利用16S rRNA基因測序技術,檢測分析飼料的滅菌處理以及幼蟲的消毒處理對黑水虻幼蟲腸道菌群的影響

黑水虻(Hermetia illucens L.)是一種腐生性的水虻科資源昆蟲。黑水虻原產于美洲,目前已經廣泛分布于全世界,主要分布在南北緯40度之間。近些年我國開展了黑水虻研究,結果發現黑水虻分布于我國廣西、廣東、云南、臺灣、湖南和湖北等地。黑水虻幼蟲可以處理禽畜糞便和餐廚垃圾;而且黑水虻幼蟲本身含較高比例的蛋白質、粗脂肪等,可以作為高質量的動物蛋白和能量飼料。研究并利用黑水虻對解決人類目前所面臨的環境污染和資源短缺問題有重要的意義。本課題以黑水虻為研究對象,通過復合菌發酵處理豬飼料、餐廚余、豬糞作為昆蟲飼料養殖4日齡的幼蟲,進而研究復合菌發酵昆蟲飼料對黑水虻幼蟲存活率、幼蟲歷期、幼蟲平均增重、料重比、轉化率、蛹羽化率的影響。采用Folin-酚法和碘-淀粉比色法分別確定黑水虻幼蟲消化酶活的更佳測定方法,研究飼料的滅菌處理以及幼蟲的消毒處理對黑水虻幼蟲消化酶酶活的影響。利用16S rRNA基因測序技術,檢測分析飼料的滅菌處理以及幼蟲的消毒處理對黑水虻幼蟲腸道菌群的影響。

結果如下:

(1)發酵豬飼料將幼蟲存活率提高5.34%(p<0.05),發酵餐廚余對幼蟲存活率無影響(p>0.05),預發酵豬糞會降低幼蟲存活率(p<0.05);發酵餐廚余和豬糞養殖的幼蟲平均增重分別提高了0.0190 g、0.0813 g(p<0.05);發酵豬飼料、餐廚余、豬糞均能降低料重比(p<0.05),分別降低0.426、0.272和0.163。發酵豬飼料和餐廚余均能顯著提高飼料的轉化率(p<0.05),分別提高了0.066、0.116,但發酵豬糞的轉化率無影響(p>0.05)。發酵豬飼料、餐廚余、豬糞還能提高黑水虻成蟲羽化率(p<0.05),分別為8.58%、21.03%、15.43%。

(2)測定黑水虻幼蟲蛋白酶活性更佳方法:取1.0 mL粗酶液在1.0 mL酪蛋白溶液濃度為2%(w:v),反應溫度為40℃,磷酸氫二鈉-磷酸二氫鈉緩沖液(pH 7.0)濃度為0.05 mol/L的條件下反應5 min,加2.0 mL三氯乙酸(0.4 mol/L)終止反應,然后用Folin-酚法在紫外分光光度計波長680 nm處測定OD值。黑水虻幼蟲蛋白酶活達到193.82 U/mL。

(3)測定黑水虻幼蟲淀粉酶活性更佳方法:取0.5 mL粗酶液在0.1 mL淀粉溶液濃度為3%(w:v),反應溫度為40℃,磷酸氫二鈉-磷酸二氫鈉緩沖液(pH 7.0)濃度為0.05 mol/L的條件下反應8 min,然后用碘-淀粉法在紫外分光光度計波長660nm波長下測OD值。淀粉酶活達到591.25 U/mL。

(4)黑水虻幼蟲的蛋白酶活性大小與飼料種類有關(p<0.05),豬飼料組幼蟲蛋白酶活性較大,同種飼料的滅菌處理和幼蟲的消毒處理無明顯影響(p>0.05)。幼蟲的淀粉酶活性與飼料種類和幼蟲消毒處理有關(p<0.05),豬飼料組幼蟲淀粉酶活性較高,同時幼蟲不消毒處理淀粉酶活性較大。(5)黑水虻幼蟲腸道菌群的種類數量與飼料的滅菌與否有關,飼料不滅菌的黑水虻幼蟲腸道微生物種類較多。摩根氏菌屬(Morganella)為SF-m-1、SF-m-2、SF-m-3、SF-m-4、SF-p-1、SF-p-4六個處理樣品的黑水虻腸道的主要菌,所占比例分別為92.05%、90.65%、66.68%、97.31%、94.04%、27.91%。腸球菌屬(Trabulsiella)在樣品SF-p-2、SF-p-3中所占比例較大,分別為40.80%、25.83%。結論:本研究說明復合菌發酵飼料能顯著提高黑水虻的存活率、平均增重、料重比、轉化率、羽化率。飼料的滅菌處理不會影響幼蟲消化酶活性,而幼蟲的消毒處理只降低幼蟲淀粉酶活性。飼料滅菌會降低黑水虻幼蟲腸道菌群的種類數量。