餐厨废弃物饲养的黑水虻虫干饲用安全性研究

■石冬冬 范志影 商方方 李 俊

（中国农业科学院饲料研究所，北京 100081）

昆虫具有来源广泛、生长速度快、蛋白质含量高等特点，同时适于工厂化生产[1]，更具备将有机废弃物转化为高价值蛋白质产品的能力[2-3]，被认为是目前最具开发潜力的动物蛋白源之一。昆虫蛋白中富含的多种有益物质作为饲料来源能够促进动物生长，可提供更高效和可持续的饲料蛋白，且成本较低，因此，关于将昆虫作为新型饲料用蛋白源的研究越来越多[4-6]。对多种昆虫饲用价值的相关研究显示，黑水虻（Her⁃metiaillucens）是其中最具有潜能的品种之一[7]。

黑水虻属双翅目昆虫，又名亮斑扁角水虻。黑水虻幼虫中粗蛋白质和必需氨基酸含量高，且含有多种维生素、微量元素和脂肪酸[8-9]。研究表明，黑水虻幼虫及其制品可作为饲料蛋白原料应用于畜禽日粮中，对其生产性能、肉品质等无负面影响[10]，且具有改善动物生产性能和提高机体健康水平的功效[11-13]。黑水虻幼虫为营腐生性生活，养殖成本低，利用黑水虻进行餐厨废弃物的生物将其转化，在减少餐厨废弃物的体积和恶臭气体逸散量，避免滋生苍蝇、消除有害菌的同时，消化餐厨废弃物中的有机物转化为富含蛋白质的黑水虻幼虫，生态效益和经济效益显著[14-15]。因此，近年来我国以餐厨废弃物为饵料养殖的黑水虻幼虫产量增加显著。

然而，餐厨废弃物具有“危害性”和“资源性”的双重属性，因此，对于以餐厨废弃物为饲料养殖的黑水虻安全性的评估更需全面和谨慎。本研究对2017～2019年在天津等7个地区采集的60份餐厨废弃物为饵料养殖的黑水虻虫干样品进行了检测，利用特异性强、灵敏度高的液质联用方法对其中189种兽药及霉菌毒素的残留进行筛查，并对黑水虻虫干的重金属残留情况进行分析，为黑水虻虫干的饲用安全性评估提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

仪器：CP124S电子天平（赛多利斯公司）；Con⁃trAA700原子吸收光谱仪（德国耶拿公司）；ST8高速离心机（美国Thermo公司）；TRQAP5600串联四极杆液质联用仪（美国AB公司）。

标准物质：189种兽药混标，100 mg/L（天津阿尔塔科技有限公司）；砷、镉、铬、铜、汞、铅混合溶液标准物质，100μg/mL（国家标准物质中心）。

试剂：乙腈（色谱纯，德国默克公司）；甲酸（分析纯，国药集团化学试剂有限公司）；实验室用水为Mil⁃li-Q超纯水。

1.2 试验材料

研究的样品来自天津、河北、内蒙古、江苏、浙江、山东、四川等7个省、市、自治区，共采集了60份黑水虻虫干样品。样品共有两种来源方式，第一种为自采样品，是研究人员在河北省、内蒙古自治区、山东省等大型黑水虻养殖场采集的黑水虻虫干30份；另一种为委托采样，委托进行黑水虻养殖的各大专院校老师在本省的黑水虻养殖场采集的样品30份。

1.3 试验方法

1.3.1 前处理

将黑水虻幼体虫干低温粉碎过40目筛，于4℃下保存备用。

1.3.2 兽药及霉菌毒素的筛查

称取10.0 g粉碎后黑水虻虫干放入滤纸袋中，封好口后在乙醚中浸泡24 h后取出80℃烘干1 h。取脱脂后虫粉1.0 g，加入0.1%甲酸的乙腈水体积比75∶25溶液20 mL涡旋2 min振荡提取，离心取上清后采用高效液相色谱串联质谱对提取液进行检测。具体仪器分析方法参见动物源食品中189种兽药的LC-MS/MS快速筛查和定量方法[16]。该方法主要是对提取液中质核比为100～1 500的化合物进行一级质谱全扫描，对一级扫描得到的化合物进行二级质谱扫描，从而得到黑水虻虫干样品试液中具有质谱响应的化合物的全部质谱信息，与建立好的药物质谱信息数据库和标准品信息进行比对和符合度评分，当精确分子量、相对保留时间、同位素丰度比、二级质谱都相符合时，则认为样品试液中含有该化合物。本筛查所涉及的化合物如表1所示。

表1 目标化合物的名称

表1（续）目标化合物的名称

1.3.3 重金属残留的检测

采用国家标准测定方法对所采集的样品进行检测。其中，总砷含量的测定采用GB/T 13079—2006《饲料中总砷的测定（银盐法）》[17]；铅含量的测定采用GB/T 13080—2018《饲料中铅的测定（原子吸收光谱法）》[18]；汞含量的测定采用GB/T 13081—2006《饲料中汞的测定（冷原子吸收光谱法）》[19]；镉含量的测定采用GB/T 13082—1991《饲料中镉的测定》[20]；铬含量的测定采用GB/T 13088—2006《饲料中铬的测定》[21]。

2 结果和讨论

2.1 兽药及霉菌毒素的筛查结果

餐厨废弃物是指除居民日常生活以外的食品加工、饮食服务、单位供餐等活动中产生的厨余垃圾和废弃食用油脂等[22]，具有高含水率、高有机物含量、高油脂、高盐分、易腐烂、发酵、发臭，并含有少量非食物杂质等特点[23]。由于其中有大量的肉蛋等畜产品加工后的食物残余，因此为了确认以餐厨废弃物饲养的黑水虻虫体中兽药残留的风险，本研究采用高分辨质谱筛查了其中189种化合物的残留，包含63种抗生素，41种激素，9种β-受体激动剂，6种霉菌毒素，及其他兽药和三聚氰胺。高分辨液质的总离子流如图1所示。

图1 黑水虻虫干样品的总离子流

通过对精确分子量、保留时间、同位素丰度比、二级质谱等信息进行系统比对后，确认黑水虻虫干中不含有上述兽药及毒素。即目前市售的以餐厨废弃物饲养的黑水虻虫干样品，未检测到抗生素、激素和霉菌毒素的残留，可见黑水虻虫干作为饲用蛋白原料，其药物残留和毒素残留风险水平较低。

2.2 重金属残留情况

我国餐厨废弃物成分复杂，除餐桌剩余食物以外，还含塑料袋、纸巾、饭盒、筷子、金属及洗涤剂等。因此，餐厨废弃物中存在重金属残留的风险。餐厨废弃物收集及其不同处理方式会导致其中重金属含量存在一定程度的差异，而利用黑水虻来处理餐厨废弃物后会不会在体内产生重金属蓄积，是限制其应用的重要指标。本研究对黑水虻中干中总砷、铅、汞、镉、铬等5种重金属的残留进行了检测，结果如表2所示。由于我国不同地区的饮食习惯差异较大，导致不同地区的餐厨废弃物的组分差异显著，为了确认餐厨废弃物来源地对黑水虻虫干重金属残留量的影响，本研究比较了不同产地的黑水虻幼虫虫干中重金属的残留情况，具体如表3所示。

表2 黑水虻样品中重金属污染总体情况

表3 不同采样地区黑水虻样品中重金属污染水平比较

由表2可知，本研究所采集的黑水虻幼虫虫干样品中均有总砷、铅、汞、镉、铬等5种重金属检出，即检出率为100%，但是含量均远低于饲料原料中重金属的限量标准。由此可见，黑水虻幼虫虫干的重金属残留超标风险较低。采用非参数检验中Kruskal-Wallis[25]检验分析不同地区样品间的差别，结果显示不同产地样品中总砷、汞、镉的残留量差别不显著，铅和铬则存在显著差异，其中内蒙古地区样品中铅的残留量和浙江地区样品中铬的残留量显著高于其他地区。

3 结论

随着畜禽及水产养殖业集约化程度的加强，传统蛋白质资源短缺问题日益突出，使国内外持续聚焦可替代优质蛋白资源的开发。黑水虻作为一种新型蛋白质资源，其在畜禽及水产养殖中的应用受到了广泛关注。然而，目前我国市场上的黑水虻产品主要由废弃物转化而来，其产品安全性的评估不容忽视。

本研究的样品分析结果显示，以餐厨废弃物饲养的黑水虻幼虫虫干产品兽药、霉菌毒素和重金属的残留风险均较低，饲用安全性较高。但是值得关注的是来自不同地区的样品中铅和铬的残留存在显著差异，内蒙古地区样品中铅的残留量和浙江地区样品中铬的残留量显著高于其他地区，需要采集更多的样品以确认其重金属残留超标的风险。另外，作为新兴产业，黑水虻的规模化养殖还存在很多问题，导致目前我国的黑水虻养殖还是以小规模散户为主，存在养殖不规范，质量不稳定，安全隐患大等问题，因此，其饲用安全性仍需持续关注。