鄺哲師， 李 鑫， 周鵬飛， 周東來(lái)， 葉明強(qiáng)

（廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，廣東廣州510610）

伴隨著國(guó)內(nèi)海水魚養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)魚粉的需求量不斷增加。 相關(guān)數(shù)據(jù)表明，過去的20 年間，我國(guó)的魚粉年消耗量不斷增加，從最初的70 萬(wàn)t 到最高時(shí)的190 萬(wàn)t，消費(fèi)比例約占全球的24%～34%（麥康森，2014）。2016 年我國(guó)對(duì)魚粉需求量達(dá)到140 萬(wàn)t， 比2015 年增長(zhǎng)近11%，占2016 年全球魚粉需求量的28%（楊琳，2017）。此外FAO 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，近20 年來(lái)，全球魚粉產(chǎn)量呈波動(dòng)下滑態(tài)勢(shì)， 魚粉出口大國(guó)秘魯2000 年魚粉出口產(chǎn)量高達(dá)220 萬(wàn)t 左右， 而2014 年產(chǎn)量?jī)H為50萬(wàn)t，智利的魚粉產(chǎn)量也是波動(dòng)下滑，目前的產(chǎn)量不到20 年前的1/5（陳麗純，2018）。 這促使研究人員去尋求新的飼料蛋白質(zhì)來(lái)源，尤其是與魚粉氨基酸組成類似的蛋白源（Ayoola，2010）。

黑水虻（Hermetia illucens）又名亮斑扁角水虻，是雙翅目水虻科的一種昆蟲，預(yù)蛹具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，粗蛋白質(zhì)含量約為42.1%，脂肪含量約為34.8%， 粗纖維約為7.0%， 水分和灰分約占16.1%（安新城等，2007），幼蟲和預(yù)蛹一樣，同樣具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值， 粗蛋白質(zhì)含量為45% ～47%，不同的飼養(yǎng)餌料對(duì)其影響較大，大多數(shù)蛋白質(zhì)含量為35% ～45%，灰分含量約為7%（鄭麗卿等，2019），且必需氨基酸組成與魚粉相似，某些必需氨基酸含量較高，如賴氨酸、蛋氨酸和亮氨酸，其中賴氨酸含量占粗蛋白質(zhì)的6% ～8%，常用于替代魚粉和豆粕被添加到動(dòng)物飼料中， 是一種理想的蛋白源（黃超等，2019；柴志強(qiáng)等，2012），在海鱸、大黃魚、大菱鲆等我國(guó)主要的海水魚養(yǎng)殖品種上，已有使用黑水虻蟲粉替代魚粉的研究報(bào)道，且取得了不錯(cuò)的替代效果（韓星星等，2020；胡俊茹等，2018；Kroeckel 等，2012）， 本文總結(jié)并討論了國(guó)內(nèi)幾種常見海水養(yǎng)殖品種的應(yīng)用案例， 旨在為黑水虻蟲粉替代魚粉在海水魚養(yǎng)殖中的應(yīng)用提供相關(guān)的研究思路。

1 黑水虻蟲粉的蛋白質(zhì)特性及脂肪酸組成特點(diǎn)

黑水虻幼蟲含有豐富的蛋白質(zhì)， 其蛋白質(zhì)含量與植物性蛋白（如葵籽餅、豆粕等）類似，但略低于魚粉（于懷龍等，2018），從營(yíng)養(yǎng)學(xué)角度來(lái)說(shuō)，蛋白質(zhì)的質(zhì)量取決于其所含氨基酸的種類及其含量（徐瓊等，2019），林啟訓(xùn)等（1999）對(duì)黑水虻幼蟲氨基酸成分進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn)， 其必需氨基酸含量高于WHO/FAO 的標(biāo)準(zhǔn)， 占總氨基酸含量的51.07%。 Fernando 等（2014）在對(duì)雙翅目、鞘翅目、直翅目的昆蟲及豆粕與魚粉的必需氨基酸組成相似性研究中發(fā)現(xiàn)，根據(jù)氨基酸組成的相似性，魚粉與雙翅目昆蟲被分為相似一類， 其中與魚粉相似性最高的幾類雙翅目昆蟲中， 黑水虻幼蟲蟲粉的氨基酸組成比例最為接近， 而豆粕從氨基酸組成成分上來(lái)看與魚粉相差較大， 因此從某種程度上來(lái)說(shuō)， 黑水虻蛋白質(zhì)的氨基酸比例是一種類似魚粉的理想氨基酸比例， 這對(duì)海水魚的免疫抵抗能力具有關(guān)鍵作用， 同時(shí)合理的氨基酸比例也是提高海水魚蛋白質(zhì)利用效率以及肌肉增長(zhǎng)速率的關(guān)鍵（周邦維等，2013），因此黑水虻蛋白是一種優(yōu)質(zhì)的理想蛋白源。

黑水虻幼蟲同時(shí)也含有豐富的脂肪，但其脂肪含量受所攝食物影響較大，豬糞飼喂的幼蟲脂肪含量大約為28%，牛糞飼喂的幼蟲脂肪含量大約35%（蕭鴻發(fā)等，2020）， 富含油脂食物殘?jiān)曃沟挠紫x脂肪含量為42%～49%（Barry，2004）， 不同的攝食食物也會(huì)影響其不飽和脂肪酸和必需脂肪酸的比例，取食餐廚垃圾的黑水虻幼蟲粉中不飽和脂肪酸含量在總脂肪中的占比為60.85%，而必需脂肪酸含量為總脂肪的23.72%， 含有較高比例的油酸和亞油酸，分別為30.7%和21.3%。取食雞糞的黑水虻幼蟲粉中不飽和脂肪酸占總脂肪的34.61%， 必需脂肪酸占總脂肪的8.2%（于懷龍等，2018）。

Fernando 等（2014）發(fā)現(xiàn)，黑水虻在脂肪酸水平上與魚粉相差較大， 黑水虻蟲粉的飽和脂肪酸含量占比較高， 主要不飽和脂肪酸為單不飽和脂肪酸，而多不飽和脂肪酸含量較低，研究表明多不飽和脂肪酸對(duì)海水魚細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和機(jī)能的完整性有重要的作用， 同時(shí)也是魚體高生物活性旁分泌素的前體（彭士明等，2010），此外對(duì)于鲆鰈類魚，多不飽和脂肪酸特別是Ω-3 系列對(duì)其幼魚神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育至關(guān)重要（劉興旺等，2011），因此從這些角度來(lái)看， 黑水虻蟲粉替代魚粉存在一定的不可行性，但是Sealey 等（2016）發(fā)現(xiàn)，食用魚內(nèi)臟的黑水虻幼蟲脂肪酸中的多不和脂肪酸含量增加，且二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）增加最為明顯， 因此或許可以通過這一方法來(lái)提高黑水虻蟲粉的多不飽和脂肪酸含量。

2 替代魚粉的應(yīng)用效果及相關(guān)分析與討論

表1 列出6 組應(yīng)用方案及應(yīng)用效果， 從試驗(yàn)基礎(chǔ)條件來(lái)看，為了保證試驗(yàn)的順利進(jìn)行，養(yǎng)殖水體的水溫基本控制在25 ～30 ℃， 而大菱鲆作為冷溫性魚類，對(duì)溫度等環(huán)境指標(biāo)要求較嚴(yán)，適宜生長(zhǎng)水溫為12 ～19 ℃（雷霽霖，2005）。 因此試驗(yàn)時(shí)大菱鲆的水溫設(shè)置為16.5 ℃， 溶氧都為7 mg/L 以上，氨氮為0.1 mg/L 以下，pH 為7.5 ～8.0，鹽度為25‰ ～36‰，對(duì)于鱸魚這種廣鹽性魚類，采取逐漸淡化的試驗(yàn)方法。從替代源料來(lái)看，不同的來(lái)源及處理方法對(duì)源料的蛋白質(zhì)及脂肪含量影響較大，蛋白質(zhì)含量最高的一組為大西洋鮭組，粗蛋白質(zhì)含量達(dá)到58.3%， 蛋白質(zhì)含量最低的一組為金頭鯛組，只有31.6%，脂肪含量最高的一組為鱸魚組，高達(dá)37.5%，脂肪含量最低的一組為歐洲鱸魚組，僅為5.5%。從應(yīng)用效果來(lái)看，對(duì)于不同的品種黑水虻蟲粉可以全部或部分替代魚粉， 隨著替代比例的增加，魚體的生長(zhǎng)和發(fā)育可能會(huì)受到影響，因此在研究過程中找到最適合的替代比例， 以及黑水虻蟲粉最適合的蛋白質(zhì)、脂肪含量，將是下一階段研究的主要工作。

2.1 對(duì)存活率的影響 研究者在對(duì)金頭鯛、鱸魚、大黃魚存活率的研究中發(fā)現(xiàn)，三種魚的存活率隨著替代比例的增加， 呈現(xiàn)出先上升再下降的變化規(guī)律 （韓星星等，2020； 胡俊如等，2018；Karapanagiotidis 等，2014）。 分析原因?yàn)楹谒迪x粉中不僅含有水產(chǎn)動(dòng)物生長(zhǎng)必需的蛋白質(zhì)和脂肪，還含有溶菌酶、抗菌肽、凝集素等多種免疫成分，其有助于提高試驗(yàn)魚的存活率（于懷龍等，2019）。姜珊等（2011）在飼料中添加適量抗菌肽的吉富羅非魚攻毒試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，添加組的存活率高于對(duì)照組；王冬冬等（2012）發(fā)現(xiàn)，在奧尼羅非魚的日糧中添加抗菌肽可以提高其存活率， 因此當(dāng)替代比例較低時(shí)， 適量的抗菌肽等多種免疫成分隨飼料一同攝入， 可以提高試驗(yàn)魚的存活率。 但隨著替代比例的增加， 飼料營(yíng)養(yǎng)水平對(duì)試驗(yàn)魚的影響變得更為顯著，隨著飼料中蟲粉替代比例的增加，飼料中某些必需氨基酸（如賴氨酸、蛋氨酸和精氨酸）含量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。 當(dāng)這些必需氨基酸不能滿足試驗(yàn)魚的生長(zhǎng)需求時(shí)，存活率開始下降。從飼料脂肪水平來(lái)看，隨著替代比例的增加，飼料中的多不飽和脂肪酸含量降低。 研究表明， 多不飽和脂肪酸EPA、DHA 是鲆鰈魚的必需脂肪酸， 在缺乏必需脂肪酸的情況下，鲆鰈魚會(huì)出現(xiàn)生長(zhǎng)率下降、死亡率增加、發(fā)育異常等癥狀（Sargent 等，1999），因此隨著替代比例的增加， 飼料中必需氨基酸和必需脂肪酸含量降低， 導(dǎo)致試驗(yàn)魚的存活率下降。 綜上，三種海水魚的存活率隨著替代比例的增加，呈現(xiàn)出先上升再下降的變化規(guī)律。

表1 黑水虻蟲粉替代魚粉在海水魚養(yǎng)殖上的應(yīng)用效果

2.2 對(duì)魚體肌肉中脂肪和蛋白質(zhì)的影響

2.2.1 對(duì)脂肪的影響 在對(duì)鱸魚、 大菱鲆、 大黃魚、金頭鯛的研究中發(fā)現(xiàn)，隨著黑水虻替代魚粉的比例增加，魚體脂肪呈現(xiàn)出不同的變化規(guī)律（韓星星等，2020； 胡俊如等，2018；Karapanagiotidis 等，2014；Kroeckel 等，2012）。 胡俊如等（2018）對(duì)鱸魚魚體脂肪變化的研究，以及韓星星（2020）等對(duì)大黃魚魚體脂肪變化的研究中，都得出了隨著替代比例的增加，魚體脂肪含量增加的結(jié)論。 主要原因?yàn)楹谒迪x粉中的脂肪含量較高， 隨著替代比例的增加，飼料中的脂肪含量高于魚體生長(zhǎng)所需的基本要求， 導(dǎo)致大量脂肪在魚體沉積。 這與陳乃松等（2012）使用高脂飼料投喂時(shí)，全魚、肌肉、肝臟的脂肪蓄積明顯增加，Xu 等（2015）發(fā)現(xiàn)，飼料中的粗脂肪含量超過鱸魚需要量（7.4% ～9.9%）時(shí)，鱸魚全魚和肝臟脂肪含量隨著飼料粗脂肪含量的升高而升高的結(jié)論一致。而在對(duì)大菱鲆、三文魚、金頭鯛的研究中發(fā)現(xiàn)，隨著黑水虻替代比例的增加，魚體脂肪含量逐漸降低。 一些學(xué)者認(rèn)為，幼魚的攝食率降低，引起脂肪與能量攝入不足，導(dǎo)致魚體脂肪含量降低；此外還有一些學(xué)者認(rèn)為，昆蟲體內(nèi)的幾丁質(zhì)影響了魚體肝臟脂肪酸的分解和合成，而飼料中脂肪酸的比例不同，也會(huì)對(duì)魚體脂質(zhì)消化率以及能量變化產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響魚體脂肪的含量。 隨著黑水虻替代比例的增加，飼料中的飽和脂肪酸含量逐漸增加，有研究表明，飼料中飽和脂肪酸的含量將會(huì)影響脂質(zhì)的消化率，影響程度隨著飽和程度增加而增加，隨著替代比例的增加，飽和脂肪酸的含量增加， 從而降低脂質(zhì)的消化率以及能量利用率，這一點(diǎn)在對(duì)大西洋鮭、海鯛、大菱鲆的研究中也得到了證實(shí)（Kroeckel 等，2012）。

2.2.2 對(duì)蛋白質(zhì)的影響 在對(duì)魚體蛋白質(zhì)含量變化的研究中發(fā)現(xiàn)，四種海水魚中，鱸魚、大菱鲆、金頭鯛魚體蛋白質(zhì)含量變化不大， 而大黃魚的魚體蛋白質(zhì)含量隨著替代比例的增加， 有著明顯的下降。這可能是因?yàn)殡S著替代比例的增加，飼料中某些必需氨基酸（蛋氨酸、組氨酸）不足而引起氨基酸比例不均衡， 從而影響大黃魚魚體蛋白的合成與沉積（韓星星等，2020）。

天冬氨酸（Asp）、甘氨酸（Glu）、谷氨酸（Gly）和丙氨酸（Ala）4 種氨基酸被認(rèn)為是目前影響魚肉風(fēng)味的四種風(fēng)味氨基酸（黃朝芳，2011）， 韓星星等（2020）在對(duì)試驗(yàn)魚的肌肉氨基酸組成研究中發(fā)現(xiàn)，不同組別的風(fēng)味氨基酸呈現(xiàn)出不同的變化規(guī)律，G20 的Asp、Clu 明顯高于其他組，在對(duì)鮮味氨基酸總量、 鮮味氨基酸/必需氨基酸的分析中發(fā)現(xiàn)，G20組也是最高的，因此選擇適宜的替代比例可能會(huì)提升魚肉的風(fēng)味。Lock（2015）等在對(duì)三文魚及歐洲鱸魚的研究中，雖然沒有對(duì)試驗(yàn)魚肌肉中風(fēng)味氨基酸的變化進(jìn)行研究，但從飼料中風(fēng)味氨基酸的含量以及風(fēng)味氨基酸的表觀消化率分析得出，不同組別肌肉中的風(fēng)味氨基酸也不近相同，在對(duì)三文魚的感官測(cè)試中，被測(cè)試者并沒有對(duì)魚粉組和完全蟲粉替代組產(chǎn)生明顯的味覺差異。在虹鱒魚的感官測(cè)試中也得到了相同的結(jié)論（Sealey 等，2011）。綜上，使用黑水虻替代魚粉對(duì)魚體肌肉中風(fēng)味氨基酸的含量沒有產(chǎn)生負(fù)面影響，適當(dāng)?shù)奶娲壤锌赡芴岣呒∪庵械娘L(fēng)味氨基酸含量。

2.3 對(duì)魚體肝臟、腸道的影響 胡俊如等（2018）發(fā)現(xiàn)，使用黑水虻幼蟲替代魚粉投喂鱸魚后，隨著替代比例的增加，鱸魚肝細(xì)胞出現(xiàn)了一定的損傷，其中包括胞漿疏松、溶解或空泡狀，部分細(xì)胞核消失，細(xì)胞界限不清等。 Li 等（2017）發(fā)現(xiàn)，脫脂黑水虻蟲粉使幼建鯉脂肪肝細(xì)胞數(shù)量減少， 有研究認(rèn)為，飼料中多不飽和脂肪酸含量的降低，以及ω-3/ω-6 值的變化引起了肝臟組織結(jié)構(gòu)的異常 （文遠(yuǎn)紅等，2015）；Lock 等（2017）在對(duì)三文魚的研究中也發(fā)現(xiàn)，隨著黑水虻替代魚粉比例的增加，三文魚的肝臟細(xì)胞出現(xiàn)一些顆粒狀的彌散性染色質(zhì)，替代飼料中的ω-3/ω-6 值也在由原來(lái)的1.8 變?yōu)?.4。 綜上，飼料中多不飽和脂肪酸的含量降低很可能是導(dǎo)致魚體肝細(xì)胞損傷的原因之一。

Lock 等（2017）在使用黑水虻蟲粉替代魚粉投喂三文魚時(shí)， 并未發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)魚腸道產(chǎn)生明顯損傷，且腸道的上皮組織結(jié)構(gòu)完整， 黏膜無(wú)組織結(jié)構(gòu)損傷，腸絨毛正常；在鱸魚的研究中發(fā)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)魚的腸絨毛長(zhǎng)度及肌層厚度產(chǎn)生較小的負(fù)面影響；然而在淡水魚的應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)魚的腸道影響較大，黑水虻蟲粉替代量超過75%時(shí)，幼建鯉腸道的完整性遭到破壞，替代量超過80%時(shí)，黃顙魚腸道的完整性和形態(tài)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)明顯損傷，這很可能和海水魚與淡水魚的消化吸收部位不同有關(guān)。海水魚類多為肉食性魚類， 而肉食性魚類一般都有分化明顯的胃，且消化主要集中在胃部，腸段僅進(jìn)一步消化由胃排空出來(lái)的已被基本消化了的食糜（馮曉燕等，2001），淡水魚的消化吸收主要集中在腸道中，因此隨著替代比例的增加， 黑水虻中的某些抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)，可能對(duì)淡水魚的腸道造成一定的損傷。

3 總結(jié)

黑水虻作為一種新型優(yōu)質(zhì)昆蟲蛋白質(zhì)資源，已經(jīng)在我國(guó)主要海水魚養(yǎng)殖品種中取得較好的試驗(yàn)效果，隨著黑水虻養(yǎng)殖技術(shù)的成熟，規(guī)?；a(chǎn)的實(shí)現(xiàn)， 以及未來(lái)我國(guó)巨大的飼料蛋白源缺口，黑水虻蛋白將有著十分廣闊的應(yīng)用空間。此外不少研究報(bào)道，黑水虻幼體可以通過提取、純化、水解得到具有較高免疫活性的抗菌肽。伴隨著國(guó)內(nèi)飼料無(wú)抗時(shí)代的到來(lái)，未來(lái)如何從黑水虻幼蟲中開發(fā)出具有多種抗性的免疫活性肽，將會(huì)是水產(chǎn)飼料綠色添加劑的一個(gè)重要研究方向。