黑水虻資源化利用的研究進展

許新新 王穎

摘要：黑水虻是一種糞食性和腐食性昆蟲，具有生物量大、吸收轉化率高、蟲體資源含量高、抗逆性強、安全性高等特點，成為近幾年資源昆蟲研究的熱點之一，已被證實在禽畜糞便和生活垃圾處理、昆蟲源動物蛋白飼料生產、食品加工、藥物研發以及生物柴油制取上具有廣闊的應用前景。該文對黑水虻在各個領域的資源化利用研究現狀進行了介紹，以期為黑水虻的產業化發展提供借鑒。

關鍵詞：黑水虻;資源化;有機廢棄物;昆蟲源動物蛋白飼料;生物柴油

許新新，王 穎. 黑水虻資源化利用的研究進展[J]. 農業工程技術，2020，40（26）：56+58.

水虻科屬于雙翅目短角亞目，起源于南美洲的熱帶草原，在世界大部分地區都有分布，熱帶、亞熱帶地區種類尤其豐富。全世界已報道的水虻科昆蟲已達 3000種以上，其中中國約有346種[1]。亮斑扁角水虻俗稱黑水虻，是分布于中國的扁角水虻亞科中唯一的水虻種。

黑水虻的一生包括卵期、幼蟲期、蛹期和成蟲期，在適宜的環境中，35天即可完成一個世代[2]。黑水虻幼蟲期分為 6個不同的齡期，自3齡之后取食量增大;6齡后進入預蛹期，這一時期幼蟲體色由乳白色轉為深褐色，遷出取食環境尋隙化蛹;成蟲與蒼蠅相似但個體大一些，體長15-20 mm，黑色，口器退化，生活期只有10天，一對黑水虻可產卵近千粒[2，3]。

黑水虻是一種腐食性昆蟲，是自然界碎屑食物鏈中的重要環節，可有效減少污染，是一種理想的環保昆蟲。同時，因其具有食譜廣、食量大、營養需求低、吸收轉化率高、蟲體資源含量高、抗逆性強、安全性高等特點，被譽為“鳳凰蟲”。黑水虻的優良特性可廣泛應用于禽畜糞便和生活垃圾處理、昆蟲源動物蛋白飼料生產、藥物研發以及生物柴油制取等方面，不僅對發展農村經濟、提高農民收入、改善農村生態環境等具有重要意義，而且具有廣闊的市場和產業化前景。

一、黑水虻在畜禽糞便及有機廢棄物處理中的應用研究

畜禽養殖，尤其是采用集約化經營模式的養殖場，每天產生大量的畜禽糞便，如果處理不當，不僅污染環境，而且孳生蠅蟲，對人們的生活和健康造成嚴重影響。許多科學家致力于利用腐食性昆蟲轉化畜禽糞便的研究，旨在消除污染的同時，以畜禽糞便為底物生產昆蟲蛋白源飼料，變廢為寶。黑水虻以其食量大、轉化率高、安全性高等特點，從眾多腐食性昆蟲中脫穎而出。

20世紀70年代，人們便開始設想利用黑水虻建立養殖企業的畜禽糞便處理系統;2010年，美國已經將其作為一種可持續的農業模式進行試點推廣。研究表明，黑水虻對新鮮雞糞的處理量可達到50%，對豬糞中干物質的轉化率可達到56%[4]。

隨著對黑水虻研究的深入，人們開始將其應用于餐廚垃圾、病死畜禽尸體等其他有機廢棄物的無害化處理中。研究表明，含水量大且有豐富糖類、脂肪和蛋白質的餐廚垃圾經過黑水虻的取食后，含水量可從75%降到15%，干物質減少率可達50%-60%[5]。

黑水虻處理畜禽糞便及有機廢棄物的優勢在于：一是黑水虻幼蟲以糞便為食，能快速降低糞便中的COD、BOD、氨氮、磷、鉀等富營養物質，通過代謝轉化為自身所需的營養物質，如蟲體蛋白等;二是黑水虻能有效控制家蠅等與其有競爭關系的雙翅目昆蟲的孳生;三是降低畜禽糞便中有害生物基數，如大腸桿菌、沙門氏菌和黃色葡萄球菌;四是對糞便中的重金屬如銅、鋅、錳、鎘、鉻等有解毒作用，減少重金屬對環境的污染[4，7-10]。

二、黑水虻在動物飼料生產中的應用研究

研究發現，黑水虻幼蟲干物質中粗蛋白含量為42%-44%，粗脂肪含量為31%-35%，灰分11%-15%，鈣質4.8%-5.1%，磷0.60%-0.63%[6]。黑水虻幼蟲干粉可替代豆粉和魚粉，作為雞、豬、鯰魚、羅非魚和牛蛙等的飼料。黑水虻預蛹干物質中含有豐富的氨基酸和礦物質，且氨基酸和脂肪酸的含量配比非常有利于水產養殖[7]。

黑水虻幼蟲和預蛹作為動物飼料還有以下優勢：一是黑水虻營養需求低，且可將畜禽糞便、廚余垃圾等作為幼蟲食物來源，而成蟲不取食，養殖成本低;二是黑水虻繁殖迅速，一對黑水虻可產卵近千粒，在環境適宜的條件下，約35天完成一個世代，世代重疊;三是成蟲不攜帶病菌，且無進入人類居室的習慣，對人安全。

三、黑水虻在食品加工中的應用研究

黑水虻作為一種高蛋白、高脂肪、氨基酸含量較全面的昆蟲資源，被譽為“動物的營養寶庫”，目前在動物飼料方面的應用較多，在食品加工領域還處于初始階段。黑水虻不僅脂肪含量高，且脂肪中不飽和脂肪酸所占比例較大，其P/S值明顯高于牛、羊、雞、豬等肉類。此外，黑水虻還含有很多的糖類、礦物質、微量元素和維生素。黑水虻易于人工繁殖，營養價值高，是一種極具開發潛力的蛋白質資源。2013年，奧地利設計師Katharina Unger曾發明一款昆蟲繁育器，使人們可以在家里生產可食用的水虻幼蟲，以應對當前肉類生產的機能失調，但歐盟法律禁止將作為飼料的動物產品（包括昆蟲）用于食品生產[4]。近年來，不乏有人繼續對黑水虻食品進行開發研究，目前開發的主要產品有油炸黑水虻、黑水虻罐頭、黑水虻蛋白粉、黑水虻醬油、黑水虻保健酒等。黑水虻加工中必須嚴格清雜排毒，保證食用安全性。

四、黑水虻在醫藥研發中的應用研究

分析黑水虻成分發現，黑水虻幼蟲蛋白質（BSFLP）具有較高的抗氧化活性，適合作為天然抗氧化劑或用于抗氧化功能蛋白食品開發[11]。同時，黑水虻脂肪中不飽和脂肪酸占比較高，可提純用于提高皮膚的抗皺功能，對皮膚病也有一定的治療和緩解癥狀的作用。研究顯示，黑水虻幼蟲體內天門冬氨酸含量為4.6%[3]，而天門冬氨酸在醫藥方面可用于治療心臟病、肝臟疾病和高血壓癥，具有抗疲勞的作用。另有實驗表明，黑水虻提取物可能通過降低血液的“粘、濃、凝、聚”，而發揮活血、祛瘀、破積和通經的臨床效果。此外，黑水虻幼蟲體內含有豐富的抗菌肽、蛋白酶、水解酶、P450水解酶等抗菌物質，是藥物研發的良好素材[2，4]。

五、黑水虻的其他應用研究

黑水虻被譽為“鳳凰蟲”，可謂全身都是寶。黑水虻表皮中含有幾丁質和幾丁聚糖，可作為食品穩定劑、乳化劑、防腐劑和澄清劑等。其幼蟲體內月桂酸含量高達53.2%[3]，而月桂酸可用作生產醇酸樹脂、潤濕劑、洗滌劑、殺蟲劑、表面活性劑、食品添加劑和化妝品的原料。此外，研究發現，黑水虻幼蟲干體提取出的油脂可以達到生物柴油標準[11]，因此可作為一種生物柴油原材料進行開發和應用。

六、結語

黑水虻作為一種環保型和資源型昆蟲，在很多領域得到了廣泛研究和應用，但技術尚不成熟，仍有很多問題亟待解決，如黑水虻繁育技術的提高、糞便及有機廢棄物處理技術的改進和推廣、黑水虻食品安全性問題等。加強對黑水虻的基礎性研究，突破產業化瓶頸，還任重道遠。

參考文獻

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[2] 蕭鴻發，王國霞，彭 凱，等. 黑水虻生物學特點及其應用研究進展[J]. 廣東畜牧獸醫科技，2020，45（2）：27-33.

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