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基于黑水虻作为鲑鱼新型蛋白质来源的系统荟萃分析

发布日期:2021-12-09 16:22:02浏览次数:62

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摘要


黑水虻(Hermetia illucens)因其高营养价值和低环境影响而成为鱼类饲料中一种可持续的新型蛋白质来源。在过去的十年里,鲑鱼养殖中使用黑水虻作为水产饲料已被广泛研究。


本文作者使用meta分析,以汇编和系统地量化鲑鱼饲料中的黑水虻对生长性能和营养利用的影响。分析结果表明,饲粮中添加黑水虻不会影响鲑鱼的特定生长率、饲料转化率、采食量、蛋白质消化率和蛋白质效率。


鱼类种类、替代的蛋白质来源和黑水虻含量是导致不同研究间生长速率差异的部分原因。替代蛋白源和黑水虻含量分别部分解释了饲料转化率和采食量的变化。根据替代蛋白质来源分类的子数据集显示,黑水虻替代鱼粉降低了鲑鱼的生长速度和采食量,但替代非鱼粉则提高了生长速度和饲料转化率。这就强调了在评估黑水虻对鲑鱼的营养价值时替代蛋白质来源类型的重要性。


综上所述,目前的meta分析表明,对于鲑鱼饲料来说,黑水虻是一种有前途的蛋白质来源。

前言


昆虫能够利用有机废弃物,生产不需要任何农业用地,水利用率低,并且有助于减少温室气体排放。因此,昆虫饲料作为一种可持续的水产饲料蛋白质来源,近年来受到越来越多的关注。


最适合用于饲料的昆虫物种之一是黑水虻。它是蛋白质、脂肪和矿物质的良好来源。此外,黑水虻能够有效地将低质量的有机物质转化为高质量的营养物质,尽管使用低质量的有机物质作为昆虫生长基质仍然受到欧洲监管框架的限制。


黑水虻具有较高的生长率和饲料转化效率,具有使用有机废弃物饲养的潜力和适合于自动化生产的优点,是规模化生产的理想选择。除营养价值外,黑水虻还含有几丁质、月桂酸和抗菌肽等生物活性化合物,对动物的健康有益。


黑水虻在鱼类饲料中作为一种可持续的新型蛋白质来源,其在鲑鱼和虹鳟鱼饲料中使用的影响已被广泛研究,主要集中在生长性能、营养利用、肠道微生物群,肠道健康和免疫反应等方向。 本研究通过meta分析,系统回顾和总结了以往研究的数据,以确定黑水虻饲料对鱼类特定生长率(SGR)、饲料转化率(FCR)、采食量、鲑鱼的蛋白质表观消化率系数(ADC)和蛋白质效率比(PER), 以及确定导致鲑鱼对黑水虻饲料反应变化的因素。

材料与方法


1

本研究中所用meta分析依据Cochrane Handbook for Systematic Reviews of Interventions和The Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and meta analysis (PRISMA) Statement进行。


使用以下检索词结合逻辑算子辅以人工检索: 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)上进行了系统的文献检索(图1)。

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2

为防止选择偏好,采用以下采集标准:


 1)存在不包括黑水虻的对照组;


2)用黑水虻替代对照饲料中的蛋白质来源;


3)研究了黑水虻对鲑鱼生长性能(SGR、FCR和/或采食量)或营养物质利用(蛋白质ADC和PER)的影响。如果鱼被饲养至少7周或鱼的体重在饲养期间至少翻倍,则该研究被视为生长研究;


4)有标准差或标准误差均值;


5)以英文书写。


此外,该数据集还包括营养均衡(主要营养素和/或氨基酸)实验饮食的研究,以避免营养失衡对结果的干扰。不包括重复的报告、综述和会议记录。如果一项研究包含一个以上的对照饲料,相关的黑水虻饲料分别与每个对照进行比较。当一项研究包含两种以上的方案,并为meta分析提供不止一种比较时,这些比较被单独分析。

结果


黑水虻平均含有36-39%的蛋白质和28-34%的脂肪,其幼虫、预蛹和蛹的营养成分见表1。


黑水虻中大部分必须氨基酸的含量均低于鱼粉,尤其是赖氨酸(占蛋白质的5.6-6.4%)和蛋氨酸(占蛋白质的1.7%)(分别占鱼粉中蛋白质的7.8%和3%)。黑水虻中蛋氨酸的含量优于大豆蛋白。除赖氨酸和蛋氨酸外,黑水虻饲料总体来说可以满足大西洋鲑鱼和彩虹鳟鱼的氨基酸需求。

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异质性检验中,q值为168.0,对应的p值<0.001,表明各研究间特定生长率(SGR)的真实效应大小存在显著异质性。此外,I2统计量表明,观察到的异质性中有79.2%是由真实效应而不是抽样误差造成的。通过meta回归分析发现,鱼类种类、替代的蛋白质来源和黑水虻含量在一定程度上导致了全数据集研究间SGR的异质性。


对包括鲑鱼、鲑鱼皮、虹鳟、全脂黑水虻和脱脂黑水虻在内的子数据集进行meta分析表明,平均而言,饲喂黑水虻(BSF)饲料的鱼的特定生长率(SGR)与饲喂对照饲料的鱼的SGR没有差异(图2)。

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根据替代的蛋白质来源分为三组:


1)鱼粉,2)鱼粉和植物蛋白来源,3)非鱼粉蛋白质来源。


这三个组的meta分析表明,用黑水虻替代鱼粉降低了鲑鱼的特定生长率(SGR),而替换鱼粉和植物蛋白来源都没有改变SGR,用黑水虻替代非鱼粉蛋白源甚至增加了SGR。分析进一步显示所有子数据集的研究之间存在无法解释的异质性。然而,没有足够的数据对这些数据集进行进一步的亚组分析或元回归(表3)。


对于饲料转化率(FCR)来说,黑水虻饲料和对照饲料间的Hedges'g范围为−8 ~ 4.8,80%的比较表明,与对照饲料相比,黑水虻饲料喂养的鱼类FCR减少或者没有变化。Meta分析显示,饲喂黑水虻的鲑鱼的FCR和对照饲料组相比没有差异。


异质性检验显示各研究间饲料转化率(FCR)的真实效应大小存在显著异质性。Meta回归分析发现,蛋白质来源的替代是各研究间FCR异质性的部分原因。鲑鱼数据显示,平均而言,与对照组相比,添加黑水虻可以提高鲑鱼的饲料转化率(FCR),而黑水虻饲料对虹鳟鱼的FCR没有统计学意义上的影响。用黑水虻替代鱼粉不会改变鲑鱼的FCR,而黑水虻替代鱼粉和植物蛋白来源后则会提高FCR,替代非鱼粉蛋白质来源则会降低FCR(表3)。


全数据集和子数据集的线性和二次回归显示,饲料中黑水虻和几丁质的含量与FCR的影响之间不存在线性或二次关系。在鲑鱼数据中,饲料转化率(FCR)随着饲料中黑水虻水平的增加呈线性增加趋势(p = 0.05)。另一方面,鱼粉替代水平同时具有正线性和二次关系。

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图6显示了饲料中添加黑水虻对鲑鱼采食量的综合影响。综合而言,添加黑水虻对鲑鱼采食量没有显著影响。异质性检验显示各研究间的真实效应大小存在显著异质性。Meta回归显示,黑水虻含量一定程度上影响了采食量的异质性,但模型中其他的变量并不能在任何显著水平上解释异质性的原因。平均而言,饲料中添加黑水虻不会影响鱼类采食量,使用黑水虻替代鱼粉会降低采食量,替代非鱼粉蛋白源则有增加鲑鱼采食量的趋势(p=0.095)。


全数据集和子数据集的线性和二次回归分析表明,饲料中黑水虻和几丁质水平与采食量之间不存在线性或二次关系。另一方面,鱼粉替代水平则在全数据集中与采食量影响之间具有负线性和/或二次关系。

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图8显示了饲料中添加黑水虻对鲑鱼蛋白质表观消化率系数(ADC)没有显著影响。平均而言,与对照组相比,添加黑水虻有降低ADC的趋势(p=0.057)。对于鲑鱼、黑水虻幼虫和膨化饲料数据集来说,ADC的平均效应值表明,与对照组相比,添加黑水虻减少了ADC。全脂黑水虻数据集则显示黑水虻和对照组之间无差异。

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图9显示了添加黑水虻对鲑鱼蛋白质效率比(PER)的综合效应。在PER完整数据集中,与对照组相比,添加黑水虻饲料后鲑鱼PER有所增加或者没有变化。在对全数据集PER的meta分析显示,饲喂黑水虻与对照组没有差异。异质性检验显示各研究间PER的真实效应大小存在显著异质性。对于鲑鱼和全脂黑水虻数据集,PER的平均效应大小表明,与对照组相比,黑水虻饲料对PER没有影响(表3)。整组数据的线性和二次回归显示,黑水虻添加水平、几丁质添加水平或鱼粉替代水平与PER的影响之间不存在显著的线性或二次关系。

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结论


在本研究中,通过meta分析,全数据集显示,平均而言,饲喂黑水虻饲料的鲑鱼在生长率、饲料转化率、采食量、蛋白质消化率和利用率上与对照组没有差异。


鱼类种类、替代蛋白质来源类型和黑水虻含量是影响鱼类特定生长率(SGR)变化的部分原因,而替代的蛋白质来源和黑水虻含量水平被发现分别影响了饲料转化率(FCR)和采食量。黑水虻替代鱼粉会降低鲑鱼的SGR和采食量,替代非鱼粉来源则提高了SGR和饲料转化率。


这些数据强调了在评估黑水虻饲料对鲑鱼营养价值影响时其替代蛋白质来源的类型的重要性。总的来说,目前的meta分析表明,黑水虻是一种很有前途的鲑鱼饲料蛋白质来源,但其有效性主要取决于其替代蛋白质来源的类型。

感谢原文作者的研究与分享

Weththasinghe P, Hansen JØ,  Mydland LT, Øverland 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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