餐厨垃圾与鸡粪饲养黑水虻幼虫条件优化

张晓林，段永改，贺永惠

(1.迈安达农业科技有限公司,河南 渑池 472400； 2.河南科技学院 动物科技学院，河南 新乡 453000)

黑水虻是一种双翅目水虻科昆虫，能够以餐厨垃圾和畜禽粪便为食物[1]，将有机废弃物转化为稳定的生物质和有机肥。黑水虻幼虫拥有丰富的蛋白质和脂肪，还含有丰富的必需氨基酸和微量元素，是联合国粮农组织推荐的饲用昆虫，被认为是优良的人畜蛋白来源[2]，是一种理想的昆虫蛋白饲料。近年来利用黑水虻对餐厨垃圾和畜禽粪便进行高效转化的报道也越来越多，但在针对处理有机废弃物过程中如何提高黑水虻幼虫的产出率却鲜有报道。为了研究营养条件对昆虫的影响，Simpson等[1]开发了一个多维的“营养空间”模型，探讨了营养物质是如何进入动物体内，以及食品营养含量对动物性能的影响。蛋白质和碳水化合物摄入量之间的比率(P∶C)为研究昆虫中微量营养素摄入量的调节提供了一个富有成效的起点。因为蛋白质和碳水化合物是昆虫生存、生长和繁殖最重要的营养物质[2-3]，特别是对于具有非食性成虫阶段的物种[4]，以及那些幼虫期就获得其成虫蛋白质需求的全部代谢的昆虫物种[5]。

目前，还不清楚黑水虻是如何对蛋白质(P)和碳水化合物(C)的含量和比率作出反应，以及如何影响其身体组成和成虫形成。这种腐食性物种在幼虫阶段会遇到广泛的膳食，分析这些食物来源时，发现P∶C比值在1∶1.5～1∶2[6]。很明显，膳食营养素含量对昆虫很重要，甚至偏离最佳的P∶C比值也会产生显著的生理效应，影响昆虫的适应度[7-8]。因此，通过改变膳食P∶C比值和含量，可以探索黑水虻在发育阶段和整个生命周期内的表现。

对于不同类别物料，黑水虻的转化效率及生长特征、营养成分均差别较大。如何将性质各异的有机废弃物原料进行科学调配，提高转化率，获得更多的昆虫产量，是目前该技术进一步发展面临的重要问题[9]。

鸡粪和餐厨垃圾是2种排放量较高的有机废弃物。鸡粪中可利用的碳水化物含量较低，而粗蛋白含量较高。餐厨垃圾中的可消化碳水化合物含量较高，粗蛋白含量相对较低。这2种废弃物单独饲养黑水虻的产虫率都不够理想。因此，本研究通过调节不同比例的餐厨垃圾和鸡粪含量来饲养黑水虻，以期获得最佳的转化产出。

1 材料与方法

1.1 昆虫和饲料

黑水虻为郑州笨农农业科技有限公司提供，属于广西品系；蛋鸡粪取自河南省郑州市某蛋鸡养殖场，餐厨垃圾取自郑州餐厨垃圾处理厂提油之后的压榨料，2种原料的含水率控制在(70±3)%。

1.2 黑水虻养殖方法

蛋鸡粪和餐厨垃圾分别按照1∶0、2∶1、1.5∶1、1∶1、1∶1.5、1∶2、0∶1的比列配制成黑水虻饲料。每个养殖盒加入混合饲料总量4.5 kg，放入80 g孵化4 d的黑水虻幼虫，保持室温(30±3)℃，空气湿度60%，饲养9～12 d。观察记录黑水虻增重量、黑水虻单头重、料虫比、转化率和减量率，每个比例设置3组平行试验。

1.3 黑水虻幼虫重量变化

待饲料被黑水虻幼虫消化完后，分离黑水虻幼虫和虫粪，收集每个养殖盒黑水虻幼虫并称重，每个养殖盒收集的黑水虻幼虫随机挑取100头称重，取平均数得黑水虻幼虫单头重。

黑水虻净增重为收集黑水虻幼虫重量与初始添加黑水虻重量的差值，其中初始添加黑水虻重量为80 g。黑水虻单头重由100头黑水虻幼虫重量计算所得。

1.4 饲料转化前后重量变化

分离虫沙和黑水虻幼虫，并记录黑水虻湿重，然后将收获的黑水虻幼虫于80 ℃烘干24 h后称重记录。收集虫粪于105 ℃烘干后称重并记录。

料虫比=饲料重量/黑水虻净增重；

饲料减量率=(添加饲料干物质重量-虫粪干物质重量)/添加饲料干物质重量；

饲料转化率=(收集黑水虻干物质重量-80 g 3日龄黑水虻干物质重量)/(添加饲料干物质重量-剩余虫沙干物质重量)。

1.5 饲料转化前后养分指标

水分测定使用常压烘箱干燥法(GB 5009.3—2016)。粗蛋白质测定使用凯氏定氮法(GB 5009.5—2016)。粗脂肪测定使用索式抽提法(GB 5009.6—2016)。总糖测定使用苯酚-硫酸法。灰分测定使用高温灼烧法(GB 5009.4—2016)。

1.6 数据处理

使用DPS进行数据分析，Excel 2010进行图表绘制。

2 结果与分析

2.1 对黑水虻幼虫单重和净增重的影响

通过研究不同饲料配比对黑水虻幼虫单重的影响(图1)，发现随着餐厨垃圾比例增加，黑水虻幼虫单重也逐渐增加，当鸡粪与餐厨垃圾比例为1∶1.5时黑水虻单重最大，达到0.236 g；之后随着餐厨垃圾比例增加黑水虻单头重降低，鸡粪与餐厨垃圾比例为0∶1时黑水虻单重为0.203 g；而鸡粪与餐厨垃圾比例为1∶0时黑水虻幼虫单重最低，为0.127 g。导致黑水虻幼虫重量有差异的主要原因可能是餐厨垃圾和鸡粪营养成分含量不同。餐厨垃圾的主要成分为碳水化合物和蛋白质；而鸡粪的主要成分为蛋白质，碳水化合物含量很低(表1)。因此，当鸡粪∶餐厨垃圾为1∶1.5时，配置的饲料最适合黑水虻生长，黑水虻幼虫单重最佳。

柱间无相同字母表示组间差异显著(P≥0.05)，图2～5同。

表1 饲料转化前的养分

通过研究不同饲料配比对黑水虻幼虫净增重的影响(图2)，发现饲料被黑水虻消化完毕后，黑水虻净增重随着餐厨垃圾比例的增加而增加，当鸡粪与餐厨垃圾比例为1∶1.5时最高，净增重质量为751 g；而当鸡粪与餐厨垃圾比例为1∶0时黑水虻净增重最少，为285 g，约为最大值的1/3；当鸡粪与餐厨垃圾比例为0∶1时黑水虻净增重为610 g。这些结果表明，并不是餐厨垃圾含量越高黑水虻净增重越大，需要和鸡粪有合适比例才能得到最大量的黑水虻净增重。Cammack等[10]使用不同蛋白质和碳水化合物比例的饲料来饲养黑水虻，在蛋白质含量为21%，碳水化合物含量为21%时黑水虻长得最快最好。Barragan-Fonseca等[11]使用不同蛋白质和碳水化合物比例的饲料来饲养黑水虻，在蛋白质含量为17%，碳水化合物含量为55%时黑水虻生长最好，黑水虻体内蛋白和脂肪含量最高。

图2 不同饲料配比对黑水虻幼虫净增加重量的影响

2.2 对饲料转化率的影响

通过研究不同饲料配比对黑水虻幼虫饲料转化率的影响(图3)，发现不同饲料配比时黑水虻的饲料转化率有显著性差异。随着餐厨垃圾的比例增加，饲料的转化率也逐渐增加，当鸡粪与餐厨垃圾比例为1∶1.5时，饲料的转化率最高，为38.5%；而鸡粪与餐厨垃圾比例为1∶0时，转化率仅为14.9%；鸡粪与餐厨垃圾比例为0∶1时转化率仅为29.5%。表明餐厨饲料中碳水化合物和蛋白质更容易被黑水虻幼虫吸收利用，营养物质比鸡粪高，而二者配比可以得到更高的转化率。说明2种饲料的营养成分可以相互补充，从而达到一个更好的转化结果。

图3 不同饲料配比对饲料转化率的影响

2.3 对料虫比的影响

通过研究不同饲料配比对黑水虻幼虫料虫比的影响(图4)，发现不同饲料配比间料虫比具有显著性差异。当鸡粪与餐厨垃圾比例为1∶0时黑水虻料虫比最大，为15.8，而且此时黑水虻还没有长大，单头体重较小，仅为0.127 g，待黑水虻幼虫长大至0.2 g左右，料重比将更大。随着餐厨垃圾比例增加料虫比呈现先降低后升高的趋势，当鸡粪与餐厨垃圾比例为1∶1.5时料虫比最小，为5.99，单头体重为0.236 g，此配比是黑水虻最佳饲料配比，可以得到最大量的黑水虻幼虫。当鸡粪与餐厨垃圾比例为0∶1时黑水虻幼虫料虫比为7.38，也相对较高。以上数据表明，鸡粪和餐厨垃圾中的营养可以相互补充达到一个最佳营养配比，从而可以收获更多的黑水虻幼虫。

图4 不同饲料配比对黑水虻料虫比的影响

2.4 对饲料的减量化效果

通过研究不同饲料配比对饲料减量情况来定量黑水虻对饲料的降解效果(图5)，发现不同配比饲料处理之间的减量率有显著性差异，减量率随着饲料中餐厨垃圾比例的增加而增加。当鸡粪与餐厨垃圾比例为1∶0时饲料减少了43.7%，而当鸡粪与餐厨垃圾比例为0∶1时饲料减量率最高，达到73.2%。当鸡粪与餐厨垃圾比例为1∶1.5时减量率为66.3%。这可能是因为餐厨垃圾中营养成分容易被黑水虻消化吸收，而鸡粪中的纤维素和小石子等其他不宜被消化的成分较多导致其减量率较低。另一个原因可能是纯鸡粪中可利用总糖含量较低，营养不均衡，不能为黑水虻生长提供足够的能量使饲料减量率较低。

图5 不同饲料配比对饲料减量化的影响

2.5 对饲料营养物质利用的影响

通过研究不同饲料配比对饲料中营养物质的利用情况(表2)，发现黑水虻转化饲料为虫粪，饲料中的总糖、粗脂肪和粗蛋白均有不同程度的减量。随着餐厨垃圾比例的增加，饲料营养成分中总糖、粗蛋白和粗脂肪的利用率呈下降趋势，利用率分别为72.89%～87.5%、64%～89.6%和38%～51.5%。虫粪中的灰分含量高于饲料中的灰分含量，表明黑水虻在转化饲料的过程中对灰分的利用率偏低，虫粪富集灰分，其灰分含量是饲料含量的1.37～2.75倍，可能是由于餐厨垃圾中无机盐分含量较高的缘故。

表2 不同饲料配比对饲料营养物质利用的影响

3 小结

黑水虻幼虫可以将多种有机物转化为生物资源，再进一步利用黑水虻幼虫作为饲料蛋白源[12]。本研究利用鸡粪和餐厨垃圾为饲料成分，配制成黑水虻幼虫饲料，从而将鸡粪和餐厨垃圾进行废弃资源再利用。饲养结果表明，黑水虻幼虫在所配制的各组饲料中都可以正常生长，黑水虻幼虫生存能力和抗逆性较强。从黑水虻幼虫单重和净增重来看，当鸡粪与餐厨垃圾比例为1∶1.5时，黑水虻单头重最大，达到0.236 g，净增重质量最高，为751 g，显著高于其他各组。从饲料和幼虫产出比来来看，当鸡粪与餐厨垃圾比例为1∶1.5时，料虫比最小，为5.99，即5.99 kg饲料可以产出1 kg黑水虻幼虫。从黑水虻幼虫转化饲料效率来看，鸡粪与餐厨垃圾比例为1∶1.5时，饲料的转化率最高，为38.5%。从黑水虻幼虫对饲料减量化衡量来看，纯餐厨垃圾饲料减量化最高，达到73.2%，减量率比牛粪(43.17%)、鸡粪(55.05%)[13]和豆渣(72.4%)[14]都高。

本研究利用鸡粪和餐厨垃圾来养殖黑水虻，通过调配鸡粪和餐厨垃圾的比例来调整黑水虻饲料的碳水化合物和蛋白质的比列，以黑水虻幼虫的产出效果为指标，研究黑水虻幼虫在不同鸡粪餐厨比情况下的生长产出及饲料减量效果，进而获得养殖黑水虻幼虫的最佳配方。鸡粪与餐厨垃圾比例为1∶1.5时，其配方饲料用于养殖黑水虻幼虫具有更好的产出，饲料减量率可达到66.3%。

虻蛆利用的营养成分和能量主要是脂肪、无氮浸出液、蛋白质[15]。黑水虻生长是由饲料中碳水化合物和蛋白质含量决定的。鸡粪中尽管粗蛋白含量较高，但是总糖和脂肪等能量成分含量较低，导致黑水虻体重较小、料虫比较大。而餐厨垃圾中总糖和脂肪含量较高，通过与鸡粪配比补足鸡粪短板，配比出营养更加均衡的饲料，从而使黑水虻具有最佳的转化产出。