发酵饲料对黑水虻生长性能的影响及黑水虻消化酶活和肠道菌群的特征研究

摘要

黑水虻（Hermetia illucens L.）是一种腐生性的水虻科资源昆虫。黑水虻原产于美洲，目前已经广泛分布于全世界，主要分布在南北纬40度之间。近些年我国开展了黑水虻研究，结果发现黑水虻分布于我国广西、广东、云南、台湾、湖南和湖北等地。
　　黑水虻幼虫可以处理禽畜粪便和餐厨垃圾；而且黑水虻幼虫本身含较高比例的蛋白质、粗脂肪等，可以作为高质量的动物蛋白和能量饲料。研究并利用黑水虻对解决人类目前所面临的环境污染和资源短缺问题有重要的意义。
　　本课题以黑水虻为研究对象，通过复合菌发酵处理猪饲料、餐厨余、猪粪作为昆虫饲料养殖4日龄的幼虫，进而研究复合菌发酵昆虫饲料对黑水虻幼虫存活率、幼虫历期、幼虫平均增重、料重比、转化率、蛹羽化率的影响。采用 Folin-酚法和碘-淀粉比色法分别确定黑水虻幼虫消化酶活的最佳测定方法，研究饲料的灭菌处理以及幼虫的消毒处理对黑水虻幼虫消化酶酶活的影响。利用16S rRNA基因测序技术，检测分析饲料的灭菌处理以及幼虫的消毒处理对黑水虻幼虫肠道菌群的影响。
　　结果如下：
　　（1）发酵猪饲料将幼虫存活率提高5.34％（p<0.05），发酵餐厨余对幼虫存活率无影响（p>0.05），预发酵猪粪会降低幼虫存活率（p<0.05）；发酵餐厨余和猪粪养殖的幼虫平均增重分别提高了0.0190 g、0.0813 g（p<0.05）；发酵猪饲料、餐厨余、猪粪均能降低料重比（p<0.05），分别降低0.426、0.272和0.163。发酵猪饲料和餐厨余均能显著提高饲料的转化率（p<0.05），分别提高了0.066、0.116，但发酵猪粪的转化率无影响（p>0.05）。发酵猪饲料、餐厨余、猪粪还能提高黑水虻成虫羽化率（p<0.05），分别为8.58%、21.03%、15.43%。
　　（2）测定黑水虻幼虫蛋白酶活性最佳方法：取1.0 mL粗酶液在1.0 mL酪蛋白溶液浓度为2%（w:v），反应温度为40℃，磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲液（pH7.0）浓度为0.05 mol/L的条件下反应5 min，加2.0 mL三氯乙酸(0.4 mol/L)终止反应，然后用Folin-酚法在紫外分光光度计波长680 nm处测定OD值。黑水虻幼虫蛋白酶活达到193.82 U/mL。
　　（3）测定黑水虻幼虫淀粉酶活性最佳方法：取0.5 mL粗酶液在0.1 mL淀粉溶液浓度为3%（w:v），反应温度为40℃，磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲液（pH7.0）浓度为0.05 mol/L的条件下反应8 min，然后用碘-淀粉法在紫外分光光度计波长660 nm波长下测OD值。淀粉酶活达到591.25 U/mL。
　　（4）黑水虻幼虫的蛋白酶活性大小与饲料种类有关（p<0.05），猪饲料组幼虫蛋白酶活性较大，同种饲料的灭菌处理和幼虫的消毒处理无明显影响（p>0.05）。幼虫的淀粉酶活性与饲料种类和幼虫消毒处理有关（p<0.05），猪饲料组幼虫淀粉酶活性较高，同时幼虫不消毒处理淀粉酶活性较大。
　　（5）黑水虻幼虫肠道菌群的种类数量与饲料的灭菌与否有关，饲料不灭菌的黑
　　水虻幼虫肠道微生物种类较多。摩根氏菌属（Morganella）为SF-m-1、SF-m-2、SF-m-3、SF-m-4、SF-p-1、SF-p-4六个处理样品的黑水虻肠道的主要菌，所占比例分别为
　　92.05%、90.65%、66.68%、97.31%、94.04%、27.91%。肠球菌属（Trabulsiella）在样品SF-p-2、SF-p-3中所占比例较大，分别为40.80%、25.83%。
　　结论：本研究说明复合菌发酵饲料能显著提高黑水虻的存活率、平均增重、料重比、转化率、羽化率。饲料的灭菌处理不会影响幼虫消化酶活性，而幼虫的消毒处理只降低幼虫淀粉酶活性。饲料灭菌会降低黑水虻幼虫肠道菌群的种类数量。

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1 前言

1.1 黑水虻简介

1.1.1 黑水虻的分布情况

1.1.2 黑水虻的生物学特性

1.1.3 黑水虻的应用

1.2 昆虫消化酶研究进展

1.2.1 昆虫消化酶的主要种类

1.2.2昆虫消化酶活的影响因素

1.3 昆虫肠道微生物

1.3.1 肠道微生物的作用

1.3.2 肠道微生物的检测鉴定方法

1.4 畜禽粪便和餐厨垃圾污染及治理研究进展

1.4.1 畜禽粪便和餐厨垃圾污染现状

1.4.2 畜禽粪便和生活垃圾的治理现状

1.5 本课题研究意义和主要内容

1.5.1 本课题研究的目的意义

1.5.2 本课题的主要研究内容

2 材料与方法

2.1 实验材料

2.1.1 实验材料

2.1.2 主要试剂

2.1.3 实验仪器和设备

2.1.4 检测试剂配制

2.2 实验方法

2.2.1 复合菌发酵饲料对黑水虻生长影响

2.2.2 不同处理对黑水虻消化酶活性的影响

3 结果与分析

3.1 微生物发酵饲料对黑水虻生长发育的影响

3.1.1 幼虫历期

3.1.2 存活率

3.1.3 幼虫平均增重

3.1.4 料重比

3.1.5 转化率

3.1.6 羽化率

3.2 不同处理方式对黑水虻消化酶的影响

3.2.1 不同处理方式对黑水虻蛋白酶活性的影响

3.2.2 不同处理方式对黑水虻淀粉酶活性的影响

3.3 不同处理方式对黑水虻肠道菌群的影响

3.3.1 肠道DNA样品的纯度和浓度

3.3.2 OTUs统计分析

4讨论与结论

4.1 讨论

4.1.1 微生物发酵处理不同饲料

4.1.2 黑水虻消化酶的测定条件的选择

4.1.3 多种不同处理方式对黑水虻消化酶活性影响的测定

4.1.4 16S rRNA基因技术检测多种不同处理方式对黑水虻幼虫肠道菌群的影响

4.2 结论

致谢

参考文献