廢棄羽毛發(fā)酵產(chǎn)物在制備黑水虻飼料中的應(yīng)用的制作方法

本發(fā)明屬于環(huán)境資源利用領(lǐng)域，涉及一種廢棄羽毛發(fā)酵產(chǎn)物在制備黑水虻飼料中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

黑水虻的幼蟲含有大量的蛋白、脂肪、豐富的必需氨基酸和礦物質(zhì)，能夠用于生產(chǎn)具高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的動(dòng)物飼料；利用黑水虻脫脂蛋白為原料，可生產(chǎn)高檔食品、保健品，其生物油脂，可用于生產(chǎn)護(hù)膚品；黑水虻的蛹?xì)ず胸S富的幾丁質(zhì)，可用于水體凈化，能夠作為食品穩(wěn)定劑和藥品，還用于染料、織物、黏合劑等相關(guān)工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，以及作為工業(yè)用的離子交換樹脂和分離薄膜，還能生產(chǎn)外科封口線。

目前尚未發(fā)現(xiàn)有將廢棄羽毛進(jìn)行發(fā)酵處理，并作為養(yǎng)殖飼料應(yīng)用于黑水虻的養(yǎng)殖研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是將難以直接利用的羽毛角蛋白通過微生物發(fā)酵產(chǎn)生用于昆蟲養(yǎng)殖，轉(zhuǎn)化為昆蟲蛋白。

本發(fā)明利用微生物降解廢棄羽毛，以發(fā)酵后物質(zhì)養(yǎng)殖黑水虻，依據(jù)黑水虻口食的廣譜性，以實(shí)現(xiàn)資源化利用和昆蟲的養(yǎng)殖。

本發(fā)明上述目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明提供了廢棄羽毛發(fā)酵產(chǎn)物在制備黑水虻飼料中的應(yīng)用，所述廢棄羽毛發(fā)酵產(chǎn)物采用如下方法制備：

S1.對(duì)廢棄羽毛進(jìn)行清洗、滅菌，加入發(fā)酵緩沖液；

S2.將蠟樣芽孢桿菌(Bacillus cereus)YSQ08菌種進(jìn)行活化培養(yǎng)，得到活化后的菌液；然后加入到S1中進(jìn)行發(fā)酵，得到發(fā)酵產(chǎn)物；

S1中，廢棄羽毛質(zhì)量占發(fā)酵緩沖液質(zhì)量的1～5％，所述發(fā)酵緩沖液的pH值為7～10；S2中，蠟樣芽孢桿菌(Bacillus cereus)YSQ08于2012年09月03日保藏于中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心，菌種保藏編號(hào)為CCTCC No.M2012322；

S2中，將活化后的菌液按2～5％的質(zhì)量百分比加入到S1含有廢棄羽毛的發(fā)酵緩沖液中。

由于黑水虻并不能直接處理動(dòng)物羽毛，因此需要將其進(jìn)行發(fā)酵后，才能直接進(jìn)行養(yǎng)殖黑水虻。

優(yōu)選地，將S2中發(fā)酵產(chǎn)物離心，得到發(fā)酵上清液和發(fā)酵沉淀物，將發(fā)酵上清液制備成相應(yīng)的干物質(zhì)應(yīng)用于黑水虻的養(yǎng)殖。

優(yōu)選地，S1中，廢棄羽毛質(zhì)量占發(fā)酵緩沖液質(zhì)量的3.5％，所述發(fā)酵緩沖液的pH值為7。

優(yōu)選地，S2中，將活化后的菌液按3％的質(zhì)量百分比加入到S1含有廢棄羽毛的緩沖液中。

優(yōu)選地，S2中，發(fā)酵的溫度為37℃，發(fā)酵時(shí)間為6d。

優(yōu)選地，S1中廢棄羽毛為廢棄雞毛。

優(yōu)選地，所述發(fā)酵緩沖液組成為：0.1～1.0g/L氯化鈉，0.01～0.5g/L氯化鈣，0.1～0.5g/L氯化鎂，1.0～3.0g/L磷酸氫二鉀，0.5～2.0g/L磷酸二氫鉀。

優(yōu)選地，所述黑水虻飼料應(yīng)用于黑水虻的增重。

優(yōu)選地，所述黑水虻飼料應(yīng)用于降低飼料的料重比和/或飼料轉(zhuǎn)化率。

優(yōu)選地，所述黑水虻飼料應(yīng)用于提高黑水虻的存活率。

本發(fā)明將動(dòng)物廢棄羽毛資源化，生物轉(zhuǎn)化整合微生物發(fā)酵以及昆蟲處理技術(shù)，達(dá)到羽毛廢棄物減容化、資源化的目的?！坝鹈珡U棄物生物轉(zhuǎn)化”是指有羽毛經(jīng)過特別篩選的高性能微生物發(fā)酵處理之后，變成可溶性蛋白質(zhì)和多肽，提高角蛋白胃蛋白酶消化效率；接著，將發(fā)酵處理的廢棄物配制成昆蟲飼料，養(yǎng)殖黑水虻經(jīng)濟(jì)昆蟲。通過這些手段得到昆蟲蛋白，將角蛋白轉(zhuǎn)化成為可利用的昆蟲蛋白，從而實(shí)現(xiàn)羽毛角蛋白資源化利用。黑水虻幼蟲取食過程中能夠通過含有消化酶、抗菌肽的分泌物抑制微生物的生長(zhǎng)，在體內(nèi)還能消滅多種高致病性微生物，如霍亂、瘧疾的病原物等。因此，經(jīng)過黑水虻處理之后，不僅能夠抑殺角蛋白酶發(fā)酵菌，避免發(fā)酵菌種威脅動(dòng)物和人體的健康安全，而且角蛋白轉(zhuǎn)化成為可利用的昆蟲蛋白，一舉兩得，給羽毛資源化處理提供一個(gè)新型的生物技術(shù)方案。

根據(jù)本發(fā)明提供的方法，蠟樣芽孢桿菌YSQ08(Bacillus cereus)在1d～10d內(nèi)將雞毛降解成游離氨基酸、短肽或絮狀物。將發(fā)酵液、離心得到的上清液以及沉淀物分別經(jīng)冷凍真空干燥制備成為干物質(zhì)。發(fā)酵液干物質(zhì)與發(fā)酵沉淀干物質(zhì)的性狀相近，顏色呈灰色，無明顯的特殊氣味，容易結(jié)團(tuán)。兩者蛋白質(zhì)的含量均為90.0％左右，灰分約為8.50％，水分約為5.05％。而上清液干物質(zhì)呈土黃色，無味，顆粒細(xì)膩輕盈，不粘稠，粗蛋白含量為94.36％，水分5.36％，灰分3.74％。

本發(fā)明中廢棄羽毛采用生物技術(shù)處理，與傳統(tǒng)羽毛粉加工方法相比：

一是反應(yīng)條件溫和，能耗較低，水解以及干燥過程的溫度低，減少蛋白質(zhì)變性以及氨基酸的損耗；二是增加了可利用氨基酸，改善羽毛粉產(chǎn)品中氨基酸的消化率，使動(dòng)物必需氨基酸更加平衡，降低氮排放量，減少環(huán)境污染。生物技術(shù)處理法能夠明顯提高羽毛粉產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，并且使產(chǎn)品中含有多種對(duì)動(dòng)物機(jī)體有利的活性物質(zhì)，比如消化酶類、益生菌及其代謝產(chǎn)物。因此采用生物技術(shù)生產(chǎn)的羽毛粉比常規(guī)方法擁有更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

二是應(yīng)用于黑水虻的養(yǎng)殖中，養(yǎng)殖效果顯著。本發(fā)明將發(fā)酵產(chǎn)物的總干物質(zhì)，發(fā)酵產(chǎn)物離心獲得的上清液干物質(zhì)和沉淀干物質(zhì)分別用于飼養(yǎng)黑水虻幼蟲，以豬糞飼養(yǎng)作為對(duì)照，以平均增重、料重比、轉(zhuǎn)化率、存活率作為指標(biāo)。發(fā)酵上清液效果最優(yōu)，黑水虻幼蟲平均增重為0.2455g，料重比為1.4811，轉(zhuǎn)化率為40.46％，黑水虻幼蟲存活率達(dá)到90％以上。發(fā)酵液干物質(zhì)與發(fā)酵沉淀干物質(zhì)與豬糞在平均增重和轉(zhuǎn)化率上表現(xiàn)相當(dāng)，其中平均增重約為0.2200g，轉(zhuǎn)化率約為22％，但這兩組的料重比均低于豬糞組。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：

本發(fā)明將廢棄羽毛發(fā)酵產(chǎn)物，尤其是該發(fā)酵產(chǎn)物的發(fā)酵上清液制備成干物質(zhì)作為飼料，應(yīng)用于黑水虻養(yǎng)殖中，能夠顯著提升黑水虻的生長(zhǎng)速度，增重效果明顯，且有效降低飼料的料重比和飼料轉(zhuǎn)化率，同時(shí)還能提高存活率，實(shí)現(xiàn)了羽毛的無害化、資源化及合理化應(yīng)用和黑水虻養(yǎng)殖的低成本化，在養(yǎng)殖業(yè)廢棄物利用和昆蟲蛋白的開發(fā)具備廣闊的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為發(fā)酵產(chǎn)物的性狀。

圖2不同口食來源對(duì)黑水虻平均增重的影響。

圖3不同口食來源對(duì)黑水虻料重比的影響。

圖4不同口食來源對(duì)黑水虻轉(zhuǎn)化率的影響。

圖5不同口食來源對(duì)黑水虻存活率的影響。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體實(shí)施例和附圖來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但實(shí)施例并不對(duì)本發(fā)明做任何形式的限定。除非特別說明，本發(fā)明采用的試劑、方法和設(shè)備為本技術(shù)領(lǐng)域常規(guī)試劑、方法和設(shè)備。

除非特別說明，本發(fā)明所用試劑和材料均為市購。

以下實(shí)施例中采用的LB肉湯培養(yǎng)基制備為：胰蛋白胨10g、酵母提取物5g、NaCl 5g混合，加蒸餾水定容至1000mL，pH7.0，121℃高壓滅菌20min。

發(fā)酵緩沖液的制備：0.5000g氯化鈉，0.0600g無水氯化鈣，0.1000g氯化鎂，1.4 000g磷酸氫二鉀，0.7000g磷酸二氫鉀，pH調(diào)至7.0，蒸餾水定容至1000mL。

蠟樣芽孢桿菌(Bacillus cereus)YSQ08，于2012年09月03日保藏于中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心，菌種保藏編號(hào)為CCTCC No.M2012322。

實(shí)施例1：

(1)采用平板劃線培養(yǎng)的方法，將蠟樣芽孢桿菌YSQ08(Bacillus cereus)進(jìn)行活化，挑取單菌落，置于LB肉湯培養(yǎng)基中，搖床37℃，200r/min培養(yǎng)24h。采用誘導(dǎo)培養(yǎng)的方法，將活化好的菌液以2％加入到含羽毛的培養(yǎng)基中72h后，劃線倒置培養(yǎng)14h，挑取單菌落進(jìn)行液體培養(yǎng)，搖床37℃，200r/min培養(yǎng)14h。

將誘導(dǎo)好的蠟樣芽孢桿菌YSQ08(Bacillus cereus)以添加量為2％加入到LB肉湯培養(yǎng)基中進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)3次，得到活化后的菌液。

(2)在雞毛質(zhì)量含量為3.5％的pH為7的發(fā)酵緩沖液中加入(1)中誘導(dǎo)培養(yǎng)好的3％的活化后的菌液。保持發(fā)酵溫度為37℃，發(fā)酵時(shí)間為6d。

(3)將錐形瓶中的液體均勻傾倒于兩個(gè)100mL離心管中，配平后對(duì)置于離心機(jī)中，3000r離心10min。取上層清液，用少量的蒸餾水清洗濾渣，再一次配平3000r離心10min。兩次離心得到的上層清液即發(fā)酵液。離心后的沉淀物為發(fā)酵沉淀物。將發(fā)酵原液、上層清液、發(fā)酵沉淀物分別置于冷凍干燥機(jī)中，真空冷凍干燥后粉碎。

(4)每個(gè)重復(fù)試驗(yàn)取4日齡的黑水虻幼蟲50頭，放入長(zhǎng)12cm、寬8cm、高10cm塑料盒中，每日加入少量不同處理的飼料，飼料面上覆蓋紗布，防止水分散失快，蓋上有小孔的蓋子，以防止幼蟲爬出；放入生化培養(yǎng)箱(30℃，RH80％，光周期14L∶10D)(喻國(guó)輝等，2014；Tomberlin et al.,2002)進(jìn)行飼養(yǎng)；每日觀察幼蟲生長(zhǎng)情況。飼養(yǎng)幼蟲時(shí)飼料要分多次添加，及時(shí)添加發(fā)酵分解的羽毛物質(zhì)，并保持其濕度；當(dāng)出現(xiàn)一半預(yù)蛹時(shí)停止加料，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。以羽毛發(fā)酵液干物質(zhì)、羽毛發(fā)酵上清液、羽毛發(fā)酵沉淀物干物質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)組試驗(yàn)，以豬糞作為對(duì)照組。

數(shù)據(jù)驗(yàn)證：

(1)幼蟲增重

每個(gè)重復(fù)試驗(yàn)取4日齡的黑水虻幼蟲50頭，記錄濕重。放入飼料中進(jìn)行飼養(yǎng)，到出現(xiàn)一半預(yù)蛹時(shí)結(jié)束喂養(yǎng)。然后將幼蟲用8目篩篩出，記錄幼蟲濕重。

幼蟲增重＝m₁-m₀

m₁：出現(xiàn)一半預(yù)蛹時(shí)幼蟲總濕量

m₀：4日齡的幼蟲總濕重

(2)料重比

每個(gè)重復(fù)試驗(yàn)取4日齡的黑水虻幼蟲50頭，記錄濕重。放入飼料中進(jìn)行喂養(yǎng)，飼料分三次添加，記錄每次添加飼料干重，到出現(xiàn)一半預(yù)蛹時(shí)結(jié)束喂養(yǎng)。然后將幼蟲用8目篩篩出，記錄幼蟲濕重。

料重比＝m₂/m₃

m₃：幼蟲增加總濕重

(3)轉(zhuǎn)化率

每個(gè)重復(fù)試驗(yàn)取4日齡的黑水虻幼蟲50頭，記錄濕重。放入飼料中進(jìn)行喂養(yǎng)，飼料分多次添加，記錄每次添加飼料干重，到出現(xiàn)一半預(yù)蛹時(shí)結(jié)束喂養(yǎng)。然后將幼蟲用8目篩篩出，記錄幼蟲濕重。然后幼蟲與剩余物料在80℃條件下烘24h分別稱重。

轉(zhuǎn)化率＝m₄/(m₂-m₅)

m₄：幼蟲增加總干重

m₂：添加飼料總干重

m₅：剩余殘?jiān)偢芍?/p>

(4)存活率

每個(gè)重復(fù)試驗(yàn)取4日齡的黑水虻幼蟲50頭，喂養(yǎng)到出現(xiàn)一半預(yù)蛹時(shí)結(jié)束，記錄幼蟲的存活數(shù)。

存活率＝存活數(shù)/50

將發(fā)酵液、離心得到的上清液以及沉淀物分別經(jīng)冷凍真空干燥制備成為干物質(zhì)。發(fā)酵液干物質(zhì)與發(fā)酵沉淀干物質(zhì)的性狀相近，顏色呈灰色，無明顯的特殊氣味，容易結(jié)團(tuán)(見圖1所示)。兩者蛋白質(zhì)的含量均為90.0％左右，灰分約為8.50％，水分約為5.05％。而上清液干物質(zhì)呈土黃色，無味，顆粒細(xì)膩輕盈，不粘稠，粗蛋白含量為94.36％，水分5.36％，灰分3.74％。說明上清液中含有大量的水溶性蛋白、小肽或氨基酸。

將上述三種干物質(zhì)分別用于飼養(yǎng)黑水虻幼蟲，以豬糞飼養(yǎng)作為對(duì)照，以平均增重、料重比、轉(zhuǎn)化率、存活率作為指標(biāo)。結(jié)果表明，發(fā)酵上清液效果最優(yōu)，黑水虻幼蟲平均增重為0.2455g，料重比為1.4811，轉(zhuǎn)化率為40.46％，黑水虻幼蟲存活率達(dá)到90％以上，見圖2～5所示。發(fā)酵液干物質(zhì)與發(fā)酵沉淀干物質(zhì)與豬糞在平均增重和轉(zhuǎn)化率上表現(xiàn)相當(dāng)，其中平均增重約為0.2200g，轉(zhuǎn)化率約為22％，但這兩組的料重比均低于豬糞組。

雞羽毛經(jīng)過優(yōu)化的發(fā)酵工藝處理后，其發(fā)酵產(chǎn)物蛋白含量高，制成昆蟲飼料養(yǎng)殖黑水虻幼蟲，黑水虻生長(zhǎng)理化指標(biāo)均不低于豬糞養(yǎng)殖的黑水虻，本發(fā)明將廢棄羽毛發(fā)酵產(chǎn)物，尤其是該發(fā)酵產(chǎn)物的發(fā)酵上清液制備成干物質(zhì)作為飼料，應(yīng)用于黑水虻養(yǎng)殖中，能夠顯著提升黑水虻的生長(zhǎng)速度，增重效果明顯，且有效降低飼料的料重比和飼料轉(zhuǎn)化率，同時(shí)還能提高存活率。