本發明屬于環境資源利用領域，涉及一種廢棄羽毛發酵產物在制備黑水虻飼料中的應用。

背景技術：

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，能夠用于生產具高經濟價值的動物飼料；利用黑水虻脫脂蛋白為原料，可生產高檔食品、保健品，其生物油脂，可用于生產護膚品；黑水虻的蛹殼含有豐富的幾丁質，可用于水體凈化，能夠作為食品穩定劑和藥品，還用于染料、織物、黏合劑等相關工業生產當中，以及作為工業用的離子交換樹脂和分離薄膜，還能生產外科封口線。

目前尚未發現有將廢棄羽毛進行發酵處理，并作為養殖飼料應用于黑水虻的養殖研究。

技術實現要素：

本發明的目的是將難以直接利用的羽毛角蛋白通過微生物發酵產生用于昆蟲養殖，轉化為昆蟲蛋白。

本發明利用微生物降解廢棄羽毛，以發酵后物質養殖黑水虻，依據黑水虻口食的廣譜性，以實現資源化利用和昆蟲的養殖。

本發明上述目的通過以下技術方案實現：

本發明提供了廢棄羽毛發酵產物在制備黑水虻飼料中的應用，所述廢棄羽毛發酵產物采用如下方法制備：

S1.對廢棄羽毛進行清洗、滅菌，加入發酵緩沖液；

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

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

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

由于黑水虻并不能直接處理動物羽毛，因此需要將其進行發酵后，才能直接進行養殖黑水虻。

優選地，將S2中發酵產物離心，得到發酵上清液和發酵沉淀物，將發酵上清液制備成相應的干物質應用于黑水虻的養殖。

優選地，S1中，廢棄羽毛質量占發酵緩沖液質量的3.5％，所述發酵緩沖液的pH值為7。

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

優選地，S2中，發酵的溫度為37℃，發酵時間為6d。

優選地，S1中廢棄羽毛為廢棄雞毛。

優選地，所述發酵緩沖液組成為：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。

優選地，所述黑水虻飼料應用于黑水虻的增重。

優選地，所述黑水虻飼料應用于降低飼料的料重比和/或飼料轉化率。

優選地，所述黑水虻飼料應用于提高黑水虻的存活率。

本發明將動物廢棄羽毛資源化，生物轉化整合微生物發酵以及昆蟲處理技術，達到羽毛廢棄物減容化、資源化的目的。“羽毛廢棄物生物轉化”是指有羽毛經過特別篩選的高性能微生物發酵處理之后，變成可溶性蛋白質和多肽，提高角蛋白胃蛋白酶消化效率；接著，將發酵處理的廢棄物配制成昆蟲飼料，養殖黑水虻經濟昆蟲。通過這些手段得到昆蟲蛋白，將角蛋白轉化成為可利用的昆蟲蛋白，從而實現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，在體內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，經過黑水虻處理之后，不僅能夠抑殺角蛋白酶發酵菌，避免發酵菌種威脅動物和人體的健康安全，而且角蛋白轉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新型的生物技術方案。

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

本發明中廢棄羽毛采用生物技術處理，與傳統羽毛粉加工方法相比：

一是反應條件溫和，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，改善羽毛粉產品中氨基酸的消化率，使動物必需氨基酸更加平衡，降低氮排放量，減少環境污染。生物技術處理法能夠明顯提高羽毛粉產品的營養價值，并且使產品中含有多種對動物機體有利的活性物質，比如消化酶類、益生菌及其代謝產物。因此采用生物技術生產的羽毛粉比常規方法擁有更高的經濟價值。

二是應用于黑水虻的養殖中，養殖效果顯著。本發明將發酵產物的總干物質，發酵產物離心獲得的上清液干物質和沉淀干物質分別用于飼養黑水虻幼蟲，以豬糞飼養作為對照，以平均增重、料重比、轉化率、存活率作為指標。發酵上清液效果最優，黑水虻幼蟲平均增重為0.2455g，料重比為1.4811，轉化率為40.46％，黑水虻幼蟲存活率達到90％以上。發酵液干物質與發酵沉淀干物質與豬糞在平均增重和轉化率上表現相當，其中平均增重約為0.2200g，轉化率約為22％，但這兩組的料重比均低于豬糞組。

與現有技術相比，本發明具有以下優點及有益效果：

本發明將廢棄羽毛發酵產物，尤其是該發酵產物的發酵上清液制備成干物質作為飼料，應用于黑水虻養殖中，能夠顯著提升黑水虻的生長速度，增重效果明顯，且有效降低飼料的料重比和飼料轉化率，同時還能提高存活率，實現了羽毛的無害化、資源化及合理化應用和黑水虻養殖的低成本化，在養殖業廢棄物利用和昆蟲蛋白的開發具備廣闊的應用前景。

附圖說明

圖1為發酵產物的性狀。

圖2不同口食來源對黑水虻平均增重的影響。

圖3不同口食來源對黑水虻料重比的影響。

圖4不同口食來源對黑水虻轉化率的影響。

圖5不同口食來源對黑水虻存活率的影響。

具體實施方式

以下結合具體實施例和附圖來進一步說明本發明，但實施例并不對本發明做任何形式的限定。除非特別說明，本發明采用的試劑、方法和設備為本技術領域常規試劑、方法和設備。

除非特別說明，本發明所用試劑和材料均為市購。

以下實施例中采用的LB肉湯培養基制備為：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日保藏于中國典型培養物保藏中心，菌種保藏編號為CCTCC No.M2012322。

實施例1：

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

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

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

(3)將錐形瓶中的液體均勻傾倒于兩個100mL離心管中，配平后對置于離心機中，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酵液。離心后的沉淀物為發酵沉淀物。將發酵原液、上層清液、發酵沉淀物分別置于冷凍干燥機中，真空冷凍干燥后粉碎。

(4)每個重復試驗取4日齡的黑水虻幼蟲50頭，放入長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；放入生化培養箱(30℃，RH80％，光周期14L∶10D)(喻國輝等，2014；Tomberlin et al.,2002)進行飼養；每日觀察幼蟲生長情況。飼養幼蟲時飼料要分多次添加，及時添加發酵分解的羽毛物質，并保持其濕度；當出現一半預蛹時停止加料，并記錄相關數據。以羽毛發酵液干物質、羽毛發酵上清液、羽毛發酵沉淀物干物質進行試驗組試驗，以豬糞作為對照組。

數據驗證：

(1)幼蟲增重

每個重復試驗取4日齡的黑水虻幼蟲50頭，記錄濕重。放入飼料中進行飼養，到出現一半預蛹時結束喂養。然后將幼蟲用8目篩篩出，記錄幼蟲濕重。

幼蟲增重＝m₁-m₀

m₁：出現一半預蛹時幼蟲總濕量

m₀：4日齡的幼蟲總濕重

(2)料重比

每個重復試驗取4日齡的黑水虻幼蟲50頭，記錄濕重。放入飼料中進行喂養，飼料分三次添加，記錄每次添加飼料干重，到出現一半預蛹時結束喂養。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)轉化率

每個重復試驗取4日齡的黑水虻幼蟲50頭，記錄濕重。放入飼料中進行喂養，飼料分多次添加，記錄每次添加飼料干重，到出現一半預蛹時結束喂養。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：剩余殘渣總干重

(4)存活率

每個重復試驗取4日齡的黑水虻幼蟲50頭，喂養到出現一半預蛹時結束，記錄幼蟲的存活數。

存活率＝存活數/50

將發酵液、離心得到的上清液以及沉淀物分別經冷凍真空干燥制備成為干物質。發酵液干物質與發酵沉淀干物質的性狀相近，顏色呈灰色，無明顯的特殊氣味，容易結團(見圖1所示)。兩者蛋白質的含量均為90.0％左右，灰分約為8.50％，水分約為5.05％。而上清液干物質呈土黃色，無味，顆粒細膩輕盈，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。

將上述三種干物質分別用于飼養黑水虻幼蟲，以豬糞飼養作為對照，以平均增重、料重比、轉化率、存活率作為指標。結果表明，發酵上清液效果最優，黑水虻幼蟲平均增重為0.2455g，料重比為1.4811，轉化率為40.46％，黑水虻幼蟲存活率達到90％以上，見圖2～5所示。發酵液干物質與發酵沉淀干物質與豬糞在平均增重和轉化率上表現相當，其中平均增重約為0.2200g，轉化率約為22％，但這兩組的料重比均低于豬糞組。

雞羽毛經過優化的發酵工藝處理后，其發酵產物蛋白含量高，制成昆蟲飼料養殖黑水虻幼蟲，黑水虻生長理化指標均不低于豬糞養殖的黑水虻，本發明將廢棄羽毛發酵產物，尤其是該發酵產物的發酵上清液制備成干物質作為飼料，應用于黑水虻養殖中，能夠顯著提升黑水虻的生長速度，增重效果明顯，且有效降低飼料的料重比和飼料轉化率，同時還能提高存活率。