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昆虫源蛋白质、壳聚糖、脂肪酸在动物营养和饲料中的应用研究与前景

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西北林学院学报2006,21(4):135—138 Journal of Northwest Forestry University 昆虫源蛋白质、壳聚糖、脂肪酸在动物营养和 饲料中的应用研究与前景 王 敦 , 张 强 , 翟少伟 (1.西北农林科技大学林学院;2.西北农林科技大学动物科技普院,陕西杨陵712100) 摘 要:本文从昆虫源蛋白质、壳聚糖、脂肪酸和维生素等方面,综合论述了可开发昆虫的种 类、昆虫体营养成分及含量、及昆虫在动物营养和饲料业中的应用研究现状和前景。 关键词:昆虫;蛋白;壳聚糖;脂肪酸;饲料;应用 中图分类号:¥831.5 文献标识码:A 文章编号:1001-7461(2004)04-0135-04 Advances in the Application of Insect Protein,Chitosan and Fatty Acids to Animal Nutrition and Feed WANG Dun ,ZHANG Qiang ,ZHAI Shao-wei (1.College ofForest;2.College ofAnimal Scielwe,Northwest A&F ,Y ̄ngt/ng,Shaanx/712100,China) Abstract:Advances and perspectives in the application of insect proteins,chitosans,fatty acids and vitamins to an— imal nutrition and feeds were reviewed from the aspects of insect species,constituents and contents of he nutritents. Key words:insect;protein;chitosan;fatty acid;feed;application 随着养殖业的迅猛发展,饲料资源的缺乏日趋 严重。科学研究和营养分析表明,昆虫体内营养结 很高,很多昆虫干体的蛋白质含量高达50%以 上 J。如:黄粉虫干粉和蝇蛆干粉蛋白质含量分别 构合理、含量丰富,加之昆虫是地球上种类最多且生 物量巨大的生物类群,具有高效的生长繁殖能力和 顽强的生命力、繁殖世代短、繁殖指数高、饲养成本 低廉、有机物转化率高、容易饲养等特点,可在短期 内获得大量昆虫产品。虫源性饲料及饲料添加剂的 开发与研制,无疑将具有广阔的开发前景。 达到60.88%和54%Ls J,稻蝗干虫体蛋白质含量高 达68.6l% J,优雅蝈螽干虫体中的粗蛋白含量可 高达71.3%l7 ;而蟋蟀虫体中蛋白质达到鲜重的 20.18%,明显高于其它动物营养源I S]。引人注目的 两种森林害虫,文山松毛虫、云南松毛虫的蛹蛋白质 含量也分别达到61.26%和58.26% ‘ 。 不仅这些昆虫的蛋白质含量远大于鸡、鱼、猪肉 和鸡蛋中的蛋白质含量,更重要的是昆虫蛋白质中 昆虫体内含量较大的营养物质包括蛋白质、甲 壳素/壳聚糖和脂肪酸三类,此外一些维生素、矿物 成分和微量元素也较丰富。本文就以上几类昆虫营 养物质的资源状况、开发研究、在饲料业的应用及潜 在优势进行综述。 氨基酸组分分布的比例与联合国粮农组织(FAO) 制定的蛋白质中必需氨基酸的比例模式非常接近, 因此,昆虫是一类高品质的动物蛋白质资源… 。 昆虫不仅含有丰富的蛋白质和氨基酸,还含有 一l 昆虫源蛋白质 1.1 昆虫源蛋白质资源概况 些具有某些可以调节机体生理功的特殊活性物 质。例如,许多昆虫还能产生抗菌肽,如家蚕、蓖麻 资源丰富的昆虫是动物界中种类最多、种群数 量最大的生物资源,其生物量超过其它所有动物 (包括人类)生物量总和,被认为是目前最大且最具 开发潜力的动物蛋白源 。 蚕、惜古比天蚕、蜜蜂、粉甲等。这些昆虫产生的抗 菌肽具有明显的抗菌、抑制肿瘤作用。除抗菌肽外, 等翅目的白蚁科、鼻白蚁科和膜翅目的蚁科等昆虫 中含有一种特殊的蛋白质——干扰素,也具有抑制 大量的营养分析结果表明,昆虫蛋白质的含量 肿瘤的功效¨ 。此外,应用基因工程方法,将动物 收稿日期:2005.10.20 基金项目:国家自然科学 金(NO:30500391) 作者简介:【 敦(1973一),男。青海西宁人,博士、副教授。主要从事昆虫生化与分子生物学教学与研究。 维普资讯 http://www.cqvip.com

l36 西北林学院学报 2l卷 的生长激素、雌激素、促卵泡释放激素等对动物生长 繁殖有重要作用的激素的基因,通过电转移法将重 组基因注入家蝇受精卵中,使外源基因在蝇蛆中高 效表达,再将这些高效表达外源基因并可稳定遗传 的家蝇种群所产生的蝇蛆蛋白,分别作为不同动物 的饲料,这样不但可为动物提供营养丰富的动物性 蛋白,而且蝇蛆所高效表达的外源基因蛋白在动物 止发现的唯一阳离子碱性多糖。研究发现,壳聚糖 与动物组织器官及细胞有良好的生物相容性 ,在 小鼠体内很容易被生物降解并通过尿液排出体外, 不存在体内积累的问题 ,因此壳聚糖用于动物的 食物添加成分是安全的。壳聚糖对动物还具有多种 生物活性,如:增强动物体内巨噬细胞的功能 ,增 强小鼠肝脏的抗毒作用 ,促进伤口愈合 ,抗炎 体内发挥作用,将会提高动物的生产性能¨ 。 1.2 昆虫蛋白质资源利用现状 在2O世纪8O年代,已有学者以昆虫为材料进 行了新饲料蛋白源的研究¨ J,认为昆虫所含的蛋 白中氨基酸组分分布的比例与动物需求指标非常接 近,昆虫可以作为一类很好的饲料蛋白源。国内应 用较多的种类是黄粉虫和蝇蛆 。黄粉虫易于人 工饲养,目前主要用以饲养特种经济动物。蝇蛆可 以大规模生产,工艺简单,投资小,见效快 ,其效 果与进口鱼粉类似 。在生产中,由于蛆体富含特 有的免疫物质——抗菌肽和抗病毒肽,用其作为鲜 活饲料饲喂对虾,不但能提高对虾产量,且有效提高 对虾的抗病毒能力 J。有人利用畜禽粪便饲养蝇 蛆等昆虫,既可充分利用粪便中的蛋白质来获取高 蛋白饲料,又可有效地减少环境污染。投入产出效 益明显,简单易行,综合利用前景非常广阔 u. J。 此外,以昆虫作为饲料蛋白源,用干虫粉代替鱼粉, 不仅无不良影响,而且还可以提高产蛋率、蛋均重、 蛋料比等生产性能¨5’引。此外,血蛆虫、蚕蛹、蟑 螂、稻蝗、蛾类、金龟子等都可以作为饲料 J。 2 昆虫源甲壳素与壳聚糖 2.1 昆虫源甲壳素与壳聚糖资源概况 壳聚糖(ehitosan)又称几丁聚糖、可溶性甲壳 素,是甲壳素(chitin)脱乙酰基后的产物。甲壳素广 泛存在于低等生物中,特别是节肢动物,如昆虫纲、 甲壳纲、蛛形纲等动物的体壁中。在自然界中甲壳 素的产量仅次于纤维素,每年约生物合成甲壳素达 lO亿t之多,仅次于纤维素 J。目前,国内大都采 用虾、蟹壳作为原料制备壳聚糖,但由于其来源有 限、壳聚糖含量低、灰分含量高,提取成本相对较高, 使其应用受到一定限制。而昆虫是地球上最大的优 势动物类群,种类最多、分布广泛、富含壳聚糖。昆 虫体壳中甲壳素含量高达70% ]、制备工艺成 熟 卜勰 ,开发利用昆虫甲壳素/壳聚糖具有潜在优 势。 2.2壳聚糖在动物营养免疫和饲料上的应用研究 现状 壳聚糖既可生物合成,又可生物降解,是迄今为 作用 ,抗凝血作用 ,降低胆固醇和预防胆结石 的作用 ,提高小鼠对锌的生物利用率 ,促进动 物肠道益生菌乳酸菌和双歧杆菌的生长_3 等。国 内的相关研究还表明,壳聚糖能降低蛋鸡血清和蛋 黄胆固醇含量L39枷J、降低肉鸡体内胆固醇及PUFA 含量和改善肉鸡生长性能 .. 、增强动物的免疫功 能 43,44 等。 3 昆虫源脂肪酸 研究表明,许多昆虫都含有丰富的脂肪,通常脂 肪含量为lO%一5O%,部分昆虫的虫体脂肪含量 高达6O%,如竹节虫等。昆虫体内脂肪酸的构成有 不同于一般动物脂肪的特点,其不饱和脂肪酸的含 量很高 。中国很早就有饲养家蚕生产丝绸的习 惯,并从蛹中提取蛹油供食用或生产保健品或药品, 还有利用松毛虫蛹提取蛹油供食用的报道 .4 。 由此可见,一些饲养容易,虫体易得,脂肪含量较高 的昆虫,可以用来提取油脂供食用或饲料原料。如: 中华稻蝗脂肪酸以不饱和的油酸、亚油酸及亚麻酸 为主要成分,约占脂肪酸总量的83%,多不饱和脂 肪酸与饱和脂肪酸的比值(P/S)为3.39—6.46,油 脂质量高于菜籽油和花生油 。还有优雅蝈螽,其 体内含有丰富的不饱和脂肪酸,含量占总肪脂酸的 73.25%,必需脂肪酸(亚油酸+亚麻酸)含量比值 为49.2O%,比猪油(5%一11.1%)、黄油(1.9%一 4.O%)高得多,甚至超过富含脂肪酸的植物性油脂 如花生油(13%一17%)或棉子油(35%) 。可以 开发的脂肪酸源昆虫种类很多,其中不乏常年进行 防治的农林害虫,如,文山松毛虫蛹也含有丰富的不 饱和脂肪酸,蛹脂肪含量为197.5 g/kg,其中不饱和 脂肪酸含量高达614.6 g/kg 。 尽管虫源性脂肪酸在饱和脂肪酸组分、含量等 方面具有优势,但目前对虫源性脂肪酸的应用研究 很少,仅见报道在饲料中添加亚油酸可提高鲇鱼的 生长,投喂添加亚油酸1%饲料,鱼体增重比对照鱼 提高12.6%,饲料系数降低12.9% 。 4 昆虫源其它营养 昆虫含有丰富的矿质元素,如K、№、Ca、Cu、 维普资讯 http://www.cqvip.com

第4期 王敦等昆虫源蛋白质、壳聚糖、脂肪酸在动物营养和饲料中的应用研究与前景 (12):395-399. 137 Fe、Zn、Mn、P等,许多食用昆虫的Ca、zn、Fe等含量 较高,并且昆虫体内还含有丰富的V 、VB 、V。及麦 角甾醇等物质 。如,中华稻蝗体内,脂溶性维生 素E含量在46.33~66.56 mg/lOOg之间,远远高于 般动物 J。研究还表明,虫菌复合体内还含有其 一[2] DeFoliart G R.The human USe of insects as food and as aniaalt feed[J].Bul1.Ent.Soc.Am.,1989,35:22-35. [3] Parajulee M N,Defoliart G R。Hogy D B.Model foruse in nlass— production of A eheta domesticus(Orthoptera:Gryllidae)as food [J].Bul1.Ento.Soci.Am.,1993,86(5):1424・1428. [4] 原国辉,郑祥义.食用昆虫蛋白资源的开发利用概况[J].昆 虫知识,1991,28(2):122—124. 他多种生物活性成分,如:酶、非肽含氮类化合物 (芳胺类、蝶碇类等)、激素类等物质 。对于这 些营养成分在饲料业中的应用性开发,目前尚无研 [5] 杨冠煌.中国昆虫资源利用和产业化Ⅵ].北京:中国农业出 究报道。 5 开发的价值与前景 尽管昆虫资源丰富、营养结构合理,但对昆虫进 行营养分析的种类很少,已开发利用的也非常有限, 究其原因,很大程度上是由于昆虫作为食物来源,受 到文化传统、习俗观念的影响和制约。因此,将昆虫 作为动物饲料源来开发研究,比开发为食品更具前 景。目前,饲用昆虫资源远未引起人们的重视,发展 速度相对较为缓慢、应用规模和范围也有限,主要还 是集中在昆虫源蛋白的开发上。而随养殖业的发 展,在养殖业中进行饲用昆虫及其产物的应用技术 研究,对于促进昆虫资源在饲料业的推广,具有深远 的意义。同时部分昆虫是农、林、牧、草的重要害虫, 每年都造成巨大的经济损失,若能将其开发利用,则 可化害为利,成为兼有生物防治、社会效益及生态效 益的多效手段。 值得深思的是,科学是一把双刃剑,在取得了辉 煌成就的同时也带来了极大负面的影响。例如日益 严重的环境污染、现代疾病等。违背自然规律的人 为地改变动植物的生长规律和生存条件都能导致另 类病毒的滋长。众所周知的疯牛病,是一种危害极 其严重的人畜共患病,不仅可在动物间传播,而且可 以传染给人,在医学上,它将继癌症、艾滋病之后又 一严重危害人类健康的疾病 引。究其根源,就是人 为地改变它们吃草的生活习惯,强迫它们以动物、甚 至同类的肉骨制成的饲料带来的恶果 。在现代 大规模的农业集约化生产方式日益发展的今天,提 倡顺应自然规律的饲养方式,才是避免此类灾难的 根本性措施。禽类、杂食性家畜与昆虫都作为陆生 动物,在数万年的进化过程中,形成了捕食与被捕食 的关系,昆虫原本就是野生禽类和杂食性家畜的食 物。开发昆虫源饲料添加剂符合自然界食物链的能 量流动方向和禽、畜的天然取食特性,应该比目前人 工合成及哺乳动物源等饲料和添加剂更合理、安全、 能够带来更好的效应。 参考文献: 【1]Defoilart G R.Insects 8.8 human food[J].Crop.Pro.,1992 版社。1998.5-48. [6] 赵云涛,国兴明,李利,等.各龄期中华稻蝗营养成分的分析 与评价[J].贵州大学学报(农业与生物科学版),2002。21 (2):l15・120. [7] 许士国,林育真,战新梅.三种昆虫蛋白质、氨基酸和脂肪酸 的比较研究[J].营养学报,2000。22(4):353-355. [8] 林育真,阎冬春,战新梅,等.济南蟋蟀类昆虫资源的营养评价 及开发利用[J].资源开发与市场,2000。16(4):218-219. [9] 何剑中,崔永忠,黄茵。等.文山松毛虫蛹的营养成份分析及 评价[J].林业科学研究。1997,l0(6):587-590. [10] 何剑中,张荣,卢南,等.云南松毛虫蛹的营养成分分析与应 用价值探讨[J].西北林学院学报,1999,14(1):76-79. DeFoliart G R.1nseets 8.8 ̄ourcc of protein『J].Bul1.Ent.Soc. Am.,1975,21(3):161.163. [12] Landry S V。DeFoliart G.Sundae M L.Larval protein quality of six species of Lepidopter ̄(Saturniidae,Sphingidae,Noctuidae) [J].J.Econ.Ent.1986。79(3):60O-6O4. [13] 文礼章.食用昆虫学原理与应用[M].长沙:湖南科学技术 出版社.1998.107. [14] 滕葳,柳琪。林振强.山东省二十一种蝗虫蛋白质、氨基酸含 量分析[J].营养学报.2o02。24(3):321-322. [15] Wang D。Zhai S W,Zhang C X,et a1.Evaluation on nutritional value of ifeld cricket 8.8 poultry feedstuff[J].Asian Austra1.J. Aniat.Sci.,2o05,l8(5):667-670. [16] 张传溪,胡萃.昆虫资源利用及其产业化的回顾与展望[J]. 昆虫知识,2000(37)2:89-96. [17] 苟仕金,苟鸿鹰.基因蝇蛆蛋白饲料的开发与利用[J].饲料 博览。1999。ll(8):32-33. [18] Finke M D.DeFoliart G R.Sundae M L.An evaluation of the protein quality of mormon cricket(Anabrux simplex H.)when used 8.8 a high protein feed ̄tuff for poultry[J].Poultry Sci., 1985。64,708-712. [19] Nakagaki B J。DeFollart G 1t.Protein quality of the house cricket Acheta dome ̄ticua when fed to broiler chicks『J].Poultry Sci. 1987,66,1367-1371. 栾晓峰.蝇蛆中型生产试验[J].广东农业科学,1998,(4): 4l43. 蓝旅涛,张华,黄会萱.蝇蛆收集及喂猪效果实验[J].江西 畜牧兽医杂志,1994,(2):27-28. 刘自新,姚国光,梅宁安.工业化生产蝇蛆及饲养肉仔鸡的 效果[J].中国饲料,1996,(8):37-39. 刘缠民,廉振民.中华蚱蜢粉加钙磷代替鱼粉对蛋鸡产蛋性 能和蛋品质的影响[J].畜牧兽医杂志,2003,22(5):l0. 陈潭.可大力开发的昆虫饲料[J].饲料研究。1998(3):9. 蒋挺大.甲壳素[M].北京:中国环境科学出版社。1996. 苏水莲,李娟,胡雅琼,等.人工饲养家蝇蛆和蛹提取几丁质 维普资讯 http://www.cqvip.com

r;rL rL rL rL rL rL rL rL l38 1j 1j ∞ 1 J 西北林学院学报 " 1J 1 J 1J弘  1J 1J 1J” 21卷  的研究[J].赣南医学院学报,2002,22(3):227-229. 王敦,胡景江,保从方.从金龟子体中提取甲壳素的初步研 Lee H W,Parkb Y S,Jung J S,et a1.Chitosan oligosaccha- irdes,dp 2—8,have prebiotie effcte on the B0rdobacter/um 究[J].西北林学院学报,2001,16(4):57-59. 正敦,胡景江,刘铭汤.从臭蜣螂中提取甲壳素/壳聚糖的研 究[J].林业科学,2004,40(5):180—185. Molinaroa G。Lerouxa J C,Damasb J,Adam A.Biocompatibili— ty of thennosensitive ehitosan・based hydrogels:8n in vivo experi— 6 ll,,l and/actobac//2us叩[J].Anaerobe,2002,(8):319・ 324. 王敦,徐英男,翟少伟.虫源性壳聚糖对产蛋鸡生产性能及 蛋品质的影响[J].中国家禽,2004,(17):7-9. 张丽英,王宝维,闫桂玲.壳聚糖对产蛋鸡血清和蛋黄胆圈 醇含量的影响[J].饲料研究,1998,(10):31-32. ment ̄approach to injectable biomaterials[J].Biomaterials. 2002,23:2717—2722. Onishi H,Maehida Y.Biodegradation and distribution of water一 张丽英,王宝维,单虎,等.壳聚糖对肉鸡体内胆固醇及 PUFA含量的影响[J].中国家禽,1998,(1):19-20. 王敦,翟少伟,白耀字.虫源性壳聚糖对0-3周龄AA肉仔鸡  ̄)luble ehitosan in mice[J].Biomaterials.1999,20:175・182. Bianco l D,Balsinde J,Bdtramo D M,et|l1.ehitosan—induced phospholipase A2 activation and araehidonie acid mobilization in 生产性能的影响[J].当代畜牧,2004,(1):35-36. 应自忠,张慧,韩志红.壳聚糖对倚瘤小鼠红细胞免疫功能 的影响[J].中国公共卫生,2000,16(9):831. P388DI maerophages[J].FEBS letters.2000,466:292—294. Jcon T l。Hwang S G。Park N G,et a1.Antioxidative effcte of 朱立贤,宋志剐,林海,等.壳聚糖对肉仔鸡生长与免疫功 能的影响研究[J].中国饲料,2003,(4):l5一l7. 胡萃.资源昆虫及其利用[M]北京:中国农业出版社, r;ehitosan on chronic cRrbon tetraehloride induced hepatic injury in rats[J].Toxicology.2003,187:67-73. Cho Y W,Cho Y N,Chung S H,et a1.Water—soluble chiin ast r【r;r;1996.219-246. r;r} a wound healing accelerator[J].Biomaterials.1999,20:2139— 2l45. 1J 1j∞  1铊 j钙  1j钾  铝 1j∞  1{ 赵锐,何德硕,刘隽彦.柞蚕蛹油研究报告[J].蚕业科学, 199l,l7(4):227—229. Khanal D R,OkamotoY,Miyatake K,et a1.Protective effects of 周从照,杨铁.蚕蛹的综合开发利用[J].生物学通报, 1993,28(10):44.47. phosphatd chieitn(P・chitin)in a mice model of acute respiratory distress syndrome(ARDS)[J].Carbohyd.Polym.,2001,44: 99一l06. 任维美.饲料中添加亚油酸可提高鲇鱼的生长[J].饲料研 究,.2003,(7):23. Vongehan P,Sajomsang W,Subyen D,et a1.Anticoagulant ae— 裴素俭.蚕蛹的综合利用[J].特种经济动植物,2001,(5): l3.14. tivity of a sulfatd eehitosan[J].Carbohyd.Polym.,2002,337: l233一l236. 钟裕容,崔淑莲,杨智,等.蛹虫草菌丝与冬虫夏草中氮基酸、 甘露醇的含最[J].中国中药杂志,1990,15(4):3940. 詹松,李海棠.冬虫夏草与蔗蛾虫草菌丝体化学成分的比较 研究[J].中药材,1993,16(4):30. 陈建明,张彦明.疯牛病发病机理和跨物种传播研究进展 [J].动物医学进展,2OO2,23(3):ll—l4. I'mutwein E A,Jurgensen U,Erbersdobler H F.Cholesterol—low— ering and gallstone—preventing action of ehitosans with diferent degTees of deaeetylation in hamsters fd choleesterol—rich diets [J].Nutr.Res.,1997,17:1053—1065. Yonekum L,Tamum H,Suzuki H.Chitosan and resistant starch estrore zinc bioavailability,suppres. ̄xl by dietary phytate, throtIgh diferent mechanisms in marginally zinc—deficient rats 王琼.浅谈疯牛病之病因及其检测手段[J].化学教育, 2002,(9):l_3. [J].Nutr.Res.,2004,24:121—132. (上接第ll6页) [43] 黄大庄,关慧元,张九森,等.桑天牛的防治阚值[J].东北林 业大学学报,1997,25(2).78-82. [45] 王海林,严鲁生,吴琳,等.分瓣臀凹盾蚧Phenacaspis kentiae Kuwana防治指标的研究[J].西南林学院学报,1992,12(1): 63-69. [44] 郭树平.用材林害虫管理经济阈值模式的研究[J].森林病虫 通讯,2000,(3):145—148. 王国和,刘随存,等.油松球果小卷蛾防治指标及应 [46] 张养贤,用的初步探讨[J].山西林业科技,1988,(1):20-23. 

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