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饲料中添加黑水虻幼虫对鱼类生产性能影响的荟萃分析

发布日期：2022-06-30 13:20:15浏览次数：1023

摘要

鱼粉作为主要的蛋白质来源之一，其价格日趋昂贵和稀缺。黑水虻(BSF)因其营养价值高、价格低廉、丰度高而被广泛用于替代鱼粉的水产饲料配方中，是一种受欢迎的非传统蛋白质来源。本文使用荟萃分析利用针对23种不同鱼种的47篇已发表论文，研究了黑水虻替代鱼粉对鱼种生产性能的影响。结果表明，总体而言，黑水虻的加入对成活率(SR)和饲料系数(FCR)没有显著影响；特定生长率(SGR)和增重(WG)的量级效应具有物种依赖性肉食动物和草食动物的SGR和WG均显著升高(P<0.01)。荟萃回归分析显示，肉食动物和杂食动物的FCR呈负线性关系。此外，主成分分析证实，虽然大多数种属对黑水虻饲料的响应呈上升趋势，但少数杂食性种属(攀鲈和西伯利亚鲟鱼)的FCR则呈下降趋势。综上所述，在不超过30%的特定鱼种配方中，BSF粉可以部分替代鱼粉。

前言

未来水产养殖的增长潜力很大程度上取决于可持续饲料配方的效果。几十年来，鱼粉由于其重要的蛋白质化合物，一直是鱼类饲料中的关键蛋白质来源，约占全球供应的68%。对经济和生态可持续性的考虑意味着水产养殖业面临着用替代蛋白质来源替代鱼粉的迫切需求。最近，昆虫作为一种更自然的鱼粉或蔬菜粉的替代品，在水产养殖中成为一种可能的蛋白质来源。昆虫粉富含人体必需氨基酸，抗营养作用较低，可部分或全部替代水产养殖饲料配方。

黑水虻幼虫(Hermetia illucens)是替代其他主要蛋白质来源的最突出的原料之一。特别是在氨基酸和脂肪酸组成方面，黑水虻与鱼粉具有相对相似的营养组成。在一些研究中，黑水虻饲料已被证明能在一定程度上增强肠道健康、肠道微生物群、免疫力和鱼类福利。最近一项发现，在斑点叉尾鮰养殖中，使用黑水虻幼虫虫粪可改善适口性和采食量，具有促进生长的作用。

荟萃分析是一种整合多个实验数据的方法。近年来，关于昆虫饲料使用的荟萃分析研究一直有所报道。Hua(2021)总结了使用各种昆虫对鱼类生长性能(特定生长率(SGR)和营养平衡)的影响，而Liland等人(2021)更关注各种昆虫的营养价值对SGR、饲料转化率(FCR)、末重、蛋白质消化率和脂肪消化率的影响。本研究旨在根据鱼类的食物行为，客观评估纳入黑水虻作为鱼粉替代品对鱼类SGR、FCR、增重(WG)和存活率(SR)的影响，并评估纳入水平对这些性能参数的影响。

材料与方法

根据已发表的研究报告建立了一个数据库，这些研究报告在鱼类饲料中使用黑水虻作为鱼粉的替代品。相应的，在数据库中指定了不同形式和级别的BSF。使用Science Direct、Google Scholar和Scopus作为搜索工具，以“Hermetia illucens”、“black soldier fly”、“fish”和“growth”为关键词编译相关文章。SGR、FCR、SR、WG是数据库中包含的主要变量。对于纳入数据库的文章，预先设定的标准如下:(1)以英文发表;(2)研究报告了在饮食中使用黑水虻水平;(3)对照组饲料中添加鱼粉。

荟萃分析使用OpenMEE软件中的随机效应模型来解释研究群体之间的差异。I²统计量用于测量研究间方差。为了澄清潜在显著亚组之间效应量的差异，进行了协变量分析，以确定协变量对治疗效果的影响，包括黑水虻饲料水平和鱼类的食物行为(食肉动物、杂食动物和草食动物)。各种实验被随机分组，黑水虻纳入水平被分组为固定效应。我们因为这种方法意味着由于不同种群的生物和环境方面的变化，每个实验都有一个特定的Hedges’g估计值。为了确定可变性是否归因于调节因子的作用，“亚群物种”和“黑水虻包含水平”在混合效应模型中被用作关键调节因子。在分析效应量时，采用灵敏度分析比较实验间的差异(I²)。我们将黑水虻纳入水平作为连续的调节因子进行了荟萃分析，以研究其对Hedges’g效应大小的影响。由于其他变量缺乏显著性，我们对FCR进行了剩余成分调整。此外，根据Jayanegara等人(2011)提出的方法，利用所有物种的Hedges’g值进行主成分分析(PCA)。

结果

总体而言，黑水虻的加入对所有性能参数(SGR、FCR、SR、WG)均无影响(P>0.05)。异质性值(I²)显示SGR、WG和FCR变量在各研究之间存在较大差异。黑水虻的加入增加了杂食鱼类的SGR和WG。黑水虻部分或全部替代鱼粉对所有鱼类的FCR均无不利影响(P>0.05)。在存活率方面，饲喂黑水虻的组中有77.12%比各自的对照组高或相似，有22.88%低于对照组。根据数据，大量研究表明，使用黑水虻使得鱼类性能优于各自的对照组，这表明用黑水虻替代鱼粉成为生产性能良好的饲料是合理的。

此外，为了评估黑水虻纳入水平和各自的性能参数之间是否存在关系，进行了荟萃回归分析。在各变量中，饲料转化率是唯一受饲料中黑水虻水平显著影响的方面。结果表明，杂食鱼类与对照(处理)SGR的相对差异为0.372，食肉鱼类和草食鱼类SGR的相对差异分别为- 1.012和- 1.315。多项研究说明黑水虻可作为杂食性鱼类的部分鱼粉替代品的潜力。总的来说，大多数杂食性鱼类在其饮食中使用黑水虻作为部分替代没有问题。

由于原料质量和加工条件存在较大差异，本研究中所考察的研究中黑水虻蛋白含量从14.0到62.5%不等。此外，本研究还发现，黑水虻的平均脂肪含量为20.7%(介于1.6-71.2%之间)，而鱼粉的平均脂肪含量为11.5%(介于2.4-23.0%之间)。其他研究表明，BSF除了富含钙和磷外，脂肪含量在11-49%之间，灰分含量在5-28%之间相对较高，饲料中较高水平的BSF包含物中必要氨基酸和脂肪酸含量不足会损害鱼类的生长性能。大多数研究指出，与鱼粉相比，黑水虻中某些必需氨基酸的部分替代差异不显著。

在整个数据集上应用主成分分析(PCA)，以提供有关黑水虻饲料纳入与鱼类性能变量(SGR、FCR和WG)之间关系的信息 (图2)。具体而言，FCR的差异较大，如图2B所示，因为这是黑水虻饲料可能是显著影响的唯一变量。虽然大多数鱼种对黑水虻饲料的响应呈上升趋势，但杂食鱼类如龟壳攀鲈和西伯利亚鲟鱼对FCR的响应呈下降趋势。黑水虻对鱼类生长的不同影响可能与氨基酸谱，脂肪酸谱，营养成分消化率或饲料中的抗营养因素相关。

鱼类对黑水虻饲料的各种反应的进一步合理解释是不同种类黑水虻饲料消化率的差异。然而，黑水虻的蛋白质和脂肪消化率与欧洲鲈鱼和虹鳟鱼的鱼粉相似。本研究认为，在饲料中黑水虻水平较高时，黑水虻虫粉中几丁质含量是导致鱼生长性能下降的主要原因，这与鱼种的消化率有关。黑水虻幼虫干物质中几丁质含量的平均值为5-6.9%。一般来说，鱼类的种类和肠道细菌的可利用性是鱼类利用几丁质酶降解和消化几丁质的决定因素。因此，较高水平的黑水虻水平可能增加几丁质的含量，几丁质的存在影响了鱼类的采食和生长，从而对蛋白质和脂肪的消化率产生了负面影响。但是，当饲料中添加10%几丁质时，未发现其对日本鳗鲡、真鲷和五条鰤有不利影响。综上所述，鱼类种类和黑水虻虫粉中几丁质的含量可能在水产饲料中的有效性方面起着重要作用。

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结论

研究结果表明，在鱼的饲料中，添加<30%的黑水虻可作为鱼粉的部分替代品，促进鱼的生长，其效果与使用鱼粉为基础的水饲料相同。加入高水平的黑水虻往往会导致鱼的生长减少。黑水虻的加入对SGR、FCR和WG的影响具有物种依赖性。荟萃回归分析显示，黑水虻水平与几乎所有杂食性鱼类的FCR呈负线性关系。然而，黑水虻的加入对存活率没有显著影响。此外，在鱼类生产饲料配方中加入黑水虻的影响取决于黑水虻粉中甲壳素的含量。本研究结果强调了未来研究的重要性，以便根据每种水产养殖物种的特定营养需求确定最佳的生物滤液添加水平。同样，应该指出的是，需要考虑水产饲料成分加工和制造技术，以确保最佳鱼类产量。

感谢原文作者的研究与分享

V.A.Prakoso, A.Irawan, A.Iswantari, F.Maulana, R.Samsudin and A.Jayanegara, Evaluation of dietary inclusion of black soldier fly (Hermetia illucens) larvae on fish production performance: a meta-analysis, Journal of Insects as Food and Feed, 2022

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