据联合国粮食与农业组织(FAO)统计报道指出，到2050年，世界人口预计将从2010年的70亿增长到90亿，这将导致全球对肉产品的需求量比2010年增长58%^[1]。这一趋势表明，人和动物对粮食的需求量将持续增长，人畜争粮的现象将日益突出，尤其是对蛋白质饲料原料的需求。豆粕作为传统的蛋白质饲料资源，其2017年我国的进口量达9 553万t，占国内供给总量的86%以上，进口量创历史新高^[2]。因此，降低养殖业对豆粕的过度依赖，开发适宜的蛋白质替代资源已成为解决我国畜牧业发展过程中蛋白质饲料原料短缺问题的关键。

昆虫作为世界上最大的生物类群，被认为是当前最具开发潜力的动物蛋白质饲料资源。联合国FAO于2013年推出的《可食用昆虫报告》一文中^[3]，就力推在世界范围内用昆虫替代畜禽蛋白质饲料的来源，以此来缓解畜禽养殖业中面临的蛋白质饲料资源供应不足的问题，黑水虻(Hermetia illucens L.)即为其中应用前景最广的一种。

黑水虻是一种能以畜禽粪便、腐烂水果和蔬菜以及餐厨生活垃圾等为食的腐生性水虻科昆虫。黑水虻幼虫的营养价值很高，经测定，其粗蛋白质含量高达44%，粗脂肪含量为15%~49%，同时含有丰富的畜禽生长所必需的氨基酸、矿物质和脂肪酸，如赖氨酸、蛋氨酸、精氨酸、钙、铁、锌等物质^[4]，同时还含有对宿主具有益生效果的抗菌肽和几丁质等物质^[5]，其不仅可作为良好的蛋白质饲料原料应用于畜禽养殖生产中，解决当前蛋白质饲料紧缺的问题，还可很好地解决畜禽粪污和餐厨垃圾带来的环境污染问题。目前，国内关于黑水虻幼虫粉作为饲料蛋白质原料的研究尚处于探索阶段。张放等^[6]研究发现，饲粮中添加2.5%的黑水虻幼虫粉，对生长猪的生长性能无负面影响，但影响了机体的脂代谢和氮代谢相关的血液生化指标。本试验前期结果表明，与对照组和8%黑水虻幼虫粉组相比，饲粮中添加4%的黑水虻幼虫粉显著增加了育肥猪的平均日增重，并降低了料重比，表明饲粮中添加4%的黑水虻幼虫粉显著提高了育肥猪的生长性能。但饲粮中添加不同比例的黑水虻幼虫粉对育肥猪血清中氨基酸含量是否具有影响还不得而知。基于此，本试验旨在深入探讨饲粮中添加不同比例的黑水虻幼虫粉对育肥猪营养物质消化率、血清生化指标和氨基酸组成的影响，为进一步开发黑水虻虫粉作为蛋白质饲料资源在养猪生产中的应用提供理论依据。

1 材料与方法 1.1 试验材料

本试验所用黑水虻幼虫粉由广州安芮洁环保科技有限公司提供。餐厨饲养的黑水虻活虫经收集后，采用微波干燥制成风干样。黑水虻幼虫粉的常规营养成分如表 1所示，均为本实验室实测值。

1.2 试验动物、分组与饲养管理

试验选取72头初始体重相近[(76.0±0.56) kg]且健康的“杜×长×大”三元杂交母猪，采用单因子完全随机试验设计，按体重随机分配到3种饲粮处理中，以栏为单位，每个组8栏(重复)，每栏3头猪。对照组饲喂基础饲粮，试验组分别饲喂含有4%和8%黑水虻幼虫粉的试验饲粮。通过调整饲粮配方，使得各组饲粮的粗蛋白质、代谢能、赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸以及色氨酸的含量基本一致，且营养成分均满足NRC(2012)^[7]推荐的育肥猪的营养需要量。3种饲粮组成及营养水平见表 2。

动物饲养试验于2018年1~3月在广东省农业科学院动物科学研究所试验基地开展，试验期为46 d，其中包括预试期4 d。3组试验猪均在同一舍内进行分栏饲养，圈舍大小为2.5 m×3.0 m且含有部分水泥漏缝地板。试验期间，所有猪自由采食(每日饲喂2次，于08:00和16:00定时饲喂，饲喂量以料槽中含有较少余料为宜)，自由饮水。每天不定期冲洗笼舍，并保持猪舍内清洁、通风和干燥。试验期间记录每天的采食量，并观察仔猪的健康状况。

1.3 样品采集与处理

试验结束前连续3 d采集饲粮和新鲜粪便样品，饲粮采集以组为单位每次采集100 g，粪便采集以栏为单位，用棉签刺激每头猪的直肠采集新鲜粪样，将每栏猪的粪样充分混合后取300 g，剔除毛屑后加入10 mL浓度为10%的盐酸充分混匀，置于-20 ℃保存待测。

试验结束当天，试验猪禁食12 h后，从每栏里抽取体重接近平均体重的1头猪(每个组8头猪，共24头猪)，采集前腔静脉血10 mL，血液低温静置30 min后，在4 ℃条件下3 000 r/min离心10 min得到血清，分装后于-20 ℃冰箱保存备用。

1.4 测定指标与方法 1.4.1 营养物质消化率的测定

参照《饲料中盐酸不溶灰分的测定》(GB/T 23742—2009)^[8]测定饲粮和粪中盐酸不溶灰分含量。干物质、钙和磷含量测定参照《饲料分析与检测》^[9]，粗蛋白质含量使用全自动凯氏定氮仪测定，粗灰分含量使用马弗炉进行测定，用内源指示剂盐酸不溶灰分标记法计算营养物质的消化率^[10]。具体计算公式如下:

1.4.2 血清生化指标的测定

血清中总蛋白、白蛋白、球蛋白、尿素氮、葡萄糖、甘油三酯、总胆固醇、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白含量以及谷丙转氨酶和谷草转氨酶活性等生化指标均按照说明书使用酶标仪进行测定，所使用的试剂盒购买于南京建成生物工程研究所。

1.4.3 血清中游离氨基酸组成的测定

采用L-8900全自动氨基酸分析仪(日立，日本)测定血清中游离氨基酸的含量。准确量取300 μL的血清于2 mL的离心管中，加入1.2 mL浓度为10%(质量体积分数)的磺基水杨酸纳溶液，经充分混匀后于4 ℃条件下13 000×g离心10 min，吸取上清液用0.22 μm的水相滤膜过滤至样品瓶中待测，并计算样品中总氨基酸(total amino acid，TAA)、必需氨基酸(essential amino acid，EAA)和非必需氨基酸(non-essential amino acid，NEAA)的含量。

1.5 统计分析

试验数据采用SPSS 20.0软件包中的one-way ANOVA模块进行单因素方差分析，差异显著者再用Tukey’s进行多重比较。所有结果数据均表示为平均值±标准误，P < 0.01表示差异极显著，P < 0.05表示差异显著。

2 结果与分析 2.1 黑水虻幼虫粉对育肥猪营养物质消化率的影响

由表 3可知，与对照组与4%黑水虻幼虫粉组相比，饲粮中添加8%黑水虻幼虫粉显著降低了粗蛋白质的消化率(P < 0.05)，而对照组与4%黑水虻幼虫粉组的粗蛋白质消化率差异不显著(P < 0.05)。与对照组相比，饲粮中添加4%黑水虻幼虫粉显著提高了有机物的消化率(P < 0.05)，而8%黑水虻幼虫粉组的有机物消化率与对照组和4%黑水虻幼虫粉组相比差异不显著(P>0.05)。此外，不同饲粮处理对干物质、粗灰分、粗脂肪、钙和磷的消化率无显著影响(P>0.05)。

2.2 黑水虻幼虫粉对育肥猪血清生化指标的影响

由表 4可知，与对照组相比，饲粮添加4%黑水虻幼虫粉显著增加了血清中总蛋白的含量(P < 0.05)，但8%黑水虻幼虫粉组与对照组和4%黑水虻幼虫粉组均无显著差异(P>0.05)。与对照组和8%黑水虻幼虫粉组相比，饲粮添加4%黑水虻幼虫粉显著减少了血清中尿素氮的含量(P < 0.05)，而增加了血清中白蛋白的含量(P < 0.05)。与对照组相比，饲粮添加4%和8%黑水虻幼虫粉显著增加了血清中葡萄糖的含量(P < 0.05)。此外，不同饲粮处理对育肥猪血清中球蛋白、白球比、甘油三酯、胆固醇、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白含量以及谷草转氨酶和谷丙转氨酶的活性无显著影响(P>0.05)。

2.3 黑水虻幼虫粉对育肥猪血清氨基酸组成的影响

由表 5可知，饲粮添加黑水虻幼虫粉显著影响了血清中亮氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、苏氨酸以及总必需氨基酸的含量(P < 0.05)。与对照组相比，饲粮中添加4%黑水虻幼虫粉显著增加了血清中缬氨酸、蛋氨酸、苏氨酸和总必需氨基酸的含量(P < 0.05)；而8%黑水虻幼虫粉组与对照组和4%黑水虻幼虫粉组相比，血清中上述氨基酸的含量差异不显著(P>0.05)。此外，与对照组相比，饲粮中添加8%黑水虻幼虫粉显著增加了血清中亮氨酸的含量(P < 0.05)，4%黑水虻幼虫粉组与对照组和8%黑水虻幼虫粉组相比，血清中亮氨酸的含量差异不显著(P>0.05)。不同饲粮处理对血清中赖氨酸、精氨酸、异亮氨酸、组氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、丙氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、甘氨酸、丝氨酸、酪氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、总氨基酸以及总非必需氨基酸的含量无显著影响(P>0.05)。

3 讨论 3.1 黑水虻幼虫粉对育肥猪营养物质消化率的影响

目前，有关黑水虻幼虫粉在猪上的应用相对较少，张放等^[11]给育肥猪饲喂2.5%的黑水虻幼虫粉对其干物质、粗蛋白质和粗脂肪的消化率无显著影响，但显著降低粗灰分的消化率。在本试验中，4%黑水虻幼虫粉组的有机物消化率显著高于对照组。动物对饲料中营养物质的消化吸收和利用效率越高，对动物的生长就越有利。因此，这一研究结果正好解释我们前期的研究发现，即饲粮添加4%的黑水虻幼虫粉提高了育肥猪的生长性能。此外，本试验还发现8%黑水虻幼虫粉组的粗蛋白质消化率显著低于对照组。黑水虻幼虫含有丰富的几丁质物质，不易被宿主消化，浓度过高时对蛋白质的消化有负面效应^[12-13]。这一研究结果也正好解释饲粮添加8%黑水虻幼虫粉对育肥猪的生长性能无正面效应的原因。总体而言，本试验中营养物质消化率的结果表明，饲粮中添加一定比例的黑水虻幼虫粉，有利于机体对营养物质的消化吸收，进而提高动物的生长性能，但超过一定比例，将不利于动物机体对营养物质的消化吸收。

3.2 黑水虻幼虫粉对育肥猪血清生化指标的影响

在一定程度上，血清中的生化指标可间接反映宿主的整体代谢状况，也是衡量宿主健康标准的指标^[14]。良好的新陈代谢可促进动物对营养物质的消化吸收，进而维持机体的营养平衡，改善动物的生长性能，进一步提高生产效益。血清中总蛋白、白蛋白和球蛋白含量可反映机体肝脏的功能状况。血清总蛋白是由白蛋白和球蛋白组成，可为机体进一步合成体蛋白提供有利的内环境，进而促进蛋白质合成和动物的生长^[15]。白蛋白是衡量宿主营养状况和肝脏功能状况的重要指标之一，在肝脏蛋白质代谢中起着重要的作用。在本试验中，饲粮中添加4%黑水虻幼虫粉显著增加了血清中总蛋白和白蛋白的含量，表明黑水虻幼虫粉的添加在一定程度上加强了机体新陈代谢并提高蛋白质沉积，促进猪的消化吸收能力，进而促进育肥猪的生长。尿素氮是机体氨基酸代谢的终产物之一，能反映出蛋白质在机体内的代谢利用状况，通常用来评估动物的生长以及营养物质消化的趋势，其含量降低则表明在体内氮沉积增加，提高饲料中蛋白质的利用率，相反则表明蛋白质分解代谢加强，氮沉积降低^[16]，同时还能准确反映出动物机体蛋白质代谢和氨基酸之间的平衡状态^{[10, 17]}。本试验中，与对照组相比，在饲粮中添加4%黑水虻幼虫粉显著降低了血清中尿素氮含量，这一研究结果与我们前期的生长性能结果和养分消化率的结果相一致。尿素合成是一个消耗能量的过程，合成1 mol尿素需消耗3 mol的ATP^[18]。血清尿素水平的降低一方面表明氨基酸脱氨基过程的降低，导致肝脏中尿素合成的降低，同时降低了机体对能量的消耗；另一方面表明机体对蛋白质和氨基酸的利用率增加，进而促进育肥猪的生长。葡萄糖是产生ATP的主要能源物质，为宿主提供其生长所需的能量。在本试验中，饲粮添加4%和8%黑水虻幼虫粉显著增加了血清中的葡萄糖含量，表明黑水虻的添加为宿主的生长提供了更多的能量物质，进而促进育肥猪的生长。总而言之，上述血清生化指标的结果表明饲粮中添加4%黑水虻幼虫粉可增强机体新陈代谢并提高蛋白质沉积，进而促进了育肥猪的生长。

3.3 黑水虻幼虫粉对育肥猪血清氨基酸组成的影响

血清中的游离氨基酸可直接参与机体氨基酸的代谢并调控蛋白质的沉积，其水平高低可反映动物机体内氨基酸的代谢状况。本试验研究结果发现，饲粮添加4%黑水虻幼虫粉显著增加了血清中一些必需氨基酸的含量，如缬氨酸、蛋氨酸、苏氨酸以及总必需氨基酸；同时，饲粮添加8%黑水虻幼虫粉也增加了血清中亮氨酸的含量。血清氨基酸含量受饲粮蛋白质水平和氨基酸平衡状况的影响。黑水虻幼虫粉的营养价值较高，对于必需氨基酸而言，其氨基酸组成相对均衡，与豆粕相比，除了精氨酸、蛋氨酸和苏氨酸外，其余氨基酸的含量高于或者接近于豆粕^[19-20]。在本试验中，通过调整饲粮配方，各组饲粮的粗蛋白质水平相同，赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸和色氨酸的含量基本一致。因此，血清中上述必需氨基酸含量的升高，表明黑水虻幼虫粉的添加使得饲粮中氨基酸更趋平衡，在一定程度上促进了动物机体对氨基酸的吸收，使得更多的氨基酸进入血液，但相关机理还需进一步的研究。

4 结论

综上所述，在本试验条件下，饲粮中添加4%黑水虻幼虫粉可调控机体与氮代谢和糖代谢相关的血清生化指标，增加有机物的消化率以及血清中游离氨基酸的含量，尤其是必需氨基酸的含量显著增加。这表明在饲粮中适量应用黑水虻幼虫粉替代部分豆粕是可行的，有利于新型优质蛋白质原料的开发。