动物营养学报 >

2025 , Vol. 37 >Issue 6: 3667 - 3683

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2025.302

研究论文

黑水虻幼虫全虫粉和脱脂虫粉对保育猪生长性能、血清生化、抗氧化和免疫指标以及粪便菌群和挥发性脂肪酸含量的影响

  • 徐翊豪 , 1, 2 ,
  • 冯明林 1, 2 ,
  • 王琪 1, 3 ,
  • 胡欢 4 ,
  • 刘志云 , 1, 3, *
展开
  • 1 重庆市畜牧科学院,荣昌 402460
  • 2 西南大学动物科学技术学院,重庆 402604
  • 3 生猪技术创新中心(重庆),荣昌 402460
  • 4 河南瑞昂畜牧科技有限公司,郑州 450003
*刘志云,副研究员,E-mail:

徐翊豪(2000—),男,河南洛阳人,硕士研究生,从事动物营养与饲料科学研究。E-mail:

Copy editor: 田艳明

收稿日期: 2024-10-31

  网络出版日期: 2025-06-12

基金资助

国家生猪技术创新中心先导科技项目(NCTIP-XD/B06)

收起

Effects of Whole and Defatted Black Soldier Fly Larva Meals on Growth Performance, Serum Biochemical, Antioxidant and Immune Indices, and Fecal Microbiota and Volatile Fatty Acid Contents of Nursery Piglets

  • XU Yihao , 1, 2 ,
  • FENG Minglin 1, 2 ,
  • WANG Qi 1, 3 ,
  • HU Huan 4 ,
  • LIU Zhiyun , 1, 3, *
Expand
  • 1 Chongqing Academy of Animal Sciences, Rongchang 402460, China
  • 2 College of Animal Science and Technology, Southwest University, Chongqing 402604, China
  • 3 Pig Technology Innovation Center (Chongqing), Rongchang 402460, China
  • 4 Henan Ruiang Animal Science and Technology Co., Ltd., Zhengzhou 450003, China
* associate professor, E-mail:

Received date: 2024-10-31

  Online published: 2025-06-12

Fold

摘要

本试验旨在研究饲粮中添加黑水虻幼虫全虫粉和脱脂虫粉对保育猪生长性能、血清生化、抗氧化和免疫指标以及粪便菌群和挥发性脂肪酸含量的影响。选取180头健康状况良好、体重为(11.61±0.30) kg的“长白×荣昌”二元杂交保育仔猪,随机分为3组,每组6个重复,每个重复10头猪。对照组饲喂基础饲粮,全虫粉组和脱脂虫粉组分别饲喂在基础饲粮中添加5%黑水虻幼虫全虫粉和5%黑水虻幼虫脱脂虫粉的饲粮。试验期30 d,分为第1~15天和第16~30天2个阶段。结果表明:1)各组间保育猪生长性能、腹泻率和血清生化指标均无显著差异(P>0.05)。2)试验第15天,全虫粉组和脱脂虫粉组血清谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性显著低于对照组(P<0.05);试验第30天,全虫粉组和脱脂虫粉组血清总抗氧化能力(T-AOC)显著低于对照组(P<0.05)。3)试验第15天,脱脂虫粉组血清白细胞介素-10(IL-10)含量显著低于全虫粉组(P<0.05)。4)全虫粉组粪便异戊酸含量显著高于脱脂虫粉组和对照组(P<0.05),各组间粪便其他挥发性脂肪酸含量均无显著差异(P>0.05)。5)脱脂虫粉组粪便菌群ACE和Chao指数显著高于全虫粉组(P<0.05)。在门水平上,全虫粉组粪便螺旋体门(Spirochaetota)相对丰度显著低于对照组和脱脂虫粉组(P<0.05);粪便放线菌门(Actinobacteriota)相对丰度显著高于脱脂虫粉组(P<0.05)。在属水平上,与对照组相比,全虫粉组和脱脂虫粉组粪便链球菌属(Streptococcus)相对丰度极显著提高(P<0.01)。综上所述,饲粮中添加5%黑水虻幼虫全虫粉和脱脂虫粉对保育猪生长性能以及血清生化和免疫指标没有负面影响,但降低了血清GSH-Px活性和T-AOC,并在一定程度上改变了粪便菌群结构。

关键词： 黑水虻幼虫; 保育猪; 生长性能; 血清指标; 粪便菌群; 挥发性脂肪酸

本文引用格式

徐翊豪 , 冯明林 , 王琪 , 胡欢 , 刘志云 . 黑水虻幼虫全虫粉和脱脂虫粉对保育猪生长性能、血清生化、抗氧化和免疫指标以及粪便菌群和挥发性脂肪酸含量的影响[J]. 动物营养学报, 2025 , 37(6) : 3667 -3683 . DOI: 10.12418/CJAN2025.302

Abstract

This experiment was conducted to study the effects of dietary whole and defatted black soldier fly larva meals on growth performance, serum biochemical, antioxidant and immune indices, and fecal microbiota and volatile fatty acid contents of nursery piglets. A total of 180 healthy “Landrace×Rongchang” binary hybrid nursery piglets with body weight of (11.61±0.30) kg were randomly divided into 3 groups with 6 replicates per group and 10 pigs per replicate. The pigs in the control group were fed a basal diet, and those in whole insect meal group and defatted insect meal group were fed the basal diet supplemented with 5% whole black soldier fly larva meal and 5% defatted black soldier fly larva meal, respectively. The experiment lasted for 30 days, which was divided into two stages as days 1 to 15 and days 16 to 30. The results showed as follows: 1) there were no significant differences in growth performance, diarrhea rate and serum biochemical indices among all groups (P>0.05). 2) On day 15, the serum glutathione peroxidase (GSH-Px) activity in whole insect meal group and defatted insect meal group was significantly lower than that in the control group (P<0.05); on day 30, the serum total antioxidant capacity (T-AOC) in whole insect meal group and defatted insect meal group was significantly lower than that in the control group (P<0.05). 3) On day 15, the serum interleukin-10 (IL-10) content in defatted insect meal group was significantly lower than that in whole insect meal group (P<0.05). 4) The isovaleric acid content in feces in whole insect meal group was significantly higher than that in defatted insect meal group and the control group (P<0.05), but there were no significant differences in the other volatile fatty acid contents in feces among all groups (P>0.05). 5) The ACE and Chao indices of fecal microbiota in defatted insect meal group were significantly higher than those in whole insect meal group (P<0.05). At the phylum level, the Spirochaetota relative abundance in feces in whole insect meal group was significantly lower than that in the control group and defatted insect meal group (P<0.05), the Actinobacteriota relative abundance in feces was significantly higher than that in defatted insect meal group (P<0.05). At the genus level, compared with the control group, the Streptococcus relative abundance in whole insect meal group and defatted insect meal group was extremely significantly increased (P<0.01). In conclusion, dietary supplementation of 5% whole and defatted black soldier fly larva meals has no negative effects on growth performance, serum biochemical and immune indices of nursery piglets, but reduces the serum GSH-Px activity and T-AOC, and changes the fecal microbiota structure to a certain extent.

Key words： black soldier fly larva; nursery piglets; growth performance; serum indices; fecal microbiota; volatile fatty acids

黑水虻是一种腐生性双翅目昆虫,其幼虫具有繁殖量高、食谱丰富、耐受力强、营养需求低、可生存环境广以及安全性高的特点。黑水虻幼虫在自然界中能够分解并转化畜禽粪便、厨余垃圾等有机废物,合成自身的蛋白质和脂肪,有利于保护生态环境。其富含蛋白质、微量元素和脂肪等营养物质,同时富含抗菌肽、几丁质和月桂酸等多种具有生物活性物质的特质,可在动物饲料生产中作为新型饲料原料进行应用[1]。研究表明,饲粮中添加黑水虻幼虫脱脂虫粉部分替代豆粕(替代比例为0~25%)对肉鸡生长性能、血清生化指标、脏器指数、免疫性能和主要肉品质指标均无负面影响或具有有益作用[1-2];在20~40周龄和60~69周龄海兰褐蛋鸡饲粮中分别添加7.3%~14.6%黑水虻幼虫脱脂虫粉和1%~3%黑水虻幼虫全虫粉可以提高海兰褐蛋鸡产蛋量、产蛋率以及空肠和总肠道重量,降低料蛋比和破软蛋率[3-4];使用黑水虻幼虫全虫粉替代鱼粉对凡纳滨对虾幼虾(替代比例为15%~20%)、黄颡鱼幼鱼(替代比例为0~30%)、鲈鱼幼鱼(替代比例为10%)和罗非鱼(替代比例为0~45%)生长性能均具有促进作用[5-8];仔猪饲粮中使用黑水虻幼虫粉可以对仔猪生长性能和肠道健康产生积极影响[9]。目前,黑水虻产品的应用价值已经得到了广泛证明,但相关研究仍然只集中在黑水虻幼虫粉对家禽、鱼类和猪生长性能[10-14]、营养物质表观消化率、血清生化指标及肠道健康等的潜在影响上[13-15],而黑水虻幼虫全虫粉和脱脂虫粉在保育猪上应用的对比研究目前仍然较少。
因此,本试验通过研究黑水虻幼虫全虫粉和脱脂虫粉替代鱼粉对保育猪生长性能、血清生化、抗氧化和免疫指标以及粪便菌群和挥发性脂肪酸含量的影响,旨在为黑水虻在保育猪上的应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 动物伦理声明

本动物试验经重庆市畜牧科学院实验动物伦理委员会批准(批准号:XKY-20220805)。

1.2 试验材料

本试验所用的黑水虻产品由喂食餐厨垃圾的13日龄幼虫制得,出油率为32.4%。黑水虻幼虫全虫粉和脱脂虫粉营养成分见表1。
表1 黑水虻幼虫全虫粉和脱脂虫粉营养成分(风干基础)

Table 1 Nutrients in whole and defatted black soldier fly larva meals (air-dry basis) %

项目
Items		 黑水虻幼虫全虫粉
Whole black soldier fly larva meal		 黑水虻幼虫脱脂虫粉
Defatted black soldier fly larva meal
干物质DM 95.13 92.17
粗蛋白质CP 36.44 51.14
粗脂肪EE 32.43 1.07
粗纤维CF 4.46 9.81
总能GE/(MJ/kg) 22.55 14.48
钙Ca 5.48 7.29
磷P 0.72 0.91
几丁质Chitin 4.83 6.30

营养成分均为实测值。

Nutrients were all measured values.

1.3 试验设计和饲养管理

选取180头健康状况良好、体重为(11.61±0.30) kg的“长白×荣昌”二元杂交保育仔猪,随机分为3组,每组6个重复,每个重复10头猪。对照组饲喂基础饲粮,全虫粉组和脱脂虫粉组分别饲喂在基础饲粮中添加5%黑水虻幼虫全虫粉和5%黑水虻幼虫脱脂虫粉的饲粮。试验期30 d,分为第1~15天和第16~30天2个阶段。基础饲粮参照NRC(2012)饲养标准配制,各组饲粮组成及营养水平见表2。
表2 饲粮组成及营养水平(风干基础)

Table 2 Composition and nutrient levels of diets (air-dry basis) %

项目
Items		 对照组
Control group		 全虫粉组
Whole insect
meal group		 脱脂虫粉组
Defatted insect
meal group
原料Ingredients
玉米Corn 58.45 55.86 56.06
豆粕Soybean meal 14.00 14.00 14.00
膨化大豆Extruded soybean 10.20 11.30 10.80
大豆浓缩蛋白Soy protein concentrate 1.00 1.00
鱼粉Fish meal (65% CP) 3.00
黑水虻幼虫全虫粉Whole black soldier fly larva meal 5.00
黑水虻幼虫脱脂虫粉Defatted black soldier fly larva meal 5.00
乳清粉Whey powder 5.00 5.00 5.00
次粉Wheat middling 2.80 2.80 2.90
葡萄糖Glucose 1.00 1.00 2.00
大豆油Soybean oil 1.00 0.70 1.20
石粉Limestone 0.80 0.26
磷酸氢钙CaHPO4 0.70 0.90 0.89
食盐NaCl 0.20 0.30 0.30
氯化胆碱Choline chloride (60%) 0.10 0.10 0.10
赖氨酸Lys (98%) 0.50 0.55 0.56
蛋氨酸Met 0.20 0.17 0.16
色氨酸Trp 0.06 0.05 0.02
苏氨酸Thr 0.22 0.24 0.24
预混料Premix1) 0.77 0.77 0.77
合计Total 100.00 100.00 100.00
营养水平Nutrient levels2)
干物质DM 88.66 88.33 88.39
净能NE/(MJ/kg) 10.85 10.85 10.85
粗蛋白质CP 19.09 19.00 18.98
钙Ca 0.66 0.67 0.66
总磷TP 0.48 0.51 0.49
几丁质Chitin 0.24 0.32
有效磷AP 0.36 0.35 0.35
苏氨酸Thr 0.82 0.91 0.90
半胱氨酸Cys 0.19 0.21 0.20
蛋氨酸Met 0.36 0.38 0.35
异亮氨酸Ile 0.66 0.74 0.75
赖氨酸Lys 1.21 1.36 1.38

1)预混料为每千克饲粮提供 The premix provided the following per kg of diets:VA 12 000 IU,VD3 2 500 IU,VE 30 IU,VK3 3.0 mg,VB12 0.012 mg,核黄素 riboflavin 4.0 mg,D-泛酸 D-pantothenic acid 15.0 mg,烟酸 nicotinic acid 30.0 mg,胆碱 choline 348.0 mg,叶酸 folic acid 0.7 mg,VB1 1.5 mg,VB6 3 mg,Cu 30 mg,Fe 100 mg,Zn 100 mg,Mn 10 mg,Na 0.30 mg,I 0.14 mg。
2)干物质、粗蛋白质、钙、总磷和氨基酸含量为实测值,净能和有效磷含量根据饲料大数据平台(http://www.feedsaas.com/)和NRC(2012)计算所得,几丁质含量根据黑水虻幼虫粉中几丁质含量计算所得。The contents of DM, CP, Ca, TP and amino acids were measured values, the net energy and AP content were calculated according to the feed big data platform (http://www.feedsaas.com/) and NRC (2012), and the chitin content was calculated according to the chitin content in black soldier fly larva meal.

1.4 样品采集和指标测定

1.4.1 饲粮常规营养成分含量测定

饲粮干物质、粗蛋白质、钙、总磷和氨基酸含量分别参照《饲料中水分的测定》(GB/T 6435—2014)、《饲料中粗蛋白的测定 凯氏定氮法》(GB/T 6432—2018)、《饲料中钙的测定》(GB/T 6436—2018)、《饲料中总磷的测定 分光光度法》(GB/T 6437—2018)和《饲料中氨基酸的测定》(GB/T 18246—2019)测定。

1.4.2 生长性能和腹泻率

分别于试验第1天、第15天和第30天,所有试验猪禁食12 h后称重,计算平均日增重(ADG);试验期间,每次饲喂前将饲粮称重并记录,次日饲喂前记录余料重量,计算平均日采食量(ADFI),并进一步计算料重比(F/G)。试验期间,每天09:00和17:00分别检查仔猪肛门,记录粪便污染和发红情况;试验结束时,统计各组腹泻仔猪的数量,计算腹泻率,计算公式如下:

腹泻率(%)=100×试验期内每组仔猪腹泻头次/(试验天数×每组仔猪头数)。

1.4.3 血清生化、免疫和抗氧化指标

分别于试验第15天和第30天,对仔猪进行颈静脉采血,置于10 mL离心管中,4 ℃下1 066×g离心15 min,将血清分装后于-20 ℃的冰箱内保存待测。
血清总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、球蛋白(GLB)、尿素氮(UN)、总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白(HDL)和低密度脂蛋白(LDL)含量以及白球比(A/G)采用全自动生化分析仪(BK-280,BIOBASE)测定。
血清超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、过氧化氢酶(CAT)活性和丙二醛(MDA)含量以及总抗氧化能力(T-AOC)采用试剂盒(南京建成生物工程研究所)测定,测定方法按照说明书进行。
血清白细胞介素-1β(IL-1β)、白细胞介素-6(IL-6)、白细胞介素-10(IL-10)、干扰素-γ(IFN-γ)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白G(IgG)、免疫球蛋白M(IgM)、瘦素(LEP)、神经肽-γ(NP-γ)和饥饿素(ghrelin)含量采用酶联免疫吸附测定(ELISA)试剂盒(上海茁彩生物科技有限公司)测定,测定方法按照说明书进行。

1.4.4 粪便挥发性脂肪酸含量

试验期第30天,从每个重复中收集1 g粪便样品放于5 mL离心管中,加入2 mL超纯水,混匀,4 ℃下11 180×g离心10 min;用移液器取离心后样品的上清液1.5 mL,4 ℃下25 155×g二次离心10 min;取离心后的样品上清液1 mL加入5%甲酸0.4 mL,装入1.5 mL离心管中并置于-20 ℃冰箱冷冻过夜;常温解冻3 h后,置于离心机25 155×g离心10 min,后取上清液过滤膜上机。检测时柱温为70 ℃,汽化室检测器温度为260 ℃,火焰离子检测器(FID)检测温度295 ℃,分流比为28.5∶1,尾吹(氮气)流量为30 mL/min,氢气流量为40 mL/min,空气流量为400 mL/min,柱流量为1.51 mL/min,线速度为36.3 cm/s。

1.4.5 粪便菌群

分别于试验第15天和第30天,从每个重复中选择2头试验猪收集其新鲜粪便样本,装入2 mL的无菌冻存管中,立即放入液氮中,转运到实验室-80 ℃保存,用于测定微生物群落结构。
根据E.Z.N.A.® Soil DNA Kit(美国Omega Bio-Tek公司)进行粪便菌群DNA的抽提,对16S rDNA基因V3~V4可变区域进行PCR扩增,并送至上海美吉生物医药科技有限公司进行16S rRNA测序,测序流程包括DNA质检、Illumina文库构建和Illumina测序。通过对所得原始测序序列进行质控、过滤等以优化数据,利用美吉生物云平台的在线软件对16S rRNA测序数据进行多样性、菌群组成和差异微生物分析。

1.5 数据数据分析

所有数据采用Excel 2016整理汇总后,采用SPSS 26.0软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA),组间差异使用Duncan氏法进行多重比较。结果数据采用“平均值±标准差”表示,以P<0.05表示差异显著,P<0.01表示差异极显著。

2 结果与分析

2.1 黑水虻幼虫全虫粉和脱脂虫粉对保育猪生长性能和腹泻率的影响

由表3可知,各组间保育猪生长性能各指标和腹泻率均无显著差异(P>0.05)。
表3 黑水虻幼虫全虫粉和脱脂虫粉对保育猪生长性能和腹泻率的影响

Table 3 Effects of whole and defatted black soldier fly larva meals on growth performance and diarrhea rate of nursery piglets

项目
Items		 对照组
Control group		 全虫粉组
Whole insect
meal group		 脱脂虫粉组
Defatted insect
meal group		 P值
P-value
始重Initial weight/kg 11.65±0.29 11.64±0.32 11.53±0.30 0.99
末重Final weight/kg 23.43±1.25 23.57±1.13 22.69±0.97 0.37
第1~15天Days 1 to 15
平均日采食量ADFI/g 682.63±15.24 675.16±21.83 674.78±15.56 0.69
平均日增重ADG/g 399.33±39.53 385.80±26.27 401.22±43.97 0.85
料重比F/G 1.72±0.15 1.75±0.13 1.70±0.18 0.41
腹泻率Diarrhea rate/% 10.09±2.73 16.32±6.21 15.53±6.36 0.13
第16~30天Days 16 to 30
平均日采食量ADFI/g 681.54±12.64 682.62±15.69 670.71±20.67 0.43
平均日增重ADG/g 389.99±62.71 412.99±81.19 359.06±89.23 0.51
料重比F/G 1.78±0.25 1.62±0.24 1.98±0.55 0.33
腹泻率Diarrhea rate/% 7.05±7.56 6.79±3.45 11.92±7.73 0.37
第1~30天Days 1 to 30
平均日采食量ADFI/g 682.19±6.07 678.19±8.05 673.13±10.04 0.20
平均日增重ADG/g 397.22±41.58 397.58±37.73 371.99±32.43 0.42
料重比F/G 1.73±0.16 1.68±0.15 1.82±0.16 0.36
腹泻率Diarrhea rate/% 8.57±5.13 11.56±3.64 13.72±6.93 0.28

同行数据肩标无字母或相同小写字母表示差异不显著(P>0.05),不同小写字母表示差异显著(P<0.05),不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)。下表同。

In the same row, values with no letter or the same small letter superscripts mean no significant difference (P>0.05), while with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05), and with different capital letter superscripts mean significant difference (P<0.01). The same as below.

2.2 黑水虻幼虫全虫粉和脱脂虫粉对保育猪血清生化指标的影响

由表4可知,各组间保育猪血清生化指标均无显著差异(P>0.05)。
表4 黑水虻幼虫全虫粉和脱脂虫粉对保育猪血清生化指标的影响

Table 4 Effects of whole and defatted black soldier fly larva meals on serum biochemical indices of nursery piglets

项目
Items		 对照组
Control group		 全虫粉组
Whole insect
meal group		 脱脂虫粉组
Defatted insect
meal group		 P值
P-value
第15天Day 15
总蛋白TP/(g/L) 58.55±4.20 60.75±5.61 59.30±4.69 0.73
白蛋白ALB/(g/L) 32.10±2.28 32.03±4.28 30.87±4.12 0.81
球蛋白GLB/(g/L) 26.45±4.07 28.72±7.20 33.43±13.08 0.41
白球比A/G 1.23±0.24 1.18±0.35 1.05±0.15 0.17
尿素氮UN/(mmol/L) 2.82±1.06 4.15±2.07 4.17±1.87 0.99
总胆固醇TC/(mmol/L) 2.24±0.33 2.24±0.38 2.15±0.21 0.93
甘油三酯TG/(μg/mL) 0.64±0.15 0.72±0.22 0.80±0.23 0.97
高密度脂蛋白HDL/(mmol/L) 0.81±0.11 0.77±0.13 0.75±0.10 0.62
低密度脂蛋白LDL/(mmol/L) 1.11±0.21 1.14±0.33 1.07±0.14 0.85
瘦素LEP/(ng/mL) 1.83±0.42 2.30±0.64 1.85±0.48 0.27
神经肽-γ NP-γ/(pg/mL) 324.36±43.16 383.20±100.74 342.13±111.71 0.57
饥饿素Ghrelin/(pg/mL) 3 081.97±362.24 3 797.81±786.66 3 469.72±967.59 0.44
第30天Day 30
总蛋白TP/(g/L) 61.83±5.10 64.65±5.58 64.07±4.16 0.63
白蛋白ALB/(g/L) 33.90±1.79 33.93±2.60 31.58±0.93 0.08
球蛋白GLB/(g/L) 27.93±5.82 30.72±6.62 32.50±3.94 0.38
白球比A/G 1.25±0.29 1.18±0.33 0.97±0.10 0.99
尿素氮UN/(mmol/L) 4.15±1.76 4.04±2.05 4.21±1.74 0.93
总胆固醇TC/(mmol/L) 2.03±0.25 2.05±2.05 2.09±0.32 0.97
甘油三酯TG/(μg/mL) 0.63±0.25 0.68±0.48 0.64±0.15 0.62
高密度脂蛋白HDL/(mmol/L) 0.72±0.05 0.67±0.48 0.68±0.15 0.85
低密度脂蛋白LDL/(mmol/L) 1.07±0.23 1.11±0.15 1.16±0.33 0.47
瘦素LEP/(ng/mL) 2.62±0.90 2.91±0.68 2.37±0.64 0.47
神经肽-γ NP-γ/(pg/mL) 419.99±84.50 457.80±97.10 437.61±128.46 0.83
饥饿素Ghrelin/(pg/mL) 2 334.09±531.91 2 723.37±892.72 2 205.13±659.38 0.14

2.3 黑水虻幼虫全虫粉和脱脂虫粉对保育猪血清抗氧化指标的影响

由表5可知,试验第15天,全虫粉组和脱脂虫粉组保育猪血清GSH-Px活性显著低于对照组(P<0.05)。试验第30天,全虫粉组和脱脂虫粉组血清T-AOC显著低于对照组(P<0.05)。各组间其他血清抗氧化指标均无显著差异(P>0.05)
表5 黑水虻幼虫全虫粉和脱脂虫粉对保育猪血清抗氧化指标的影响

Table 5 Effects of whole and defatted black soldier fly larva meals on serum antioxidant indices of nursery piglets

项目
Items		 对照组
Control group		 全虫粉组
Whole insect
meal group		 脱脂虫粉组
Defatted insect
meal group		 P值
P-value
第15天Day 15
超氧化物歧化酶SOD/(U/mL) 199.17±16.42 193.16±12.14 200.19±7.68 0.58
丙二醛MDA/(nmol/mL) 2.15±0.79 2.17±0.35 2.04±0.64 0.93
谷胱甘肽过氧化物酶GSH-Px/(U/mL) 95.07±8.13a 80.00±7.61b 83.23±10.52b 0.04
过氧化氢酶CAT/(U/mL) 4.77±0.65 4.96±1.87 5.55±1.31 0.47
总抗氧化能力T-AOC/(U/mL) 2.24±0.53 1.97±0.89 1.81±0.81 0.65
第30天Day 30
超氧化物歧化酶SOD/(U/mL) 196.11±20.33 186.44±31.18 197.64±13.88 0.66
丙二醛MDA/(nmol/mL) 2.75±0.83 2.38±0.91 2.50±1.23 0.81
谷胱甘肽过氧化物酶GSH-Px/(U/mL) 103.61±18.08 91.23±11.66 108.39±16.11 0.18
过氧化氢酶CAT/(U/mL) 3.98±1.14 4.41±1.21 4.88±0.74 0.36
总抗氧化能力T-AOC/(U/mL) 4.48±1.47a 2.89±0.67b 2.30±0.70b 0.01

2.4 黑水虻幼虫全虫粉和脱脂虫粉对保育猪血清免疫指标的影响

由表6可知,试验第15天,脱脂虫粉组保育猪血清IL-10含量显著低于全虫粉组(P<0.05);对照组与其他各组血清IL-10含量均无显著差异(P>0.05)。各组间其他血清免疫指标均无显著差异(P>0.05)。
表6 黑水虻幼虫全虫粉和脱脂虫粉对保育猪血清免疫指标的影响

Table 6 Effects of whole and defatted black soldier fly larva meals on serum immune indices of nursery piglets

项目
Items		 对照组
Control group		 全虫粉组
Whole insect
meal group		 脱脂虫粉组
Defatted insect
meal group		 P值
P-value
第15天Day 15
免疫球蛋白A IgA/(μg/mL) 22.36±4.23 23.73±5.84 21.30±7.37 0.79
免疫球蛋白G IgG/(mg/mL) 7.37±1.07 7.90±1.78 6.57±2.02 0.42
免疫球蛋白M IgM/(mg/mL) 3.76±0.67 4.92±1.67 3.83±1.01 0.23
白细胞介素-10 IL-10/(pg/mL) 30.70±6.02ab 39.18±6.54a 27.38±8.36b 0.03
白细胞介素-1β IL-1β/(pg/L) 49.80±24.85 45.86±18.60 42.86±13.38 0.79
白细胞介素-6 IL-6/(pg/L) 143.14±51.87 156.78±62.80 145.77±41.69 0.90
肿瘤坏死因子-α TNF-α/(pg/L) 46.46±14.78 41.01±9.45 43.71±17.74 0.82
干扰素-γ IFN-γ/(pg/mL) 2.54±0.89 3.51±0.66 2.81±0.95 0.17
第30天Day 30
免疫球蛋白A IgA/(μg/mL) 22.57±6.51 29.47±7.33 28.32±6.09 0.19
免疫球蛋白G IgG/(mg/mL) 7.96±1.79 9.48±2.16 9.55±2.41 0.37
免疫球蛋白M IgM/(mg/mL) 4.67±0.75 5.68±0.99 5.35±1.60 0.34
白细胞介素-10 IL-10/(pg/mL) 33.27±10.77 44.47±11.79 41.47±9.70 0.21
白细胞介素-1β IL-1β/(pg/L) 54.75±17.00 65.49±12.56 70.20±23.43 0.35
白细胞介素-6 IL-6/(pg/L) 165.21±87.47 180.43±45.00 183.36±26.85 0.85
肿瘤坏死因子-α TNF-α/(pg/L) 44.79±16.63 57.81±18.31 56.54±20.29 0.43
干扰素-γ IFN-γ/(pg/mL) 3.41±0.61 4.06±0.95 3.66±1.58 0.61

2.5 黑水虻幼虫全虫粉和脱脂虫粉对保育猪粪便挥发性脂肪酸含量的影响

由表7可知,全虫粉组保育猪粪便异戊酸含量显著高于脱脂虫粉组和对照组(P<0.05),各组间粪便其他挥发性脂肪酸含量均无显著差异(P>0.05)。
表7 黑水虻幼虫全虫粉和脱脂虫粉对保育猪粪便挥发性脂肪酸含量的影响

Table 7 Effects of whole and defatted black soldier fly larva meals on fecal volatile fatty acid contents of nursery piglets mg/g

项目
Items		 对照组
Control group		 全虫粉组
Whole insect
meal group		 脱脂虫粉组
Defatted insect
meal group		 P值
P-value
乙酸Acetate 771.41±188.80 808.15±173.57 842.70±66.57 0.76
丙酸Propionate 464.57±65.51 428.61±84.97 425.78±18.01 0.54
丁酸Butyrate 290.48±49.15 295.82±73.02 270.75±26.33 0.74
戊酸Valerate 134.87±14.09 128.11±15.90 120.42±6.12 0.23
异戊酸Isovalerate 33.38±1.14b 36.25±1.80a 34.39±0.66b 0.01

2.6 黑水虻幼虫全虫粉和脱脂虫粉对保育猪粪便菌群的影响

2.6.1 测序数据及扩增子序列变异(ASV)聚类

如图1所示,各组保育猪粪便菌群稀释曲线基本趋于平缓,表明本试验抽取序列代表的ASV覆盖度已经饱和,样品中绝大多数微生物已经包含在数据库中,本研究数据能够比较真实、准确地反映样品中的微生物群落组成情况。
图1 保育猪粪便菌群稀释曲线

Fig.1 Rarefaction curves of fecal microbiota of nursery piglets

2.6.2 黑水虻幼虫全虫粉和脱脂虫粉对保育猪粪便菌群α多样性的影响

由表8可知,脱脂虫粉组保育猪粪便菌群ACE指数显著高于全虫粉组(P<0.05),对照组与其他各组之间ACE指数均无显著差异(P>0.05)。脱脂虫粉组Chao指数显著高于全虫粉组(P<0.05),对照组与其他各组之间Chao指数均无显著差异(P>0.05)。各组间其他α多样性指数均无显著差异(P>0.05)。
表8 黑水虻幼虫全虫粉和脱脂虫粉对保育猪粪便菌群α多样性的影响

Table 8 Effects of whole and defatted black soldier fly larva meals on α diversity of fecal microbiota of nursery piglets

项目
Items		 对照组
Control group		 全虫粉组
Whole insect
meal group		 脱脂虫粉组
Defatted insect
meal group		 P值
P-value
ACE指数ACE index 1 269.75±167.07ab 1 221.67±116.55b 1 384.32±146.14a 0.04
Chao指数Chao index 1 245.94±155.63ab 1 197.79±111.94b 1 358.78±139.33a 0.04
Shannon指数Shannon index 5.31±0.24 5.14±0.13 5.27±0.28 0.18
Simpson指数Simpson index 0.02±0.01 0.03±0.04 0.03±0.01 0.13
Coverage指数Coverage index 0.997±0.010 0.997±0.010 0.997±0.010 0.94

2.6.3 黑水虻幼虫全虫粉和脱脂虫粉对保育猪粪便菌群β多样性的影响

如图2所示,当主坐标1(PCo1)贡献率为32.92%、主坐标2(PCo2)贡献率为30.95%时,R=0.231>0,说明对照组、全虫粉组和脱脂虫粉组粪便菌群组间差距大于组内差距;P=0.001,说明对照组、全虫粉组和脱脂虫粉组粪便菌群组间差异极显著(P<0.01)。
图2 保育猪粪便菌群主坐标分析

Fig.2 PCoA of fecal microbiota of nursery piglets

2.6.4 黑水虻幼虫全虫粉和脱脂虫粉对保育猪粪便菌群组成的影响

由表9和图3可知,全虫粉组保育猪粪便螺旋体门(Spirochaetota)相对丰度显著低于对照组和脱脂虫粉组(P<0.05);粪便放线菌门(Actinobacteriota)相对丰度显著高于脱脂虫粉组(P<0.05),与对照组相比无显著差异(P>0.05)。各组间粪便其他菌门相对丰度均无显著差异(P>0.05)。
表9 黑水虻幼虫全虫粉和脱脂虫粉对保育猪粪便菌群在门水平上相对丰度的影响

Table 9 Effects of whole and defatted black soldier fly larva meals on relative abundance of fecal microbiota at phylum level of nursery piglets %

项目
Items		 对照组
Control group		 全虫粉组
Whole insect
meal group		 脱脂虫粉组
Defatted insect
meal group		 P值
P-value
厚壁菌门Firmicutes 78.56±9.22 81.06±8.90 78.13±6.40 0.56
拟杆菌门Bacteroidota 13.23±5.76 13.63±6.70 13.15±3.06 0.78
螺旋体门Spirochaetota 3.72±4.10a 1.20±1.21b 5.19±4.58a 0.02
放线菌门Actinobacteriota 1.35±0.74ab 1.90±1.35a 1.01±0.53b 0.03
蓝藻菌门Cyanobacteria 1.17±1.06 0.58±0.45 0.58±0.39 0.13
图3 黑水虻幼虫全虫粉和脱脂虫粉对保育猪粪便菌群在门水平上组成的影响

Fig.3 Effects of whole and defatted black soldier fly larva meals on fecal microbiota composition at phylum level of nursery piglets

由表10和图4可知,与对照组相比,全虫粉组和脱脂虫粉组保育猪粪便链球菌属(Streptococcus)相对丰度极显著提高(P<0.01)。各组间粪便其他菌属相对丰度均无显著差异(P>0.05)。
表10 黑水虻幼虫全虫粉和脱脂虫粉对保育猪粪便菌群在属水平上相对丰度的影响

Table 10 Effects of whole and defatted black soldier fly larva meals on relative abundance of fecal microbiota at genus level of nursery piglets %

项目
Items		 对照组
Control group		 全虫粉组
Whole insect
meal group		 脱脂虫粉组
Defatted insect
meal group		 P值
P-value
乳杆菌属Lactobacillus 10.02±5.20 10.71±6.51 6.82±5.88 0.61
链球菌属Streptococcus 3.98±2.09Bb 9.12±3.27Aa 13.66±5.93Aa <0.01
Norank_f_Muribaculaceae 7.24±3.13 9.68±5.27 7.20±1.88 0.74
狭义梭菌属1 Clostridium_sensu_stricto_1 8.98±3.65 7.61±4.01 7.16±2.99 0.74
未定级梭菌纲UCG-014
Norank_f_norank_o_Clostridia_UCG-014		 6.37±1.78 3.83±1.30 5.10±1.61 0.16
UCG-002 4.52±2.12 4.15±2.08 3.84±0.81 0.74
未分类毛螺菌科
Unclassified_f_Lachnospiraceae		 3.93±1.72 3.90±1.27 3.74±1.27 0.99
密螺旋体属Treponema 3.63±4.09 1.15±0.97 5.12±4.55 0.31
Terrisporobacter 2.18±1.15 3.14±0.81 2.74±1.26 0.55
克里斯滕森氏菌科R-7群
Christensenellaceae_R-7_group		 2.42±1.04 2.85±1.15 2.67±1.02 0.70
图4 黑水虻幼虫全虫粉和脱脂虫粉对保育猪粪便菌群在属水平上组成的影响

Fig.4 Effects of whole and defatted black soldier fly larva meals on fecal microbiota composition at genus level of nursery piglets

2.6.5 黑水虻幼虫全虫粉和脱脂虫粉对保育猪粪便菌群差异物种分析

在保育猪粪便中,对照组、全虫粉组和脱脂虫粉组共检测出138个ASV,其中3组共有的ASV数目为105个,3组独有的ASV数目分别为5、10和6个(图5-A)。采用线性判别分析(LDA)效应大小(LEfSe)分析各组粪便菌群差异物种,采用进化分枝图(图5-B)显示对各组猪粪便菌群差异有较大贡献的类群,同时以LDA评分>2.5为基准发现(图5-C),在属水平上,全虫粉组显著富集了琥珀酸弧菌属(Succinivibrio)等,脱脂虫粉组显著富集了链球菌属和密螺旋体属(Treponema)等,对照组显著富集了未定级梭菌纲UCG-014(g_norank_f_norank_o_Clostridia_UCG-014)等。
图5 保育猪粪便菌群差异物种分析

A:韦恩图 Venn diagram;B:差异物种LEfSe分析进化分枝图 cladogram for LEfSe analysis of differential species;C:差异物种LEfSe分析条形图 bar diagram for LEfSe analysis of differential species。

Patescibacteria:髌骨菌门;Spirochaetota:螺旋体门;Coriobacteriia:红蝽菌纲;Spirochaetia:螺旋体纲;Acholeplasmatales:无胆甾原体目;Aeromonadales:气单胞菌目;Clostridia:梭菌纲;Coriobacteriales;红蝽菌目;Lactobacillales:乳杆菌目;Oscillospirales:颤螺菌目;Spirochaetales:螺旋体目;Acholeplasmataceae:无胆甾原体科;Atopobiaceae:奇异菌科;Butyricicoccaceae:丁酸球菌科;Coriobacteriaceae:红蝽菌科;Eggerthellaceae:伊格尔兹氏菌科;Enterococcaceae:肠球菌科;Rikenellaceae:理研菌科;Spirochaetaceae:螺旋体科;Streptococcaceae:链球菌科;Succinivibrionaceae:琥珀酸弧菌科;Alistipes:另枝菌属;Anaeroplasma:厌氧支原体属;Anaerosporobacter:厌氧孢子杆菌属;Butyrivibrio:丁酸弧菌属;Collinsella:柯林斯氏菌属;Enterococcus:肠球菌属;Lachnospiraceae_ND3007_group:毛螺菌科ND3007群;Lachnospiraceae_UCG-010:毛螺菌科UCG-010;Prevotellaceae_UCG-003:普雷沃氏菌科UCG-003;Rikenellaceae_RC9_gut_group:理研菌科RC9肠道群;Roseburia:罗斯氏菌属;Streptococcus:链球菌属;Succinivibrio:琥珀酸弧菌属;Treponema:密螺旋体属;Bacteroidota:拟杆菌门;Clostridiaceae:梭菌科;Ruminococcaceae:瘤胃球菌科。

Fig.5 Analysis of differential species in fecal microbiota of nursery piglets

3 讨论

3.1 黑水虻幼虫全虫粉和脱脂虫粉对保育猪生长性能和腹泻率的影响

生长性能可以直接反映动物的生长情况,生长性能指标的好坏与经济效益密切相关。在常见的蛋白质饲料中,鱼粉蛋白质含量很高,一般为60%~70%,并且氨基酸组成丰富、全面,如赖氨酸、蛋氨酸等,接近动物的身体需要,且易于消化吸收;鱼粉油脂含量一般为4%~10%,含有ω-3(α-亚麻酸)和ω-6(亚油酸)等多不饱和脂肪酸(PUFA),通常被认为是动物饲料中蛋白质的最佳提供者[16-17]。黑水虻幼虫全虫粉蛋白质含量通常为30%~50%,与鱼粉相比,除亮氨酸和异亮氨酸含量显著低于鱼粉外,其余必需氨基酸含量较为接近;黑水虻幼虫全虫粉脂肪含量通常为20%~30%,且黑水虻油脂中含有棕榈酸、油酸和月桂酸等多种生物活性物质,具有促进心血管健康、增强免疫力等功能。黑水虻幼虫脱脂虫粉蛋白质含量通常为50%~70%,油脂含量一般为5%左右[18-19]。综上所述,黑水虻幼虫全虫粉是一种较为理想的鱼粉替代品。研究表明,饲粮中添加4%和8%黑水虻幼虫粉(替代鱼粉)不会影响断奶仔猪的生长性能[20]。Biasato等[21]研究表明,在断奶仔猪饲粮中添加高达10%的黑水虻幼虫脱脂虫粉(替代豆粕),对仔猪生长性能无不利影响。本研究基于等能等氮原则,使用5%的黑水虻幼虫全虫粉替代3%的鱼粉,以及使用5%的黑水虻幼虫脱脂虫粉替代3%的鱼粉和1%的大豆浓缩蛋白,各组保育猪生长性能和腹泻率均无显著差异。这说明与鱼粉相比,黑水虻幼虫全虫粉和脱脂虫粉具有替代优质蛋白质源鱼粉的潜力。

3.2 黑水虻幼虫全虫粉和脱脂虫粉对保育猪血清生化指标的影响

血清生化指标不仅在一定程度上间接反映宿主的整体代谢状况,也是衡量宿主健康程度的重要指标[22]。金鑫鑫[20]研究指出,在21日龄“杜×长×大”雌性断奶仔猪饲粮(玉米-豆粕-鱼粉为基础)中添加4%和8%黑水虻幼虫粉(饲养基质为餐厨垃圾)替代鱼粉,饲喂32 d可以显著提高断奶仔猪血清TP含量,且添加8%黑水虻幼虫粉会提高血清GLB、HDL和TG含量。Yu等[23]研究表明,在21日龄“杜×长×大”断奶仔猪饲粮(玉米-豆粕-鱼粉为基础)中分别添加1%、2%和4%黑水虻幼虫粉(饲养基质为餐厨垃圾)替代鱼粉,饲喂46 d,仔猪血清TP和GLB含量总体随黑水虻幼虫粉添加水平的提高而提高,以2%黑水虻幼虫粉添加组最高;血清UN含量随黑水虻添加水平的提高而降低;血清TG含量随黑水虻幼虫粉添加水平的提高呈二次曲线变化,以2%黑水虻幼虫粉添加组最低,而血清TG含量的降低可能与饲粮中的几丁质含量有关。Biasato等[21]研究表明,在21日龄断奶仔猪饲粮(玉米-豆粕为基础)中添加高达10%的黑水虻幼虫脱脂虫粉(饲养基质为植物副产品)替代豆粕,饲喂61 d,对仔猪血液特征和生长性能均无不利影响。本试验中,各组保育猪血清生化指标均无显著差异。仔猪具有机体发育不全、抗寒能力差、消化机能不健全、体温调节机能不完善以及缺乏先天免疫等特点,其血清生化指标易受多种因素的影响而改变,上述研究结果的差异可能与饲粮配方、环境、品种、应激状态和采样时间等因素有关。

3.3 黑水虻幼虫全虫粉和脱脂虫粉对保育猪血清抗氧化指标的影响

SOD、GSH-Px和CAT等是动物机体抗氧化系统的重要组成部分,其中GSH-Px是机体应对抗氧化损伤的主要防御活性物质之一;各种抗氧化物质和抗氧化酶等构成的总体抗氧化水平被称为T-AOC,而T-AOC反映了动物机体活性物质的总体抗氧化水平。在"杜×长×大"保育猪饲粮中添加12%的黑水虻幼虫粉提高了血清GSH-Px活性[10]。在蛋鸡饲粮中分别添加2%、4%和6%的黑水虻幼虫粉,随着添加水平的上升,蛋鸡血清血清T-AOC和总超氧化物歧化酶(T-SOD)活性以及肝脏T-AOC和GSH-Px、T-SOD活性线性提高[24]。牛秋雪等[25]研究表明,使用黑水虻幼虫脱脂虫粉替代鱼粉饲喂中华鳖,随着替代比例的上升,15%、30%、45%和60% 4个替代组肝脏T-AOC与对照组相比均无显著差异。
本研究结果与前人研究结果相反,试验第15天,全虫粉组和脱脂虫粉组保育猪血清GSH-Px活性显著低于对照组;试验第30天,全虫粉组和脱脂虫粉组血清T-AOC显著低于对照组。研究表明,高温环境与饲养密度过高都会增加仔猪的代谢率,产生更多的自由基,消耗抗氧化物,进而降低其抗氧化能力,同时降低其能量水平和生长率[26]。不同血统或品种的仔猪在抗氧化能力方面存在显著差异,这可能与其遗传背景、代谢特性和适应性有关,这些因素决定了一些品种可能天生具有更强的抗氧化能力,能够更好地适应不同的环境。本试验结果与前人研究结果的差异可能是养殖环境、饲粮配方以及动物品种等不同因素共同造成的结果,是否是饲喂虫粉引起的还需进一步研究确定。

3.4 黑水虻幼虫全虫粉和脱脂虫粉对保育猪血清免疫指标的影响

血清免疫指标可以体现机体自身抗体形成的天然免疫耐受能力。IgA、IgG和IgM可以在动物体内特异性识别抗原,从而阻止细菌和病毒感染靶细胞。Jin等[12]将黄粉虫幼虫部分替代豆粕和大豆油添加于保育猪饲粮中,与饲喂玉米-豆粕基础饲粮相比,保育猪血清IgA和IgG含量并无显著差异。Biasato等[21]研究表明,饲粮中添加5%和10%黑水虻幼虫全虫粉对仔猪血清免疫球蛋白含量没有影响。Malla等[27]研究表明,给仔猪饲喂含8.35%黑水虻幼虫脱脂虫粉和7.66%黄粉虫的饲粮,不会影响仔猪肠道IgA含量。本试验中,全虫粉组和脱脂虫粉组保育猪血清免疫球蛋白含量与对照组相比无显著差异,与前人的研究结果一致。
TNF-γ、TNF-α、IL-6和IL-1β等促炎因子负责在病原体入侵时激活机体先天性免疫系统和获得性免疫系统,消灭入侵者。IL-10等抗炎因子可以在消灭入侵者以后消除炎症,使机体免疫和生理水平恢复到正常。Yu等[28]研究表明,在断奶仔猪饲粮中添加2%黑水虻幼虫全虫粉可以影响其肠道免疫功能,下调回肠TNF-α的mRNA表达水平,同时上调抗炎细胞因子IL-10的mRNA表达水平,并提高回肠分泌型免疫球蛋白A含量,这可能是饲粮中较低的几丁质含量所造成的。昆虫中含有大量的几丁质。Liu等[29]研究表明,仔猪可以分泌几丁质降解酶,从而释放被几丁质包裹的营养物质,产生壳寡糖作为益生元,进而改善仔猪的健康状况;当黑水虻幼虫粉替代25%的豆粕时(黑水虻幼虫粉含量为4.5%)可以提高仔猪的免疫参数;但当黑水虻幼虫粉替代100%的豆粕时(黑水虻幼虫粉含量为18.3%)会对仔猪生长性能产生不利影响,这可能是仔猪无法分泌足够的几丁质降解酶所导致的。昆虫中的几丁质可刺激机体免疫系统,对机体免疫功能产生一定的积极影响。Kim等[30]研究表明,使用几丁质含量为5%~20%的饲粮饲喂小鼠,小鼠胃中分泌白细胞介素-15(IL-15)和白细胞介素-13(IL-13)的2型固有淋巴细胞(ILC2s)数量增加,并交替激活了Arg1+巨噬细胞、白细胞介素-5(IL-5)和血清嗜酸性粒细胞,其数量随着时间的推移和几丁质含量的增加而增加;同时,几丁质可以通过诱导小鼠胃上皮增生、上皮和黏膜增厚,并提高簇状细胞的丰度,而簇状细胞丰度的提高激活了ILC2s和嗜酸性粒细胞;与对照组相比,几丁质喂养小鼠的内脏脂肪中含有较高数量的嗜酸性粒细胞和分泌IL-5的ILC2s。月桂酸是黑水虻虫油的主要成分之一,具有一定的免疫功能。Ullah等[31]研究表明,在黑稠幼鱼饲料中添加月桂酸,当月桂酸添加水平为0.04%时会上调黑稠幼鱼的免疫标志物水平。Mellouk等[32]等在肉鸡饲粮中添加月桂酸(0.003%)以观察肉鸡因传染性支气管炎病毒(IBV)感染而引起的免疫反应的影响,结果表明,月桂酸改善了肉鸡对IBV的体液和细胞免疫水平。Zhan等[33]研究表明,在梭子蟹饲粮中加入月桂酸会增强梭子蟹肠道免疫相关的基因表达。本试验中,试验第15天,脱脂虫粉组保育猪血清IL-10含量显著低于全虫粉组,这可能是全虫粉组饲粮中所含的月桂酸的免疫调节作用与仔猪无法分泌足够的几丁质酶来分解脱脂虫粉组饲粮中较高含量的几丁质共同导致的。

3.5 黑水虻幼虫全虫粉和脱脂虫粉对保育猪粪便挥发性脂肪酸含量的影响

仔猪后肠中的微生物能够发酵碳水化合物,多种肠道菌群的代谢产物和宿主发生复杂的相互作用,代谢产生多种挥发性脂肪酸(如乙酸、丙酸、丁酸等),这些小分子的脂肪酸可被肠上皮细胞作为能量底物,并且在抵御病原微生物的侵袭、刺激胃肠激素的产生、提高饲料利用率和维持肠道健康等方面具有重要作用[34-35]。异戊酸是含有5个碳原子的脂肪酸。蛋白质在被动物机体摄入后会产生各种氨基酸,其中的缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸在经过氧化后脱去氨基和羧基,进而形成异戊酸[36]。郭昶彤[37]研究表明,异戊酸能够有效缓解慢性束缚应激造成的小鼠肠道炎症,抑制其结肠促炎因子的表达,并能促进紧密连接蛋白的表达,修复受损肠道屏障。本试验中,全虫粉组保育猪粪便异戊酸含量显著高于其他2组,但各组间粪便乙酸、丙酸、丁酸和戊酸含量均无显著差异,这说明黑水虻幼虫全虫粉和脱脂虫粉在断奶仔猪上的应用是可行的。

3.6 黑水虻幼虫全虫粉和脱脂虫粉对保育猪粪便菌群的影响

肠道菌群的维持很大程度上决定了宿主健康[38]。本研究采用16S rRNA测序技术,研究了黑水虻幼虫全虫粉和脱脂虫粉对保育猪粪便菌群的影响。结果表明,脱脂虫粉组保育猪粪便菌群ACE和Chao指数显著高于全虫粉组,说明脱脂虫粉提高了保育猪粪便菌群的丰富度。这表明相较于全虫粉组,脱脂虫粉组保育猪粪便中存在更为多样化的微生物群落。
由粪便菌群组成分析可知,在门水平上,全虫粉组和脱脂虫粉组的优势菌门是厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidota),其相对丰度与对照组相比无显著差异。与本试验结果类似,相关研究表明,猪肠道菌群中,在门水平上相对丰度较高的主要是厚壁菌门、拟杆菌门和变形菌门(Proteobacteriota)等[39]。螺旋体门是一类呈螺旋形、长而细的细菌,其中包括多种致病菌,如螺旋体科(Spirochaetaceae)、疏螺旋体科(Borreliaceae)和钩端螺旋体科(Leptospiraceae)等[40]。研究表明,在黑水虻幼虫全虫粉脂肪中含量较高的月桂酸具有抗菌作用,对多种致病菌均有抑制作用[41-42]。本试验中,在门水平上,全虫粉组保育猪粪便螺旋体门相对丰度显著低于对照组和脱脂虫粉组,这可能是全虫粉中所含的黑水虻虫油中的月桂酸发挥了抑菌作用。放线菌门在自然界中扮演着分解者的角色,它能够分解土壤中动物和植物的遗骸。本试验中,全虫粉组粪便放线菌门相对丰度显著高于脱脂虫粉组,这可能与猪场的环境以及粪便收集时被仔猪排出体外的时间等有关。
为了阐明各组间粪便菌群的差异,采用LEfSe分析对各组差异物种进行了分析,结果表明,在属水平上,全脂虫粉组显著富集了琥珀酸弧菌属等,脱脂虫粉组显著富集了链球菌属和密螺旋体属等,对照组显著富集了未定级梭菌纲UCG-014等;且与对照组相比,全虫粉组和脱脂虫粉组粪便链球菌属相对丰度丰度极显著提高。Liu等[29]研究表明,与对照组和25%黑水虻幼虫粉替代豆粕(黑水虻幼虫粉含量为4.5%)组相比,使用黑水虻幼虫粉完全替代断奶仔猪饲粮中的豆粕(黑水虻幼虫粉含量为18.3%)会导致断奶仔猪结肠链球菌属、葡萄球菌属等有害菌的相对丰度显著提高,这是由于仔猪不能分泌足够的几丁质降解酶而导致的,而几丁质酶有限可能是导致仔猪生长性能不佳的原因。猪链球菌是一种人畜共患病原体,在一般情况下,常存在与猪的机体内且无任何症状。但是,当猪链球菌穿透黏膜屏障并进入血液、关节和中枢神经系统时,其可能会导致心内膜炎、菌血症、肺炎以及关节炎等疾病的发生,甚至诱发猝死[43]。与上述研究结果相反,Yu等[44]研究表明,在育肥猪饲粮中添加4%黑水虻幼虫全虫粉可以提高结肠中乳杆菌属、假丁酸弧菌属、罗斯氏菌属和粪杆菌属相对丰度,并降低结肠链球菌属相对丰度。魏凯[45]研究表明,月桂酸和苯甲酸具有一定的协同抑菌作用,并能改善仔猪的细菌性腹泻。王浦卉等[46]研究表明,饲粮中添加200 mg/kg月桂酸铜可以改善大肠杆菌O78感染引起的蛋鸡肠道菌群紊乱和肠道炎症。Zhan等[33]研究表明,月桂酸降低了梭子蟹肠道有害菌的相对丰度,并且在一定程度上提高了放线菌门的相对丰度。
由此可知,低水平的几丁质可能在一定程度上促进有益菌的定植,并降低有害菌的相对丰度,但当饲粮中几丁质的含量超出机体几丁质酶的降解能力时,则可能会导致病原菌的增殖。本试验中,全虫粉组和脱脂虫粉组保育仔猪粪便链球菌属相对丰度极显著高于对照组,且链球菌属是脱脂虫粉组的主要菌属之一,这是由于黑水虻幼虫全虫粉和脱脂虫粉中较高的的几丁质含量所造成的,而几丁质在保育猪饲粮中的合适比例有待进一步的探究;此外,全虫粉组粪便链球菌属相对丰度相较于脱脂虫粉组较低,这可能是其中的月桂酸在一定程度上发挥了抗菌作用而导致的结果。

4 结论

饲粮中添加5%黑水虻幼虫全虫粉和5%黑水虻幼虫脱脂虫粉替代鱼粉对保育猪生长性能以及血清生化和免疫指标没有负面影响,但降低了血清GSH-Px活性和T-AOC,并在一定程度上改变了粪便菌群结构。

参考文献

原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序
[1]
PIETERSE E, ERASMUS S W, UUSHONA T, et al. Black soldier fly (Hermetia illucens) pre-pupae meal as a dietary protein source for broiler production ensures a tasty chicken with standard meat quality for every pot[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2019, 99(2):893-903.

DOI PMID

[2]
ALTMANN B A, NEUMANN C, VELTEN S, et al. Meat quality derived from high inclusion of a micro-alga or insect meal as an alternative protein source in poultry diets:a pilot study[J]. Foods, 2018, 7(3):34.

[3]
BOVERA F, LOPONTE R, PERO M E, et al. Laying performance,blood profiles,nutrient digestibility and inner organs traits of hens fed an insect meal from Hermetia illucens larvae[J]. Research in Veterinary Science, 2018,120:86-93.

[4]
张金金, 王瑞华, 张邦, 等. 黑水虻幼虫粉对蛋鸡产蛋后期生产性能、蛋品质及血液生理生化指标的影响[J]. 动物营养学报, 2020, 32(4):1658-1665.

DOI

ZHANG J J, WANG R H, ZHANG B, et al. Effects of black soldier fly larvae meal on performance,egg quality and blood physiological and biochemical parameters of hens during late laying period[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2020, 32(4):1658-1665.(in Chinese)

[5]
胡俊茹, 王国霞, 黄文庆, 等. 黑水虻幼虫粉替代鱼粉对凡纳滨对虾幼虾生长性能、体组成、血清生化指标和抗氧化能力的影响[J]. 动物营养学报, 2019, 31(11):5293-5301.

HU J R, WANG G X, HUANG W Q, et al. Effects of fish meal replacement by black soldier fly (Hermetia illucens) larvae meal on growth performance,body composition,serum biochemical indexes and antioxidant ability of juvenile Litopenaeus vannamei[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2019, 31(11):5293-5301.(in Chinese)

[6]
陈晓瑛, 胡俊茹, 王国霞, 等. 黑水虻幼虫粉替代鱼粉对黄颡鱼幼鱼生长性能、肌肉品质及血清生化指标的影响[J]. 动物营养学报, 2019, 31(6):2788-2799.

CHEN X Y, HU J R, WANG G X, et al. Effects of fish meal replacement by black soldier fly (Hermetia illucens) larvae meal on growth performance,serum biochemical indices and meat quality of juvenile yellow catfish (Pelteobagrus fulvidraco)[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2019, 31(6):2788-2799.(in Chinese)

[7]
胡俊茹, 王国霞, 莫文艳, 等. 黑水虻幼虫粉替代鱼粉对鲈鱼幼鱼生长性能、体组成、血浆生化指标和组织结构的影响[J]. 动物营养学报, 2018, 30(2):613-623.

HU J R, WANG G X, MO W Y, et al. Effects of fish meal replacement by black soldier fly (Hermetia illucens L.) larvae meal on growth performance,body composition,plasma biochemical indexes and tissue structure of juvenile Lateolabrax japonicas[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2018, 30(2):613-623.(in Chinese)

[8]
黄文庆, 胡俊茹, 王国霞, 等. 黑水虻餐厨虫沙替代豆粕对罗非鱼幼鱼生长性能、体成分和血清生化指标的影响[J]. 饲料工业, 2019, 40(18):59-64.

HUANG W Q, HU J R, WANG G X, et al. Effects of Hermetia illucens larvae culture residue meal substitution of soybean meal on growth performance,body composition and serum biochemical indexes of Oreochromis[J]. Feed Industry, 2019, 40(18):59-64.(in Chinese)

[9]
朱元芳, 冯艳忠, 张建胜, 等. 黑水虻幼虫在养猪生产中的应用[J]. 中国畜牧杂志, 2024, 60(8):50-54.

ZHU Y F, FENG Y Z, ZHANG J S, et al. Research progress on the application of black soldier fly larvae in pig production[J]. Chinese Journal of Animal Science, 2024, 60(8):50-54.(in Chinese)

[10]
WANASITHCHAIWAT V, SAESAKUL M. Effects of fly larval meal grown on pig manure as a source of protein in early weaned pig diets[J]. Thurakit Ahan Sat, 1989,6:25-31.

[11]
DRIEMEYER H. Evaluation of black soldier fly (Hermetia illucens) larvae as an alternative protein source in pig creep diets in relation to production,bloodand manure microbiology parameters[D]. Master’s Thesis. Stellenbosch: Stellenbosch University, 2016.

[12]
JIN X H, HEO P S, HONG J S, et al. Supplementation of dried mealworm (Tenebrio molitor larva) on growth performance,nutrient digestibility and blood profiles in weaning pigs[J]. Asian-Australasian Journal of Animal Sciences, 2016, 29(7):979-986.

[13]
VELTEN S, NEUMANN C, DORPER A, et al. Response of piglets due to amino acid optimization of mixed diets with 75% replacement of soybean-meal by partly defatted insect meal (Hermetia illucens)[C]//INSECTA Conference 2017.Berlin:Bornimer Agrartechnische Berichte,2017:63-64.

[14]
SPRANGHERS T, MICHIELS J, VRANCX J, et al. Gut antimicrobial effects and nutritional value of black soldier fly (Hermetia illucens L.) prepupae for weaned piglets[J]. Animal Feed Science and Technology, 2018,235:33-42.

[15]
NEWTON G L, BOORAM C V, BARKER R W, et al. Dried Hermetia illucens larvae meal as a supplement for swine[J]. Journal of Animal Science, 1977, 44(3):395-400.

[16]
TACON A G J, METIAN M. Fish matters:importance of aquatic foods in human nutrition and global food supply[J]. Reviews in Fisheries Science, 2013, 21(1):22-38.

[17]
JANNATHULLA R, RAJARAM V, KALANJIAM R, et al. Fishmeal availability in the scenarios of climate change:inevitability of fishmeal replacement in aquafeeds and approaches for the utilization of plant protein sources[J]. Aquaculture Research, 2019, 50(12):3493-3506.

[18]
BARRAGAN-FONSECA K B, DICKE M, VAN LOON J J A. Nutritional value of the black soldier fly (Hermetia illucens L.) and its suitability as animal feed—a review[J]. Journal of Insects as Food and Feed, 2017, 3(2):105-120.

[19]
YAP J W L, LEE Y Y, TANG T K, et al. Fatty acid profile,minor bioactive constituents and physicochemical properties of insect-based oils:a comprehensive review[J]. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 2023, 63(21):5231-5246.

[20]
金鑫鑫. 黑水虻虫粉对断奶仔猪生长性能及对ETEC所致腹泻的影响[D]. 硕士学位论文. 长春: 吉林大学, 2021.

JIN X X. Effect of Hermetia illucens larvae on growth performance of weaned piglets and diarrhea caused by ETEC[D]. Master’s Thesis. Changchun: Jilin University, 2021.(in Chinese)

[21]
BIASATO I, RENNA M, GAI F, et al. Partially defatted black soldier fly larva meal inclusion in piglet diets:effects on the growth performance,nutrient digestibility,blood profile,gut morphology and histological features[J]. Journal of Animal Science and Biotechnology, 2019,10:12.

[22]
王斌, 邹仕庚, 胡文锋, 等. 饲粮添加黑水虻虫粉对断奶仔猪生长性能和血清生化指标的影响[J]. 饲料工业, 2021, 42(7):38-42.

WANG B, ZOU S G, HU W F, et al. Effects of dietary supplementation with Hermetia illucens L. larvae meal on growth performance and serum biochemical parameters in weaned piglets[J]. Feed Industry, 2021, 42(7):38-42.(in Chinese)

[23]
YU M, LI Z M, CHEN W D, et al. Evaluation of full-fat Hermetia illucens larvae meal as a fishmeal replacement for weanling piglets:effects on the growth performance,apparent nutrient digestibility,blood parameters and gut morphology[J]. Animal Feed Science and Technology, 2020,264:114431.

[24]
赵燕, 宋斌, 侯凤香, 等. 黑水虻幼虫粉替代豆粕对蛋鸡产蛋性能、血清指标及免疫功能的影响[J]. 中国畜牧杂志, 2023, 59(3):240-246.

ZHAO Y, SONG B, HOU F X, et al. Effects of blackfly larvae meal instead of soybean meal on laying performance,serum indexes and immune function of laying hens[J]. Chinese Journal of Animal Science, 2023, 59(3):240-246.(in Chinese)

[25]
牛秋雪, 邵仙萍, 叶金云, 等. 脱脂黑水虻幼虫粉替代鱼粉对中华鳖生长性能、肝脏抗氧化能力和肠道菌群的影响[J]. 动物营养学报, 2023, 35(10):6650-6664.

DOI

NIU Q X, SHAO X P, YE J Y, et al. Effects of defatted black soldier fly larva meal replacing fish meal on growth performance,hepatic antioxidant ability and intestinal microflora of juvenile Chinese soft-shelled turtle (Pelodiscus sinensis)[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2023, 35(10):6650-6664.(in Chinese)

[26]
龙沈飞, 阳林芳, 张校军, 等. 猪热应激的营养调控研究进展[J]. 中国畜牧杂志, 2023, 59(6):10-18.

LONG S F, YANG L F, ZHANG X J, et al. Research progress on nutritional regulation of heat stress in pigs[J]. Chinese Journal of Animal Science, 2023, 59(6):10-18.(in Chinese)

[27]
MALLA N, ROOS N, VAN DER HEIDE M E, et al. Effect of feeding meal of yellow and lesser mealworm and defatted black soldier fly larvae on growth performance and gut health of weaned piglets[J]. Animal Feed Science and Technology, 2024,309:115917.

[28]
YU M, LI Z M, CHEN W D, et al. Hermetia illucens larvae as a fishmeal replacement alters intestinal specific bacterial populations and immune homeostasis in weanling piglets[J]. Journal of Animal Science, 2020, 98(3):skz395.

[29]
LIU S J, WANG J, LI L X, et al. Endogenous chitinase might lead to differences in growth performance and intestinal health of piglets fed different levels of black soldier fly larva meal[J]. Animal Nutrition, 2023,14:411-424.

[30]
KIM D H, WANG Y L, JUNG H, et al. A type 2 immune circuit in the stomach controls mammalian adaptation to dietary chitin[J]. Science, 2023, 381(6662):1092-1098.

[31]
ULLAH S, FENG F Q, ZHAO M J, et al. Effect of dietary supplementation of lauric acid on growth performance,digestive enzymes,serum immune and antioxidant parameters,and intestinal morphology in black sea bream[J]. Fish Physiology and Biochemistry, 2025, 51(1):43.

[32]
MELLOUK A, MICHEL V, LEMÂLE O, et al. Glycerides of lauric acid supplementation in the chicken diet enhances the humoral and cellular immune response to infectious bronchitis virus[J]. Veterinary Immunology and Immunopathology, 2024,274:110802.

[33]
ZHAN W H, PENG H Y, XIE S C, et al. Dietary lauric acid promoted antioxidant and immune capacity by improving intestinal structure and microbial population of swimming crab (Portunus trituberculatus)[J]. Fish & Shellfish Immunology, 2024,151:109739.

[34]
LOH T C, VAN THU T, FOO H L, et al. Effects of different levels of metabolite combination produced by Lactobacillus plantarum on growth performance,diarrhoea,gut environment and digestibility of postweaning piglets[J]. Journal of Applied Animal Research, 2013, 41(2):200-207.

[35]
MISSOTTEN J A M, MICHIELS J, OVYN A, et al. Fermented liquid feed for pigs[J]. Archives of Animal Nutrition, 2010, 64(6):437-466.

DOI PMID

[36]
刘强, 黄应祥, 王聪, 等. 异戊酸对西门塔尔牛瘤胃发酵及尿嘌呤衍生物的影响[J]. 畜牧兽医学报, 2007, 38(2):155-160.

LIU Q, HUANG Y X, WANG C, et al. Effects of isovalerate on rumen fermentation and purine derivatives of urine in Simmental steer[J]. Acta Veterinaria et Zootechnica Sinica, 2007, 38(2):155-160.(in Chinese)

[37]
郭昶彤. 异戊酸通过NF-κB途径减缓束缚应激引发小鼠肠道炎症的机制探究[D]. 硕士学位论文. 武汉: 华中农业大学, 2024.

GUO C T. Effects of isovaleric acid on intestinal inflammation in mice induced by restraint stress through NF-κB pathway[D]. Master’s Thesis. Wuhan: Huazhong Agricultural University, 2024.(in Chinese)

[38]
TANG C, DING R X, SUN J, et al. The impacts of natural polysaccharides on intestinal microbiota and immune responses—a review[J]. Food & Function, 2019, 10(5):2290-2312.

[39]
KIM H B, BOREWICZ K, WHITE B A, et al. Longitudinal investigation of the age-related bacterial diversity in the feces of commercial pigs[J]. Veterinary Microbiology, 2011, 153(1/2):124-133.

[40]
ZENTEK J, BUCHHEIT-RENKO S, FERRARA F, et al. Nutritional and physiological role of medium-chain triglycerides and medium-chain fatty acids in piglets[J]. Animal Health Research Reviews, 2011, 12(1):83-93.

DOI PMID

[41]
PERKIN G D, MILLER D C, LANE R J M, et al. Neurologic aspects of systemic disease[M]// Atlas of clinical neurology.3rd ed.Philadelphia: Elsevier,2011:413-433.

[42]
LI S L, JI H, ZHANG B X, et al. Influence of black soldier fly (Hermetia illucens) larvae oil on growth performance,body composition,tissue fatty acid composition and lipid deposition in juvenile Jian carp (Cyprinus carpio var. Jian)[J]. Aquaculture, 2016,465:43-52.

[43]
SEGURA M, CALZAS C, GRENIER D, et al. Initial steps of the pathogenesis of the infection caused by Streptococcus suis:fighting against nonspecific defenses[J]. FEBS Letters, 2016, 590(21):3772-3799.

[44]
YU M, LI Z M, CHEN W D, et al. Hermetia illucens larvae as a potential dietary protein source altered the microbiota and modulated mucosal immune status in the colon of finishing pigs[J]. Journal of Animal Science and Biotechnology, 2019,10:50.

[45]
魏凯. 复配苯甲酸和α-单月桂酸甘油酯缓解仔猪断奶应激和控制细菌性腹泻病研究[D]. 博士学位论文. 武汉: 华中农业大学, 2024.

WEI K. Study on relieving weaning stress and controlling bacterial diarrhea in piglets by compound benzoic acid and α-monoglyceride[D].Ph.D. Thesis. Wuhan: Huazhong Agricultural University, 2024.(in Chinese)

[46]
王浦卉, 郭芳申, 胡泽琼, 等. 月桂酸铜对禽致病性大肠杆菌O78感染蛋鸡生产性能、免疫和抗氧化功能以及肠道微生物区系的影响[J]. 中国畜牧杂志, 2023, 59(6):222-230.

WANG P H, GUO F S, HU Z Q, et al. Effects of copper laurate on performance,immune function,antioxidant function and intestinal microbiota of egg-hens infected with pathogenic Escherichia coli O78[J]. Chinese Journal of Animal Science, 2023, 59(6):222-230.(in Chinese)

Options
文章导航

/

〈 〉

    联系我们

  • 地址：北京市海淀区圆明园西路2号
    　　　中国农业大学动科动医大楼153室
  • 邮编：100193
  • 电话：010－62817823
  • 网址：http://www.chinajan.com
  • E-mail：cjan@chinajan.com
京公网安备 11010802041926号    京ICP备17050989号-2