小昆虫大力量!消化利用率高达98%,发酵昆虫饲料的潜力到底有多大?

来源:腾氏水产商务网 时间:2023-06-25 14:15:55 查看:

昆虫是地球上最大的生物类群,全世界现存昆虫可能超过1000万种,目前已定名的昆虫约100万种,遍布所有的生态系统,具有种类多、周期短、繁殖快、易于饲养且可利用废弃物进行大规模饲养等优点,其蛋白质含量高,可达干重的50%-82%,是一类巨大的生物资源,被认为是目前最大且最具开发应用潜力的动物蛋白源。


一、昆虫蛋白的营养价值


昆虫蛋白是一种高质量的动物蛋白质资源,富含各种氨基酸,氨基酸种类和含量比例符合联合国粮农组织/世界卫生组织 (FAO/WHO) 提出的氨基酸模式。昆虫中蛋白质含量与鱼粉相当,优于猪肉、大豆以及牛肉。


常见昆虫的蛋白质含量如黑水虻幼虫40%-44%,黄粉虫47.70%-64.70%, 蚕蛹60%左右,蝇蛆为40%-65%,并且其赖氨酸、蛋氨酸和必需氨基酸总量分别是鱼粉的 2.6、2.7倍和2.3 倍,氨基酸质量接近鱼粉。另外,昆虫氨基酸的消化利用率非常高,可达70%-98.93%,接近或超过肉、鱼的消化率,高于植物性蛋白的消化利用率。


昆虫蛋白具免疫增强作用,可通过促进淋巴细胞增殖,刺激抗体分泌,调节特异性免疫应答或促进巨噬细胞的吞噬作用,调节非特异性免疫,提高机体对外界的抵御能力。研究表明,蚕蛹氨基酸能提高免疫功能低下小鼠的细胞免疫和体液免疫功能。黄粉虫具有一定的促进生长、益智、抗疲劳和抗组织缺氧作用,不仅能降低血脂及促进胆固醇代谢,还能提高小鼠外周淋巴细胞转化和降低骨髓微核率,提高饲料利用率,增加小鼠主要免疫器官的脏器系数,提高机体免疫力。


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而黑水虻幼虫含有较丰富的粗蛋白质且氨基酸种类较齐全,不饱和脂肪酸、矿物质和类胡萝卜素等,还能提取几丁质、抗菌肽等生物活性物质,是一种优质蛋白质饲料原料。黑水虻幼虫抗菌肽可以作为饲料添加剂提高畜禽免疫力,提高畜禽生长性能。由于抗菌肽拥有良好的理化特性,所以在饲料加工过程中也不会丢失活性,还可以提高饲料的品质和延长保质期。


二、发酵昆虫蛋白饲料


人们在昆虫蛋白饲料的应用中发现,不同加工方式的生产成本和应用效果有差异,热处理会增加生产成本,降低活性物质含量,而冻虫或鲜虫不利于保存。因此,对昆虫蛋白饲料产品的应用开发还需不断延伸和拓展,如对昆虫蛋白进行酶解、发酵,将大分子物质转化成小肽、氨基酸等小分子物质,以利于水产动物消化利用,是一种高效创新的产品形式。


其中,在发酵昆虫蛋白饲料中应用较多的微生物包括芽孢杆菌、酵母菌、乳酸菌等。这些菌株的联合应用能将昆虫蛋白质迅速降解,并在发酵过程中产生有机酸、细菌素、过氧化氢等物质,并具有广泛的抗菌作用。有机酸的产生还能够有效延长昆虫蛋白饲料的保质期并改善其口感。基于这些特点,添加复合微生物菌株对昆虫饲料进行发酵,在发酵过程中可产生乳酸、高级醇和酯类等香味物质,改善饲料的风味,同时使其具有良好的诱食性且发酵后昆虫饲料中的抗菌肽等活性物质仍具有较高的抗菌活性。可极大的的改善其保质期短、风味较差等问题。


三、发酵昆虫蛋白饲料在水产养殖中的应用


1、发酵昆虫蛋白饲料在加州鲈中的应用


杂食性和肉食性鱼类对蛋白的需求量较高,昆虫粉可作为优质蛋白粉添加到鱼饲料中。使用发酵昆虫饲料对加州鲈进行饲喂试验,试验组采取15%的拌料比,试验周期25天。结果表明,昆虫饲料对加州鲈的生长有明显的促进作用,且饲料的效率明显高于对照塘,可能是因为发酵后改善了饲料的风味,提高了饲料的适口性,且发酵后产生的小肽、氨基酸等更利于加州鲈消化吸收。实验塘中加州鲈的肝脏明显较对照组更健康,说明发酵饲料的使用可减轻其肝脏的负担。


表1 加州鲈试验塘和对照塘各项指标对比

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图1 试验塘与对照塘加州鲈肠胃情况


2、发酵昆虫蛋白饲料在河蟹中的应用


使用发酵昆虫饲料对河蟹进行饲喂试验,设置试验塘和对照塘,添加比例15%,加水量为饲料重量的1/5,将饲料混匀后静置半小时开始投喂,试验周期30天。结果表明,饲喂发酵饲料的试验塘中河蟹的增重率、特定生长率均高于对照塘,具有明显的促生长作用,且饲料的利用率也显著高于对照塘,说明发酵后产生的小分子蛋白、氨基酸等更利于河蟹的消化吸收。且发酵后产生的乳酸、柠檬酸等有机酸能够明显改善河蟹肠道的健康,以及产生的精氨酸、赖氨酸等氨基酸可以显著提高蟹膏的积累。


表2 河蟹试验塘和对照塘各项指标对比

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图2 试验塘与对照塘河蟹肠道情况


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图3 试验塘与对照塘河蟹性腺发育情况


四、总结与展望


目前,以黑水虻、蝇蛆、黄粉虫等为代表的优质的昆虫蛋白饲料原料,已应用于不同食性的鱼虾饲料,如黄颡鱼、杂交鳢、大口黑鲈、花鲈和凡纳滨对虾等。研究表明,适量添加昆虫蛋白可提高水产动物生长性能,但鲜虫难以长期保存,高温干燥的虫粉活性物质损失较大,限制了其应用场景。


微生物发酵昆虫蛋白饲料是一个创新性产品,目前研究仍需要深入,如对昆虫抗菌肽、几丁质和月桂酸等功能性物质的挖掘还不够深入,这些功能性物质均是天然抗菌制剂原料,是饲料业减少抗生素使用、替代抗生素甚至不添加抗生素的关键。同时需要开展更多的水产养殖品种的应用研究试验,确定应用机理和应用范围,为绿色生态养殖做出贡献。


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