黄粉虫粉在水产养殖中的应用研究

黄粉虫粉在水产养殖中的应用研究

鱼粉、豆粕等常规蛋白资源缺乏和价格上涨等问题，严重限制水产养殖业的健康持续发展。而我国新型非粮蛋白源资源丰富，种类繁多，具有可持续利用等特点。因此，在全球粮食资源日渐紧缺的背景下，寻找供应稳定和价格低廉的新型非粮蛋白质来源，是解决水产饲料原料日益紧缺和节约鱼粉蛋白的有效方法。昆虫蛋白是极具开发潜力的动物蛋白源，其中作为新型非粮蛋白源之一的黄粉虫粉，近年来在水产饲料中受到广泛关注。

黄粉虫（Tenebrio molitor，TM）为鞘翅目拟步甲科粉甲属昆虫，分布在世界各地，四个发育阶段分别为卵、幼虫、蛹和成虫。其中黄粉虫粉是一种蛋白质、脂肪和能量含量高且氨基酸组成合理的优质可持续蛋白质来源，并含有抗菌肽、有提高水生动物饲料利用率等特点。随着黄粉虫产业的发展与不断完善，2011年欧盟批准黄粉虫粉可作为鱼类饲料的原料，且是一种非常稳定可持续的饲料来源。

黄粉虫粉的营养特性

全世界1 000～2 000 种可食用昆虫中，黄粉虫粉因富含必需氨基酸、脂质、脂肪酸、磷、镁和锌等矿物质，且氨基酸组成均衡、不饱和脂肪酸(PUFA)含量高。所以黄粉虫粉是一种很有潜力的健康饲料原料，是适用于水产养殖动物饲料添加的优质蛋白源。黄粉虫幼虫经干燥后得到的虫粉水分含量为0.87%～9.83%，蛋白质含量57.00%，脂质含量31.97%。Kröncke 等研究了不同干燥工艺对黄粉虫粉蛋白质含量的影响，结果表明，冷冻干燥和真空干燥时其含量最高。Rezaei 等和Selaledi 等的研究结果也表明不同的干燥工艺会导致黄粉虫营养成分的变化。黄粉虫幼虫粉的常规营养组成见表1。

表1 黄粉虫幼虫粉的常规营养组成（%）

黄粉虫粉替代鱼粉对水产养殖动物的影响

对水产养殖动物生长性能的影响

水生动物生长性能是评判水产饲料功效的最重要的依据之一，其主要受品种、环境和饲料营养等方面影响。大量研究表明，黄粉虫粉作为非粮蛋白源能够部分替代鱼粉。Gasco等在欧洲鲈、Piccolo等在金头鲷中研究发现，饲料中黄粉虫粉代替鱼粉比例为25%时，对欧洲鲈、金头鲷生长性能均无负面影响，且显著提高饲料转化率和蛋白质效率。在大口黑鲈中也有相似结果，黄粉虫粉替代饲料中25%的鱼粉，可提高生长性能。在罗氏沼虾饲料中黄粉虫蛋白粉替代12%鱼粉其增重率、日增重、特定生长率和蛋白质效率显著增加，饲料效率和存活率无显著差异。Rema 等研究脱脂黄粉虫粉替代鱼粉对虹鳟生长性能的影响，结果表明，饲料中脱脂黄粉虫粉替代60%鱼粉可显著提高虹鳟摄食量、特定生长率和蛋白质效率；当完全替代时，其饲料转化率达到最佳。黄粉虫粉部分替代鱼粉饲料效率的提高可能是因为黄粉虫粉中含有几丁质和壳聚糖等，它们被认为具有提高水生动物生长性能的潜力。Motte等研究了脱脂黄粉虫粉替代鱼粉对南美白对虾生长性能的影响，结果表明，饲料中加入脱脂黄粉虫粉显著提高了对虾的生长性能和饲料转化率，且替代鱼粉量为50%时蛋白质效率最佳。在尖吻鲈鱼、海参研究中均表明，黄粉虫粉高比例替代鱼粉对其生长无负面影响，这可能是黄粉虫粉具有丰富的氨基酸且必需氨基酸含量高、营养全面，能够满足水产动物营养需求。

对水产养殖动物肌肉品质的影响

肌肉中粗蛋白、粗脂肪等营养成分含量以及肌肉质构特性是评价水生动物肌肉品质的重要指标，其与机体营养状况和机体健康密切相关。研究表明，饲料中黄粉虫粉替代鱼粉对水生动物的肌肉品质有不同的影响。Rema 等研究表明，饲料中脱脂黄粉虫粉替代鱼粉提高虹鳟幼鱼全身粗蛋白含量，降低粗脂肪含量。黄粉虫粉完全替代鱼粉对虹鳟肌肉的pH、持水能力和剪切力无显著影响。Iaconisi 等研究发现黑斑鲷肌肉持水能力、硬度、内聚性、弹性和黏附性不受饲料中黄粉虫粉替代鱼粉的影响。大黄鱼饲料中黄粉虫粉替代鱼粉，其肌肉胶原蛋白和羟脯氨酸含量以及剪切力和咀嚼性显著提高。在欧洲鲈中研究表明，脱脂黄粉虫粉替代鱼粉对其肌肉营养成分和肌肉品质无不良影响，且肌肉中的二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）含量高于欧洲食品安全局（2010）建议的人类食用EPA 和DHA 推荐量。这可能是脱脂处理使黄粉虫粉的粗蛋白含量更高、抗降解性更好。在大西洋鲑研究中发现，饲料中黄粉虫粉完全替代鱼粉对大西洋鲑肌肉的感官品质并无显著差异，如肉色、气味和味道等指标。这可能是黄粉虫粉富含氨基酸、脂质、维生素和矿物质等成分，能够很好地满足水生动物对营养的需求。而黄粉虫粉替代鱼粉对水产养殖动物肌肉品质的影响不同可能是养殖动物种类以及黄粉虫粉脱脂水平不同等差异造成的。

对水产养殖动物消化吸收功能的影响

机体消化吸收功能对水产养殖动物健康生长至关重要,主要体现在蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活性等。研究发现，饲粮中黄粉虫粉部分替代鱼粉可促进水产养殖动物消化吸收功能。Rios 等研究表明，黄粉虫粉替代25%鱼粉对南美白对虾血清胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶活性无显著影响。任顺等研究表明，锦鲤前肠脂肪酶活性随黄粉虫替代鱼粉比例增加变化差异不显著，且替代20%鱼粉前肠蛋白酶活性显著提高。唐扬等用黄粉虫粉替代牛蛙饲料中的鱼粉发现，随着替代比例的升高，其肠道脂肪酶、淀粉酶和蛋白酶活性均呈先上升后下降趋势，且替代50%鱼粉时脂肪酶活性最高。冯麒凤等研究表明，饲料中黄粉虫粉替代15%鱼粉会降低大鲵肠道蛋白酶活性，淀粉酶活性差异不显著。这可能是黄粉虫粉中几丁质含量不同导致的。饲料中存在低水平的几丁质，可通过调节肠道有益微生物群的组成促进宿主的消化功能，而高水平几丁质对部分水产养殖动物蛋白质消化有负面影响，限制了营养物质的利用。

对水产养殖动物免疫功能的影响

为了保持水产养殖动物机体健康，维持正常生命活动，机体会通过特异性免疫和非特异性免疫两种途径抵御外界病原体的侵害，非特异性免疫是抵御病原体的主要途径。研究表明，饲料中黄粉虫粉部分替代鱼粉能提高水产养殖动物的免疫应答和抗病力。Su等研究表明，黄粉虫粉部分替代鱼粉，黄颡鱼血清溶菌酶（LZM）、补体3（C3）活性显著高于对照组，且血浆免疫球蛋白M(IgM)、白介素-2（IL-2）显著升高，脾脏和肾脏组织中主要组织相容性复合体II（MHCII）基因mRNA 水平表达均显著上调。Ge 等在饲料中黄粉虫粉部分替代鱼粉可提高大口黑鲈肠道的免疫功能，48%比例替代组肠道肿瘤坏死因子-α（TNF-α）表达增强，血浆白细胞介素-1β（IL-1β）及脂多糖（LPS）水平上升。Feng等在罗氏沼虾研究中发现，随着饲料中黄粉虫蛋白粉含量的增加，总血细胞计数（THC）、半颗粒细胞（SC）、颗粒细胞（GC）和透明质细胞（HC）的数量以及酚氧化酶（PO）、LZM 和碱性磷酸酶（ALP）的活性增加，且12%黄粉虫蛋白粉对其生长、免疫参数具有较好的影响。同样，在南美白对虾的研究中发现，副溶血性弧菌攻毒后加入黄粉虫粉能够提高对虾免疫力和抗病能力，从而提高对虾的存活率。这可能是饲料中存在黄粉虫粉对水产养殖动物具有免疫刺激活性。黄粉虫粉中存在的几丁质对先天免疫和适应性免疫反应具有复杂的影响，有激活先天免疫细胞的能力，通过多种细胞表面受体诱导细胞因子的产生刺激机体免疫系统。此外，几丁质还可作为益生元底物，显著增加水产养殖动物肠道中有益细菌的数量，从而增强机体的免疫功能。

对水产养殖动物抗氧化能力的影响

抗氧化酶是鱼类组织对抗氧化应激的主要细胞保护机制，其活性常常被认为是评估水生动物在应对外部刺激（如饮食操纵）时健康状况的关键指标。研究表明，黄粉虫粉部分替代鱼粉具有增强鱼类肠道抗氧化防御系统的能力。在褐牙鲆的研究中发现，随着饲料中黄粉虫粉替代鱼粉比例增加，血清髓过氧化物酶（MPO）活性先下降后增加，谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性显著增加。相似地，在鳜鱼的研究中发现，血清超氧化物歧化酶（SOD）活性随着饲料中黄粉虫粉含量的增加而显著升高，黄粉虫粉替代鱼粉比例达到30%时，鳜鱼SOD 活性最高，GPx 活性显著高于对照组。这可能是饲料中黄粉虫粉部分替代鱼粉或豆粕并没有引起鱼类的氧化应激反应，而是增加了机体的抗氧化能力。Henry 等研究结果表明，虹鳟饲料中黄粉虫粉替代25%和50%鱼粉，可显著增加前肠SOD、过氧化氢酶（CAT）、GSH-Px、谷胱甘肽还原酶（GR）和6-磷酸葡萄糖脱氢酶（G6DPH）的活性，且前肠和后肠MDA 的水平显著降低，此外血浆SOD 活性显著增加。在大西洋白姑鱼的研究中发现，肝脏SOD、GR 活性和肠道CAT 活性，随着饲料中加入黄粉虫粉替代鱼粉比例升高而增加。这可能是黄粉虫幼虫粉脂质中富含具有抗炎特性的单不饱和脂肪酸（MUFA）和PUFA，当饲料中黄粉虫粉部分替代鱼粉时，可增加细胞中氧自由基等生物活性因子的含量和抗氧化酶的浓度，进而加强水产养殖动物机体抗氧化能力。

小结

综上所述，黄粉虫粉作为新型非粮蛋白源可以部分替代鱼粉，应用于水产饲料中，对养殖动物的生长及健康有较好促进作用，但关于黄粉虫粉对水产养殖动物的消化吸收功能、免疫功能和抗氧化能力等影响机制尚无具体报道，有待进一步研究。因此应用到饲料开发中需要关注以下几方面：探究黄粉虫粉和其他饲料原料之间的相互作用，确保其使用的安全性；加强黄粉虫粉加工工艺方面的研究，以合理的价格进行大规模生产、提高其营养价值；探究黄粉虫粉高比例替代鱼粉时，其几丁质及甲壳素对水产动物的影响机制；系统研究黄粉虫粉在生产实践中的应用及其对不同种类的水产养殖动物、不同生长阶段的适宜添加水平，从而为开发黄粉虫粉新型非粮蛋白源提供理论基础。