温度对黄粉虫体重增加、食物转化率及 消化酶活性的影响

 　　【目的】 明确黄粉虫幼虫 Tenebrio molitor 体重增加和食物转化率提高的最适温度条件及肠道消化酶的种类及活性。【方法】 在实验室不同温度条件下，测定了不同日龄黄粉虫幼虫的体重、食物的近似消化率与转化率及肠道蛋白酶、淀粉酶和纤维素酶的活性。【结果】 温度对黄粉虫幼虫体重增加及食物的近似消化率(AD)和转化率(ECD)影响很大。在 24~28℃时，3 种不同日龄的黄粉虫幼虫体重明显高于20℃和32℃时的体重，28℃时 60 日龄和90 日龄黄粉虫幼虫平均每天的体重增加量是同期20℃的1.26倍和 1.35 倍，且该虫对食物的近似消化率和转化率也表现出相同的规律。此外，温度也影响着黄粉虫幼虫体内消化酶的活力，当温度为 24~28℃时，其肠道蛋白酶、淀粉酶、内切 β-1，4-葡聚糖苷酶(Cx)和β-葡萄糖苷酶的活力均高于 20℃和 32℃时的活力，且不同龄期的黄粉虫幼虫体内 4 种消化酶的活力不同，随虫龄的增加 4 种消化酶活力明显升高。【结论】 黄粉虫幼虫在 24~28℃时对食物的转化率最高，体重增加最快，高龄黄粉虫幼虫肠道内 4 种消化酶活力均明显高于低龄幼虫。

　　《农村.农业.农民(A版)》曾用刊名：(农村.农业.农民)(月刊)创刊于1986年，是由河南省人民政府研究室、河南省人民政府农村发展研究中心主办的刊物。杂志全国公开发行，创刊22年来，以权威的时事政策解读、准确的新闻深度报道、海量的致富信息发布而深受读者好评。

　　黄粉虫 Tenebrio molitor L.是一种高蛋白、高脂肪的昆虫，并含有多种糖类、氨基酸、维生素、激素和多种矿物质，营养价值非常高(谢保令，1994;陈彤和王克，1997;黄琼等，2012)，同时由于其易于饲养，因此黄粉虫养殖已成为近年来继家蚕 Bombyx mori、蜜蜂等传统昆虫产业之后的又一个重要的资源昆虫产业。目前，有关黄粉虫的研究报道很多，主要集中在黄粉虫的饲养条件(柴培春和张润杰，2001;华红霞等，2001;肖银波等，2003;高红莉等，2006;吴书侠，2009)、黄粉虫抗菌肽(谢咸升，2011;阮华波，2012)及黄粉虫基因研究(Huang et al.，2013;黄琼等，2013)等方面。而如何提高黄粉虫幼虫的相对生长率和料虫转化比例是提高黄粉虫养殖效益的关键。

　　目前，已知有多种因素影响昆虫对营养成分的利用效率及中间代谢产物的供应，如温度、食料、消化酶活性(Ahmad et al.，1986)、消化酶抑制剂(Bayes et al.，2006)等。据古丽米热·阿布里克木和王世贵(2002)等报道，红褐斑腿蝗Catantops pingui 的取食量、近似消化率和身体增重等表现出极大的温度依赖性;王世贵等(2008)的研究表明，温度对红褐斑腿蝗的日均取食量、相对生长率及肠道消化酶活性影响显著，总体表现为高温时大于低温;陈乾锦等(2001)研究发现，斜纹夜蛾 Prodenia litura 的取食量随温度升高取食量呈增加趋势，并在最适温时达到最大。黄粉虫食性较杂，其幼虫和成虫主要以纤维素含量较高的物质如麦麸、玉米粉、稻草、玉米秸等为食，它所摄取的食物需经过体内一系列酶的消化分解才能被吸收利用，因此黄粉虫肠道内消化酶的活力对其正常的生理代谢、生化过程和营养吸收有着非常重要的作用。目前，有关黄粉虫生长发育及消化酶活力的研究报道很少，仅见宋宜娟等(2011)进行了印楝素对黄粉虫生长发育、能量储存及相关消化酶影响的研究，黄详财(2008)进行了黄粉虫纤维素酶种类、分布及不同金属离子对纤维素酶活影响的研究，有关温度、虫龄对黄粉虫食物的近似消化率( Approxmiate digestibility ， AD )、转化率(Conversion efficiency，ECD)及肠道消化酶活性影响的研究目前还未见报道。为了解温度对黄粉虫幼虫体重增加及消化酶活性的影响，明确黄粉虫幼虫对食物的近似消化率和转化率，降低黄粉虫的饲养成本，本试验以不同龄期的黄粉虫幼虫为材料，进行了不同温度下黄粉虫幼虫体重变化和相关消化酶活性的研究，旨在为提高黄粉虫养殖的经济效益提供理论依据。

　　1 材料与方法

　　1.1 供试虫源

　　供试黄粉虫幼虫由山西农业大学昆虫实验室饲养。取 30 日龄的黄粉虫幼虫各 100 头，置于直径为 90 mm 的培养皿中，分别在 20、24、28、32℃，相对湿度 60%±5%的培养箱中用麦麸(含水量约 22%)进行饲养，各处理均设 3 次重复。处理后每 10 d 用电子天平(精确度为 0.001 mg)称量黄粉虫幼虫的取食量、体重、排粪量，饲养 30、60、90 d 后，计算黄粉虫幼虫平均每天的体重增加量、体重增加的倍数、对食物的近似消化率和转化率(Mole and Zera，1993;

　　黄粉虫 Tenebrio molitor L.是一种高蛋白、高脂肪的昆虫，并含有多种糖类、氨基酸、维生素、激素和多种矿物质，营养价值非常高(谢保令，1994;陈彤和王克，1997;黄琼等，2012)，同时由于其易于饲养，因此黄粉虫养殖已成为近年来继家蚕 Bombyx mori、蜜蜂等传统昆虫产业之后的又一个重要的资源昆虫产业。目前，有关黄粉虫的研究报道很多，主要集中在黄粉虫的饲养条件(柴培春和张润杰，2001;华红霞等，2001;肖银波等，2003;高红莉等，2006;吴书侠，2009)、黄粉虫抗菌肽(谢咸升，2011;阮华波，2012)及黄粉虫基因研究(Huang et al.，2013;黄琼等，2013)等方面。而如何提高黄粉虫幼虫的相对生长率和料虫转化比例是提高黄粉虫养殖效益的关键。

　　目前，已知有多种因素影响昆虫对营养成分的利用效率及中间代谢产物的供应，如温度、食料、消化酶活性(Ahmad et al.，1986)、消化酶抑制剂(Bayes et al.，2006)等。据古丽米热·阿布里克木和王世贵(2002)等报道，红褐斑腿蝗Catantops pingui 的取食量、近似消化率和身体增重等表现出极大的温度依赖性;王世贵等(2008)的研究表明，温度对红褐斑腿蝗的日均取食量、相对生长率及肠道消化酶活性影响显著，总体表现为高温时大于低温;陈乾锦等(2001)研究发现，斜纹夜蛾 Prodenia litura 的取食量随温度升高取食量呈增加趋势，并在最适温时达到最大。黄粉虫食性较杂，其幼虫和成虫主要以纤维素含量较高的物质如麦麸、玉米粉、稻草、玉米秸等为食，它所摄取的食物需经过体内一系列酶的消化分解才能被吸收利用，因此黄粉虫肠道内消化酶的活力对其正常的生理代谢、生化过程和营养吸收有着非常重要的作用。目前，有关黄粉虫生长发育及消化酶活力的研究报道很少，仅见宋宜娟等(2011)进行了印楝素对黄粉虫生长发育、能量储存及相关消化酶影响的研究，黄详财(2008)进行了黄粉虫纤维素酶种类、分布及不同金属离子对纤维素酶活影响的研究，有关温度、虫龄对黄粉虫食物的近似消化率( Approxmiate digestibility ， AD )、转化率(Conversion efficiency，ECD)及肠道消化酶活性影响的研究目前还未见报道。为了解温度对黄粉虫幼虫体重增加及消化酶活性的影响，明确黄粉虫幼虫对食物的近似消化率和转化率，降低黄粉虫的饲养成本，本试验以不同龄期的黄粉虫幼虫为材料，进行了不同温度下黄粉虫幼虫体重变化和相关消化酶活性的研究，旨在为提高黄粉虫养殖的经济效益提供理论依据。

　　1.2 供试药剂

　　羧甲基纤维素钠、微晶纤维素、酪氨酸、水杨苷、酪蛋白购自 Sigma 公司，三氯乙酸、可溶性淀粉、葡萄糖、3, 5-二硝基水杨酸(DNS)显色剂、氨苯磺胺偶氮酪蛋白均为分析纯。

　　1.3 消化酶活性测定

　　1.3.1 黄粉虫幼虫中肠消化酶种类测定 取 24℃条件下饲养的 7 龄黄粉虫幼虫 1 g，饥饿处理 12h 后，将其用蒸馏水冲洗干净，按虫重与缓冲液之比为 1︰2 进行冰浴匀浆，匀浆后在 4℃、12 000 r/min 条件下离心 10 min。取上清液作为粗酶液，·436· 应用昆虫学报 Chinese Journal of Applied Entomology 54 卷测定其体内总蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶等消化酶的种类，方法同 1.3.2、1.3.3、1.3.4。

　　1.3.2 酶液制备 分别称取 20、24、28、32℃ 4 种温度条件下饲养的 4 龄、7 龄、9 龄、13 龄黄粉虫幼虫各 1 g，饥饿处理 12 h 后，分别将其用蒸馏水冲洗干净，按虫重与缓冲液之比为 1︰2进行冰浴匀浆，匀浆后在 4℃、12 000 r/min 条件下离心 10 min。取上清液作为粗酶液，置于﹣20℃冰箱中备用。磷酸缓冲溶液 pH 为 6.8。

　　1.3.3 中肠总蛋白酶活力测定 蛋白酶活力测定参考王琛柱和钦俊德(1996)等的方法。用氨苯磺胺偶氮酪蛋白作为底物。偶氮酪蛋白以 20 mg/mL 的浓度溶于 0.15 mol/L 的 NaCl 溶液,取 0.3 mL 该液加入 0.3 mL 含有中肠酶液的反应缓冲液(0.2 mol/L, pH10.50 的甘氨酸-氢氧化钠缓冲液)中, 30℃反应 2 h，加入 0.6 mL 的 20%(重量/体积)三氯乙酸终止反应。反应混合物在 15 000 r/min、4℃离心 15 min，取上清液，于366 nm 测紫外吸光值。

　　1.3.4 中肠淀粉酶活力测定 淀粉酶活力的测定

　　参照李志刚(2005)等的方法。分别取 0.2 mL 2%淀粉，0.8 mLPBS(pH 5.8)，10 μL 酶的 10 倍稀释液，室温下反应 10 min 后，置于37℃水浴 60 min，加 l mL 3，5 一二硝基水杨酸终止反应，然后沸水浴 5 min，定容至 25 mL，于 550 nm 测吸光值。以 10 μL PBS(pH 5.8)代替酶液作为对照。

　　1.3.5 中肠纤维素酶活力测定 纤维素酶活力的测定参照黄祥财(2008)等略有改动。分别以1%水杨苷、1%微晶纤维素(MC)、1%羧甲基纤维素(CMC)作底物于 40℃下测定β-葡萄糖苷酶、外切β-l,4-葡聚糖酶(C1 酶)、内切β-l,4-葡聚糖酶(Cx 酶)的活性。3 种底物均用 pH5.8 的磷酸缓冲液配置。分别取上述底物 1 mL、粗酶液 10 倍稀释液 0.2 mL 室温下反应 10 min 后，40℃水浴保温 40 min，加入 DNS 显色剂 1 mL，迅速在沸水浴条件下显色 10 min 后取出用流水冷却，将冷却后的溶液稀释定容至 10 mL，于490 nm 下测吸光值，每处理 3 次重复。空白组加入等量的缓冲液代替酶液。将与微晶纤维素反应后的溶液在 2 000 r/min 条件下离心 3 min，取上清液于 490 nm 下测吸光度。

　　本试验规定以单位虫体质量(g)、单位时间(min)由底物经酶促反应生成 1 mg 还原糖或酪氨酸所需的酶量定义为一个酶活力单位(U)。

　　2 结果与分析

　　2.1 温度对黄粉虫幼虫体重增加的影响

　　黄粉虫幼虫在不同温度下的体重如表 1 所示。相同日龄的黄粉虫幼虫在不同温度下的平均体重存在明显差异。当温度为 24℃和 28℃时，30、60、90 日龄的黄粉虫幼虫体重均明显高于20℃和 32℃，且 28℃时，60 日龄和 90 日龄黄粉虫幼虫平均每天的体重增加量是同期 20℃体重增加量的 1.26 倍和 1.35 倍，可见 24~28℃为其生长的最适温度。此外研究表明，黄粉虫幼虫在不同的发育时期，其体重增加量也存在明显差异，24℃和 28℃时，30~60 日龄黄粉虫幼虫平均每天的体重增加量分别为 0.95 mg/头和 1.01 mg/ 头，而 60~90 日龄的黄粉虫幼虫平均每天的体重增加量为 3.47 mg/头和 3.50 mg/头，可见生长发育的后期为黄粉虫幼虫体重的快速增加期。

　　2.2 温度对黄粉虫幼虫食物消化率和利用率影响试验表明，温度影响着黄粉虫幼虫对食物的近似消化率和转化率(表 2)。在 20~32℃，随温度升高，黄粉虫幼虫对食物的近似消化率明显增高，但对食物的转化率却不同，24~28℃时对食物的转化率最高，分别为 48.46%和 49.21%，明显高于 20℃、32℃时黄粉虫幼虫的食物转化率。

　　近似消化率(AD)和转化率(ECD)是昆虫对食物利用的重要指标，即被转化为身体组成和能量的比例越高，昆虫生长发育越快。因此有效提高黄粉虫的料虫转化率对提高黄粉虫的养殖效益具有重要作用。本试验中，黄粉虫幼虫在24~32℃下近似消化率没有明显差异，这与王世贵(2008)报道的温度对红褐斑腿蝗近似消化率的研究结果基本一致，但 32℃时黄粉虫的食物转化率却明显降低，体重增加量也明显低于24~28℃，这可能是由于高温使黄粉虫消耗的能量加大，从而在一定程度上影响了黄粉虫对物质的积累。

　　温度对消化酶活性影响显著，基本趋势是高温时大于低温(王世贵等，2008)。本试验表明，随温度升高，黄粉虫 4 种消化酶活力呈现先上升后下降的趋势，这与王世贵(2008)发现的随处理温度升高，红褐斑腿蝗 C. pingui 各种蛋白酶的变化趋势相似，但与黄祥财(2008)所报道的黄粉虫在 65 日龄时，其体内内切 β-1，4-葡聚糖苷酶(Cx)和 β-葡萄糖苷酶活力有所下降的报道不同，表明不同的黄粉虫品种其体内消化酶活力变化规律存在一定的差异。

　　综上所述，明确黄粉虫食物转化率、消化酶与其温度和虫龄的关系，将有利于进一步认识黄粉虫幼虫的消化、发育机制，并为黄粉虫的合理饲养提供理论依据。

　　参考文献 (References)

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《温度对黄粉虫体重增加、食物转化率及 消化酶活性的影响》

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