发酵猪粪对黑水虻转化率的影响及黑水虻幼虫和虫沙营养成分测定

杨树义，李卫娟，刘春雪，胡文锋

(1.太仓安佑生物科技有限公司，江苏太仓 215437；2.安佑生物科技集团股份有限公司，江苏太仓 215437；3.华南农业大学食品学院，广东广州 510642)



发酵猪粪对黑水虻转化率的影响及黑水虻幼虫和虫沙营养成分测定

杨树义1，李卫娟2，刘春雪2，胡文锋3*

(1.太仓安佑生物科技有限公司，江苏太仓 215437；2.安佑生物科技集团股份有限公司，江苏太仓 215437；3.华南农业大学食品学院，广东广州 510642)

研究了发酵猪粪与新鲜猪粪对黑水虻转化率的影响，并对新鲜猪粪饲养的黑水虻幼虫及虫沙的营养成分进行了测定。结果表明，发酵猪粪与新鲜猪粪对黑水虻转化率的影响不显著。新鲜猪粪饲养的黑水虻幼虫粗蛋白及粗脂肪的含量分别为40.2%和33.7%，含有丰富的氨基酸及脂肪酸。转化后残渣的有机质含量为71.88%，总氮含量为2.32%，总磷(以P2O5计)含量为5.19%，总钾(以K2O计)含量为1.25%，pH为7.3，符合有机肥料标准。

黑水虻；猪粪；幼虫；虫沙

随着畜牧业的发展壮大，我国每年都会产生大量的畜禽粪便。猪粪便中含有大量未消化的蛋白、钙、磷、钾以及某些微量元素、维生素等。直接还田通常会由于粪便发酵产热造成烧苗现象，另外施用过多粪便也会对环境造成污染。采用堆肥法或蚯蚓处理法也存在一定的弊端。堆肥法历时较长，在堆肥过程中需要进行翻堆，堆肥过程中会造成部分营养物质的流失，翻堆堆肥系统中产生的厌氧区是产生甲烷的主要原因。蚯蚓处理法的弊端在于当温度高于35 ℃时，蚯蚓会死，若温度未达到，则不能有效控制病原菌[1]，蚯蚓肠道中的反硝化菌会导致蚯蚓堆肥系统中N2O升高。

生物转化是指将有机固体废弃物通过黑水虻取食转化成昆虫生物量及其他产物的过程[2]。黑水虻在昆虫分类学上隶属双翅目水虻科，原产于美洲，是一种营腐生性昆虫，在畜禽粪便及其他有机固体废弃物处理中具有重要作用[3]。黑水虻幼虫可以减少约50%的畜禽粪便[4]，降低粪便中氮含量及大肠杆菌的数量[5-6]，转化后获得的黑水虻幼虫含有丰富的蛋白质，含量高达42%，是畜禽或鱼类养殖良好的饲料蛋白源。笔者研究了发酵猪粪与新鲜猪粪对黑水虻转化率的影响，并对新鲜猪粪饲养的黑水虻幼虫的营养成分和虫沙营养价值进行了测定。

1　材料与方法

1.1材料黑水虻虫卵和发酵剂，由安佑微生物研究所提供；猪粪，由太仓种猪场提供；饲养盒，购自江苏盐城永佳塑业有限公司；人工饲料为安佑102乳猪料。

1.2卵孵化将黑水虻虫卵置于人工饲料上方2～5 cm处的防蝇网上，置于30 ℃恒温恒湿箱中(湿度80%)孵化。

1.3预发酵猪粪对黑水虻转化率的影响取新鲜猪粪，按照2‰的比例接种发酵剂，室温发酵2 d。

将孵化后的100 g 6日龄幼虫分别投至7.5 kg发酵的猪粪及新鲜猪粪中，饲养10 d后分离虫体和虫沙，称量虫体质量，计算干物质转化率[7]。

1.4新鲜猪粪饲养的黑水虻幼虫的营养成分测定分离新鲜猪粪饲养的黑水虻幼虫，清水冲洗残渣后微波干燥至水分10%以下，粉碎后测定水分(GB/T 6435—2014)、灰分(GB/T 6438—2007)、粗蛋白(GB/T 6432—1994)、粗脂肪(GB/T 6433—2006)、氨基酸(GB/T 18246—2000)和脂肪酸(GB/T 17377—2008)。

1.5虫沙的营养成分测定新鲜猪粪饲养的黑水虻幼虫经分离后的残渣即为虫沙。随机抽取500 g虫沙混合，按照有机肥标准(NY 525—2012)测定水分、有机质、总氮、总磷(P2O5)、总钾(K2O)和pH。

2　结果与分析

2.1预发酵猪粪对黑水虻转化率的影响试验表明，黑水虻转化率为23%，新鲜猪粪组黑水虻转化率为28%，预发酵猪粪组与新鲜猪粪组黑水虻转化率差异不显著，即猪粪发酵与否不会影响黑水虻对猪粪的消化吸收。转化过程中臭味明显减少，转化后的猪粪疏松无臭味。

2.2新鲜猪粪饲养的黑水虻幼虫的营养成分将分离获得的黑水虻幼虫在微波炉中干燥至水分10%以下，粉碎后测定其营养成分。从表1～2可以看出，黑水虻粗蛋白占干基质的40.6%，粗脂肪占干基质的33.7%，含17种不同的氨基酸。从表3可以看出，黑水虻幼虫脂肪酸种类繁多，饱和脂肪酸中以月桂酸(24.84%)和棕榈酸(13.88%)为主。不饱和脂肪酸中单不饱和脂肪酸主要是油酸(22.42%)，多不饱和脂肪酸主要是亚油酸(24.41%)。

表1　黑水虻幼虫(干燥)的营养成分分析

表2　黑水虻幼虫的氨基酸分析

表3　黑水虻幼虫的脂肪酸组成

2.3虫沙的营养成分取新鲜猪粪经黑水虻转化后的残渣(虫沙)分别测定水分、有机质、总氮、P2O5和K2O含量。由表4可知，虫沙营养丰富，有机质含量高达71.88%，总养分(N+ P2O5+ K2O)含量为8.76%，pH为7.3，符合有机肥标准。虫沙水分含量较高，可通过调节料层厚度、室内空气流动及后续风或烘干等方式解决。

3　 讨论

该试验中黑水虻对新鲜猪粪和预发酵猪粪的取食转化率的影响不显著，表明猪粪发酵与否不影响黑水虻转化率。新鲜猪粪中含有大量未被消化的营养物质，黑水虻通过口器摄食进入肠道消化吸收来实现虫体的增长。发酵猪粪中微生物生长消耗部分营养物质，产生活性代谢产物，使猪粪中的病原微生物和臭味减少，但黑水虻转化率与新鲜猪粪组相比略低，可能与营养物质的消耗有关。

表4黑水虻转化猪粪后产生的虫沙的营养成分测定

Table 4Nutrients detection of sandworm derived from fresh swine manure converted byHermetiaillucens

营养成分Nutritionalcomponents测定值Detectionvalue有机肥标准Standardfororganicfertilizer水分Water∥%43.50≤30有机质Organicmatter(以干基计)∥%71.88≥45总氮TotalN(以干基计)∥%2.32总养分(N+P2O5+P2O5(以干基计)∥%5.19K2O,以干基计)≥5K2O(以干基计)∥%1.25pH7.305.5～8.5

新鲜猪粪饲养的黑水虻幼虫蛋白质含量为40.6%，脂肪含量为33.7%，含有17种不同的氨基酸及多种脂肪酸。由于黑水虻的高营养特性，使其可作为一种具有较高经济价值的饲料添加剂使用。烘干的预蛹粉已被用于为猪、鸡、鱼的养殖，并取得了较好的效果，但也存在一定的问题。因此，一般以黑水虻部分替代饲料中的蛋白源或经过提油等后加工处理后使用[3]。St-Hilaire等[8]评估了蝇蛆预蛹及黑水虻预蛹在虹鳟鱼饲料中的重要性，结果表明以黑水虻替代25%鱼粉组虹鳟鱼增重及蛋白质含量与对照组相比差异不显著，当替代比例提高至50%时会使虹鳟鱼增重减少。

经测定，黑水虻取食猪粪后的残渣(虫沙)的有机质含量高达71.88%，总养分(N+P2O5+K2O)含量为8.76%，pH为7.3，符合有机肥标准。大量研究表明，黑水虻虫沙对植物生长具有促进作用。Choi Y等[9]曾研究了黑水虻转化食品垃圾后的产生的虫沙对种植大白菜的影响，结果表明虫沙与商品肥组大白菜的生长速度和营养成分组成基本一致，因而可替代商品肥作为有机肥使用。刘巧林[10]以黑水虻转化奶牛粪便的残渣作为盆栽基质，种植多花黑牧草和小麦，结果表明，与商业盆栽土壤相比，提高了其出苗率、生物量干重及粗蛋白含量。

4　结论

该试验中新鲜猪粪与发酵猪粪对黑水虻转化率的影响不显著。采用新鲜猪粪饲养的黑水虻幼虫含有丰富的蛋白质及脂肪，黑水虻转化猪粪后的残渣养分含量高，符合作为有机肥料的标准。

[1] NDEGWA P M，THOMPSON S A.Integrating composting and vermicomposting in the treatment and bioconversion of biosolids [J].Bioresource technology，2001，76(2)：107-112.

[2] BARRY T.Evaluation of the economic，social，and biological feasibility of bioconverting food wastes with the black soldier fly [D].University of North Texas，2004.

[3] NEWTON G L，SHEPPARD D C，WATSON D W，et al.Using the black soldier fly，Hermetiaillucens，as a value-added tool for the management of swine manure[M].Tifton，GA：Animal and Dairy Science Department，University of Georgia，2005.

[4] SHEPPARD C.House fly and lesser house fly control utilizing the black soldier fly in manure management systems for caged laying hens[J].Environmental entomology，1983，12(5)：1439-1442.

[5] SHEPPARD D C，NEWTON G L，THOMPSON S A，et al.A value added manure management system using the black soldier fly[J].Bioresource technology，1994，50(3)：275-279.

[6] ERICKSON M C，ISLAM M，SHEPPARD C，et al.Reduction ofEscherichiacoliO157：H7 andSalmonellaentericaserovarEnteritidisin chicken manure by larvae of the black soldier fly[J].Journal of food protein，2004，67(4)：685-690.

[7] 徐齐云，龙静池，叶明强，等.黑水虻幼虫的发育速率及食物转化率研究[J].环境昆虫学报，2014，36(4)：561-564.

[8] ST-HILAIRE S，SHEPPARD C，TOMBERLIN J K，et al.Fly prepupae as a feedstuff for rainbow trout，Oncorhynchusmykiss[J].Journal of the world aquaculture society，2007，38(1)：59-67.

[9] CHOI Y ，CHOI J Y，KIM J G，et al.Potential usage of food waste as a natural fertilizer after digestion byHermetiaillucens[J].International kournal of ondustrial entomology，2009，19(1)：171-174.

[10] 刘巧林.黑水虻在奶牛粪便中生长对大肠杆菌的影响[D].武汉：华中农业大学，2008.

Effects of Fermented Swine Manure on the Conversion Ratio ofHermetiaillucensand Nutritional Components Detection ofHermetiaillucensLarva and Sandworm

YANG Shu-yi1, LI Wei-juan2, LIU Chun-xue2, HU Wen-feng3*

(1. Taicang Anyou Biological Technology Co., Ltd., Taicang, Jiangsu 215437; 2. Anyou Biological Technology Group Co. Ltd, Taicang, Jiangsu 215437; 3. College of Food Science, South China Agricultural University, Guangzhou, Guangdong 510642)

Effects of the fermented swine manure and fresh manure on the conversion ratio ofHermetiaillucenswere researched. And we also tested the nutrients ofHermetiaillucenslarvae and its derived compost. The results showed that whether the swine manure was fermented or not would not influence the conversion ratio ofH.illucens.H.illucenslarva reared by fresh manure was rich in protein, crude fat, amino acids and fatty acids. The content of protein and crude fat were 40.2% and 33.7% respectively. The insect derived compost had 71.88% organic matter, 2.32% nitrogen, 5.19% phosphorus (P2O5), 1.25% potassium (K2O) with pH 7.3. These results were in accordance with the standard of organic fertilizer.

Hermetiaillucens; Swine manure; Larvae； Sandworm

江苏省重点研发计划社会发展项目面上项目(BE2015650)。

杨树义(1987- )，男，河南周口人，从事微生物发酵及昆虫养殖研究。*通讯作者，副教授，博士生导师，从事发酵工艺学和废弃物资源化利用研究。

2016-06-06

S 821.5

A

0517-6611(2016)21-069-02