农业副产品作为小粉虫（Alphitobius diaperinus）幼虫饲料基质的适宜性评价

《animal》：Evaluation of various agricultural byproducts as feeding substrates for larvae of the lesser mealworm

　　

小粉虫（Alphitobius diaperinus）幼虫能够利用多种农业副产品。啤酒糟（brewers' spent grains）对幼虫整体生长表现的支持效果最佳。米糠（rice bran）和米稻壳（rice hulls）能够支持令人满意的幼虫发育。苜蓿副产物（lucerne byproduct）和废弃蘑菇基质（spent mushroom substrate）导致严重的幼虫死亡。最适宜的农业副产品可能支持可持续的牲畜饲料生产。

研究人员指出，农业副产品产量巨大且常未得到充分利用。本研究表明，多种此类材料，特别是啤酒糟、米糠和米稻壳，均可支持小粉虫的生长，该物种是一种可用于食品和饲料生产的昆虫。将这些副产品用作昆虫饲料有助于减少废弃物、降低生产成本并支持更可持续的蛋白质生产系统。这些发现有助于发展循环经济方法，将农业残余物转化为有价值的资源，同时减少环境影响。

昆虫食用（entomophagy）作为热带地区饮食文化的重要组成部分已广为人知，而包括欧洲与澳大利亚在内的西方社会对此仍普遍持排斥态度。然而，随着全球对动物蛋白与人口增长压力的持续关注，昆虫因其较高的营养价值和转化效率被视为未来蛋白质供给的潜在突破口，直接推动了昆虫养殖产业的快速扩张。研究人员指出，昆虫生产模式与当前欧盟所倡导的循环经济（circular economy）框架高度契合，其能够将食品工业产生的大量有机废弃物进行生物降解与资源再转化。但现实情况是，全球食品系统中每年约有三分之一的总产量在初级生产与加工环节被损失或废弃，总量高达13亿吨；农业与食品加工业同时副产出巨量可用资源，这些材料往往因缺乏有效再利用渠道而滞留于环境中，造成资源浪费与环境负担。尽管现行法规允许昆虫养殖采用常规植物性饲料，但此类饲料来源成本日益攀升，且不可避免地与人畜争粮。因此，筛选来源广泛、成本低廉且环境友好的农业副产品作为昆虫饲料，成为提升产业经济可行性与生态可持续性的关键科学问题。

小粉虫（Alphitobius diaperinus）作为一种已获欧盟批准的可食用昆虫，展现出将多种低值农副产品转化为优质动物蛋白的生物学潜力。然而，针对该物种饲料基质的规模化研究仍处起步阶段，能够支撑盈利性商业化养殖的适宜底物清单尚未完善，这构成了制约其产业化发展的主要瓶颈之一。为系统拓宽可用于小粉虫幼虫饲养的农业副产品范围，研究人员在实验室条件下，对来自希腊不同地区、涵盖苜蓿、燕麦、大麦、玉米、水稻及蘑菇加工的多种副产品开展了单因素筛选试验，通过独立评估各基质的幼虫生长、发育周期及饲料利用参数，旨在建立适用于该物种的多元化原料数据库。研究结论表明，大部分受测农业副产品均可支持小粉虫幼虫存活与生长，其中啤酒糟（brewers' spent grains）在综合生长表现上效果最优，米糠（rice bran）与米稻壳（rice hulls）亦可支持令人满意的幼虫发育，而苜蓿副产物（lucerne byproduct）与废弃蘑菇基质（spent mushroom substrate）则导致极高的死亡率。该研究的重要意义在于：证实了多种农业废弃物作为昆虫饲料的可行性，为构建基于本地副产物资源的低成本昆虫生产模式、推动循环农业与可持续蛋白质系统发展提供了直接的实验依据。

本研究的样本队列采集自希腊多个农业产区，包括米糠、米稻壳、啤酒糟、玉米清选残余物、燕麦秸秆与稃皮及小籽粒、饲料厂粉碎残余物（75%玉米、15%大麦、5%软小麦及其他谷物）以及蘑菇采收后的废弃基质。研究人员将上述基质粉碎并过500 μm筛，在300 mL塑料瓶中分别装入1.5 g单一基质与50只新孵化幼虫（经600 μm与425 μm筛网获取），每组设6个重复，于30°C和55%相对湿度（Relative Humidity, RH）下饲养，每周补充饲料与琼脂（agar）并称重记录，以首次化蛹为收获终点。基于饲喂量与增重数据，计算存活率（Survival Rate, SR）、单头幼虫重（Individual Larval Weight, ILW）、发育时间（Development Time, DT）、饲料转化率（Feed Conversion Ratio, FCR）、食物转化效率（Efficiency of Conversion of Ingested food, ECI）及比生长速率（Specific Growth Rate, SGR）；统计时排除苜蓿副产物、废弃蘑菇基质（因极高死亡率）及玉米副产物（因无法化蛹），其余数据经Shapiro-Wilk检验后，采用单因素方差分析（ANOVA）、Tukey HSD检验、Kruskal-Wallis非参数检验及Dunn多重比较法分析，使用JMP 17.0软件完成。

存活率（Survival Rate）：通过对饲养全程的存活动态进行监测，研究人员发现不同基质处理间的最终存活率差异显著（χ²=19.2, df=6, p=0.0037），波动范围介于1%至72.3%之间。小麦麸对照组存活率为72.3%，啤酒糟为71.3%，动物饲料残余物为65.7%，米糠为61.3%，米稻壳为62.0%，燕麦副产物为52.3%；玉米与向日葵副产物存活率低于50%，而苜蓿副产物与废弃蘑菇基质更是低于3%，其中废弃蘑菇基质在试验初期即出现快速死亡，苜蓿副产物则表现为渐进式死亡。

单头幼虫重（Individual Larval Weight, ILW）：在化蛹收获节点对幼虫进行个体称重的结果显示，处理间差异显著（F=9.7, df=6,35, p<0.001），最终单头重介于3.5 mg至16.6 mg之间。啤酒糟处理以16.6 mg居于首位，与小麦麸对照（14.5 mg）相近；米糠（14.2 mg）和米稻壳（14.0 mg）亦达到相似水平，显著高于燕麦副产物（11.0 mg）；废弃蘑菇基质（3.5 mg）、玉米（8.4 mg）及苜蓿副产物（6.2 mg）则处于较低水平。

发育时间（Development Time, DT）：从试验启动至各处理首次化蛹所经历的时间跨度在31天至188天之间，处理间差异显著（χ²=30.8, df=6, p<0.001）。啤酒糟处理下幼虫发育速度最快，仅需31.8天，其后依次为小麦麸（35.5天）、米糠（45.7天）与米稻壳（51.7天），且上述处理间无显著差异；燕麦副产物与动物饲料残余物则显著延长了发育周期。

饲料利用效率：包括饲料转化率（Feed Conversion Ratio, FCR）、食物转化效率（Efficiency of Conversion of Ingested food, ECI）与比生长速率（Specific Growth Rate, SGR, % day^?1）在内的多项指标在不同基质间均呈显著差异。最优表现见于小麦麸（FCR 6.2, ECI 16.4%, SGR 9.0%·day^?1）、啤酒糟（FCR 5.0, ECI 20.5%, SGR 10.5%·day^?1）、米糠（FCR 6.7, ECI 15.3%, SGR 7.0%·day^?1）及米稻壳（FCR 7.0, ECI 14.7%, SGR 6.2%·day^?1）。其中，啤酒糟的FCR最低，表明其饲料利用经济性最佳；ECI在啤酒糟、米糠与小麦麸之间维持较高水平；而向日葵、燕麦及动物饲料残余物的FCR最高，向日葵与动物饲料残余物的ECI最低，动物饲料残余物的SGR最低，提示这些基质不适合作为单一饲料来源。

讨论与结论：研究人员在讨论中指出，本试验系统证实了大部分受测农业副产品均可作为小粉虫幼虫的潜在饲料，且该虫对高淀粉类谷物加工残余物表现出显著偏好，这与既有文献报道一致。值得关注的是，支持最佳幼虫生长的基质在蛋白质含量上差异显著：米糠蛋白质水平与小麦麸相近，啤酒糟较高（23.4%），而米稻壳极低（7.2%），但三者均能实现良好的生长表现。这一结果挑战了“蛋白质含量是决定幼虫发育的唯一关键因素”的传统认知，提示氨基酸谱平衡、脂肪水平、维生素及微量元素等营养因子可能在其中发挥同等重要的作用，未来亟需建立针对小粉虫的精细化营养需求模型，以推动物种特异性日粮的开发。此外，单一向日葵副产物虽可维持一定幼虫体重，却伴随极高死亡率，说明单一基质难以同时满足小粉虫的全部营养需求；昆虫产业应借鉴传统畜牧业经验，通过混合多种谷物侧流构建营养均衡的复合日粮，甚至可将向日葵副产物等低值原料以少量形式纳入配方以缓解其负面效应。尤为重要的是，小粉虫对米稻壳的成功利用具有重要实践价值：在全球水稻产量持续增长的背景下，米稻壳作为年产量巨大的农业残余物，以往多被废弃或露天焚烧，而本研究证实该虫能有效将此类低营养基质转化为生物量，不仅契合循环经济原则，也为低成本、规模化昆虫蛋白生产开辟了新路径。尽管如此，在工业化推广前仍需深入评估米稻壳中木质素与二氧化硅（silica）对幼虫体成分的影响，特别是有害物质的生物富集风险，以确保产品安全与营养品质。

研究结论强调，小粉虫虽具备在广泛农副产品上发育的能力，但仅凭此特性远不足以满足其作为欧盟批准食用物种的商业化大规模生产需求。当前研究已明确啤酒糟、米糠与米稻壳在幼虫发育和饲料利用效率方面的突出优势，但为最大化生产效益，仍须进一步筛选更多适宜基质，或设计兼顾成本效益与该虫自然短生命周期的复合日粮，以同步优化幼虫存活率、总生物量产量与饲料转化效率。研究人员认为，后续应通过大规模中试试验持续完善饲养规程，并整合遗传选育等策略，从而全面提升小粉虫的工业化生产水平。