常見問題

基于黑水虻作為鮭魚新型蛋白質(zhì)來源的系統(tǒng)薈萃分析

發(fā)布日期：2021-12-09 16:22:02瀏覽次數(shù)：611

摘要

黑水虻(Hermetia illucens)因其高營養(yǎng)價值和低環(huán)境影響而成為魚類飼料中一種可持續(xù)的新型蛋白質(zhì)來源。在過去的十年里，鮭魚養(yǎng)殖中使用黑水虻作為水產(chǎn)飼料已被廣泛研究。

本文作者使用meta分析，以匯編和系統(tǒng)地量化鮭魚飼料中的黑水虻對生長性能和營養(yǎng)利用的影響。分析結(jié)果表明，飼糧中添加黑水虻不會影響鮭魚的特定生長率、飼料轉(zhuǎn)化率、采食量、蛋白質(zhì)消化率和蛋白質(zhì)效率。

魚類種類、替代的蛋白質(zhì)來源和黑水虻含量是導(dǎo)致不同研究間生長速率差異的部分原因。替代蛋白源和黑水虻含量分別部分解釋了飼料轉(zhuǎn)化率和采食量的變化。根據(jù)替代蛋白質(zhì)來源分類的子數(shù)據(jù)集顯示，黑水虻替代魚粉降低了鮭魚的生長速度和采食量，但替代非魚粉則提高了生長速度和飼料轉(zhuǎn)化率。這就強(qiáng)調(diào)了在評估黑水虻對鮭魚的營養(yǎng)價值時替代蛋白質(zhì)來源類型的重要性。

綜上所述，目前的meta分析表明，對于鮭魚飼料來說，黑水虻是一種有前途的蛋白質(zhì)來源。

前言

昆蟲能夠利用有機(jī)廢棄物，生產(chǎn)不需要任何農(nóng)業(yè)用地，水利用率低，并且有助于減少溫室氣體排放。因此，昆蟲飼料作為一種可持續(xù)的水產(chǎn)飼料蛋白質(zhì)來源，近年來受到越來越多的關(guān)注。

最適合用于飼料的昆蟲物種之一是黑水虻。它是蛋白質(zhì)、脂肪和礦物質(zhì)的良好來源。此外，黑水虻能夠有效地將低質(zhì)量的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高質(zhì)量的營養(yǎng)物質(zhì)，盡管使用低質(zhì)量的有機(jī)物質(zhì)作為昆蟲生長基質(zhì)仍然受到歐洲監(jiān)管框架的限制。

黑水虻具有較高的生長率和飼料轉(zhuǎn)化效率，具有使用有機(jī)廢棄物飼養(yǎng)的潛力和適合于自動化生產(chǎn)的優(yōu)點，是規(guī)?；a(chǎn)的理想選擇。除營養(yǎng)價值外，黑水虻還含有幾丁質(zhì)、月桂酸和抗菌肽等生物活性化合物，對動物的健康有益。

黑水虻在魚類飼料中作為一種可持續(xù)的新型蛋白質(zhì)來源，其在鮭魚和虹鱒魚飼料中使用的影響已被廣泛研究，主要集中在生長性能、營養(yǎng)利用、腸道微生物群，腸道健康和免疫反應(yīng)等方向。本研究通過meta分析，系統(tǒng)回顧和總結(jié)了以往研究的數(shù)據(jù)，以確定黑水虻飼料對魚類特定生長率(SGR)、飼料轉(zhuǎn)化率(FCR)、采食量、鮭魚的蛋白質(zhì)表觀消化率系數(shù)(ADC)和蛋白質(zhì)效率比(PER)，以及確定導(dǎo)致鮭魚對黑水虻飼料反應(yīng)變化的因素。

材料與方法

本研究中所用meta分析依據(jù)Cochrane Handbook for Systematic Reviews of Interventions和The Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and meta analysis (PRISMA) Statement進(jìn)行。

使用以下檢索詞結(jié)合邏輯算子輔以人工檢索: insect; insects; black soldier fly; H. illucens; salmon; Atlantic salmon; S. salar; Coho salmon; Oncorhynchus kisutch; Chinook salmon; Oncorhynchus tshawytscha; trout; rainbow trout and O. mykiss。

在ISI WEB OF KNOWLEDGE(1945-2021)和SCOPUS(1939-2021)上進(jìn)行了系統(tǒng)的文獻(xiàn)檢索（圖1）。

為防止選擇偏好，采用以下采集標(biāo)準(zhǔn)：

1）存在不包括黑水虻的對照組；

2）用黑水虻替代對照飼料中的蛋白質(zhì)來源；

3）研究了黑水虻對鮭魚生長性能(SGR、FCR和/或采食量)或營養(yǎng)物質(zhì)利用(蛋白質(zhì)ADC和PER)的影響。如果魚被飼養(yǎng)至少7周或魚的體重在飼養(yǎng)期間至少翻倍，則該研究被視為生長研究；

4）有標(biāo)準(zhǔn)差或標(biāo)準(zhǔn)誤差均值；

5）以英文書寫。

此外，該數(shù)據(jù)集還包括營養(yǎng)均衡(主要營養(yǎng)素和/或氨基酸)實驗飲食的研究，以避免營養(yǎng)失衡對結(jié)果的干擾。不包括重復(fù)的報告、綜述和會議記錄。如果一項研究包含一個以上的對照飼料，相關(guān)的黑水虻飼料分別與每個對照進(jìn)行比較。當(dāng)一項研究包含兩種以上的方案，并為meta分析提供不止一種比較時，這些比較被單獨分析。

結(jié)果

黑水虻平均含有36-39%的蛋白質(zhì)和28-34%的脂肪，其幼蟲、預(yù)蛹和蛹的營養(yǎng)成分見表1。

黑水虻中大部分必須氨基酸的含量均低于魚粉，尤其是賴氨酸(占蛋白質(zhì)的5.6-6.4%)和蛋氨酸(占蛋白質(zhì)的1.7%)(分別占魚粉中蛋白質(zhì)的7.8%和3%)。黑水虻中蛋氨酸的含量優(yōu)于大豆蛋白。除賴氨酸和蛋氨酸外，黑水虻飼料總體來說可以滿足大西洋鮭魚和彩虹鱒魚的氨基酸需求。

異質(zhì)性檢驗中，q值為168.0，對應(yīng)的p值<0.001，表明各研究間特定生長率（SGR）的真實效應(yīng)大小存在顯著異質(zhì)性。此外，I2統(tǒng)計量表明，觀察到的異質(zhì)性中有79.2%是由真實效應(yīng)而不是抽樣誤差造成的。通過meta回歸分析發(fā)現(xiàn)，魚類種類、替代的蛋白質(zhì)來源和黑水虻含量在一定程度上導(dǎo)致了全數(shù)據(jù)集研究間SGR的異質(zhì)性。

對包括鮭魚、鮭魚皮、虹鱒、全脂黑水虻和脫脂黑水虻在內(nèi)的子數(shù)據(jù)集進(jìn)行meta分析表明，平均而言，飼喂黑水虻（BSF）飼料的魚的特定生長率（SGR）與飼喂對照飼料的魚的SGR沒有差異（圖2）。

根據(jù)替代的蛋白質(zhì)來源分為三組：

1)魚粉，2)魚粉和植物蛋白來源，3)非魚粉蛋白質(zhì)來源。

這三個組的meta分析表明，用黑水虻替代魚粉降低了鮭魚的特定生長率（SGR），而替換魚粉和植物蛋白來源都沒有改變SGR，用黑水虻替代非魚粉蛋白源甚至增加了SGR。分析進(jìn)一步顯示所有子數(shù)據(jù)集的研究之間存在無法解釋的異質(zhì)性。然而，沒有足夠的數(shù)據(jù)對這些數(shù)據(jù)集進(jìn)行進(jìn)一步的亞組分析或元回歸（表3）。

對于飼料轉(zhuǎn)化率（FCR）來說，黑水虻飼料和對照飼料間的Hedges'g范圍為?8 ~ 4.8,80%的比較表明，與對照飼料相比，黑水虻飼料喂養(yǎng)的魚類FCR減少或者沒有變化。Meta分析顯示，飼喂黑水虻的鮭魚的FCR和對照飼料組相比沒有差異。

異質(zhì)性檢驗顯示各研究間飼料轉(zhuǎn)化率（FCR）的真實效應(yīng)大小存在顯著異質(zhì)性。Meta回歸分析發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)來源的替代是各研究間FCR異質(zhì)性的部分原因。鮭魚數(shù)據(jù)顯示，平均而言，與對照組相比，添加黑水虻可以提高鮭魚的飼料轉(zhuǎn)化率（FCR），而黑水虻飼料對虹鱒魚的FCR沒有統(tǒng)計學(xué)意義上的影響。用黑水虻替代魚粉不會改變鮭魚的FCR，而黑水虻替代魚粉和植物蛋白來源后則會提高FCR，替代非魚粉蛋白質(zhì)來源則會降低FCR（表3）。

全數(shù)據(jù)集和子數(shù)據(jù)集的線性和二次回歸顯示，飼料中黑水虻和幾丁質(zhì)的含量與FCR的影響之間不存在線性或二次關(guān)系。在鮭魚數(shù)據(jù)中，飼料轉(zhuǎn)化率（FCR）隨著飼料中黑水虻水平的增加呈線性增加趨勢（p = 0.05）。另一方面，魚粉替代水平同時具有正線性和二次關(guān)系。

圖6顯示了飼料中添加黑水虻對鮭魚采食量的綜合影響。綜合而言，添加黑水虻對鮭魚采食量沒有顯著影響。異質(zhì)性檢驗顯示各研究間的真實效應(yīng)大小存在顯著異質(zhì)性。Meta回歸顯示，黑水虻含量一定程度上影響了采食量的異質(zhì)性，但模型中其他的變量并不能在任何顯著水平上解釋異質(zhì)性的原因。平均而言，飼料中添加黑水虻不會影響魚類采食量，使用黑水虻替代魚粉會降低采食量，替代非魚粉蛋白源則有增加鮭魚采食量的趨勢（p=0.095）。

全數(shù)據(jù)集和子數(shù)據(jù)集的線性和二次回歸分析表明，飼料中黑水虻和幾丁質(zhì)水平與采食量之間不存在線性或二次關(guān)系。另一方面，魚粉替代水平則在全數(shù)據(jù)集中與采食量影響之間具有負(fù)線性和/或二次關(guān)系。

圖8顯示了飼料中添加黑水虻對鮭魚蛋白質(zhì)表觀消化率系數(shù)(ADC)沒有顯著影響。平均而言，與對照組相比，添加黑水虻有降低ADC的趨勢（p=0.057）。對于鮭魚、黑水虻幼蟲和膨化飼料數(shù)據(jù)集來說，ADC的平均效應(yīng)值表明，與對照組相比，添加黑水虻減少了ADC。全脂黑水虻數(shù)據(jù)集則顯示黑水虻和對照組之間無差異。

圖9顯示了添加黑水虻對鮭魚蛋白質(zhì)效率比(PER)的綜合效應(yīng)。在PER完整數(shù)據(jù)集中，與對照組相比，添加黑水虻飼料后鮭魚PER有所增加或者沒有變化。在對全數(shù)據(jù)集PER的meta分析顯示，飼喂黑水虻與對照組沒有差異。異質(zhì)性檢驗顯示各研究間PER的真實效應(yīng)大小存在顯著異質(zhì)性。對于鮭魚和全脂黑水虻數(shù)據(jù)集，PER的平均效應(yīng)大小表明，與對照組相比，黑水虻飼料對PER沒有影響（表3）。整組數(shù)據(jù)的線性和二次回歸顯示，黑水虻添加水平、幾丁質(zhì)添加水平或魚粉替代水平與PER的影響之間不存在顯著的線性或二次關(guān)系。

結(jié)論

在本研究中，通過meta分析，全數(shù)據(jù)集顯示，平均而言，飼喂黑水虻飼料的鮭魚在生長率、飼料轉(zhuǎn)化率、采食量、蛋白質(zhì)消化率和利用率上與對照組沒有差異。

魚類種類、替代蛋白質(zhì)來源類型和黑水虻含量是影響魚類特定生長率(SGR)變化的部分原因，而替代的蛋白質(zhì)來源和黑水虻含量水平被發(fā)現(xiàn)分別影響了飼料轉(zhuǎn)化率(FCR)和采食量。黑水虻替代魚粉會降低鮭魚的SGR和采食量，替代非魚粉來源則提高了SGR和飼料轉(zhuǎn)化率。

這些數(shù)據(jù)強(qiáng)調(diào)了在評估黑水虻飼料對鮭魚營養(yǎng)價值影響時其替代蛋白質(zhì)來源的類型的重要性?？偟膩碚f，目前的meta分析表明，黑水虻是一種很有前途的鮭魚飼料蛋白質(zhì)來源，但其有效性主要取決于其替代蛋白質(zhì)來源的類型。

感謝原文作者的研究與分享

Weththasinghe P, Hansen J?, Mydland LT, ?verland M. A systematic meta-analysis based review on black soldier fly (Hermetia illucens) as a novel protein source for salmonids. Rev Aquac. 2021;00:1–19.

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