■ 吉 紅 夏 濛 胡澤超

（西北農(nóng)林科技大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，陜西楊凌 712100）

2020 年，全球水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量達(dá)到了1.226 億噸[1]，且其未來(lái)市場(chǎng)將繼續(xù)增長(zhǎng)，這意味著需要生產(chǎn)足夠的水產(chǎn)飼料來(lái)滿足養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，也就對(duì)飼料蛋白質(zhì)來(lái)源提出了更高的要求。傳統(tǒng)上，這種需求主要通過(guò)魚(yú)粉和植物蛋白源來(lái)滿足[2]。魚(yú)粉具有營(yíng)養(yǎng)豐富、適口性好、消化吸收率高等優(yōu)點(diǎn)，一直是水產(chǎn)飼料最重要的優(yōu)質(zhì)蛋白源，特別在肉食性水產(chǎn)動(dòng)物飼料中，魚(yú)粉被認(rèn)為不可或缺。然而，長(zhǎng)期過(guò)度捕撈及海洋環(huán)境污染導(dǎo)致漁業(yè)資源日益衰竭，魚(yú)粉產(chǎn)量逐年下降，市場(chǎng)價(jià)格迅速上漲，因此，魚(yú)粉在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的使用變得不再可持續(xù)[3]。豆粕產(chǎn)量高，氨基酸組成相較于其他植物性蛋白（棉籽粕和菜籽粕等）更為均衡，且適口性好和消化率高，在水產(chǎn)動(dòng)物配合飼料中被廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，豆粕價(jià)格上漲，供應(yīng)不穩(wěn)定問(wèn)題突出[4-5]，此外，豆粕還存在易誘發(fā)水產(chǎn)動(dòng)物腸道炎癥，低適口性和含抗?fàn)I養(yǎng)因子等缺陷[6-8]，影響了其在水產(chǎn)飼料中的正常使用。因此, 迫切需要開(kāi)發(fā)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富、生產(chǎn)可持續(xù)、成本低廉的新型蛋白源，以替代魚(yú)粉、豆粕等傳統(tǒng)原料。

昆蟲(chóng)具有資源豐富、可有效利用有機(jī)廢棄物、飼料轉(zhuǎn)化率高、水地利用率低等優(yōu)點(diǎn)，可用于解決蛋白質(zhì)缺乏和環(huán)境惡化問(wèn)題[9-10]。黑水虻（Hermitia illucens）又名亮斑扁角水虻，起源于美洲熱帶、亞熱帶和溫帶地區(qū)，在我國(guó)華北、華南以及東南沿海地區(qū)也廣泛分布，是一種典型的腐生性水虻科昆蟲(chóng)，其幼蟲(chóng)能夠取食各種有機(jī)廢棄物，具有繁殖力強(qiáng)、適應(yīng)性廣、生物量大、易于加工和營(yíng)養(yǎng)全面等特點(diǎn)，是一種與蠅蛆、黃粉蟲(chóng)等齊名的資源型昆蟲(chóng)，也是聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織指定的資源昆蟲(chóng)之一[11-12]。黑水虻幼蟲(chóng)可以有效地將畜禽糞便、生活餐廚垃圾等有機(jī)廢物轉(zhuǎn)化為富含蛋白質(zhì)和脂肪的生物質(zhì)，還可作為生物柴油和幾丁質(zhì)等特殊原料的生產(chǎn)來(lái)源[11]，其開(kāi)發(fā)利用有效地響應(yīng)了國(guó)家碳排放政策以及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，可產(chǎn)生較高的經(jīng)濟(jì)效益及生態(tài)效益。黑水虻幼蟲(chóng)蟲(chóng)體含有豐富的蛋白質(zhì)和脂肪，一般蟲(chóng)粉干物質(zhì)中含有 35%～45%的粗蛋白，10%～40%的粗脂肪，脫脂后蟲(chóng)粉的蛋白水平高達(dá)56.9%，具有與魚(yú)粉相似的必需氨基酸模式[13]，某些必需氨基酸（包括賴氨酸和蛋氨酸等）的含量高于豆粕[14-15]，作為水產(chǎn)動(dòng)物飼料蛋白源具有廣泛的應(yīng)用前景[14，16]。2017 年，歐盟委員會(huì)法規(guī)中提出有七種昆蟲(chóng)的加工動(dòng)物蛋白產(chǎn)品可用于水產(chǎn)飼料中，其中就包括黑水虻[17]。文章綜述了黑水虻的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、影響黑水虻生產(chǎn)的因素及不同形式黑水虻蛋白質(zhì)原料在水產(chǎn)飼料中的應(yīng)用研究進(jìn)展，并就黑水虻資源開(kāi)發(fā)應(yīng)用所關(guān)注的問(wèn)題進(jìn)行了討論。

1 黑水虻的生物學(xué)特性

黑水虻是完全變態(tài)發(fā)育的昆蟲(chóng)，其生命周期由卵、幼蟲(chóng)、蛹和成蟲(chóng)四個(gè)階段組成，在養(yǎng)殖環(huán)境較為適宜時(shí)，黑水虻繁殖一代的周期為4 周左右，易于規(guī)?；B(yǎng)殖。

黑水虻卵外觀光潔，呈半透明，在適宜環(huán)境下約2～4 d 可孵化出膜，干物質(zhì)條件下蟲(chóng)卵有高達(dá)45%的粗蛋白和15.8%的粗脂肪。黑水虻幼蟲(chóng)呈乳白色，歷時(shí)約14 d，根據(jù)蛻皮次數(shù)不同將其分為6個(gè)齡期，隨著齡期的增加，幼蟲(chóng)體色逐漸加深，同時(shí)幼蟲(chóng)的蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)先增加再降低的趨勢(shì)（38.0%～56.2%干物質(zhì)），而粗脂肪含量則相反（4.8%～28.4%干物質(zhì)），而且在出膜后的1～6 d 的幼蟲(chóng)有高于54%的粗蛋白水平（干物質(zhì)），粗脂肪在14 d 的幼蟲(chóng)中最高（28.4%干物質(zhì)）。黑水虻蛹表皮較硬，呈深褐色，歷時(shí)約7 d，在此時(shí)期仍然有較高的粗蛋白水平，達(dá)到46.2%（干物質(zhì)），而粗脂肪含量迅速降低到7.2%（干物質(zhì)）[18]。黑水虻成蟲(chóng)個(gè)體較大，呈黑色，歷時(shí)長(zhǎng)短與性別相關(guān)，雄成蟲(chóng)歷時(shí)6～7 d，交配后即死亡，死后翅膀顏色變暗。雌成蟲(chóng)歷時(shí)8～9 d，其產(chǎn)卵具有選擇性，通常不產(chǎn)于飼料上，而會(huì)尋找新鮮的有機(jī)質(zhì)作為產(chǎn)卵場(chǎng)所，將卵產(chǎn)于較為干燥的縫隙中，適宜生長(zhǎng)條件下單雌產(chǎn)卵率高于700粒/雌，最高可達(dá)近千粒[19]。

黑水虻的生長(zhǎng)在飼養(yǎng)過(guò)程中易受環(huán)境因素的影響。研究表明，在1 000 Lx 光照條件以及溫度達(dá)到27～30 ℃時(shí)，黑水虻表現(xiàn)出較快的生長(zhǎng)[20-21]；當(dāng)濕度達(dá)到60%時(shí)，黑水虻才可進(jìn)行產(chǎn)卵[22]。黑水虻的二齡幼蟲(chóng)能夠以餐廚垃圾或禽畜糞便為食，取食廣泛[23]。楊燕等[24]發(fā)現(xiàn)，黑水虻幼蟲(chóng)攝食帶有病原菌的畜禽尸體后，在幼蟲(chóng)體內(nèi)和蟲(chóng)體排泄物中均未檢測(cè)出病原菌，這可能和幼蟲(chóng)含有大量抗菌肽類物質(zhì)有關(guān)，該類物質(zhì)對(duì)幼蟲(chóng)接觸的病原菌具有抵抗和消滅的作用。Beskin 等[25]發(fā)現(xiàn)，黑水虻幼蟲(chóng)處理畜禽糞便后，糞便中揮發(fā)性有機(jī)物的排放量顯著減少，大腸桿菌（Escherichia coli）、沙門氏桿菌（Salmonella）等有害微生物含量顯著降低，說(shuō)明該方法有效解決了糞便的惡臭和家蠅滋生的問(wèn)題。在整個(gè)生物轉(zhuǎn)化過(guò)程中，黑水虻幼蟲(chóng)的機(jī)械蠕動(dòng)使有機(jī)廢棄物處于有氧環(huán)境，水分蒸發(fā)加快，難聞氣味減少，一些病原微生物載體根本性減少，并有效控制了家蠅的滋生。黑水虻幼蟲(chóng)還能加速降解有機(jī)廢棄物中的卡馬西平、羅紅霉素和丙環(huán)唑等，避免此類藥物在環(huán)境中擴(kuò)散[26]。

2 營(yíng)養(yǎng)特性與活性成分

適宜的養(yǎng)殖環(huán)境下，黑水虻所采食物料的營(yíng)養(yǎng)組成影響了黑水虻幼蟲(chóng)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。黑水虻幼蟲(chóng)經(jīng)烘干得到全脂蟲(chóng)干，粉碎后制得蟲(chóng)粉，均富含蛋白質(zhì)和脂肪，再經(jīng)過(guò)脫脂工藝，蟲(chóng)粉中蛋白質(zhì)含量更高，此外幼蟲(chóng)體還富含鐵、銅、鋅、錳等微量元素和維生素，以及月桂酸、抗菌肽和幾丁質(zhì)等特殊功能性物質(zhì)。

2.1 蛋白質(zhì)和氨基酸

黑水虻幼蟲(chóng)蛋白質(zhì)含量受養(yǎng)殖條件以及加工方式等因素影響，研究表明（見(jiàn)表1），全脂黑水虻幼蟲(chóng)粉（包含預(yù)蛹）干物質(zhì)中粗蛋白含量為35%～52%[16，27]，脫脂后粗蛋白含量能達(dá)到52%以上[29-30]，高于豆粕[32]，甚至達(dá)到62.4%，與魚(yú)粉相當(dāng)[31]。

表1 黑水虻幼蟲(chóng)粉、魚(yú)粉和豆粕的常規(guī)組分（%，干物質(zhì)）

黑水虻幼蟲(chóng)氨基酸組成全面且均衡，富含魚(yú)類生長(zhǎng)所必需的纈氨酸、賴氨酸、蛋氨酸等氨基酸[33-34]。一般情況下，黑水虻幼蟲(chóng)氨基酸的絕對(duì)含量低于魚(yú)粉，而幼蟲(chóng)氨基酸總量能占到粗蛋白含量的87%[33]，與魚(yú)粉相近（氨基酸總量占粗蛋白含量的88.7%），有時(shí)幼蟲(chóng)氨基酸總量甚至可以占到總蛋白含量的98.3%[35]，遠(yuǎn)高于魚(yú)粉的氨基酸相對(duì)比例，因此，在評(píng)價(jià)黑水虻幼蟲(chóng)蛋白質(zhì)質(zhì)量時(shí)，應(yīng)該注意其氨基酸的絕對(duì)含量（真蛋白質(zhì)含量）。相關(guān)飼料原料必需氨基酸組成數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 黑水虻幼蟲(chóng)粉、魚(yú)粉和豆粕的必需氨基酸組成（%總蛋白）

黑水虻幼蟲(chóng)氨基酸在組成方面接近魚(yú)粉，其精氨酸、賴氨酸和蛋氨酸等必需氨基酸含量與魚(yú)粉相似[35]，脫脂黑水虻幼蟲(chóng)不僅粗蛋白含量增加，對(duì)應(yīng)的氨基酸含量也成比例升高，其必需氨基酸含量更接近魚(yú)粉，色氨酸等必需氨基酸含量甚至高于魚(yú)粉[30]。與豆粕相比，黑水虻幼蟲(chóng)賴氨酸、蛋氨酸和纈氨酸等必需氨基酸含量較高，其氨基酸模式也優(yōu)于豆粕[30，32-33，35]。雖然不同飼養(yǎng)底物飼喂出的黑水虻幼蟲(chóng)蛋白質(zhì)含量不同，但氨基酸組成較為穩(wěn)定[36]。賴氨酸和蛋氨酸是魚(yú)類生長(zhǎng)的限制性氨基酸，因此添加適宜含量黑水虻幼蟲(chóng)有助于補(bǔ)充飼料中必需氨基酸，維持氨基酸平衡。

2.2 脂肪和脂肪酸

黑水虻幼蟲(chóng)粗脂肪含量由表1 可知，黑水虻幼蟲(chóng)脂肪含量在干物質(zhì)條件下普遍能達(dá)到23%～38%[16，27-28，37]，甚至能高達(dá)47.85%，預(yù)蛹粗脂肪含量也能達(dá)到39.70%[38]。即使是同一類型的飼養(yǎng)基質(zhì)，比如動(dòng)物糞便，生產(chǎn)出的黑水虻幼蟲(chóng)體粗脂肪含量也存在較大差異，在干物質(zhì)條件下，以豬糞為食的幼蟲(chóng)體內(nèi)粗脂肪含量為31.4%[39]，而以牛糞為食的幼蟲(chóng)體內(nèi)粗脂肪含量為34.8%[22]，完全以鵪鶉糞為食的幼蟲(chóng)體中粗脂肪含量?jī)H為11.63%[40]。當(dāng)以植物性有機(jī)物作為飼養(yǎng)基質(zhì)時(shí)，攝食麥麩的幼蟲(chóng)體粗脂肪為32.08%，而在麥麩中混合橄欖渣后，幼蟲(chóng)體粗脂肪含量降低到23.69%～28.52%[41]，表明黑水虻幼蟲(chóng)粗脂肪含量易受基質(zhì)影響。

黑水虻幼蟲(chóng)富含月桂酸、棕櫚酸和亞油酸等重要脂肪酸[42]，此外，通過(guò)基質(zhì)調(diào)節(jié)，如飼以裂殖壺藻渣，可提高其二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）含量[43]，而以海藻（Ascophyllum nodosum）為基質(zhì)可主要增加其EPA 含量[44]。以雞糞為食的黑水虻幼蟲(chóng)不飽和脂肪酸含量占總脂肪的34.61%，必需脂肪酸含量占總脂肪的8.2%；以廚余垃圾為食的黑水虻幼蟲(chóng)，不飽和脂肪酸占總脂肪酸的 60%，必需脂肪酸占總脂肪酸的23%，油酸和亞油酸分別可達(dá)30%和 21%[45]。月桂酸是含有12 個(gè)碳原子的中鏈飽和脂肪酸，具有多種生物學(xué)功能，可以調(diào)節(jié)動(dòng)物腸道菌群，增強(qiáng)免疫功能并促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)[46]，具有廣譜的抑菌效果，對(duì)多種致病菌均有抑制作用[47]。黑水虻幼蟲(chóng)無(wú)論攝食何種類型的有機(jī)質(zhì)，其蟲(chóng)體均富含月桂酸（占總脂肪酸的 39.9%）[42]，在采食麥麩后，幼蟲(chóng)體月桂酸含量可達(dá)到54.24%，在混合橄欖渣作為基質(zhì)后，幼蟲(chóng)體月桂酸含量增加到56.32%～60.33%[41]。目前，黑水虻蟲(chóng)油已在建鯉（Cyprinus carpiovar Jian）[48]、大西洋鮭（Salmo salar）[49]、草魚(yú)（Ctenopharyngodon idella）[50]、淇河鯽（Qihecrucian carp,Carsaaius auratus）[51]等魚(yú)類上進(jìn)行了評(píng)估，試驗(yàn)動(dòng)物未產(chǎn)生明顯的不良反應(yīng)，且在降低肝臟脂肪沉積、促進(jìn)生長(zhǎng)以及豐富腸道菌群等方面表現(xiàn)積極影響。推測(cè)月桂酸作為黑水虻油重要組分，可能發(fā)揮了重要作用。

2.3 礦物質(zhì)和維生素

黑水虻含有豐富的礦物質(zhì)，包括Ca、Fe、Mg、Zn、Cu、Mn 等微量元素，其含量顯著高于魚(yú)粉和豆粕[22，34]。從黑水虻幼蟲(chóng)中共檢測(cè)出28 種微量元素，其中鈣元素的含量最高,為25 787 mg/kg，其次是K、Na、Mg 和Fe，含量分別為7 684、1 358、964 mg/kg 和317 mg/kg；Al、Zn、Sr 和Mn 的含量在20～100 mg/kg 之間，其他微量元素的含量均在10 mg/kg 以下。此外,黑水虻幼蟲(chóng)Ag、Sn 和Sb 的含量均小于0.1 mg/kg，Hg的含量小于0.05 mg/kg。同時(shí)也含有一定量的Cr、As、Cd和Pb,但有害元素含量均低于限量, 符合我國(guó)現(xiàn)行的飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB 13078—2017[34]。此外，黑水虻幼蟲(chóng)還富含維生素B12、麥角脂醇、維生素B1、煙酸、視黃醇、維生素D3、維生素E 等維生素，但未檢測(cè)到煙酰胺的存在，其中維生素B1、煙酸、視黃醇、維生素D3和維生素E 含量可分別達(dá)到0.235 mg/100 g、9.395 mg/100 g、1.18 μg/g、0.17 μg/g和86.08 μg/g[52-53]。

2.4 幾丁質(zhì)（chitin）

幾丁質(zhì)又稱甲殼素、殼多糖，為單體N-乙酰葡糖胺（GlcNAc）通過(guò)β-1，4-糖苷鍵連接聚合而成的長(zhǎng)而無(wú)支鏈的結(jié)構(gòu)多糖，是自然界唯一發(fā)現(xiàn)的帶正電荷的陽(yáng)離子動(dòng)物纖維，其含量?jī)H次于纖維素[54]。幾丁質(zhì)除了存在于甲殼類動(dòng)物的外殼和許多真菌的細(xì)胞壁中外，也是昆蟲(chóng)的外骨骼中重要的結(jié)構(gòu)成分。

幾丁質(zhì)主要存在于黑水虻幼蟲(chóng)表皮、蛹?xì)ず统上x(chóng)外骨骼中，處于不同發(fā)育階段的黑水虻的幾丁質(zhì)含量存在差異。干物質(zhì)條件下，幼蟲(chóng)、預(yù)蛹、蛹和成蟲(chóng)的幾丁質(zhì)含量分別為3.6%、3.1%、14.1%和2.9%，黑水虻蛹期幾丁質(zhì)含量較高，而成蟲(chóng)的含量較低，這可能是由于從幼蟲(chóng)到成蟲(chóng)過(guò)渡到預(yù)蛹和蛹期，重量下降，身體的顏色也從乳白色變成黑棕色，體內(nèi)色素增加，導(dǎo)致成蟲(chóng)幾丁質(zhì)的含量減少，此外，當(dāng)預(yù)蛹化蛹，表皮變得更硬，幾丁質(zhì)化加強(qiáng)，蛹的幾丁質(zhì)的含量最高[55]。不同類型的飼養(yǎng)基質(zhì)會(huì)影響黑水虻幾丁質(zhì)含量，Caligiani 等[56]測(cè)得幾丁質(zhì)占預(yù)蛹干重8%～9%。Spranghers 等[57]測(cè)得潲水飼養(yǎng)的幼蟲(chóng)體內(nèi)干物質(zhì)中含有6.7%的幾丁質(zhì)，而用蔬菜廢棄物飼養(yǎng)的僅有5.7%，沼渣沼液飼養(yǎng)的僅有5.6%，營(yíng)養(yǎng)豐富的飼養(yǎng)基質(zhì)可能使得幼蟲(chóng)體內(nèi)積累更多的幾丁質(zhì)。值得注意的是，在黑水虻幼蟲(chóng)作為水產(chǎn)飼料魚(yú)粉和豆粕替代品的研究中，多位研究者發(fā)現(xiàn)當(dāng)黑水虻幼蟲(chóng)粉添加超過(guò)一定水平后會(huì)降低魚(yú)類生長(zhǎng)和飼料利用[58-59]，究其原因的討論多提及幾丁質(zhì)可能會(huì)影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化率，從而導(dǎo)致魚(yú)類生長(zhǎng)性能下降[60-61]。在虹鱒和大西洋鮭魚(yú)的研究上已經(jīng)證明，幾丁質(zhì)的添加會(huì)降低水產(chǎn)動(dòng)物的生長(zhǎng)速度、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化性能，表明幾丁質(zhì)具有一定的抗?fàn)I養(yǎng)作用[60-61]。

另一方面，幾丁質(zhì)中含有氮素，從而導(dǎo)致非蛋白氮的問(wèn)題。研究中多使用氮-蛋白質(zhì)的6.25轉(zhuǎn)化因子來(lái)估算昆蟲(chóng)的粗蛋白含量，由于幾丁質(zhì)中氮素的存在，這一做法通常會(huì)高估昆蟲(chóng)原料的粗蛋白含量[62]。已有研究建議用4.76或5.60作為測(cè)量昆蟲(chóng)粉中粗蛋白含量的氮-蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化因子[62-63]。還有學(xué)者指出，氮-蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化因子具有昆蟲(chóng)物種特異性，只有從總氨基酸含量中獲取的真蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)才更可信[64]。一項(xiàng)比較了在各種基質(zhì)上飼養(yǎng)的黑水虻幼蟲(chóng)的幾丁質(zhì)組成的研究表明，黑水虻幼蟲(chóng)粉的粗蛋白含量在幾丁質(zhì)校正后降低了6%[57]。建議在相關(guān)研究工作中，以去除幾丁質(zhì)后的黑水虻幼蟲(chóng)粗蛋白含量作為基準(zhǔn)，精確配比飼料粗蛋白含量，以提高黑水虻效價(jià)評(píng)估的準(zhǔn)確性。

2.5 抗菌肽

昆蟲(chóng)抗菌肽是其進(jìn)化過(guò)程中獲得的具有抑菌功效的活性物質(zhì)，而黑水虻是目前被發(fā)現(xiàn)具有較多抗菌肽基因的昆蟲(chóng)之一。黑水虻幼蟲(chóng)能夠在富含有害微生物的有機(jī)廢棄物（餐廚垃圾和糞便等）中生存，表明其機(jī)體具有強(qiáng)大的先天免疫能力，即黑水虻幼蟲(chóng)的免疫系統(tǒng)被病原微生物感染激活后，能夠產(chǎn)生大量在先天免疫中起著關(guān)鍵作用的抗菌肽（AMPs）[65-66]?？咕氖窍忍烀庖呦到y(tǒng)的效應(yīng)分子，具有廣泛的抗菌譜[67]。Moretta 等[68]借助生物信息學(xué)手段從黑水虻幼蟲(chóng)及雄雌成蟲(chóng)的轉(zhuǎn)錄組中推斷出57 種不同的抗菌肽，包括防御素、抗菌肽、附著蛋白和溶菌酶等，不同抗菌肽的抑菌機(jī)制有所不同，目前較被認(rèn)可的觀點(diǎn)分別是抗菌肽對(duì)細(xì)菌膜作用和抗菌肽對(duì)細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)殺傷等兩種機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，黑水虻抗菌肽對(duì)沙門氏菌和黑曲霉有較好的抑制效果，對(duì)沙門氏菌的最低抑菌濃度為2.5 mg/mL，在此濃度下對(duì)黑曲霉也有較強(qiáng)的抑制效果[69]。馮群等[70]發(fā)現(xiàn)黑水虻抗菌肽粗提物對(duì)癌細(xì)胞的增殖也具有一定抑制作用。黑水虻抗菌肽種類繁多，且具有較廣的抑菌譜，是未來(lái)生物醫(yī)藥研發(fā)的來(lái)源之一，其應(yīng)用也是解決細(xì)菌耐藥性的方案之一。黑水虻在不同飼養(yǎng)基質(zhì)下可表達(dá)不同種類的抗菌肽，這為利用黑水虻定向生產(chǎn)抗菌肽提供了科學(xué)依據(jù)。此外，黑水虻抗菌肽的熱穩(wěn)定性較好，可以忍受飼料生產(chǎn)的溫度[71]，因此，黑水虻抗菌肽用作飼料添加劑極具潛力和推廣價(jià)值；另一方面，其應(yīng)用安全性也需要充分考慮。目前，尚無(wú)使用黑水虻抗菌肽作為飼料添加劑在水產(chǎn)動(dòng)物上的基礎(chǔ)及應(yīng)用評(píng)估報(bào)道，建立黑水虻抗菌肽評(píng)價(jià)體系的工作亟待開(kāi)展[72]。

3 影響黑水虻作為水產(chǎn)飼料蛋白質(zhì)原料生產(chǎn)的因素

3.1 生物發(fā)育階段

不同發(fā)育階段黑水虻的營(yíng)養(yǎng)成分有所差異，Liu等[18]評(píng)估了黑水虻從卵到成蟲(chóng)的營(yíng)養(yǎng)成分的變化，發(fā)現(xiàn)黑水虻的粗蛋白含量在幼蟲(chóng)發(fā)育過(guò)程中發(fā)生規(guī)律性變化，先由幼蟲(chóng)期（1 d）最高蛋白含量56.2%發(fā)育到幼蟲(chóng)期(12 d)粗蛋白含量達(dá)到最低為38.0%，然后到達(dá)蛹期早期后迅速增加到最高水平46.2%。肖旭全等[73]通過(guò)分析總結(jié)基于餐飲廢棄固形物為培養(yǎng)基培養(yǎng)的黑水虻卵、苗蟲(chóng)、幼蟲(chóng)、育肥蟲(chóng)、預(yù)蛹的蟲(chóng)體營(yíng)養(yǎng)成分，發(fā)現(xiàn)幼蟲(chóng)蟲(chóng)體粗蛋白含量隨著蟲(chóng)齡的增長(zhǎng)呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)，即由苗蟲(chóng)時(shí)期粗蛋白含量的45.58%降低到預(yù)蛹期的最低39.00%，隨后又升高到蛹期的43.47%。

3.2 飼養(yǎng)基質(zhì)

黑水虻幼蟲(chóng)能夠?qū)?dòng)物糞便、食物垃圾和農(nóng)業(yè)殘?jiān)扔袡C(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化成蛋白質(zhì)[74]。黑水虻幼蟲(chóng)蛋白質(zhì)含量的高低取決于基質(zhì)種類（見(jiàn)表3），研究發(fā)現(xiàn)，使用豆腐加工副產(chǎn)品（蛋白含量29.2%）飼養(yǎng)的黑水虻幼蟲(chóng)具有最高的蛋白含量和蛋白轉(zhuǎn)化效率，其次是用食物垃圾（蛋白含量20.2%），用蔬菜（蛋白含量11.2%）飼喂的蛋白含量最低[75]。李峰等[77]則發(fā)現(xiàn)豆腐渣飼養(yǎng)的黑水虻幼蟲(chóng)干粉的粗蛋白含量為42.85%，遠(yuǎn)高于餐廚垃圾組的29.26%。胡俊茹等[16]等測(cè)定發(fā)現(xiàn)采食餐廚垃圾的風(fēng)干幼蟲(chóng)粉蛋白含量（35.1%）低于采食雞糞的風(fēng)干蟲(chóng)粉（39.1%）?；|(zhì)對(duì)黑水虻蛋白含量的影響不完全是線性的，一項(xiàng)使用已知蛋白質(zhì)和脂肪含量的食物垃圾混合物的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，基質(zhì)蛋白質(zhì)含量越高會(huì)導(dǎo)致黑水虻幼蟲(chóng)含有更高的粗蛋白含量，但底物中的脂肪百分比與幼蟲(chóng)的脂肪百分比并不相關(guān)[79]，此外，飼養(yǎng)基質(zhì)中碳水化合物水平會(huì)影響著黑水虻蛋白含量，當(dāng)基質(zhì)中碳水化合物含量較低時(shí)，隨著飼糧蛋白質(zhì)水平的增加，幼蟲(chóng)粗蛋白含量呈下降趨勢(shì)。在高碳水化合物含量下，幼蟲(chóng)粗蛋白含量不隨蛋白質(zhì)含量的增加而變化[80]，說(shuō)明幼蟲(chóng)的粗蛋白含量可能受到其他營(yíng)養(yǎng)成分的影響。在基質(zhì)對(duì)黑水虻氨基酸組成影響方面，Newton 等[81-82]發(fā)現(xiàn)，不同基質(zhì)飼養(yǎng)的黑水虻預(yù)蛹中，色氨酸水平存在很大差異，然而，Spranghers等[57]研究認(rèn)為基質(zhì)對(duì)黑水虻預(yù)蛹的氨基酸組成沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的影響。

表3 不同培養(yǎng)基條件下黑水虻幼蟲(chóng)的粗蛋白含量情況

大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，黑水虻幼蟲(chóng)蟲(chóng)體的物質(zhì)組成具有顯著的“可塑性”，即黑水虻蟲(chóng)體物質(zhì)組成與含量是與其攝食食物的物質(zhì)組成、含量有直接的關(guān)系，表明黑水虻內(nèi)在轉(zhuǎn)化養(yǎng)分的能力有限，而更多的是利用食物物質(zhì)合成蟲(chóng)體物質(zhì)[16]。依據(jù)這種特性，可通過(guò)控制飼養(yǎng)基質(zhì)培養(yǎng)特制黑水虻，定向制作產(chǎn)品，如黑水虻幼蟲(chóng)在采食一些特殊加工副產(chǎn)物例如裂殖壺藻渣（裂殖壺藻提油后的加工副產(chǎn)物）后，蟲(chóng)體營(yíng)養(yǎng)成分明顯被改變，尤其蟲(chóng)體ω-3脂肪酸含量隨著裂殖壺藻渣基質(zhì)的濃度增加而不斷升高[40]。然而，攝食了富硒蠶蛹渣的黑水虻幼蟲(chóng)中發(fā)現(xiàn)，蟲(chóng)體多不飽和脂肪酸和硒含量隨著蠶蛹渣添加在一定范圍內(nèi)增加，尤其是亞麻酸含量增加了10 倍以上，但預(yù)蛹中硒的存留率隨著蠶蛹渣基質(zhì)濃度的升高而趨于穩(wěn)定，這表明黑水虻幼蟲(chóng)硒的保留具有上限，對(duì)硒的吸收具有自己的調(diào)控機(jī)制[40]，這一現(xiàn)象值得進(jìn)一步關(guān)注。

3.3 加工工藝

當(dāng)前，黑水虻蛋白質(zhì)原料主要包括全脂蟲(chóng)粉、脫脂蟲(chóng)粉和預(yù)蛹粉等形態(tài)，主要的加工步驟包括干燥、脫脂、粉碎等，而加工工藝會(huì)影響黑水虻蛋白原料的品質(zhì)。魏紅芳等[83]用微波烘干、石油醚脫脂和酶解的方式加工處理黑水虻幼蟲(chóng)，發(fā)現(xiàn)三種不同加工方式對(duì)應(yīng)的黑水虻產(chǎn)品粗蛋白含量分別為38.34%、48.18%、48.53%。在干燥工藝上，Huang 等[84]對(duì)比了傳統(tǒng)干燥方法和微波干燥方法制備的黑水虻蟲(chóng)粉的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，發(fā)現(xiàn)微波干燥會(huì)影響黑水虻幼蟲(chóng)蛋白質(zhì)氨基酸組成，并且會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)顆粒發(fā)生聚合，影響蛋白質(zhì)消化率。此外，有研究通過(guò)對(duì)比冷凍干燥和日曬干燥對(duì)脫脂黑水虻預(yù)蛹粉的影響，發(fā)現(xiàn)冷凍干燥后的黑水虻預(yù)蛹粉水分和幾丁質(zhì)含量更低，粗蛋白含量更高[85]。在脫脂工藝上，Schiavone 等[86]通過(guò)擠壓法獲得高度脫脂的黑水虻蟲(chóng)粉，證實(shí)相對(duì)于部分脫脂蟲(chóng)粉，高度脫脂蟲(chóng)粉是脂肪含量更低，氨基酸濃度與粗蛋白含量則成比例增加。Laurent等[87]通過(guò)離心脫脂(CD)和超臨界二氧化碳脫脂（SCO2D）法對(duì)黑水虻幼蟲(chóng)粉進(jìn)行脫脂處理后，認(rèn)為超臨界CO2萃取工藝是最有效的脫脂技術(shù)，生產(chǎn)出的蟲(chóng)粉脂肪含量較低（6.0%），蛋白質(zhì)含量較高（64.3%），與離心脫脂工藝相比，具有更高的脫脂效率。

4 黑水虻作為蛋白質(zhì)原料在水產(chǎn)飼料中的應(yīng)用

4.1 全脂蟲(chóng)粉

全脂黑水虻蟲(chóng)粉是由黑水虻鮮蟲(chóng)經(jīng)高溫或低溫加熱烘干或微波干燥后粉碎獲得。由于黑水虻幼蟲(chóng)油脂含量較高，在加工過(guò)程因加工工藝的不同，其氧化程度不一樣，在加工后儲(chǔ)存的全脂蟲(chóng)粉也易氧化，但由于其較高的蛋白質(zhì)和脂肪含量，在水產(chǎn)飼料中可以同時(shí)提供蛋白質(zhì)和脂肪。另一方面，全脂黑水虻幼蟲(chóng)粉生產(chǎn)節(jié)省了脂肪提取這一加工流程，相較于脫脂的黑水虻幼蟲(chóng)粉在生產(chǎn)成本上具有優(yōu)勢(shì)。全脂的黑水虻幼蟲(chóng)粉被認(rèn)為是滿足飼料行業(yè)對(duì)新興蛋白源需求的主要產(chǎn)品類型。

在植食性魚(yú)類飼料中，飼料蛋白源以植物性蛋白源如豆粕等為主，一般不添加或較少添加魚(yú)粉。目前，黑水虻在植食性魚(yú)類中的應(yīng)用研究較少，可能與草食性魚(yú)類對(duì)蛋白質(zhì)需求相對(duì)較低有關(guān)。黃文慶等[88]在草魚(yú)飼料（基礎(chǔ)魚(yú)粉含量7.5%）中添加1.5%、3.0%和4.5%黑水虻全脂幼蟲(chóng)粉等質(zhì)量分別替代20%、40%和60%魚(yú)粉養(yǎng)殖草魚(yú)，發(fā)現(xiàn)1.5%全脂蟲(chóng)粉添加可一定程度上提高草魚(yú)種的生長(zhǎng)性能和抗氧化能力，過(guò)量添加則產(chǎn)生抑生長(zhǎng)效應(yīng)，同時(shí)此水平下草魚(yú)肌肉粗蛋白含量升高，但全脂蟲(chóng)粉添加并未影響草魚(yú)肝臟和腸道蛋白酶活性。黑水虻蛋白源可能作為豆粕等植物蛋白源替代品更有潛力，但目前尚無(wú)使用全脂黑水虻幼蟲(chóng)粉作為植食性魚(yú)類飼料中豆粕替代源的研究報(bào)道。

雜食性魚(yú)類對(duì)蛋白源要求高于植食性魚(yú)類，一般情況下，雜食性魚(yú)類配合飼料中會(huì)添加一定水平的魚(yú)粉，以保證良好的生長(zhǎng)效果和健康狀況。因此，黑水虻全脂蟲(chóng)粉作為雜食性魚(yú)類飼料魚(yú)粉蛋白替代品的相關(guān)研究較多，且較為深入。在大蓋巨脂鯉（Piaractus brachypomus）的 飼 糧 中 加 入5.25%、10.50% 和15.75%的全脂黑水虻蟲(chóng)粉（用于提供飼料蛋白），發(fā)現(xiàn)10.5%全脂蟲(chóng)粉組生長(zhǎng)最佳，同時(shí)該組經(jīng)濟(jì)盈利能力指數(shù)最高，且試驗(yàn)魚(yú)對(duì)全脂蟲(chóng)粉的蛋白質(zhì)和能量的消化利用率均達(dá)到88%，且添加高達(dá)15.75%的全脂蟲(chóng)粉也并沒(méi)有損害魚(yú)的生產(chǎn)性能[89]。全脂蟲(chóng)粉在金魚(yú)（Carassius auratus）上也有較好的使用效果，飼料（基礎(chǔ)魚(yú)粉量35%）中使用4.3%、8.4%、14.5%和21.0%全脂黑水虻蟲(chóng)粉替代10%、20%、35%和50%魚(yú)粉增加了金魚(yú)的生長(zhǎng)和飼料利用能力，而且在14.5%組效果最好；在添加8.4%及更高水平全脂蟲(chóng)粉后增加了全魚(yú)粗脂肪含量，肌肉中C12∶0 和C14∶0 隨全脂蟲(chóng)粉水平的增加，導(dǎo)致總飽和脂肪酸的增加，相比之下，C18∶3n-3、C20∶5n-3、C22∶6n-3 和總多不飽和脂肪酸含量隨著全脂蟲(chóng)粉水平的增加而降低；全脂蟲(chóng)粉也顯著影響了金魚(yú)的體色，飼料中加入全脂蟲(chóng)粉后，金魚(yú)腹部顏色指數(shù)（a*值）和頭部區(qū)域L*值和a*值均下降，這可能與攝食含全脂蟲(chóng)粉飼料金魚(yú)的鰭、皮膚和血清中總類胡蘿卜素含量下降有關(guān)[90]。魚(yú)的皮膚和肌肉顏色的變化取決于類胡蘿卜素的攝入量，像其他動(dòng)物一樣，魚(yú)不能自發(fā)合成類胡蘿卜素，類胡蘿卜素是紅色色素細(xì)胞和黃色素細(xì)胞的顏色形成物質(zhì)之一[91]。推測(cè)全脂黑水虻幼蟲(chóng)粉中可能缺乏類胡蘿卜素。無(wú)論攝食植物培養(yǎng)基質(zhì)源還是魚(yú)廢棄物培養(yǎng)基質(zhì)源的全脂黑水虻幼蟲(chóng)粉，尼羅羅非魚(yú)（Oreochromis niloticus）的生長(zhǎng)性能和蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率都下降，以攝食添加以植物性飼料為基質(zhì)飼養(yǎng)的全脂蟲(chóng)粉的尼羅羅非魚(yú)為最差，且肌肉EPA含量降低[92]。另一項(xiàng)研究將全脂黑水虻幼蟲(chóng)粉篩分為0～200、200～400 μm 和＞400 μm 的三種不同粒徑的組分（幾丁質(zhì)含量分別為1.8%、2.7%和15.4%），在尼羅羅非魚(yú)飼料添加25%的全脂蟲(chóng)粉導(dǎo)致干物質(zhì)、粗蛋白和無(wú)氮提取物的表觀消化率顯著降低，而＞400 μm 全脂蟲(chóng)粉添加顯著降低了魚(yú)的幾丁質(zhì)表觀消化率。盡管尼羅羅非魚(yú)能消化幾丁質(zhì)，但其消化率隨飼料幾丁質(zhì)水平升高而降低；此外，β-N-乙酰氨基葡萄糖酶活性（外幾丁質(zhì)酶）隨著近端和遠(yuǎn)端腸道中幾丁質(zhì)含量的增加而增加，這表明外切幾丁質(zhì)酶的產(chǎn)生可以根據(jù)飼料幾丁質(zhì)攝入量而上調(diào)，幾丁質(zhì)雖然會(huì)對(duì)尼羅羅非魚(yú)產(chǎn)生抗?fàn)I養(yǎng)作用，但一定程度上也可成為尼羅羅非魚(yú)的營(yíng)養(yǎng)來(lái)源[93]。上述結(jié)果顯示，飼料中全脂黑水虻幼蟲(chóng)粉添加水平和魚(yú)種類密切相關(guān)，能消化幾丁質(zhì)的物種對(duì)全脂蟲(chóng)粉有更高的耐受力。在關(guān)注全脂黑水虻幼蟲(chóng)粉蛋白含量時(shí)，也需要注意其幾丁質(zhì)水平，幾丁質(zhì)可能是影響全脂蟲(chóng)粉在不同魚(yú)種甚至同一種魚(yú)上效果的關(guān)鍵，相關(guān)研究工作亟須加強(qiáng)。

肉食性魚(yú)類對(duì)飼料中蛋白源要求較高，通常飼料中會(huì)加入較高水平的魚(yú)粉，相關(guān)研究文獻(xiàn)較為豐富。在大口黑鱸（Micropterus salmoides）飼料中添加10%、20%、30%和40%全脂蟲(chóng)粉，對(duì)大口黑鱸生長(zhǎng)和飼料利用無(wú)顯著影響，但作者認(rèn)為黑水虻幼蟲(chóng)粉替代魚(yú)粉的最佳比例應(yīng)不高于30%，因?yàn)?0%全脂蟲(chóng)粉添加會(huì)提高大口黑鱸飼料系數(shù)[94]。而Fischer等[38]發(fā)現(xiàn)，大口黑鱸飼料（基礎(chǔ)魚(yú)粉量19.76%）中添加11.95%全脂黑水虻蟲(chóng)粉（降低飼料67%魚(yú)粉使用），顯著降低了其生長(zhǎng)和飼料利用。這種差異可能和研究所用的全脂蟲(chóng)粉的營(yíng)養(yǎng)組成有關(guān)（前者粗蛋白48.5%、粗脂肪20%；后者粗蛋白35.3%、粗脂肪47.85%），全脂蟲(chóng)粉在肉食性魚(yú)類飼料中的添加，會(huì)導(dǎo)致飼料魚(yú)油含量降低，黑水虻油脂在EPA、DHA等多不飽和脂肪酸含量上與魚(yú)油相比顯著較低，一般較高水平的全脂蟲(chóng)粉添加會(huì)引發(fā)肉食性魚(yú)類不良生長(zhǎng)反應(yīng)，可能與必需脂肪酸供應(yīng)缺乏也有一定關(guān)系。在珍珠龍膽石斑魚(yú)上也體現(xiàn)了這一觀點(diǎn)，研究發(fā)現(xiàn)，在飼料（基礎(chǔ)魚(yú)粉量50%）中添加7%、14%、21%全脂黑水虻幼蟲(chóng)粉替代10%、20%、30%比例的魚(yú)粉，并隨著全脂蟲(chóng)粉水平的增加，珍珠龍膽石斑魚(yú)（Epinephelus fuscoguttatus ♀×Epinephelus lanceolatus ♂）的生長(zhǎng)和飼料轉(zhuǎn)化率顯著降低，同時(shí)還損傷了腸道結(jié)構(gòu)，降低了遠(yuǎn)端腸肌層厚度和黏膜褶皺長(zhǎng)度，而腸道幾丁質(zhì)酶和胰蛋白酶活性卻顯著升高，但降低了腸道菌群總豐度[28]。在斜帶石斑魚(yú)（Epinephelus coioides）中的研究結(jié)果與珍珠龍膽石斑魚(yú)相似，在飼料中添加2.5%、5%和10%全脂黑水虻幼蟲(chóng)粉，不高于5%的全脂蟲(chóng)粉添加不會(huì)影響魚(yú)的生長(zhǎng)和飼料利用，當(dāng)添加到10%水平時(shí)會(huì)增加飼料系數(shù)；而全脂蟲(chóng)粉并未影響斜帶石斑魚(yú)肝臟抗氧化能力和溶菌酶活性；此外，利用哈氏弧菌和刺激隱核蟲(chóng)感染石斑魚(yú)發(fā)現(xiàn)，其累積死亡率和寄生蟲(chóng)豐度均無(wú)變化，結(jié)果表明，添加全脂蟲(chóng)粉的飼糧對(duì)石斑魚(yú)的抗病性沒(méi)有抑制作用[95]。但在歐洲海鱸（Lateolabrax japonicas）飼料（基礎(chǔ)魚(yú)粉量21%）中添加7.25%、10.10%和14.80%全脂蟲(chóng)粉分別替代25%、35%和50%魚(yú)粉，血清過(guò)氧化氫酶、超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶活性提高，丙二醛水平也升高了，且呈劑量依賴性；同時(shí)全脂蟲(chóng)粉添加也增強(qiáng)了歐洲海鱸魚(yú)的非特異性免疫能力；在用溶藻弧菌攻擊后，飼喂含全脂蟲(chóng)粉飼料的魚(yú)的相對(duì)存活率顯著增加[96]。在虹鱒飼料（基礎(chǔ)魚(yú)粉量32.65%）中添加15%和30%的全脂黑水虻蟲(chóng)粉分別替代25%、50%魚(yú)粉，研究發(fā)現(xiàn)全脂蟲(chóng)粉增加了肌肉黃度，同時(shí)肌肉脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)顯著降低，丙二醛水平也隨之降低，全脂蟲(chóng)粉還提高了魚(yú)片中的飽和脂肪酸含量和降低了單不飽和脂肪酸含量[97]。在大菱鲆（Scophthalmus maximus）飼料（基礎(chǔ)魚(yú)粉量45%）中添加13.69%和27.39%全脂蟲(chóng)粉替代20%、40%比例的魚(yú)粉，27.39%全脂蟲(chóng)粉的添加不僅降低了魚(yú)的生長(zhǎng)和飼料利用，還降低了其背部體色L*值、a*值，但增加了背部體色b*值[98]。全脂蟲(chóng)粉對(duì)魚(yú)肌肉和體色的改變可能和其含有的色素尤其是脂溶性色素有關(guān)，但目前尚無(wú)有關(guān)黑水虻色素的研究，其影響機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

有研究者利用篩分的方式獲得了不同幾丁質(zhì)含量的全脂黑水虻幼蟲(chóng)粉（0～200、200～400 μm和＞400 μm的三種不同粒徑全脂蟲(chóng)粉，幾丁質(zhì)含量分別為1.8%、2.7%和15.4%），在虹鱒飼料（基礎(chǔ)魚(yú)粉量35%）中各添加25%水平（降低25%魚(yú)粉添加），發(fā)現(xiàn)添加＞400 μm的全脂蟲(chóng)粉導(dǎo)致干物質(zhì)、粗蛋白、無(wú)氮提取物和幾丁質(zhì)的表觀消化率顯著降低，表明虹鱒雖能消化幾丁質(zhì)，但其消化率隨添加水平升高而降低；此外，β-N-乙酰氨基葡萄糖酶活性（外切幾丁質(zhì)酶）隨著近端和遠(yuǎn)端腸道中幾丁質(zhì)含量的增加而升高，這表明外切幾丁質(zhì)酶的產(chǎn)生可以根據(jù)飼料中幾丁質(zhì)攝入量而上調(diào)，幾丁質(zhì)雖然會(huì)對(duì)尼羅羅非魚(yú)產(chǎn)生抗?fàn)I養(yǎng)作用，但在一定添加范圍內(nèi)，也可成為尼羅羅非魚(yú)的營(yíng)養(yǎng)來(lái)源[93]。Bruni 等[99]發(fā)現(xiàn)，在虹鱒飼料（基礎(chǔ)魚(yú)粉量42%）中添加21%全脂黑水虻蟲(chóng)粉替代50%比例的魚(yú)粉，顯著增加了腸道支原體科的細(xì)菌類群Mycoplasmatacea，表明全脂黑水虻幼蟲(chóng)粉可影響虹鱒魚(yú)腸道微生物群系，膳食脂質(zhì)可以對(duì)微生物群產(chǎn)生影響，然而，關(guān)于這一主題的研究數(shù)據(jù)仍然缺乏。全脂蟲(chóng)粉對(duì)魚(yú)類腸道菌群的影響，也可能受到蟲(chóng)粉中幾丁質(zhì)的調(diào)節(jié)，有研究發(fā)現(xiàn)，富含幾丁質(zhì)的蛹?xì)し郏?.6%添加水平）可以調(diào)節(jié)虹鱒腸道菌群，增加腸道細(xì)菌的豐富度和有益的幾丁質(zhì)降解細(xì)菌，如芽孢桿菌屬（Bacillus cohn）、短桿菌屬（Brevibacterium）等[100]。值得注意的是，添加蟲(chóng)粉也會(huì)影響飼料的物理特性，進(jìn)而影響魚(yú)對(duì)飼料的消化利用能力，一項(xiàng)在大西洋鮭魚(yú)的研究中發(fā)現(xiàn)，飼料中添加8.07%、16.13%和32.27%全脂蟲(chóng)粉（用于補(bǔ)充飼料蛋白），飼糧的顆粒耐久性和硬度總體較高，且隨著全脂蟲(chóng)粉的增加，飼料顆粒的膨脹、下沉速度和水穩(wěn)定性降低，這也導(dǎo)致飼料的蛋白和脂肪表觀消化率線性降低，該研究根據(jù)生長(zhǎng)性能的結(jié)果，推薦添加16.13%全脂蟲(chóng)粉[101]。因此，在肉食性魚(yú)類配合飼料中添加適宜比例的全脂黑水虻幼蟲(chóng)粉，不僅對(duì)魚(yú)類生長(zhǎng)無(wú)不良影響，還能增強(qiáng)其抗氧化能力和非特異性免疫能力。

黑水虻在甲殼動(dòng)物中的應(yīng)用也廣受關(guān)注。陳永康等[102]發(fā)現(xiàn)在凡納濱對(duì)蝦（Litopenaeus vannamei）飼料（基礎(chǔ)魚(yú)粉量25%）中添加4.75%、9.50%和14.25%全脂蟲(chóng)粉分別替代10%、20%和30%比例的魚(yú)粉，添加量達(dá)到14.25%會(huì)降低對(duì)蝦的生長(zhǎng)性能，也降低了血淋巴三酰甘油和總膽固醇水平，而添加4.75%和9.50%全脂蟲(chóng)粉也降低了對(duì)蝦的全蝦粗脂肪含量；同時(shí)，全脂蟲(chóng)粉添加不僅降低了對(duì)蝦血淋巴谷丙轉(zhuǎn)氨酶和谷草轉(zhuǎn)氨酶活性，而且全脂蟲(chóng)粉添加量達(dá)到4.75%和9.50%時(shí)，分別增強(qiáng)了對(duì)蝦肝胰腺超氧化物歧化酶活性和總抗氧化能力，此外，14.25%的蟲(chóng)粉添加降低了對(duì)蝦肝胰腺酸性磷酸酶和堿性磷酸酶活性。將全脂黑水虻蟲(chóng)粉應(yīng)用于紅爪螯蝦飼料（基礎(chǔ)魚(yú)粉量23%）中，發(fā)現(xiàn)在添加1.6%、3.2%、5.0%和6.4%全脂黑水虻幼蟲(chóng)粉替代7%、14%、21%和28%比例的魚(yú)粉后，3.2%全脂蟲(chóng)粉添加增加了紅爪螯蝦（Cherax quadricarinatus）的增重，降低了飼料系數(shù)，肝胰腺中超氧化物歧化酶活性增加，丙二醛含量降低，也增加了血細(xì)胞中谷胱甘肽過(guò)氧化物酶、過(guò)氧化氫酶、酸性和堿性磷酸酶水平，降低了丙二醛（MDA）含量，極大地改善了蝦的機(jī)體健康狀況[103]。甲殼動(dòng)物如凡納濱對(duì)蝦等一般都能夠產(chǎn)生降解幾丁質(zhì)的酶，所以黑水虻蟲(chóng)粉應(yīng)用在甲殼動(dòng)物上一般比魚(yú)類有更好的效果，或者說(shuō)甲殼動(dòng)物對(duì)全脂蟲(chóng)粉等一系列黑水虻蛋白源產(chǎn)品都有較好的耐受力[104]。

4.2 脫脂蟲(chóng)粉

黑水虻脫脂蟲(chóng)粉是使用物理擠壓、萃取法或者超臨界二氧化碳等方法脫脂處理后粉碎所得的產(chǎn)品，蛋白含量可達(dá)50%～60%[105]，較低的脂質(zhì)含量有利于降低飼料原料脂質(zhì)氧化風(fēng)險(xiǎn)，提高蟲(chóng)粉儲(chǔ)存過(guò)程中的穩(wěn)定性。目前，脫脂黑水虻蟲(chóng)粉在不同食性的水產(chǎn)動(dòng)物上均有研究報(bào)道。

在對(duì)植食性魚(yú)類的研究中，草魚(yú)是報(bào)道最多的魚(yú)類，余維鵬等[106]將4 種不同的昆蟲(chóng)蛋白粉（蠶蛹蛋白粉、脫脂黑水虻蟲(chóng)蛋白粉、黃粉蟲(chóng)蛋白粉、蠅蛆蛋白粉）替代草魚(yú)飼料（基礎(chǔ)豆粕水平36%）中的50%、50%、30%、25%的豆粕（添加水平分別為20%、20%、10.8%、10%），發(fā)現(xiàn)4 種昆蟲(chóng)粉均不會(huì)影響草魚(yú)生長(zhǎng)，Lu 等[107]在草魚(yú)飼料（基礎(chǔ)豆粕水平為36%）中使用脫脂黑水虻蟲(chóng)粉替代豆粕，發(fā)現(xiàn)脫脂黑水虻蟲(chóng)粉完全替代豆粕（實(shí)際添加水平為25.5%）對(duì)草魚(yú)的生長(zhǎng)性能沒(méi)有負(fù)面影響，并且能夠提高了草魚(yú)的抗氧化能力，但替代量超過(guò)50%（添加水平為13.4%）時(shí)可能會(huì)損失腸道組織形態(tài)。另一個(gè)有關(guān)脫脂蟲(chóng)粉在草魚(yú)飼料的應(yīng)用試驗(yàn)則關(guān)注到了肌肉品質(zhì)問(wèn)題，Hu 等[33]發(fā)現(xiàn)在草魚(yú)飼料（基礎(chǔ)豆粕水平24%）中脫脂黑水虻蟲(chóng)粉可替代高達(dá)60%豆粕（實(shí)際添加水平為13.6%），且對(duì)草魚(yú)生長(zhǎng)性能無(wú)不利影響，并可改善草魚(yú)的肌肉品質(zhì)。

在對(duì)雜食性魚(yú)類的研究中，胡玉峰[108]對(duì)鯽魚(yú)（Carassius auratus）餌料的研究中發(fā)現(xiàn)了脫脂黑水虻蟲(chóng)粉對(duì)魚(yú)體抗氧化能力的改善作用，并提出脫脂黑水虻幼蟲(chóng)粉對(duì)魚(yú)體抗氧化能力的提升可能歸功于其豐富的幾丁質(zhì)含量。Li 等[48]在建鯉的飼料（基礎(chǔ)魚(yú)粉水平25%）中使用脫脂黑水虻蟲(chóng)粉替代魚(yú)粉，發(fā)現(xiàn)脫脂黑水虻蟲(chóng)粉不會(huì)對(duì)建鯉的生長(zhǎng)性能和飼料利用產(chǎn)生負(fù)面影響，并且能降低肝胰臟的脂質(zhì)沉積，且隨著脫脂黑水虻蟲(chóng)粉添加濃度的提升，血清中CAT活性逐漸升高，但當(dāng)替代水平超過(guò)75%時(shí)（實(shí)際添加水平為18.75%），會(huì)觀察到飲食應(yīng)激和腸道組織病理學(xué)損傷。在尖齒胡鯰（Clarias gariepinus）的研究中發(fā)現(xiàn)飼料（基礎(chǔ)魚(yú)粉水平20%）中使用黑水虻脫脂蟲(chóng)粉替代50% 魚(yú)粉（實(shí)際添加水平為11.45%）能夠提高（200.00±0.51）g 尖齒胡鯰生長(zhǎng)性能和飼料利用，并且不會(huì)對(duì)其營(yíng)養(yǎng)利用、抗氧化和健康狀況產(chǎn)生負(fù)面影響[109]，然而在另一篇有關(guān)脫脂黑水虻幼蟲(chóng)粉在（4.00±0.01）g 尖齒胡鯰的應(yīng)用研究中發(fā)現(xiàn)，飼料（基礎(chǔ)魚(yú)粉水平15%）中使用脫脂黑水虻蟲(chóng)粉替代魚(yú)粉對(duì)魚(yú)的生長(zhǎng)性能和飼料利用率沒(méi)有顯著影響[110]，出現(xiàn)的差異可能與魚(yú)的年齡和大小有關(guān)。Takakuwa 等[31]在真鯛（Pagrus major）的飼料（基礎(chǔ)魚(yú)粉水平64%）中使用脫脂黑水虻蟲(chóng)粉替代一定比例魚(yú)粉，發(fā)現(xiàn)隨著脫脂蟲(chóng)粉水平的增加，試驗(yàn)魚(yú)末重、特定生長(zhǎng)率、蛋白質(zhì)和脂肪表觀消化率、血清總膽固醇濃度均呈下降趨勢(shì)，在不影響生長(zhǎng)性能和飼料利用情況下，最多可替代飼料中41.7%的魚(yú)粉（實(shí)際添加水平為29.32%）。

在對(duì)肉食性魚(yú)類的研究中，鄔伊田等[111]在大口黑鱸飼料（基礎(chǔ)魚(yú)粉水平40%）中利用脫脂黑水虻蟲(chóng)粉替代魚(yú)粉，發(fā)現(xiàn)即使將飼料中75%魚(yú)粉替換成脫脂蟲(chóng)粉（實(shí)際添加水平為33.2%）也不會(huì)對(duì)大口黑鱸生長(zhǎng)性能造成顯著影響，但是會(huì)增加氮廢物排放，降低肝臟抗氧化能力。在大黃魚(yú)（Larimichthys crocea）研究中發(fā)現(xiàn)，飼料（基礎(chǔ)魚(yú)粉水平42%）中脫脂黑水虻蟲(chóng)粉替代40%魚(yú)粉（實(shí)際添加水平為14%）能夠降低肝臟丙二醛(MDA)含量以及增加超氧化物歧化酶(SOD)活性[112]。Renna 等[113]在虹鱒飼料（基礎(chǔ)魚(yú)粉水平60%）中使用脫脂黑水虻蟲(chóng)粉替代0、25%和50%的魚(yú)粉（實(shí)際添加水平分別為0、20%、40%），結(jié)果發(fā)現(xiàn)脫脂黑水虻蟲(chóng)粉替代飼料中50%的魚(yú)粉不影響虹鱒生長(zhǎng)性能，肌肉物理性質(zhì)和腸道組織形態(tài)。Terova 等[114]在Renna等[113]的基礎(chǔ)上則發(fā)現(xiàn)，在不添加蛋氨酸的情況下，脫脂黑水虻蟲(chóng)粉替代飼料中50%的魚(yú)粉對(duì)虹鱒的肝臟蛋氨酸代謝沒(méi)有負(fù)面影響。陳燕等[115]使用脫脂黑水虻蟲(chóng)粉替代大菱鲆飼料（基礎(chǔ)魚(yú)粉水平50%）中魚(yú)粉，在替代比例為30%時(shí)（實(shí)際添加水平15%）提高了血清抗氧化和非特異性免疫能力，但替代過(guò)高會(huì)對(duì)大菱鲆生長(zhǎng)性能產(chǎn)生負(fù)面作用，類似的結(jié)果也在烏鱧（Channa argus）的研究中被發(fā)現(xiàn)，馬恒甲等[29]研究認(rèn)為，脫脂黑水虻蟲(chóng)粉替代烏鱧飼料（基礎(chǔ)魚(yú)粉水平40%）中50%的魚(yú)粉（實(shí)際添加水平20%）可以在不影響生長(zhǎng)的情況下增強(qiáng)烏鱧抗氧化能力和免疫功能。

在對(duì)甲殼類的研究中，張文銳等[105]在青蟹（Scylla）餌料（基礎(chǔ)魚(yú)粉水平40%）中使用脫脂黑水虻蟲(chóng)粉等蛋白替代魚(yú)粉，結(jié)果顯示脫脂黑水虻蟲(chóng)粉替代餌料中25%～50% 的魚(yú)粉（實(shí)際添加水平11.0%～22.4%）時(shí)，青蟹擁有最佳的生長(zhǎng)性能，并且不會(huì)對(duì)蟹體的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和鮮美度產(chǎn)生負(fù)面影響。Wang 等[116]在凡納濱對(duì)蝦的飼料（基礎(chǔ)魚(yú)粉水平25%）中分別添加0、15%、30%、45%、60%、80%脫脂黑水虻蟲(chóng)粉替代魚(yú)粉（實(shí)際添加水平0、5.87%、11.75%、17.62%、23.49%、31.32%），結(jié)果表明脫脂黑水虻蟲(chóng)粉可以替代高達(dá)60%的魚(yú)粉，而不會(huì)對(duì)凡納濱對(duì)蝦生長(zhǎng)性能、抗氧化酶活性、免疫酶活性和消化酶活性產(chǎn)生不利影響，但過(guò)高的蟲(chóng)粉替代會(huì)導(dǎo)致肝細(xì)胞損傷。

以上研究表明高蛋白的脫脂黑水虻蟲(chóng)粉可以作為雜食性、草食性、肉食性魚(yú)類和甲殼類餌料中的理想替代蛋白源。

4.3 預(yù)蛹粉

黑水虻幼蟲(chóng)有6 個(gè)主動(dòng)進(jìn)食的階段。在7 齡時(shí)，它們會(huì)發(fā)育成不進(jìn)食的預(yù)蛹[117]，將黑水虻預(yù)蛹經(jīng)過(guò)烘箱或微波等方式干燥后再由機(jī)器制作成粉狀原料就能得到黑水虻預(yù)蛹粉[118]。目前，黑水虻預(yù)蛹粉的研究主要集中在肉食性魚(yú)類，用黑水虻蟲(chóng)粉或黑水虻預(yù)蛹粉替代魚(yú)粉或?qū)⑵渥鳛樯攀逞a(bǔ)充劑的可行性通常會(huì)有截然不同的研究結(jié)果。Fischer等[38]在大口黑鱸的飼料中分別添加了11.9%的全脂黑水虻蟲(chóng)粉和9.83%的黑水虻預(yù)蛹粉，結(jié)果表明全脂蟲(chóng)粉組比預(yù)蛹粉組具有更高的末重、增重率和攝食率，并且預(yù)蛹粉組的肝臟出現(xiàn)一定程度炎癥和壞死，同時(shí)腸道腸絨毛明顯變短和變寬，考慮到黑水虻預(yù)蛹粉的幾丁質(zhì)含量高于黑水虻幼蟲(chóng)粉[56]，該研究中預(yù)蛹粉對(duì)大口黑鱸的負(fù)面影響可能與其含有較高水平幾丁質(zhì)有關(guān)，類似的結(jié)果在大菱鲆[58]也有報(bào)道。然而，也有報(bào)道顯示黑水虻預(yù)蛹粉對(duì)魚(yú)類生長(zhǎng)和攝食情況無(wú)負(fù)面影響[119-120]，在歐洲海鱸魚(yú)的飼料（基礎(chǔ)魚(yú)粉水平32.4%）中，黑水虻預(yù)蛹粉的最高添加量為19.5%，替代了45%的魚(yú)粉，對(duì)生長(zhǎng)、消化率或采食量沒(méi)有負(fù)面影響[119]。同樣，用黑水虻預(yù)蛹粉替代50%魚(yú)粉（實(shí)際添加水平為21%）的飼料（基礎(chǔ)魚(yú)粉水平42%）喂養(yǎng)虹鱒，對(duì)其生長(zhǎng)和采食量也未受影響[120]。有關(guān)預(yù)蛹粉對(duì)雜食性魚(yú)類的應(yīng)用研究還比較缺乏，只在羅非魚(yú)上有應(yīng)用報(bào)道，Toriz-Roldan等[121]在羅非魚(yú)飼料中添加不同梯度的黑水虻預(yù)蛹粉，發(fā)現(xiàn)添加6%的黑水虻預(yù)蛹粉對(duì)羅非魚(yú)的生長(zhǎng)不會(huì)造成負(fù)面影響。黑水虻蟲(chóng)粉在水產(chǎn)動(dòng)物上的應(yīng)用見(jiàn)表4。

表4 黑水虻全脂蟲(chóng)粉、脫脂蟲(chóng)粉和預(yù)蛹粉在水產(chǎn)動(dòng)物上的應(yīng)用研究

基于黑水虻幼蟲(chóng)特性，Ratti 等[122]通過(guò)在飼養(yǎng)基質(zhì)中添加一種富含長(zhǎng)鏈PUFA 的螺旋藻（Arthrospira platensis）養(yǎng)殖黑水虻，再用得到的黑水虻預(yù)蛹替代魚(yú)粉，獲得了富含多不飽和脂肪酸的虹鱒飼料（基礎(chǔ)魚(yú)粉水平42%），發(fā)現(xiàn)黑水虻預(yù)蛹粉對(duì)虹鱒生長(zhǎng)性能，腸道和肝臟健康狀況沒(méi)有負(fù)面影響，而在替代20%魚(yú)粉時(shí)（實(shí)際添加水平為12%）免疫相關(guān)基因表達(dá)增加，并且提高了肌肉中n-3和n-6 PUFA含量。

5 今后需要關(guān)注的問(wèn)題

黑水虻作為一種新型優(yōu)質(zhì)飼料資源，在大口黑鱸、虹鱒、草魚(yú)、大黃魚(yú)、凡納濱對(duì)蝦等多種水產(chǎn)動(dòng)物飼料中均有應(yīng)用研究，顯示出很好的應(yīng)用前景，受到了產(chǎn)業(yè)界的普遍關(guān)注。與此同時(shí)，目前黑水虻蛋白質(zhì)原料的應(yīng)用和生產(chǎn)還存在若干需要重視的問(wèn)題。

5.1 黑水虻蛋白質(zhì)原料的評(píng)估體系問(wèn)題

目前黑水虻在水產(chǎn)動(dòng)物飼料上已有諸多研究，但評(píng)估體系并不完善，在許多指標(biāo)和水產(chǎn)動(dòng)物上還未涉及，后續(xù)研究需注重從多角度評(píng)估黑水虻蛋白原料的應(yīng)用價(jià)值，例如生長(zhǎng)和飼料利用（增重率、特定生長(zhǎng)率和飼料系數(shù)等）、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值（蛋白質(zhì)和氨基酸組成、脂肪和脂肪酸組成、礦物質(zhì)等）、品質(zhì)（感官品質(zhì)、衛(wèi)生品質(zhì)、加工品質(zhì)等）、消化利用率（干物質(zhì)消化率、脂肪消化率、蛋白質(zhì)消化率）、健康（血清生理生化、抗氧化指標(biāo)、溶菌酶活性等）、生命周期評(píng)價(jià)（LCA）（資源消耗、全球變暖、臭氧層消耗量等）、成本控制（經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)化率、經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)指數(shù)等）等方面，還應(yīng)注重在多種水產(chǎn)動(dòng)物上的評(píng)估。

5.2 黑水虻產(chǎn)品供應(yīng)的穩(wěn)定性問(wèn)題

黑水虻作為一種新型飼料原料，其規(guī)?；a(chǎn)還存在蟲(chóng)卵存活率低、養(yǎng)殖規(guī)模小、生產(chǎn)設(shè)備研發(fā)技術(shù)相對(duì)落后等問(wèn)題，導(dǎo)致黑水虻供應(yīng)量不穩(wěn)定現(xiàn)象突出，應(yīng)通過(guò)建立黑水虻種苗生產(chǎn)、養(yǎng)殖和加工標(biāo)準(zhǔn)，穩(wěn)定品質(zhì)，提高蟲(chóng)卵存活率，推動(dòng)黑水虻養(yǎng)殖生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)創(chuàng)新，降低養(yǎng)殖成本，擴(kuò)大養(yǎng)殖規(guī)模，穩(wěn)定供應(yīng)量。此外不同廠家飼養(yǎng)黑水虻幼蟲(chóng)的基質(zhì)不同導(dǎo)致黑水虻營(yíng)養(yǎng)成分具有差異，黑水虻產(chǎn)品的生產(chǎn)需要規(guī)范化和產(chǎn)業(yè)化，如對(duì)餐廚垃圾進(jìn)行精細(xì)化預(yù)處理，以及開(kāi)發(fā)適合黑水虻的專用飼料等，以穩(wěn)定黑水虻基質(zhì)營(yíng)養(yǎng)成分，生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定的黑水虻幼蟲(chóng)。

5.3 黑水虻產(chǎn)品的應(yīng)用技術(shù)問(wèn)題

文章重點(diǎn)討論了全脂蟲(chóng)粉、脫脂蟲(chóng)粉和預(yù)蛹粉等三種黑水虻蛋白原料形態(tài)，而當(dāng)前產(chǎn)業(yè)界由于顧慮摻假問(wèn)題，常常直接購(gòu)入蟲(chóng)干，自行粉碎后用于配合飼料生產(chǎn)。從精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)及效率角度考慮，未來(lái)還是應(yīng)該逐步細(xì)化產(chǎn)品，采取類似魚(yú)粉、豆粕的適度加工后產(chǎn)品，同時(shí)，由于不同的黑水虻蛋白原料收獲階段和加工特性不同，在營(yíng)養(yǎng)組成、幾丁質(zhì)含量等方面上有所差異，需要依據(jù)不同水產(chǎn)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)需求進(jìn)行平衡使用。黑水虻蛋白含量評(píng)估上，如前所述，按照GB/T 6432—2018 中凱氏定氮法計(jì)算黑水虻產(chǎn)品粗蛋白水平，會(huì)因其含有幾丁質(zhì)等非蛋白氮導(dǎo)致數(shù)值偏高，應(yīng)針對(duì)黑水虻特性重新評(píng)估其蛋白質(zhì)含量。黑水虻蟲(chóng)粉的色氨酸、組氨酸、酪氨酸含量高于豆粕、魚(yú)粉，但蛋氨酸、苯丙氨酸、精氨酸含量低于魚(yú)粉、豆粕[123]，鑒于必需氨基酸的缺乏會(huì)影響水產(chǎn)動(dòng)物對(duì)其蛋白質(zhì)的利用率，可以通過(guò)與其他原料搭配使用消除飼料因黑水虻氨基酸比例失衡對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物的負(fù)面影響。

除全脂蟲(chóng)粉、脫脂蟲(chóng)粉和預(yù)蛹粉外，其他類型的黑水虻產(chǎn)品如鮮蟲(chóng)漿、酶解蟲(chóng)漿、蟲(chóng)油、蟲(chóng)沙等也亟待深入開(kāi)發(fā)，以充分發(fā)揮黑水虻作為飼料原料的價(jià)值和效益。可以認(rèn)為，黑水虻產(chǎn)品研發(fā)及其應(yīng)用推廣，乃至黑水虻產(chǎn)業(yè)建設(shè)將對(duì)降低水產(chǎn)飼料對(duì)不可持續(xù)原料的依賴，推進(jìn)水產(chǎn)養(yǎng)殖綠色高質(zhì)量發(fā)展做出積極貢獻(xiàn)。