本發(fā)明屬于廚余垃圾轉(zhuǎn)化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用蠅類幼蟲生物進行轉(zhuǎn)化廚余垃圾的方法。

背景技術(shù)：

廚余垃圾(Food Waste)指的是食用后的殘留物或者食物中不可食用被丟棄的部分，主要包括米飯、蔬菜、肉類、骨頭、水果等。據(jù)資料顯示，聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)估計全世界每年大約產(chǎn)生13億噸廚余垃圾，占全世界生產(chǎn)可供人類食用食物的1/3；在英國，每年超過6.7×10⁶噸的食物被浪費，相當于102億英鎊的價值，其主要采用厭氧消化和好氧堆肥方式進行處理再利用，每年總處理規(guī)模約430萬噸；在美國，每年有14％～15％的未開封食物被浪費，其價值430億美元，其主要采用填埋和焚燒方式處理，僅有2.50％的被回收利用；我國北京廚余垃圾產(chǎn)生量1750噸/d，其主要采用厭氧發(fā)酵方式進行處理，處理能力僅500噸/d；深圳廚余垃圾產(chǎn)生量1800噸/d，每日規(guī)范收運處理的廚余垃圾只有35～55噸；成都市中心城區(qū)和郊區(qū)(縣)在2010年，日產(chǎn)餐飲廢棄物1228噸，居民廚余垃圾日產(chǎn)4050噸，日處理量為200噸，綜上所述廚余垃圾已成為全球性的問題。廚余垃圾的主要特征有含水率高(約80％)，其滲濾液具有高濃度氨氮，會通過地表徑流和下滲污染水質(zhì)與土壤；油脂含量和鹽分高，會影響廚余垃圾資源化產(chǎn)品品質(zhì)；富含氮、磷、鉀、鈣以及各種微量元素；有機質(zhì)含量高(約占干物質(zhì)重量的95％)，容易腐爛發(fā)臭，滋生病菌。

目前絕大多數(shù)城市對廚余垃圾的處理仍是混入其他生活垃圾中，以傳統(tǒng)的焚燒、填埋為主，此類方法不能實現(xiàn)廚余垃圾的資源化利用，不僅是對廚余垃圾的極大浪費，還給地方財政帶來沉重負擔，造成環(huán)境污染。廚余垃圾的資源化處理方法主要分為三類：肥料化、能源化、飼料化。肥料化技術(shù)有好氧堆肥法、蚯蚓堆肥法等。好氧堆肥技術(shù)是通過微生物作用，將垃圾中的有機物分解的方法，這項技術(shù)簡單且工藝較為成熟。但堆肥法容易受環(huán)境因素影響，例如溫度、濕度等，而且廚余垃圾在堆肥過程會產(chǎn)生惡臭物質(zhì)，如硫化氫、甲硫醇等。飼料化技術(shù)有濕熱法、減壓油溫脫水法、固態(tài)發(fā)酵法等，廚余垃圾飼料化產(chǎn)品是一種含有多種動物成分的動物源性飼料當其作為動物飼料使用時，就有可能產(chǎn)生同源性污染，瘋牛病就是一個典型的例子。能源化技術(shù)有熱分解法、生產(chǎn)生物柴油、焚燒法、生物發(fā)酵制氫法等，這些方法耗能低還可以產(chǎn)生新的能源，但是現(xiàn)在技術(shù)還不成熟，成本高，回收率低，難以廣泛應(yīng)用。因此，選擇或者開發(fā)合理的廚余垃圾處理技術(shù)，對廚余垃圾進行資源化處理具有重要意義。

以廚余垃圾作為底物，飼養(yǎng)昆蟲作為飼料，然后用作畜牧業(yè)蛋白質(zhì)源或作為其他用途成為有效利用廚余垃圾的一種方式。蠅幼蟲具有取食和利用糞便等腐敗物質(zhì)的生物特性，能夠把廢棄物中的蛋白質(zhì)、脂肪等加以回收利用轉(zhuǎn)化成了蟲體蛋白質(zhì)。蠅幼蟲含有豐富的粗蛋白，脂肪，維生素，微量元素等現(xiàn)代營養(yǎng)學所認為的營養(yǎng)成分。蠅幼蟲體內(nèi)豐富的抗菌肽和多種酶類物質(zhì)能殺滅各種寄生蟲卵、病原微生物等有害物質(zhì)，同時蠅幼蟲生物轉(zhuǎn)化本質(zhì)是將廢棄物中的有機質(zhì)轉(zhuǎn)換成自身物質(zhì)成分，病原體寄生、同源性蛋白造成類似瘋牛病的安全性隱患的將從根本上的解決。垃圾填埋場蠅類分布及密度消長監(jiān)測資料分析2006年在浙江寧波銅盆浦調(diào)查在垃圾填埋場上滋生的蠅類發(fā)現(xiàn)大頭金蠅在所有蠅類昆蟲中占比高達45.9％，其次家蠅占29.9％，麻蠅1.26％，絲光綠蠅13.9％，并且大頭金蠅在其它蠅類(家蠅)共同生存的情況下處于優(yōu)勢地位，加之其生長速度快，幼蟲夏季生長僅需5～6d，生物轉(zhuǎn)化廢棄物、循環(huán)利用能力強。目前針對蠅幼蟲生物轉(zhuǎn)化廚余垃圾的研究有很多，其中包括家蠅(Musca domestica L.)，大頭金蠅(Chrysomyia megacephala)。在家蠅幼蟲生物轉(zhuǎn)化廚余垃圾方面，當接種量為20g(含8g集卵物)時，接入1500g廚余垃圾處理，減量化效果可達80％以上，一年處理1.6×10⁴噸廚余垃圾項目可以獲得利潤788萬元；在大頭金蠅生物轉(zhuǎn)化廚余垃圾方面，當接卵量為0.50g/kg時，接入已放置5天的廚余垃圾的轉(zhuǎn)化效果最佳，當處理1噸垃圾時，可得到120kg幼蟲與300kg有機肥；利用蠅幼蟲生物轉(zhuǎn)化廚余垃圾，可以實現(xiàn)廚余垃圾資源化，所獲得蠅幼蟲和有機肥都可投入市場，符合“3R”原則(減量化reducing、再利用reusing和再循環(huán)recycling)。但家蠅和大頭金蠅生長受到環(huán)境溫度的限制，兩者都在32℃的環(huán)境中活性較強，若溫度下降至28℃以下，則卵到成蟲周期會延長至40～49天，溫度下降也會影響成蟲產(chǎn)卵次數(shù)，導致在溫度較低情況下蠅幼蟲生物轉(zhuǎn)化廚余垃圾效果變差。銅綠蠅(L.cuprina)屬于麗蠅科、綠蠅屬。中型種，最大者身長可達8mm，體色呈嫩橄欖綠色至青銅色。有金屬光澤，它的后胸腹板無纖毛，銅綠蠅幼蟲具肉食性，在用來生物轉(zhuǎn)化處理人畜糞便及肉類加工過程中的廢棄物方面具有良好的前景；一個完整的銅綠蠅生長過程(從卵到成蟲)在25℃條件下只需要12天，與家蠅和大頭金蠅相比，銅綠蠅更適宜在室溫(25℃)生活，因其可在人類身上寄生產(chǎn)卵，故其養(yǎng)殖研究較少。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是：將廚余垃圾廢料化的方法處理時間長沒投入成本大；將廚余垃圾能源化的方法投資大、技術(shù)不完善、可能產(chǎn)生二次污染等；而廚余垃圾飼料化的方法具有潛在的食物鏈風險。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種利用蠅類幼蟲生物進行轉(zhuǎn)化廚余垃圾的方法。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種利用蠅類幼蟲生物進行轉(zhuǎn)化廚余垃圾的方法，所述利用蠅類幼蟲生物進行轉(zhuǎn)化廚余垃圾的方法利用蠅類幼蟲處理廚余垃圾；蠅類幼蟲接卵密度為0.3g/kg；在廚余垃圾中肉菜廚余∶米飯廚余的質(zhì)量比＝1～4:1。

進一步，所述蠅類幼蟲為：大頭金蠅幼蟲和銅綠蠅幼蟲；

所述大頭金蠅幼蟲接卵量為0.3g，投入廚余總量1000g且肉菜廚余∶米飯廚余質(zhì)量比＝1:1；

所述銅綠蠅幼蟲接卵量為0.3g，投入廚余總量1000g且肉菜廚余：米飯廚余質(zhì)量比＝4:1。

本發(fā)明的優(yōu)點及積極效果為：以成都本地引種大頭金蠅為對象，通過對廚余垃圾轉(zhuǎn)化后蠅幼蟲產(chǎn)量，粗蛋白等指標測定，探討針對不同廚余配比下處理廚余垃圾的最適接卵密度，初步建立大頭金蠅幼蟲無害化處理廚余垃圾的方法。本發(fā)明通過對廚余垃圾轉(zhuǎn)化后蠅幼蟲產(chǎn)量，粗蛋白等指標測定，探討針對不同廚余配比下處理廚余垃圾的最佳配方。當接卵密度為0.30g/kg，投入廚余量1000g，肉菜廚余∶米飯廚余50％∶50％(1:1)時，得到蠅幼蟲最大產(chǎn)量54.5g，轉(zhuǎn)化率35.5％，粗蛋白和鈉鉀磷元素均符合飼料成品國家標準。說明可利用此配方來建立最佳大頭金蠅幼蟲生物轉(zhuǎn)化廚余垃圾的方法。

本發(fā)明以廚余垃圾為對象，利用銅綠蠅幼蟲對廚余垃圾進行處理，通過對蠅幼蟲產(chǎn)量、廚余垃圾轉(zhuǎn)化率以及蠅幼蟲產(chǎn)品品質(zhì)進行分析，優(yōu)化建立銅綠蠅幼蟲處理廚余垃圾的方法。當接卵量為0.3g時，投入配比為肉菜廚余：米飯廚余4:1的600g廚余垃圾可以得到68.0g幼蟲產(chǎn)量，轉(zhuǎn)化率為95.9％，其所得蠅幼蟲產(chǎn)品的蛋白質(zhì)、鉀、鈉、磷含量都達到國家飼料標準；說明利用銅綠蠅幼蟲生物轉(zhuǎn)化廚余垃圾可以作為廚余垃圾資源化處理的方法。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例提供的試驗1不同廚余垃圾配方處理下蠅幼蟲產(chǎn)量的變化示意圖。

圖2是本發(fā)明實施例提供的試驗1不同廚余垃圾配方處理下粗蛋白的含量變化示意圖。

圖3是本發(fā)明實施例提供的試驗1不同廚余垃圾處理下的轉(zhuǎn)化率示意圖。

圖4是本發(fā)明實施例提供的試驗2不同廚余垃圾配方處理下蠅幼蟲產(chǎn)量的變化示意圖。

圖5是本發(fā)明實施例提供的試驗2不同廚余垃圾配方處理下粗蛋白的含量變化示意圖。

圖6是本發(fā)明實施例提供的試驗2不同廚余垃圾配方處理下的轉(zhuǎn)化率示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

下面結(jié)合試驗對本發(fā)明的應(yīng)用效果作詳細的描述。

試驗1

1.材料和方法

1.1試驗材料

(1)大頭金蠅Chrysomya megacephala(Fabricius)，屬雙翅目Diptera，麗蠅科Calliphoridae，金蠅屬Chrysomya(引種于四川省成都市溫江區(qū))

(2)廚余垃圾：學校食堂廚余垃圾、酒店餐飲業(yè)潲水、居民廚余垃圾

1.2藥品儀器

(1)硫酸化學純(GB 625—77)；硫酸分析純(GB 625—77)；氫氧化鈉工業(yè)用或化學純(GB 629—81)；硼酸-指示劑混合液；硼酸分析純(GB 628—78)等。

(2)燒瓶、鑷子、篩網(wǎng)(網(wǎng)徑16目)、試管、溫度計、稱量皿、容量瓶、滴定管、噴壺(250ml)等。

(3)樣品粉碎機；硬質(zhì)開氏燒瓶；凱式定氮儀；半微量滴定管；錐形瓶；火焰光度計；分光光度計；烘箱；冷凍干燥機。

1.3試驗設(shè)計

在室外溫度高于25℃且無雨時，使用腐肉等基質(zhì)通過簡易捕蠅籠將誘捕到的大頭金蠅成蟲放入飼養(yǎng)籠中?？刂茰囟?5～30℃，濕度50％～60％。飼養(yǎng)籠中放置成蟲飼料白砂糖，超純水和產(chǎn)卵墊(50g肉+50g麥麩+350ml超純水)。此方法為本試驗組前期為期一年所得的最佳馴化方法，能夠保證大頭金蠅的穩(wěn)定傳代。

經(jīng)過前期資料查閱以及對本地餐飲行業(yè)實際調(diào)查，結(jié)果表明，廚余垃圾的各組分含量中肉菜廚余所占比例約56.7％，米飯廚余約22.2％，其他廚余約21.1％。因此，綜合考慮到廚余垃圾收集、儲運和處理工序以及不同廚余組分對蠅蟲轉(zhuǎn)化效果的影響，在實際收集過程中將不同地域?qū)W校食堂、餐館酒樓及居民家庭生產(chǎn)的廚余垃圾主要分為肉菜類和米飯類兩大類。用清水清洗廚余垃圾表面油污，在清洗過程中清除雜物如骨頭、魚刺、紙巾等。

收集不同來源的廚余垃圾，帶回實驗室進行預(yù)處理，具體處理步驟如下：

①按不同組分將廚余垃圾進行攪拌混勻；

②用清水去除油污，洗凈瀝干；

③米飯廚余直接裝桶備用，肉菜廚余用小型絞肉機絞碎成細小顆粒備用；

④不同批次的廚余垃圾(尤其是肉菜廚余)在經(jīng)蠅蟲轉(zhuǎn)化之前均需對其營養(yǎng)成分進行測定，確保后期實驗過程中廚余垃圾的均質(zhì)性。

考慮到成蟲產(chǎn)卵量日均約0.80g，以及為保證實驗后期的進行需要對其進行保種，以0.30g為固定接卵量，設(shè)置廚余垃圾組分不同配比與處理廚余垃圾量，探討在固定接卵量條件下，大頭金蠅轉(zhuǎn)化廚余垃圾不同組分配比的最適接卵密度，具體操作方法按下表1所示：其中A1、A2、A3分別代表處理廚余垃圾總量1000g、800g、600g，B1、B2、B3分別代表肉菜廚余與米飯廚余配比為80％∶20％，50％∶50％，20％∶80％。在蠅幼蟲生物轉(zhuǎn)化廚余垃圾的過程中保證幼蟲正常生長所需溫濕度(溫度：25～30℃，濕度：50％～60％)，待幼蟲即將進入化蛹期時進行收集蠅幼蟲記錄產(chǎn)量，并隨機抽取50只幼蟲測定體長和鮮重。將收集到的幼蟲冷凍干燥后，粉碎備用。

表1大頭金蠅廚余垃圾處理配方(接卵量0.30g)

1.4指標測量

表2蠅幼蟲品質(zhì)測定

2.結(jié)果與討論

2.1馴化方法的建立

在室溫為28℃條件下，大頭金蠅世代歷期僅9～13d，卵→幼蟲需1d，當成蟲產(chǎn)卵后，稱量0.3g蠅卵接入配比好的廚余垃圾內(nèi)(基質(zhì)濕度50％～60％，pH≈6)，待其自然孵化成幼蟲處理廚余垃圾。因此，在接卵至廚余垃圾處理中先將卵接種在上述配置的產(chǎn)卵墊中然后再接入廚余垃圾中，能夠保證卵的孵化率。

幼蟲→蛹時間為5～7d，試驗中發(fā)現(xiàn)幼蟲在處理廚余垃圾5d后活力下降，有化蛹的趨勢。為了保證蠅幼蟲產(chǎn)量多而化蛹少，且蠅幼蟲化蛹前品質(zhì)最好，故蠅幼蟲處理廚余垃圾時間為5d時最佳。

2.2蠅幼蟲產(chǎn)量

以0.30g蠅幼蟲處理不同廚余垃圾配比下的蠅幼蟲產(chǎn)量如圖1所示，在廚余垃圾量相同情況下，蠅幼蟲處理配比廚余B2產(chǎn)量大于B1和B3(p<0.05)，說明廚余垃圾配比B2更適合大頭金蠅幼幼蟲的生長。在廚余垃圾飼養(yǎng)條件下，當肉菜廚余與米飯廚余比大于1時，幼蟲個體較大但數(shù)量少；在肉菜廚余與米飯廚余比小于1時，幼蟲個體則較瘦弱。肉菜廚余中碳水化合物含量少，而米飯廚余中碳水化合物含量多，兩者等量混合含有一定的碳水化合物更有利于大頭金蠅轉(zhuǎn)化。

在B1和B2配比下處理A1產(chǎn)量顯著大于A2和A3(p<0.05)，因此在肉菜廚余比大于1適當降低接卵密度有助于蠅幼蟲產(chǎn)量的增加。而在B3配比下出現(xiàn)不同的現(xiàn)象，處理A1與A2產(chǎn)量無顯著性差異(p>0.05)但均顯著大于A3(p<0.05)。也說明了在肉菜廚余比小于1適當降低接卵密度有助于蠅幼蟲產(chǎn)量的增加。

通過在B1、B2、B3三種不同廚余配比下，發(fā)現(xiàn)無論肉菜廚余比大于1或肉菜廚余比小于1，適當降低接卵密度均有助于蠅幼蟲產(chǎn)量的增加。故在本次試驗中，采用約0.30g/kg接卵密度轉(zhuǎn)化廚余垃圾更適合。

2.3營養(yǎng)指標

蠅幼蟲產(chǎn)品營養(yǎng)指標的高低反映其自身作為飼料的優(yōu)良程度。實驗結(jié)果顯示各組蠅幼蟲粗蛋白含量無顯著性差異(p>0.05)(圖1)，不同廚余配比和接卵密度不會影響蠅蟲轉(zhuǎn)化廚余產(chǎn)品的蛋白含量。實驗結(jié)果顯示蠅幼蟲體內(nèi)粗蛋白含量在40％～50％之間。

表3不同飼料粗蛋白含量

查閱相關(guān)文獻中不同飼料粗蛋白含量如表3所示，胡新軍等利用大頭金蠅生物轉(zhuǎn)化餐廚垃圾研究中討論了不同餐廚垃圾發(fā)酵對大頭金蠅的影響及大頭金蠅對于餐廚垃圾的最佳接卵密度等，但并沒有針對在不同肉菜配比下的廚余垃圾，討論最佳接卵密度。在實際收集廚余垃圾過程中，廚余垃圾中的肉菜比例并不相等。本試驗的開展探討了不同肉菜配比對蠅幼蟲產(chǎn)品品質(zhì)的影響，以便針對不對肉菜配比下的廚余垃圾，采取最佳接卵密度。胡新軍等利用大頭金蠅生物轉(zhuǎn)化餐廚垃圾研究中，大頭金蠅粗蛋白含量為50％左右，脫脂后高達70％，本次試驗大頭金蠅粗蛋白含量在脫脂前預(yù)期相近似。蠅幼蟲粗蛋白含量豐富，具有較高的營養(yǎng)價值，是種高效優(yōu)質(zhì)動物蛋白資源，適用于營養(yǎng)開發(fā)利用。通過與其它飼料中粗蛋白含量對比如表3所示，發(fā)現(xiàn)大頭金蠅粗蛋白含量遠遠高于其它飼料(家蠅>大頭金蠅>魚粉>大豆>農(nóng)副產(chǎn)品)。蠅幼蟲粗蛋白含量高，易于消化吸收且有利于動物的健康生長。充分表明了蠅幼蟲是一種優(yōu)質(zhì)的蛋白飼料源。

鈉鉀磷元素是飼料中必不可少的元素。鈉是機體組織和體液的固有成分，它對維持細胞系統(tǒng)和調(diào)節(jié)水鹽平衡起重要作用，飼料中缺鈉將導致生長緩慢，飼料利用率下降，繁殖率下降等影響；鉀是細胞內(nèi)液的主要離子，對細胞內(nèi)液的滲透壓、酸堿平衡的維持具有重要作用，飼料中缺少鉀元素將導致蛋白質(zhì)與糖代謝受到影響；磷則在生命活動中起著重要的作用是構(gòu)成核酸和三磷酸腺苷(ATP)等，是必需元素。飼料中缺磷極易造成動物骨骼的營養(yǎng)缺乏癥，如肢體癱瘓。探討蠅幼蟲產(chǎn)品能否作為飼料的標準則是將其體內(nèi)鈉鉀磷元素含量與國家標準相比對，如果滿足國家標準，則其作為飼料是可行的。

表4蠅幼蟲樣品中鈉鉀磷元素表(％)

注：表中數(shù)據(jù)為平均值±標準誤。同一列平均數(shù)后的不同小寫字母之間表示差異顯著，相同小寫字母則表示顯著不差異。

實驗結(jié)果顯示各組蠅幼蟲鈉鉀磷元素含量整體上無顯著性差異(p>0.05)(表4)，不同廚余配比和接卵密度不會影響蠅蟲轉(zhuǎn)化廚余產(chǎn)品的鈉鉀磷元素含量。實驗結(jié)果顯示蠅幼蟲體內(nèi)鈉含量在0.19％～0.21％之間，鉀含量在2.10％～2.50％之間，磷含量在0.25％～0.59％之間。根據(jù)飼料成品國家標準可知，合格飼料中鈉含量處于0.10％～0.60％，鉀含量處于0.50％～3.00％，磷含量<0.80％，本試驗所得蠅幼蟲樣品鈉鉀磷元素含量均符合國家規(guī)定標準。在2012年利用大頭金蠅生物轉(zhuǎn)化餐廚垃圾的試驗中得出：大頭金蠅鈉鉀磷含量分別為鈉2.60％～3.60％；鉀1.80％～2.60％；磷2.00％～3.10％。本試驗得到的鉀含量在2.00％左右與上述結(jié)果近似，鈉含量和磷含量則明顯較低。而在2012年黃鱔飼料中蠅幼蟲蛋白替代魚粉的應(yīng)用研究中總磷含量在0.28％?？芍煌曫B(yǎng)條件下蠅幼蟲體內(nèi)的鈉鉀磷元素差異較大，可能跟當?shù)仫曫B(yǎng)環(huán)境、蠅幼蟲品種及廚余垃圾成分等相關(guān)。

2.4轉(zhuǎn)化率

廚余垃圾轉(zhuǎn)化率計算公式為：轉(zhuǎn)化率＝1-(殘渣重量-投入輔料重量)/投入廚余垃圾總重量。轉(zhuǎn)化率主要反映了蠅幼蟲生物轉(zhuǎn)化廚余垃圾的處理程度。

以0.30g蠅幼蟲處理不同廚余垃圾配比下的轉(zhuǎn)化率如圖2所示，在廚余垃圾量相同的情況下，蠅幼蟲處理配比廚余B2轉(zhuǎn)化率顯著大于B1和B3(p<0.05)，說明廚余垃圾配比B2更有適合大頭金蠅幼幼蟲的生長轉(zhuǎn)化。這與前面得到的蠅幼蟲產(chǎn)量在B2配比下最佳結(jié)果相同，蠅幼蟲產(chǎn)量越大，說明轉(zhuǎn)化廚余垃圾越多，轉(zhuǎn)化率也就越大。

在B1配比下處理A3轉(zhuǎn)化率顯著大于A1(p<0.05)，因此在肉菜廚余與米飯廚余比大于1適當增加接卵密度有助于轉(zhuǎn)化率的增加。在B2和B3配比下處理A1和A3轉(zhuǎn)化率顯著大于A2(p<0.05)，說明在肉菜廚余與米飯廚余比小于等于1適當降低接卵密度有助于轉(zhuǎn)化率的增加。

通過在B1、B2、B3三種不同廚余配比下，發(fā)現(xiàn)在B1配方下適當增加接卵密度有助于轉(zhuǎn)化率的增加，在B2和B3配方下適當降低接卵密度有助于轉(zhuǎn)化率的增加。而在B2配方下，蠅幼蟲轉(zhuǎn)化率顯著大于B1和B3(p<0.05)，故在本次試驗中，采用約0.30g/kg接卵密度轉(zhuǎn)化廚余垃圾更為適合。

本發(fā)明通過大頭金蠅幼蟲生物轉(zhuǎn)化廚余垃圾，在室溫為28℃下，大頭金蠅卵接入廚余垃圾內(nèi)，處理廚余垃圾5d后開始收集蠅幼蟲效果最佳。無論肉菜廚余比大于1或肉菜廚余比小于1，適當降低接卵密度均有助于蠅幼蟲產(chǎn)量的增加。通過蠅幼蟲產(chǎn)量及轉(zhuǎn)化率發(fā)現(xiàn)，B2配方下的蠅幼蟲產(chǎn)量和轉(zhuǎn)化率最高，接卵量約為0.30g/kg為最佳處理廚余垃圾接卵密度。在蠅幼蟲產(chǎn)品粗蛋白和鈉鉀磷元素含量均符合飼料的國家標準，是一種潛在的優(yōu)質(zhì)飼料資源。

試驗2

1材料與方法

1.1試驗材料

(1)銅綠蠅L.cuprina，麗蠅科Calliphoridae，綠蠅屬(引種于四川省成都市溫江區(qū))

(2)廚余垃圾：學校食堂廚余垃圾、酒店餐飲業(yè)潲水、居民廚余垃圾

1.2藥品儀器

(1)硫酸化學純(GB 625—77)；硫酸分析純(GB 625—77)；氫氧化鈉工業(yè)用或化學純(GB 629—81)；硼酸-指示劑混合液；硼酸分析純(GB 628—78)等。

(2)燒瓶、鑷子、篩網(wǎng)(網(wǎng)徑16目)、試管、溫度計、稱量皿、容量瓶、滴定管、噴壺(250ml)等。

(3)樣品粉碎機；硬質(zhì)開氏燒瓶；凱式定氮儀；半微量滴定管；錐形瓶；火焰光度計；分光光度計；烘箱；冷凍干燥機。

1.3試驗方法

1.3.1引種馴化

用廚余垃圾、豬肉進行引種，將成蟲誘捕后放置飼養(yǎng)籠中配以奶粉與白糖1:1食物飼養(yǎng)，并放置適量的水，飼養(yǎng)密度為2000只/m³，保持室內(nèi)環(huán)境溫度25℃。用麥麩、豬肉、水(1:1:2)制備產(chǎn)卵墊，產(chǎn)卵墊每24h更換一次，每12h左右根據(jù)產(chǎn)卵墊中適度情況噴灑適量的水，避免產(chǎn)卵墊中的蠅卵因外部缺水干死，馴化三代后進行試驗。

1.3.2廚余垃圾預(yù)處理

在食堂收集時，先進行預(yù)分類：將米飯廚余和肉菜廚余(包括肉類和蔬果)分開收集后帶回；清水洗去廚余垃圾表面油污，在清洗過程中清除雜物如骨頭、魚刺、紙巾等，處理后米飯廚余的粗脂肪含量約為9.21％，肉菜廚余的粗脂肪含量約為37.0％；最后對體積較大的肉菜廚余進行剁碎處理，瀝干備用。

1.3.3廚余垃圾配方篩選設(shè)計

考慮到成蟲產(chǎn)卵量日均約0.60g，以及需進行保種(為保證實驗后期的進行)，以0.30g為固定的接卵量，設(shè)計三種不同的配方(配方1為肉菜廚余：米飯廚余1:4、配方2為肉菜廚余：米飯廚余1:1、配方3為肉菜廚余：米飯廚余4:1)，設(shè)置三種不同的投入量1000g(P處理)、800g(Q處理)、600g(Z處理)，如表5所示。在蠅幼蟲生物轉(zhuǎn)化廚余垃圾的過程中，每12h左右檢查一次育幼蟲盆，保證幼蟲正常生長所需溫濕度(溫度：25℃，濕度：60％～70％)。接入銅綠蠅卵后的第5d老熟的幼蟲將從白色小塑料盆中自行爬出，掉入盛有干燥麥麩的白色大塑料盆中，用孔徑16目的網(wǎng)篩篩凈干燥麥麩得到純的銅綠蠅幼蟲，分別統(tǒng)計各組產(chǎn)出的老熟銅綠蠅幼蟲總重量，并隨機抽取5組30條幼蟲的重量，并將幼蟲浸泡在含有純乙醇溶液的培養(yǎng)皿中，用游標卡尺測量并記錄30條老熟大頭金蠅幼蟲的體長；將收集到的幼蟲冷凍干燥機后，粉碎備用。

表5幼蟲處理廚余垃圾配方

1.3.4蠅幼蟲產(chǎn)品品質(zhì)測定方法

(1)全氮的測定---半微量開氏法(GB 7173－87)

(2)全鉀、全鈉的測定---火焰光度法(NY/T 2420-2013)

(3)全磷的測定---鉬銻抗比色法(NY/T 2421-2013)

(4)粗蛋白的測定---半微量開氏法(GB 7173－87)

1.3.5數(shù)據(jù)分析

處理后所得蠅幼蟲產(chǎn)量、廚余垃圾轉(zhuǎn)化率和蠅幼蟲蛋白質(zhì)含量采用軟件SPSS20.0(Statistical Product and Service Solutions,IBM)分析。

2結(jié)果與討論在室溫為25℃條件下，銅綠蠅世代歷期為11～14d。在成蟲產(chǎn)卵后，用鑷子將產(chǎn)卵墊上的卵塊挑出，稱量0.30g接入配比好的廚余垃圾內(nèi)(室內(nèi)溫度：25℃～30℃，基質(zhì)濕度60％～70％，pH≈6)，待其自然孵化成幼蟲轉(zhuǎn)化廚余垃圾。

2.1蠅幼蟲產(chǎn)量分析

蠅幼蟲產(chǎn)量是指在處理廚余垃圾的第五天時收集到的幼蟲重量。蠅幼蟲產(chǎn)量可以體現(xiàn)出幼蟲的攝食情況，在固定接卵量(0.30g)的情況下，蠅幼蟲產(chǎn)量越大則表示攝食情況越好。本試驗獲得蠅幼蟲產(chǎn)量情況如圖4所示。

圖4所示，以配方1處理時，P1和Q1兩者無顯著性差異，Z1所獲得的蠅幼蟲產(chǎn)量(56.2g)明顯高于前兩者；以配方2和配方3處理時，投入量P、Q、Z處理所獲得的蠅幼蟲產(chǎn)量無顯著性差異(p<0.05)；說明在固定接卵量的和配方的情況下，投入600g廚余垃圾總量的蠅幼蟲產(chǎn)量最高。當投入量為1000g(P處理)和800g(Q處理)時，配方1產(chǎn)量小于其他兩種配方(p<0.05)；配方2和配方3兩組之間差異不顯著(p>0.05)；當投入量為600g(Z處理)時，配方2產(chǎn)量與配方3、配方1無顯著性差異，配方1產(chǎn)量小于配方3(p<0.05)；三種處理都是配方1獲得的蠅幼蟲產(chǎn)量低于其他兩種配方，說明在固定接卵量和廚余垃圾總量的情況下，配方2和3(肉菜廚余:米飯廚余，1:1、4:1)更易被蠅幼蟲攝食利用。胡新軍等人認為：廚余垃圾轉(zhuǎn)化料中的高油脂含量能使轉(zhuǎn)化料疏松、透氣，降低發(fā)酵處理過程中的氨臭味，有利于提高幼蟲的體重和總產(chǎn)量，促進廚余垃圾的處理效果。配方3蠅幼蟲產(chǎn)量最高的原因可能是該配方中肉菜廚余的比例較高，肉類蛋白以及動物性的脂肪類物質(zhì)含量高于其他兩者，更有利于幼蟲生長，提高蠅幼蟲產(chǎn)量。

2.2蠅幼蟲產(chǎn)品品質(zhì)分析

蠅幼蟲粉粗蛋白含量指的是粗蛋白在蠅幼蟲粉中所占比重。在蠅幼蟲后期利用與加工上，優(yōu)先考慮的產(chǎn)品品質(zhì)是蠅幼蟲的粗蛋白含量，例如蠅幼蟲粉代替魚粉喂養(yǎng)凡納濱對蝦、青魚等水產(chǎn)動物，以及用蠅幼蟲粉作為蛋白飼料喂養(yǎng)肉雞、蛋雞等，因此粗蛋白含量越高的蠅幼蟲粉，越有利于蠅幼蟲粉作為飼料補充蛋白被市場接受。

本試驗所測得的粗蛋白含量如圖5所示，當投入量為P和Z處理時，配方1粗蛋白含量小于其他兩種配方(p<0.05)，配方2和配方3兩組之間差異不顯著(p>0.05)；當投入量為800g(Q處理)三種配方蛋白含量無顯著性差異(p>0.05)。以Z處理三種不同配方廚余時，蠅幼蟲產(chǎn)品粗蛋白含量大于其他兩種處理(p<0.05)；說明在處理不同配方的情況下，加大蠅幼蟲接卵密度所得蠅幼蟲產(chǎn)品中粗蛋白含量最高。減少廚余垃圾投入量會導致物料的厚度減小，增加了轉(zhuǎn)化料的透氣性和散熱性，能促進幼蟲生物轉(zhuǎn)化廚余垃圾。根據(jù)前人研究所得豆渣養(yǎng)殖的蠅幼蟲粉粗蛋白含量為12.7％～14.8％，雞糞養(yǎng)殖的蠅幼蟲粉粗蛋白含量為42.5％，本次試驗所得蠅幼蟲粉的粗蛋白含量在18.0％～51.6％之間，與雞糞養(yǎng)殖的蠅幼蟲相比，干粉粗蛋白含量相差不大；與豆渣養(yǎng)殖的蠅幼蟲相比，干粉粗蛋白含量略高于后者，廚余垃圾較豆渣而言，營養(yǎng)物質(zhì)豐富，更利于生物轉(zhuǎn)化廚余垃圾。

蠅幼蟲中含有豐富的無機鹽和維生素，本次試驗選定三種常見的無機鹽鉀、鈉、磷含量進行測定。本次試驗測得的鉀、鈉、磷含量如表6所示：

表6不同處理所得蠅幼蟲粉的鉀鈉磷含量表

注：表中數(shù)據(jù)表示均值±標準差，同一列平均數(shù)后的不同小寫字母之間表示差異顯著(p<0.05)，相同小寫字母則表示顯著不差異(p>0.05)

不同處理間的蠅幼蟲粉中鈉和磷的含量無顯著差異(p>0.05)，P處理和Z處理獲得蠅幼蟲產(chǎn)品鉀含量低于Q處理獲得的產(chǎn)品(p<0.05)。根據(jù)中華人民共和國國家標準飼料衛(wèi)生標準磷含量小于0.80％，鉀含量在0.50％～3.00％之間，鈉含量在0.10％～0.60％之間，得到本次試驗中的Q處理所得三種蠅幼蟲粉的鉀含量低于國家標準。與用豬糞喂養(yǎng)的家蠅幼蟲粉相比，本次試驗所得銅綠蠅幼蟲粉中平均鉀含量(2.75％)高于家蠅幼蟲粉鉀含量(1.42％)；平均鈉含量(0.16％)低于家蠅幼蟲粉(0.32％)，平均磷含量(0.77％)低于家蠅幼蟲粉(1.43％)，家蠅幼蟲粉中鈉、磷含量約等于銅綠蠅幼蟲粉中鈉、磷含量的兩倍。

蠅幼蟲除了粗蛋白含量和無機鹽外，還有幾丁質(zhì)、凝集素等活性物質(zhì)以及豐富的礦物質(zhì)，是一種優(yōu)質(zhì)蛋白飼料。幾種常見的蛋白飼料產(chǎn)品品質(zhì)與最優(yōu)處理所得的蠅幼蟲品質(zhì)情況如表7所示。

表7幾種常見蛋白飼料產(chǎn)品品質(zhì)

注：“-”表示<0.1

銅綠蠅幼蟲粗蛋白含量為51.6％、家蠅幼蟲粗蛋白含量為59.5％、大頭金蠅幼蟲粗蛋白含量為55.2％，三者的粗蛋白質(zhì)含量相近；家蠅幼蟲水分含量大于銅綠蠅幼蟲和大頭金蠅幼蟲(71.4％>56.6％>46.3％)；大頭金蠅幼蟲和銅綠蠅幼蟲的鉀鈉磷含量高于家蠅幼蟲。本次試驗蠅幼蟲與國內(nèi)魚粉相比粗蛋白含量相近，且魚粉價格偏高、質(zhì)量不穩(wěn)定，蠅幼蟲還可提取抗菌肽、凝集素和殼聚糖等活性成分，可抑制病菌侵害水產(chǎn)動物的機體，增強機體的免疫力，且對飼料保鮮也有一定效果，在水產(chǎn)養(yǎng)殖方面具有廣闊的前景；蠅幼蟲粗蛋白含量和鉀鈉磷含量都比大豆、瘦豬肉、豆粕的高，蠅幼蟲具有提高增重率和飼料利用率、增強免疫力、提高產(chǎn)蛋率等作用，用雞糞、蠅幼蟲配合養(yǎng)豬可以明顯降低飼料成本、減少投資，增加收益。

2.3廚余垃圾轉(zhuǎn)化率分析

廚余垃圾轉(zhuǎn)化率所代表的是廚余垃圾處理程度，轉(zhuǎn)化率計算公式：轉(zhuǎn)化率＝[1-(殘渣/投入總量)]×100％。轉(zhuǎn)化率越高說明處理效果越好，情況如圖6所示。結(jié)果顯示趨勢與粗蛋白結(jié)果相似，隨投入廚余量的減少，廚余轉(zhuǎn)化量顯著增高(p<0.05)，投入量為600g時轉(zhuǎn)化效果最佳，減少了物料重量后物料的厚度也減小，增加了轉(zhuǎn)化料的透氣性和散熱性，促進了幼蟲生長提高蠅幼蟲產(chǎn)量和轉(zhuǎn)化效率，因此在今后在實驗過程中可以采取增加接卵量或者減少投入總量兩種措施來獲得更佳的轉(zhuǎn)化效果。；在固定接卵量和廚余垃圾投入量時，Q處理和Z處理中配方3的轉(zhuǎn)化效果最佳，可能是配方3中肉菜廚余的比例較高，對于具有肉食性的銅綠蠅幼蟲，更有助于生長發(fā)育提高蠅幼蟲產(chǎn)量和轉(zhuǎn)化效率。

本次試驗的轉(zhuǎn)化效果表明，以配方3處理投入600g廚余垃圾量時轉(zhuǎn)化效果最佳，轉(zhuǎn)化效率為95.9％，可得到蠅幼蟲產(chǎn)量68.0g，所得蠅幼蟲粉粗蛋白含量為51.6％，鉀含量2.60％，鈉含量0.16％，磷含量0.76％；該蠅幼蟲產(chǎn)品品質(zhì)優(yōu)良，可以作為蛋白飼料進行水產(chǎn)養(yǎng)殖和畜禽養(yǎng)殖的研究。利用家蠅幼蟲生物轉(zhuǎn)化廚余垃圾，當接卵量為20g(含8g集卵物)時，接入1500g發(fā)酵的廚余垃圾(溫度32℃～50℃)并添加輔料處理，減量化效果可達80％以上，利用大頭金蠅生物轉(zhuǎn)化廚余垃圾，當接卵量為0.50g時，接入已放置5天的1000g廚余垃圾(發(fā)酵溫度40℃～50℃)并配以輔料的轉(zhuǎn)化效果最佳，這兩種處理方法是基于廚余垃圾發(fā)酵處理，添加輔料實現(xiàn)的，本次試驗廚余垃圾無發(fā)酵和添加輔料處理，轉(zhuǎn)化率達47.8％～95.9％，在一定程度實現(xiàn)了廚余垃圾減量化。

在這次試驗中，廚余垃圾未實現(xiàn)100％轉(zhuǎn)化，留有殘渣。廚余垃圾轉(zhuǎn)化殘渣養(yǎng)分含量表如表8所示。

表8廚余垃圾轉(zhuǎn)化殘渣養(yǎng)分

中華人民共和國農(nóng)業(yè)部關(guān)于有機肥料的技術(shù)指標，總養(yǎng)分(氮+五氧化二磷+氧化鉀)的質(zhì)量分數(shù)≥5.0％，水分≤30％，酸堿度在5.5～8.5之間，總砷(As)/(mg/kg)≤15、總汞(Hg)/(mg/kg)≤2、總鉛(Pb)/(mg/kg)≤50、總鎘(Cd)/(mg/kg)≤3、總鉻(Cr)/(mg/kg)≤150。本試驗中廚余垃圾殘渣測得總氮、總磷、總鉀質(zhì)量分數(shù)分別為2.93％、3.05％、0.48％，總養(yǎng)分為6.46％≥5.00％，水分(23.3％<30.00％)和酸堿度(5.5<6.2<8.5)，本次試驗并未測定重金屬含量，無法與規(guī)定的技術(shù)指標進行對比，這是本次試驗存在的不足，將在以后實驗中補足。

本發(fā)明利用銅綠蠅幼蟲生物轉(zhuǎn)化廚余垃圾，結(jié)果顯示，投入廚余量的減少，廚余轉(zhuǎn)化量和粗蛋白顯著增高(p<0.05)，增加處理廚余的接卵密度可以有效提高蠅幼蟲產(chǎn)量。蠅幼蟲產(chǎn)品的蛋白質(zhì)，鉀，鈉，磷均值都達到國家飼料標準；本發(fā)明為銅綠蠅高效處理廚余垃圾的進一步開展提供了重要的理論依據(jù)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。