一种蚯蚓和生物质混合酶解制备水溶性营养物质的方法

摘要

本发明提供一种蚯蚓和生物质混合酶解制备水溶性营养物质的方法，以蚯蚓作为多酶体系酶源酶解各种动植物组织或其提取物的方法，这些原料是动植物加工业的下脚料、餐饮废弃物废弃物、屠宰工业废弃物、食品工业废弃物、水产加工业废弃物、油脂工业废弃物。利用廉价的和强大的蚯蚓多酶体系将包括其自身在内的生物质中的蛋白质、油脂、淀粉、纤维素和半纤维素酶解为多肽、氨基酸、脂肪酸、甘油、还原糖、低聚糖等水溶性的有机大分子低聚物或其单体，经过无菌化、分离纯化后，供做肥料、饲料、饵料、食品的添加剂或其生产原料。反应条件为常温常压。本项技术是实现生物质高效转化利用的关键技术。

说明书

技术领域

本发明属于生物质资源高值化利用技术领域，具体涉及一种蚯蚓和生物质混合酶解制备水溶性营养物质的方法。本项技术是实现生物质高效转化利用的关键技术。

背景技术

蚯蚓是生命力顽强的环节动物，在地球上业已存在数千万年了。蚯蚓为了在恶劣环境下生存，必须从各种难以分解的有机物中获取蛋白质、脂肪酸和碳水化合物，因此在蚯蚓的体内进化出了非常强大的多酶系统，分解蛋白质、脂肪、淀粉和木质纤维。目前已有的技术仅限于利用蚯蚓取食垃圾实现固废减量、利用蚯蚓自生的蛋白酶实现蚓体自溶、或利用其体液提取蛋白酶、或将其去除肠道杂质后提取蛋白酶加以利用。也有利用蚯蚓粪中残留的酶活性处理有机废料制造有机肥料的报道。显然源于蚯蚓的强大多酶体系没有得到充分的开发利用。

发明内容

本发明的目的是一种以蚯蚓作为多酶体系酶源酶解各种生物质原料的方法，这些生物质原料更多的是动植物加工业的下脚料、餐饮废弃物废弃物、屠宰工业废弃物、食品工业废弃物、水产加工业废弃物、油脂工业废弃物。利用廉价的和强大的蚯蚓多酶体系将包括自身在内的生物质中的蛋白质、油脂、淀粉、纤维素和半纤维素分解为多肽和氨基酸、脂肪酸和甘油、还原糖、低聚糖等水溶性的低聚物或单体，经过无菌化、分离纯化后，供做肥料、饲料、饵料、食品的添加剂或其生产原料，供做肥料、饲料、饵料、食品的添加剂或其生产原料。

本发明的主要技术方案是：

一种蚯蚓和生物质混合酶解制备水溶性营养物质的方法，利用廉价的和强大的蚯蚓多酶体系将包括自身在内的生物质中的蛋白质、油脂、淀粉、纤维素和半纤维素酶解为多肽、氨基酸、脂肪酸、甘油、还原糖、低聚糖等液态的生物质大分子物质的低聚物或其单体，经过无菌化、分离纯化后，供做肥料、饲料、饵料、食品的添加剂或其生产原料。获得富含多肽和氨基酸、脂肪酸和甘油、还原糖、低聚糖的液态营养物。

一种蚯蚓和生物质混合酶解制备液态营养物质的方法，具有如下工艺步骤：

步骤1)取无污染鲜活蚯蚓，置于疏松湿润无污染山地红壤中，其上放置足够数量含糖酸适度的去皮水果供其取食、促其排除腔肠内带土粪污，以无菌水中洗涤备用；

步骤2)对所获得的富含蛋白质、油脂、淀粉、纤维素和半纤维素的生物质分拣、净化后再进行细微化处理：动物毛发鳞片风干粉碎过20目筛～60目筛；动物内脏去除粪便后绞肉机匀浆；植物组织以饲料打浆机打成浆状，取经过细微化处理的生物质100-200重量份，与步骤1)的经过清洗的鲜活蚯蚓取50-100重量份混合，加入自来水50-200份，置于不透水导热性好、并设有冷却回流装置和升温控温装置的反应罐中，依据反应物不同，将反应温度设置在40～90℃之间，保温反应12-80小时，期间以稀盐酸和稀碳酸钠溶液调节反应物的酸碱度保持在微酸性-微碱性状态，利用蚯蚓体内强大的多酶体系将包括自身在内的生物质中的蛋白质、油脂、淀粉、纤维素和半纤维素分解为多肽和氨基酸、脂肪酸和甘油、还原糖、低聚糖等水溶性的低聚物或单体，直到反应物全部液化，结束水解反应；

步骤3)紧接步骤2)结束水解反应后，将反应罐升温至水解产物沸腾灭酶5-10分钟，冷却后采用离心除渣、无菌过滤获得水解产物清液；

步骤4)将步骤3)所获得水解产物无菌过滤收集到的清液，采用瞬时高温灭菌的方法进行再次处理，获得安全的肥料、饲料、饵料、食品的添加剂或其生产原辅料。也可以通过减压干燥浓缩或进一步制成干粉以延长储藏期。

步骤5)于步骤2)和3)所产生的残渣可以用作有机肥料的生产原料。餐饮废弃物中不可降解的废弃物另行分类利用或处置。

本发明的优点：

1、本发明充分利用蚯蚓强大的多酶系统，大大节省了购买酶制剂的成本；

2、本发明反应条件温和，节能环保；

3、本发明是一种低耗高效的生物技术，可以实现对动植物加工业的下脚料、餐饮废弃物废弃物、屠宰工业废弃物、食品工业废弃物、水产加工业废弃物、油脂工业废弃物类生物质的增值利用。

具体实施方式

以下通过具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例一蚯蚓和植物叶蛋白混合酶解制备多肽和氨基酸混合物；

步骤1：取无污染鲜活蚯蚓，置于疏松湿润无污染山地红壤中，其上放置足够数量含糖酸适度的去皮荸荠、苹果、梨等水果、促其排除腔肠内带土粪污，以无菌水中洗涤备用；

步骤2：取植物叶蛋白粉200公斤，以锤片式粉碎机进行粉碎，全部过40目筛，与步骤1的经过清洗的鲜活蚯蚓取50公斤混合，加入自来水200公斤，置于设有冷却回流装置和升温控温装置的不锈钢反应罐中，将反应温度设置在60℃±2℃，保温反应36小时，期间以稀盐酸和稀碳酸钠溶液调节反应物的酸碱度保持在pH6.5，利用蚯蚓体内强大的多酶体系将植物叶蛋白粉与蚯蚓蛋白分解为低聚肽和氨基酸单体，直到反应物全部液化，结束水解反应；

步骤3：紧接步骤2，结束水解反应后，将反应罐升温至水解产物沸腾灭酶5-10分钟，冷却后采用离心除渣、无菌过滤获得植物叶蛋白粉与蚯蚓蛋白水解产物清液；

步骤4：将步骤3，所获得植物叶蛋白粉与蚯蚓蛋白水解产物无菌过滤收集到的清液，采用瞬时高温灭菌的方法进行再次处理，获得安全的饲料、饵料、食品的添加剂或其生产原辅料。也可以进一步采用减压干燥的方法获得浓缩产品或干粉，延长保质期。

步骤5：步骤3产生的植物叶蛋白粉与蚯蚓蛋白水解残渣可以用作有机肥料的生产原料。

实施例二蚯蚓和动物毛发混合酶解制备多肽和氨基酸混合物；

步骤1：取无污染鲜活蚯蚓，置于疏松湿润无污染山地红壤中，其上放置足够数量含糖酸适度的去皮荸荠、苹果、梨等水果、促其排除腔肠内带土粪污，以无菌水中洗涤备用；

步骤2：取经过风干净化的动物毛发100公斤，以锤片式粉碎机进行粉碎，全部过20目筛，与步骤1的经过清洗的鲜活蚯蚓取100公斤混合，加入自来水150公斤，置于设有冷却回流装置和升温控温装置的玻璃钢钢反应罐中，将反应温度设置在49℃±2℃，保温反应72小时，期间以稀盐酸和稀碳酸钠溶液调节反应物的酸碱度保持在pH5.5，利用蚯蚓体内强大的多酶体系将动物毛发粉与蚯蚓蛋白分解为低聚肽和氨基酸单体，直到反应物全部液化，结束水解反应；

步骤3：紧接步骤2，结束水解反应后，将反应罐升温至水解产物沸腾灭酶8-12分钟，冷却后采用离心除渣、无菌过滤获得动物毛发粉与蚯蚓蛋白水解产物清液；

步骤4：将步骤3，所获得动物毛发粉与蚯蚓蛋白水解产物无菌过滤收集到的清液，采用瞬时高温灭菌的方法进行再次处理，获得安全的饲料、饵料的添加剂或其生产原辅料。也可以进一步采用减压干燥的方法获得浓缩产品或干粉，延长保质期。

步骤5：步骤3产生的动物毛发粉与蚯蚓蛋白水解残渣可以用作有机肥料的生产原料。

实施例三蚯蚓和动物组织混合酶解制备多肽和氨基酸混合物；

步骤1：取无污染鲜活蚯蚓，置于疏松湿润无污染山地红壤中，其上放置足够数量含糖酸适度的去皮荸荠、苹果、梨等水果、促其排除腔肠内带土粪污，以无菌水中洗涤备用；

步骤2：将屠宰场动物内脏，人工分拣并去除肠道粪污，清洗后以绞肉机打浆，取浆状物150公斤，与步骤1的经过清洗的鲜活蚯蚓取150公斤混合，加入自来水100公斤，置于设有冷却回流装置和升温控温装置的陶瓷反应罐中，将反应温度设置在55℃±2℃，保温反应78小时，期间以稀盐酸和稀碳酸钠溶液调节反应物的酸碱度保持在pH5.6，利用蚯蚓体内强大的多酶体系将动物内脏浆料与蚯蚓蛋白分解为低聚肽和氨基酸单体，直到反应物全部液化，结束水解反应；

步骤3：紧接步骤2，结束水解反应后，将反应罐升温至水解产物沸腾灭酶10-15分钟，冷却后采用离心除渣、无菌过滤获得动物内脏浆料与蚯蚓蛋白水解产物清液；

步骤4：将步骤3，所获得动物内脏浆料与蚯蚓蛋白水解产物无菌过滤收集到的清液，采用瞬时高温灭菌的方法进行再次处理，获得安全的饲料、饵料的添加剂或其生产原辅料。也可以进一步采用减压干燥的方法获得浓缩产品或干粉，延长保质期。

步骤5：步骤3产生的动物内脏浆料与蚯蚓蛋白水解残渣、以及步骤2收集的动物肠道粪污都可以用作有机肥料的生产原料。

实施例四蚯蚓和餐饮废弃物混合酶解制备含多营养成分的水溶性物质；

步骤1：取无污染鲜活蚯蚓，置于疏松湿润无污染山地红壤中，其上放置足够数量含糖酸适度的去皮荸荠、苹果、梨等水果、促其排除腔肠内带土粪污，以无菌水中洗涤备用；

步骤2：将经过防护预处理的厨余垃圾，人工分拣并去除陶瓷、塑料、金属、木材等杂物后以锤片式打浆机进行打浆，取浆状物200公斤，与步骤1的经过清洗的鲜活蚯蚓取100公斤混合，加入自来水50公斤，置于设有冷却回流装置和升温控温装置的高密度聚乙烯塑料反应罐中，将反应温度设置在51℃±2℃，保温反应24小时，期间以稀盐酸和稀碳酸钠溶液调节反应物的酸碱度保持在pH6.0，利用蚯蚓体内强大的多酶体系将餐饮废弃物浆料与蚯蚓蛋白分解为富含低聚肽和氨基酸单体、低聚糖、还原糖、脂肪酸的营养物，直到反应物全部液化，结束水解反应；

步骤3：紧接步骤2，结束水解反应后，将反应罐升温至水解产物沸腾灭酶10-15分钟，冷却后采用离心除渣、无菌过滤获得餐饮废弃物浆料与蚯蚓蛋白水解产物清液；

步骤4：将步骤3，所获得餐饮废弃物浆料与蚯蚓蛋白水解产物无菌过滤收集到的清液，采用瞬时高温灭菌的方法进行再次处理，获得安全的饲料、饵料添加剂或其生产原辅料。也可以进一步采用减压干燥的方法获得浓缩产品或干粉，延长保质期。

步骤5：步骤3产生的餐饮废弃物浆料与蚯蚓蛋白水解残渣可以用作有机肥料的生产原料。步骤2收集的陶瓷、塑料、金属、木材等杂物另做分类利用。

实施例五蚯蚓和蝇蛆混合酶解制备多肽和氨基酸混合物；

步骤1：取无污染鲜活蚯蚓，置于疏松湿润无污染山地红壤中，其上放置足够数量含糖酸适度的去皮荸荠、苹果、梨等水果、促其排除腔肠内带土粪污，以无菌水中洗涤备用；

步骤2：将鲜活蝇蛆，以0.1％高锰酸钾水溶液浸泡2分钟，以凉开水冲洗干净后以绞肉机打浆，取浆状物150公斤，与步骤1的经过清洗的鲜活蚯蚓取50公斤混合，加入自来水100公斤，置于设有冷却回流装置和升温控温装置的陶瓷反应罐中，将反应温度设置在50℃±2℃，保温反应36小时，期间以稀盐酸和稀碳酸钠溶液调节反应物的酸碱度保持在pH5.8，利用蚯蚓体内强大的多酶体系将蝇蛆浆料与蚯蚓蛋白分解为低聚肽和氨基酸单体，直到反应物全部液化，结束水解反应；

步骤3：紧接步骤2，结束水解反应后，将反应罐升温至水解产物沸腾灭酶10-15分钟，冷却后采用离心除渣、无菌过滤获得蝇蛆浆料与蚯蚓蛋白水解产物清液；

步骤4：将步骤3，所获得蝇蛆浆料与蚯蚓蛋白水解产物无菌过滤收集到的清液，采用瞬时高温灭菌的方法进行再次处理，获得安全的富含昆虫抗菌肽的饲料、饵料的添加剂或其生产原辅料。也可以进一步采用减压干燥的方法获得浓缩产品或干粉，延长保质期。

步骤5：步骤3产生的蝇蛆浆料与蚯蚓蛋白水解残渣可以用作有机肥料的生产原料。

以上所述仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。