黑水虻幼蟲處理雞糞后蟲體飼料和雞糞肥料的評(píng)價(jià)

郭會(huì)茹 ，王清華，劉奇凡，崔艷紅，賀永惠*，段永改，劉世豪，高天增

（1.河南科技學(xué)院河南省畜禽智能清潔生產(chǎn)工程技術(shù)研究中心，河南新鄉(xiāng) 453003；2.鄭州笨農(nóng)農(nóng)業(yè)科技有限公司，河南鄭州 450046；3.澠池縣邁安達(dá)農(nóng)業(yè)科技有限公司，河南三門峽 472412；4.河南廣安生物科技股份有限公司，河南鄭州 450001）

蛋白質(zhì)飼料短缺嚴(yán)重制約了飼料工業(yè)的快速發(fā)展，因此急需開發(fā)新的蛋白質(zhì)飼料資源。黑水虻食源廣泛，可以動(dòng)物糞便、腐爛的有機(jī)物和餐廚垃圾為食，將其轉(zhuǎn)化為自身的昆蟲蛋白質(zhì)。人們已經(jīng)開展黑水虻生長(zhǎng)繁育的適宜溫度[1]、濕度[2]、光照[3]、原料含水量[4]、重金屬脅迫[5]等環(huán)境條件的研究。利用畜禽糞便[6]、餐廚垃圾[7]、污水[8]等養(yǎng)殖黑水虻對(duì)減少糞便環(huán)境污染、開發(fā)昆蟲蛋白資源具有重要意義。據(jù)報(bào)道，黑水虻幼蟲干物質(zhì)中的粗蛋白質(zhì)（CP）含量為40%～44%、粗脂肪（EE）在35%～40%[9]，可在豬[10-13]、肉雞[14-17]、蛋雞[18-22]日糧中替代部分豆粕或魚粉，在鱸魚等水產(chǎn)動(dòng)物[13-31]日糧中替代部分魚粉和魚油。目前國(guó)外多是利于谷物、蔬菜等養(yǎng)殖的脫脂黑水虻干蟲粉，國(guó)內(nèi)多是利用餐廚垃圾、畜禽糞污養(yǎng)殖的非脫脂黑水虻幼蟲或預(yù)蛹鮮蟲或干粉。雖然FDA建議美國(guó)飼料管理官員協(xié)會(huì)（AAFCO）批準(zhǔn)黑水虻幼蟲（未經(jīng)糞污飼養(yǎng)的）用于家禽飼料[32]。但對(duì)于糞污飼養(yǎng)黑水虻幼蟲的飼料衛(wèi)生學(xué)評(píng)價(jià)及蟲沙（飼養(yǎng)過黑水虻幼蟲剩余的雞糞）的有機(jī)肥評(píng)價(jià)還鮮有報(bào)道。因此，本研究開展雞糞源黑水虻幼蟲的飼料衛(wèi)生學(xué)評(píng)價(jià)及蟲沙的有機(jī)肥評(píng)價(jià)，有助于推進(jìn)黑水虻產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 材料采集及制備 本試驗(yàn)所用黑水虻幼蟲與蟲沙樣品均由鄭州笨農(nóng)農(nóng)業(yè)科技有限公司提供。將蟲卵孵化3 d左右的幼蟲放置到豆粕和麩皮中飼養(yǎng)4～5 d，之后投放到雞糞中飼養(yǎng)（折合黑水虻蟲卵添加量283.69 g/t），幼蟲在雞糞中飼養(yǎng)8 d后，空腹8 h以上以排除胃腸道殘余物。處理重復(fù)數(shù)為3。參照《飼料采樣》（GB/T 14699-2005）原則，樣本混勻后隨機(jī)采集黑水虻幼蟲和雞糞處理前后的鮮樣，每份500 g以上，均在冷藏條件下運(yùn)達(dá)實(shí)驗(yàn)室。黑水虻幼蟲和雞糞（處理后的雞糞又稱蟲沙）放入105℃烘箱滅酶15 min，65℃直到烘干，粉碎，過40目篩，-20℃的冰箱中保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 黑水虻幼蟲、雞糞（養(yǎng)蟲前）、蟲沙（養(yǎng)蟲后）的測(cè)定指標(biāo)及方法 干物質(zhì)（DM）采用《飼料中水分的測(cè)定》（GB/T 6435-2014）方法測(cè)定；CP測(cè)定參照《飼料中粗蛋白的測(cè)定 凱氏定氮法》（GB/T 6432-2018）方法，用FOSS-8400全自動(dòng)蛋白分析儀分析；EE采用《飼料中粗脂肪的測(cè)定》（GB/T 6433-2006）方法，用G100型半自動(dòng)濾袋式脂肪測(cè)定儀（Ankom-XT4濾袋）分析；粗灰分（Ash）采用《飼料中粗灰分的測(cè)定》（GB/T 6438-2007）方法測(cè)定；鈣（Ca）、銅（Cu）、鋅（Zn）、砷（As）、鉻（Cr）、鎘（Cd）、鉛（Pb）用Optima-2100DV等電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀分析；氨基酸檢測(cè)采用《飼料中氨基酸的測(cè)定》（GB/T 18246-2000）方法測(cè)定；脂肪酸檢測(cè)采用《食品中脂肪酸的測(cè)定》（GB/T 5009.168-2016）方法測(cè)定；細(xì)菌總數(shù)采用《飼料中細(xì)菌總數(shù)的測(cè)定》（GB/T 13093-2006）方法測(cè)定、霉菌總數(shù)采用《飼料中霉菌總數(shù)測(cè)定方法》（GB/T 13092-2006）方法測(cè)定；沙門氏菌采用《飼料中沙門氏菌的測(cè)定》（GB/T 13091-2018）方法測(cè)定；有機(jī)質(zhì)、總養(yǎng)分（N+P2O5+K2O）、鉀（K2O）、總氮（N）、磷（P2O5）和酸堿度（pH）采用《有機(jī)肥料》（NY 525-2012）方法測(cè)定；總鎘（Cd）、總鉻（Cr）和總鉛（Pb）采用《肥料中砷、鎘、鉛、鉻、汞生態(tài)指標(biāo)》（GB/T 23349-2009）方法測(cè)定；總砷（As）和總汞（Hg）采用《肥料中汞、砷、鎘、鉛、鉻生態(tài)指標(biāo)》（GB/T 1978-2010）方法測(cè)定；游離水采用《復(fù)合肥料中游離水含量的測(cè)定》（GB/T 8576-2010）方法測(cè)定；蛔蟲卵死亡率采用《肥料中蛔蟲卵死亡率的測(cè)定》（GB/T 19524.2-2004）方法測(cè)定；大腸菌群采用《肥料中糞大腸菌群的測(cè)定》（GB/T 19524.1-2004）方法測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)處理 所有指標(biāo)每個(gè)樣品重復(fù)分析3次，運(yùn)用Excel 2010進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)采取平均值表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 雞糞飼養(yǎng)黑水虻幼蟲前后的成分變化 由表1可見，飼養(yǎng)黑水虻幼蟲后，雞糞的DM減少24.79%，CP減率為48.50%，EE與Ash的減率分別為67.02%、6.57%，黑水虻利用氮的能力低于利用EE的能力。

黑水虻幼蟲可使糞便DM含量減少50%左右，蛋雞糞的生物轉(zhuǎn)化率6%左右，豬糞、奶牛糞的生物轉(zhuǎn)化率在2%～3%[33]，同時(shí)可顯著降低雞糞中的惡臭氣味[34]，降低環(huán)境污染。由于飼養(yǎng)基質(zhì)（如雞糞）、飼養(yǎng)時(shí)間的差異，飼養(yǎng)基質(zhì)的DM減率或生物轉(zhuǎn)化率不同[35]。本試驗(yàn)幼蟲養(yǎng)殖時(shí)間較短，所以DM減量等數(shù)據(jù)低于文獻(xiàn)報(bào)道[33,35-36]。

表1 黑水虻幼蟲處理前后的雞糞營(yíng)養(yǎng)成分（DM基礎(chǔ)） %

2.2 黑水虻幼蟲營(yíng)養(yǎng)成分分析 由表2可知，黑水虻幼蟲水分含量占69.12%，CP（DM基礎(chǔ)，下同）含量為37.60%，EE含量為36.00%，Ash含量為5.46%，Ca、Cu、Zn含量分別為126.30、0.84、1.40 mg/kg。與文獻(xiàn)相比，本試驗(yàn)所養(yǎng)黑水虻幼蟲的時(shí)間較短，因此本試驗(yàn)所測(cè)CP和Ash含量較低[9]，這種差異與幼蟲飼養(yǎng)基質(zhì)的組成、飼養(yǎng)天數(shù)或蟲齡或蟲體大小、胃腸道排空、飼養(yǎng)管理方式等有關(guān)，提示在開發(fā)昆蟲飼料之前，需要制定統(tǒng)一的生產(chǎn)規(guī)范，以穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。

黑水虻幼蟲可將家禽糞便轉(zhuǎn)化為含35%～44% CP和28%～35% EE（DM基礎(chǔ)）的昆體飼料。由于飼養(yǎng)基質(zhì)（如雞糞）、飼養(yǎng)時(shí)間的差異，黑水虻產(chǎn)品（幼蟲或預(yù)蛹）的營(yíng)養(yǎng)成分含量均不同[36-37]。在本試驗(yàn)中，黑水虻幼蟲CP含量低于二級(jí)魚粉（CP 53.50%）和特級(jí)豆粕（CP 44.20%）的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[38]。但如果加工成部分脫脂蟲粉，則CP含量多大于55.3%[15,20]，甚至高于60%[15,19]，高于二級(jí)魚粉和特級(jí)豆粕的標(biāo)準(zhǔn)。由于黑水虻含有單胃動(dòng)物不能消化吸收的幾丁質(zhì)或殼聚糖，影響蛋白質(zhì)消化率，限制黑水虻產(chǎn)品的飼料添加量[11,19,25]。因鮮蟲保持期過短或油脂過多，提示在當(dāng)前黑水虻飼料化推廣過程中，除以鮮蟲、干蟲形式外，可以考慮加工成高附加值的脫脂蛋白粉，可以避免由于黑水虻EE或幾丁質(zhì)含量而引起的添加量限制，擴(kuò)大其推廣應(yīng)用前景。

表2 黑水虻幼蟲中營(yíng)養(yǎng)成分含量

2.3 黑水虻幼蟲氨基酸組成及含量分析 由表3可知，黑水虻幼蟲氨基酸總量為32.27%，其中必需氨基酸占氨基酸總量的47.47%。幼蟲的賴氨酸、精氨酸含量分別為2.18%、1.64%，低于魚粉和豆粕。蛋氨酸含量為0.69%，低于魚粉，稍高于豆粕。

黑水虻幼蟲的氨基酸模式與魚粉、豆粕較為接近，蛋白質(zhì)質(zhì)量較好[14]。如果將黑水虻幼蟲深加工成部分脫脂蟲粉，折合賴氨酸、蛋氨酸含量為3.40%、1.08%[17,19]，高于豆粕含量。提示黑水虻幼蟲的脫脂蛋白粉可作為優(yōu)秀的蛋白質(zhì)原料平衡配合飼料的賴氨酸、蛋氨酸供應(yīng)。

表3 黑水虻幼蟲的氨基酸組成及含量（DM基礎(chǔ)） %

2.4 黑水虻幼蟲游離脂肪酸含量分析 由表4可知，黑水虻幼蟲中游離脂肪酸總量為22.39%，占EE含量的62.19%。其中月桂酸含量最高，為8.88%，占EE含量的24.67%。其次含有4.04%的油酸、3.42%的棕櫚酸、

3.16%的亞油酸和1.16%的肉豆蔻酸。飽和脂肪酸占總脂肪酸含量的63.97%，不飽和脂肪酸占36.03%，單不飽和脂肪酸占21.62%，多不飽和脂肪酸占14.41%。此外還出現(xiàn)了少量的α-亞麻酸n3必需脂肪酸及少量十三烷酸、十五烷酸奇數(shù)碳脂肪酸。

月桂酸是一種高效的抗菌物質(zhì)，其衍生物——月桂酸單甘油酯更是具有良好的抑菌抗病毒特性[39]。提示加工分離的黑水虻油脂除作為能量飼料[40]外，還可開發(fā)出月桂酸或月桂酸單甘油酯等高附加值產(chǎn)品，作為抑菌飼料添加劑使用。

2.5 黑水虻幼蟲飼料衛(wèi)生學(xué)指標(biāo) 由表5可知，黑水虻幼蟲的細(xì)菌總數(shù)、霉菌總數(shù)分別為2.68×105、2.00×103CFU/g，未檢測(cè)到沙門氏菌，未檢出As、Cr、Cd、Pb。雞糞源黑水虻幼蟲的微生物污染物與無(wú)機(jī)污染物的含量均符合《飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13078-2017）的限量指標(biāo)要求，進(jìn)一步驗(yàn)證了黑水虻幼蟲可開發(fā)成安全的昆蟲飼料原料。

表4 黑水虻幼蟲游離脂肪酸組成及含量（DM基礎(chǔ)） %

黑水虻幼蟲不富集喂養(yǎng)基質(zhì)中的黃曲霉毒素、Cr、As、Hg，但可富集Cd[41-43]，Pb的富集與否存在爭(zhēng)議[41-42]。Charlton[44]報(bào)道在4個(gè)不同的國(guó)家和地區(qū)，按規(guī)范養(yǎng)殖的黑水虻等4種昆蟲飼料中，除家蠅中Cd部分超標(biāo)外，其他獸藥、農(nóng)藥、重金屬、二噁英和多氯聯(lián)苯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴和真菌毒素均低于歐洲委員會(huì)、世界衛(wèi)生組織和法典等機(jī)構(gòu)限制的最大污染物濃度 。根據(jù)這些特性，可從控制喂養(yǎng)基質(zhì)來(lái)達(dá)到控制黑水虻幼蟲飼料衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)。

表5 黑水虻幼蟲飼料衛(wèi)生指標(biāo)分析

2.6 黑水虻蟲沙成分分析 由表6可知，黑水虻蟲沙中有機(jī)質(zhì)含量為60%，總養(yǎng)分含量為10.60%，遠(yuǎn)高于《有機(jī)肥料標(biāo)準(zhǔn)》（NY 525-2012）的技術(shù)要求。Cr、Pb、As含量分別為39.00、4.00、2.00 mg/kg，未檢出Cd和Hg含量。水分含量為6.00%，pH為8.40，蛔蟲卵死亡率為100%，未檢出大腸菌群，完全符合《有機(jī)肥料標(biāo)準(zhǔn)》（NY 525-2012）。說明雞糞經(jīng)黑水虻幼蟲處理后可直接可作為有機(jī)肥產(chǎn)品進(jìn)行銷售，在施肥過程中不會(huì)對(duì)植物、環(huán)境產(chǎn)生不良影響。

表6 黑水虻蟲沙成分分析（DM基礎(chǔ)）

3 結(jié)論

本試驗(yàn)結(jié)果顯示，黑水虻幼蟲CP含量為37.60%，氨基酸組成合理，EE含量為36.00%，總脂肪酸含量占22.39%，其中月桂酸含量高達(dá)8.88%。黑水虻幼蟲無(wú)機(jī)污染物與微生物污染物含量較低，符合《飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13078-2017）的規(guī)定。經(jīng)黑水虻處理后的蟲沙達(dá)到《有機(jī)肥料標(biāo)準(zhǔn)》（NY 525-2012）。