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黄粉虫幼虫对硒的生物积累
文章来源:本站  点击数:3810  更新时间:2007-09-15  打印】【关闭

原文发表于《昆虫知识》(2007年第6期)

作者:高红莉,周文宗,张硌,李洪涛

   国际卫生组织确认,硒(selenium)是动物和人体必需的微量元素。但是硒是地壳中含量极微的元素,且分布极不均匀。据专家调查[12],我国从东北、西北、华北直到云贵川有一个宽的缺硒带,涉及22个省751个县市,人口约3亿。中国营养学会对我国13个省市做过一项调查表明,成人日均硒摄入量为26~32 mg,离推荐的最低限度50 mg相差甚远,因此,需要加强富硒保健食品的研究开发工作。

   黄粉虫(Tenebrio molitor L.)幼虫是一种优良的营养丰富的饲用、食用昆虫,广泛用于喂养鳗鱼、黄鳝等特种水产品,长势快、抗病力强,黄粉虫蛹是人们餐桌上的美味佳肴[34]。黄粉虫可作为有益微量元素的“载体”,将无机态微量元素转化为有机态(动物转化法),进行定向定量生产[5]。国外有人研究了含硒食品对黄粉虫幼虫的毒性作用[67],国内杨明禄等[8]也做了相关研究报道。

    本试验通过在饲料中添加含硒化合物,研究黄粉虫幼虫积累硒元素程度和饲料含硒量对其生长的影响,为将黄粉虫幼虫作为富硒高蛋白饲料乃至富硒高蛋白食品提供定量依据。
1材料与方法
1.1 材料
    试验用小麦麸和黄粉虫幼虫购自郑州花鸟市场。在室内饲养5 d后,用10目筛子将黄粉虫幼虫筛分为两类:一类为44±5(平均值±SE)mg/头(Ⅰ),另一类为61±5 mg/头(Ⅱ)。试验开始前和结束后分别将黄粉虫幼虫停食1 d。硒化合物为分析纯亚硒酸钠(天津市化学试剂研究所)。试验用塑料杯下底直径9.2 cm,上口直径19.2 cm,高6.0 cm。试验期间(40 d),室内温度20±2℃,相对湿度40~65 %,自然光照。
1.2 方法
     试验为两因素(虫体大小和饲料硒浓度)多水平试验。虫体大小设置2个水平:44±5 mg/头(Ⅰ)和61±5 mg/头(Ⅱ);饲料硒浓度设置5个水平: 15、20、40、100和200 mg/kg。每个处理设三个重复。每个塑料杯放30 g黄粉虫幼虫,加入拌有不同含量亚硒酸钠的足量麦麸。试验对照组饲料为纯麦麸,设置2个重复。试验期间,每天观察黄粉虫幼虫活动和取食情况,及时捡出死亡的个体。试验结束后,用筛子分离虫体、粪便和剩余的麦麸,烘干处理检测。
     黄粉虫幼虫、麦麸干物质含量的测定:将样品称重(W1)后,在70±1℃烘箱中烘24 h,干燥器冷却后再次称重(W2)。干物质含量(%)=(W2/W1)×100。
特定生长率(special growth rate,SGR)= (lnWt-lnW0) ×100/t
幼虫对硒的生物积累系数(BAF)=Cl/C0
     其中W0为试验开始时黄粉虫幼虫个体鲜重,Wt为试验结束时黄粉虫个体鲜重,t为试验时间(d),Cl为试验结束后黄粉虫幼虫体内硒浓度,C0为试验开始时黄粉虫幼虫体内硒浓度。
麦麸、黄粉虫幼虫及其粪便硒浓度检测方法:3,3’-二氨基联苯胺分光光度法[9]
1.3 数据统计分析
     所得数据在Excel和SPSS11.5软件上进行统计分析。以饲料硒浓度和虫体大小为自变量,以幼虫增重量、特定生长率、幼虫硒浓度、粪便硒浓度、幼虫对硒的生物积累系数、幼虫死亡率、幼虫干物质含量等指标为因变量,进行多因变量方差分析和Duncan氏多重比较。
2 结果与分析
2.1饲料硒浓度对黄粉虫幼虫生长的影响
     在饲料中添加不同浓度亚硒酸钠,在20℃下饲养黄粉虫幼虫40 d后测定体重的变化,结果见表1。方差分析和Duncan多重比较表明,饲料硒浓度为15 mg/kg、20 mg/kg的组与对照组相比,幼虫增重幅度小于后者,差异显著;饲料硒浓度超过此幅度,幼虫增重幅度显著小于15 mg/kg和20 mg/kg组;饲料硒浓度为200 mg/kg时,幼虫体重下降。Audas [5]对饲料硒浓度高于125 mg/kg时黄粉虫幼虫生长和死亡状况进行了研究报道,本试验中饲料硒浓度高于100 mg/kg时,所得结果与其相同。个体较小的幼虫(Ⅰ)增重明显大于个体较大的幼虫(Ⅱ)。
表1 饲料硒浓度对黄粉虫幼虫生长的影响(平均值±SD)

饲料硒浓度
(mg/kg)
试验开始时幼虫均重(mg)
Ⅰ      Ⅱ
试验结束时幼虫均重(mg)
Ⅰ         Ⅱ
幼虫增重(mg)
Ⅰ      Ⅱ
15
41.2±3.5   59.0±1.1
94.8±0.9 a    79.5±2.1 b
53.6±4.4 b   20.5±3.3 b
20
41.3±3.1   60.0±1.5
87.0±4.7 b    71.0±2.5 c
45.7±7.8 c   10.9±4.1 c
40
41.5±1.4   59.0±3.0
50.0±3.3 c   64.0±4.0 de
 8.5±1.9 d    5.0±7.1 d
100
42.7±2.0   64.0±1.0
48.5±2.5 c   67.2±1.7 cd
5.8±0.6 d   2.2±1.5 d
200
41.8±1.7   64.0±1.1
41.0±2.1 d    61.5±0.5 e
-0.9±0.5 e  -2.5±0.7 e
对照(0.05)
40.8±1.3   60.9±0.4
100.1±0.6 a  103.3±2.4 a
58.8±0.3 a   42.4±2.8 a

注:同列中数据后有不同字母者表示差异显著(p<0.05)。Ⅰ表示试验开始时幼虫鲜重为44±5 mg,Ⅱ表示试验开始时幼虫鲜重为61±5 mg,下表同。
 
     经回归分析,以幼虫增重为因变量y,饲料硒浓度和幼虫初始体重分别为自变量x1x2,以x1x2为饲料硒浓度和幼虫初始体重的交互作用,得到如下二元回归方程:
y=116.171-0.698x1-1.711x2+1.017 x1x2
r=0.857, R2=0.734 (p<0.01)
    分析结果表明,幼虫增重与饲料硒浓度和幼虫初始体重水平极显著相关。
2.2饲料硒浓度对黄粉虫幼虫及其粪便硒浓度的影响
     表2是用含不同硒浓度麦麸经过40 d喂养后黄粉虫幼虫(干物质)、粪便(干物质)的硒浓度以及幼虫对硒的生物积累系数。从表2可以看出,试验结束时,对照组黄粉虫幼虫硒浓度几乎没有变化。方差分析和Duncan多重比较表明,饲料硒浓度、幼虫初始重量与饲料硒浓度的交互作用对黄粉虫幼虫硒浓度和生物积累系数影响很大(p<0.05)。饲料硒浓度为40 mg/kg组的幼虫硒浓度、硒生物积累系数高于100 mg/kg和200 mg/kg两组,低于20 mg/kg组,饲料硒浓度为20 mg/kg组的幼虫硒浓度、硒生物积累系数显著高于其它试验组。表明饲料硒浓度为20 mg/kg时幼虫能较好地吸收硒,大于这个浓度时,黄粉虫幼虫硒浓度降低,说明饲料中的硒不能被幼虫充分吸收利用。
     随着饲料硒浓度的提高,幼虫粪便硒浓度增加。方差分析表明:饲料硒浓度为15~100 mg/kg时,幼虫粪便硒浓度与对照组和200 mg/kg组相差显著,但四组之间差异不显著,饲料硒浓度为200 mg/kg时黄粉虫幼虫粪便硒浓度显著高于其它水平组。说明在此水平下,饲料中所添加的硒被幼虫摄食以后大都直接排出体外,不能被黄粉虫幼虫有效吸收。
    喂养含硒饲料后,个体大小不同的黄粉虫幼虫(Ⅰ、Ⅱ)硒浓度、硒生物积累系数随饲料硒浓度的变化趋势为先上升后下降,在饲料硒浓度为20 mg/kg时,黄粉虫幼虫硒浓度、硒生物积累系数最大,个体较小的幼虫(Ⅰ)硒浓度和硒生物积累系数高于个体大的幼虫(Ⅱ);幼虫个体大小对其粪便硒浓度的影响不明显。协方差分析结果表明,黄粉虫幼虫个体的大小及其初始体重的差异对其吸收饲料中硒的能力没有显著影响。在黄粉虫幼虫吸收硒的过程中,饲料硒浓度起决定作用。
表2饲料硒浓度(mg/kg)对黄粉虫幼虫、粪便含硒量以及幼虫对硒的积累系数的影响

饲料硒浓度
(mg/kg)
幼虫硒浓度*
Ⅰ         Ⅱ
粪便硒浓度* 
Ⅰ            Ⅱ
积累系数 
Ⅰ           Ⅱ
15
2.11±0.34 b
0.73±0.17 c
1.00±0.06 c
1.31±0.08 c
6.60±1.05 b
2.27±0.54 bc
20
2.82±0.03 a
2.30±0.29 a
1.64±0.33 bc
1.27±0.03 c
8.80±0.10 a
7.18±0.91 a
40
0.90±0.06 c
0.99±0.04 b
1.63±0.14 bc
1.86±0.05 b
2.81±0.17 c
3.08±0.14 b
100
0.71±0.07 d
0.45±0.02 d
1.79±0.20 b
1.95±0.38 b
2.21±0.22 c
1.42±0.08 cd
200
0.93±0.12 c
0.51±0.03 d
3.43±0.70 a
2.70±0.43 a
2.92±0.38 c
1.60±0.08 cd
对照(0.05)
0.33±0.01 e
0.33±0.01 e
0.18±0.02 d
0.12±0.01 d
1.01±0.02 d
1.02±0.01 d

*试验结束时的浓度(mg/kg)。
 
2.3饲料硒浓度对黄粉虫幼虫死亡率的影响
     从表3可以看出,饲料含硒量为40 mg/kg时幼虫的取食量、特定生长率与对照组和15 mg/kg、20 mg/kg组相比均显著降低;当饲料硒浓度为200 mg/kg时黄粉虫幼虫体重不但没有增加,反而降低。随着饲料硒浓度的增加,幼虫的死亡率从对照组的3.1%上升到100 mg/kg的38.2%和200 mg/kg的43.7%,说明饲料硒浓度过高的情况下,黄粉虫幼虫不仅生长收到抑制,生存同样受到威胁,这与人和其它生物吸收过量硒的反应类似[1014]。因此,喂养黄粉虫幼虫的饲料硒浓度一定要严格掌握,否则,不但黄粉虫幼虫含硒量提高不明显,甚至影响其生长发育。
个体较小的幼虫(Ⅰ)死亡率明显低于个体较大的幼虫(Ⅱ),取食量和特定生长率变化趋势则相反,前者明显高于后者。
表3饲料硒浓度对黄粉虫幼虫生长和存活的影响

饲料硒浓度
(mg/kg)
取食量(g)
Ⅰ       Ⅱ
特定生长率
Ⅰ         Ⅱ
死亡率(%)
Ⅰ        Ⅱ
15
39.9±0.8 b   27.8±1.1 b
2.09±0.23 ab  0.74±0.11 b
6.73±0.55 d    5.51±0.59 e
20
35.4±0.3 c   27.2±2.3 b
1.86±0.33 b   0.42±0.15 c
7.98±0.55 d   13.20±1.00 d
40
33.7±0.4 d   23.4±1.3 bc
0.46±0.08 c   0.20±0.28 d
15.36±0.83 c  17.50±1.18 c
100
21.3±0.3 e   19.5±2.3 cd
0.32±0.02 d   0.08±0.05 d
18.22±0.85 b  38.19±2.13 b
200
6.5±0.2 f   16.5±2.7 d
-0.06±0.03 e  -0.10±0.03 e
19.78±1.11 a  43.73±2.13 a
对照(0.05)
63.5±1.2 a  64.7±3.7 a
2.24±0.09 a  1.32±0.06 a
3.13±0.68 e   8.36±3.20 e

2.4 饲料硒浓度对黄粉虫幼虫干物质含量和排粪量的影响
     从表4可以看到,饲料硒浓度越高,黄粉虫幼虫排粪量越少,这与黄粉虫幼虫取食量随着饲料硒浓度增加而减少的趋势一致。试验中观察到有趣的现象是随着饲料硒浓度增加,黄粉虫幼虫的干物质含量减少,200 mg/kg组与对照组之间的差异小于15 mg/kg 和20 mg/kg组与对照组之间的差异,适宜的饲料硒浓度可以提高黄粉虫幼虫的干物质含量。这种现象可以解释为:适宜的饲料硒浓度有利于提高黄粉虫幼虫的新陈代谢,促进其生长,而过量的饲料硒浓度则影响黄粉虫幼虫正常摄食,抑制黄粉虫幼虫新陈代谢,促使其消耗和分解体内的蛋白质、脂肪、碳水化合物等物质,因而其含水量得到提高,其作用与人和其它生物饥饿状态下消耗自身能量物质类似[1516]
    个体较小的幼虫(Ⅰ)干物质含量明显低于个体较大的幼虫(Ⅱ),排粪量变化趋势则相反,前者明显高于后者。
 
表4饲料硒浓度对黄粉虫幼虫干物质含量和排粪量的影响
饲料硒浓度
(mg/kg)
幼虫干物质含量(%)
Ⅰ         Ⅱ
排粪量(g)
Ⅰ        Ⅱ
15
42.2±0.3 a   42.9±0.6 a
21.8±0.7 b   11.9±0.6 bc
20
 41.7±0.5 a   42.3±0.5 ab
14.4±0.4 c   12.9±1.5 b
40
40.7±0.6 b   41.8±0.6 bc
12.7±0.3 d   11.2±0.4 c
100
39.9±0.4 b   41.1±0.2 c
7.1±0.2 e   7.6±0.5 d
200
36.5±0.5 c   39.3±0.2 d
 3.1±0.2 f   5.1±0.1 e
对照(0.05)
36.9±0.4 c   36.7±0.2 e
35.3±2.3 a  40.1±0.5 a
2.5饲料硒浓度和初始体重对黄粉虫幼虫取食、生长和硒富集的综合影响
    以饲料硒浓度水平(C)为分组变量,以试验黄粉虫幼虫初始体重(W)为协变量进行协方差分析,结果列于表5。从表5可以看到,黄粉虫幼虫初始体重对幼虫硒浓度、粪便硒浓度、幼虫干物质含量、取食量、幼虫排粪量、幼虫硒生物积累系数均无显著影响,对幼虫增重、特定生长率、死亡率影响显著,通过校正消除幼虫初始体重影响后,各饲料硒浓度水平组间校正幼虫增重、特定生长率、死亡率差异仍极显著,与上述多重比较结果一致。
表5 饲料硒浓度和初始体重对黄粉虫幼虫取食、生长和硒积累的综合影响

变差来源
自由度
F值
显著性水平
幼虫硒浓度             饲料硒浓度
幼虫初始体重
粪便硒浓度             饲料硒浓度
幼虫初始体重
幼虫增重               饲料硒浓度
黄粉虫初始体重
幼虫特定生长率         饲料硒浓度
幼虫初始体重
幼虫干物质含量         饲料硒浓度
幼虫初始体重
幼虫取食量             饲料硒浓度
幼虫初始体重
幼虫排粪量             饲料硒浓度
幼虫初始体重
幼虫死亡率             饲料硒浓度
幼虫初始体重
幼虫对硒的积累系数     饲料硒浓度
                       幼虫初始体重
5
1
5
1
5
1
5
1
5
1
5
1
5
1
5
1
5
1
137.78
0.33
41.68
0.02
237.00
26.17
201.59
35.71
117.96
1.05
2667.1
0.23
1122.02
0.20
284.54
5.24
137.78
0.33
0.00
0.57
0.00
0.88
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.32
0.00
0.64
0.00
0.66
0.00
0.03
0.00
0.57

3 结论
3.1 喂养含硒饲料后,个体大小不同的黄粉虫幼虫(Ⅰ、Ⅱ)硒浓度随饲料硒浓度的增加表现为先上升后下降的趋势,在饲料硒浓度为20 mg/kg时,幼虫硒浓度最大,对硒的积累系数最高,在此浓度下,饲料硒可以被黄粉虫幼虫有效吸收。
3.2 随着饲料硒浓度的增加,黄粉虫幼虫的取食量、排粪量、特定生长率显著减少,饲料硒浓度过高时,黄粉虫幼虫将拒绝进食,生长受到抑制,生存受到威胁,所以喂养黄粉虫幼虫的饲料硒浓度一定要严格掌握,在满足生长的条件下选择最佳积累条件。
3.3 饲料硒浓度越高,黄粉虫幼虫含水量提高,干物质含量减少,适宜的饲料硒浓度可以提高幼虫的干物质含量,其中的机理有待进一步研究。
参 考 文 献
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上一条: 水花生对黄粉虫蛹发育历期和成虫羽化率的影响
下一条: 饲料种类和饲养密度对黄粉虫幼虫生长发育的影响
 
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