[00141559]綜合利用廚余垃圾養殖經濟昆蟲中對象污染物的富集特點和毒性效應研究(青年基金)

廚余垃圾易腐爛變質,產生滲濾液和有害氣體,且易于傳播病毒和致病菌,對人體健康和環境造成危害,但其營養豐富,資源化可利用程度高。隨著人們生活水平不斷提高,餐飲業快速發展,廚余垃圾產量逐年增長。因此,廚余垃圾無害化處理和資源化利用已成為社會普遍關注和急需解決的焦點問題。塑料是從石油中提取的合成聚合物,具有難降解性。常見塑料包括聚苯乙烯（PS）和聚乙烯（PE）,其中PS年產量大,PE總需求高,塑料垃圾由于其難降解性威脅著生態環境,探索更科學有效地處理塑料垃圾的措施已成為國內外環境生態中亟待解決的一大問題。黃粉蟲被譽為“蛋白質飼料寶庫”,是一種重要的蛋白質資源昆蟲,不僅能廣泛用作畜禽或特種經濟動物飼料,還可用于保健食品,國內外已有上百年的飼養記錄。而其因食性雜,能處理有機廢棄物并將之轉化為蟲體蛋白、脂肪等營養成分,具有良好的經濟效益和生態效益。目前,已有研究主要針對廚余垃圾處理工藝和綜合利用技術,鮮少將其進行分類研究并用于黃粉蟲飼料,且未對其飼養過程中富集,毒性效應以及長期暴露的健康風險問題進行關注,此外,研究還發現,黃粉蟲幼蟲雖可降解塑料,但其降解率低。因此,本研究首先將廚余垃圾（果皮垃圾和菜肴垃圾）進行分類收集,設置不同配比,研究其對馴化后黃粉蟲生長,廚余垃圾轉化及利用率的影響,優化黃粉蟲處理本地廚余垃圾的最佳養殖方法。其次在優化養殖的基礎上探究添加廚余對黃粉蟲幼蟲降解塑料能力的影響,最后將各階段產品進行健康風險評價,旨在實現廚余垃圾,塑料高效降解的同時獲得優質安全的昆蟲蛋白,以期為實現廚余垃圾資源化利用,促進黃粉蟲對塑料降解提供科學依據和技術參考。 糖分是生物體動力的來源,含糖量高的食物有利于生物的生長發育利。因此,加入適量的果皮有助于黃粉蟲的生長。試驗在黃粉蟲幼蟲標準養殖配方（黃粉蟲幼蟲等體重比麥麩重）基礎上添加占黃粉蟲幼蟲0%、25%、50%、75%、100%體重比的果皮垃圾。研究發現50.0%組的生物量增率最高可達387%,這是因為黃粉蟲不能直接吸收水分,它們獲取水分的途徑是取食含水量大的飼料,而果皮垃圾中所含的水分、可溶性糖和纖維素等多種營養物質有利于幼蟲生物量的增長。但當添加果皮占比超過50%后,生物量增率,飼料利用率,飼料轉化率較50%處理組有顯著下降,這是因為過多果皮垃圾的添加,會導致飼料含水量過高,使飼料霉變,影響黃粉蟲的生長。 以果皮垃圾占比50.0%為基礎,添加菜肴類廚余垃圾替代麥麩,研究黃粉蟲幼蟲對混合廚余垃圾的影響。試驗發現：菜肴類占比25.0%時,飼料利用率、轉化率顯著高于其他組（p＜0.05）,黃粉蟲對飼料的利用率達到31.8%。而菜肴類廚余占比50.0%時,飼料利用率與轉化率僅低于25.0%組（p＜0.05）,且生物量增率達到最大為618%,說明該比例下,黃粉蟲幼蟲能最大化將飼料中的營養物質轉化為自身生長所需的物質。而當菜肴類占比高于50.0%時,生物量增率顯著減少（p＜0.05）,菜肴類占比為100%時,達到最低297%,這可能因為菜肴類垃圾含較多油脂,大量添加會導致適口性降低,不利于黃粉蟲生長。因此,為了更高效、高量的處理廚余垃圾,建議果皮與廚余垃圾的配比為：果皮垃圾占比50%,菜肴類垃圾占比50%。 在黃粉蟲處理塑料過程中添加50%菜肴類、50%果皮垃圾,顯著提高塑料的降解率,對PS、PE的降解率達到40.8%、55.2%。結合腸道菌群分析,發現菜肴類、果皮垃圾混合添加,使得PS、PE組黃粉蟲腸道菌群種葡萄球菌屬Staphylococcus豐度分別增加了5.60%、4.40%,乳酸桿菌屬Lactococcus豐度增加了1.00%、1.00%,Staphylococcus可以降解葡萄糖、麥芽糖、蔗糖,Lactococcus可使糖類發酵,從而有利于果皮降解,提高黃粉蟲生長,促進塑料降解。因此,混合廚余垃圾組比菜肴組、麥麩降解率高。 在黃粉蟲同時處理果皮垃圾和菜肴類廚余垃圾過程中黃粉蟲幼蟲粗蛋白含量（42.4%-46.6%）,滿足我國雞飼養標準（NY/T33-2004）。蛋白質的營養價值取決于氨基酸,且氨基酸含量均達到或超過WTO/FAO 規定的優質氮源標準。本研究所獲得的黃粉蟲幼蟲粗蛋白含量較其他研究較低,但粗脂肪含量較其他研究高,主要是因為所使用的廚余垃圾油脂本身含量較高,黃粉蟲幼蟲攝取的脂肪多,從而導致蛋白質含量降低。轉化后黃粉蟲幼蟲中重金屬的含量符合我國食品安全標準（GB 2762-2017）,轉化過程中產生殘渣重金屬的含量均符合我國農業部有機肥標準（NY525-2012）。結合蟲體重金屬、PAHs濃度以及體外消化模擬實驗評價黃粉蟲幼蟲的健康風險可知,黃粉蟲體內的As、Cr、Cd、PAHs對成人、兒童均無非致癌和致癌風險（HI＜1,CR＜1×10-4）;殘渣重金屬潛在生態風險指數為輕微危害,PAHs的風險評估為安全。復合處理廚余垃圾與塑料過程中所產出的黃粉蟲幼蟲產品滿足國家養雞行業飼料標準,殘渣符合我國農業部有機肥標準。