黑水虻利用有机固废开发新型饲料蛋白与碳减排研发现状和展望

黑水虻作为一种重要的资源昆虫,可以处理多种有机固废,收获虫体生物质。黑水虻虫体富含蛋白质、脂肪等营养物质,在畜禽与水产的饲料中可有效替代鱼粉和豆粕而作为新型饲料蛋白资源。黑水虻幼虫处理有机固废还可以有效减少处理过程中的碳排放,将更多的碳元素以有机物的形式固定在虫体生物质上。文章从以下几个方面进行了综述:黑水虻转化不同有机固废,及其不同废弃物搭配对黑水虻转化及黑水虻营养的影响;微生物对黑水虻转化有机固废获得黑水虻生物质、蛋白的影响;黑水虻转化有机固废的无害化;黑水虻替代鱼粉和豆粕,是极具潜力的新型“开源”饲料蛋白;黑水虻中功能性蛋白(肽)的开发利用-用于饲料蛋白“节流”;黑水虻在固碳减排方面的作用;同时对黑水虻未来研究与开发方向进行了展望,以期为黑水虻资源的开发利用提供参考。

黄河鲤对饲料蛋白质需求量研究

黄河鲤(Cyprinus carpio haematopterus)是中国黄河流域长期自然形成的特有重要淡水经济鱼类,其对饲料蛋白的需求量较其他鲤低。为从生长性状、免疫、代谢等方面探究黄河鲤对不同饲料蛋白水平的适应和利用能力,对初始体质量为(360.22±1.02)g的黄河鲤投喂蛋白质质量分数分别为22.63%(D1)、25.32%(D2)、28.15%(D3)、31.43%(D4)、34.18%(D5)的实验饲料。结果表明:D3组生长性状的体质量增长率、特定生长率和蛋白质效率极显著高于其他组(p<0.01),而饵料系数显著低于其他组(p<0.05)。D3组的生长基因GH、IGF-1和蛋白合成基因TOR、4EBP2的相对表达量显著高于D1、D4和D5组(p<0.05)。D3组血清生化中的谷草转氨酶和谷丙转氨酶含量显著低于D1和D5组,但碱性磷酸酶含量显著高于这两组(p<0.05)。D3组免疫酶活中的α-淀粉酶、脂肪酶、胰蛋白酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性及还原性谷胱甘肽含量显著高于D1和D5组(p<0.05),而丙二醛含量极显著低于其他组(p<0.01)。D5组氨代谢基因Rhag、Rhbg和Rhcg1的相对表达量显著高于其他组(p<0.05)。拟合回归分析表明,黄河鲤的最佳饲料蛋白需求量约为28.57%~29.04%。

用黑水虻替代部分饲料蛋白质喂养四指马鲅幼鱼试验

黑水虻,又名凤凰虫,亮斑扁角水虻(Hermetia illucens),分类上属双翅目水虻科,腐生性,能够取食禽畜粪便和生活垃圾,生产高价值的动物蛋白饲料.黑水虻含有丰富的蛋白质、氨基酸、维生素以及各种动物所需微量元素,目前在国内外已被广泛作为饲料昆虫,用来饲喂各种水产养殖动物.四指马鲅(Eleutheronemate tradactylum)是广盐性鱼类,生长速度快,养殖周期短,病害少,肉质鲜嫩鱼味香浓,其美味居海水鱼排行之首.

饲料蛋白水平对血鹦鹉幼鱼生长、体组成和肠道蛋白消化酶活性的影响

为考察饲料蛋白水平对血鹦鹉Cichlasomasp.幼鱼生长、体组成和肠道蛋白消化酶活性的影响,以鱼粉和豆粕为主要蛋白源配制了蛋白质含量分别为37%、40%、43%、46%和49%五种饲料,饲养平均体重为0.66 g的血鹦鹉6周。结果表明:血鹦鹉幼鱼摄食上述5种饲料后,增重率分别为868.51%、935.95%、1018.28%、925.16%和873.86%,饲料系数分别为1.55、1.48、1.41、1.47和1.56,摄食饲料蛋白质水平43%饲料的血鹦鹉幼鱼具有最佳生长性能。对全鱼体组成成分的分析表明:血鹦鹉幼鱼鱼体粗蛋白和粗灰分的含量随着饲料中蛋白含量的增加而增加,而体脂肪含量则呈下降趋势;在肠道蛋白酶及肝脏GOT、GPT活性方面:随着饲料中蛋白含量的增加,血鹦鹉幼鱼前肠组织和内容物蛋白酶活性及肝脏GOT、GPT活性也增加,当蛋白含量达到43%时均达到最大值。研究表明血鹦鹉幼鱼对饲料蛋白的最佳需求量为43%。

饲料蛋白水平对宝石鲈生长和体组成影响研究

选择体重一致、健康无病、初始体重 10 4 13± 0 4 6g宝石鲈 10 5尾 ,随机分为 5组 ,每组 3重复 ,分别喂以蛋白水平为 2 3 6 4 %、2 8 4 5 %、33 5 0 %、37 0 4 %和 4 1 6 2 %的等能颗粒饲料 (以白鱼粉为蛋白源 ) ,在 15口水泥池中控温养殖 8周 ,研究饲料蛋白水平对宝石鲈生长和体组成的影响。饲养试验结果表明 :饲料蛋白水平为 33 5 0 %时 ,宝石鲈的增重率最大 ,与饲料蛋白水平 2 3 6 4 %组相比差异极显著 (P <0 0 1) ,与 2 8 4 5 %组相比差异显著 (P <0 0 5 ) ,但与 37 0 4 %和4 1 6 2 %组间没有显著性差异 (P >0 0 5 )。试验不同组间鱼体肥满度、肝体指数、蛋白质净利用率和饵料系数没有显著差异 (P >0 0 5 )。通过增重率的折线法分析结果表明 ,宝石鲈获得最佳增重率的饲料蛋白需要量为 33 94 %。饲料蛋白水平对鱼体组成和肌肉成分研究表明 ,饲料蛋白水平为 33 5 0 %时鱼体蛋白含量最高 ,与蛋白水平 2 3 6 4 %组相比 ,差异极显著 (P <0 0 1) ;体脂肪含量随着饲料蛋白水平的增加而不断下降 ,饲料蛋白 2 3 6 4 %组与 4 1 6 2 %组之间差异显著 (P <0 0 5 ) ;鱼体灰分含量随着饲料蛋白水平的增加而不断上升 ,4 1 6 2 %组与 2 3 6 4 %、2 8 4 5 %和 33 5 0 %组间差异均达显著水平 (P <0 0 5 )。?

饲料蛋白和脂肪水平对青鱼大规格鱼种生长和体组成的影响

设计5个饲料蛋白水平(30%、33%、36%、39%和42%)和2个脂肪水平(6%和9%)的5×2的因子试验,配制10种试验饲料,分别饲喂10组三重复平均体重为95.5 g的二龄青鱼70d,以探讨不同蛋白和脂肪水平对青鱼生长和体组成等的影响。结果表明:鱼体增重随饲料蛋白水平从30%提高到39%不断增加(P<0.05),进一步提高饲料蛋白水平至42%时,鱼体增重则不再显著变化(P>0.05);饲料系数随饲料蛋白水平从30%提高到39%而不断降低(P<0.05),进一步提高饲料蛋白水平至42%时,也不再显著变化;蛋白质效率和蛋白保留率随饲料蛋白水平呈下降趋势;以鱼体增重为指标,经折线模型进行回归分析求得适宜的饲料蛋白水平为占干饲料的40%。饲料蛋白、脂肪水平及其交互作用对的试验鱼成活率均无显著差异(P>0.05)。饲料脂肪水平、饲料蛋白与脂肪的交互作用对鱼体增重、饲料系数、摄食率和蛋白质效率也均无显著影响(P>0.05)。摄食蛋白水平为30%和33%饲料的青鱼与摄食蛋白水平36%—42%饲料的青鱼相比,有较低的水分和较高全鱼脂肪(P<0.05)。青鱼脏体比和肌肉粗脂肪含量均随着饲料中蛋白水平的提高呈降低的趋势。摄食脂肪水平为9%的饲料的青鱼较摄食脂肪水平为6%的饲料的青鱼,有较高脏体比、全鱼脂肪含量和肌肉粗脂肪含量(P<0.05)。上述结果说明,青鱼摄食低蛋白和高脂肪的饲料造成过多的体脂积累。在试验条件下,青鱼大规格鱼种饲养阶段适宜的饲料蛋白和脂肪水平分别为占干饲料的40%和6%。

发酵白酒糟生产饲料蛋白的培养条件及产物分析

利用白地霉(Geotrichum candidium) Z-4、热带假丝酵母(Candida tropicalis) Z-14和木素木霉(Trichoderma lignorum) Z-20三株菌混合发酵白酒糟生产饲料蛋白的培养基成分为白酒糟90％、麦芽根粉10％、尿素2％,原料:水=1:0.8,pH6.0,接种量10％,培养温度28～30℃,培养周期3d。分析结果表明,发酵产物营养丰富,粗蛋白含量高达32.1％,氨基酸含量齐全,脂肪含量为5.6％,维生素B_1和B_2的含量分别为2.2mg/kg和52.6mg/kg。具有较高的纤维素酶、半纤维素酶及淀粉酶活性。

翘嘴红鲌对饲料蛋白的营养需求及豆粕对鱼粉的适宜替代量

选择健康的翘嘴红鲌（Erythroculter ilishaeformis Bleeker）为实验鱼，体质量（12．84±0．60）g。实验分为两部分进行。实验Ⅰ以褐鱼粉为蛋白源，配制5个蛋白水平（31．04％、35．51％、40．89％、46．62％、50．33％）的等能、等必需氨基酸（EAA）平衡关联度的半精制饲料，探讨翘嘴红的对饲料蛋白的需求；经过8周饲养，实验Ⅰ的结果表明，饲料蛋白含量对翘嘴红鲌的增承率、饲料效率和蛋白效率具有显著影响。方差分析表明，40.89％饲料蛋白组的鱼体增重率显著高于31．04％、35．51％饲料蛋白组（P〈0．05），但是与46．62％和50．33％饲料蛋白组没有显著性差异（P〉0．05）；31．04％、35．51％和40．89％饲料蛋白组的蛋白效率显著高于46．62％和50．33％饲料蛋白组（P〈0．05）；40．89％、46．62％和50．33％饲料蛋白组的饲料效率显著高于31．04％和35．51％饲料蛋白组（P〈0．05）。依据折线模型分析翘嘴红鲌的增重率、二次多项式回归分析蛋白质效率，适宜饲料蛋白水平为37．43％～41．15％。实验Ⅱ以豆粕替代鱼粉，大豆蛋白分别替代0．0％、13．5％、27％、40．5％和54％的鱼粉蛋白，配制5个EAA关联度的等蛋白（40％）、等能（20MJ·kg^-1）的半精制饲料，探讨翘嘴红鲌饲料中大豆蛋白对鱼粉蛋白的适宜替代量。结果表明，当大豆蛋白分别替代13．5％、27．0％和40．5％的鱼粉蛋白时，翘嘴红鲌的增重率和蛋白效率与对照组差异不显著（P〉0．05），而且都显著高于54．0％替代组（P〈0．05），因此，本实验条件下，大豆蛋白对鱼粉蛋白的最大替代量为40．5％，饲料动、植物蛋白适宜比为3：2。

饲料蛋白水平对低温应激下吉富罗非鱼血清生化指标和HSP70mRNA表达的影响

在水温27℃条件下,分别对吉富罗非鱼(27.64±2.79)g投喂3组不同蛋白水平的饲料,养殖周期56d。饲养结束后,进行14℃低温应激实验,研究低温应激后0—24h内,鱼体血清生化指标与肝脏HSP70mRNA表达量的变化。结果表明,短期投喂50%蛋白水平的饲料可以提高罗非鱼血清中葡萄糖、总蛋白、甘油三酯与胆固醇水平以及血清谷丙转氨酶与谷草转氨酶活力。在低温应激后,50%蛋白组血清葡萄糖、总蛋白、甘油三酯与胆固醇水平呈下降趋势,而血清皮质醇水平与谷草转氨酶活力表现为先上升后下降变化。25%和38%蛋白组血清葡萄糖水平与谷丙转氨酶活力在应激期间呈上升趋势,而谷草转氨酶与碱性磷酸酶活力和总蛋白与胆固醇水平呈先上升后下降变化。各实验组溶菌酶活力与肝脏HSP70 mRNA的表达量呈先上升后下降的变化。由此可知,短期投喂高蛋白饲料可以提高罗非鱼血液中蛋白、血糖与脂肪含量,增强鱼体抗应激能力,同时,高蛋白水平的饲料也会引起肝脏产生分解压力以及增加饲料成本。在生产中,需要根据实际需要合理确定饲料的蛋白含量。

饲料蛋白水平对鲤幼鱼肝功能和抗氧化能力的影响

研究了不同蛋白水平饲料对鲤(Cyprinus carpio)幼鱼肝功能和抗氧化能力的影响。选用体质量为(10±1.2)g的健康鲤幼鱼,随机分为5组,每组设3个重复,每个重复35尾鱼。放养在15个规格相同的白色水箱中,分别投喂蛋白水平为30%、30.5%、31%、31.5%和32%的饲料(分别记作Diet 1、Diet 2、Diet 3、Diet 4和Diet5),饲养实验时间为8周,每隔4周对相关生理生化指标进行测定。结果表明,养殖第4和第8周时,31%蛋白水平组血清和肝胰脏的谷丙转氨酶(ALT)和谷草转氨酶(AST)活性均显著降低(P<0.05);血清、肝胰脏和肾脏中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和溶菌酶(LZM)活性升高(P<0.05),丙二醛(MDA)浓度显著降低(P<0.05)。根据实验结果,从饲料配制的成本考虑,31%蛋白水平饲料能够达到维持鲤幼鱼机体正常的抗氧化能力以及保护肝功能的营养需求。

饲料蛋白水平对日本沼虾生长、消化酶和免疫酶的影响

按等能量不等蛋白的原则，配制蛋白水平分别为28％、32％、36％、40％、44％的5组饲料投喂日本沼虾[体重（0．28±0．07）g]。饲养52d时测定虾的增重率、饲料系数、成活率、消化酶活性和免疫酶活性等指标。结果显示：投喂不同蛋白质水平饲料的各组日本沼虾之间，增重率、饲料系数、成活率和肝胰腺中蛋白酶活性有显著差异（P〈0．05）；当饲料蛋白水平为40％时，日本沼虾的成活率和增重率最高，饲料系数最小；肝胰腺中蛋白酶活性随饲料蛋白水平的增加而增加，但当饮料蛋白水平超过36％时胃蛋白酶活性下降，当饲料蛋白水平超过40％时类胰蛋白酶活性下降；胃中蛋白酶有随饲料蛋白水平增加而上升的趋势，但饲料不同蛋白水平对其影响差异不显著（P〉0．05）；饲料不同蛋白水平对ACP酶活性的影响有显著差异（P〈0．05），但对AKP、SOD酶活性影响的差异不显著（P〉0．05）。以增重率为指标，采用直线回归法，拟合出线性方程Y=0．3548x＋46．3380。采用抛物线回归法，拟合出抛物线方程Y=-0．0771x^2＋5．9691x-53．4200。由两个回归方程计算出日本沼虾饲料中的最适蛋白质含量为38．7％～40．3％。结合饲料系数、消化酶活性和免疫酶活性等指标的考察，建议在日本沼虾生产中，中期配合饲料的适宜蛋白质水平为38．7％～40．3％。

蔬菜废弃物固体发酵生产饲料蛋白

通过平板点种刺激圈及混合菌种发酵试验,确定高山娃娃菜废弃物发酵的最佳菌种组合及其最佳接种量和接种比例;通过固体发酵试验,确定了发酵培养基的最佳氮源、无机盐以及添加量;采用正交实验,确定了最佳发酵条件.结果表明:采用绿色木霉+白地霉+产朊假丝酵母为发酵菌种,加入1%的尿素、1.5%的硫酸铵、0.2%硫酸镁、0.4%的磷酸氢二钾和0.4%的过磷酸钙,采用不灭菌固体发酵工艺,并按接种10%,比例为1∶2∶2,蔬菜废弃物和麸皮(比例为85∶15),在1 L的三角瓶中投放量100 g,温度27℃下发酵96 h,产物蛋白质含量高达15.97%,提高了75%,营养成分平衡后,易作为饲料.

鲜苹果渣发酵生产饲料蛋白研究

采用混合培养法研究接菌、加氮对未灭菌和灭菌鲜苹果渣发酵生产饲料蛋白的影响。结果表明,1接菌后鲜苹果渣的纯蛋白含量显著提高,其中未灭菌鲜苹果渣接入黑曲霉UA8发酵后,纯蛋白含量较未接菌的增加了137.8%。2加氮处理后鲜苹果渣纯蛋白含量高于不加氮处理,其中未灭菌鲜苹果渣接入黑曲霉UA8后加氮发酵产物纯蛋白含量较不加氮对照增加了35.2%。3未灭菌鲜苹果渣发酵后纯蛋白含量高于灭菌处理,其中单菌有氮发酵处理中,接入黑曲霉UA8时纯蛋白含量分别为105.6和75.0g/kg,直接发酵较灭菌发酵纯蛋白增加了40.8%。4鲜苹果渣发酵后发酵产物回收率与其纯蛋白含量呈负相关,未灭菌鲜苹果渣发酵有氮和无氮处理中,接入黑曲霉UA8后,发酵产物纯蛋白含量分别为105.6和78.1g/kg,而其回收率分别为62.2%和81.0%。5不同pH时鲜苹果渣发酵产物纯蛋白含量呈pH4>pH6的趋势,未灭菌鲜苹果渣发酵中果渣酸度为pH4和pH6时,酵母菌发酵产物纯蛋白含量分别为101.2和75.9g/kg,果渣自然酸化使发酵产物纯蛋白增加了33.3%。

复合菌种协同发酵酒糟生产饲料蛋白研究

以笔者选育的８５０３和８５０５复合菌种为试验菌，以白酒糟为原料，经最适条件试验．确定最优条件为：培养温度３０．０℃，初始ｐＨ５．５，（ＮＨ４）２ＳＯ４添加量为５ｍｇ／ｍｌ，投料量１０％，接种量５％—１０％，发酵期限５ｄ．在最适条件试验的基础上，进行了５Ｌ发酵罐试验，发酵产物粗蛋白质含量由２３．７５％提高到３５．７５％，提高了１１．００％，其中真蛋白质提高１０．３４％，粗纤维降低了２．０５％，氨基酸总量由２５．３５％提高到４０．６８％，提高了１５．３３％．

发酵白酒糟生产饲料蛋白的优良菌种的筛选

采用常规方法从1000多株菌(包括丝状真菌、酵母菌、链霉菌、细菌)中筛选到一批优良菌种,并进行了单菌发酵、多菌株组合发酵,不同原料配方发酵试验。在实验室条件下,发酵产物的粗蛋白含量高达35.9％,比原料本身的粗蛋白含量高50％以上,比所用培养基的粗蛋白含量高30％,发酵产物的粗纤维含量降低率为15％;粗脂肪含量为5.5％左右;产率达80％以上。结果证明,筛选到的菌株确是发酵白酒糟生产饲料蛋白的优良菌种。

苹果渣发酵生产饲料蛋白的培养基

采用经试验所筛选出的菌种组合，就4种无机氮源和作为辅料的12种农产品加工中的副产品或废弃物，对苹果渣发酵生产词料蛋白的影响进行了试验研究，并确定了苹果渣发酵生产饲料蛋白的配方。试验结果表明，在苹果渣发酵中，可混合使用尿素和硫酸控作为无机氮源，添加量为尿素1、5％，硫酸铵2％。所选12种农产品加工副产品或废弃物均可作为辅料使苹果渣发酵生产饲料蛋白，所得发酵产物粗蛋白提高率均较显著，但选择麸皮与豆饼、菜籽饼、棉籽饼、啤酒糟等配合使用更为合适。

混合菌株固态发酵玉米皮生产饲料蛋白

以玉米皮为基本碳源,通过单因素试验和正交试验,对康宁木霉和假丝酵母混合固态发酵生产饲料蛋白进行了研究。以提高木聚糖酶活和真蛋白含量为主要目的,优化得到最佳培养条件为:麸皮25 g/dL,玉米皮75 g/dL,初始固液比为1:1.5,酵母接种体积分数为10%,30℃培养7d。在此条件下,最终得到的产品的木聚糖酶活力为1 300 IU/g左右,真蛋白含量达到20%以上。

饲料蛋白质和能量水平对红姑鱼生长和鱼体组成的影响

采用 3× 3因子试验确定不同蛋白质和脂肪水平实用饲料对红姑鱼生长和鱼体组成的影响。初始平均体重为 2 .73g的试验鱼放养在 2 7个 2 .5m× 1.5m× 1.3m的网箱中 ,每箱放养 6 0尾。用饲料蛋白质水平为38% ,42 %和 46 % ,脂肪水平为 5 % ,8%和 12 %的试验饲料饲养鱼 8周。结果表明特定生长率和饲料系数以高蛋白质组 (HP ,46 % )显著高于中蛋白组 (MP ,42 % )和低蛋白组 (LP ,38% ) (P <0 .0 5 ) ;饲料脂肪水平对鱼的生长和饲料系数没有显著影响 (P >0 .0 5 ) ;随饲料DP/DE降低 ,脏体比和肝体比增加 ;随饲料可消化能增加 ,全鱼和肝脏的脂肪含量增加 ,但对机体的蛋白含量、氨基酸构成和灰分含量没有多大的影响。从本试验可初步认为红姑鱼幼鱼最适饲料蛋白质水平为 46 % ,可消化蛋能比 (DP/DE)为 119mg·kcal-1。

苹果渣混合菌发酵生产饲料蛋白的研究

通过单因素试验,获得了苹果渣混合菌发酵生产饲料蛋白的适宜条件:接种比4.5∶3∶1、接种量10%、发酵温度30～34℃、发酵时间96h、自然pH值、尿素与无机盐分两次添加、不灭菌。发酵产物中的粗蛋白含量由16.28%提高到28.43%,真蛋白含量由10.02%提高到26.59%,而粗纤维则由16.68%降低到10.84%。

液固态发酵苹果渣生产饲料蛋白的研究

以过60目筛的苹果渣作为液态发酵原料,添加12倍的水分和质量分数4%的蔗糖,深层发酵24 h后,以0.3 mL/g底物的量接入固态培养体系,发酵72 h即可达到理想效果。产物中粗蛋白和真蛋白质量分数分别从16.28%、10.02%提高到29.08%和26.63%,而粗纤维素则由16.68%降低到10.32%,且氨基酸丰富、组成合理,符合国家饲料卫生标准要求,完全可作为蛋白饲料广泛应用于养殖领域。研究表明,液固态发酵明显优于单独固态发酵,适合工业化生产。