食用昆蟲轉化有機廢棄物蟲體物質分離的方法
【專利摘要】本發明公開了一種食用昆蟲轉化有機廢棄物蟲體物質分離的方法，具體為轉化廢棄物完畢的蟲體蟲體經過烘干、真空干燥。特別是采用微波干燥，直接將活體昆蟲平鋪于微波干燥設備內，活體昆蟲平鋪厚度在1-5cm，時間控制在2-10分鐘。將烘干后的水虻蟲體粉碎。采取傳統法即冷浸法、索氏提取法，超聲法，以及亞臨界法分別對水虻油進行了提取，得到分離后的粗油脂和蟲體料粕。方法易行，操作簡便，浸出后的油中熱敏性物質無損害，色澤鮮艷，無污染，生產成本低，可用于規模化生產。
【專利說明】食用昆蟲轉化有機廢棄物蟲體物質分離的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于環保【技術領域】，更具體涉及一種食用昆蟲轉化有機廢棄物蟲體物質分離的方法，它適用于處理有機廢物的過程，并且提供昆蟲脂肪和蛋白飼料。利用水虻、家蠅、黃粉蟲、麻蠅等昆蟲幼蟲來處理有機廢物，變為有機肥料，同時昆蟲經過油脂提取，得到蛋白飼料。
【背景技術】
[0002]環境污染與資源短缺是當今人類面臨的嚴峻挑戰，經濟越發展，能源消耗越多。能源、資源和環境問題已經成為制約社會經濟可持續發展的主要瓶頸。我國每年產生大量的農業有機廢棄物，不能得到合理有效利用，并且造成嚴重的污染。尤其隨著當前畜牧養殖業集約化進行，畜禽糞便的排放造成的環境壓力也越來越大。
[0003]目前食用昆蟲作為一種新興的行業，在廢棄物處理、資源轉化方面得到人民的廣泛關注。比如水虻是亟待大規模開發的資源昆蟲之一，水虻的蛋白和脂肪含量高，且富含人體必需氨基酸及微量元素，可經加工用于飼料、食品、保健品等行業。水虻幼蟲可直接作為高蛋白營養來源，用于飼養雞、魚、鳥、龜等多種動物。水虻處理有機廢棄物效果明顯，能高效轉化畜禽糞便、餐廚垃圾等為自身營養，可代替魚粉等作為動物飼料。且利用清潔飼料飼養的水虻,可經過各種方式加工成為營養高、口感好、風味獨特的優質食品。
[0004]蟲體干燥的方法 多種多樣，如曬干、煮干、烘干、噴霧干燥和真空干燥等，但通常都在60°C以上或更高的溫度下進行。
[0005]目前的油脂提取工藝主要有壓榨法和浸出法，壓榨法是借助機械外力的作用，將脂肪從油料中擠壓出來的取油方法，目前是國內植物油生產的主要方法壓榨法工藝操作簡單、生產設備可簡可繁、生產規模大小靈活。但是壓榨法存在出油率低，勞動強度大，生產效率低的缺點并且由于榨油過程中柏中蛋白質變性嚴重。浸出法是一種應用廣泛的制油方法，它是依據固液萃取的原理，選用某種能夠溶解脂肪的有機溶劑，經過對油料的接觸一浸泡或噴淋，使油料中脂肪被萃取出來的一種方法浸出法出油率高，浸出過程的溫度相對較低，但是其缺點為采用溶劑易燃易爆，并具有一定毒性。以上兩種傳統工藝都是著重于對脂肪的提取，提油后的含蛋白質高的餅柏由于蛋白質變性程度比較嚴重限制了其蛋白質的深加工和再利用。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是在于提供了一種食用昆蟲轉化有機廢棄物蟲體物質分離的方法，將不同方法干燥后的水虻蟲體粉碎，選擇不同方法提取粗油脂和粗蛋白質。方法易行，操作簡便，油中熱敏性物質無損害，色澤鮮艷，且消耗溶劑少，無污染，生產成本低，安全性高，可用于規模化生產。
[0007]為了實現上述的目的，本發明采用以下技術措施，
[0008]其技術構思是:一種食用昆蟲轉化有機廢棄物蟲體物質分離的方法，食用昆蟲包括水虻、家蠅等鱗翅目昆蟲，以及黃粉蟲、大麥蟲、金龜子等鞘翅目昆蟲，轉化有機廢棄物蟲體提取脂肪和蛋白質的方法，將轉化完畢的昆蟲蟲體，以短時間高溫快速殺死昆蟲幼蟲，然后將溫度降低45-60°C，通過烘箱、真空干燥、微波干燥烘干至恒重。將烘干后的昆蟲蟲體粉碎。采取傳統法即冷浸法、索氏提取法，超聲法，以及亞臨界法分別對昆蟲油進行了提取，得到分離后的粗脂肪、蟲體粗蛋白料柏、幾丁質，粗蛋白包含氨基酸和抗菌肽。
[0009]一種食用昆蟲轉化有機廢棄物蟲體物質分離的方法，其步驟是:
[0010]A、水虻幼蟲的培養:亮斑扁角水虻為武漢品系是本實驗從武漢野生種群馴化繁殖得到，亮斑扁角水虻武漢品系蟲卵的收集和幼蟲的飼養方法進行培養(一種亮斑扁角水虻武漢品系的馴化養殖方法及應用，CN201110191867.6)，將幼蟲與飼料的混合物轉入燒杯中，使用小勺輕輕S走表面飼料的殘料。將產卵器，收集到的卵放入一個干凈的塑料透明碗，在其上覆蓋濕潤的紗布，孵化時應在陰涼處，避免陽光照射，水分蒸發過快。置于25-28°C孵化3天后卵孵化再加入10-30%的人工飼料(麩皮、苜蓿粉、玉米粉按照5:3:2的比例加水配制，含水量控制在70%左右)，繼續在25-28 °C飼養。
[0011]B、昆蟲轉化:水虻幼蟲培養3-5日，既可以用來轉化有機廢棄物，向裝有糞便塑料盆中接入水虻幼蟲(I頭/g)，固定每天上午翻動桶中的糞便兩次，使蟲子能夠從上面向下轉移時充分接觸和利用糞便。轉化室中溫度控制在28-31 °C左右，濕度60 %，轉化時間確定為 20-22d。
[0012]C、干燥昆蟲蟲體:水虻具有扎堆和畏光的習性，通過100W的日光燈照射10分鐘，水虻會自動地往下深鉆，即可清理出比較干凈的幼蟲。將轉化完畢的昆蟲蟲體，采用微波干燥，直接將活體(或已死亡)昆蟲平鋪于微波干燥設備內，活體(或已死亡)昆蟲平鋪厚度在低于l_5cm，選擇IKW 檔，時間控制在2-30min，獲得烘干后的水虻蟲體。
[0013]D、提取脂肪:將烘干后的水虻蟲體粉碎(40-100目)，選擇60_90°C的石油醚通過冷浸法、索氏提取法、超聲法或亞臨界法提取粗脂肪，得到昆蟲粗脂肪。
[0014]所述的轉化完畢的昆蟲轉移至烘干機，以50_80°C，l_5min快速殺死昆蟲幼蟲，然后轉移到45-60°C，通過曬干、電熱鼓風烘干、紅外干燥、噴霧干燥和真空干燥對蟲體進行烘干至恒重，將分離后的糞便殘料用作生物肥料。
[0015]所述的采取傳統法即冷浸法、索氏提取法或超聲法分別對昆蟲脂肪進行了提取。
[0016]所述的利用微波烘干技術對昆蟲干燥，選擇昆蟲蟲體，活躍、個體和顏色無明顯差另O，平鋪進入微波烘干機，活體昆蟲平鋪厚度在l-5cm，時間控制在1-10分鐘。
[0017]所述的食用昆蟲，包括水虻、家蠅等鱗翅目昆蟲，黃粉蟲、大麥蟲、金龜子等鞘翅目昆蟲，以及其它食用昆蟲。
[0018]所述的昆蟲包括水虻、黃粉蟲、大頭蠅和家蠅中的一種或二致四種的任意混合。
[0019]本發明與現有技術相比，具有以下優點和效果:
[0020]在常溫下進行，低于40°C脫溶，浸出后的油中熱敏性物質無損害，色澤鮮艷，萃取過程使用90°C以下熱水代替高溫蒸汽，且消耗溶劑少，無污染，投資小，生產成本低，設備負荷低，安全性高，技術成熟，可用于規模化生產。食用昆蟲生物轉化法具有成本低、易于推廣，變廢為寶，經濟效益可觀，同時達到除臭、消除病原菌的目的。
【專利附圖】
【附圖說明】[0021]圖1為一種食用昆蟲轉化有機廢棄物蟲體物質分離的方法方框示意圖。
【具體實施方式】
[0022]實施例1:
[0023]一種食用昆蟲水虻轉化有機廢棄物蟲體物質分離的方法，其步驟是:
[0024]水虻幼蟲的培養:水虻幼蟲的培養:亮斑扁角水虻為武漢品系是本實驗從武漢野生種群馴化繁殖得到的，亮斑扁角水虻武漢品系蟲卵的收集和幼蟲的飼養方法按照已經獲批的專利所述(一種亮斑扁角水虻武漢品系的馴化養殖方法及應用，CN201110191867.6)。將幼蟲與飼料的混合物轉入燒杯中，使用小勺輕輕S走表面飼料的殘料。水虻幼蟲具有扎堆和畏光的習性，會自動地往下深鉆，即可清理出比較干凈的幼蟲；幼蟲計數方法先將分離出來的幼蟲充分混勻，隨機挑取200頭以上幼蟲稱重，根據重量計算總體幼蟲的數目。供試糞便采自華中農業大學附近養殖場，其含水量76%。將產卵器，收集到的卵放入一個干凈的塑料透明碗，在其上覆蓋濕潤的紗布，孵化時應在陰涼處，避免陽光照射，水分蒸發過快。置于26或27或28°C孵化3天后卵孵化再加入20%的人工飼料(麩皮、苜蓿粉、玉米粉按照5:3:2的比例加水配制，含水量控制在70%左右，用手緊捏稍微有少許水從指縫中流出即可)，繼續在26或27或28°C飼養。
[0025]昆蟲轉化:水虻幼蟲培養3-5日，既可以用來轉化有機廢棄物，水虻轉化各種有機廢棄物的技術路線見圖1 (有機物、昆蟲轉化、昆蟲蟲體、提取昆蟲粗脂肪或粗蛋白質)，向各種有機廢棄物中接入食用昆 蟲幼蟲，轉化完成后蟲體進行脂肪提取，得到昆蟲粗脂肪和粗蛋白質。水虻幼蟲轉化具體實驗過程:向裝有糞便塑料盆中接入6d齡的水虻幼蟲(I頭/g)。接種完畢后放入轉化室中培養，固定每天上午翻動桶中的糞便兩次，使蟲子能夠從上面向下轉移時充分接觸和利用糞便。轉化室中溫度控制在29或30或31°C左右，濕度60%，轉化時間確定為20或21或22d。根據幼蟲取食進度，待加入畜禽糞便被幼蟲轉化為疏松狀，再逐步添加畜禽糞便(依據優化實驗結果)。轉化周期為20或21或22d左右，轉化結束前2d停止加料。
[0026]水虻蟲體的烘干:通過曬干、電熱鼓風烘干、紅外干燥、噴霧干燥和真空干燥對水虻蟲體進行干燥。不同的干燥方式的特點不同，其干燥速度、物料溫度等也有差異。干燥速度，物料溫度變化加快，但熱風、遠紅外和微波的總規律及干燥機理相同。熱風干燥是空氣導熱為主，傳熱較快。干燥過程中，熱風是傳熱和傳質的主要媒體。紅外干燥是以輻射的形式進行傳熱，紅外線烘干機制花干燥上選用的紅外線約在4-100 μ m范圍，所以稱為遠紅外干燥。吸收紅外線后，引起內部分子發生振動，分子間的快速碰撞、摩擦迅速轉變為熱能，使茶葉內外均勻得到加熱，但紅外線的穿透能力較差。微波干燥的原理是微波發生器將微波輻射，誘使水等極性分子隨微波的頻率作用同步高速旋轉，使瞬時產生摩擦熱，導致表面和內部同時升溫，使大量的水分子溢出而被蒸發，達到干燥的效果。各種干燥方式的干燥速度不同，應根據不同的物料，選擇較為適用的干燥方式或者前后階段多種方式的聯合干燥。由于遠紅外和微波干燥都有內溫升高的特點，因此，在干燥中，應特別注意物料溫度過高而影響質量的問題。真空干燥是專為干燥熱敏性、易分解和易氧化物質而設計的，工作時可使工作室內保持一定的真空度，得到昆蟲粗脂肪。
[0027]提取脂肪:水虻脂肪提取4種方法對比:取上述60°C條件下烘干，粉碎過40目篩水虻蟲體， 本試驗采取傳統法即冷浸法、索氏提取法，超聲法，以及亞臨界法分別對水虻脂肪進行提取研究。冷浸法通過精確稱取樣品IOg水虻粉末，用300mL沸程60-90°C的石油醚室溫浸泡樣品，在室溫下密閉靜置48小時，待上層液體澄清時，繼續用虹吸方式吸出上層液體，得到含醚水虻脂肪；將含醚水虻脂肪減壓I兆帕蒸餾，回收石油醚，蒸餾后剩余成分為水虻脂肪。利用石油醚將被提取物質的脂肪萃取、溶解。索氏提取法通過內裝被提取物，溶劑浸過被提取物表面約l_2cm，在水浴中加熱100°C (回流。精確稱取IOg水虻粉末樣品，置于索氏提取器中，加入沸程60-90°C的石油醚為溶劑回流提取8h上，將含醚水虻脂肪減壓I兆帕蒸餾，冷凝回收石油醚，蒸餾后剩余成分為水虻脂肪。超聲法通過向干燥、潔凈圓底燒瓶中按照上述料液比加入樣品和沸程60-90°C的石油醚，置于超聲波發生器中，設定發生功率(120W)、時間(15min)進行超聲處理。處理結束后，用真空泵抽濾，并將濾液用旋轉蒸發器回收溶劑。
[0028]試驗結果表明，5公斤重的新鮮活體水虻蟲體，經過微波干燥后可以得到1185g蟲體，接著通過亞臨界提取脂肪設備，干重1185g水虻蟲體后，可以提取354g粗脂肪，提取率為31 %，脂肪收率超過98%，經過4h萃取，成功得到粗脂肪和蟲體料柏，蟲體其他營養無流失，且冷凝液化后的溶劑很好的回收且循環使用。
[0029]將上述浸提法、超聲法、超聲波法得到含醚水虻脂肪通過減壓蒸餾，回收石油醚，蒸餾后剩余成分為水虻脂肪。通過亞臨界低溫萃取技術在水虻脂肪，在微波干燥活體水虻后，將干燥后的水虻蟲體加入到亞臨界低溫萃取設備中，經過溶劑回收既可以得到昆蟲脂肪。
[0030]水虻脂肪的提取方法有浸提法、超聲法、超聲波法等，本發明中水虻脂肪提取效率的對比結果見表1.[0031]表1
[0032]
索氏提取法(16h) 冷浸法(48h) 超聲法(30min) 亞臨界(240min)
效率~2L 922.915.731%
[0033]水虻油理化性質的測定:水虻脂肪為金黃色、澄清透明的液體，有特殊氣味。水虻脂肪理化常數的結果見表2。
[0034]表2
[0035]
FwFcgMoo^ 酸值皂化値熔點(°C ) 過氧化ft
(mgKOH/g)(mgKOH/g)(meq/kg)
9623 17157.55 0.03
[0036]水虻脂肪肪酸組成的GC-MS分析，水虻脂肪的理化性質與其主要成分脂肪脂肪酸的含量和種類密切相關，本試驗利用GC-MS技術確定水虻脂肪中脂肪酸甲酯的種類和含量結果如表3所示。氣相色譜儀為GC/MS5890 (Thermo-Finnigan, USA)，GC-MS條件:DB_23毛細管柱，柱溫120°C保持4min后按10°C /min程序升溫至250°C，保持20min。進樣口溫度250°C，檢測室溫度270°C，數據處理采用峰面積歸一化法定量。水虻油脂中含有自然界較為少見十五、十七等奇數碳脂肪酸，特別是文獻報道它們具有獨特的抗癌功能。
[0037]表3
[0038]
【權利要求】
1.一種食用昆蟲轉化有機廢棄物蟲體物質分離的方法，其步驟是: A、幼蟲的培養:將幼蟲與飼料的混合物轉入燒杯中，使用小勺輕輕舀走表面飼料的殘料，將產卵器，收集到的卵放入一個塑料透明碗，在其上覆蓋濕潤的紗布，孵化時在陰涼處，避免陽光照射，水分蒸發過快，置于25 - 28 °C孵化3天后卵孵化再加入10-30%的人工飼料:麩皮、苜蓿粉、玉米粉按照5:3:2的比例加水配制，繼續在25 - 28°C飼養； B、昆蟲轉化:水虻幼蟲培養3-5日，用來轉化有機廢棄物，向裝有糞便塑料盆中接入水虻幼蟲，固定每天上午翻動桶中的糞便兩次，使蟲子能夠從上面向下轉移時充分接觸和利用糞便，轉化室中溫度控 制在28-31 °C，濕度60%，轉化時間確定為20-22 d ； C、干燥昆蟲蟲體:水虻有扎堆和畏光的習性，通過100W的日光燈照射，水虻自動地往下深鉆，清理出比較干凈的幼蟲，將轉化完畢的昆蟲蟲體，采用微波干燥，直接將昆蟲平鋪于微波干燥設備內，昆蟲平鋪厚度在低于l-5cm，選擇IKW檔，時間控制在2-30min，獲得烘干后的水虻蟲體； D、提取脂肪:將烘干后的水虻蟲體粉碎40-100目，選擇60-90°C的石油醚通過冷浸法、索氏提取法、超聲法或亞臨界法提取粗脂肪，得到昆蟲粗脂肪。
2.根據權利I所述的一種食用昆蟲轉化有機廢棄物蟲體物質分離的方法，其特征在于:所述的步驟C轉化完畢的昆蟲轉移至烘干機，以50-80 °C,l-5min快速殺死昆蟲幼蟲，然后轉移到45-60°C，通過曬干、電熱鼓風烘干、紅外干燥、噴霧干燥和真空干燥對蟲體進行烘干至恒重，將分離后的糞便殘料用作生物肥料。
3.根據權利I所述的一種食用昆蟲轉化有機廢棄物蟲體物質分離的方法，其特征在于:所述的步驟C微波烘干對昆蟲干燥，選擇昆蟲蟲體，活躍、個體和顏色無明顯差別，平鋪進入微波烘干機，活體昆蟲平鋪厚度在l_5cm，時間控制在1-10分鐘。
4.根據權利I所述的一種食用昆蟲轉化有機廢棄物蟲體物質分離的方法，其特征在于:所述的昆蟲包括水虻、黃粉蟲、大頭蠅和家蠅中的一種或二致四種的任意混合。
【文檔編號】C11B1/00GK103952227SQ201410166672
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月23日 優先權日:2014年4月23日
【發明者】喻子牛, 李慶, 李武, 鄭龍玉, 張吉斌 申請人:華中農業大學