通过调节生物质废弃物水分促进昆虫幼虫生物转化的方法
阅读说明：本技术 通过调节生物质废弃物水分促进昆虫幼虫生物转化的方法 (Method for promoting biotransformation of insect larvae by adjusting moisture content of biomass waste ) 是由 姚燕来 朱凤香 徐涵靖 洪春来 王卫平 洪磊东 朱为静 于 2021-07-09 设计创作，主要内容包括：本发明涉及生物质资源化利用技术领域,旨在提供一种通过调节生物质废弃物水分促进昆虫幼虫生物转化的方法。该方法包括：取泔水滤液或粪尿作为水分调节剂,加入生物质废弃物中充分混匀,使混合物料含水率为50％～75％；将昆虫幼虫均匀洒在混合物料的表面,在生长发育期间,添加水分调节剂以保持含水率在50％～75％,收集接近化蛹的高龄幼虫。本发明中泔水滤液和粪尿无需前处理便可直接用于调节生物质废弃物含水率,是一种高效便捷的处理方法。能够减少泔水滤液和粪尿的不合理利用,避免对环境及人体健康造成的潜在危害。最终能获得高龄幼虫是优质的养殖业动物蛋白饵料。因此,本发明能大幅提升泔水滤液和粪尿资源化处理的经济效益。(The invention relates to the technical field of biomass resource utilization, and aims to provide a method for promoting biotransformation of insect larvae by adjusting moisture of biomass waste. The method comprises the following steps: taking swill filtrate or excrement and urine as a moisture regulator, adding the swill filtrate or excrement and urine into biomass waste, and fully and uniformly mixing to ensure that the water content of the mixed material is 50-75%; uniformly spraying insect larvae on the surface of the mixed material, adding a water regulator to keep the water content at 50-75% during the growth and development period, and collecting the high-age larvae close to pupation. The swill filtrate and the excrement can be directly used for adjusting the water content of the biomass waste without pretreatment, and the method is an efficient and convenient treatment method. The unreasonable utilization of swill filtrate and excrement can be reduced, and potential harm to the environment and human health can be avoided. The obtained advanced larvae are high-quality animal protein bait for the breeding industry. Therefore, the invention can greatly improve the economic benefit of the resource treatment of the swill filtrate and the excrement.)
技术领域
本发明涉及一种以泔水滤液或粪尿调节春夏秋季或者生物质废弃物干物料水分促进昆虫幼虫生物转化的方法，属于生物质资源化利用技术领域。
背景技术
泔水滤液是高浓度营养元素组合构成的有机物，内含淀粉、蛋白质、纤维素、无机盐、钙、镁、钾、铁等各类生物生存所需化学物质，营养丰富，利用价值高。但同时，泔水滤液给环境及人体健康带来的危害也不容忽视。由于其含有较高的动物及食用剩余油脂，粘固性较强，进入下水管网易造成管道堵塞等现象。泔水滤液发酵产生的沼气在密闭空间中长期不得释放还有可能会导致爆炸。目前，我国对餐厨垃圾的管理处于起步阶段，存在泔水滤液处理成本高、处理技术不成熟等尖锐问题。因此，有必要加强对餐厨垃圾的监管及处置，设法寻求低成本且高效的处理方式。
另一方面，规模化、集约化畜禽养殖业的迅猛发展，虽然为市场提供了丰富的动物性食品，但同时也带来了大量的畜禽排泄物。这些粪尿中往往含有原食物中的大部分粗蛋白，因为动物对食物中蛋白质的吸收转化率很低。且蛋白质不同于淀粉、脂肪等物质能进一步被分解成二氧化碳和水而减少。它一部分被粪内细菌吸收，一部分参与机体新陈代谢分解成尿素留在粪尿中。尿素又能在粪内细菌分泌的尿素酶作用下分解出氨，细菌再利用氨和粪中的纤维素等糖类分解物大量繁殖合成菌体蛋白，因此原食物中的大部分粗蛋白又会以菌体蛋白形式再现在粪尿中。综上，如何变废为宝、充分利用粪尿中的高含量粗蛋白，促进废弃物资源化有效利用是一个值得关注的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种通过调节生物质废弃物水分促进昆虫幼虫生物转化的方法。
为解决技术问题，本发明的解决方案是：
提供一种通过调节生物质废弃物水分促进昆虫幼虫生物转化的方法，包括以下步骤：
(1)取泔水滤液或粪尿中的一种或两种作为水分调节剂，加入含水率低于50％的生物质废弃物中，充分混匀；控制水分调节剂的添加量，使混合物料含水率为50％～75％；
(2)将昆虫幼虫均匀洒在混合物料的表面，让幼虫自由进入混合物料内取食；在幼虫的生长发育期间，根据混合物料的干湿状况，适当添加所述水分调节剂以保持含水率在50％～75％之间；
(3)幼虫在混合物料中生长4～8天后，收集接近化蛹的高龄幼虫。
本发明中，所述生物质废弃物是：麦麸、畜禽粪便、病死猪肉松、豆腐渣、餐厨垃圾、生物发酵滤渣、食品加工废弃物或农村易腐垃圾中的至少一种。
本发明中，所述粪尿是人或畜禽的粪尿中的至少一种。
本发明中，所述泔水滤液是餐厨垃圾自由水或餐厨垃圾压滤污水。
本发明中，所述步骤(3)中，利用避光特性收集高龄幼虫。
本发明中，所述步骤(2)中，控制昆虫幼虫的投放量，使最终收集的高龄幼虫总量相当于混合物料总量的5％～20％。
本发明中，所述步骤(2)中的昆虫是黑水虻、家蝇、市蝇、丝光绿蝇、大头金蝇、铜绿蝇、红头丽蝇、厩腐蝇或棕尾别麻蝇中任意一种或多种。
发明原理描述：
在春夏秋季以生物质废弃物(或以生物质废弃物干物料)饲养昆虫幼虫时，由于气温较高，加上幼虫在物料内部的活动，使物料水分散失较快。此时，通常需要继续添加水(如自来水、河湖天然水等)。相比于清水，泔水滤液和粪尿中含有较多粗蛋白等营养元素，将其用于生物质废弃物的水分调节，更有利于幼虫生长发育。特别是对于使用麦麸等低含水率生物质废弃物为原料饲养昆虫幼虫时，添加泔水滤液和粪尿代替清水来调控物料含水率，更可以获得高蛋白虫体，同时促进泔水滤液和粪尿的资源化利用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中，泔水滤液和粪尿无需前处理便可直接用于调节生物质废弃物含水率，是一种高效便捷的处理方法。
2、本发明能够减少泔水滤液和粪尿的不合理利用，避免对环境及人体健康造成的潜在危害。
3、本发明最终能获得相当于混合物料总量5％～20％的高龄幼虫，其营养丰富、蛋白质含量高，是优质的养殖业动物蛋白饵料。因此，本发明能大幅提升泔水滤液和粪尿资源化处理的经济效益。
附图说明
图1为混合物料经蝇蛆生物转化后的蝇蛆产量和大小比较图。
图2为混合物料经蝇蛆生物转化后的蝇蛆蛋白质、脂肪和氨基酸含量比较图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
通过调节生物质废弃物水分促进昆虫幼虫生物转化的方法，包括以下步骤：
(1)取餐厨垃圾自由水作为水分调节剂，加入含水率低于50％的餐厨垃圾中，充分混匀；控制水分调节剂的添加量，使混合物料含水率为50％～75％；
(2)将丝光绿蝇的幼虫均匀洒在混合物料的表面，让幼虫自由进入混合物料内取食；在幼虫的生长发育期间，根据混合物料的干湿状况，适当添加所述水分调节剂以保持含水率在50％～75％之间；
(3)幼虫在混合物料中生长4天后，利用避光特性收集接近化蛹的高龄幼虫，其总量相当于混合物料总量的5％。
实施例2
通过调节生物质废弃物水分促进昆虫幼虫生物转化的方法，包括以下步骤：
(1)取餐厨垃圾压滤污水作为水分调节剂，加入含水率低于50％的生物发酵滤渣中，充分混匀；控制水分调节剂的添加量，使混合物料含水率为50％～75％；
(2)将家蝇的幼虫均匀洒在混合物料的表面，让幼虫自由进入混合物料内取食；在幼虫的生长发育期间，根据混合物料的干湿状况，适当添加所述水分调节剂以保持含水率在50％～75％之间；
(3)幼虫在混合物料中生长6天后，利用避光特性收集接近化蛹的高龄幼虫，其总量相当于混合物料总量的7％。
实施例3
通过调节生物质废弃物水分促进昆虫幼虫生物转化的方法，包括以下步骤：
(1)取牛粪作为水分调节剂，加入含水率低于50％的农村易腐垃圾中，充分混匀；控制水分调节剂的添加量，使混合物料含水率为50％～75％；
(2)将铜绿蝇的幼虫均匀洒在混合物料的表面，让幼虫自由进入混合物料内取食；在幼虫的生长发育期间，根据混合物料的干湿状况，适当添加所述水分调节剂以保持含水率在50％～75％之间；
(3)幼虫在混合物料中生长8天后，利用避光特性收集接近化蛹的高龄幼虫，其总量相当于混合物料总量的18％。
实施例4
通过调节生物质废弃物水分促进昆虫幼虫生物转化的方法，包括以下步骤：
(1)取人尿作为水分调节剂，加入含水率低于50％的病死猪肉松中，充分混匀；控制水分调节剂的添加量，使混合物料含水率为50％～75％；
(2)将棕尾别麻蝇的幼虫均匀洒在混合物料的表面，让幼虫自由进入混合物料内取食；在幼虫的生长发育期间，根据混合物料的干湿状况，适当添加所述水分调节剂以保持含水率在50％～75％之间；
(3)幼虫在混合物料中生长8天后，利用避光特性收集接近化蛹的高龄幼虫，其总量相当于混合物料总量的20％。
技术效果验证试验：
1)试验方案：
为了确定不同混合物料处理对蝇蛆生物转化水平的影响，申请人的发明人团队于2020年8月12日～8月18日在浙江省农业科学院蚕桑试验区大棚内进行3次重复的混合物料蝇蛆生物转化水平试验。
试验期间每日最高棚温为36-39℃。试验设置2个处理，分别为A组(3kg麦麸+清水)和B组(3kg麦麸+泔水滤液)。先分别加6.75kg的清水和泔水滤液调控麦麸含水率至55％左右，然后将其平摊于塑料大盆中。接种剂为麦麸(用于家蝇卵孵化)与家蝇一龄幼虫(孵化后不超过24h)的混合体，每克含初孵蝇蛆2200条左右。两处理均按110.5g的添加量将蝇蛆接种剂撒于盆中混合物料表面，让蝇蛆自由进入混合物料内取食和生长发育。在蝇蛆生长第2天和第4天，两处理均再次添加1kg清水和泔水滤液。因此A组处理中共添加8.75kg清水，B组处理中共添加8.75kg泔水滤液。第7天利用蝇蛆的避光特性收集各盆中接近化蛹的高龄蝇蛆。
2)测定方法：
称量鲜蛆总重量作为蝇蛆产量；从收获的高龄鲜蛆中随机抽取100条蝇蛆称量体重；随机抽取一定量的鲜蛆在105℃下烘干至恒重，测定其含水率；
3)试验结果：
图1中：分图(a)表示鲜蛆产量结果，分图(b)表示蝇蛆转化率结果，分图(c)表示每只鲜蛆质量结果，分图(d)表示蝇蛆含水率结果。B组(3kg麦麸+泔水滤液)处理的蝇蛆产量显著高于A组(3kg麦麸+清水)处理，11.75kg B组混合物料在堆酵的第7天平均收获高龄蝇蛆932.49±26.65g，相当于混合物料总量的7.94％，显著高于A组处理(5.53％)。图2(c)可以看出，A组和B组处理的单头蝇蛆体重分别为10.00mg、12.47mg，且两者之间无显著性差异。就蝇蛆含水率而言，两组处理中的鲜蛆含水率均在75％左右。
图2中：分图(a)表示干蛆脂肪含量结果；分图(b)表示干蛆蛋白质含量结果；分图(c)表示干蛆氨基酸含量结果。A组和B组的干蛆中天冬氨酸(Asp)含量分别为4.60％和4.55％，谷氨酸(Glu)含量均为6.67％；蛋氨酸含量分别为1.04％和1.0％，脂肪含量分别为134.5g/kg和176.9g/kg。两个处理中干蛆的赖氨酸含量分别为4.24％和3.81％，符合我国鱼粉国家标准要求(GB/T 19164-2003：赖氨酸>3.8％)；蛋白质含量均大于50％，也符合国家标准(GB/T 19164-2003：蛋白质>50％)。
由上述分析数据可以看出，由于所用泔水滤液具有较丰富的营养，将其代替清水来调节饲料含水率时，能在相同饲料用量的基础上增加鲜蛆得率，且保持鲜蛆品质不受影响。因此，本发明所述调节生物质废弃物水分促进昆虫幼虫生物转化的方法，能够大幅提升泔水滤液和粪尿资源化处理的经济效益。
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