家蠅幼蟲可作為可持續蛋雞營養的研究證明可提供高含量的蛋白質和氨基酸的豐富營養

2022-05-10 16:12:20 點擊：

摘要：斯科特霍斯特飼料研究中心的大量研究證明，家蠅幼蟲在可持續蛋雞營養中是一種可行的蛋白質來源，可以完全替代大豆。如果可以擴大家蠅幼蟲的生產規模，并將其用于蛋雞場，那么家蠅幼蟲在價格上與豆粕具有競爭性。目前，歐盟限制在家禽營養中使用家蠅幼蟲，但在未來這種情況很可能會發生改變。

關鍵詞：家蠅幼蟲；家禽；營養

在未來幾十年，全球食品和飼料對蛋白質的需求量將以每年1.3％～1.5％的速度增長。預計到2030年，全球總人口數將超過80億，同時發展中國家的人均肉類消費量預計也會相應增加。

大豆是飼料蛋白質的一個主要來源，主要產于北美洲和南美洲。由于多種原因——減少轉基因大豆(Genetically Modified，GMO)的生產、減少森林砍伐和擁有更多的循環農業——歐盟的政策制定者和飼料行業主要關注減少大豆進口。肉骨粉可能是大豆的一種替代品。然而，在20世紀80年代暴發傳染性海綿腦病(Transmissible Spongiform Encephalopathies，TSE)之后，歐盟禁止在動物飼料中添加肉骨粉。作為高質量蛋白質來源的魚粉也被限制使用，以避免海洋生物被過度捕撈(圖1)。

昆蟲被認為是高質量蛋白質來源中一種具有較高潛力的替代品，因為昆蟲生產只需要很少的水和土地，并且它們可以提高低價值副產品的價值。昆蟲大規模生產可以通過轉化有機廢液生產出具有高營養價值的動物蛋白。昆蟲排放的溫室氣體也相對較少，最重要的一點是，昆蟲具有豐富的氨基酸營養價值。

昆蟲生產的經濟可行性將取決于昆蟲的營養價值和生產成本。當然，生產成本必須低于營養價值。昆蟲的營養價值可能會受所喂的飼料和選擇的品種的影響。

昆蟲可以為魚類飼料和寵物飼料提供較高的營養經濟價值。昆蟲可以代替這些產品中的魚粉。這兩種產品的氨基酸組成非常相似。然而，昆蟲對家禽和豬的營養經濟價值比較低。可以將昆蟲加入這些動物的飼料中，取代部分的大豆、脂肪和合成氨基酸。

1、家蠅幼蟲的生產

為了確保以昆蟲為主要組成成分的蛋白質生產具有合理的成本效益，理想的候選昆蟲應具有較短的繁殖周期，且有豐富的營養，可提供高含量的蛋白質和必需氨基酸。為了確保能夠持續供應昆蟲蛋白，理想的候選昆蟲應能夠方便地進行大規模的飼養。在某一國家非正常或自然生長的植物、動物或其他有機體可能會對該國的自然環境有害，理想的候選昆蟲必須普遍存在于世界各地，并且在發生逃逸的情況下不對當地或周邊的環境構成生物安全風險。家蠅符合所有這些標準，并且幼蟲的生產具有良好的成本效益。

理想的昆蟲繁殖場應該對動物友好。這意味著家蠅和幼蟲需要最佳的光照、休息和活動環境，并且可以自由獲得飼料和飲水。卵床是家蠅產卵的地方，作為一個完全安靜的空間，對雌蠅應有強烈的吸引力。幼蟲應生長在溫度、空氣、飼料和飲水完全可控的區域。

理想條件下，家蠅幼蟲要飼喂經過GMP認證的飼料。昆蟲也是抗微生物肽或蛋白質(Antimicrobial Peptides/Proteins，AMPs)的主要來源之一。為了使AMP的使用達到最優狀態，昆蟲幼蟲應按營養需求精準飼喂。幼蟲的飼料轉化應達到最佳水平，以確保幾乎沒有殘留。所有這些措施產生的積極效果是，幼蟲不需要被分離出來，這大大節省了生產成本。

2、在家禽中的應用

室外生長的家禽在其生命的各個階段都可以捕食昆蟲，并能靈活地食用，這表明家禽通過進化已經適應捕食昆蟲，并將其作為食物的一個自然組成部分。家禽和豬產生的幾丁質酶可以部分分解幾丁質，產生N-乙酰-D氨基葡萄糖，后者具有免疫調節功能，并可減少病原體對細胞壁的黏附。因此，考慮將昆蟲蛋白作為商用飼料的蛋白質原料并為畜禽場配備集約化昆蟲生產系統似乎是合理的。為了評估昆蟲在蛋雞飼料中的經濟價值和實際應用價值，我們需要分析昆蟲的化學組成，包括脂肪酸和氨基酸的含量；也需要分析昆蟲的消化率系數，可以根據初步研究和體外試驗結果來進行此項工作。在飼料中使用昆蟲必須遵守歐盟法律和GMP標準。

3、昆蟲的營養價值

可以預測動物生產性能的營養成分首先是代謝能(Metabolisable Energy，ME)、可消化氨基酸和可保留礦物質(retainable mineral)。在營養平衡的飼料中，ME的成本占飼料總成本的65％～70％，而可消化氨基酸的成本占24％～26％。在所有22種氨基酸中，賴氨酸、蛋氨酸或半胱氨酸、蘇氨酸、色氨酸、纈氨酸、異亮氨酸和精氨酸被認為是限制性的(按所述順序)。相關文獻表明，家蠅幼蟲的灰分含量較小，脂肪含量較多(表1)。應注意的是，幼蟲的脂肪含量和脂肪酸組成取決于它們采食的飼料，蛋白質含量與豆粕中的蛋白質濃度相接近。家蠅幼蟲所含的纖維主要是幾丁質。

家禽對家蠅幼蟲的消化率最好通過體內消化試驗來評估。通過仿造胃(胃蛋白酶/HCl)和小腸(緩沖液/胰腺)的狀態模擬動物消化道可能是有效的。因此，將它們與飼料表中詳細描述的成分進行比較很有用。對家禽而言，昆蟲粉所含的必需氨基酸在體內的消化率為89％～95％，與魚粉接近，具體情況取決于氨基酸。在有機物質(Organic Material，OM)和蛋白質的體外消化率上，家蠅蛹與魚粉和禽肉骨粉相近，通常低于幼蟲，這可以用蛹含有更多的幾丁質來解釋，因為幼齡動物，如肉雛雞不易消化幾丁質。根據體內試驗和體外試驗的結果，家蠅幼蟲的消化率系數與肉骨粉和豆粕的相同(表2)。幼蟲蛋白質的消化率被認為高于肉骨粉的。

4、高脂肪

由于脂肪含量高，幼蟲的ME值明顯高于魚粉、肉骨粉和豆粕的。應注意的是，脂肪含量和脂肪酸組成取決于幼蟲采食的飼料。ME的價格或市場價值取決于飼料和燃料中能量的價格。飼料中大約68％的原料成本用于ME。假設蛋雞飼料中這些原料的價格為每噸210歐元，則該飼料中ME(11.82 MJ/kg)的價格為每噸142歐元。根據這個假設價格，可以推斷家蠅幼蟲的能量價格(16.74 MJ/kg)為每噸201歐元。此外，幼蟲中的蛋白質和礦物質將會增加它們的價值。

昆蟲的氨基酸組成和魚粉的相似。與豆粕相比，幼蟲在賴氨酸、蘇氨酸和纈氨酸的含量上與其相似，蛋氨酸的含量較高，精氨酸、谷氨酰胺和色氨酸的含量較低。根據它們的氨基酸組成，幼蟲在價值上更接近魚粉，而不是豆粕或肉骨粉(圖2)。

為了評估家蠅幼蟲的脂肪價值，我們有必要認識到粗脂肪還含有非脂肪酸成分，如甘油、維生素、樹脂和聚合物。應注意的是，幼蟲的脂肪含量和脂肪酸組成取決于所喂的飼料。在(可洗脫的)總脂肪中，脂肪酸占80％～93％。在脂肪酸中，C6脂肪酸～C12脂肪酸可能是成比例的，因為它們都具有抗微生物的特性。C16:0脂肪酸＋C18:0脂肪酸是長鏈飽和脂肪酸，由于乳化緩慢，消化率較低。亞油酸(n-6)和亞麻酸(n-3)是必需脂肪酸，能夠產生有意義的代謝產物。亞油酸可引發促炎反應，而亞麻酸具有抗炎作用，兩者的最佳比例為5∶1，但在許多以玉米-大豆為基礎的飼料中，它們的比例超過了10∶1。在這種情況下，更適合用魚油來補充Ω-3脂肪酸。與豆粕中的脂肪酸組成相比，家蠅幼蟲中的亞油酸含量較低，但亞麻酸的含量較大，兩者的最佳配比為5.1∶1，接近5∶1的最佳配比，而豆粕含有較高濃度的亞油酸，與亞麻酸的比例達7.5∶1。

5、幼蟲在蛋雞飼料中的應用

在肉雞日糧中，家蠅幼蟲的添加量可多達25％，且不會影響動物的生產性能，所獲得的生產性能接近在日糧中添加魚粉的。家蠅幼蟲可替代蛋雞飼料中20％的魚粉，而且也不會影響蛋雞生產性能和蛋的品質。當幼蟲干物質價格在250歐元/t時，最佳添加水平為18.5％。在這種飼料中，豆粕和菜籽粕在價格上沒有競爭優勢，因此不添加。

隨著家蠅幼蟲價格逐步上漲至500歐元/t，添加水平降至5.6％。每噸的價格在525歐元或以上時，家蠅幼蟲的價格被證明過高。這些計算結果表明，在價格低于450歐元/t時，用家蠅幼蟲完全替代豆粕具有成本效益。如果由蛋雞場生產昆蟲，則用幼蟲替代全部大豆時的最高成本可能達到485歐元/t，加入飼料中的最高成本可能達到560歐元/t。在有機雞蛋生產中，使用的大豆僅限于非轉基因大豆，與此同時還禁止使用合成氨基酸。這將進一步提高昆蟲在這一特殊生產系統中的價值。

如果可以擴大幼蟲的生產規模，并能夠應用于蛋雞場，且在蛋雞場水平上家蠅幼蟲的成本不到530歐元/t，那么家蠅幼蟲在價格上將與豆粕具有競爭力，進而可為蛋雞提供優質的蛋白質來源，同時還有利于可持續的養殖場循環系統。

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