉为“动物的营养宝库”，目前在动物饲料方面的应用较多，在食品加工领域还处于初始阶段。黑水虻不仅脂肪含量高，且脂肪中不饱和脂肪酸所占比例较大，其P/S值明显高于牛、羊、鸡、猪等肉类。此外，黑水虻还含有很多的糖类、矿物质、微量元素和维生素。黑水虻易于人工繁殖，营养价值高，是一种极具开发潜力的蛋白质资源。2013年，奥地利设计师Katharina Unger曾发明一款昆虫繁育器，使人们可以在家里生产可食用的水虻幼虫，以应对当前肉类生产的机能失调，但欧盟法律禁止将作为饲料的动物产品（包括昆虫）用于食品生产[4]。近年来，不乏有人继续对黑水虻食品进行开发研究，目前开发的主要产品有油炸黑水虻、黑水虻罐头、黑水虻蛋白粉、黑水虻酱油、黑水虻保健酒等。黑水虻加工中必须严格清杂排毒，保证食用安全性。

四、黑水虻在医药研发中的应用研究

分析黑水虻成分发现，黑水虻幼虫蛋白质（BSFLP）具有较高的抗氧化活性，适合作为天然抗氧化剂或用于抗氧化功能蛋白食品开发[11]。同时，黑水虻脂肪中不饱和脂肪酸占比较高，可提纯用于提高皮肤的抗皱功能，对皮肤病也有一定的治疗和缓解症状的作用。研究显示，黑水虻幼虫体内天门冬氨酸含量为4.6%[3]，而天门冬氨酸在医药方面可用于治疗心脏病、肝脏疾病和高血压症，具有抗疲劳的作用。另有实验表明，黑水虻提取物可能通过降低血液的“粘、浓、凝、聚”，而发挥活血、祛瘀、破积和通经的临床效果。此外，黑水虻幼虫体内含有丰富的抗菌肽、蛋白酶、水解酶、P450水解酶等抗菌物质，是药物研发的良好素材[2，4]。

五、黑水虻的其他应用研究

黑水虻被誉为“凤凰虫”，可谓全身都是宝。黑水虻表皮中含有几丁质和几丁聚糖，可作为食品稳定剂、乳化剂、防腐剂和澄清剂等。其幼虫体内月桂酸含量高达53.2%[3]，而月桂酸可用作生产醇酸树脂、润湿剂、洗涤剂、杀虫剂、表面活性剂、食品添加剂和化妆品的原料。此外，研究发现，黑水虻幼蟲干体提取出的油脂可以达到生物柴油标准[11]，因此可作为一种生物柴油原材料进行开发和应用。

六、结语

黑水虻作为一种环保型和资源型昆虫，在很多领域得到了广泛研究和应用，但技术尚不成熟，仍有很多问题亟待解决，如黑水虻繁育技术的提高、粪便及有机废弃物处理技术的改进和推广、黑水虻食品安全性问题等。加强对黑水虻的基础性研究，突破产业化瓶颈，还任重道远。

参考文献

[1] 杨 定，张婷婷.中国水虻总科志[M]. 北京：中国农业大学出版社，2014.

[2] 萧鸿发，王国霞，彭 凯，等. 黑水虻生物学特点及其应用研究进展[J]. 广东畜牧兽医科技，2020，45（2）：27-33.

[3] 安新城，吕 欣. 黑水虻的生物学特性及营养价值[J]. 养殖与饲料.2007（11）：67-68.

[4] 张 杰，温逸婷，高正辉，等. 黑水虻的资源化利用研究现状[J]. 应用昆虫学报，2019，56（3）： 997-1006.

[5] 安新城. 黑水虻生物处置餐厨废弃物的技术可行性分析[J]. 环境与可持续发展，2016，41（3）：92-94.

[6] 喻国辉，陈燕红，喻子牛，等. 黑水虻幼虫和预蛹的饲料价值研究进展[J]. 昆虫知识，2009，46（1）： 41-45.

[7] 柴志强，王付彬，郭明哮，等. 水虻科昆虫及其资源化利用研究[J]. 广东农业科学，2012（10）：182-184.

[8] 安新城，李 军，吕 欣. 黑水虻处理养殖废物的研究现状[J]. 环境科学与技术，2010，33（3）：113-116.

[9] 李 武，郑龙玉，李 庆，等. 亮斑扁角水虻转化餐厨剩余物工艺及资源化利用[J]. 化学与生物工程，2014，31（11）：12-17.

[10] 刘宏宇，喻国辉，夏 嫱. 黑水虻研究进展[J]. 养殖与饲料，2015（12）：4-7.

[11] 唐晓琴，卢 杰. 黑水虻人工饲养及其应用[J]. 农业开发与装备，2015（9）：152-155.