黑水虻(black soldier fly),学名亮斑扁角水虻(Hermetia illucens),又名光亮扁角水虻,是一种水虻科(Stratiomyidae)、扁角水虻属(Hermetia)的腐生性昆虫[1]。黑水虻幼虫能够通过取食畜禽粪便和腐烂有机物生产出富含粗蛋白质(42%~44%)、粗脂肪(31%~35%)与矿物质(钙4.8%~5.1%,磷0.60%~0.63%)的优质蛋白质饲料原料[2]。黑水虻幼虫体内还含有抗菌肽、己二酸、月桂酸、甲壳素和壳聚糖、防御素及外源性凝集素等多种有益物质[3-4]。而且,黑水虻具有繁殖迅速、生长周期短、食量大且杂、吸收转化率高、易于饲养管理及养殖效益较高等特点[5],目前已引起众多研究者的青睐。夏嫱等[6]研究表明,饲粮中添加适量的黑水虻幼虫可有效提高绿壳蛋鸡的生长性能和机体抗氧化能力。Schiavone等[7]研究表明,在1日龄Ross 308肉鸡饲粮中添加黑水虻幼虫粉可有效促进机体对营养物质的消化与吸收。余苗等[8]研究发现,在“杜×长×大”三元杂交母猪饲粮中添加4%黑水虻幼虫粉能有效提高营养物质的消化率,改善机体氨基酸平衡,并能显著增加血清中总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)和葡萄糖(GLU)的含量。虽然有关黑水虻在动物生产中的应用已有较多报道,但关于黑水虻在蛋鸡上的研究并不多见。因此,本试验以海兰褐蛋鸡为研究对象,探讨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,为进一步开发黑水虻幼虫粉作为优质饲料资源在蛋鸡生产中的应用提供参考依据。
1 材料与方法 1.1 试验材料本试验所用黑水虻幼虫粉由郑州笨农农业科技有限公司提供,营养成分含量为:干物质90.20%,粗蛋白质37.60%,粗脂肪36.00%,粗灰分6.20%,蛋氨酸0.69%,赖氨酸2.18%,钙0.96%,磷0.83%。
1.2 试验动物、设计与饲养管理选取60周龄、健康、产蛋率接近(90.26%、89.82%、90.36%及90.03%)的海兰褐蛋鸡1 080只,随机分为4组,每组6个重复,每个重复45只鸡。对照组饲喂基础饲粮,试验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组在基础饲粮中分别添加1%、2%、3%的黑水虻幼虫粉。整个试验期为67 d,其中预试期7 d,正试期60 d。预试期各组蛋鸡均饲喂基础饲粮。
试验蛋鸡采用3层全阶梯式笼养,每个笼3只鸡。试验鸡的饲养管理与鸡场的常规饲养管理程序相同,鸡场采用半开放式鸡舍,舍内采用自然光照加人工补光,每天恒定光照时间为16 h,自然通风结合纵向负压通风。试验全期自由采食,每天07:00、14:00及19:30各喂料1次,每天匀料3次,并观察鸡只精神状态与健康情况;乳头式饮水器自由饮水。采用步进式刮板清粪机,每天清粪1次。依据NRC(1994)、《鸡饲养标准》(NY/T 33—2004)及《海兰褐蛋鸡饲养手册》配制基础饲粮(粉状配合饲粮,不含黑水虻幼虫粉)。通过调整饲粮配方,使各组(对照组及试验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组)饲粮的代谢能水平和粗蛋白质、粗脂肪、蛋氨酸、赖氨酸、钙及总磷的含量基本一致。4种饲粮组成及营养水平见表 1。
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表 1 饲粮组成及营养水平(风干基础) Table 1 Composition and nutrient levels of diets (air-dry basis) |
试验第56天分别采集蛋样和血样,以重复为单位,每个重复收集6个蛋样,用于蛋品质的测定。然后,每个重复随机抽取1只鸡(禁食12 h,但不禁水),进行翅下静脉采血。乙二胺四乙酸二钾(EDTA-K2)紫色真空采血管中采集1.5 mL血样,用于血液生理指标的测定;普通红色真空采血管中采集3 mL血样,常温静置1~2 h后,3 000 r/min离心10 min得到上层血清,分装后于-20 ℃冰箱保存,以便后期进行血清生化指标的测定。
1.4 测定指标及方法 1.4.1 生产性能的测定每天15:00收蛋,以重复为单位,记录每天的产蛋数、蛋重、破软蛋数及蛋鸡死淘数,每周统计采食量,计算试验全期的产蛋率、破软蛋率、平均蛋重、平均日采食量及料蛋比。
1.4.2 蛋品质的测定蛋重、蛋白高度、哈氏单位及蛋壳颜色用蛋品质分析仪(QCH,英国)测定;蛋壳强度用强度测定仪(In-spec 2 200,美国)测定;电子天平测定蛋黄重与蛋壳重,计算蛋黄相对重(蛋黄重/蛋重×100)与蛋壳相对重(蛋壳重/蛋重×100);游标卡尺测量蛋样纵径与横径,计算蛋形指数(纵径/横径);螺旋测微器测定蛋壳(已去除内外壳膜)钝端、中部及锐端的厚度,计算壳厚平均值;蛋黄总胆固醇含量采用试剂盒(购于南京建成生物工程研究所)测定。
1.4.3 血液生理生化指标的测定使用ADVIA 2 120i全自动血液分析仪(西门子,美国)测定血液红细胞数目(RBC)、血红蛋白含量(HGB)、红细胞压积(HCT)、平均红细胞体积(MCV)、平均红细胞血红蛋白含量(MCH)、平均红细胞血红蛋白浓度(MCHC)、血小板数目(PLT)、平均血小板体积(MPV)、血小板压积(PCT)共9项血液生理指标。采用ADVIA 2 400全自动生化分析仪(西门子,美国)测定血清TP、ALB、总胆红素(TBIL)、直接胆红素(DBIL)、间接胆红素(IBIL)、GLU、总胆固醇(T-CHO)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)含量及丙氨酸氨基转移酶(ALT)、天冬氨酸氨基转移酶(AST)、碱性磷酸酶(ALP)活性共13项血清生化指标,所使用试剂盒皆购于南京建成生物工程研究所。
1.5 数据处理利用统计软件SPSS 20.0对试验数据进行单因素方差分析(one-way ANOVA),并用Duncan氏法和最小显著差数(LSD)法进行多重比较,P<0.05表示差异显著,所有结果数据皆以“平均值±标准差”表示。
2 结果与分析 2.1 黑水虻幼虫粉对蛋鸡产蛋后期生产性能的影响由表 2可知,试验Ⅱ、Ⅲ组蛋鸡的产蛋率显著高于对照组(P<0.05),试验Ⅲ组显著高于试验Ⅰ组(P<0.05),其他各组间差异不显著(P>0.05)。试验Ⅱ、Ⅲ组蛋鸡的料蛋比显著低于对照组(P<0.05),试验Ⅲ组显著低于试验Ⅰ组(P<0.05),其他各组间差异不显著(P>0.05)。试验Ⅲ组蛋鸡的破软蛋率显著低于对照组(P<0.05),其他各组间差异不显著(P>0.05)。各组间蛋鸡产蛋后期的平均蛋重、平均日采食量均无显著差异(P>0.05)。
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表 2 黑水虻幼虫粉对蛋鸡生产性能的影响 Table 2 Effects of black soldier fly larvae meal on performance of laying hens |
由表 3可知,各试验组蛋鸡产蛋后期的蛋壳颜色、蛋形指数、蛋白高度、哈氏单位、蛋壳厚度、蛋壳强度、蛋黄相对重、蛋壳相对重及蛋黄胆固醇含量与对照组相比均差异不显著(P>0.05)。
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表 3 黑水虻幼虫粉对蛋鸡蛋品质的影响 Table 3 Effects of black soldier fly larvae meal on egg quality of laying hens |
由表 4可知,各试验组蛋鸡血清中RBC、HGB及PLT均略高于对照组,但差异不显著(P>0.05)。各组间蛋鸡产蛋后期的其他血液生理指标均差异不显著(P>0.05)。
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表 4 黑水虻幼虫粉对蛋鸡血液生理指标的影响 Table 4 Effects of black soldier fly larvae meal on blood physiological parameters of laying hens |
由表 5可知,试验Ⅱ、Ⅲ组蛋鸡血清中AST活性显著高于对照组(P<0.05),其他各组间差异不显著(P>0.05)。试验Ⅱ、Ⅲ组蛋鸡血清中GLU含量均显著高于对照组和试验Ⅰ组(P<0.05),其他各组间差异不显著(P>0.05)。试验Ⅲ组蛋鸡血清中HDL-C含量显著高于对照组(P<0.05),其他各组间差异不显著(P>0.05)。各组间蛋鸡血清中其他血清生化指标均无显著差异(P>0.05),但与对照组相比,试验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组蛋鸡血清中LDL-C的含量分别降低了11.76%、12.94%、20.59%。
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表 5 黑水虻幼虫粉对蛋鸡血清生化指标的影响 Table 5 Effects of black soldier fly larvae meal on serum biochemical parameters of laying hens |
饲粮营养水平、饲料添加剂、环境因素、疫病因素、个体差异及日龄等均会影响蛋鸡的生产性能[9-10]。目前,饲粮中添加黑水虻幼虫粉对海兰褐蛋鸡产蛋后期生产性能和蛋品质的研究尚未见报道。本试验结果表明,在60周龄海兰褐蛋鸡饲粮中添加2%和3%的黑水虻幼虫粉均能显著提高蛋鸡的产蛋率,并显著降低料蛋比,分析其原因可能与黑水虻幼虫粉中含有丰富的畜禽生长所必需的氨基酸有关[11-12]。有研究表明,黑水虻幼虫粉是肉仔鸡可消化氨基酸与能量的优良来源,并具有较高的氨基酸表观回肠消化系数和表观代谢能,可作为家禽饲粮的一部分[13]。余苗等[8]等研究表明,在“杜×长×大”三元杂交母猪饲粮中添加4%黑水虻幼虫粉可促进母猪机体对营养物质的消化吸收,改善机体氨基酸平衡,并能显著增加母猪血清中苏氨酸、缬氨酸、蛋氨酸及总必需氨基酸的含量。由此可推测,可能是黑水虻幼虫粉中丰富的可消化氨基酸经肠道吸收进入血液后,改善了机体氨基酸平衡,进而提高了蛋鸡的产蛋率和饲料利用率,具体影响机制还有待进一步的探究。
蛋壳质量与蛋壳中钙的含量密切相关。本试验研究表明,在生产性能方面,饲粮中添加黑水虻幼虫粉可降低蛋鸡产蛋后期的破软蛋率,其中3%黑水虻幼虫粉组效果显著;在蛋品质方面,饲粮中添加黑水虻幼虫粉可一定程度上增加鸡蛋的蛋壳厚度和蛋壳强度,其中添加3%黑水虻幼虫粉组效果较好,具体影响机制尚不明确,可能与黑水虻幼虫粉中的某种成分有关,进而影响到了蛋壳中钙的沉积,改善了蛋壳质量。研究表明,蛋鸡输卵管子宫部钙结合蛋白D28K(CaBP-D28K)是一种维生素D依赖性钙转运蛋白,其表达量受维生素D及其代谢产物的调控[14],也在一定程度上决定着蛋壳中钙的沉积量[15]。目前有相关资料表明,黑水虻幼虫体内含有丰富的脂溶性维生素(维生素A和维生素D)。由此可大胆猜想,在蛋壳膜形成过程中,可能是黑水虻幼虫粉中丰富的维生素D影响了蛋鸡输卵管子宫部CaBP-D28K的表达量,在一定程度上增加了蛋壳中钙的沉积量,进而改善了蛋壳质量。但黑水虻幼虫粉中维生素D的具体含量尚不明确,故具体影响机制还有待进一步研究与验证。
3.2 黑水虻幼虫粉对蛋鸡产蛋后期血液生理生化指标的影响血液生理生化指标是反映动物内环境稳态的核心参数,包括血细胞数量和比例、血清蛋白质含量和组成、血脂含量和组成、酶活性以及血糖含量等,并在一定程度上受品种、日龄、环境、营养状态以及疾病等因素的影响[16-17]。良好的动物内环境稳态有利于机体进行正常的物质代谢与能量代谢,进而保证机体健康,使动物具有较高的生产水平。目前,饲粮中添加黑水虻幼虫粉对海兰褐蛋鸡产蛋后期血液生理生化指标的研究尚未见报道。本试验结果表明,饲粮中添加黑水虻幼虫粉对产蛋后期蛋鸡血液中RBC、HGB及PLT等生理指标均无显著影响。由此可见,在60周龄海兰褐蛋鸡饲粮中添加一定量的黑水虻幼虫粉不会对蛋鸡内环境稳态产生不良影响。
血清中的酶具有高度特异性,其活性可体现机体组织器官的代谢水平和功能状态,当机体组织器官代谢旺盛或受到损伤时,血清中的酶会发生一定的变化。血清中AST、ALT及ALP活性的变化可说明肝脏的代谢水平和功能状态。本试验结果表明,在60周龄海兰褐蛋鸡饲粮中添加2%或3%的黑水虻幼虫粉均能显著增加蛋鸡血清中AST的活性,但对血清中ALT和ALP的活性没有显著影响。分析其原因可能是黑水虻幼虫粉中丰富的可消化氨基酸促进了肝脏对蛋白质的合成与分解代谢[11-12],进而增加了血清中AST的活性,并有效提高了蛋鸡的产蛋率,但具体影响机制尚不明确,还有待进一步研究与验证。
血清中GLU可体现动物机体糖生成与组织间的动态平衡,其含量主要取决于糖原生成和分解、糖异生和糖原酵解及脂肪分解和形成的水平。余苗等[8]研究表明,饲粮中添加4%黑水虻幼虫粉能显著增加母猪血清中TP、ALB及GLU的含量。本试验结果表明,添加2%和3%黑水虻幼虫粉组蛋鸡血清中GLU的含量显著增加,说明饲粮中添加黑水虻幼虫粉能为机体提供更多的能量,对蛋鸡产蛋后期(处于产蛋疲劳状态)的生产性能具有积极影响。分析其原因可能与黑水虻幼虫粉中含有丰富的甲壳素[18]有关,其影响机制可能是甲壳素经过唾液与胃液中的脱乙酰酶、肠腔中的壳聚糖酶等酶的作用分解成GLU,进而增加了蛋鸡血清中GLU的含量,具体影响机制还有待进一步研究与验证。
血清中T-CHO、HDL-C、LDL-C及TG是表明机体内脂类代谢能力的重要指标。张放等[19]以70日龄健康“杜×长×大”三元杂交生长猪为试验动物,饲喂含2.5%黑水虻幼虫粉(用黑水虻幼虫粉按25 kg/t替代基础饲粮中的豆粕)30 d后,发现生长猪血清白球比以及ALB和HDL-C的含量均有显著提高。但是,以同品种、体质量30 kg左右、健康的母猪为试验对象,饲喂含2.5%黑水虻幼虫粉(用黑水虻虫粉按25 kg/t替代基础饲粮中的鱼粉)28 d后,发现黑水虻幼虫粉对育肥猪血清白球比和TG、T-CHO、HDL-C及LDL-C的含量均无显著影响[20]。本试验结果表明,在60周龄海兰褐蛋鸡饲粮中添加3%黑水虻幼虫粉会显著增加蛋鸡血清中HDL-C的含量,但饲粮中添加黑水虻幼虫粉对血清中T-CHO、TG、LDL-C的含量没有显著影响。本试验结果与前人研究结果不尽一致,这可能与研究动物、黑水虻幼虫粉的使用剂量及试验设计等不同有关。有研究表明,壳聚糖及其衍生物中含有氨基和羟基等具有生物活性的功能基团,可调节动物体内的脂质代谢[21]。刘志友等[22]研究指出,在蛋种鸡饲粮中,添加0.025%壳聚糖能显著增加鸡血清中HDL-C的含量。Keser等[23]研究表明,饲粮中添加0.025%壳聚糖可显著降低肉鸡血清中LDL-C的含量,但对肉鸡血清中HDL-C、T-CHO及TG的含量没有显著影响。由此可推测,可能是黑水虻幼虫粉中丰富的甲壳素经过唾液中脱乙酰酶的作用水解成壳聚糖[24],进而调节了机体的脂质代谢,提高了蛋鸡血清中良性蛋白HDL-C的含量,具体影响机制还有待进一步研究与验证。
4 结论在60周龄海兰褐蛋鸡饲粮中添加一定量的黑水虻幼虫粉可提高蛋鸡产蛋后期的生产性能,改善血清生化指标,且不会对蛋鸡机体内环境稳态产生不良影响。
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