劉玉升,王付彬,崔俊霞,張 麗

(1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院環(huán)境生物與昆蟲(chóng)資源研究所,山東泰安 271018;2.浙江寧波出入境檢驗(yàn)檢疫局,寧波 315012;3.臨沂市科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì),山東臨沂 276000)

黃粉蟲(chóng) Tenebrio molitor(L.)屬鞘翅目、擬步甲科,別名面包蟲(chóng)、高蛋白蟲(chóng)等,世界性分布,原產(chǎn)于美洲,20世紀(jì) 50年代由前蘇聯(lián)傳入我國(guó)。原為貯藏物害蟲(chóng),國(guó)內(nèi)于 1963年開(kāi)始研究與描述,為分類(lèi)鑒定提供了依據(jù)。目前隨著倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)施條件的改進(jìn)、管理水平的提高、檢疫和貯藏物害蟲(chóng)防治新技術(shù)的應(yīng)用,倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境的害蟲(chóng)逐步得到控制,自然發(fā)生的黃粉蟲(chóng)已十分少見(jiàn),僅在飼養(yǎng)場(chǎng)的飼料加工房、鴿房等場(chǎng)所偶爾發(fā)現(xiàn),絕大多數(shù)為人工室內(nèi)飼養(yǎng)。黃粉蟲(chóng)的人工飼養(yǎng)已有 100余年歷史,國(guó)內(nèi)外均有民間飼養(yǎng)的記載,是一種傳統(tǒng)活體餌料。目前主要作為新型動(dòng)物蛋白來(lái)源、科學(xué)研究材料,在飼料、食品和醫(yī)藥保健品以及抗菌蛋白等方面具有很高的綜合利用價(jià)值。進(jìn)入新世紀(jì),黃粉蟲(chóng)的資源價(jià)值越來(lái)越被社會(huì)所發(fā)掘和重視,2001～2003年國(guó)家農(nóng)業(yè)部將“黃粉蟲(chóng)工廠化生產(chǎn)技術(shù)的示范推廣”列入豐收計(jì)劃項(xiàng)目,使黃粉蟲(chóng)的人工生產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)向高效標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)模養(yǎng)殖模式發(fā)展,并且涌現(xiàn)出許多專(zhuān)業(yè)化的公司和企業(yè),帶動(dòng)了產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,極大地推動(dòng)了這一珍貴昆蟲(chóng)蛋白資源的利用。

本文對(duì)我國(guó)黃粉蟲(chóng)資源的研究與利用現(xiàn)狀加以綜述,討論了進(jìn)一步開(kāi)展研究的方向和領(lǐng)域,對(duì)該昆蟲(chóng)資源更深入地研究和開(kāi)發(fā)利用將有一定的促進(jìn)作用。

1 基礎(chǔ)生物學(xué)

黃粉蟲(chóng)資源雖然倍受關(guān)注,但對(duì)于基礎(chǔ)生物學(xué)習(xí)性仍存在需要進(jìn)一步研究、明確的內(nèi)容。

1.1 成蟲(chóng)行為、繁殖力及影響因素

Valentine早在 1931年即報(bào)道了成蟲(chóng)的嗅覺(jué)敏感性,Ludwig(1956)報(bào)道了不同溫度和父母代的年齡對(duì)其生命周期的影響,Bhattachrya(1970)、Obata(1982)、Gerber et al.(1967,1973,1975,1984)分別研究了黃粉蟲(chóng)的繁殖表現(xiàn),包括產(chǎn)卵規(guī)律、地方選擇、卵母細(xì)胞的發(fā)生和它們與內(nèi)分泌的關(guān)系等。August(1971)等研究了性激素對(duì)黃粉蟲(chóng)交配、生殖方面的作用。張洪喜(1987)、楊兆芬(1999)等研究了影響黃粉蟲(chóng)成蟲(chóng)繁殖力的因素,表明采用 3%～5%蜂王漿水液,均勻噴灑于飼料,可以延長(zhǎng)成蟲(chóng)產(chǎn)卵時(shí)間、增加日產(chǎn)卵量和總產(chǎn)卵量。對(duì)于種源的提純復(fù)壯、擴(kuò)大繁殖優(yōu)良品種,具有重要意義。

1.2 幼蟲(chóng)發(fā)育及形態(tài)變化

Reddy et al.(1973)報(bào)道了不同蟲(chóng)齡的保幼激素含量及與之有關(guān)的形態(tài)變化。在幼蟲(chóng)的分齡方面,趙養(yǎng)昌(1963,1966)分別記述為 15～21齡、15～16齡;陳根富和劉團(tuán)舉(1992)觀察認(rèn)為分 10～21齡,彭中健等(1993)報(bào)道為 13～16齡。這些報(bào)道說(shuō)明黃粉蟲(chóng)幼蟲(chóng)分齡是比較復(fù)雜的,其影響因素和機(jī)制有待于進(jìn)一步探討。

1.3 黃粉蟲(chóng)的耐寒性

在耐寒性方面研究較少,張志建(1989)通過(guò)觀察認(rèn)為黃粉蟲(chóng)的耐寒性較強(qiáng),部分個(gè)體可以安全度過(guò) -13±5℃的冷凍條件。楊鳳連等(2004)采用水浴和喂食兩種接種方法,研究了冰核細(xì)菌(INA細(xì)菌)對(duì)黃粉蟲(chóng)幼蟲(chóng)體內(nèi)物質(zhì)及耐寒性的影響,說(shuō)明接種 INA細(xì)菌導(dǎo)致黃粉蟲(chóng)幼蟲(chóng)耐寒性顯著降低。

1.4 磁場(chǎng)對(duì)黃粉蟲(chóng)生長(zhǎng)的影響

地球是一個(gè)大磁場(chǎng),地球上的各種生物都會(huì)受到其影響。Aredse(1978)首次報(bào)道了黃粉蟲(chóng)對(duì)電磁場(chǎng)的反應(yīng)能力,后來(lái)其他人的研究,如 Martin et al.(2008)也證實(shí)了電磁場(chǎng)對(duì)黃粉蟲(chóng)的生物學(xué)特性有明顯的作用,可影響其生長(zhǎng)和繁殖力。磁場(chǎng)作用影響到黃粉蟲(chóng)各個(gè)蟲(chóng)態(tài)的生長(zhǎng),不同的磁場(chǎng)強(qiáng)度產(chǎn)生不同的效果,弱磁場(chǎng)有利于提高黃粉蟲(chóng)的繁殖力并促進(jìn)生長(zhǎng)。

1.5 酶系研究

王國(guó)紅等(2009)研究了 9種金屬離子對(duì)黃粉蟲(chóng)纖維素酶活性及幼蟲(chóng)生長(zhǎng)發(fā)育的影響;劉守柱等(2009)采用微量測(cè)定法研究了黃粉蟲(chóng)體壁硬化過(guò)程中血淋巴和表皮中酚氧化酶(PO)的活性變化。

2 經(jīng)濟(jì)資源價(jià)值

黃粉蟲(chóng)是一種優(yōu)良的營(yíng)養(yǎng)豐富的飼用、食用資源昆蟲(chóng),并且具有保健功能,其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值得到廣泛的評(píng)價(jià)。目前作為活體蛋白飼料,在特種經(jīng)濟(jì)動(dòng)物養(yǎng)殖業(yè)中得到廣泛應(yīng)用,其幼蟲(chóng)、蛹也分別作為“飛蝦”和“蛹菜”得到開(kāi)發(fā),不同層次的深加工也逐步開(kāi)展。

2.1 蛋白質(zhì)與氨基酸

張莉莎(2009)研究了雙酶水解黃粉蟲(chóng)蛋白制備生物活性肽的工藝;羅贊等(2009)對(duì)黃粉蟲(chóng)蛋白質(zhì)酶法提取進(jìn)行了研究。

2.1.1 蛋白質(zhì)

黃粉蟲(chóng)成蟲(chóng)、幼蟲(chóng)和蛹的粗蛋白干物質(zhì)含量分別為 63.19%～64.29%,47.70%～54.25%和55.23%～58.70%。影響黃粉蟲(chóng)蛋白質(zhì)含量變化的主要因素在于季節(jié)和齡期的不同,蛹和越冬期幼蟲(chóng)蛋白質(zhì)含量較低,成蟲(chóng)和生長(zhǎng)期幼蟲(chóng)蛋白質(zhì)含量高。

2.2.2 氨基酸

黃粉蟲(chóng)含有 17種氨基酸,還含有人體不能合成的7種必需氨基酸,半合成的4種氨基酸,尤其是胱氨酸、賴(lài)氨酸的含量高,其蛋白的必需氨基酸與其他含有優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)的大豆、瘦肉精、瘦雞肉、瘦牛肉等相近。測(cè)試結(jié)果表明,黃粉蟲(chóng)含有的這些氨基酸都是人體所必需的,幼蟲(chóng)、蛹和成蟲(chóng)的必需氨基酸占總氨基酸的百分含量分別為 42.21%,43.38%和 44.01%,半必需氨基酸占總氨基酸的含量分別達(dá) 13.08%,11.09%和 10.56%。第一限制性氨基酸為蛋氨酸和胱氨酸,第二限制性氨基酸為賴(lài)氨酸。必需氨基酸占氨基酸總量都超過(guò) 40%,達(dá)到FAO/WHO(聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織/世界衛(wèi)生組織)提出的標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 脂肪與脂肪酸

昆蟲(chóng)脂肪是一類(lèi)寶貴資源,可以作用食用油、工業(yè)用油和生物柴油的基礎(chǔ),已引起科技界的關(guān)注。

2.3.1 脂肪

黃粉蟲(chóng)的脂肪含量很高,幼蟲(chóng)、蛹和成蟲(chóng)脂肪含量分別為 34.1%,36.2%和 30.9%。不同的季節(jié)和幼蟲(chóng)齡期脂肪含量有差異,蛹和越冬幼蟲(chóng)脂肪含量較高,成蟲(chóng)和生長(zhǎng)期幼蟲(chóng)脂肪含量較低。

2.3.2 脂肪酸

近 90%的脂肪酸為 C16～C18脂肪酸,其中以不飽和脂肪酸為主,油酸含量達(dá) 50%以上,亞油酸含量達(dá) 25%以上。不飽和脂肪酸(P)占 24.86%,主要是人體必需的亞油酸;飽和脂肪酸(S)占27.67%,主要是軟脂酸。脂肪酸中增高血膽固醇作用明顯的肉豆蔻酸含量較低。P/S植為 0.9,與人體膳食中的值(1.0)十分接近,是較理想的食用脂肪。

2.4 維生素

黃粉蟲(chóng)蟲(chóng)體含維生素 AB1B2CDE和核黃素均較高;維生素 B2CD含量高于牛羊肉和牛奶等;而維生素 B2CD則明顯高于這幾種食品;維生素 B2C含量超過(guò)了菠菜和韭菜;維生素 DE是豬肉的 44倍,牛肉的 32倍,羊肉的 51倍,牛奶的 106倍。幼蟲(chóng)干粉中維生素 A和 E含量分別為 3.37和8.98μg/100 g。

2.5 礦物質(zhì)

黃粉蟲(chóng)的粗灰分含量為 4.27%,高于蠶蛹而接近豆餅等,鈣、磷含量分別為 2.57%和 0.6%。黃粉蟲(chóng)含各種無(wú)機(jī)鹽類(lèi)都很高,均為有機(jī)礦物元素,動(dòng)物吸收消化好,如鈣、鎂、鐵、錳、鋅和銅的含量都高于其他肉類(lèi)和蝦類(lèi)的含量,是一種有益元素的“生物轉(zhuǎn)化器”,可將無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)為人體必需的生物態(tài)物質(zhì),并可定向、定量生產(chǎn)。此外,幼蟲(chóng)干粉中有機(jī)硒含量高達(dá) 34μg/100g。

2.6 蟲(chóng)糞沙資源

黃粉蟲(chóng)糞沙含氮 3.37%,磷 1.04%,鉀1.40%,并含有鋅 、硼 、錳 、鎂 、鈣 、銅七種微量元素 。既可以作為輔助飼料添加劑,又是一種高效生物有機(jī)肥,可用作蔬菜、花卉專(zhuān)用肥,目前已有企業(yè)進(jìn)行專(zhuān)業(yè)化開(kāi)發(fā)。黃金麗(2001)研究表明,施用以蟲(chóng)糞沙為主要原料的高效生物有機(jī)肥,能增肥地力,促進(jìn)土壤環(huán)境生物多樣性,增加產(chǎn)量、提高品質(zhì)。

3 人工生產(chǎn)養(yǎng)殖方式

隨著人們對(duì)黃粉蟲(chóng)資源價(jià)值的認(rèn)識(shí)不斷深入,應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大,必須以營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)估為基礎(chǔ),不斷改進(jìn)生產(chǎn)飼養(yǎng)方式,提高效率,降低成本,滿足日益增長(zhǎng)的社會(huì)需求,實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化工廠化生產(chǎn)養(yǎng)殖。

根據(jù)生產(chǎn)飼養(yǎng)規(guī)模、市場(chǎng)開(kāi)拓、應(yīng)用范圍和管理水平,可將目前的生產(chǎn)飼養(yǎng)分為四種類(lèi)型：①個(gè)體飼養(yǎng)自用,主要為養(yǎng)魚(yú)、養(yǎng)鳥(niǎo)愛(ài)好者;②較大規(guī)模的專(zhuān)業(yè)養(yǎng)殖戶,多具有十幾年的生產(chǎn)飼養(yǎng)歷史,年產(chǎn)規(guī)模在 1萬(wàn) ～5萬(wàn) Kg不等,主要供應(yīng)觀賞魚(yú)、鳥(niǎo)批發(fā)市場(chǎng);③公司內(nèi)自成半封閉式產(chǎn)業(yè)鏈,主要是綜合性農(nóng)業(yè)公司,如自養(yǎng)、制作特種飼料、進(jìn)入畜牧業(yè)、漁業(yè)等領(lǐng)域;④專(zhuān)業(yè)公司運(yùn)作,以公司 +基地 +養(yǎng)殖戶或合作社的形式,主動(dòng)開(kāi)拓國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)應(yīng)用范圍,總體規(guī)模最大,應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,包括食用(蛹菜、蛹粉),飼用、加工等。

3.1 小規(guī)模散養(yǎng)

黃粉蟲(chóng)的利用初期僅是作為珍禽、觀賞魚(yú)、寵物和食用、藥用蛙類(lèi)的活體餌料,大多數(shù)是分散于家庭小規(guī)模飼養(yǎng),各種蟲(chóng)態(tài)混雜于一個(gè)飼養(yǎng)容器,生產(chǎn)效益低,應(yīng)用范圍狹窄。

3.2 大規(guī)模飼養(yǎng)

20世紀(jì) 80年代以來(lái),黃粉蟲(chóng)的規(guī)模飼養(yǎng)研究有了突破性進(jìn)展,1989年山東省農(nóng)業(yè)廳組織了《黃粉蟲(chóng)新品種選育、繁育、工廠化生產(chǎn)及產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)》項(xiàng)目鑒定,為大規(guī)模飼養(yǎng)技術(shù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

3.3 工廠化(規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化)生產(chǎn)養(yǎng)殖

工廠化生產(chǎn)主要體現(xiàn)在可以采用設(shè)施條件、機(jī)械化、自動(dòng)化和信息化技術(shù)與設(shè)備(自動(dòng)分揀、干燥、粉碎、包裝等)的應(yīng)用。2003年山東省農(nóng)業(yè)廳組織鑒定了農(nóng)業(yè)部豐收計(jì)劃項(xiàng)目《黃粉蟲(chóng)工廠化生產(chǎn)技術(shù)的示范推廣》,提高了效率,減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。

4 人工高效工廠化養(yǎng)殖的技術(shù)環(huán)節(jié)

黃粉蟲(chóng)的人工高效工廠化標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù),以生物學(xué)特性為基礎(chǔ)、人為滿足其生長(zhǎng)需求為條件、高效生產(chǎn)為目標(biāo),涉及品種改良、飼料、飼養(yǎng)設(shè)施和器具、環(huán)境條件控制、敵害預(yù)防及病害防疫、新技術(shù)應(yīng)用、產(chǎn)后加工、系統(tǒng)化工藝流程研究等方面。

4.1 種源與種質(zhì)改良

品種在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)中均具有重要的作用,黃粉蟲(chóng)生產(chǎn)也不例外。在長(zhǎng)期的人工飼養(yǎng)過(guò)程中,由于受到飼料營(yíng)養(yǎng)、環(huán)境條件、管理精細(xì)程度等諸多因素的影響,大部分黃粉蟲(chóng)品系退化嚴(yán)重,活力下降。針對(duì)這一問(wèn)題有關(guān)大專(zhuān)院校和科研單位已經(jīng)開(kāi)展了大量工作,并取得了成效。昆蟲(chóng)雜交育種方面的研究以家蠶的報(bào)道最多,蜜蜂次之,作為科研材料的果蠅、棉鈴蟲(chóng)等也有一些研究,其他尚未開(kāi)展系統(tǒng)的工作。針對(duì)黃粉蟲(chóng)資源,山東農(nóng)業(yè)大學(xué)環(huán)境生物與昆蟲(chóng)資源研究所利用常規(guī)雜交選育的方法,對(duì)應(yīng)不同的利用目的,培育出 GH-1GH-2HH-1等系列新品系,并在分子水平上加以鑒定,均表現(xiàn)出體質(zhì)健壯、活潑機(jī)敏、產(chǎn)卵量大、孵化率高等特點(diǎn)。目前,通過(guò)建設(shè)昆蟲(chóng)繁育試驗(yàn)場(chǎng)對(duì)性狀穩(wěn)定的三個(gè)品系和黑粉蟲(chóng)正加大繁育力度,向工廠化、規(guī)?；?、集約化和標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展,為進(jìn)一步推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

4.2 飼料原料及生物飼料

4.2.1 飼料原料

黃粉蟲(chóng)食性雜、食料原料廣,可以取食利用各種有機(jī)廢棄物(腐屑)資源,如農(nóng)作物秸稈糠粉、果蔬殘?bào)w、麥麩、酒糟、豆渣、各種樹(shù)葉粉、雜草粉等。

4.2.2 生物飼料

生物飼料是以黃粉蟲(chóng)可以食用的有機(jī)原料為基礎(chǔ),經(jīng)過(guò)微粉、菌劑發(fā)酵、加工造粒而成的專(zhuān)用飼料。菌種由黃粉蟲(chóng)的腸道微生物、酵母、其他環(huán)境微生物組合而成。

4.3 飼養(yǎng)設(shè)施和器具

黃粉蟲(chóng)的工廠化標(biāo)準(zhǔn)化飼養(yǎng),對(duì)飼養(yǎng)設(shè)施和器具的標(biāo)準(zhǔn)化有一定的要求?？梢圆捎梅筐B(yǎng)、大棚、溫室等各種條件;一個(gè)飼養(yǎng)場(chǎng)最好采用一個(gè)規(guī)格的飼養(yǎng)盒,常用的規(guī)格有 3種 60×20×4 cm、80×40×6 cm和 100×50×8 cm。

4.4 環(huán)境條件的控制

影響黃粉蟲(chóng)生長(zhǎng)發(fā)育的環(huán)境因素有非生物因素和生物因素,非生物因素主要是溫度、濕度、電磁波,生物因素主要是自身群體密度。黃粉蟲(chóng)作為一種強(qiáng)群集性昆蟲(chóng),其幼蟲(chóng)的生長(zhǎng)受密度影響可分為兩個(gè)階段,一是幼蟲(chóng)孵化后 1個(gè)月內(nèi),可以保持高密度飼養(yǎng);二是 1個(gè)月至化蛹,必須保持適當(dāng)密度。黃粉蟲(chóng)飼養(yǎng)過(guò)程中的密度效應(yīng)非常復(fù)雜,受到蟲(chóng)糞沙、齡期、飼料、溫濕度等各種因素的綜合影響,目前這些因素之間的關(guān)系尚無(wú)確切的結(jié)論。其腸道微生物對(duì)生命活動(dòng)的影響尚未開(kāi)展研究。

4.5 敵害預(yù)防及病害防疫

黃粉蟲(chóng)抗逆性強(qiáng),在飼養(yǎng)過(guò)程中很少發(fā)生病蟲(chóng)害,主要敵害是一種常見(jiàn)的螨類(lèi)。其他死亡因素主要是受飼料衛(wèi)生、溫度、濕度、運(yùn)輸條件、分齡管理等因素所致。

4.6 新技術(shù)的應(yīng)用

主要有生物飼料、營(yíng)養(yǎng)調(diào)節(jié)(肉骨粉、廚余物干制粉的作用)和環(huán)境條件控制(空調(diào)、加濕器應(yīng)用等)、分揀、微粉技術(shù)設(shè)備等。

4.7 黃粉蟲(chóng)的加工技術(shù)

黃粉蟲(chóng)的干燥技術(shù)包括微波干燥、負(fù)壓遠(yuǎn)紅外脫水干燥和低溫冷凍干燥技術(shù)。黃粉蟲(chóng)的脫脂技術(shù)包括化學(xué)浸提技術(shù)與超臨界萃取技術(shù)。

5 營(yíng)養(yǎng)保健功能的測(cè)試及實(shí)驗(yàn)研究

5.1 降血清總膽固醇和甘油三酯的作用

黃粉蟲(chóng)脂肪中亞油酸占脂肪酸總量的 29.2%,亞油酸是一種天然的生物活性物質(zhì),它能促進(jìn)膽固醇轉(zhuǎn)變成膽汁酸鹽排出,又能調(diào)節(jié)前 β脂蛋白外層的脂質(zhì)成分,促進(jìn)其降解,具有降低膽固醇和甘油三酯的作用。以雞為對(duì)象的實(shí)驗(yàn)證明,黃粉蟲(chóng)幼蟲(chóng)添加飼喂與口服復(fù)方亞油酸乙酯丸達(dá)到同樣的效果。

5.2 保健功能

為了挖掘黃粉蟲(chóng)的食用價(jià)值、擴(kuò)大其在食品領(lǐng)域的應(yīng)用,經(jīng)過(guò)對(duì)其生物富集及保健功能測(cè)試,確認(rèn)黃粉蟲(chóng)是值得開(kāi)發(fā)的人類(lèi)保健食品。楊明祿(2008)研究了黃粉蟲(chóng)幼蟲(chóng)對(duì)鋅和硒的生物富集作用,證明黃粉蟲(chóng)幼蟲(chóng)對(duì)硒的富集能力較強(qiáng)。

6 抗菌物質(zhì)的研究及應(yīng)用前景

昆蟲(chóng)抗菌物質(zhì)是昆蟲(chóng)免疫系統(tǒng)受到外源異物刺激后,為清除這種異源物質(zhì)所產(chǎn)生的一類(lèi)具有抑菌或殺菌效應(yīng)的肽或多肽物質(zhì)。昆蟲(chóng)獨(dú)特的免疫系統(tǒng)和機(jī)制,不同于高等脊椎動(dòng)物免疫系統(tǒng),后者的免疫球蛋白與抗原具有特異結(jié)合能力,而昆蟲(chóng)抗菌物質(zhì)的抗菌作用具有廣譜性。自 Boman等 1972年首次通過(guò)注射蠟樣芽孢桿菌(Bacillus cereus)誘導(dǎo)惜古比天蠶(Hyalophora cecropia)滯育蛹免疫血淋巴中分離到昆蟲(chóng)抗菌肽(cecropins)至今,已從柞蠶、煙草天蛾、果蠅、麻蠅、蜜蜂等 30余種昆蟲(chóng)中分離到不同類(lèi)型的抗菌物質(zhì);這些抗菌物質(zhì)能夠作用于動(dòng)植物病原細(xì)菌、真菌、病毒、原生動(dòng)物等。

王立新(2008,2009)報(bào)道了用真菌誘導(dǎo)黃粉蟲(chóng)幼蟲(chóng)表達(dá)抗菌物質(zhì)及其對(duì)真菌的影響,并且分析了黃粉蟲(chóng)不同生長(zhǎng)階段所提取的抗菌肽抗菌活性及抗菌肽組分差異。國(guó)內(nèi)已分別用超聲波和饑餓后飼喂大腸桿菌的方式進(jìn)行了誘導(dǎo)并獲得了抗菌肽,測(cè)定了對(duì)常見(jiàn)動(dòng)植物病原細(xì)菌的抑菌效應(yīng),研究了大腸桿菌對(duì)黃粉蟲(chóng)不同蟲(chóng)態(tài)誘導(dǎo)動(dòng)力學(xué)。

竇珍偉等(2008)對(duì)黃粉蟲(chóng)中甲殼素和殼聚糖的提取工藝進(jìn)行了研究。

7 有關(guān)技術(shù)及質(zhì)量保證

7.1 技術(shù)進(jìn)展

目前在黃粉蟲(chóng)資源成分提取純化和食品的加工工藝方面做了很多研究,開(kāi)拓了應(yīng)用范圍,消除了人們對(duì)黃粉蟲(chóng)作為食品難以接受的習(xí)慣認(rèn)識(shí),并從感官上予以接受。劉懷如等(2000)綜述了黃粉蟲(chóng)資源成分提取的技術(shù)。

7.1.1 黃粉蟲(chóng)資源成分的提取工藝

黃粉蟲(chóng)蛋白質(zhì)的提取技術(shù)已經(jīng)有些研究,對(duì)常用的堿提法法和鹽提法比較,后者優(yōu)于前者。

杜開(kāi)書(shū)等(2008)研究了黃粉蟲(chóng)蛹超氧化物岐化酶的提取及性質(zhì),為 SOD的提取提供了新的酶源。

7.1.2 甲殼素/殼聚糖的制取與應(yīng)用

甲殼素是一種具有天然抗菌性的物質(zhì),存在蟲(chóng)體壁、蟲(chóng)蛻中,具有廣泛的應(yīng)用。

7.1.3 分子生物學(xué)技術(shù)應(yīng)用

Yue(2009)將黃粉蟲(chóng)幼蟲(chóng)的抗凍基因利用 RT-PCR技術(shù)在大腸桿菌 Escherichia coli中進(jìn)行了克隆和表達(dá)。

7.2 安全性測(cè)試

對(duì)于黃粉蟲(chóng)幼蟲(chóng)、蛹的食用安全性,目前所做的一些毒理試驗(yàn)證明普通方法加工的黃粉蟲(chóng)食品具有少量毒素,主要來(lái)自于消化道的雜物和部分腺體分泌物,可以造成動(dòng)物的肝、腎組織的損傷,必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的清雜處理才可以作為食品原料。黃粉蟲(chóng)幼蟲(chóng)干粉濾液無(wú)毒性,有毒重金屬的含量均低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

8 應(yīng)用領(lǐng)域

黃粉蟲(chóng)資源的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用,主要在于飼料、食品、環(huán)保及其它幾個(gè)領(lǐng)域。許齊愛(ài)、彭偉錄、李小璽等(2008),朱峰、李玲(2009)對(duì)于黃粉蟲(chóng)的開(kāi)發(fā)利用進(jìn)行了初步總結(jié)。

8.1 飼料應(yīng)用

為了解決由于動(dòng)物性蛋白質(zhì)飼料添加劑緊缺而導(dǎo)致的限制畜牧業(yè)發(fā)展的瓶頸問(wèn)題,開(kāi)發(fā)昆蟲(chóng)蛋白正在成為一個(gè)世界大趨勢(shì)。昆蟲(chóng)生產(chǎn)養(yǎng)殖自身也發(fā)展成為一個(gè)朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。

根據(jù)飼料來(lái)源,可將現(xiàn)有的蛋白質(zhì)飼料分成四類(lèi)：植物性蛋白質(zhì)飼料、動(dòng)物性蛋白質(zhì)飼料、單細(xì)胞蛋白飼料、非蛋白質(zhì)含氮物質(zhì)(NPN)。

植物性蛋白質(zhì)飼料包括豆科籽實(shí),各種餅粕,某些籽實(shí)加工副產(chǎn)品(玉米 DDG、DDGS等),以及糟渣類(lèi)。動(dòng)物性蛋白質(zhì)飼料主要來(lái)源于畜、禽、魚(yú)等動(dòng)物體及其廢棄物,動(dòng)物性飼料種類(lèi)極多,性質(zhì)各異、資源分散,如不及時(shí)收集常被廢棄或作為肥料,魚(yú)粉和肉骨粉是使用最廣泛的動(dòng)物性蛋白質(zhì),昆蟲(chóng)類(lèi)蛋白質(zhì)即屬于此類(lèi),同時(shí)包括蚯蚓、蝦蟹粉等。單細(xì)胞蛋白質(zhì)(SCP)是以糧食、淀粉、糖蜜及其他可溶性碳水化合物發(fā)酵生產(chǎn)的菌體蛋白。非蛋白質(zhì)含氮物質(zhì)(NPN)包括酰胺、氨基酸、配糖體及脂肪氮化物、生物堿、氨鹽等,在飼料中較多的只有酰胺和氨基酸。

以上 4類(lèi)蛋白質(zhì)資源,以植物性資源開(kāi)發(fā)較為充分;動(dòng)物性的只有魚(yú)粉、肉骨粉資源得到充分開(kāi)發(fā),其他有待大力開(kāi)發(fā),尤其昆蟲(chóng)源蛋白質(zhì);其他兩類(lèi)則需借助于生物工程技術(shù)的發(fā)展和配套,才能得到較大規(guī)模的發(fā)展和應(yīng)用。

在肉骨粉污染、魚(yú)粉短缺以及推進(jìn)綠色安全生產(chǎn)的全球形勢(shì)下,昆蟲(chóng)源蛋白的應(yīng)用前景越來(lái)越廣闊,黃粉蟲(chóng)也由單純的活體利用向飼料添加劑加工方向發(fā)展。

8.1.1 活體利用,延長(zhǎng)特色生態(tài)養(yǎng)殖鏈

黃粉蟲(chóng)作為飼料昆蟲(chóng),傳統(tǒng)上以活體作為珍禽及觀賞鳥(niǎo)的飼養(yǎng)餌料應(yīng)用為主。近幾年來(lái),以黃粉蟲(chóng)為基礎(chǔ),飼養(yǎng)珍奇動(dòng)物(熱帶魚(yú)、蜥蜴、觀賞龜?shù)?、藥用小動(dòng)物(蝎子、蛤蚧 、壁虎、蜈蚣 、蜘蛛等)、兩棲爬行類(lèi)(林蛙、牛蛙、石蛙等)、鳥(niǎo)類(lèi)、羅非魚(yú)等,延長(zhǎng)了特種經(jīng)濟(jì)動(dòng)物養(yǎng)殖鏈。除此之外,黃粉蟲(chóng)也是養(yǎng)殖其他捕食性或肉食性昆蟲(chóng),如螞蟻、蟈蟈的良好飼料。

以黃粉蟲(chóng)生產(chǎn)養(yǎng)殖為基礎(chǔ),可以促進(jìn)地方特產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展,如遼寧丹東的香魚(yú)、東北地區(qū)的林蛙、湖南等地的石蛙、浙江的甲魚(yú)和大口鰱、沿海地區(qū)的特種魚(yú)蝦養(yǎng)殖業(yè)等。

8.1.2 作為飼料添加劑,調(diào)整傳統(tǒng)養(yǎng)殖業(yè)結(jié)構(gòu),提升傳統(tǒng)養(yǎng)殖業(yè)水平

從數(shù)量、質(zhì)量需求方面分析,昆蟲(chóng)蛋白作為餌料前景極為廣闊。以山東省為例,飼料數(shù)量缺口極大,據(jù)省畜牧辦資料,全省飼料供應(yīng)偏緊,每年需飼料 2500萬(wàn)噸,但全省工業(yè)配合飼料年產(chǎn)量?jī)H 640萬(wàn)噸,加上預(yù)混料、濃縮料配出的飼料數(shù)量,總量約為1500萬(wàn)噸,按照料肉比、蛋料比的平均水平計(jì)算,再加上魚(yú)蝦和其他動(dòng)物飼料,尚有缺口近 1000萬(wàn)噸。我國(guó)未來(lái)飼料生產(chǎn)的出路：總的形勢(shì)是將精飼料、綠色飼料和秸稈飼料三者有機(jī)結(jié)合,其中,精飼料將一直處于嚴(yán)重短缺狀態(tài)。由于進(jìn)口優(yōu)質(zhì)魚(yú)粉價(jià)格居高不下并已出現(xiàn)攙假、肉骨粉污染導(dǎo)致瘋牛病暴發(fā)等嚴(yán)峻形勢(shì),使得飼料行業(yè)的生產(chǎn)成本難以降低,目前應(yīng)積極尋找魚(yú)粉的替代原料,降低生產(chǎn)成本,昆蟲(chóng)源蛋白將是最佳選擇。從質(zhì)量需求分析,我國(guó)農(nóng)業(yè)部頒布的《動(dòng)物源性飼料產(chǎn)品安全衛(wèi)生管理辦法》、《綠色食品：飼料及飼料添加劑使用準(zhǔn)則》、《綠色食品：動(dòng)物衛(wèi)生準(zhǔn)則》、《綠色食品：獸藥使用準(zhǔn)則》等政策、法規(guī),為推廣應(yīng)用昆蟲(chóng)源蛋白質(zhì)飼料提供了政策保證。

利用 3%～6%的鮮蟲(chóng)漿粉代替等量國(guó)產(chǎn)魚(yú)粉飼喂肉雞,增重率可以提高 13%,飼料報(bào)酬率提高23%,采用以黃粉蟲(chóng)幼蟲(chóng)粉為主的復(fù)合蟲(chóng)粉添加劑,可使蛋雞的產(chǎn)蛋率比微量元素添加劑高 7%～12%,比高效飼料精高 2.38%。

8.2 食品應(yīng)用

黃粉蟲(chóng)在食品領(lǐng)域的應(yīng)用,以蛹態(tài)為主,可以分為原形食品、蛹菜及蛹粉、酶解營(yíng)養(yǎng)液、蛋白膠囊、高蛋白甜奶、精練蟲(chóng)油、罐頭食品和高純度蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑等系列。

8.2.1 蛹菜與蛹粉

我國(guó)民間食用昆蟲(chóng)的習(xí)俗具有悠久的歷史,尤其是對(duì)昆蟲(chóng)蛹的食用早在公元 12世紀(jì)前的《禮記內(nèi)則》中就有記載,全國(guó)均有食用蠶蛹的習(xí)慣,膠東半島至今將松毛蟲(chóng)蛹作為風(fēng)味佳肴。

隨著對(duì)黃粉蟲(chóng)加工技術(shù)的改進(jìn)和突破,黃粉蟲(chóng)蛹菜已經(jīng)成為一道特色菜肴出現(xiàn)在許多酒店中,國(guó)內(nèi)一些公司經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)已經(jīng)創(chuàng)立了部分品牌產(chǎn)品,打開(kāi)了國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)。

將黃粉蟲(chóng)蛹經(jīng)過(guò)微波、負(fù)壓遠(yuǎn)紅外、冷凍等干燥技術(shù)處理,微粉加工成蛹粉,可以添加到各種食品中,經(jīng)過(guò)水解發(fā)酵,可以獲得營(yíng)養(yǎng)豐富的發(fā)酵蛋白飲料。

8.2.2 食品加工

黃粉蟲(chóng)幼蟲(chóng)或蛹作為食品直接利用尚存在一個(gè)接受的過(guò)程,但可以經(jīng)過(guò)加工改變外型利用。在食品加工應(yīng)用領(lǐng)域,仍然提倡以蛹體或蛹粉為主體原料,以低于 5%的添加量制作面包、蛋糕及醬油等。

8.2.3 復(fù)合氨基酸及相關(guān)產(chǎn)品

黃粉蟲(chóng)幼蟲(chóng)含有占干重 59.17%的氨基酸,其中有 8種為人體所必需。以蟲(chóng)體干粉通過(guò)酶解法排除苯醌毒物,酶解濾液的氨基酸含量高達(dá) 98.64%,可用于制作氨基酸片劑或膠囊,也可添加到固態(tài)食品中制成強(qiáng)化營(yíng)養(yǎng)食品。酶解濾粉中的氨基酸在酒中的溶解率高達(dá) 93.82%,可用于制作復(fù)合氨基酸口服液和氨基酸酒。

8.3 環(huán)保應(yīng)用

黃粉蟲(chóng)可以作為一種高效的環(huán)境昆蟲(chóng)加以利用,主要用于轉(zhuǎn)化處理城鄉(xiāng)生活、生產(chǎn)有機(jī)垃圾。目前垃圾圍城危機(jī)日趨嚴(yán)重,城鄉(xiāng)垃圾匯合之勢(shì)越來(lái)越猛,如何消解有機(jī)垃圾是其中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。黃粉蟲(chóng)取食轉(zhuǎn)化消耗有機(jī)垃圾的數(shù)量是其生物量增長(zhǎng)的 4～5倍,加之可以工廠化立體生產(chǎn),在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用前景十分廣闊。卓少明等(2009)進(jìn)行了新鮮西瓜皮、香蕉皮、水浮蓮、麥麩、面粉養(yǎng)殖黃粉蟲(chóng)的研究。

8.4 蟲(chóng)糞基有機(jī)肥應(yīng)用

黃粉蟲(chóng)糞沙可以作為生物有機(jī)肥的基料。劉玉升(2002)測(cè)試黃粉蟲(chóng)糞沙中含粗蛋白質(zhì)(%)：24.86,水分 (%)：12.10,粗灰分 (%)：8.41,鈣(%)：0.43,總磷 (%)：1.22。甘耀坤等 (2008)研究了黃粉蟲(chóng)糞沙提取液對(duì) 5種食用菌菌絲生長(zhǎng)的影響,結(jié)果顯示對(duì)平菇、秀珍菇、雞腿菇和紅菇的菌絲生長(zhǎng)均有促進(jìn)作用。

8.5 其他領(lǐng)域

除飼用、食用外,黃粉蟲(chóng)還是著名的科研材料,可用于生物學(xué)、農(nóng)用藥物生測(cè)及生理生化研究等方面。此外,也是很多天敵培育、蟲(chóng)草培養(yǎng)的代用寄主。

9 展望

以“資源經(jīng)濟(jì)學(xué)”的理論和觀點(diǎn)為指導(dǎo)、推進(jìn)昆蟲(chóng)資源的產(chǎn)業(yè)化,是 21世紀(jì)昆蟲(chóng)學(xué)研究的熱點(diǎn)和關(guān)鍵領(lǐng)域,逐漸形成的“經(jīng)濟(jì)昆蟲(chóng)資源學(xué)”是與“理論昆蟲(chóng)學(xué)與昆蟲(chóng)技術(shù)學(xué)”、“植保昆蟲(chóng)學(xué)”并列的重要組成部分。黃粉蟲(chóng)是繼家蠶、蜜蜂后又一個(gè)極具希望被產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)的昆蟲(chóng)種類(lèi),仍然需要繼續(xù)深化基礎(chǔ)和應(yīng)用兩個(gè)方面的研究。

9.1 復(fù)合昆蟲(chóng)粉

黃粉蟲(chóng)蛋白雖然具有諸多優(yōu)點(diǎn),但仍存在一些問(wèn)題,如蛋氨酸、賴(lài)氨酸與魚(yú)粉相比偏低,結(jié)構(gòu)性尚差等,可以通過(guò)與蠅蛆粉、土元粉和蚯蚓粉的混合加以糾正。因此,應(yīng)當(dāng)依據(jù)“合理膳食、均衡營(yíng)養(yǎng)、健身抗病、綠色安全”的原則,與其他昆蟲(chóng)粉組合,研制復(fù)合昆蟲(chóng)粉,應(yīng)用于食品或飼料領(lǐng)域。

9.2 微生態(tài)制劑與生物飼料

加強(qiáng)對(duì)黃粉蟲(chóng)微生態(tài)學(xué)的研究,研制微生態(tài)制劑,開(kāi)發(fā)黃粉蟲(chóng)的生物飼料,是一個(gè)既可轉(zhuǎn)化秸桿等有機(jī)廢棄物資源,又可供出動(dòng)物蛋白的途徑,同時(shí)昆蟲(chóng)腸道的優(yōu)良菌株還可應(yīng)用于畜禽秸桿生物飼料的生產(chǎn),具有重要的意義和廣闊的應(yīng)用前景。需要進(jìn)一步研究昆蟲(chóng)腸道微生物與蟲(chóng)體營(yíng)養(yǎng)之間的關(guān)系,如確定菌株在蟲(chóng)體圍食膜上的寄居關(guān)系,蟲(chóng)菌之間的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系以及二者之間的分子機(jī)制。

9.3 利用昆蟲(chóng)轉(zhuǎn)化肉骨粉,提高生產(chǎn)效率

昆蟲(chóng)不僅可以直接提供動(dòng)物蛋白,而且作為“生物反應(yīng)器”具有對(duì)肉骨粉等的巨大分解、轉(zhuǎn)化能力,是解除肉骨粉污染的重要途徑。通過(guò)昆蟲(chóng)分解、轉(zhuǎn)化肉骨粉,可以促進(jìn)傳統(tǒng)畜牧業(yè)的綠色化生產(chǎn)和質(zhì)量提升。通過(guò)利用肉骨粉,極大的提高生產(chǎn)效率,補(bǔ)充國(guó)際魚(yú)粉市場(chǎng)的不足,實(shí)現(xiàn) “旱地捕魚(yú)、草海撈蝦”、獲得豐富動(dòng)物源蛋白質(zhì)的目標(biāo),促進(jìn)傳統(tǒng)畜牧業(yè)養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)的調(diào)整和技術(shù)水平的提高。

9.4 研究各個(gè)系統(tǒng)的共生菌

從分子水平上揭示黃粉蟲(chóng)及其它昆蟲(chóng)生命活動(dòng)的原理也是目前研究非?；钴S的領(lǐng)域。

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