黄粉虫在动物生产中的应用研究进展
2020-12-16王晓娟陶楚男吴光荣张莉胡伟
王晓娟,陶楚男,吴光荣,张莉,胡伟
(湖南省浏阳市农业发展事务中心,湖南浏阳410300)
黄粉虫(Tenebrio molitor L.)别名黄粉甲,俗称面包虫,隶属昆虫纲鞘翅目拟步甲科粉甲属,原产于南美洲,20 世纪50 年代由原苏联传入我国,原本属于仓库和贮藏害虫,但因其营养成分较高,营养含量居各类活体动物蛋白饲料之首,所以被誉为“蛋白质饲料宝库”[1]。黄粉虫适应能力强、生长发育快、养殖成本低,养殖过程中产生的虫粪也可用作有机肥料、食用菌栽培基质、化工原料和养殖材料等[2];同时,可以用动物粪便、餐厨垃圾、生活垃圾等废弃物饲喂黄粉虫,因而有利于减少环境污染;此外,黄粉虫的粗蛋白质、不饱和脂肪酸、微量元素和常量元素等含量较丰富,氨基酸种类较齐全,是一种颇具潜力的优质蛋白质饲料。本文阐述了黄粉虫的形态特征、生物学特性、营养价值,在参考国内外最新研究成果基础上综述了黄粉虫在动物生产中的应用效果,并对黄粉虫在养殖业中的应用前景进行展望,以期为黄粉虫更好的应用于动物生产提供参考。
1 黄粉虫的形态特征及生物学特性
黄粉虫为全变态昆虫,其发育共经历卵、幼虫、蛹、成虫四个阶段。虫卵呈乳白色,长约1~2 毫米,呈椭圆形,孵化适宜温度为28℃,5~8 天即可孵化;幼虫呈黄色有光泽,长约35 毫米,宽约3 毫米,呈圆筒形,体表有节,各节连接处有黄褐色环纹,腹面淡黄色,依此命名为黄粉虫;成虫刚蜕皮出来为乳白色,甲壳很薄,约十个小时后变为黄褐色、黑褐色,有光泽,呈椭圆形,成虫有一对翅膀,但只能作短距离飞行。黄粉虫生性好动,喜群居、暗光,昼夜都有活动现象,雌虫夜间产卵,每条可产卵约200余粒,卵壳薄而软,雌虫寿命1~3 个月不等,一般发生3~4 代,世代重叠,无越冬现象,常食枣,生花生等食物。
2 黄粉虫的营养价值
黄粉虫在不同的生长阶段,营养成分不尽相同。有研究表明,黄粉虫蛋白质含量在幼虫中占干重的54.25%,蛹中占干重的58.7%,成虫中占干重的64.8%。同时黄粉虫蛋白质中含有17 种氨基酸,其中必需氨基酸含量占氨基酸总量的40%左右,基本达到了联合国粮农组织/ 世界卫生组织(FAO/WHO)的推荐标准[3]。黄粉虫虫油中不饱和脂肪酸含量约占脂肪酸总量的80.7%,必需脂肪酸含量约占脂肪酸总量的34.0%,其脂肪酸组成接近米糠油和芝麻油。而且,黄粉虫虫油含有丰富的抗氧化剂(如维生素E、维生素C),稳定性好,可作为一种优质油脂的新资源[4]。此外,黄粉虫还含有维生素、矿物质和多种微量元素[5],水溶性维生素B2 和脂溶性维生素E 含量较高,每100 g 黄粉虫中维生素 B2、维生素 E 分别为 520 μg、440 μg;维生素 C和维生素D 含量也较丰富,高于牛、羊肉中同种维生素的含量,维生素D 含量超过猪肉40 倍[6]。综上可知,黄粉虫营养价值较高,是动物良好的蛋白质饲料资源。
3 黄粉虫在动物生产中的应用
当前,通常用豆粕、鱼粉或血浆蛋白粉等作为动物的蛋白质饲料,但受豆粕价格居高(尤其在全球贸易争端时),鱼粉产量下降、价格提升、长期依赖进口,血浆蛋白粉加工工艺较复杂、传播疾病的潜在风险较大等系列因素的制约,开发适宜的蛋白质饲料替代品作为动物的蛋白质原料具有十分重要的意义。
3.1 在鸡生产中的应用
马群等[7]研究表明,在丝羽乌骨鸡饲养中,以黄粉虫成虫、幼虫和虫粪替代基础饲粮中的鱼粉可提高丝羽乌骨鸡的平均日增重和平均日采食量,降低料肉比、死淘率和腹泻率;谢秋贤[8]报道,在肉鸡饲粮中添加3%~6%的黄粉虫替代鱼粉,结果表明,添加黄粉虫肉鸡体增重提高了13%,饲料报酬提高了23%;Biasato 等[9]研究指出,随着饲粮黄粉虫粉添加水平(0、5%、10%、15%)的提高,肉鸡 1~12 日龄平均日增重、平均日采食量和12 日龄活重呈线性提高;肉鸡活重、胴体重和腿肌重呈二次曲线变化,并以添加10%的黄粉虫粉组最高。类似的,Loponte 等[10]报道,用12%、22%的黄粉虫粉替代基础饲粮中豆粕显著提高了鹧鸪 50、57、64 日龄体重和 44~50 日龄、51~57 日龄、58~64 日龄的平均日增重,显著降低了7~64 日龄的料肉比。另有研究表明,饲粮中适量添加黄粉虫粉能够改善肉鸡的肠道菌群。用7.5%的黄粉虫粉等量替代基础饲粮中的面筋粉显著提高了散养肉鸡盲肠微生物的Shannon 指数和β 多样性,改善了盲肠菌群结构,且对肠道形态和黏蛋白组成无负面影响[11];然而Biasato 等[12]研究指出,当饲粮中黄粉虫粉添加水平达到10%~15%时会对肉鸡肠道微生物多样性、菌群组成及黏蛋白的产量造成负面影响,提示黄粉虫粉对动物肠道健康的影响与其在饲粮中的添加水平有关,其过量添加可能会对机体健康造成不利影响。
此外,饲粮中添加黄粉虫(或虫粪)也能够改善蛋鸡的生产性能。李单[13]研究指出:(1)经测定黄粉虫粪代谢能水平、粗蛋白质和粗脂肪含量分别为7.43 MJ/kg、14.8%和13.5%,蛋鸡对黄粉虫粪的粗蛋白质、粗脂肪的表观消化率分别为53.36%、59.52%;(2)在蛋鸡饲粮中添加黄粉虫粪,可以提高蛋鸡的产蛋率、鸡蛋哈夫单位及鸡蛋中脂肪、蛋白质含量,降低平均日采食量、破蛋率和蛋黄中胆固醇含量;(3)蛋鸡饲粮中黄粉虫粪的适宜添加水平为6%~10%。另外,彭晓培等[14]报道,饲粮中添加黄粉虫及虫粪混合物可提高黑脚麻鸡的产蛋率,有提高蛋壳厚度的趋势,并建议黄粉虫及虫粪混合物在柴鸡饲粮中的适宜添加水平为6.2%(黄粉虫2.50%,粪3.70%)。综上所述,用黄粉虫粉或虫粪适量替代基础饲粮中豆粕、鱼粉等在一定程度上提高了鸡的日增重、降低了料肉比,有利于提高饲养经济效益。
3.2 在猪生产中的应用
罗永光等[15]报道,饲粮添加烘干黄粉虫显著提高了1~15 日龄和16~35 日龄断奶仔猪的体重;随着饲粮黄粉虫添加水平(1%、2%、4%、8%)的升高,1~15 日龄断奶仔猪平均日增重、平均日采食量、干物质和粗蛋白质的表观消化率、氮沉积呈线性增加,血清尿素氮含量呈线性降低,另外,添加8%的黄粉虫显著降低了粪氮排泄量,由此初步得出结论,断奶仔猪饲粮黄粉虫添加水平可以达到8%。陈晓伟[16]研究表明,随着饲粮中黄粉虫粉含量(2.5%、5.0%、7.5%)的增加,断奶仔猪的平均日增重随之增加,料肉比随之下降,同时,仔猪血液中免疫球蛋白IgG、IgM、IgA 的浓度随着上升,提示在饲粮中添加黄粉虫粉可能有利于改善仔猪的生长性能和体液免疫功能。另外,徐瑞等[17]研究表明,用脱脂黄粉虫替代基础饲粮中鱼粉使保育猪的平均日增重提高了9.2%,料肉比降低了3.14%,并对血液免疫球蛋白水平没有显著影响。以上学者的研究表明,用黄粉虫(粉)替代基础饲粮中鱼粉能够在一定程度上改善断奶仔猪饲粮养分表观利用率、生长性能和机体免疫功能,因此,用黄粉虫作为猪饲粮中的蛋白质原料是可行的,且有利于降低养殖成本,值得进一步关注和探讨。
3.3 在水产动物中的应用
唐扬等[18]研究表明,黄粉虫粉可以完全替代牛蛙饲粮中的鱼粉,不影响牛蛙的生长性能,而且还提高了牛蛙的抗氧化能力。张铁涛等[19]研究证实,在饲粮中添加黄粉虫可替代基础饲粮中鱼粉、肉骨粉和豆油,添加8%~16%的黄粉虫能够提高水貂皮张面积,改善毛皮质量。黄旺[20]研究报道,饲喂含黄粉虫的人工饲料能够提高大鲵的摄食量和肌肉脂肪含量,改善肌肉氨基酸的组成,并能够促进肠道绒毛发育,提高机体的抗氧化能力;饲喂鲜黄粉虫也可提高大鲵肌肉中脂肪含量和机体的抗氧化性能。类似的,申红等[21]研究表明,饲粮中添加黄粉虫不同程度上提高了鱼肉中粗蛋白、粗脂肪、钙和磷的含量。综上,黄粉虫(粉)能够部分替代水产动物饲料中的鱼粉等而不影响动物的生长性能和机体健康,甚至还有利于提高动物的生长性能和机体健康水平,并改善产品的质量,有利于降低养殖成本,值得进一步探讨。
4 小结和展望
综上所述,黄粉虫具有抗逆性强、生长快、饲养成本低等特点,其粗蛋白质含量丰富,氨基酸组成较均衡,且含有多种维生素、微量元素和常量元素,可作为一种优质的蛋白质饲料。研究表明,动物饲粮中添加黄粉虫及其制品能够部分替代常规蛋白质饲料、提高饲料消化吸收率、改善动物生长或生产性能、提升产品品质、增强机体抗氧化和免疫性能。利用黄粉虫开发高品质的蛋白质饲料原料有助于缓解全球对动物蛋白质饲料日益增长的需求压力,同时,养殖黄粉虫还可以消耗动物粪便和餐厨垃圾等废弃物,有利于降低环境污染。可见,黄粉虫资源的开发与利用前景较为广阔,但有学者指出黄粉虫幼虫受饲料刺激后会产生毒性作用,当虫体受到长膜壳绦虫感染后也会分泌有毒性的防御分泌物苯醌,且这些毒性物质主要集中分布在虫体消化道内,但也有学者指出通过烘烤可以降解此类毒性物质。
因此,今后尚需在以下几方面开展系统地研究:(1)进一步加强对黄粉虫作为动物蛋白质饲料安全性的评估试验;(2)制定一套完备的黄粉虫饲养规程和加工工艺流程,并加大对其深加工技术的开发力度,不断提高黄粉虫的利用效率;(3)探讨黄粉虫在不同种类动物、不同生产阶段饲粮中替代常规蛋白质饲料的合适比例,为制订黄粉虫及其制品应用于动物饲粮配方中的参考标准积累数据。随着黄粉虫加工工艺的不断提升及其在养殖业中应用研究的不断推进,我们相信黄粉虫将为未来养殖业的可持续发展提供有力支撑。