《Italian Journal of Animal Science》：Calcium-enriched substrates to improve the nutritional composition of mealworm
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本研究通过向黄粉虫（Tenebrio molitor）饲料中添加不同比例（4%、8%、12%）的碳酸钙（CaCO3），系统评估了钙强化饲料对幼虫生长性能、常规营养成分及元素组成的影响。研究发现，8%的钙添加量是优化黄粉虫元素组成与生长性能的最佳平衡点，且禁食（Fasting）虽会降低钙含量，但钙强化组幼虫仍能保留显著水平的钙，为开发新型营养强化饲料提供了重要依据。
引言：黄粉虫的营养价值与钙缺乏问题
黄粉虫（Tenebrio molitor）作为一种新兴的替代蛋白来源，因其能够利用农业和食品工业副产物（如啤酒糟和面包边角料）进行高效转化而备受关注。其干物质中蛋白质含量可达40%至63%，脂肪含量在20%至40%之间，且富含多种必需氨基酸、不饱和脂肪酸（如油酸C18:1和亚油酸C18:2-n6）以及B族维生素。然而，与脊椎动物不同，昆虫缺乏矿化的骨骼，因此其体内钙（Ca）含量普遍较低，黄粉虫尤其如此。据文献报道，黄粉虫可食部分的钙含量在湿重基础上仅为12至65 mg/100g。
钙是维持动物和人类健康的关键矿物质。在畜禽养殖中，钙缺乏会导致肉鸡佝偻病、骨软化症、代谢性骨病和胫骨软骨发育不良，并严重影响蛋鸡的产蛋性能、蛋壳质量、哈夫单位评分以及生理和免疫状态。在人类营养方面，钙参与血压调节、胆固醇水平控制、骨质疏松预防等关键生理功能，对孕妇和产后妇女尤为重要。据估计，全球约有35亿人面临钙缺乏风险。因此，通过营养干预手段提升黄粉虫的钙含量，对于将其开发为功能更全面的饲料或食品原料具有重要的现实意义。
本研究旨在通过使用钙强化饲料（添加4%、8%和12%的钙）饲喂黄粉虫，并配合不同时间的暴露（1天、3天、7天）以及48小时的禁食处理，系统评估其对黄粉虫生长性能、常规营养成分及元素组成的影响，以期为黄粉虫的营养强化提供科学依据。
材料与方法：实验设计与分析手段
饲料制备
实验以啤酒糟（75%）和面包边角料（25%）为基础原料，制备了四种实验饲料：
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对照组（CTRL）： 仅含基础原料。
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钙4%组（Ca4）： 在基础原料中部分替代，添加9.99%的碳酸钙（CaCO3），使饲料钙含量达到4%。
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钙8%组（Ca8）： 添加19.98%的CaCO3，使饲料钙含量达到8%。
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钙12%组（Ca12）： 添加29.97%的CaCO3，使饲料钙含量达到12%。
黄粉虫饲养
实验选用处于末龄期的黄粉虫幼虫，在25±1°C、相对湿度50-60%的条件下进行为期一周的育肥期饲养。幼虫与饲料按1:1的比例投放，并定期提供去皮新鲜马铃薯作为水分来源。分别在饲喂后24小时（T1）、72小时（T3）和7天（T7）进行取样。
禁食处理
每次取样时，将幼虫分为两部分：
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非禁食组（N-F）： 直接取样分析，代表肠道满载状态。
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禁食组（F）： 在取样前进行48小时的禁食处理，以排空肠道内容物，分析其体内实际吸收和保留的矿物质。
分析指标
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生长性能： 记录幼虫平均体重和死亡率。
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常规营养成分： 测定干物质（DM）、粗蛋白（CP，采用4.76的氮转化系数）、粗脂肪（EE）和灰分（Ash）含量。
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元素组成： 采用能量色散X射线荧光光谱法（EDXRF）测定钙（Ca）、磷（P）、硫（S）、氯（Cl）、钾（K）、镁（Mg）、铁（Fe）、锌（Zn）和铝（Al）的含量。
结果与讨论：钙强化对黄粉虫的全面影响
生长性能：高钙饲料抑制增重，但死亡率不受影响
饲料中的钙含量对黄粉虫的生长性能产生了显著影响。对照组（CTRL）幼虫的平均体重在7天内呈现先增后降的趋势。相比之下，高钙饲料组（Ca8和Ca12）的幼虫体重在饲喂初期（T1）与对照组相当，但在T3和T7时显著下降。其中，Ca12组在T7时的平均体重最低，为77.31 mg。这种生长抑制效应可能归因于碳酸钙替代了部分营养丰富的饲料原料，以及高钙饲料适口性较差。
尽管高钙饲料抑制了生长，但并未对幼虫的存活率造成负面影响。在整个实验期间，所有处理组的死亡率均保持在较低水平（1%至5%之间），且高钙组（Ca8和Ca12）的死亡率甚至略低于对照组。这表明，黄粉虫能够耐受高达12%的钙添加量，而不会出现急性中毒死亡的风险。
常规营养成分：高钙饲料提升蛋白，降低脂肪
饲料中的钙含量显著改变了黄粉虫的常规营养组成。随着饲料钙含量的增加，幼虫的粗脂肪（EE）含量显著降低。对照组幼虫的脂肪含量在实验期间持续增加，而高钙组（Ca8和Ca12）的脂肪含量则从T0到T7显著下降。这可能是由于高钙饲料中碳水化合物含量较低，而脂肪的合成依赖于碳水化合物的转化。
与脂肪含量变化相反，幼虫的粗蛋白（CP）含量随着饲料钙含量的增加而升高。尽管高钙饲料本身的蛋白质含量低于对照组，但Ca8和Ca12组的幼虫蛋白质含量（约45%）显著高于对照组（约40%）。这再次印证了黄粉虫能够有效利用低营养价值的基质，将其转化为高蛋白的生物质。
元素组成：钙含量显著提升，禁食后仍保留显著水平
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钙（Ca）含量： 饲料中的钙含量是影响幼虫钙含量的最主要因素。对照组幼虫的钙含量始终最低。随着饲料钙含量的增加，幼虫的钙含量显著升高，其中Ca12组在T1、T3和T7时均达到最高水平。禁食处理显著降低了所有处理组幼虫的钙含量，但此前饲喂钙强化饲料的幼虫（Ca4、Ca8、Ca12）在禁食后仍保留了显著高于对照组的钙水平。这表明，钙不仅存在于肠道内容物中，部分钙可能被幼虫吸收或附着在体表。
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磷（P）和硫（S）含量： 在非禁食幼虫中，磷和硫的含量随着饲料钙含量的增加而升高，并在T1时达到峰值，随后在T7时显著下降。禁食处理对磷和硫含量的影响因饲料和取样时间而异，但总体而言，钙强化组幼虫的磷和硫含量仍高于对照组。
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钙磷比（Ca:P）： 钙磷比是评价饲料营养价值的重要指标。在非禁食幼虫中，钙磷比随着饲料钙含量的增加和时间的延长而显著升高。Ca8组在T7时达到了最高的钙磷比（1.26:1）。禁食处理后，由于钙和磷含量的变化，钙磷比普遍下降。理想的钙磷比对于维持动物正常的钙代谢至关重要。
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其他元素： 饲料钙强化还影响了其他元素的含量。例如，钾（K）和镁（Mg）的含量在钙强化组中普遍高于对照组。铁（Fe）和锌（Zn）的含量也受到饲料和时间的显著影响，其中Ca12组在T3时表现出较高的铁含量。铝（Al）的含量在钙强化组中有所增加，这可能与饲料原料或添加剂有关。
结论：8%钙添加量为最佳平衡点
本研究证实，通过饲喂钙强化饲料可以有效提升黄粉虫的钙含量。尽管高钙饲料（8%和12%）在长期暴露（7天）下会抑制幼虫的生长，但并未增加其死亡率。高钙饲料还促使幼虫的蛋白质含量升高，脂肪含量降低。
禁食处理虽然会显著降低黄粉虫的钙含量，但此前饲喂钙强化饲料的幼虫在禁食后仍能保留相当数量的钙，这对于开发安全、低微生物负荷的饲料产品具有重要意义。在测试的三种钙添加水平中，8%的钙添加量（Ca8）在优化黄粉虫元素组成与维持良好生长性能之间取得了最佳平衡，被认为是提升黄粉虫营养价值的理想选择。
