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      昆蟲資源在水產(chǎn)飼料中的應用研究進展

      2016-01-10 02:56:02李森林徐歆歆
      飼料工業(yè) 2016年22期
      關鍵詞:黃粉蟲蠶蛹幾丁質

      ■吉 紅 李森林 徐歆歆

      (西北農(nóng)林科技大學動物科技學院,陜西楊凌 712100)

      隨著集約化程度的日益加強,水產(chǎn)業(yè)對優(yōu)質蛋白源的需求越來越大,而傳統(tǒng)蛋白源(如魚粉)存在資源短缺問題,其矛盾已顯得愈發(fā)突出。因此,近年來國內(nèi)外持續(xù)聚焦可替代魚粉蛋白源的研究,以保障水產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展(Barroso等,2014)。鑒于資源量及易得性等原因,用于替代魚粉的大部分蛋白質來源于豆科植物、油料種子和谷物蛋白等非動物蛋白源,但是植物蛋白源存在諸多限制性因素,如適口性差、氨基酸不平衡、存在抗營養(yǎng)因子、纖維含量高等問題。

      當前,昆蟲作為人類和養(yǎng)殖動物潛在的蛋白源越來越受到關注。由于很多魚類在自然環(huán)境下捕食昆蟲,因此,將昆蟲資源飼料化有著天然的基礎。昆蟲易于繁殖,生長迅速,飼料轉化效率高,且可以利用生物廢棄物進行養(yǎng)殖(Makkar等,2014)。昆蟲養(yǎng)殖可以是部分(從卵到幼蟲、蛹或成蟲)過程,也可以是一個完整(從卵到卵)的過程。在日本沖繩,人們用工業(yè)化倉庫養(yǎng)殖瓜實蠅,每周可以生產(chǎn)四千萬幼蟲(Mitsuhashi,2010)。目前可以養(yǎng)殖物種包括蝴蝶和飛蛾(鱗翅目,物種超過300個)、甲蟲(鞘翅目,物種超過200個)、蒼蠅和蚊子(雙翅目,物種接近200個)、臭蟲(異翅目,物種少于100個)、蜜蜂和黃蜂(膜翅目,物種少于100個)、蟋蟀和蝗蟲(直翅目)、草蛉(脈翅目)、蟑螂(蜚蠊目)、白蟻(等翅目)和跳蚤(隱翅目)也有養(yǎng)殖(大約10~20個物種)。

      本文綜述了昆蟲營養(yǎng)成分、利用方式及存在的問題和解決策略,涉及的種類包括蠶蛹、蠅蛆或蠅蛹、黃粉蟲、雙翅目昆蟲黑水虻的幼蟲或蛹、直翅目昆蟲蝗科(蝗蟲和蚱蜢)、蟋蟀科(蟋蟀)等,以期為水產(chǎn)飼料原料開發(fā)提供思路,提升飼料行業(yè)對昆蟲資源的重視程度,為昆蟲資源在水產(chǎn)飼料中的應用提供參考。

      1 昆蟲營養(yǎng)組成

      1.1 蛋白質和氨基酸

      昆蟲體內(nèi)含有較為豐富的蛋白質,一般粗蛋白含量為42%~63%,與豆粕相近,稍低于魚粉(見表1)。如蠅蛆各生長階段粗蛋白含量高達50%~65%(陳明等,2015),黃粉蟲幼蟲、蛹、成蟲各階段粗蛋白含量分別占干物質的47.7%~54.25%、55.23%~58.70%、63.19%~64.29%,顯著高于豆粕、肉骨粉等原料(周元軍,2005),柞蠶中的粗蛋白含量為67%~70%左右,含較多球蛋白和清蛋白,營養(yǎng)價值高,較其他蛋白源更易于消化吸收。有些昆蟲粗蛋白含量高達干物質的80%,如黃蜂為81%等(田華等,2011)。許多昆蟲能產(chǎn)生抗菌蛋白和干擾素,具有抗菌、抗病毒、提高免疫力等作用,有些甚至還能抑制腫瘤發(fā)展。

      表1 昆蟲粉、魚粉和豆粕的主要化學組成(干物質,%)(Makkar等,2014)

      對近千種昆蟲體內(nèi)氨基酸的分析表明,昆蟲含有10%~30%的人體必需氨基酸(EAA),占氨基酸總含量的30%~50%。昆蟲氨基酸種類和含量及其比例滿足其做為飼料蛋白源所需的氨基酸模式(Schabel等,2010)。如表2所示,直翅目和黃粉蟲賴氨酸含量低于魚粉,而雙翅目和家蠶賴氨酸較高,與魚粉接近,高于豆粕。昆蟲蛋氨酸含量通常低于魚粉,蘇氨酸和魚粉相當,而家蠶的蛋氨酸、蘇氨酸的含量較高,蠅蛆粉的色氨酸含量也比較高。胡金偉等(2009)發(fā)現(xiàn)烘干蠅蛆粉的蛋氨酸、亮氨酸、異亮氨酸含量高于魚粉,其它種類氨基酸含量與魚粉較為接近。黃粉蟲蛹中必需氨基酸含量占總氨基酸的44.40%,含7種人體必需氨基酸。劉軍等(2016)指出家蠶蛹、蛾的氨基酸組成基本一致,檢出的氨基酸總量占蛋白質重的90%以上,其中必需氨基酸的總量約占氨基酸總量的38%。水產(chǎn)經(jīng)濟動物大都對昆蟲的氨基酸有較高的消化利用率,最高可達98.93%,最低可達70%以上,接近或超過對畜禽肉、魚粉的消化率,高于植物性蛋白的消化利用率。蠶蛹和雙翅目氨基酸組成優(yōu)于豆粕,更適合替代魚粉。

      1.2 脂肪和脂肪酸

      昆蟲脂肪含量較高,且包含水產(chǎn)動物所需的必需脂肪酸,其中不飽和脂肪酸含量比例較大。Ramos等(1997)分析了墨西哥78種食用昆蟲的營養(yǎng)成分,發(fā)現(xiàn)其脂肪含量為4.2%~77.2%。吳時敏等(2001)發(fā)現(xiàn)昆蟲在蛹、幼體和越冬期脂肪含量較成蟲含量高。昆蟲種類不同,其脂肪酸組成也不盡相同(見表3)。黃粉蟲、蟋蟀和蠅蛆粉中不飽和脂肪酸含量較高(60%~70%),黑水虻幼蟲中含量較低(19%~37%)。這可能是由于黑水虻油中月桂酸含量較高所致(21.4%~49.3%),而其它昆蟲油脂不含或僅含少量月桂酸。和植物油(大豆油和葵花籽油)相似,通常昆蟲的亞油酸(18∶2n-6)含量高于α-亞麻酸(APA,18∶3n-3)。昆蟲油脂的脂肪酸組成受飼料、發(fā)育、種類等條件影響,一般含較多的棕櫚酸(16∶0),硬脂酸(18∶0)的含量相對較低,單不飽和脂肪酸含量在20%~40%,以油酸(18∶1n-9)為主。多不飽和脂肪酸中亞油酸(18∶2n-6)和α-亞麻酸(18∶3n-3)較為突出。黃粉蟲幼蟲干粉的脂肪酸含量為66.28%,不飽和脂肪酸為77.05%,包括41.70%的亞油酸(武寶生等,2015)。中華稻蝗含較多的不飽和脂肪酸,并以油酸、亞油酸及亞麻酸為主要成分,約占脂肪酸總量的83%,油脂質量高于菜籽油和花生油(趙云濤等,2002)。劉軍等(2016)經(jīng)計算機質譜庫檢索,鑒定出雌雄蠶蛹油中8種脂肪酸,其中α-亞麻酸、油酸和棕櫚酸3種脂肪酸的含量最高,其相對含量總和占到總脂肪酸含量的85%以上,而不飽和脂肪酸的相對含量均在70%左右,其中以α-亞麻酸最為突出。與魚油相比,陸生昆蟲n-6多不飽和脂肪酸含量較高,EPA(20∶5n-3)和DHA(22∶6n-3)含量較少。海水魚需要較多的EPA和DHA,而自身合成能力有限,因此EPA和DHA是陸生昆蟲應用于海水魚飼料的限制性因素。

      表2 昆蟲粉、魚粉和豆粕氨基酸組成(Makkar等,2014)(g/16 g氮)

      表3 昆蟲脂肪酸組成(%)

      1.3 碳水化合物

      昆蟲體內(nèi)含有1%~10%左右的糖類,包括葡萄糖、果糖、糖原及存在于血液中的海藻糖。昆蟲體表還含有大量以乙酞氨基葡萄糖為主要成分的幾丁質(甲殼素),一般含量為5%~15%。不同蟲態(tài)的昆蟲幾丁質含量也不同,如家蠶(Bombyxmori Linnaeus)干蛹幾丁質含量為3.73%,脫脂蛹為5.55%。云南松毛蟲(DendrolimushouiLajonquiere)蛹為7.47%,成蟲可高達17.83%。蟲茶為昆蟲排泄物的一種,糖類含量也較高,可達16.27%。

      1.4 礦物質

      昆蟲含有豐富的礦物質,如K、Na、Ca、Cu、Fe、Zn、Mn、P等,許多食用昆蟲的Ca、Zn、Fe、Mg、K等含量較高,柞蠶含較高含量的K、Mg,家蠅含較高的K、Mg、P等礦物元素。黃粉蟲含有較多的P、K、Fe、Na和Ca等多種元素。蚯蚓體內(nèi)含有多種常量、微量元素(如Mn、Zn、Ca、Cu、Mg、Fe、Na、K、Se),F(xiàn)e含量比魚粉高13倍,Mn含量比魚粉高5倍,Zn含量比魚粉高3倍,Cu含量比魚粉高1倍,其中P的利用率高達90%以上。中華稻蝗含有Na、Mg、Fe、Zn、Se等9種元素;螞蟻含有豐富的Mn、Zn、Se、Mg、Ca、P、Fe等28種人體所必需的元素,其含Zn量比大豆高8倍,比豬高2倍(孫紅梅,2011)。

      2 昆蟲資源飼料化利用的方式

      2.1 整體直接利用

      昆蟲資源作為一種優(yōu)質飼料原料,在水產(chǎn)飼料研發(fā)中已有一定的報道。目前研發(fā)較多的有蠶蛹、黑水虻、黃粉蟲等,多數(shù)為整體直接利用。以消化率為主的研究表明,蠶蛹可完全或部分替代黃鱔(Monopterus albus)飼料中的魚粉(劉丹丹等,2009)。在框鯉(Cypriniformes)飼料中蠶蛹添加水平為5.5%,可替代50%魚粉蛋白(吉紅等,2012)。胡俊茹等(2014)發(fā)現(xiàn)在黃顙魚(Pelteobagrus fulvidraco)幼魚飼料(粗蛋白41%,粗脂肪7.6%)中使用黑水虻幼蟲粉可替代魚粉用量的30%而不影響生長,并顯著降低血清谷丙轉氨酶、谷草轉氨酶、尿素氨以及甘油三酯的含量。黑水虻蟲體或干粉替代魚粉、豆粕等蛋白源,飼養(yǎng)包括斑點叉尾鮰(Iczalurus punczarus)、羅非魚(Oreochromis aureus)、虹鱒魚(Oncorhynchus mykiss)等(St-Hilaire,2007b),均取得了較好的養(yǎng)殖效果。用6%~8%的鮮黃粉蟲喂養(yǎng)甲魚、鰻魚等水產(chǎn)動物,由于其具有可口性好、助消化的特點,水產(chǎn)動物長勢快、抗病力強。文遠紅等(2013)發(fā)現(xiàn),用蠅蛆粉替代魚粉飼喂黃顙魚幼魚,其用量不宜超過20%,否則會對其生長及部分血漿生化指標產(chǎn)生影響。Haro等(2015)發(fā)現(xiàn)在金頭鯛(Sparusaurata)日糧中添加不同水平的絲光綠蠅幼蟲可提高魚體肌肉組織中花生四烯酸的含量,其營養(yǎng)價值可同魚粉等飼料原料媲美。Ngoc等(2016)則報道用不同水平的蚯蚓粉(30%、70%、100%)分別替代魚粉飼喂鯉魚(Cyprinus carpio),生長效果均比較理想。

      2.2 提脂后進行利用

      將昆蟲體蛋白質和脂肪進行分離后利用,也是一種較好的方法。可以使用冷榨法脫去昆蟲粉中的脂肪,還可參照油料作物的提脂方法進行昆蟲脂肪的提取。正己烷可有效地將蠶蛹脫脂、脫色、除臭,且提高了蠶蛹的粗蛋白含量(吉紅,2016)。研究表明,脫脂蛆粉可以提高蛆粉在日糧中的添加水平而不影響非洲鯰魚的生長性能(Fasakin等,2003);然而,含有高水平高溫烘干法制作的脫脂黑水虻粉的日糧與含有低水平常溫烘干法制作的脫脂黑水虻相比,抑制了太平洋鮭魚(Oncorhynchus spp)的生長(Lock等,2014)。

      2.3 發(fā)酵或酶解利用

      對昆蟲原料進行發(fā)酵或酶解,可將大分子物質轉成小肽等活性物質。李峰等(2014)用納豆菌發(fā)酵黃粉蟲,制備出具有調節(jié)脂質代謝、抗氧化、增強抵抗力等能力的低分子蛋白肽,肽得率高達59%。在發(fā)酵過程中,細菌會把飼料成分變得更易消化,并把糖轉換成酸,降低pH值,抑制腐敗菌的繁殖。Rangacharyulu等(2003)分別用新鮮蠶蛹和發(fā)酵蠶蛹完全替代飼料中的魚粉(對照組飼料中魚粉添加水平為4.5%),對池塘混養(yǎng)的卡特拉鲃(Catlacatla)、印度鯪(Cirrhinusmrigala)、南亞野鯪(Labeorohita)和白鰱(Hypophthalmichthys molitrix)進行投喂,發(fā)現(xiàn)新鮮蠶蛹組和魚粉組之間各項指標沒有顯著差異,而發(fā)酵蠶蛹組在增重率、飼料系數(shù)和特定生長率方面均顯著優(yōu)于新鮮蠶蛹組和魚粉組。發(fā)酵蠶蛹替代飼料中25%的魚粉蛋白對框鯉幼魚生長、飼料利用和體成分無負面影響,且有降低試驗魚血脂,保護肝胰臟的作用,但更高水平的替代則會抑制框鯉幼魚生長,降低飼料利用率,危害其健康狀態(tài)(Zhou等,2016)。

      張莉莎等(2009)采用胰蛋白酶及堿性蛋白酶共同水解黃粉蟲,發(fā)現(xiàn)獲取的低分子肽具有較高的水解度,酸溶性肽得率高達91%。許彥騰(2015)對脫脂黑水虻進行酶解,產(chǎn)物中蛋白含量高達91%,營養(yǎng)豐富,質量優(yōu)于脫脂黑水虻粉,具有一定的抗氧化性。鄧方坤(2015)開發(fā)出了一種給昆蟲喂食昆蟲病毒,利用病毒產(chǎn)生的蛋白水解酶裂解昆蟲蟲體,從而提取昆蟲多肽的方法。此外,酸水解法可增加蠶蛹和蛆粉蛋白質含量而減少其脂質量(Fasakin等,2003),但可能會破壞一些必需氨基酸例如胱氨酸、蛋氨酸和色氨酸。另外,用糖蜜、酸和抗氧化劑青貯昆蟲粉是比較好的處理方法(Newton等,2005)。

      3 昆蟲資源飼料化研究實例

      3.1 蠶蛹

      Ji等(2015)發(fā)現(xiàn),蠶蛹等蛋白替代超過50%魚粉蛋白時,建鯉(CyprinuscarpioVar.Jian)幼魚生長性能顯著下降,50%替代組肌肉粗蛋白含量顯著高于80%替代組。脫脂蠶蛹替代建鯉幼魚飼料魚粉不應超過50%,同時添加晶體氨基酸可提高魚體的蛋白沉積水平(張建祿等,2013)。隨著脫脂蠶蛹替代水平升高,建鯉腸道菌群多樣性下降,而飼料中補充賴氨酸后這種影響會減弱(鐘雷等,2014)。蠶蛹替代吉富羅非魚(Oreochromisniloticus)日糧中50%魚粉可提高魚體生長性能,促進魚體蛋白質沉積,提高血清溶菌酶活力,且可降低肝臟和血液中脂肪含量(王淑雯等,2016)。日本鱸魚(L.japonicus)對未脫脂蠶蛹粉的能量消化率低于對禽副產(chǎn)物粉、羽毛粉、血粉和豆粕的消化率,和肉骨粉消化率接近,另外,粗蛋白消化率也低于禽副產(chǎn)物粉、血粉和豆粕,和羽毛粉類似,高于肉骨粉(Wen等,2010)。

      3.2 蠅蛆和蠅蛹

      非洲鯰魚(Clarias gariepinus)日糧中蠅蛆粉添加水平應在25%~30%,添加水平超過30%后魚體生長性能有下降趨勢(Madu等,2003)。用麥麩∶活蠅蛆=4∶1的混合物飼喂尼羅羅非魚(Tilapianilotica),魚體生長性能、飼料轉化率和存活率均優(yōu)于全麥麩對照組(Ebenso等,2003)。尼羅羅非魚日糧中可以添加15%~68%蛆粉,25%添加水平(替代34%的魚粉)顯示生長性能和存活率最好,對血液學指數(shù)和內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)沒有負面影響。然而,適當?shù)亩嗖伙柡椭舅嵩刺砑拥饺占Z中,以改善魚體脂肪酸組成(Ogunji等,2007、2008)。

      3.3 黃粉蟲

      Gasco等(2014a)認為,虹鱒(Oncorhynchus mykiss)日糧中黃粉蟲幼蟲可添加至50%,Belforti等(2015)則發(fā)現(xiàn),日糧添加50%黃粉蟲,虹鱒攝食率顯著低于對照組,表觀消化率也顯著低于其余各組;日糧添加25%和50%黃粉蟲,飼料系數(shù)顯著低于對照組,魚體成活率顯著高于對照組;肌肉蛋白含量隨著替代水平升高而升高,而脂肪含量降低。黃粉蟲替代60%的日糧魚粉(26%添加水平)對非洲鯰魚(Clariasgariepinus)生長性能和飼料利用率沒有顯著影響,但是添加水平提高至35%~43%(替代魚粉80%~100%)時,魚體生長性能和飼料利用率和蛋白質效率會降低(Ng等,2001),而Roncarati等(2015)最新的研究則表明,日糧添加黃粉蟲粉會降低鯰魚(Silurusasotus)幼魚增重。在鯛(Dicentrarchuslabrax)、歐洲海鱸(Sparusaurata)日糧中黃粉蟲替代25%的魚粉不會顯著影響魚體生長,而替代50%魚粉時,生長性能顯著降低,且歐洲海鱸肌肉中n-3HUFA水平下降(Gasco等,2014b;Piccolo 等,2014)。

      3.4 黑水虻

      黑水虻幼蟲可以部分或者完全替代某些養(yǎng)殖魚類日糧中的魚粉。大西洋鮭(Salmo salar)日糧中添加5%~25%的黑水虻粉,并添加賴氨酸和蛋氨酸,試驗魚的體增重未受影響(Lock等,2014)。而日糧中添加12%~30%的黑水虻粉顯著降低斑點叉尾鮰、虹鱒和大菱鲆(Scophthalmus maximus)的生長性能(Newton等,2005;St-Hilaire等,2007b;Kroeckel等,2012)。幼年大菱鲆日糧中黑水虻預蛹粉添加水平可以達到33%,且對攝食量和飼料轉化率沒有顯著性影響,但特定生長率顯著降低;添加水平高于33%時,會造成飼料適口性和蛋白質消化率下降,引起大菱鲆攝食量下降和生長性能下降(Kroeckel等,2012)。日糧中添加25 g/kg黑水虻油對建鯉幼魚生長性能、飼料利用率和血清生化指標沒有負面影響,且提高了魚體肌肉中n-3PUFA的水平,降低了n-6PUFA的水平。黑水虻油添加水平大于等于18.75 g/kg時,建鯉腹脂指數(shù)顯著降低(Li等,2016)。

      3.5 蝗蟲

      沙漠蝗蟲粉可以替代尖齒胡鯰(Teugels)日糧中25%的日糧蛋白,而不會降低其生長性能,當替代水平高于25%時,則造成生長性能和飼料效率下降,這可能與昆蟲粉中的幾丁質有關(Balogun,2011)。臭腹腺蝗粉可以等量替代尖齒胡鯰幼魚日糧中25%的魚粉,而不會降低其生長性能和營養(yǎng)利用率,而高添加水平會降低魚體消化率和生長性能(Alegbeleye等,2012)。91 d的飼養(yǎng)試驗表明,胡子鲇(Clariasbatrachus Linn)日糧中添加蝗蟲粉對魚體血液學參數(shù)沒有影響,但會造成鰓的輕微皺縮和卵巢類固醇水平降低,這可能對其繁殖有影響(Johri等,2011)。

      4 昆蟲資源飼料化開發(fā)存在的營養(yǎng)飼料學問題及對策

      4.1 生物富集有毒物質

      殺蟲劑、重金屬和天然毒素等都有可能通過養(yǎng)殖基質富集在昆蟲體內(nèi)。因此,昆蟲養(yǎng)殖機構需優(yōu)化養(yǎng)殖基質,以有效控制昆蟲體內(nèi)富集的毒素等有害物質(Spiegel等,2013)。在有機質副產(chǎn)品作為昆蟲養(yǎng)殖基質的情況下,控制養(yǎng)殖基質更為重要。用家禽糞便飼養(yǎng)獲得的蠅蛆幼蟲加工成蛆粉,添加到尼羅羅非魚日糧中飼喂羅非魚(Tilapia nilotica)后,發(fā)現(xiàn)魚體肝臟谷胱甘肽轉移酶水平升高,這可能與殘留在雞糞便中的農(nóng)藥、醫(yī)用藥品或有毒物質有關(Ogunji等,2007)。

      4.2 氨基酸組成不平衡

      植物蛋白源替代魚粉的研究發(fā)現(xiàn),使用混合日糧有助于預防使用單一原料造成的魚體氨基酸缺乏(Hu等,2013)。同樣,使用混合昆蟲粉可以避免單一來源昆蟲粉造成的日糧氨基酸不平衡問題。例如黑水虻粉缺乏色氨酸,而家蠅粉和蠶蛹粉富含色氨酸,則可將黑水虻粉與家蠅粉或者蠶蛹粉混合使用。昆蟲粉也能和其它來源的蛋白質混合,研究表明大麥蟲和10%益生傘菌混合添加到魚飼料中,能改善羅非魚(Oreochromis sp.)的生長性能(改善特定生長率、飼料轉化率、蛋白效率和存活率)(Din等,2012)。作者認為這可能是因為這種方式平衡了日糧氨基酸組成或者是傘菌起到了益生作用。

      4.3 必需脂肪酸缺乏

      通常認為陸生昆蟲粉添加到海水魚飼料中的限制性因素為HUFA缺乏,而n-3和n-6脂肪酸可以通過調控昆蟲養(yǎng)殖基質來提高(Ogunji等,2008)。飼喂牛糞便的黑水虻幼蟲脂肪主要含飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸和微量的n-3脂肪酸(0.2%),而飼喂78%牛糞和22%魚糞混合物的幼蟲,24 h后n-3脂肪酸的含量就能達到4%(St-Hilaire等,2007a)。用含有魚糞(25%或50%)的基質飼喂黑水虻幼蟲一個月,在虹鱒日糧中黑水虻幼蟲替代魚粉比例就可以提高25%~50%,而不影響試驗魚的生長性能(Sealey等,2011)。由于水生昆蟲捕食性比草食或雜食陸生昆蟲強,且它們攝食的水生微生物富含n-3脂肪酸,因此水生昆蟲n-3HUFA(主要是EPA)含量比陸生昆蟲高(Fontaneto等,2011),更適合添加到海水魚飼料中。

      4.4 幾丁質影響營養(yǎng)物質的消化吸收

      研究發(fā)現(xiàn),某些種類的昆蟲粉以一定比例添加到魚類飼料中,會導致魚類生長性能下降,以及蛋白質和脂質消化率降低。一般認為這是由其所含的幾丁質造成的,但這方面尚無確鑿的證據(jù)(Alegbeleye等,2012)。消化幾丁質需要3種酶,幾丁質酶、殼二糖酶和溶菌酶,這些酶在肉食性和雜食性魚類消化系統(tǒng)中都有發(fā)現(xiàn)。在魚胃中發(fā)現(xiàn)的幾丁質酶可以破壞幾丁質外骨骼。在魚的腸道中發(fā)現(xiàn)的殼二糖酶與營養(yǎng)吸收有關。這些酶在淡水魚和海水魚都存在。但用黑水虻幼蟲飼喂大菱鲆,檢測了魚中腸,未發(fā)現(xiàn)任何幾丁質酶活性(Kroeckel等,2012)。

      幾丁質包裹在由蛋白質和礦物質(大部分是鈣)構成的網(wǎng)絡里,昆蟲甲小皮是由包裹在蛋白質、脂質和其它混合物中的幾丁質組成的。這些包裹幾丁質的網(wǎng)絡,可以降低幾丁質酶或者蛋白酶接觸幾丁質,并阻止腸道對蛋白質和脂質的吸收,這樣不僅降低幾丁質的消化率,而且也降低了脂質和蛋白質的消化率,從而造成魚類對飼料營養(yǎng)的利用率也降低,其生長性能也下降。用含有2%、5%和10%幾丁質的日糧飼喂雜交羅非魚(尼羅×奧利亞)時,出現(xiàn)同樣的情況。然而也有與此相反的研究結果,魚類或者不受日糧幾丁質影響,或者生長性能提高。軍曹魚(Rachycentroncanadum)飼喂包含3%的幾丁質的蟹粉或者包含10%幾丁質的蝦粉,蛋白質消化率升高(Fines等,2010);1%的日糧幾丁質不影響鯉魚的生長性能(Gopalakannan等,2006);5%和10%日糧幾丁質的刺激真鯛(Pagrus major)的生長,然而20%的幾丁質降低真鯛的生長。另外,有研究表明低水平的日糧幾丁質刺激海鯉(Sparusaurata L.)(<0.01%)(Esteban等,2001)和鯉魚(<1%)(Gopalakannan等,2006)內(nèi)源性免疫系統(tǒng)的活性,并且增加鯉魚對細菌性疾病的抵抗力。

      通常認為單胃動物,包括魚,沒有消化幾丁質的能力。通過堿性提取法(Belluco等,2013),可以除掉昆蟲粉中的幾丁質,從而可以將昆蟲粉加入水產(chǎn)飼料中。幾丁質酶或幾丁質消化菌可以添加到昆蟲粉中以提高魚類對幾丁質蛋白復合物的消化率(Kroeckel等,2012)??梢酝ㄟ^化學或者酶解方法處理幾丁質,將其分解為甲殼低聚糖(COS)、乙酰氨基葡萄糖(GlcNAc)或者殼聚糖。然而,這些加工工藝提高了昆蟲粉的成本。

      4.5 適口性差

      昆蟲粉的適口性差,這可能是由化學或微生物污染、抗營養(yǎng)因子、黃酮類似物和萜烯類化合物等多種因素造成的。陸生昆蟲富含單不飽和脂肪酸(Barroso等,2014),易于氧化酸敗,從而導致適口性變差。干燥、水解、青貯或者脫脂加工可改善昆蟲粉的適口性、營養(yǎng)利用率、消化率等。研究表明,直接曬干或烘干,或者蒸煮后曬干或烘干,可以改進昆蟲粉的適口性。通常認為烘干比曬干好,曬干后的昆蟲粉富含油脂(會增加脂質氧化的風險),而蛋白質含量較少(Aniebo等,2010)。

      5 昆蟲作為水產(chǎn)飼料原料的產(chǎn)業(yè)化前景

      昆蟲產(chǎn)品作為飼料原料,具有品質優(yōu)良、營養(yǎng)全面及成本低廉的優(yōu)點。據(jù)測算,大約2 kg生物廢棄物就能生產(chǎn)1 kg昆蟲生物質。因此,將昆蟲資源應用于水產(chǎn)飼料生產(chǎn),可降低水產(chǎn)養(yǎng)殖對豆粕、魚粉等飼料資源的消耗,從而避免養(yǎng)殖業(yè)對南美魚粉和豆粕的過度依賴。

      另一方面,昆蟲資源開發(fā)作為一種新興的產(chǎn)業(yè),其資源飼料化利用依然存在一些問題,如資源狀況不夠穩(wěn)定,這首先表現(xiàn)為量的不穩(wěn)定。昆蟲資源要用作飼料原料,首先需要規(guī)?;捎诶ハx生產(chǎn)對飼養(yǎng)環(huán)境(溫度和濕度)、群體等的要求比較嚴苛,尤其在繁殖時期更是如此,因此規(guī)?;B(yǎng)殖仍有技術瓶頸未能突破。其次是產(chǎn)品品質不穩(wěn)定。由于生產(chǎn)流程尚未標準化,以及利用成分不穩(wěn)定的餐廚垃圾和畜禽糞便生產(chǎn)昆蟲,昆蟲產(chǎn)品品質的穩(wěn)定性就得不到保障。即使一些開發(fā)歷史較長的昆蟲資源,如蠅蛆、黃粉蟲、黑水虻幼蟲等,也由于缺乏營養(yǎng)、加工、飼養(yǎng)等方面的系統(tǒng)研究,產(chǎn)業(yè)化方面存在諸多問題需要解決。

      再者,從產(chǎn)業(yè)鏈的角度分析,昆蟲的深加工可大大提高其附加值和利用率,如采取熱機械處理、研磨、擠壓、超臨界CO2抽提、烘干等工藝,把昆蟲蛋白和脂肪分離開進行使用,可更加精準地發(fā)揮昆蟲資源的優(yōu)勢,其產(chǎn)品甚至可在其他領域得以利用,例如從黑水虻或者黃粉蟲中分離出的油脂可以用作生物燃料的原料(Stamer,2015)。而目前研究主要關注于昆蟲的營養(yǎng)素含量和營養(yǎng)特性(Makkar等,2014),對于昆蟲蛋白質或脂肪的物理化學特性或功能特性的關注偏少。已有研究表明,加工、制備或貯藏過程會對昆蟲蛋白的物理化學和功能特性產(chǎn)生影響(Azagoh等,2016)。

      今后,應采取產(chǎn)學研緊密結合的路徑,深入開展科學研究,突破昆蟲養(yǎng)殖技術瓶頸,推動昆蟲資源規(guī)?;a(chǎn),并關注加工過程對昆蟲成分物理化學和功能特性的影響,提升產(chǎn)品品質,進一步發(fā)揮昆蟲資源的作用,使其應用價值最大化。總之,昆蟲資源的開發(fā)利用前景非常廣闊,相關工作的深入將為未來水產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供重要支撐。

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