添加营养物对椭圆食粉螨的种群增殖及体内营养物质的影响

韩银彪，薛丁榕，王士博，郑 丹，吕建华，伍 祎

（河南工业大学粮食和物资储备学院，粮食储藏安全河南省协同创新中心1，郑州 450001）

（国家粮食和物资储备局科学研究院，粮食储运国家工程研究中心2，北京 100037）

椭圆食粉螨Aleuroglyphus ovatus（Acari：Acaridae）是仓储粮食和经济作物的重要害螨之一，广泛分布在粮仓和食品加工厂［1］。马六甲肉食螨是粮库中的捕食性螨类，取食储粮害虫害螨，是储粮害虫和害螨的优势天敌［2］。以马六甲肉食螨为代表的储粮害虫捕食螨防控技术的应用推广，依赖于天敌肉食螨规模扩繁技术的突破。前期研究表明，椭圆食粉螨是天敌肉食螨饲养扩繁的优势猎物，具有繁殖能力强、生长发育周期短、种群增长速度快等特性［3，4］。解决椭圆食粉螨高质量和规模化饲养是推动储粮害虫捕食螨防控技术应用的关键环节。

捕食性螨类的饲养通常依赖于活物，根据捕食螨取食习性和生态学的特点，捕食螨扩繁的方法可分为花粉饲养法、人工饲料法、替代猎物饲养法、添加营养物法［5］。单独采用花粉可以饲养多食性捕食螨中的钝绥螨属、新小绥螨属［6－8］，由于不同种类花粉的营养成分含量与捕食螨的营养需求存在差异，所以筛选适宜种类花粉的工作量巨大，且花粉属于季节性物质，成本高、产量低、储存条件要求严格以及部分螨类喜食新鲜的花粉［9］，因此自然花粉并不适宜作为大量繁殖捕食螨的替代物。人工饲料方式研究方面，针对加州新小绥螨采用质量分数5%蜂蜜、5%蔗糖、5%色氨酸、5%酵母膏、10%蛋黄和70%蒸馏水混合饲料代替自然猎物二斑叶螨，能够使其种群正常生长发育，但其繁殖能力有所降低［10］；但补充添加质量分数20%的丰年虾卵、柞蚕蛹血淋巴和地中海粉螟卵，其繁殖能力有所恢复，但仍低于取食二斑叶螨的繁殖能力［11－13］。由于捕食螨饲养技术仍不能脱离以猎物饲养的方式，所以针对捕食螨采用易饲养的常规猎物为饲料，通过在猎物饲料内添加营养物，提高饲养猎物种群数量和营养水平，从而促进捕食螨饲养有效增殖，解决天敌高效的饲养问题。

猎物饲料中营养物质的添加通常分为3 类，包括蛋白质、糖和氨基酸。其中蛋白质添加物包括酵母、虾卵、柞蚕卵、某些粉螟卵、花粉等［11－14］。因酵母粉容易获得和价格低廉通常作为首选，在甜果螨饲养时，发现添加7 种粗蛋白含量不同的酵母时，酵母的组成成分起着决定性的因素［15］。糖类的添加方面，根据昆虫体内所含的降解大分子糖的消化酶类型不同，一般常用蔗糖、葡萄糖、白砂糖、麦芽糖和果糖进行添加［16］。其中白砂糖和蔗糖是捕食螨饲料中常添加的糖类，因为在饲料进行高温杀菌过程中，容易使葡糖糖的营养成分改变导致饲养效果差［10，17］。氨基酸是昆虫正常生长发育的重要物质，采用麦麸内添加质量分数1%的9 种氨基酸饲养腐食酪螨，结果表明缬氨酸、亮氨酸、甲硫氨酸、苏氨酸、组氨酸的添加对腐食酪螨的种群数量有促进作用，从而促进其饲养的天敌加州新小绥螨的生长发育及捕食能力提升，其中缬氨酸营养物效果最优［18］。在饲料中合理添加蛋白质、糖和氨基酸能有效提高饲养对象的营养水平，促进其生长发育，加快种群增长，但过量的添加则造成昆虫体内营养水平的失衡，从而加剧昆虫的代谢负担甚至产生毒害作用［19，20］。因此，需要对添加物种类和比例进行筛选，达到饲养猎物增殖增产的目的。

目前椭圆食粉螨的饲养主要是用全麦粉或麦麸，缺乏关于椭圆食粉螨扩繁中添加营养物质的相关研究，为了提高椭圆食粉螨扩繁效率，本研究以麦麸为饲养基质，通过单因素和正交实验筛选蛋白质、糖和氨基酸3 种营养物质的合适比例和最优组合；同时在最优组合条件下，测定椭圆食粉螨体内营养成分含量的变化。以期为椭圆食粉螨的饲养效率提供参考，服务于马六甲肉食螨规模化饲养，推动储粮害虫捕食螨天敌防控技术的应用。

1 材料与方法

1.1 材料

椭圆食粉螨：2014 年采集于海南海口，于28 ℃、75%RH的黑暗环境下进行饲养。

椭圆食粉螨饲养基质：市售小麦磨粉时副产物麦麸，蛭石。

添加物：粗蛋白质量分数为40.1%的啤酒酵母粉、绵白糖、L－缬氨酸。

1.2 实验设备

PL3002 －IC型电子分析天平，HE53 型水分测定仪，DGG － 97A 型电热恒温鼓风干燥箱，Memmert HPP 750 型恒温恒湿培养箱，ST70 型双目体视显微镜，eppendorf 5424R 型高速冷冻离心机，BioTek HIMF型酶标仪。

1.3 方法

1.3.1 单一添加物适宜比例筛选

准确称取添加物至椭圆食粉螨的饲养基质中，接入椭圆食粉螨约3 000 头，置于26 ℃，75% RH全黑暗恒温恒湿培养箱内饲养，以椭圆食粉螨的种群密度为观察指标。根据对粉螨饲料优化的相关研究［15，17，18］，通过预实验对啤酒酵母、面用酵母粉、绵白糖、葡萄糖、L－缬氨酸、L －组氨酸、复合氨基酸筛选，结果表明添加L－组氨酸、复合氨基酸饲养、葡萄糖和面用酵母粉的椭圆食粉螨种群增长缓慢，而添加啤酒酵母、绵白糖和L－缬氨酸后促进了椭圆食粉螨种群增长，因此添加物选取啤酒酵母粉、绵白糖和L－缬氨酸。各单一添加物与饲养基质的质量分数设置为：1）啤酒酵母粉的添加质量分数为10%、15%、20%和25%；2）绵白糖为15%、20%和25%；3）L－缬氨酸为1%、2%和3%；对照组仅在饲养基质中加入同等数量的椭圆食粉螨，每个水平重复3次。每周采用质量估算法观察1 次椭圆食粉螨种群数量，观察时先将培养瓶混匀，在每瓶内上中下3 点分别取样，每点取1 g，通过体式显微镜观察统计椭圆食粉螨的数量，将每瓶所取的3 点样品测定的数量取平均值，即是椭圆食粉螨的种群密度。

1.3.2 正交实验筛选添加物的最优比例

基于单因素实验适宜添加比例，进一步优化筛选3 种物质添加比例的最优组合。对啤酒酵母粉（A）、绵白糖（B）、L －缬氨酸（C）3 个因素设计正交实验（表1），在不同水平下进行L9（33）正交实验，每个实验组重复3 次。除椭圆食粉螨接入量约6 000头外，其余条件均保持一致，以椭圆食粉螨种群密度为观察指标，观察取样方法与1.3.1 实验组相同，记录种群密度数据。

1.3.3 椭圆食粉螨体内营养成分的测定

可溶性糖含量测定：采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量［21］，称取0.02 g椭圆食粉螨，加入1 mL体积分数为80%的乙醇，冰浴匀浆，倒入离心管中；置50 ℃水浴20 min，冷却后，12 000 r／min，室温离心10 min。试剂依据试剂盒说明书定量添加，配成测定管，在波长620 nm测量吸光度值，并计算其含量，每个样品重复3 次。

蛋白含量测定：采用BCA法测定蛋白含量［22］，称取0.02 g椭圆食粉螨，加入0.4 mL 生理盐水冰浴匀浆，12 000 r／min，4 ℃离心10 min，取上清。试剂依据试剂盒说明书定量添加，配成测定管，在波长562 nm测量吸光度值，并计算其含量，每个样品重复3次。

游离脂肪酸含量测定：采用酶法测定游离脂肪酸含量［21］，称取0.02 g椭圆食粉螨，加0.4 mL生理盐水研磨，粗提液全部转移到EP管中，8 000 r／min，常温离心10 min取上清。试剂依据试剂盒说明书定量添加，配成测定管，在波长546 nm 测量吸光度值，并计算其含量，每个样品重复3 次。

1.4 数据处理

采用IBM SPSS Statistics 软件中的One － way ANOVA对椭圆食粉螨的种群密度进行差异分析，并采用Duncan新复极差法处理种群参数之间的显著性差异（P ＜0.05），对正交实验组不同的因素进行重复性方差分析；采用Origin2021 软件进行种群动态图进行绘制；采用Microsoft Excel 2020 软件对正交设计实验组进行极差分析。

2 结果与分析

2.1 单一添加营养物不同比例对椭圆食粉螨种群增长的影响

2.1.1 啤酒酵母粉不同比例对椭圆食粉螨种群增长的影响

麦麸内添加4 种质量分数的啤酒酵母粉均有助于椭圆食粉螨种群密度增长，其中添加质量分数为15%的比例时，对椭圆食粉螨种群增长效果最优，其次是20%、25%、10%（图1）。在不同添加比例中，椭圆食粉螨种群密度在前5 周处于一个极低的增长期，5 ～10 周种群密度大幅增加，这主要是为了观察不同比例下椭圆食粉螨的种群增长趋势，初始椭圆食粉螨种群密度设置较低，最初仅投入饲养瓶3 000头椭圆食粉螨。椭圆食粉螨种群数量普遍在9 ～10周达到最大，之后急剧下降，这是由于椭圆食粉螨种群数量增加后，消耗掉了有限的饲料，同时排泄物不断增加，影响了其种群增加。质量分数10%、15%、20%和25%添加比例中，酵母粉实验组与对照组相比，种群密度最大值、上升期增长速率均存在显著差异（df ＝4，P ＜0.01；df ＝4，P ＜0.01），椭圆食粉螨种群密度最大值分别为12 190、31 083、27 933、22 400头／g，而对照组为5 326头／g，上升期增长速率分别为217、492、443、355 头／d，对照为94 头／d，种群最大增长倍数分别为2.29、5.84、5.24、4.21（表2）。因此，添加啤酒酵母粉有助于椭圆食粉螨种群数量的增长，添加质量分数为15%的比例最优。

图1 啤酒酵母粉不同比例下的椭圆食粉螨种群动态

表2 添加啤酒酵母粉的种群密度增长参数

酵母粉内含有丰富的蛋白质、维生素B 族、氨基酸等微量元素，具有促进消化吸收并且提高饲料的利用效率，因此被作为添加物提高饲料的质量与营养成分。有研究表明，麦麸内添加质量分数为30%的酵母，能使其最大种群密度分别为14 000 头／g，并使腐食酪螨体内可溶性蛋白质量分数增加25%，从而提高巴氏新小绥螨雌螨比例，延长雌螨寿命以及产卵时间，提升雌螨繁殖能力［17］。然而，本研究添加质量分数为15%的啤酒酵母粉饲养的椭圆食粉螨的种群数达到31 083 头／g（表2）。出现种群数量差异的原因可能是由于螨种类、添加物种类、饲料含水量等因素的差异，使螨生存环境改变，从而影响种群增长。

2.1.2 绵白糖不同比例对椭圆食粉螨种群增长的影响

本实验麦麸内添加质量分数为15%、20%、25%的绵白糖对椭圆食粉螨种群密度增长均有所提升，当饲养时间为9 周时，种群密度同时出现最大值，添加质量分数为20%时，对椭圆食粉螨种群增长效果最优，其次是15%、25%（图2）。在绵白糖不同比例下，随着饲养时间增加，椭圆食粉螨种群密度整体呈现先增长后降低的趋势，在前3 周种群密度处于低增长期，4 ～9 周种群密度大幅度增长，质量分数20%的绵白糖对种群增高贡献最大。绵白糖添加质量分数15%、20%、25%与对照组相比，椭圆食粉螨种群密度最大值、上升期增长速率，除添加质量分数为25%外，均存在显著差异，种群密度最大值分别为6 920、10 767、5 800、5 327 头／g，上升期增长速率分别为123、192、103、95 头／d，种群密度最大增长倍数分别为1.30、2.02、1.09（表3）。因此，适量添加绵白糖有助于椭圆食粉螨种群增加，麦麸内添加质量分数为20%的绵白糖饲养下椭圆食粉螨种群增长效果最优。

图2 添加绵白糖的椭圆食粉螨种群动态

表3 添加绵白糖的椭圆食粉螨种群密度增长参数

2.1.3 L－缬氨酸不同比例对椭圆食粉螨种群增长的影响

麦麸内添加质量分数为1%、2%、3%的L－缬氨酸对椭圆食粉螨种群密度增长均有促进作用，其中添加质量分数1%时，对椭圆食粉螨种群增长最优，其次是2%、3%（图3）。椭圆食粉螨种群密度呈现先增长后降低的趋势，1 ～3 周处于较低增长期，在种群密度达到最大值后2 周内种群数量骤然降低，其中对照组的种群密度在第9 周时呈现最大值，而添加不同比例的L －缬氨酸种群密度最大值在10 ～11周。添加质量分数为1%、2%、3%与对照组相比，椭圆食粉螨种群密度最大值、上升期增长速率均存在显著差异（df ＝3，P ＜0.01；df ＝3，P ＜0.01），其中种群密度最大值分别为9 248、7 231、6 409、5 327 头／g，上升期增长速率分别为95、146、114、91 头／d，种群最大增长倍数分别为1.74、1.36、1.20（表4）。因此，麦麸内添加质量分数为1%的L －缬氨酸对椭圆食粉螨种群增长效果最优。

图3 添加L－缬氨酸组的椭圆食粉螨种群动态

表4 添加L－缬氨酸的种群密度增长参数

2.2 3 种营养添加物最优配比

基于对啤酒酵母粉、绵白糖、L －缬氨酸3 种单因素最优比例实验结果，对3 种因素进行L9（33）正交实验，筛选同时添加3 种营养物的最优配比。结果表明9 组不同配比的添加组中，随着饲养时间的延长，椭圆食粉螨种群动态呈现先上升后下降的趋势，第1 ～3 周所有配比下椭圆食粉螨种群数量增加缓慢，第3 ～6 周是种群数量的快速增长期，之后两周进入急剧下降，8 ～11 周缓慢降低至种群消亡（图4）。9 种实验组与对照组相比，椭圆食粉螨种群密度最大值呈现出显著差异（df ＝9，P ＜0.01），在所有的实验组中，实验组4 即A2B1C2的种群密度在增长期3 ～6 周时处于领先，其中第6 周达到最大，为50 722头／g、上升期日增长速率1 205 头／d、最大增长倍数为4.88（表5）。

图4 正交实验设计组的椭圆食粉螨种群动态

表5 正交实验设计组的种群密度增长参数

针对9 种实验组进行种群密度分析，选取椭圆食粉螨种群密度差异大的第6 周数据进行正交分析（表6）。由极差大小得出3 种因素对椭圆食粉螨种群密度的影响大小依次为啤酒酵母（A）＞绵白糖（B）＞L－缬氨酸（C）（RA＞RB＞RC＞R空列）。并且对正交实验数据进行方差分析，啤酒酵母粉、绵白糖、L－缬氨酸均对椭圆食粉螨种群密度存在极显著影响（表7），从椭圆食粉螨种群密度判断，添加物质量分数的最优组合为A2B1C2，即啤酒酵母粉15%、绵白糖17%、L－缬氨酸1%。

表6 正交实验设计及结果

表7 正交实验结果方差分析表

表8 椭圆食粉螨体内营养成分含量的差异

2.3 椭圆食粉螨体内营养成分含量的差异

测定最优组合与对照组饲养的椭圆食粉螨体内三大营养物质成分含量之间的差异，比较营养添加物对椭圆食粉螨营养水平的改善情况。最优组合条件饲养的椭圆食粉螨体内游离脂肪酸、蛋白、可溶性糖3 种营养物质的含量与对照组均存在差异（df ＝2，P ＜0.01；df ＝2，P ＜0.01；df ＝2，P ＜0.05）。最佳饲养条件下游离脂肪酸含量（51.14 μmol／g）与对照组（6. 80 μmol／g）相比增长幅度为652%，蛋白含量（41.08 mg／g）与对照组（24.01 mg／g）相比增长幅度为96%，可溶性糖含量（21.69 mg／g）与对照组（11.07 mg／g）相比增长幅度为71%，表明添加营养物提高了椭圆食粉螨体内营养成分含量。

碳水化合物和蛋白质以及脂类等物质，是维持和保障昆虫生长发育和繁殖的重要因素［23］。糖类一般作为维持昆虫正常生命活动的必须能源物质之一，可以用于合成脂肪等多糖类物质，并且能够影响昆虫的生殖过程。有研究表明，缺乏糖类和酵母的饲料导致加州新小绥螨全部死亡［10］，麦麸内添加质量分数为30%葡萄糖和白砂糖，能提升腐食酪螨体内可溶性糖的含量，增长幅度为分别为49%和133%［17］。脂类物质作为昆虫体内储能和细胞重要的组成物质、可与蛋白质结合发挥作用、参与体内营养物质的转化等［24，25］。研究表明采用人工液饲养二斑叶螨，导致体内脂类代谢明显下降，并在脂类运输、定位和有机物质中注释基因表达显著降低，从而使得二斑叶螨生长发育及繁殖能力衰弱［26］。此外，随着CO2浓度升高，棉蚜的繁殖能力与体内的游离脂肪酸的含量、游离氨基酸及棉酚的含量呈现正相关［27］。本研究结果中，最优组合饲养椭圆食粉螨体内游离脂肪酸增长幅度为652%，可能是提高椭圆食粉螨种群密度增长的主要因素。

3 结论

通过添加不同营养物质可提高饲养目标的种群数量和饲养效率，但是不同的饲养对象对营养添加物种类和含量的需求不一样。本研究通过在椭圆食粉螨饲料中单一添加啤酒酵母粉、绵白糖和L －缬氨酸3 种营养物质和混合添加，筛选出能够提高椭圆食粉螨饲养效率的添加物和最优配比。结果表明：分别单一添加质量分数为15%的啤酒酵母粉、20%绵白糖和1%L －缬氨酸时，种群密度最大值增长倍数分别为5.84、2.02 和1.74。正交实验表明3 种添加物的质量分数为：啤酒酵母粉15%、绵白糖17%、L－缬氨酸1%组合饲养的椭圆食粉螨种群密度增加最快。此外，对椭圆食粉螨体内营养物质成分含量进行测定。结果表明：最优组合饲养条件下的椭圆食粉螨体内营养成分含量显著提升，游离脂肪酸、可溶性糖和蛋白的增长幅度分别为652%、96%和71%，表明添加营养物有助于椭圆食粉螨的繁殖和生长发育，从而促进其种群密度的快速增加。

本研究通过添加营养物质的方式，促进椭圆食粉螨的种群增长及体内营养成分含量提高，实现椭圆食粉螨高质量饲养。下一步将以优化饲养的椭圆食粉螨为猎物，比较分析其对储粮害虫天敌—马六甲肉食螨饲养繁殖的影响，助力天敌马六甲肉食螨的规模化生产，推动马六甲肉食螨天敌防控技术在粮食行业的应用。