摘要

黑水虻是一種很有前途的昆蟲品種，可作為一種新的魚類飼料原料。其幼蟲由三大部分組成，即蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和外骨骼。這些成分含有生物活性化合物，如抗菌肽，月桂酸和幾丁質(zhì)等，可以調(diào)節(jié)魚的腸道微生物組。然而，黑水虻飼料如何影響魚類腸道菌群，以及昆蟲哪一部分會影響魚類腸道菌群，目前尚未定論。

在本研究中，將黑水虻幼蟲經(jīng)過三種處理 (全脂、脫脂和脫幾丁質(zhì))和分為兩種成分(蟲油和外骨骼)，再納入大西洋鮭魚的飲食中喂食8周。

與類似商業(yè)飼料的對照飼料進行比較發(fā)現(xiàn)，添加黑水虻后，鮭魚腸道變形菌門豐度降低，厚壁菌門豐度增加。含有幾丁質(zhì)的飼料，即昆蟲飼料或外骨骼飼料，增加了鮭魚腸道中幾丁質(zhì)分解菌(包括乳酸菌和放線菌)的豐度，其中全脂黑水虻飼料的幾丁質(zhì)分解菌豐度最高。含有昆蟲脂類的飼料，即昆蟲飼料和油脂飼料豐富了魚腸道中的桿菌科。飼料中含有全脂黑水虻粉的魚具有獨特的腸道微生物組成，主要是有益的乳酸菌和放線菌，可能對粘蛋白降解的預期增加。

本研究結果表明，在大西洋鮭魚海水養(yǎng)殖前期添加黑水虻蟲粉及其組分可以不同程度地調(diào)節(jié)其腸道菌群組成及其代謝能力。在鮭魚飼料中使用全脂黑水虻蟲粉比通過分離脂質(zhì)或外骨骼組分加工的幼蟲更有利于有益的腸道菌群調(diào)節(jié)。

研究背景

在過去30年里，水產(chǎn)養(yǎng)殖一直是增長最快的糧食生產(chǎn)部門，預計將為全球動物源蛋白供應做出重大貢獻。然而，在魚類飼料的可持續(xù)原料供應方面有一個主要的限制，即魚粉和魚油通常用于魚類飼料，但由于高市場價格、資源使用沖突和環(huán)境問題等，這種做法已不再是可持續(xù)發(fā)展的。替代性植物原料，如豆制品，也引起了與人類食物消費、作物生產(chǎn)加劇、森林砍伐和其他環(huán)境問題相關的嚴重倫理和可持續(xù)發(fā)展問題。而且，抗營養(yǎng)因子的存在也進一步限制了植物成分的使用。因此，水產(chǎn)養(yǎng)殖需要開發(fā)可持續(xù)的新型飼料原料，以保持經(jīng)濟和環(huán)境上的可持續(xù)性。

在過去的幾年里，人們對使用昆蟲作為可持續(xù)發(fā)展的新型魚飼料原料的興趣越來越大。盡管昆蟲的產(chǎn)量還不能與傳統(tǒng)飼料來源競爭，但歐盟委員會批準在水生飼料中使用加工過的昆蟲(法規(guī)2017/893/EC, 2017)促進了昆蟲作為魚類飼料成分的升級。黑水虻由于營養(yǎng)價值高、對環(huán)境影響小和適合大規(guī)模生產(chǎn)，成為一種很有前景的飼料昆蟲。在過去的十年中，越來越多的研究已經(jīng)成功地將其用于不同魚類的飲食中，包括大西洋鮭魚。多數(shù)研究表明，在低至中等飼糧添加水平下，黑水虻蟲粉不會影響三文魚的生長性能。其他研究也顯示，飼喂黑水虻蟲粉飼料對三文魚的腸道健康有積極影響，證實了其作為三文魚飼料中的一種新成分的潛力。

到目前為止，對飼料中添加黑水虻的魚類腸道菌群的研究大多局限于分類成分的分析。此前很少有研究表明，以昆蟲為基礎的飼料可以調(diào)節(jié)魚類腸道微生物群落的功能，且腸道微生物群落的變化隨魚類的不同而不同。我們?nèi)赃h未了解黑水虻及其特定化合物如何影響大西洋鮭魚腸道微生物群的功能，這對于識別潛在的魚類-微生物群相互作用至關重要。因此，本研究的目的是通過高通量測序技術，通過分別飼喂黑水虻幼蟲餐(全脂、脫脂和脫幾丁質(zhì)餐)和組分(油和外骨骼)后，比較大西洋鮭魚海水養(yǎng)殖前期的腸道微生物群的組成、多樣性和代謝能力。

實驗方法

1.試驗飼料

黑水虻幼蟲由波蘭公司HiProMine S.A飼養(yǎng)并將其加工成三類（全脂、脫脂和脫殼)和兩種成分（蟲油和外骨骼)。使用室內(nèi)空氣流動干燥機將黑水虻幼蟲在110°C下干燥1小時，然后在80°C下干燥23小時，直到達到恒定的重量，用以生產(chǎn)全脂BSF幼蟲粉。用榨油機將一部分干全脂餐進行脫脂，以生產(chǎn)脫脂餐和油。幼蟲使用食品壓榨機雙螺桿加工機在110°C干燥1 h,然后在80°C干燥 23 h達到恒重后，使用箱式氣流干燥器生產(chǎn)脫甲殼素粉和外骨骼成分。

黑水虻幼蟲具有豐富的飽和脂肪酸(占總脂肪酸的71%)，主要為月桂酸(占總脂肪酸的40%)。

配制6種符合大西洋鮭魚NRC營養(yǎng)需求的試驗飼料包括：含有魚粉、植物蛋白粉和魚油的類似商業(yè)的對照飲食(CD);三種飲食含有黑水虻幼蟲，兩種飲食含有黑水虻組分。三種黑水虻飼料分別含有全脂(IM)、脫脂(DFIM)和脫幾丁質(zhì)(DCIM)的黑水虻飼料，替代CD蛋白質(zhì)含量的15%。兩種黑水虻組分飼料中含有黑水虻蟲油(IO)或外骨骼(EX)。分別在飼糧中添加與IM飼糧中黑水虻蟲油和幾丁質(zhì)含量相匹配的油和外骨骼。表1顯示了六種試驗飼糧的成分和化學成分。

結果

1.與水和飼料有關的微生物群

水中的微生物群以變形菌門(40%)和擬桿菌門(29%)等為主(圖1a,b)。飼料樣品的分類組成取決于飼糧(圖1c, d)。在門水平上，飼料中的微生物群以變形菌門、厚壁菌門和放線菌門為主。CD飼料中變形菌門的豐度(75%)高于昆蟲飼料(28-47%)。相反，昆蟲飼料中厚壁菌門豐度較高(CD為18%，昆蟲飼料為39-55%)，放線菌門豐度較高(CD為3%，昆蟲飼料為9-13%)(圖1c)。在屬或最低分類水平上，與昆蟲飼料相關的微生物群落中，海洋桿菌、放線菌、短桿菌、乳酸桿菌、桿菌科等的豐度高于CD飼料，而摩根氏菌僅存在于昆蟲飼料顆粒中。CD飼料以光細菌為主(52%)(圖1d)。

結論

本研究結果表明，飼喂黑水虻幼蟲不同程度地調(diào)節(jié)了大西洋鮭魚海水養(yǎng)殖前期的腸道微生物組成、多樣性。

昆蟲食物和組分都降低了魚腸道中變形菌門的豐度，增加了厚壁菌門的豐度。含有黑水虻甲殼素的飼料(昆蟲餐和外骨骼餐)增加了幾丁質(zhì)降解性乳酸菌和放線菌的數(shù)量，而含有黑水虻脂質(zhì)的飼料(昆蟲餐和油脂餐)增加了芽孢桿菌的豐度。全脂黑水虻蟲粉飼料產(chǎn)生了獨特的腸道微生物組成，主要由有益的乳酸菌和放線菌組成，與飼喂其他飼料的魚相比，預期可以增加粘蛋白降解。

綜上所述，與經(jīng)過加工的黑水虻幼蟲（分離脂質(zhì)和外骨骼組分）相比，全脂黑水虻幼蟲粕更有利于三文魚腸道菌群的調(diào)節(jié)。

感謝原文作者的研究與分享

Modulation of Atlantic salmon (Salmo salar) gut microbiota composition and predicted metabolic capacity by feeding diets with processed black soldier fy (Hermetia illucens) larvae meals and fractions;Pabodha Weththasinghe1*, Sérgio D. C. Rocha1 , Ove ?y?s1,2, Leidy Lagos1 , Jon ?. Hansen1 , Liv T. Mydland1 and Margareth ?verland1* 

Author details:1 Department of Animal and Aquacultural Sciences, Faculty of Biosciences, Norwegian University of Life Sciences, P.O. Box 5003, 1432 ?s, Norway. 2 Faculty of Chemistry, Biotechnology and Food Science, Norwegian University of Life Sciences, ?s, Norway.