CN104996726A - 利用亮斑扁角水虻幼虫生产功能性饲料添加剂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用亮斑扁角水虻幼虫生产功能性饲料添加剂的方法<b>，</b>首先将亮斑扁角水虻幼虫清洗干净并送入汽爆机爆破，然后用胶体磨将爆破后的虫体低温加水研磨成虫浆，加入酶制剂进行酶解后的虫浆送入反应罐，加入葡萄糖，反应后离心分离，上层液体中包括有机相和水相，经喷雾干燥得到带香味粉末；下层沉淀中包括酶解后剩下的几丁质和少量不溶性蛋白，经减压干燥后和带香味粉末按比例混合后即得到饲料添加剂成品。本发明通过将蒸汽爆破和酶水解技术相结合，为水虻幼虫的深度加工和综合利用提供了一条新途径。本发明方法仅几乎没有三废排出，幼虫水解后的固体残渣经干燥也添加在产品中，既丰富了饲料添加剂的营养成分，又减少了污染物排放。

Description

利用亮斑扁角水虻幼虫生产功能性饲料添加剂的方法

技术领域

本发明涉及饲料加工领域，尤其是涉及一种利用亮斑扁角水虻幼虫生产功能性饲料添加剂的方法。

背景技术

亮斑扁角水虻(Hermtia illucens L.)具有繁殖迅速，生物量大，食性广泛，易管理、饲养成本低，动物适口性好等特点，近几年迅速在全世界范围内得到推广，其幼虫可以迅速分解利用畜禽粪便，餐厨垃圾等有机垃圾，在减少生态环境污染的同时把其中残留的营养物质转化为昆虫蛋白。亮斑扁角水虻目前已经具备大规模养殖的水平，可长期稳定的提供亮斑扁角水虻幼虫体。幼虫粗蛋白含量在40-50%，脂肪含量达20-30%，并且具有多种不饱和脂肪酸，是一种新型蛋白饲料资源，具有广阔的市场开发前景。

水虻幼虫目前主要作为替代型动物蛋白饲料使用，直接饲喂鲜虫或进行简单烘干粉碎用以替代部分鱼粉或豆粕。此类产品技术含量低，经济效益差，严重阻碍了水虻养殖业发展。近年来，随着“绿色、健康养殖”概念的提出，人们对动物饲料添加剂的使用要求也越来越高，利用水虻幼虫生产功能性饲料添加剂可以提高经济附加值，为安全、高效和健康养殖提供保障，具有重要的实际生产价值和意义。

然而，目前对水虻幼虫深加工技术的研究较少，中国专利（公开号CN102585035A）公开了一种从水虻中提取壳聚糖的方法，但没有涉及水虻幼虫作为高品质功能饲料添加剂的深加工技术。相比同类技术来说，关于蝇蛆深加工出现早，发展较快。比如中国专利《养殖生态鸡产蛋期用蝇蛆蛋白粉饲料》（公开号CN101218957）和专利《一种蝇蛆生物蛋白粉的制备方法及其在生猪饲料中的应用》（公开号CN101803685A），上述专利可以将蝇蛆粉加工成不同动物专用的饲料添加剂，但加工方法主要还是采取简单干燥和预混方法，蝇蛆中的大量生物活性成分在加工过程中被损失掉。再比如专利《一种用酶水解法从蝇蛆中提取蛋白质和甲壳素及用甲壳素制备壳聚糖的方法》（公开号CN1415757）、 《一种用酶水解蝇蛆制备蝇蛆蛋白粉的工艺和专利》（公开号CN104206640A）、《用蝇蛆、蚯蚓制造活性蛋白及油脂的方法》（公开号CN101019603）等，上述方法一般先采用机械法打浆然后再进行脱脂或酶解后浓缩干燥，但是存在加工不彻底，成本较高，有潜在的卫生安全风险等问题；另外，上述部分专利仅仅只针对蝇蛆中某一种成分比如蛋白粉、几丁寡糖或昆虫油脂的提取或深加工。而亮斑扁角水虻幼虫与蝇蛆化学成分和性质有很大不同，缺乏技术适用性。所以，目前迫切需要开发出一种工艺简便、安全、低成本并且易于推广的黑水虻幼虫的综合加工技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用亮斑扁角水虻幼虫生产功能性饲料添加剂的方法，在生产过程中可最大程度的保持产品中的蛋白质、氨基酸、几丁质和昆虫油脂等活性物质不变性，提高产品的消化吸收利用率。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的利用亮斑扁角水虻幼虫生产功能性饲料添加剂的方法包括下述步骤：

第一步，亮斑扁角水虻幼虫预处理

收集4~5龄（15~17日龄）虫体变黑前的亮斑扁角水虻幼虫，清洗、浸泡、排净虫体内粪便后，入周转箱在8~12℃条件下保存；待积累到一定量后送入蒸汽爆破机内进行爆破，蒸汽压力1.5~3.0 Mpa，保压时间300-480s；收集爆破后的虫体并输送至胶体磨；

第二步，虫体打浆与酶解

使用胶体磨将爆破后的虫体低温加水研磨到颗粒直径200~300目的虫浆，调整pH至6.5~8.5，输送至酶解罐中按80-800 u/g虫浆量加入酶制剂进行酶解，酶解温度40~55℃，酶解时间1.5~6小时；

第三步，酶灭活、风味修饰与离心分离

将第二步酶解后的虫浆送入反应罐，加入0.3~0.5%的葡萄糖，在100~125℃条件下反应30~100分钟后入离心机分离，分离出的上层液体中包括有机相和水相，下层沉淀中包括酶解后剩下的几丁质和少量不溶性蛋白；

第四步，浓缩、过滤与产品干燥

将下层沉淀物在40~60℃、真空度≤0.1 Mpa条件下减压干燥至水分含量≤10%，放入出料仓备用；

将有机相和水相合并后，添加0.5~1.0%的乳化剂，高压均质后形成水包油型乳化液，送入喷雾干燥设备中，保持出风温度≤80℃，干燥至水分含量≤8%的淡黄色或黄色粉末；

或者将有机相和水相分开：有机相脱水精炼后制成成品油另作他用，水相送入减压蒸馏反应釜中浓缩至固形物含量≥10%的粘稠态，送入喷雾干燥设备中，保持出风温度≤80℃，得到小于100目，淡黄色、微香粉末；

第五步，调质混合与质量检验

将减压干燥后的产品和喷雾干燥后的粉末按0.05~0.1:1的比例在混料机中搅拌混合均匀，直接包装或造粒后包装即可得到饲料添加剂成品。

第二步中所用的酶制剂为中性蛋白酶和风味蛋白酶，两者可按比例复合后加入，也可以按先添加中性蛋白酶再添加风味蛋白酶的步骤顺序加入。

本发明通过将蒸汽爆破和酶水解技术相结合，为水虻幼虫的深度加工和综合利用提供了一条新途径，其优点主要体现在：

1）采用蒸汽爆破的预处理技术，不仅达到有效去除致病菌的作用，而且使与幼虫表皮几丁质紧密结合的蛋白结构变得疏松，更有利于下一步的酶解效率；另外，也起到了幼虫灭活和简单破碎作用；

2）采用中性蛋白酶和风味蛋白酶进行复和酶解，不仅使水解液达到去腥的目的，而且能够有效去除由于疏水性氨基酸过多而造成的苦味；酶解后的灭酶工艺同时加入糖进行美拉德反应，既节约能耗又起到增香作用，提高了产品的风味；

3）本发明方法仅在离心处理后对水相进行浓缩处理时会排放出很少量的污水，其他步骤几乎没有三废排出；幼虫水解后的固体残渣（沉淀物），经过干燥也按照一定比例添加在产品中，既丰富了饲料添加剂的营养成分，又减少了污染物排放。

扁角水虻幼虫蛋白具有很高营养价值。据分析，水虻幼虫(干基)含粗蛋白45~54％，脂肪20~31％，甲壳素8~10％和丰富的维生素、微量元素等，营养成分较全面。蛋白质中氨基酸比较齐全，应用酶水解制得的水解蛋白粉将大分子蛋白质变成水溶性多肽和氨基酸，更易被幼小动物吸收。水虻幼虫表皮中的壳聚糖分子中含有游离的-NH₂活性基团（一种碱性多糖），具有降低胆固醇、保护肝脏、提高机体免疫力、调节平衡动物体微量元素水平、抑菌防腐等作用，是一种很好的动物保健产品和功能性饲料添加剂。

由于本发明工艺合理，生产成本低廉，环境友好，因此具有重要的经济效益和社会效益，值得推广应用。

附图说明

图1是本发明生产方法的工艺流程参考图。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述的利用亮斑扁角水虻幼虫生产功能性饲料添加剂的方法包括下述步骤：

第一步，亮斑扁角水虻幼虫预处理

收集4~5龄（15~17日龄）虫体变黑前的亮斑扁角水虻幼虫，用清水反复清洗2~3遍，浸泡8~12小时，使幼虫排净体内粪便，然后放入周转箱入低温储藏室在8~12℃条件下保存；待积累到一定量后，用传送带或提升机送入蒸汽爆破机内进行爆破，蒸汽压力1.5~3.0 Mpa，保压时间300-480s；使用管道收集爆破后的虫体并输送至胶体磨；

第二步，虫体打浆与酶解

使用胶体磨将爆破后的虫体低温加水研磨到颗粒直径200~300目的虫浆：研磨过程中料浆温度＜80℃，并连续添加相当于5~10倍幼虫质量的水；然后将虫浆推广输送泵送入储料罐，使用柠檬酸或少量小苏打将pH值调整至6.5~8.5后，再输送至酶解罐中，先将料浆于60~80℃在酶解罐内加热处理10~30分钟，冷却至60℃以下后，采用中性蛋白酶和风味蛋白酶按2~5:1的比例或复合酶解或先添加中性蛋白酶再添加风味蛋白酶两步酶解，酶解条件为：温度40~55℃，时间1.5~6小时，酶加入量为80-800 u/g料浆量；

第三步，酶灭活、风味修饰与离心分离

将第二步酶解后的料浆送入反应罐，加入0.3~0.5%的葡萄糖，在100~125℃条件下反应30~100分钟，在酶灭活的同时进行美拉德反应，达到脱腥增香的目的；反应完成后使用工业离心机分离，分离出的上层液体中包括有机相和水相，下层沉淀中包括酶解后剩下的几丁质和少量不溶性蛋白；

第四步，浓缩、过滤与产品干燥

经过离心后的下层沉淀物的含水量为30~40%，使用减压干燥器，在40~60℃、真空度≤0.1 Mpa条件下减压干燥3~5小时，至水分含量≤10%，放入出料仓备用；

分离出的上层液体中的有机相主要是昆虫油脂，可以将其经过脱水精炼后制成成品油另作他用；而水相主要为可溶性蛋白、游离氨基酸和几丁寡糖等，经料泵输送到储料罐中后，再由输料泵送入减压蒸馏反应釜中进行浓缩至粘稠状（固形物含量≥10%），通入喷雾干燥设备进行干燥，保持出风温度≤80℃，干燥至水分含量≤8%的小于100目，淡黄色、微香粉末备用；

或者将有机相和水相进行合并，再添加0.5~1.0%的乳化剂（优先使用聚甘油脂肪酸酯），高压均质后形成较为稳定的水包油型乳化液，再由输料泵送入喷雾干燥设备中，保持出风温度≤80℃，干燥至水分含量≤8%的淡黄色（脱脂型）或黄色（全脂型）粉末，该粉末具有令人愉快的香味；

第五步，调质混合与质量检验

将减压干燥后的产品和喷雾干燥后的粉末按0.05~0.1:1的比例在混料机中搅拌混合均匀，检验后直接包装或造粒后包装即可得到饲料添加剂成品。

质量检测内容主要包括：

外观和感官鉴别，包括颜色、性状、气味和苦味等；水分测定方法参照标准GB/T 6435-2014“饲料中水分的测定”、粗蛋白测定方法参照标准GB/T 6432-1994“饲料中粗蛋白测定方法”、粗脂肪测定方法参照GB/T 6433-2006“饲料中粗脂肪的测定”、粗灰分测定方法参照GB/T 6438-2007“饲料中粗灰分的测定”、钙测定方法参照GB/T 6436-2002“饲料中钙的测定”、磷测定方法参照GB/T 6437-2002“饲料中总磷的测定”；氨基酸成分和含量参照GB/T  18246-2000“饲料中氨基酸的测定”；油脂酸价采用酸碱滴定的方法；脂肪酸组成使用GC/MS测定，具体条件参照文献“杨梅籽油的脂肪酸组成及其氧化稳定性的研究，中国粮油学报，2015，30卷，第2期”；大肠杆菌参照GB/T 18869-2002“饲料中大肠菌群的测定”、霉菌参照GB/T 13092-2006“饲料中霉菌总数测定方法”、沙门氏菌或志贺氏菌参照GB/T 13091-2002 “饲料中沙门氏菌的检测方法”。

下面通过具体实施例对本发明方法做更加详细的说明。

实施例1

第一步：集4龄亮斑扁角水虻幼虫100kg，自来水冲洗2遍，浸泡8h；换水清洗一次。通过提升机送入蒸汽爆破机腔内进行爆破，蒸汽压力1.5Mpa，保压时间300s；爆破后的虫体添加500kg水，用胶体磨破碎成直径为200目虫浆；将虫浆送至酶解罐，使用小苏打将pH调至7.5， 60℃加热处理30min，自然冷却；添加中性蛋白酶和风味蛋白酶复合酶解，酶与底物（鲜虫重）比例为中性蛋白酶400 u/g，风味蛋白酶80 u/g；酶解条件为：温度55℃，时间4小时，pH7.5。此时虫浆中80％蛋白质溶出，水解液无苦味；

第二步：将酶解后的虫浆送入反应罐，加入0.3%葡萄糖，100℃处理30min，灭酶和进行美拉德反应；反应完成后反应液无腥味且有微香；使用工业三足离心机离心，上层液体分为有机相和水相：有机相主要是昆虫油脂，经过脱水精炼工艺（具体技术流程参考中国专利“一种油脂精炼工艺”， 公开号：CN104232298A）后制成成品油约为3L；水相经料泵输送到减压蒸馏反应釜中，80℃减压浓缩至100L，后进行喷雾干燥，回收约15kg含水率为6.5%的产品，外观呈淡黄色粉末状，易溶于水，微香，损失率为0.5%；沉淀部分放入真空减压干燥箱中干燥，60℃，真空度-0.1 MPa，干燥3h，回收约6kg含水率≦10%的产品，外观呈灰白色粉末状，无明显气味。

第三步：将第二步中的喷雾干燥粉末与减压干燥粉末按照质量比1:0.1的比例在粉碎机中进行调质混合，过60目筛，得到脱脂型功能饲料添加剂。

按照相关的国家标准方法（见附表）进行检验。脱脂型饲料添加剂与精炼水虻油脂产品的外观性状见附表1，饲料添加剂及油脂产品外观和感官，在外观、颜色和气味上都具有比较优良的性状；以上两种产品脂脂肪酸组成与含量结果见表4，含量较高的是月桂酸和油酸，和动物油脂相比，具有大量的不饱和脂肪酸，而动物饲料或食品中添加不饱和脂肪酸对动物生长是有利的；通过表2和表3可知，脱脂型产品蛋白质含量在65.6%以上，并且具有动物生长所必需的各种氨基酸，且经过酶解之后的昆虫蛋白更易被动物体所消化吸收；表5表明未从产品中检测出大肠杆菌、霉菌和沙门氏菌，其卫生度达到国家规定的食品标准。

实施例2

第一步：同实施例1；

第二步：将酶解后的虫浆送入反应罐，加入0.5%葡萄糖，120℃处理30min，灭酶和进行美拉德反应；反应完成后反应液无腥味，且有微香；使用工业三足离心机离心，将上层液体通过输料泵运送至搅拌罐。按照质量体积比添加0.5%的聚甘油脂肪酸酯乳化剂，高压匀质之后形成较为稳定的水包油型乳化液，再进行喷雾干燥，最终收到约产品25kg的全脂型黄色粉末，水分含量5.4%，具有令人愉快的香味；

第三步：按照相关的国家标准方法（见附表）进行检验。全脂型饲料添加剂与精炼水虻油脂产品的外观性状见附表1，饲料添加剂及油脂产品外观和感官，在外观、颜色和气味上都具有比较优良的性状；其脂肪酸组成与含量结果见表4，含量较高的是月桂酸和油酸；通过表2和表3可知，全脂型产品蛋白质含量约51.3%，并且具有动物生长所必需的各种氨基酸，且经过酶解之后的昆虫蛋白更易被动物体所消化吸收；表5表明未从产品中检测出大肠杆菌、霉菌和沙门氏菌，其卫生度达到国家规定的食品标准。

表1：饲料添加剂及油脂产品外观和感官

表2：饲料添加剂主要营养成分和微量元素

表3：饲料添加剂氨基酸组成及含量分析

表4：扁角水虻幼虫油脂脂肪酸组成与含量

表5：饲料添加剂产品卫生指标

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Claims (3)

1.一种利用亮斑扁角水虻幼虫生产功能性饲料添加剂的方法，其特征在于：包括下述步骤：

第一步，亮斑扁角水虻幼虫预处理

收集变黑前的亮斑扁角水虻幼虫，清洗、浸泡、排净虫体内粪便后，入周转箱在8~12℃条件下保存；待积累到一定量后送入蒸汽爆破机内进行爆破，蒸汽压力1.5~3.0 Mpa，保压时间300-480s；收集爆破后的虫体并输送至胶体磨；

第二步，虫体打浆与酶解

使用胶体磨将爆破后的虫体低温加水研磨到颗粒直径200~300目的虫浆，调整pH至6.5~8.5，输送至酶解罐中按80-800 u/g虫浆量加入酶制剂进行酶解，酶解温度40~55℃，酶解时间1.5~6小时；

第三步，酶灭活、风味修饰与离心分离

将第二步酶解后的虫浆送入反应罐，加入0.3~0.5%的葡萄糖，在100~125℃条件下反应30~100分钟后入离心机分离，分离出的上层液体中包括有机相和水相，下层沉淀中包括酶解后剩下的几丁质和少量不溶性蛋白；

第四步，浓缩、过滤与产品干燥

将下层沉淀物在40~60℃、真空度≤0.1 Mpa条件下减压干燥至水分含量≤10%，放入出料仓备用；

将有机相和水相合并后，添加0.5~1.0%的乳化剂，高压均质后形成水包油型乳化液，送入喷雾干燥设备中，保持出风温度≤80℃，干燥至水分含量≤8%的淡黄色或黄色粉末；

第五步，调质混合与质量检验

将减压干燥后的产品和喷雾干燥后的粉末按0.05~0.1:1的比例在混料机中搅拌混合均匀，直接包装或造粒后包装即可得到饲料添加剂成品。

2.根据权利要求1所述的利用亮斑扁角水虻幼虫生产功能性饲料添加剂的方法，其特征在于：所述第四步替换为：

将下层沉淀物在40~60℃、真空度≤0.1 Mpa条件下减压干燥至水分含量≤10%，放入出料仓备用；

将有机相和水相分开：有机相脱水精炼后制成成品油另作他用，水相送入减压蒸馏反应釜中浓缩至固形物含量≥10%的粘稠态，送入喷雾干燥设备中，保持出风温度≤80℃，得到淡黄色、微香的粉末。

3.根据权利要求1所述的利用亮斑扁角水虻幼虫生产功能性饲料添加剂的方法，其特征在于：所述第二步中加入的酶制剂为中性蛋白酶和风味蛋白酶。