复合碳源饲粮在不同碳氮比下对黑水虻幼虫生长性能和虫体营养成分含量的影响.pdf

动物营养学报，（）：复合碳源饲粮在不同碳氮比下对黑水虻幼虫生长性能和虫体营养成分含量的影响麦力文，严业皓 林嘉聪，刘 和，杨 霞，李勤奋，王定美，（中国热带农业科学院环境与植物保护研究所，海口；海南省热带生态循环农业重点实验室，农业农村部热区高效农业绿色低碳重点实验室，海口；海南儋州热带农业生态系统国家野外科学观测研究站，儋州；贵州民族大学生态环境工程学院，贵阳）摘 要：本试验旨在探讨 种类型饲粮碳源在不同混合比例及不同饲粮碳氮比条件下对黑水虻幼虫生长性能和虫体营养成分含量的影响。试验采用两因素试验设计，选用遗传背景相同、同一批次、发育正常、体尺及体重（体重约为 头）一致的 日龄黑水虻幼虫 头，随机分为 个处理，每个处理 个重复，每个重复 头虫。同时，以花生粕为氮素原料，添加由易生物利用碳源葡萄糖和难生物利用碳源木屑组成的 种不同比例碳源（）、（）、（）、（）和（），制作碳氮比分别为、和，共配制 种不同碳源和不同碳氮比的黑水虻幼虫饲粮，并调节初始水分含量为。试验过程中，出现 只幼虫化蛹时停止试验。结果表明：）与其他处理相比，处理在碳氮比为 及以上时，基质相对含水量（）达到 以上，黑水虻幼虫存活率显著降低（）。在相同碳源条件下，碳氮比提高，黑水虻幼虫产率、虫体增重率和百头虫重均呈逐渐下降趋势。）随着饲粮木屑添加比例的提高，黑水虻幼虫虫体粗蛋白质、粗纤维和粗灰分含量在各碳氮比条件下显著提高（），相反，虫体粗脂肪含量在各碳氮比条件下显著降低（）。和 处理虫体粗脂肪含量在碳氮比为 时较高，分别为 和，均显著高于其他处理（）。）通过正交偏最小二乘（）法建模与变量投影重要性指标（）分析，和有效碳氮素比例的 值均大于，类配料指标对黑水虻生长性能和虫体营养成分含量影响的贡献最为显著；同时，总碳氮比（）和各碳组分与总氮（）之比对幼虫指标影响不显著。综上所述，黑水虻幼虫饲粮添加复合碳源，难生物利用碳源占比不应超过；选择易生物利用碳源作为外加碳源，碳氮比应控制在 以下且 低于；和 在黑水虻饲粮配料中存在一定局限性，和有效的碳氮素比例显著影响黑水虻幼虫生长性能和虫体营养组成，在黑水虻饲粮配料时更应被关注。关键词：黑水虻幼虫；生长性能；虫体营养；回归模型建立中图分类号：文献标识码：文章编号：（）收稿日期：基金项目：海南省自然科学基金项目（）；海南省重大科技计划项目（）；中央级公益性科研院所基本科研业务费专项（）作者简介：麦力文（），男，海南海口人，助理研究员，硕士，从事废弃物资源化利用研究。：通信作者：王定美，助理研究员，：黑水虻（）作为一种食腐性昆虫，能够通过食物链方法迅速将餐厨垃圾、畜禽粪便、变质疏果以及食品加工下脚料等有机废弃物转化为自身优质虫体蛋白质和脂肪，而虫粉可 期麦力文等：复合碳源饲粮在不同碳氮比下对黑水虻幼虫生长性能和虫体营养成分含量的影响部分替代豆粕、鱼粉和鱼油作为动物饲料蛋白质和脂肪来源，是当下可持续循环经济的新方法以及解决蛋白质资源短缺问题的新途径。黑水虻幼虫饲料化营养价值取决于饲粮的物理性质和化学成分，虫体营养组成及生长性能在不同饲粮下变化跨度大，研究报道虫体蛋白质含量为 ，虫 体 脂 肪 含 量 为 ，个体虫重为 。碳源不仅是黑水虻幼虫饲粮的重要组成部分，同时在其幼虫生长过程中提供营养，为细胞代谢提供能量以及构成细胞物质的碳骨架，显著影响着幼虫生长发育及虫体营养组成。研究表明，易生物利用碳水化合物可以被黑水虻幼虫高度消化，但黑水虻幼虫自身肠道没有分解纤维素的酶，中等及难生物利用碳源（如纤维素、木质素等）难以被消化，从而导致黑水虻幼虫饲喂效率降低并产生低价值幼虫生物量。但在易生物利用碳源基础上，添加难生物利用碳源如牛粪，可以有效改善饲粮孔隙度，平衡饲粮营养组成，为其 稳定提供缓冲，有效提高纤维素降解率和缩短黑水虻幼虫发育周期。由此可见，黑水虻幼虫饲粮营养调配必须重视黑水虻幼虫对不同碳源原料的生物可利用性。目前，黑水虻复合饲粮配料过程中，大部分研究主要考虑总碳（）和总氮（）绝对含量的比值，但研究发现即使在同一碳氮比（）条件下，由于不同生物利用度碳氮素含量的不同，虫体营养组成及幼虫生长发育也差别较大，从而导致黑水虻幼虫饲养技术应用缺乏足够的稳定性、可靠性及高效性，且目前对黑水虻饲粮的碳氮素生物可利用性有关研究相对较少。因此，本研究将葡萄糖和木屑 种不同生物利用度碳源进行不同比例混合，同时添加花生粕作为氮源并配制碳氮比为 的饲粮饲喂黑水虻幼虫，结合酸水解法通过正交偏最小二乘（，）法建模与变量投影重要性指标（，）分析，筛选出适合黑水虻幼虫生长的饲粮碳源，并针对不同处理虫体营养成分含量变化，探究各虫体营养组成对不同生物利用度碳源含量的响应，以期为黑水虻幼虫饲粮配料指标优化以及黑水虻高效转化技术进一步开发提供理论基础和实践依据。材料与方法 试验材料 供试黑水虻为 日龄幼虫，由海南省北科生态农业开发有限责任公司提供。花生粕购自海南省海口市椰海粮油交易市场，木屑为橡胶树木屑，取自定安龙湖南科食用菌有限公司基地。葡萄糖为分析纯，购自佛山西陇化工有限公司。试验设计 试验以花生粕为氮素原料，添加由易生物利用碳源葡萄糖和难生物利用碳源木屑组成的 种不同比例 碳 源（、和），制作碳氮比分别为、和，共配制 种不同碳源和不同碳氮比的黑水虻幼虫饲粮，每种饲粮 个重复，调节初始水分含量为，按总重量（湿重）盒平铺于饲养盒（），一次性加料。各处理按葡萄糖和木屑干物质（，）基础质量比例，分别记为、和，其饲粮组成及不同生物利用度碳氮组分构成见表。表 各处理饲粮组成及不同生物利用度碳氮组分构成（干物质基础）（）碳氮比 项目处理 原料 葡萄糖 木屑 花生粕 水 动 物 营 养 学 报 卷续表 碳氮比 项目处理 合计 相对含水量 葡萄糖 木屑 花生粕 水 合计 相对含水量 葡萄糖 木屑 花生粕 水 合计 相对含水量 葡萄糖 木屑 花生粕 水 合计 相对含水量 葡萄糖 木屑 花生粕 水 合计 相对含水量 碳氮组分构成 总有机碳 不稳定碳组分 不稳定碳组分 稳定碳组分 总氮 不稳定氮组分 不稳定氮组分 稳定氮组分 总有机碳 不稳定碳组分 不稳定碳组分 稳定碳组分 总氮 不稳定氮组分 不稳定氮组分 稳定氮组分 期麦力文等：复合碳源饲粮在不同碳氮比下对黑水虻幼虫生长性能和虫体营养成分含量的影响续表 碳氮比 项目处理 总有机碳 不稳定碳组分 不稳定碳组分 稳定碳组分 总氮 不稳定氮组分 不稳定氮组分 稳定氮组分 总有机碳 不稳定碳组分 不稳定碳组分 稳定碳组分 总氮 不稳定氮组分 不稳定氮组分 稳定氮组分 总有机碳 不稳定碳组分 不稳定碳组分 稳定碳组分 总氮 不稳定氮组分 不稳定氮组分 稳定氮组分 饲粮中相对含水量为实测值，其余均为计算值；碳氮组分中不稳定碳组分、不稳定碳组分、不稳定氮组分 和不稳定氮组分 为实测值，其余均为计算值。，；，黑水虻幼虫饲养管理 试验在中国热带农业科学院环境与植物保护研究所废弃物转化温控室进行。试验随机选择接入遗传背景相同、同一批次、发育正常、体尺及体重（体重约为 头）一致的 日龄幼虫 头，随机分为 个处理，每个处理 个重复，每个重复 头。在饲养盒顶部盖上 目滤布封住（防止家蝇在其中产卵和幼虫逃走），置于温度为 、相对湿度为 的恒温恒湿饲养室。期间每隔 用勺子搅动饲粮，以保证黑水虻充分食用，盒中出现 只幼虫化蛹时停止试验。检测指标 有机碳氮组分及碳氮素活度指标酸 水 解 法 通 过 不 同 浓 度 硫 酸（和 ）将有机碳库分为 个活性程度不同的组分不稳定碳组分（）和不稳定碳组分（）和 个稳定碳组分（）共 个组分，其中 通常指非纤维素易生物利用多糖，主要成分是植物源纤维素，这 种组分化合物具有较高生物可利用性；而 主要化合物是木质素等高度耐生物降解的稳定组分化合物。同样，有机氮库也可分为 个组分不稳定氮组分（）、不稳定氮组分（）和稳定氮组分（），通过各有机碳氮组分含碳（氮）量可以计算黑水虻饲粮中多种碳氮素活度指标。计算公式如下：碳素活度（）不稳定碳组分（）含量 含量；氮素活度（）不稳定氮组分（）含量 含量；动 物 营 养 学 报 卷碳素活度指数（）含量 总有机碳（）含量（含量 含量）（含量 含量）；氮素活度指数（）（含量 含量）（含量 含量）（含量 含量）；碳素有效率（，）含量 含量；氮素有效率（，）含量 含量。虫体常规营养成分含量 收获分离后虫体放入烘箱 灭活 后，在 烘干至恒重，用研钵研磨后过 目筛，保存备用待测。虫体、粗蛋白质（，）、粗脂肪（，）、粗纤维（，）和粗灰分（，）含量分别参照国标 、和 测定。饲粮及虫体基础理化指标 饲粮、电导率（）、饱和含水量（，）、和 等基础理化指标测定参照土壤农化分析。其中相对含水量（）计算公式如下：饲粮实际含水量（）。生长性能指标 对黑水虻幼虫和虫粪进行分离称重，分别记录黑水虻幼虫重量和数量，测定含水量，计算终末干虫体重，生长性能指标（基础）计算公式如下：幼虫产率（）终末干虫体重 基质总干重；虫体增重率（）（终末干虫体重初始干虫体重）试验天数；存活率（）终末虫数量 初始虫数量；百头虫重（）终末干虫体重 终末虫数量。数据处理及统计分析 采用 处理试验基础数据，并用 软件及 法进行单因素方差分析、相关性分析和组间多重比较。试验结果以“平均值标准误”表示，且 表示差异显著。采用 软件进行 和 分析。结果与分析 复合碳源饲粮在不同碳氮比下对黑水虻幼虫生长性能的影响 由表 可知，除 处理外，其他处理黑水虻幼虫存活率在不同碳氮比条件下达 以上，均处于较高水平。与其他处理相比，处理在碳氮比为 时，黑水虻幼虫存活率显著骤降至（），并随着碳氮比继续升高下降至，而其他处理存活率随碳氮比升高基本不受影响，这说明饲粮中添加葡萄糖在一定程度上导致黑水虻幼虫死亡率上升，碳源类型对存活率的影响大于碳氮比。而在相同碳源条件下，碳氮比提高，黑水虻幼虫产率、虫体增重率和百头虫重均呈逐渐下降趋势。不同类型碳源在同一碳氮比条件下，除碳氮比大于 的 处理由于黑水虻幼虫死亡率上升导致幼虫产率下降明显外，随着难降解碳源木屑比例的增大，黑水虻幼虫产率显著降低（）。进一步通过计算黑水虻幼虫百头虫重，排除 处理幼虫死亡所产生干扰，在同一碳氮比条件下各处理百头虫重均为相同趋势，由大到小分别为：。由此可见，虫体增重与碳源中的易生物利用碳源比例呈正相关关系。此外，虫体增重 率 由 大 到 小 分 别 为：，说明难易碳素等比例混合饲粮虫体增重最快，难易碳素复合碳源提高了幼虫生物量积累的速率。复合碳源饲粮在不同碳氮比下对黑水虻幼虫虫体营养成分含量的影响 由表 可知，随着饲粮木屑添加比例的提高，黑水虻幼虫虫体、和 含量在各碳氮比条件下显著提高（），相反，虫体 含量在各碳氮比条件下显著降低（）。由此可知，饲粮中的易生物利用碳源葡萄糖可显著降低虫体 含量累 积，提 高 黑 水 虻 幼 虫 饲 用 价 值。此 外，和 处理虫体 含量在碳氮比为 时较高，分别为 和，均显著高于其他处理（），说明易生物利用碳源葡萄糖显著影响虫体脂肪累积，并且碳氮比为 时更有利于虫体脂肪积累。本试验各处理虫体营养成分含量分别为 、，黑水虻幼虫属于典型高蛋白质、高脂肪饲料资源，期麦力文等：复合碳源饲粮在不同碳氮比下对黑水虻幼虫生长性能和虫体营养成分含量的影响饲粮中不同生物利用度碳源对黑水虻幼虫虫体营养成分含量影响巨大。基于 模型分析饲粮碳源组成调控黑水虻幼虫生长性能和虫体营养成分的作用因子 回归模型建立 以 个黑水虻幼虫生长性能和虫体营养成分含量指标作为因变量（），饲粮理化性质指标及碳素活度指标作为自变量（）进行 回归分析建立模型（表）。基于原始数据建立模型（），除 外各模型的自变量累积解释能力参数（）、因变量累积解释能力参数（）和因变量预测能力参数（）均大于，与 之差小于；将模型 的 含量原始数据进行 转换后建立模型，各诊断参数也均达到以上所述标准。对 模型进行 次置换检验，小于，为负值，未出现过拟合，这说明模型 和 构建成功，具有较好的拟合度和预测能力，可用于进一步辨识饲粮中调控黑水虻幼虫生