培养基起始pH对黑水虻幼虫生长及虫体粗蛋白、粗脂肪含量的影响

2021-12-10曾小宇罗艳辉叶柏平高绍骐侯西京平黄一洪

饲料工业 2021年22期

■曾小宇罗艳辉叶柏平高绍骐侯西京平杨潇黄一洪王波*

（1.中国农业大学动物科技学院，动物营养学国家重点实验室，北京 100193；2.湖南艾布鲁环保科技股份有限公司，湖南长沙 420356）

黑水虻（Hermetia illucens）又名亮斑扁角水虻，是双翅目水虻科扁角水虻属昆虫。作为一种食腐昆虫，黑水虻幼虫主要以餐厨垃圾、动物粪便和其他腐败有机物为食。黑水虻幼虫是一种营养价值很高的动物性蛋白质饲料资源，在猪[1]、家禽[2]、水产[3-4]等动物的饲养试验中均获得了较好的使用效果。黑水虻幼虫作为一种饲料资源，占比最高的成分是蛋白质和油脂，均超过虫体干重的1/3，接近1/2[5]。黑水虻幼虫粉作为一种动物蛋白质原料替代鱼粉和豆粕等蛋白质原料，通常会进行脱脂处理。单独分离的黑水虻幼虫油脂则可用于提炼生物柴油。在我国，黑水虻幼虫常以鲜虫的形式作为青蛙和黄鳝等特产动物、水产动物、散养鸡等动物的饲料。不同的应用领域对于黑水虻虫体中蛋白质和油脂的比例有着不同的需求。已有研究表明不同饲料类型影响黑水虻幼虫的粗蛋白、粗脂肪等营养成分的比例[6]。餐厨垃圾来源复杂，成分不稳定，且储存和运输过程中会发生酸化，导致餐厨垃圾pH下降。有研究表明，起始pH低于4.0的培养基会对黑水虻幼虫的增重有不利影响[7]，但培养基pH对黑水虻幼虫体成分的影响尚不明确。因此，本研究分析了不同pH条件下黑水虻幼虫的生长速度和虫体粗蛋白、粗脂肪的含量，为黑水虻的生产与利用提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 黑水虻的孵化与饲养

黑水虻虫卵来自湖北省某黑水虻繁育实验基地。培养基采用雏鸡饲料（主要营养成分见表1），分别加入经HCl和NaOH调配的pH为2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0的溶液，最终培养基的水分含量为40%。黑水虻虫卵在pH为7.0的培养基中孵化至5日龄并达到0.01 g体重时随机分配到9个不同pH的培养基处理组，每个处理组6个重复，每个重复30只黑水虻幼虫。连续饲喂6 d，每天将各培养单元的虫子全部取出，以重复为单位测量黑水虻的总重，再根据黑水虻幼虫数量计算单个幼虫的重量。每组对其中5个重复，共150只黑水虻幼虫进行死亡率统计。黑水虻孵化和生长过程在人工光照培养箱中完成，湿度60%，温度30℃。

表1 培养基营养水平（%，加水前）

1.2 黑水虻虫体成分测定

收集饲喂6 d后的黑水虻幼虫，测定黑水虻的水分、蛋白质以及脂肪。水分含量的测定：105℃烘干2 h，然后65℃烘干到恒重，根据烘干前后虫体重量差计算水分含量[8]。粗蛋白含量使用德国Elementar rapid NⅢ快速定氮仪（杜马斯燃烧定氮法）测定。粗脂肪含量使用全自动脂肪分析仪ANKOM XT10i（索氏抽提法）测定。

1.3 数据处理

所有数据均表示为“平均值±标准差”，试验数据统计分析及作图采用GraphPad Prism软件完成。黑水虻虫体重及虫体成分数据进行单因素方差分析，方差分析差异显著时采用Bonferroni post hoc test进行组间比较。死亡率采用卡方检验进行分析。当P＜0.05时为差异显著。

2 结果与分析

2.1 培养基起始pH对黑水虻幼虫死亡率和体重的影响（见图1、表2）

如图1所示，培养基起始pH显著影响黑水虻幼虫死亡率（P＜0.05），黑水虻幼虫在起始pH从3.0到10.0的培养基中均有不同程度的死亡，在起始pH为2.0的培养基中未见死亡。从表2可以看出，培养基不同起始pH对黑水虻幼虫体重无显著影响（P＞0.05）。

图1 培养基起始pH对黑水虻幼虫死亡率的影响

表2 培养基起始pH对黑水虻虫体重的影响（mg）

2.2 培养基起始pH对黑水虻幼虫水分、粗蛋白和粗脂肪含量的影响（见图2～图4）

如图2所示，培养基起始pH对黑水虻幼虫水分含量没有影响（P＞0.05）。从图3和图4可以看出，培养基起始pH显著影响黑水虻幼虫粗蛋白含量和粗脂肪的含量（P＜0.05）。随着培养基起始pH的升高，黑水虻幼虫粗脂肪含量呈现显著的线性上升（P＜0.05），而黑水虻幼虫粗蛋白含量则显著地线性下降（P＜0.05）。两两比较发现，培养基起始pH为9.0和10.0时，黑水虻幼虫粗脂肪含量显著高于培养基起始pH为2.0时黑水虻幼虫的粗脂肪含量（P＜0.05），而培养基起始pH为10.0时的粗蛋白含量则显著低于pH为2.0时黑水虻幼虫（P＜0.05）。

图2 培养基起始pH对黑水虻幼虫水分含量的影响

图3 培养基起始pH对黑水虻幼虫粗脂肪含量的影响

图4 培养基起始pH对黑水虻幼虫粗蛋白含量的影响

3 讨论

黑水虻幼虫的生长速度和幼虫周期受到多方面的影响，包括温度[9]、密度[10]、光照[11]、培养基的含水量[12]等。有研究证明培养基的种类可以影响黑水虻幼虫的粗蛋白、粗脂肪、灰分等成分含量[13]，除此之外针对黑水虻幼虫的体成分的研究较少。培养基酸碱度是影响昆虫生长的重要因素。地中海果蝇人工培育过程中要对培养基进行酸化处理，否则会抑制幼虫生长[14]，弱碱性的环境（pH 5.0～5.5）有利于幼虫生长和体成分的积累[15]，而强酸[7]、强碱[15]的培养基环境均不利于幼虫生长。一些研究表明，培养基的酸碱度可能通过调控昆虫肠道微生物群落来影响昆虫的生长[16-17]。

在本研究中，培养基的起始pH对黑水虻幼虫的生长没有影响，但显著影响黑水虻幼虫的存活率。在pH为2.0时，黑水虻存活率达到100%，而起始pH从3.0到10.0均有不同比例的黑水虻幼虫死亡，其中起始pH为7.0、8.0、10.0时黑水虻死亡率最高，这与Ma等[7]的研究不一致。本研究证明，黑水虻幼虫对于培养基的酸碱度有较好的适应性，早期酸性环境可能更有利于黑水虻幼虫生存。

餐厨垃圾在储存过程中会发生水解、酸化，产生挥发性有机酸。黑水虻幼虫的生命活动可以中和培养基的酸度物质，清除挥发性的有机酸[18]。因此，在黑水虻生长过程中培养基酸度会逐渐降低。培养基的酸度可能会通过影响基质中微生物的组成来调节昆虫的代谢活动和生长[19]。在本研究中，酸性环境下黑水虻幼虫体内粗蛋白含量较高，而碱性环境下则粗脂肪含量较高，二者均与培养基起始pH呈显著的线性关系。因此，在利用餐厨垃圾和粪便培养黑水虻的过程中需要对pH进行适当的调整以应对不同的生产需求。