不同浓度亚麻籽油对黑水虻幼虫生长性能、虫体营养组分及多不饱和脂肪酸构成的影响

2022-11-15李振阳孙嘉伯丁向彬张建斌张林林胡德宝

动物营养学报 2022年10期

李振阳郭震孙嘉伯丁向彬张建斌洪亮张林林胡德宝

(天津农学院动物科学与动物医学学院，天津市农业动物繁育与健康养殖重点实验室，天津 300392)

必需脂肪酸是一类维持机体功能不可缺少，但机体不能自身合成必须由食物提供的脂肪酸。被明确定义的人体必需脂肪酸有2类，一类是以α-亚麻酸(α-linolenic acid，ALA)为母体的n-3多不饱和脂肪酸(n-3 polyunsaturated fatty acids，n-3 PUFAs)；另一类是以亚油酸(linoleic acid，LA)为母体的n-6多不饱和脂肪酸(n-6 polyunsaturated fatty acids，n-6 PUFAs)，均为多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids，PUFAs)。人体可将ALA转化为二十二碳六烯酸(docosahexenoic acid，DHA)和二十碳五烯酸(eicosapentaenoic acid，EPA)，且DHA和EPA也属于n-3 PUFAs。随着人们对不饱和脂肪酸研究的不断深入，有研究者发现n-3 PUFAs具有促进机体修复、提升免疫功能、促进生长发育、防治心脑血管疾病及促进大脑正常发育等重要作用[1-3]。

然而，当前我国居民大多数日常食用的主要为LA含量较高的玉米油、菜籽油、大豆油，导致我国居民膳食LA摄入量严重超标，ALA摄入量严重不足，从而使人体内n-6/n-3 PUFAs比值普遍较高，远高于中国营养学会推荐值(4∶1～6∶1)[4-5]。因此，饮食中提高n-3 PUFAs摄入量对人类保持健康具有重要意义。亚麻籽是植物性ALA最丰富的来源之一，可作为深海鱼油的替代品。亚麻籽油与其他食用油相比，其ALA含量较高，占总脂肪酸的50%以上，而LA含量相对较低，约占总脂肪酸含量13%[6]。由于亚麻籽的ALA含量高，所以人们一直提倡使用亚麻籽来对抗心血管疾病[7]。

黑水虻作为一种可处理废弃物的经济昆虫，具有较高的利用价值，其脂肪和蛋白质含量丰富，常被用作饲用蛋白质资源的替代。Manangkot等[8]研究发现，黑水虻幼虫至少可替代15%的鱼粉用于饲喂肉鸡，且不会对肉鸡生长发育产生负面影响。Gariglio等[9]研究发现，饲粮中添加9%的部分脱脂黑水虻幼虫粉不会影响番鸭屠宰性状和肉品质，但会导致番鸭饱和脂肪酸含量增加。研究表明，自然条件下黑水虻在脂肪酸构成上n-3 PUFAs含量较低，幼虫n-6/n-3 PUFAs比值约为18∶1[10-11]。若能将其n-6/n-3 PUFAs比值降低到4∶1以下，可提高其经济价值。然而，目前黑水虻产业开发过程中，大部分研究主要集中在饲养、虫体加工等简单技术层面，如何更好地提高黑水虻利用价值的研究相对较少[12-13]。因此，本研究采用适当的营养调控技术，利用不同浓度亚麻籽油与蛋鸡粪复配组成饲养黑水虻基质条件，探究亚麻籽油对黑水虻幼虫生长性能、虫体营养组分及PUFAs构成影响，以期改善黑水虻幼虫n-6/n-3 PUFAs比值，使其达到推荐的n-6/n-3 PUFAs比值，为增加黑水虻的经济价值及深入开发利用奠定科学基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

黑水虻虫卵购自贵州织金县黑水虻养殖基地。大豆油为金龙鱼精炼一级大豆油，购自浙江省杭州市余杭区。亚麻籽油为亚麻公社冷榨一级亚麻籽油，购自内蒙古乌兰察布市。37种脂肪酸混合标准品、十一碳酸甘油三酯标准品购自美国NU-CHEK公司。

1.2 试验饲粮

通过在蛋鸡粪中添加不同比例亚麻籽油和大豆油，制成3种脂肪酸构成不同的试验饲粮。试验饲粮的配制方法如下：首先，使用种子法在添加的油脂中加入200 μg/g叔丁基对苯二酚(tert-butylhydroquinone，TBHQ)以防止其被氧化。每千克饲粮中分别含有0、20和50 g亚麻籽油(0、2%和5%)以及50、30和0 g大豆油(5%、3%和0)。使用水将蛋鸡粪调至含水量70%，添加含量为2%的吐温-20(Tween-20)溶液，再加入油脂制成水包油型混合物。试验饲粮配制完成后将其密封于自封袋中，在-20 ℃温度下保存至使用。试验饲粮组成见表1。

表1 试验饲粮组成(饲喂基础)Table 1 Composition of experimental diets (as-fed basis) %

1.3 仪器和设备

主要仪器和设备包括DHG-9246A型鼓风干燥器、分析天平、Soxtec 8000 Extraction Unit型全自动脂肪分析仪、QPHA-500G型氢空一体机、Agilent 7890B气相色谱仪、电子天平、游标卡尺。

1.4 试验方法

1.4.1 试验设计

随机选取了百虫鲜重相近、蠕动能力强的1龄黑水虻幼虫2 400只，随机分为3组(A组、B组、C组)，每组4个重复，每个重复200只幼虫。A组(对照组)试验饲粮为蛋鸡粪中添加5%大豆油，B组为蛋鸡粪中添加2%亚麻籽油和3%大豆油，C组为蛋鸡粪中添加5%亚麻籽油。试验于2021年4月在天津农学院动物科学实践基地进行。

1.4.2 虫卵的孵化

取500 g米糠和500 g麸皮加入养殖盒中，加水调节其湿度约80%，将虫卵均匀分散于基质表面，放入生化培养箱，保持温度28 ℃。每日观察，直至基质表面出现肉眼可见幼虫为止，孵化完成。

1.4.3 幼虫饲养装置及饲养数量

使用650 mL一次性注塑餐盒作为黑水虻幼虫饲养容器，餐盒盖中间用剪刀剪出12 cm×6 cm通风口以便黑水虻幼虫呼吸。每组设置4个重复，每个重复计数200只幼虫，将幼虫与试验饲粮共同加入一次性注塑餐盒，放入生化培养箱保持28 ℃，每天通风补水，补水量以补至试验饲粮相对湿度约70%为准，饲粮分多次添加，以上一次喂料剩余约50%为参照增添饲粮。

1.5 取样和样品检测

1.5.1 取样

以一次性注塑餐盒中出现第1只变黑幼虫为信号，将其一次性全部收集，利用幼虫蠕动特点将其表面残留粪便清理干净。通过24 h饥饿处理，使虫体消化道内未消化残渣排出。然后将收集到的幼虫在温度(65±5) ℃条件下，电热鼓风干燥箱中烘干6 h，除去虫体初水分并制成半干样，利用研钵研磨成粉，保存备用。

1.5.2 幼虫粗脂肪、粗蛋白质含量及生长性能的测定

分别使用索氏提取法和凯氏定氮法测定幼虫粗脂肪、粗蛋白质含量。将鲜虫放入105 ℃烘箱中10 min进行灭活，采用四分法取100和50只黑水虻幼虫，分别用电子天平测定百虫鲜重和50分度游标卡尺测量体长和体宽。

1.5.3 幼虫PUFAs构成的检测

根据《食品安全国家标准食品中脂肪酸的测定》(GB 5009.168—2016)对脂肪酸含量进行测定，采用气相色谱仪对脂肪酸构成进行分析。样品前处理方法采用水解-提取法，用分析天平准确称取全自动脂肪分析仪提取的虫体脂肪150 mg，准确加入2 mL十一烷酸甘油三酯(C11∶0)内标溶液。加入2% NaOH-CH3OH溶液8 mL，在80 ℃水浴回流至油滴消失，再使用15% BF3-CH3OH溶液进行脂肪酸甲酯化。取37种脂肪酸甲酯混标注入气相色谱仪定性色谱峰，观察色谱峰分离情况。

色谱条件如下。毛细管色谱柱：DB-WAX型毛细管色谱柱(Agilent，30 m×250 μm×0.25 μm)，进样口温度：250 ℃，检测器温度：280 ℃。柱箱升温程序：初始温度40 ℃，持续2 min；40～171 ℃，升温速率45 ℃/min，保持25 min；171～215 ℃，升温速率10 ℃/min，保持20 min。载气：氦气，分流比10∶1，进样体积：3 μL，气体流量2 mL/min。

1.6 数据整理与分析

试验数据使用SPSS 25.0软件进行单因素方差分析，并采用LSD法进行组间多重比较。P<0.05表示差异显著，试验结果以平均值±标准误表示。

2 结果与分析

2.1 不同浓度亚麻籽油对黑水虻幼虫生长性能的影响

由表2可知，B组幼虫的百虫鲜重、体长显著高于C组(P<0.05)，A组与C组之间百虫鲜重无显著差异(P>0.05)。B组和C组幼虫的体宽显著高于A组(P<0.05)，B组和C组之间无显著差异(P>0.05)。

表2 不同浓度亚麻籽油对黑水虻幼虫生长性能影响Table 2 Effects of different concentrations of flaxseed oil on growth performance of Hermetia illucens larvae

2.2 不同浓度亚麻籽油对黑水虻幼虫粗蛋白质、粗脂肪含量的影响

由表3可知，各组之间试验饲粮中粗蛋白质、粗脂肪含量无显著差异(P>0.05)，保证了试验的可比性。

表3 试验饲粮中粗蛋白质、粗脂肪含量Table 3 Contents of CP and EE in experimental diets %

由表4可知，B组和C组幼虫中粗蛋白质含量显著低于A组(P<0.05)。C组幼虫中粗脂肪含量显著高于A组(P<0.05)，A组与B组之间无显著差异(P>0.05)。

表4 不同浓度亚麻籽油对黑水虻幼虫粗蛋白质、粗脂肪含量的影响Table 4 Effects of different concentrations of flaxseed oil on contents of CP and EE in Hermetia illucens larvae %

2.3 亚麻籽油对黑水虻幼虫PUFAs构成的影响

图1为37种脂肪酸甲酯混标注入气相色谱仪定性色谱峰的各色谱峰保留时间。由图可知，本试验选取色谱柱和建立的脂肪酸含量测定的方法能有效地分离出37种脂肪酸甲酯，虽然C18∶1cis和C18∶1trans之间较难分离，但是对总体试验结果无影响。

图1 脂肪酸混标色谱图Fig.1 Mixed standard chromatogram of fatty acids

由表5可知，随着亚麻籽油添加浓度的升高，3组试验饲粮中亚麻酸(C18∶2 trans)含量呈逐渐降低的趋势，与A组相比，B组和C组试验饲粮中亚麻酸含量显著降低(P<0.05)，且B组显著高于C组(P<0.05)；3组试验饲粮中ALA含量呈逐渐上升趋势，与A组相比，B组和C组试验饲粮中ALA含量显著提高(P<0.05)，且C组显著高于B组(P<0.05)。

由表6可知，A组、B组和C组之间试验饲粮中PUFAs含量差异不显著(P>0.05)。与C组相比，A组和B组试验饲粮中n-6/n-3 PUFA比值显著提高(P<0.05)，且B组显著低于A组(P<0.05)。

由表7可知，与A组相比，B组和C组黑水虻幼虫亚麻酸含量显著降低(P<0.05)，且B组显著高于C组(P<0.05)。与A组和B组相比，C组黑水虻幼虫ALA含量显著提高(P<0.05)，且B组显著高于A组(P<0.05)。A组、B组和C组中均未检测出EPA和DHA。

表5 不同浓度亚麻籽油对试验饲粮脂肪酸构成的影响Table 5 Effects of different concentrations of flaxseed oil on fatty acid composition of experimental diets %

表6 不同浓度亚麻籽油对试验饲粮PUFAs构成的影响Table 6 Effects of different concentrations of flaxseed oil on PUFAs composition of experimental diets

表7 不同浓度亚麻籽油对黑水虻幼虫脂肪酸构成的影响Table 7 Effects of different concentrations of flaxseed oil on fatty acid composition of Hermetia illucens larvae %

由表8可知，与A组相比，B组和C组黑水虻幼虫PUFAs含量显著提高(P<0.05)，且C组显著高于B组(P<0.05)。与C组相比，A组和B组黑水虻幼虫n-6 PUFAs含量显著提高(P<0.05)，且A组与B组之间无显著差异(P>0.05)。与A组和B组相比，C组黑水虻幼虫n-3 PUFA含量显著提高(P<0.05)，且B组显著高于A组(P<0.05)。与A组和B组相比，C组黑水虻幼虫n-6/n-3 PUFAs比值显著降低(P<0.05)，且B组显著低于A组(P<0.05)。以上结果表明，饲粮中添加亚麻籽油能显著降低黑水虻幼虫n-6/n-3 PUFAs比例。

表8 不同浓度亚麻籽油对黑水虻幼虫PUFAs构成的影响Table 8 Effects of different concentrations of flaxseed oil on PUFAs composition of Hermetia illucens larvae

3 讨论

研究表明，在自然环境下(低n-3 PUFAs含量环境)生长的昆虫体内n-6/n-3 PUFAs比值普遍在18∶1～36∶1，如黄粉虫的n-6/n-3 PUFAs比值为19∶1[25]。该比值远远超过了目前人们饮食结构中推荐的n-6/n-3 PUFAs比值(4∶1～6∶1)[4-5]。Liput等[26]研究报道，高n-6/n-3 PUFAs比值可能导致各类慢性疾病尤其是心脑血管疾病发生率明显增高。在本试验发现，饲粮中添加2%的亚麻籽油能够将黑水虻幼虫n-6/n-3 PUFAs比值降低到2.688∶1，而且亚麻籽油添加浓度升高到5%时，幼虫n-6/n-3 PUFAs比值降低到0.851∶1。该结果表明随着亚麻籽油添加浓度的升高，幼虫n-6/n-3 PUFAs比值明显降低。

通常n-3 PUFAs主要包括ALA、EPA和DHA 3种，亚麻籽油中所含的n-3 PUFAs主要以ALA的形式存在。从本研究的结果分析，黑水虻幼虫饲粮中添加亚麻籽油降低了n-6/n-3 PUFAs比值，其变化主要是由于虫体内n-3 PUFAs含量的增加引起的。有研究报道，利用亚麻籽油对猪及肉鸡进行饲喂能显著提高肉中ALA含量，同时EPA含量也随之升高[27-28]。然而在本试验中，通过气相色谱测定脂肪酸组成时未检测到EPA和DHA，更多的是ALA含量的增加。程慧林等[29]在研究紫苏籽油对蛋雏鸡PUFAs组成的影响时，也未检测到EPA和DHA。此外，Oonincx等[30]研究发现，蟋蟀可以有选择地保留了EPA，当稀释饲粮中EPA的相对浓度时，蟋蟀体内EPA的相对浓度依旧可以保持不变。本试验显示未检测到虫体含有EPA和DHA，表明虫体内DHA、EPA含量极低。在鸡饲粮添加含有2%亚麻籽油养殖的黑水虻幼虫n-6/n-3 PUFAs比值为1.8∶1[30]，本试验在含有2%亚麻籽油的蛋鸡粪上养殖的黑水虻幼虫n-6/n-3 PUFAs比值为2.688∶1，稍高于前人研究结果，其原因可能与本试验使用大豆油(低n-3 PUFAs含量)将油脂添加量统一控制在5%有关。本试验结果显示，未检测到虫体含有EPA和DHA，表明虫体内DHA、EPA含量极低。这与已发表的关于包括双翅目、直翅目、鳞翅目和鞘翅目在内的多种昆虫的数据一致，这些昆虫选择性地保留了EPA。Van Broekhoven等[25]研究了3种可食性黄粉虫在有机副产物饲粮上的生长性能和饲料转化效率，检测了多种由有机副产物养殖的黄粉虫(黄粉虫属于鞘翅目昆虫)在脂肪酸构成上的特点，其结果也符合Oonincx等[30]的研究结论，昆虫可选择性保留EPA。这能够解释本次试验黑水虻幼虫DHA和EPA含量极低。