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家蝇幼虫可作为可持续蛋鸡营养的来源
张相鑫 译 潘雪男 校 何 闪 制表
摘 要：斯科特霍斯特饲料研究中心的大量研究证明，家蝇幼虫在可持续蛋鸡营养中是一种可行的蛋白质来源，可以完全替代大豆。如果可以扩大家蝇幼虫的生产规模，并将其用于蛋鸡场，那么家蝇幼虫在价格上与豆粕具有竞争性。目前，欧盟限制在家禽营养中使用家蝇幼虫，但在未来这种情况很可能会发生改变。
关键词：家蝇幼虫；家禽；营养
在未来几十年，全球食品和饲料对蛋白质的需求量将以每年1.3％～1.5％的速度增长。预计到2030年，全球总人口数将超过80亿，同时发展中国家的人均肉类消费量预计也会相应增加。
大豆是饲料蛋白质的一个主要来源，主要产于北美洲和南美洲。由于多种原因——减少转基因大豆(Genetically Modified，GMO)的生产、减少森林砍伐和拥有更多的循环农业——欧盟的政策制定者和饲料行业主要关注减少大豆进口。肉骨粉可能是大豆的一种替代品。然而，在20世纪80年代暴发传染性海绵脑病(Transmissible Spongiform Encephalopathies，TSE)之后，欧盟禁止在动物饲料中添加肉骨粉。作为高质量蛋白质来源的鱼粉也被限制使用，以避免海洋生物被过度捕捞(图1)。
图 1 欧盟现今的法律规定只能给生产动物饲喂活昆虫
昆虫被认为是高质量蛋白质来源中一种具有较高潜力的替代品，因为昆虫生产只需要很少的水和土地，并且它们可以提高低价值副产品的价值。昆虫大规模生产可以通过转化有机废液生产出具有高营养价值的动物蛋白。昆虫排放的温室气体也相对较少，最重要的一点是，昆虫具有丰富的氨基酸营养价值。
昆虫生产的经济可行性将取决于昆虫的营养价值和生产成本。当然，生产成本必须低于营养价值。昆虫的营养价值可能会受所喂的饲料和选择的品种的影响。
昆虫可以为鱼类饲料和宠物饲料提供较高的营养经济价值。昆虫可以代替这些产品中的鱼粉。这两种产品的氨基酸组成非常相似。然而，昆虫对家禽和猪的营养经济价值比较低。可以将昆虫加入这些动物的饲料中，取代部分的大豆、脂肪和合成氨基酸。
1 家蝇幼虫的生产
为了确保以昆虫为主要组成成分的蛋白质生产具有合理的成本效益，理想的候选昆虫应具有较短的繁殖周期，且有丰富的营养，可提供高含量的蛋白质和必需氨基酸。为了确保能够持续供应昆虫蛋白，理想的候选昆虫应能够方便地进行大规模的饲养。在某一国家非正常或自然生长的植物、动物或其他有机体可能会对该国的自然环境有害，理想的候选昆虫必须普遍存在于世界各地，并且在发生逃逸的情况下不对当地或周边的环境构成生物安全风险。家蝇符合所有这些标准，并且幼虫的生产具有良好的成本效益。
理想的昆虫繁殖场应该对动物友好。这意味着家蝇和幼虫需要最佳的光照、休息和活动环境，并且可以自由获得饲料和饮水。卵床是家蝇产卵的地方，作为一个完全安静的空间，对雌蝇应有强烈的吸引力。幼虫应生长在温度、空气、饲料和饮水完全可控的区域。
理想条件下，家蝇幼虫要饲喂经过GMP认证的饲料。昆虫也是抗微生物肽或蛋白质(Antimicrobial Peptides/Proteins，AMPs)的主要来源之一。为了使AMP的使用达到最优状态，昆虫幼虫应按营养需求精准饲喂。幼虫的饲料转化应达到最佳水平，以确保几乎没有残留。所有这些措施产生的积极效果是，幼虫不需要被分离出来，这大大节省了生产成本。
2 在家禽中的应用
室外生长的家禽在其生命的各个阶段都可以捕食昆虫，并能灵活地食用，这表明家禽通过进化已经适应捕食昆虫，并将其作为食物的一个自然组成部分。家禽和猪产生的几丁质酶可以部分分解几丁质，产生N-乙酰-D氨基葡萄糖，后者具有免疫调节功能，并可减少病原体对细胞壁的黏附。因此，考虑将昆虫蛋白作为商用饲料的蛋白质原料并为畜禽场配备集约化昆虫生产系统似乎是合理的。为了评估昆虫在蛋鸡饲料中的经济价值和实际应用价值，我们需要分析昆虫的化学组成，包括脂肪酸和氨基酸的含量；也需要分析昆虫的消化率系数，可以根据初步研究和体外试验结果来进行此项工作。在饲料中使用昆虫必须遵守欧盟法律和GMP标准。
3 昆虫的营养价值
可以预测动物生产性能的营养成分首先是代谢能(Metabolisable Energy，ME)、可消化氨基酸和可保留矿物质(retainable mineral)。在营养平衡的饲料中，ME的成本占饲料总成本的65％～70％，而可消化氨基酸的成本占24％～26％。在所有22种氨基酸中，赖氨酸、蛋氨酸或半胱氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸、异亮氨酸和精氨酸被认为是限制性的(按所述顺序)。相关文献表明， 家蝇幼虫的灰分含量较小，脂肪含量较多(表1)。应注意的是，幼虫的脂肪含量和脂肪酸组成取决于它们采食的饲料，蛋白质含量与豆粕中的蛋白质浓度相接近。家蝇幼虫所含的纤维主要是几丁质。
家禽对家蝇幼虫的消化率最好通过体内消化试验来评估。通过仿造胃(胃蛋白酶/HCl)和小肠(缓冲液/胰腺)的状态模拟动物消化道可能是有效的。因此，将它们与饲料表中详细描述的成分进行比较很有用。对家禽而言，昆虫粉所含的必需氨基酸在体内的消化率为89％～95％，与鱼粉接近，具体情况取决于氨基酸。在有机物质(Organic Material，OM)和蛋白质的体外消化率上，家蝇蛹与鱼粉和禽肉骨粉相近，通常低于幼虫，这可以用蛹含有更多的几丁质来解释，因为幼龄动物，如肉雏鸡不易消化几丁质。根据体内试验和体外试验的结果，家蝇幼虫的消化率系数与肉骨粉和豆粕的相同(表2)。幼虫蛋白质的消化率被认为高于肉骨粉的。
4 高脂肪
由于脂肪含量高，幼虫的ME值明显高于鱼粉、肉骨粉和豆粕的。应注意的是，脂肪含量和脂肪酸组成取决于幼虫采食的饲料。ME的价格或市场价值取决于饲料和燃料中能量的价格。饲料中大约68％的原料成本用于ME。假设蛋鸡饲料中这些原料的价格为每吨210欧元，则该饲料中ME(11.82 MJ/kg)的价格为每吨142欧元。根据这个假设价格，可以推断家蝇幼虫的能量价格(16.74 MJ/kg)为每吨201欧元。此外，幼虫中的蛋白质和矿物质将会增加它们的价值。
昆虫的氨基酸组成和鱼粉的相似。与豆粕相比，幼虫在赖氨酸、苏氨酸和缬氨酸的含量上与其相似，蛋氨酸的含量较高，精氨酸、谷氨酰胺和色氨酸的含量较低。根据它们的氨基酸组成，幼虫在价值上更接近鱼粉，而不是豆粕或肉骨粉(图2)。
图 2 多项研究表明，以昆虫为主要成分的饲料原料可以提供与鱼粉和大豆替代品一样的优质蛋白质原料
为了评估家蝇幼虫的脂肪价值，我们有必要认识到粗脂肪还含有非脂肪酸成分，如甘油、维生素、树脂和聚合物。应注意的是，幼虫的脂肪含量和脂肪酸组成取决于所喂的饲料。在(可洗脱的)总脂肪中，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，因为它们都具有抗微生物的特性。C16:0脂肪酸＋C18:0脂肪酸是长链饱和脂肪酸，由于乳化缓慢，消化率较低。亚油酸(n-6)和亚麻酸(n-3)是必需脂肪酸，能够产生有意义的代谢产物。亚油酸可引发促炎反应，而亚麻酸具有抗炎作用，两者的最佳比例为5∶1，但在许多以玉米-大豆为基础的饲料中，它们的比例超过了10∶1。在这种情况下，更适合用鱼油来补充Ω-3脂肪酸。与豆粕中的脂肪酸组成相比，家蝇幼虫中的亚油酸含量较低，但亚麻酸的含量较大，两者的最佳配比为5.1∶1，接近5∶1的最佳配比，而豆粕含有较高浓度的亚油酸，与亚麻酸的比例达7.5∶1。
5 幼虫在蛋鸡饲料中的应用
在肉鸡日粮中，家蝇幼虫的添加量可多达25％，且不会影响动物的生产性能，所获得的生产性能接近在日粮中添加鱼粉的。家蝇幼虫可替代蛋鸡饲料中20％的鱼粉，而且也不会影响蛋鸡生产性能和蛋的品质。当幼虫干物质价格在250欧元/t时，最佳添加水平为18.5％。在这种饲料中，豆粕和菜籽粕在价格上没有竞争优势，因此不添加。
随着家蝇幼虫价格逐步上涨至500欧元/t，添加水平降至5.6％。每吨的价格在525欧元或以上时，家蝇幼虫的价格被证明过高。这些计算结果表明，在价格低于450欧元/t时，用家蝇幼虫完全替代豆粕具有成本效益。如果由蛋鸡场生产昆虫，则用幼虫替代全部大豆时的最高成本可能达到485欧元/t，加入饲料中的最高成本可能达到560欧元/t。在有机鸡蛋生产中，使用的大豆仅限于非转基因大豆，与此同时还禁止使用合成氨基酸。这将进一步提高昆虫在这一特殊生产系统中的价值。
如果可以扩大幼虫的生产规模，并能够应用于蛋鸡场，且在蛋鸡场水平上家蝇幼虫的成本不到530欧元/t，那么家蝇幼虫在价格上将与豆粕具有竞争力，进而可为蛋鸡提供优质的蛋白质来源，同时还有利于可持续的养殖场循环系统。
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