[00141559]综合利用厨余垃圾养殖经济昆虫中对象污染物的富集特点和毒性效应研究(青年基金)

厨余垃圾易腐烂变质,产生渗滤液和有害气体,且易于传播病毒和致病菌,对人体健康和环境造成危害,但其营养丰富,资源化可利用程度高。随着人们生活水平不断提高,餐饮业快速发展,厨余垃圾产量逐年增长。因此,厨余垃圾无害化处理和资源化利用已成为社会普遍关注和急需解决的焦点问题。塑料是从石油中提取的合成聚合物,具有难降解性。常见塑料包括聚苯乙烯（PS）和聚乙烯（PE）,其中PS年产量大,PE总需求高,塑料垃圾由于其难降解性威胁着生态环境,探索更科学有效地处理塑料垃圾的措施已成为国内外环境生态中亟待解决的一大问题。黄粉虫被誉为“蛋白质饲料宝库”,是一种重要的蛋白质资源昆虫,不仅能广泛用作畜禽或特种经济动物饲料,还可用于保健食品,国内外已有上百年的饲养记录。而其因食性杂,能处理有机废弃物并将之转化为虫体蛋白、脂肪等营养成分,具有良好的经济效益和生态效益。目前,已有研究主要针对厨余垃圾处理工艺和综合利用技术,鲜少将其进行分类研究并用于黄粉虫饲料,且未对其饲养过程中富集,毒性效应以及长期暴露的健康风险问题进行关注,此外,研究还发现,黄粉虫幼虫虽可降解塑料,但其降解率低。因此,本研究首先将厨余垃圾（果皮垃圾和菜肴垃圾）进行分类收集,设置不同配比,研究其对驯化后黄粉虫生长,厨余垃圾转化及利用率的影响,优化黄粉虫处理本地厨余垃圾的最佳养殖方法。其次在优化养殖的基础上探究添加厨余对黄粉虫幼虫降解塑料能力的影响,最后将各阶段产品进行健康风险评价,旨在实现厨余垃圾,塑料高效降解的同时获得优质安全的昆虫蛋白,以期为实现厨余垃圾资源化利用,促进黄粉虫对塑料降解提供科学依据和技术参考。 糖分是生物体动力的来源,含糖量高的食物有利于生物的生长发育利。因此,加入适量的果皮有助于黄粉虫的生长。试验在黄粉虫幼虫标准养殖配方（黄粉虫幼虫等体重比麦麸重）基础上添加占黄粉虫幼虫0%、25%、50%、75%、100%体重比的果皮垃圾。研究发现50.0%组的生物量增率最高可达387%,这是因为黄粉虫不能直接吸收水分,它们获取水分的途径是取食含水量大的饲料,而果皮垃圾中所含的水分、可溶性糖和纤维素等多种营养物质有利于幼虫生物量的增长。但当添加果皮占比超过50%后,生物量增率,饲料利用率,饲料转化率较50%处理组有显著下降,这是因为过多果皮垃圾的添加,会导致饲料含水量过高,使饲料霉变,影响黄粉虫的生长。 以果皮垃圾占比50.0%为基础,添加菜肴类厨余垃圾替代麦麸,研究黄粉虫幼虫对混合厨余垃圾的影响。试验发现：菜肴类占比25.0%时,饲料利用率、转化率显著高于其他组（p＜0.05）,黄粉虫对饲料的利用率达到31.8%。而菜肴类厨余占比50.0%时,饲料利用率与转化率仅低于25.0%组（p＜0.05）,且生物量增率达到最大为618%,说明该比例下,黄粉虫幼虫能最大化将饲料中的营养物质转化为自身生长所需的物质。而当菜肴类占比高于50.0%时,生物量增率显著减少（p＜0.05）,菜肴类占比为100%时,达到最低297%,这可能因为菜肴类垃圾含较多油脂,大量添加会导致适口性降低,不利于黄粉虫生长。因此,为了更高效、高量的处理厨余垃圾,建议果皮与厨余垃圾的配比为：果皮垃圾占比50%,菜肴类垃圾占比50%。 在黄粉虫处理塑料过程中添加50%菜肴类、50%果皮垃圾,显著提高塑料的降解率,对PS、PE的降解率达到40.8%、55.2%。结合肠道菌群分析,发现菜肴类、果皮垃圾混合添加,使得PS、PE组黄粉虫肠道菌群种葡萄球菌属Staphylococcus丰度分别增加了5.60%、4.40%,乳酸杆菌属Lactococcus丰度增加了1.00%、1.00%,Staphylococcus可以降解葡萄糖、麦芽糖、蔗糖,Lactococcus可使糖类发酵,从而有利于果皮降解,提高黄粉虫生长,促进塑料降解。因此,混合厨余垃圾组比菜肴组、麦麸降解率高。 在黄粉虫同时处理果皮垃圾和菜肴类厨余垃圾过程中黄粉虫幼虫粗蛋白含量（42.4%-46.6%）,满足我国鸡饲养标准（NY/T33-2004）。蛋白质的营养价值取决于氨基酸,且氨基酸含量均达到或超过WTO/FAO 规定的优质氮源标准。本研究所获得的黄粉虫幼虫粗蛋白含量较其他研究较低,但粗脂肪含量较其他研究高,主要是因为所使用的厨余垃圾油脂本身含量较高,黄粉虫幼虫摄取的脂肪多,从而导致蛋白质含量降低。转化后黄粉虫幼虫中重金属的含量符合我国食品安全标准（GB 2762-2017）,转化过程中产生残渣重金属的含量均符合我国农业部有机肥标准（NY525-2012）。结合虫体重金属、PAHs浓度以及体外消化模拟实验评价黄粉虫幼虫的健康风险可知,黄粉虫体内的As、Cr、Cd、PAHs对成人、儿童均无非致癌和致癌风险（HI＜1,CR＜1×10-4）;残渣重金属潜在生态风险指数为轻微危害,PAHs的风险评估为安全。复合处理厨余垃圾与塑料过程中所产出的黄粉虫幼虫产品满足国家养鸡行业饲料标准,残渣符合我国农业部有机肥标准。