黑水虻中文學(xué)名亮斑扁角水虻，英文名black soldier fly（BSF），學(xué)名Hermetiaillucens。黑水虻起源于南美洲，主要以動物的糞便和尸體為食，隨后隨著人類活動向全球擴(kuò)散并定居。這種昆蟲起源于南美，后遷移至全球。目前主要分布在熱帶、亞熱帶和溫帶的大部分地區(qū)。我國也有這種昆蟲生存的地區(qū)，目前主要分布在我國南方大部分地區(qū)，在北方溫度較高的地區(qū)也有少量分布。
如圖一所示，黑水虻的生命周期分為卵、幼蟲、預(yù)蛹、蛹、成蟲五個蟲態(tài)的發(fā)育階段，是一種完全變態(tài)昆蟲。從卵到成蟲一般需要35天左右，卵的發(fā)育周期與溫度相關(guān)，溫度越高，卵孵化的時間越短。卵的發(fā)育與環(huán)境濕度呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)的關(guān)系，濕度的增加會縮短卵孵化的時間。在溫度為27℃，空氣相對濕度為25%時，卵的歷期長達(dá)5-6天；相對濕度在50~70%時，卵的歷期最短，小于4天，相對濕度在60%時，孵化時間僅3天。
圖2 黑水虻蟲卵孵化樣式[圖片來源：源創(chuàng)環(huán)境]
黑水虻的卵為塊狀，每個卵塊大約包含200-600個卵，單卵顏色為乳白色或者淺黃色，發(fā)育到后期會變成黃色。黑水虻幼蟲的生長可以分為6個階段，其中1~5齡幼蟲蟲體顏色為乳白色，稱為白蟲。白蟲的取食活躍，特別是在3~5齡時具有暴食性。6齡幼蟲蟲體為黑色，常稱為黑蟲，在這一階段，幼蟲將不再進(jìn)食，故而也被稱為預(yù)蛹。該階段黑水虻不再進(jìn)食，并且會不斷地消耗體內(nèi)的能源物質(zhì)，此時的幼蟲適宜收獲作為飼料。
圖3 黑水虻預(yù)蛹階段（飼料化原料）
[圖片來源：源創(chuàng)環(huán)境]
黑水虻的蛹為圍蛹，蛹體較扁，顏色為暗褐色。頭端尖細(xì)、腹部末端向腹面45°彎折。黑水虻的成蟲體長一般在15~20 mm之間，體色以黑色為主，胸部有藍(lán)色或者綠色的金屬光澤，有時腹末略帶紅色。觸角鞭節(jié)較扁，觸角的長度約為頭長的兩倍。足基半部為黑色，端部的附節(jié)和前附節(jié)為白色。
圖4 黑水虻成蛹圖[圖片來源：源創(chuàng)環(huán)境]
成蟲體態(tài)像蜂，但身體光滑并且只有一對膜質(zhì)的翅。一般雌蟲要大于雄蟲，黑水虻在成蟲階段不再進(jìn)食所以不會主動侵入人類的居室，不會傳染疾病，不屬于衛(wèi)生害蟲，這個階段主要依靠在幼蟲階段積累的脂肪存活。在適宜條件下，雌蟲交配后會尋找干燥的縫隙中產(chǎn)卵。
圖5 黑水虻的產(chǎn)卵場景[圖片來源：源創(chuàng)環(huán)境]
黑水虻是聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）指定的可食用資源型昆蟲。黑水虻幼蟲富含活性蛋白、昆蟲脂肪、益生菌、抗菌肽及甲殼素，是各類動物的最佳天然保健品，被譽(yù)為“動物人參”，可作為動物的主食或者飼料的補(bǔ)充，達(dá)到幫助消化、促進(jìn)生長、增強(qiáng)免疫力、使肉質(zhì)鮮美的作用?；钕x使用也可作為飼料的添加劑或者部分替代，例如替代飼料的10%，其成本低廉，但動物的成活率、料肉比、肉質(zhì)感等都得到了很大的提高，養(yǎng)殖效益翻倍。
黑水虻干蟲含有44%-48%的粗蛋白，34%-35%的脂肪，黑水虻鮮蟲含有17%的蛋白質(zhì)和12%的脂肪，鈣磷比接近2，營養(yǎng)均衡全面，動物適口性好。黑水虻必需氨基酸占氨基酸總量的50%以上。黑水虻的營養(yǎng)成分較為全面，含有動物所需的多種氨基酸，其每一種氮基酸含量都高于魚粉，其必需氨基酸總量是魚粉的2.3倍，蛋氨酸含量是魚粉的2.7倍，賴氨酸含量是魚粉的2.6倍。黑水虻原物質(zhì)和干粉的必需氨基酸，總量分別為44.09%和43.83%，均超過糖食與農(nóng)業(yè)組織世界衛(wèi)生組織提出的參考值40%，其必需氨基酸總量/必需貧基酸總量值分別為0.79，0.78，均超出提出的參考值0.6。
圖6 黑水虻幼蟲干蟲營養(yǎng)組分分布
[圖片來源：《自然創(chuàng)造》微信公眾號]
黑水虻幼蟲養(yǎng)殖會受到溫度、相對濕度、光照條件、飼料含水量、重金屬、共生微生物等因素的影響（表1）。
（1）溫度：黑水虻幼蟲的最適生長發(fā)育溫度是27~30℃。低于26℃成蟲不產(chǎn)卵，而溫度過高會導(dǎo)致幼蟲停止攝食。
（2）相對濕度：黑水虻幼蟲的最佳飼養(yǎng)相對濕度是70%~75%。濕度低于50%將會影響幼蟲的生長發(fā)育時間，濕度降低至30%幼蟲不再發(fā)育成蛹，成蟲產(chǎn)卵需要濕度達(dá)到60%左右。
（3）光照條件：成蟲的求偶和交配行為需要光照強(qiáng)度刺激，自然光最佳，但當(dāng)自然光不足時，碘鎢燈被認(rèn)為是繁殖階段代替自然光照的適用設(shè)備，產(chǎn)卵高峰期卵量相當(dāng)于太陽光照強(qiáng)度下產(chǎn)卵量的61%。
（4）飼料含水量：黑水虻幼蟲在含水量70%的人工飼料條件下平均體重顯著高于50%和30%飼料條件，同時，70%含水量條件比50%含水量的繁殖周期少約10天，含水量30%飼料條件下，幼蟲無法發(fā)育成預(yù)蛹。
（5）重金屬含量：重金屬會影響黑水虻幼蟲的生長發(fā)育，黑水虻用于處理含高濃度Zn（≥600mg/kg）的糞便時，第5齡幼蟲、預(yù)蛹及蛹的重量均將顯著降低，同時發(fā)育時間延長，并且世代累積；當(dāng)畜禽飼料中Cu2+的濃度達(dá)到600mg/kg時，幼蟲發(fā)育時間會顯著增加，羽化率顯著降低；當(dāng)Cu2+濃度達(dá)到1200mg/kg時，蛹的發(fā)育時間也會大大增加。
（6）共生菌：黑水虻幼蟲在無菌環(huán)境下，生長發(fā)育滯后，死亡率提高，而重新接種微生物清洗液后，其生長會逐漸恢復(fù)正常。同時昆蟲可以將環(huán)境中的細(xì)菌作為自己的共生菌來幫助自身的生長發(fā)育。
（7）其他條件：pH在5~10的情況下，發(fā)育過程差異不顯著，對堿性環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)；鹽度6%以下環(huán)境，黑水虻都有很好的適應(yīng)性；同時即使辣椒堿質(zhì)量濃度達(dá)到1%對黑水虻也沒有太大的影響。
（1）黑水虻生物轉(zhuǎn)化有機(jī)廢棄物
黑水虻幼蟲具有食譜廣、食量大、營養(yǎng)需求低、安全性高等特點(diǎn)， 因而擁有巨大的有機(jī)廢棄物處理潛力。黑水虻幼蟲為腐食性，在自然界中以動物糞便和腐爛有機(jī)物為食，如雞糞、牛糞，腐爛的水果、蔬菜和肉類，腐敗的海產(chǎn)品及病死畜禽尸體等。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前黑水虻幼蟲可處理的有機(jī)廢棄物達(dá)78種（包括混合有機(jī)廢棄物）。黑水虻幼蟲對單一有機(jī)糞便的處理率為20%~50%；對餐廚垃圾的處理率較高，達(dá)50%~70%。與其他廢棄物相比，餐廚垃圾營養(yǎng)更豐富，具有較高的生物轉(zhuǎn)化價值。利用餐廚垃圾飼養(yǎng)黑水虻養(yǎng)殖周期短、蟲體產(chǎn)量高、飼料轉(zhuǎn)化率和幼蟲存活率高，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。雖然不同地區(qū)飲食習(xí)慣差異造成餐廚垃圾成分含量的差異化，但研究表明黑水虻對饑餓、pH、辣度和鹽度等環(huán)境條件具有良好的耐受性，這為利用餐廚垃圾實現(xiàn)規(guī)模化黑水虻養(yǎng)殖提供了有力支撐。
（2）用于養(yǎng)殖行業(yè)
黑水虻幼蟲具有高蛋白、高脂肪的特點(diǎn)，其氨基酸含量與魚粉類似，可以用于替代魚粉作為蛋白質(zhì)添加劑。研究人員利用黑水虻替代魚粉使得肉雞的體重顯著增加、干物質(zhì)攝入量未受影響，各器官和造血系統(tǒng)的完整性都得到了保證。相關(guān)學(xué)者利用黑水虻蟲粉替代豆粕飼養(yǎng)蛋雞，對蛋雞的產(chǎn)蛋和采食量沒有顯著差異，在喂養(yǎng)期間沒有出現(xiàn)死亡和健康障礙的跡象并且羽毛和傷口評分都保持穩(wěn)定。黑水虻蟲粉不僅可以用于畜禽行業(yè)的養(yǎng)殖，還可以用于水產(chǎn)行業(yè)的養(yǎng)殖。研究人員嘗試?yán)煤谒殿A(yù)蛹蟲粉部分取代魚粉來對羅非魚進(jìn)行飼養(yǎng)，根據(jù)對采食量、飼料轉(zhuǎn)化率、體重變化等指標(biāo)的檢測，可以得出結(jié)論：可以用最多50%的黑水虻蟲粉替代魚粉而不會對飼料利用率等參數(shù)產(chǎn)生影響。有研究人員利用黑水虻蟲油替代大豆油飼養(yǎng)鯉魚，結(jié)果表明：25%的黑水虻蟲油替代大豆油與全部大豆油配方飼養(yǎng)的鯉魚效果一致。
（3）其他應(yīng)用
在歐美，黑水虻幼蟲對一些皮膚損傷的疾病具有良好的治療效果。黑水虻較廣的食譜使黑水虻本身具有強(qiáng)大的免疫機(jī)制。黑水虻幼蟲的甲醇提取物具有很強(qiáng)的抑菌活性，不僅對細(xì)菌的生長和增殖有很強(qiáng)的抑制作用，同時還具有阻斷細(xì)菌生存能力的特性；乙酸乙酯提取物在對抗耐甲氧西林金黃色葡萄球菌方面是有作用的，這表明黑水虻可能會成為新的抗生素的來源。黑水虻幼蟲除了含有很高的蛋白質(zhì)外，還含有很高的脂肪，這使得黑水虻幼蟲成為一種具有研究價值和實際應(yīng)用意義的生物柴油原料。利用餐廚垃圾飼養(yǎng)的黑水虻幼蟲產(chǎn)生的生物柴油的產(chǎn)量幾乎翻了一倍，利用1kg的餐廚垃圾飼養(yǎng)1000頭黑水虻幼蟲，可產(chǎn)生大約 23.6 g 生物柴油。以該幼蟲為原料生產(chǎn)的生物柴油的甲酯組分為油酸甲酯（27.1%）、月桂酸甲酯（23.4%）、棕櫚酸甲酯（18.2%）。該部分的生物柴油的大部分性能符合EN14214標(biāo)準(zhǔn)。