清香型白酒丟糟家蠅幼蟲生態轉化的方法
2023-06-02 12:56:56
專利名稱：清香型白酒丟糟家蠅幼蟲生態轉化的方法
技術領域：
本發明涉及一種 清香型白酒丟糟家蠅幼蟲生態轉化的方法，屬於家蠅養殖與酒糟處理技術領域。
背景技術：
白酒業是我國重要經濟門類，與農業關係密切；目前產量已達890. 8萬噸/年，主要分為濃香型、醬香型和清香型三大類，其中醬香型佔10%，濃香型佔70%，清香型佔15%，年產丟糟3000萬噸以上。如何科學資源化治理白酒丟糟，發展原料生產，是白酒清潔生產和可持續發展的一個共性問題。白酒釀造以高粱、玉米、大米等糧食作物為主要原料，所以白酒丟糟中有大量的稻殼(其中含有較多的纖維素和木質素)，形成一種難以消化的物質，不利於動物的吸收；同時白酒丟糟酸度大，水分含量65%以上，可生化性強，極易黴變腐敗，若不及時處理，會對環境造成極大的汙染，所以必須儘快在酒產地對酒糟進行處理。另一方面，酒糟中含有豐富的營養成分，包括大量的殘留酒精、釀酒酵母、粗纖維及少量的植物粗蛋白、澱粉等營養物質，是重要的可再生有機資源，具有極大的開發潛力。目前酒糟的處理技術有很多，主要包括以下幾個方面I、酒糟直接烘乾作為飼料由於酒糟中含有大量的有機質和纖維質，其烘乾後的粉末可以加入禽畜用的飼料中作為輔料，調節營養；或者是直接作為反芻動物的飼料。但是烘乾會使酒糟中一部分有機質(脂肪、蛋白質、澱粉等)焦糊碳化造成產品營養價值降低，同時烘乾還會使酒糟中含有的有機酸、酯、醇、醛等物質大量揮發，這些有毒物質容易造成大氣汙染。2、酒糟微生物發酵用作肥料由於酒糟本身就是糧食類作物發酵釀造白酒後的產物，其物料性質非常適合微生物菌群的生長。但是我國的白酒製造採用的是多菌種的混合固態開放發酵方式，是我國獨有的獨特釀造工藝，這就對酒產地的微生態環境有很高的要求，而採用微生物的方法處理白酒丟糟往往要引入新的外來的微生物優勢菌株，容易破壞釀酒地原有的微生物平衡，具有影響我國白酒開放式多菌種混合固態發酵形成的獨特白酒地域風味的風險。而且微生物處理的方法發酵周期比較長，一般需要30-40天；所得產品比較單一，產品衍生附加值較低。3、酒糟處理後作為工業原材料如五糧液集團採用的濃香型白酒丟糟綜合利用方法CN101565187B，將丟糟烘乾後經過篩選，篩上物稻殼用作燃料後，燃燒後的稻殼灰用作生產白炭黑，篩下物用作動物飼料，其不足之處也在於烘乾過程中營養成分的丟失，而且白炭黑產業屬於國家限制的高能耗、高汙染產業，對白酒產地的環境不可避免會造成一定的影響。2011年《國家產業結構調整目錄》中對新建白炭黑生產裝置做出了明確的限制，明確提出了要淘汰1.5萬噸/年以下普通級白炭黑生產裝置。五糧液集團是我國最大的濃香型白酒釀造企業，酒糟中的穀殼含量非常高，約60%左右，其一年的酒糟都僅僅只能生產4000噸左右的白炭黑，因此雖然該技術生產白炭黑成本低廉，質量較好，且有一定的市場前景，但由於產量的問題不適合推廣應用，而且也不符合國家節能減排的產業結構調整的政策導向。家蠅是世界廣布種，以有機廢物為孳生地，具有繁殖力強，能夠規模清潔化養殖，蟲體營養價值高，具有治理有機汙染的能力等特點。有文獻報導，家蠅幼蟲在酒糟中的滋生密度很高。但本發明人的研究表明酒的種類繁多，由於釀酒原材料和釀造方式的不同，造成各種酒糟的品質也大不相同，家蠅的自然適應性也不同。用白酒丟糟培養家蠅幼蟲，由於其酒精含量高、酸度高，含有乙酸乙酯、己酸乙酯等有害物質，導致蠅卵孵化緩慢，孵化率低，成熟蟲體個體小，對白酒丟糟的轉化效率低。另有學者報導在 加水稀釋至含水量85%的條件下每10公斤葡萄酒丟糟僅能獲得230克家蠅幼蟲，而且這樣培養蠅蛆會產生大量的汙水，造成環境問題。各種酒糟由於其釀造原材料和釀造方式的不同，成分上有很大的差異。以上資料均證明採用家蠅直接治理無論是白酒丟糟還是葡萄酒丟糟均達不到高效資源化治理目的，這與酒糟的理化性質有關。目前尚沒有採用昆蟲高效生態轉化白酒丟糟的相關技術報導。
發明內容
本發明的目的在於提供一種清香型白酒丟糟家蠅幼蟲生態轉化的方法。本發明對清香型白酒丟糟進行預處理，對家蠅進行清香型白酒丟糟生物轉換特性馴化，使家蠅幼蟲對白酒丟糟的生態轉化能力具備工業化標準，從而建立家蠅幼蟲對白酒丟糟進行生物轉化生產工藝，最終達到丟糟汙染的資源化治理；該方法能夠安全高效就地資源化治理白酒丟糟汙染，所得產品生物有機肥料、動物保健飼料和生物醫學原料或產品可以應用到種植業、畜牧業、漁業和生物醫藥產業等方面。本發明的技術方案清香型白酒丟糟家蠅幼蟲生態轉化的方法包括以下步驟(I)蠅種採集和清潔飼養馴化收集當地野生家蠅,成蠅以奶粉、食糖飼養,幼蟲以麩皮清潔養殖，自然傳代5代以上，使其具有穩定的繁殖特性；(2)清香型白酒丟糟轉化適應蠅株的誘導和穩定用清香型白酒丟糟誘導培養經步驟(I)馴化之後的家蠅幼蟲，環境溫度20-30°C，相對溼度60%-80% ;誘導性丟糟培養料的含水量50%-80%，其配比從丟糟麥麩=1 9逐漸增加至全丟糟培養料，每一個配比比例培養5-20代，由此得到清香型白酒丟糟轉化適應蠅株；(3)工業化蠅蛆蛋白生產底料的配製將清香型白酒丟糟加溫至65°C自然堆放發酵1-2天，再加入鹼性物質調節其PH值至6. 5-7，獲得清香型白酒丟糟改性底料；按重量計算，取清香型白酒丟糟改性底料60%-80%、麥麩或谷糠或甜菜渣15%-30%與蛋白輔料2%-10%混合均勻，配成蠅蛆蛋白生產底料；(4)纖維素酶高表達蠅株的誘導和穩定將清香型白酒丟糟轉化適應蠅株接種的幼蟲置於工業化蠅蛆蛋白生產底料中繁殖，隨機分組，每代取底料中纖維素含量測定最低的組別化蛹成蠅，採用遺傳篩選的方法獲得分泌物中纖維素酶高表達的蠅株，當底料中的粗纖維含量低於5%以後，再飼養3-5代，得到穩定的纖維素酶高表達蠅株；(5)清香型白酒丟糟生產蠅株的穩定將纖維素酶高表達蠅株的幼蟲置於工業化蠅蛆蛋白生產底料中繁殖，循環10-15代之後獲得清香型白酒丟糟生產蠅株，以此生產蠅株進行蠅蛆工業化產品的生產；
(6)蠅蛆工業化產品的生產蠅蛆生長後的殘餘底料烘乾製成生物有機肥料；家蠅幼蟲和成蠅製成動物保健飼料或採用生物技術處理製成生物醫學原料或產品。更具體地說，前述方法包括以下步驟(I)蠅種採集和清潔飼養馴化收集當地野生家蠅，進行生物學鑑定，然後成蠅以質量比I : I的奶粉、食糖飼養，幼蟲以麩皮清潔養殖，自然傳代5代以上，使其在密集飼養環境下具有穩定的繁殖特性；(2)清香型白酒丟糟轉化適應蠅株的誘導和穩定用清香型白酒丟糟誘導培養經步驟(I)馴化之後的家蠅幼蟲，環境溫度20-30°C，相對溼度60%-80% ;誘導性丟糟培養料的含水量50%-80%，其配比從丟糟麥麩=1 9逐漸增加至丟糟麥麩=7 3，每一個配比比例培養5-10代，每一代培養過程為蠅卵一丟糟誘導培養一分離3日齡幼蟲一化蛹一羽化成蠅一奶粉、食糖飼養產卵；再從丟糟麥麩=7 3逐漸增加至全丟糟培養料，每一個配比比例培養10-20代，每一代培養過程為蠅卵一丟糟誘導培養一分離3. 5日齡幼蟲一化蛹一 羽化成蠅一奶粉、食糖飼養產卵；使家蠅生命各歷期生物學特徵達到自然或麥麩飼養生長標準，由此得到清香型白酒丟糟轉化適應蠅株；(3)工業化蠅蛆蛋白生產底料的配製將清香型白酒丟糟加溫至65°C自然堆放發酵1-2天，再加入鹼性物質調節其PH值至6. 5-7，獲得清香型白酒丟糟改性底料；按重量計算，取清香型白酒丟糟改性底料70%-77%、麥麩或谷糠或甜菜渣20%-25%與蛋白輔料3%_5%混合均勻，配成蠅蛆蛋白生產底料，使其達到工業化蠅蛆飼料的標準(蛋白質12%-15%、碳水化合物20%-25%、脂肪2%-4%、含有各種維生素)；(4)纖維素酶高表達蠅株的誘導和穩定將清香型白酒丟糟轉化適應蠅株接種的幼蟲置於工業化蠅蛆蛋白生產底料中繁殖，隨機分組，每代取底料中纖維素含量測定最低的組別化蛹成蠅，採用遺傳篩選的方法獲得分泌物中纖維素酶高表達的蠅株，當底料中的粗纖維含量低於5%以後，再飼養3-5代，得到穩定的纖維素酶高表達蠅株；(5)清香型白酒丟糟生產蠅株的穩定將纖維素酶高表達蠅株的幼蟲置於工業化蠅蛆蛋白生產底料中繁殖，生長過程為蠅卵一接種底料一分離4日齡幼蟲一化蛹一羽化成蠅一奶粉、食糖飼養產卵；循環10-15代之後獲得穩定的清香型白酒丟糟生產蠅株，以此生產蠅株進行蠅蛆工業化產品的生產；(6)蠅蛆工業化產品的生產蠅蛆生長後的殘餘底料烘乾製成生物有機肥料；家蠅幼蟲和成蠅製成動物保健飼料或採用生物技術處理製成生物醫學原料或產品。前述方法中，在步驟(2)、步驟(4)和步驟(5)的成蠅飼養過程中加入適量的清香型酒糟浸出液，並每隔7天引入無菌培養的野生家蠅，防止清香型白酒丟糟生產蠅株的退化；引入野生家蠅的數量優選為每次每籠少於10%。前述方法中，步驟(2)中誘導性丟糟培養料配比從丟糟麥麩=1 9逐漸增加至丟糟麥麩=7 3過程中，每一代挑選行動活躍、體型較大的3日齡蠅蛆幼蟲移入麥麩中化蛹成蠅，直到存活蠅蛆每個蟲體質量達到25毫克以上，再進入下一個配比比例；誘導性丟糟培養料配比從丟糟麥麩=7 3逐漸增加至全丟糟培養料過程中，每一代挑選行動活躍、體型較大的3. 5日齡蠅蛆幼蟲移入麥麩中化蛹成蠅，當存活蠅蛆每個蟲體質量達到25毫克以上時，在該配比比例中繼續培養1-2代，使蠅株各方面生理狀況達到穩定，再進入下一個配比比例。
前述方法中，步驟(I)、(2)所述的馴化、誘導，即對當地野生家蠅進行清香型白酒丟糟這一特定飼養環境下的工程化養殖適應性誘導馴化，使家蠅幼蟲在白酒丟糟中集約化飼養時能夠正常生長，達到每10公斤白酒丟糟繁殖蠅蛆150克、3日齡蠅蛆每個蟲體質量25毫克以上，充分轉化白酒丟糟中的有機資源。前述方法中，步驟(3)所述的鹼性物質為生石灰、碳酸氫鈉或碳酸鈉。前述方法中，步驟(3)所述的蛋白輔料為幹蛆粉、玉米粉、菜籽餅或豆柏等。前述方法中，步驟(5)所述穩定的清香型白酒丟糟生產蠅株是指家蠅幼蟲在改性後的清香型白酒丟糟配製的工業化蠅蛆蛋白生產底料中生長繁殖，達到每10公斤底料培 養產出幼蟲至少350克、每個蟲體質量25毫克以上。前述方法中，步驟(2)和步驟(3)所用的清香型白酒丟糟為清香型白酒釀酒後的鮮丟糟。隨著社會的發展，人民生活水平的提高，白酒的市場需求越來越大，大型的釀酒企業為了提高產量，一方面對釀酒所需的原材料高粱等需求量大幅度增加，另一方面大型的釀酒企業為了獲得優質安全的釀酒原料，支持原料產地的農業發展，紛紛開始在其產地建設大型的有機或綠色農作物種植基地。以茅臺酒為代表的有機醬香型白酒和瀘州老窖為代表的有機濃香型白酒釀造企業，是全力建設有機原糧生態種植基地的代表，五糧液近年也在宜賓市啟動了打造有機高粱原料基地工程。大規模的有機高粱的種植需要大量的有機生物肥，如果採用外來的有機肥，會增加農業物流成本；而就地丟糟微生物發酵生產肥料，存在影響當地白酒釀造微生物環境的風險。由於昆蟲具有良好的生態適應性，無論生長條件怎樣惡劣，都可以根據環境進行自身調節，進行協同進化，進而形成新的特定種群。鑑於家蠅是世界廣布種，適應能力強，可以工程化飼養，能夠快速轉化畜禽糞便等有機廢物生產高效有機肥和優質蠅蛆蛋白；而且採用本地野生家蠅種群進行誘導，能夠規避採用微生物就地治理白酒丟糟從而影響釀酒地環境微生態平衡的風險。因而本發明採用培育適應白酒丟糟生物轉化的家蠅生產蠅株，提高轉化效率，資源化治理白酒丟糟汙染，生產生物有機肥用於釀酒原材料的種植，實現白酒清潔生產與農業發展的可持續有機生態循環；同時生產高附加值的衍生產品，有利於產業鏈的增值與擴大。在本發明技術方案的研發過程中，發明人分別對醬香型、濃香型和清香型三種白酒丟糟逐一進行了分析、試驗，由於其釀造原材料和釀造方式的不同，三種酒糟的成分也有很大差異，詳見表I。表I清香型白酒丟糟與其它白酒丟糟的成分對比
權利要求
1.清香型白酒丟糟家蠅幼蟲生態轉化的方法，其特徵在於包括以下步驟 (1)蠅種採集和清潔飼養馴化收集當地野生家蠅，成蠅以奶粉、食糖飼養，幼蟲以麩皮清潔養殖，自然傳代5代以上，使其具有穩定的繁殖特性； (2)清香型白酒丟糟轉化適應蠅株的誘導和穩定用清香型白酒丟糟誘導培養經步驟(I)馴化之後的家蠅幼蟲，環境溫度20-30°C，相對溼度60%-80% ;誘導性丟糟培養料的含水量50%-80%，其配比從丟糟麥麩=1 9逐漸增加至全丟糟培養料，每一個配比比例培養5-20代，由此得到清香型白酒丟糟轉化適應蠅株； (3)工業化蠅蛆蛋白生產底料的配製將清香型白酒丟糟加溫至65°C自然堆放發酵1-2天，再加入鹼性物質調節其PH值至6. 5-7，獲得清香型白酒丟糟改性底料；按重量計算，取清香型白酒丟糟改性底料60%-80%、麥麩或谷糠或甜菜渣15%-30%與蛋白輔料2%-10%混合均勻，配成蠅蛆蛋白生產底料； (4)纖維素酶高表達蠅株的誘導和穩定將清香型白酒丟糟轉化適應蠅株接種的幼蟲置於工業化蠅蛆蛋白生產底料中繁殖，隨機分組，每代取底料中纖維素含量測定最低的組別化蛹成蠅，採用遺傳篩選的方法獲得分泌物中纖維素酶高表達的蠅株，當底料中的粗纖維含量低於5%以後，再飼養3-5代，得到穩定的纖維素酶高表達蠅株； (5)清香型白酒丟糟生產蠅株的穩定將纖維素酶高表達蠅株的幼蟲置於工業化蠅蛆蛋白生產底料中繁殖，循環10-15代之後獲得清香型白酒丟糟生產蠅株，以此生產蠅株進行蠅蛆工業化產品的生產； (6)蠅蛆工業化產品的生產蠅蛆生長後的殘餘底料烘乾製成生物有機肥料；家蠅幼蟲和成蠅製成動物保健飼料或採用生物技術處理製成生物醫學原料或產品。
2.根據權利要求I所述清香型白酒丟糟家蠅幼蟲生態轉化的方法，其特徵在於包括以下步驟 (1)蠅種採集和清潔飼養馴化收集當地野生家蠅，進行生物學鑑定，然後成蠅以質量比I : I的奶粉、食糖飼養，幼蟲以麩皮清潔養殖，自然傳代5代以上，使其在密集飼養環境下具有穩定的繁殖特性； (2)清香型白酒丟糟轉化適應蠅株的誘導和穩定用清香型白酒丟糟誘導培養經步驟(I)馴化之後的家蠅幼蟲，環境溫度20-30°C，相對溼度60%-80% ;誘導性丟糟培養料的含水量50%-80%，其配比從丟糟麥麩=1 9逐漸增加至丟糟麥麩=7 3，每一個配比比例培養5-10代，每一代培養過程為蠅卵一丟糟誘導培養一分離3日齡幼蟲一化蛹一羽化成蠅—奶粉、食糖飼養產卵；再從丟糟麥麩=7 3逐漸增加至全丟糟培養料，每一個配比比例培養10-20代，每一代培養過程為蠅卵一丟糟誘導培養一分離3. 5日齡幼蟲一化蛹一羽化成蠅一奶粉、食糖飼養產卵；使家蠅生命各歷期生物學特徵達到自然或麥麩飼養生長標準，由此得到清香型白酒丟糟轉化適應蠅株； (3)工業化蠅蛆蛋白生產底料的配製將清香型白酒丟糟加溫至65°C自然堆放發酵1-2天，再加入鹼性物質調節其PH值至6. 5-7，獲得清香型白酒丟糟改性底料；按重量計算，取清香型白酒丟糟改性底料70%-77%、麥麩或谷糠或甜菜渣20%-25%與蛋白輔料3%_5%混合均勻，配成蠅蛆蛋白生產底料，使其達到工業化蠅蛆飼料的標準； (4)纖維素酶高表達蠅株的誘導和穩定將清香型白酒丟糟轉化適應蠅株接種的幼蟲置於工業化蠅蛆蛋白生產底料中繁殖，隨機分組，每代取底料中纖維素含量測定最低的組別化蛹成蠅，採用遺傳篩選的方法獲得分泌物中纖維素酶高表達的蠅株，當底料中的粗纖維含量低於5%以後，再飼養3-5代，得到穩定的纖維素酶高表達蠅株； (5)清香型白酒丟糟生產蠅株的穩定將纖維素酶高表達蠅株的幼蟲置於工業化蠅蛆蛋白生產底料中繁殖，生長過程為蠅卵一接種底料一分離4日齡幼蟲一化蛹一羽化成蠅一奶粉、食糖飼養產卵；循環10-15代之後獲得穩定的清香型白酒丟糟生產蠅株，以此生產蠅株進行蠅蛆工業化產品的生產； (6)蠅蛆工業化產品的生產蠅蛆生長後的殘餘底料烘乾製成生物有機肥料；家蠅幼蟲和成蠅製成動物保健飼料或採用生物技術處理製成生物醫學原料或產品。
3.根據權利要求I或2所述清香型白酒丟糟家蠅幼蟲生態轉化的方法，其特徵在於在步驟(2)、步驟(4)和步驟(5)的成蠅飼養過程中加入適量的清香型酒糟浸出液，並每隔7天引入無菌培養的野生家蠅，防止清香型白酒丟糟生產蠅株的退化。
4.根據權利要求3所述清香型白酒丟糟家蠅幼蟲生態轉化的方法，其特徵在於引入野生家蠅的數量為每次每籠少於10%。
5.根據權利要求I或2所述清香型白酒丟糟家蠅幼蟲生態轉化的方法，其特徵在於步驟(2)中誘導性丟糟培養料配比從丟糟麥麩=1 9逐漸增加至丟糟麥麩=7 3過程中，每一代挑選行動活躍、體型較大的3日齡蠅蛆幼蟲移入麥麩中化蛹成蠅，直到存活蠅蛆每個蟲體質量達到25毫克以上，再進入下一個配比比例；誘導性丟糟培養料配比從丟糟麥麩=7 3逐漸增加至全丟糟培養料過程中，每一代挑選行動活躍、體型較大的3. 5日齡蠅蛆幼蟲移入麥麩中化蛹成蠅，當存活蠅蛆每個蟲體質量達到25毫克以上時，在該配比比例中繼續培養1-2代，使蠅株各方面生理狀況達到穩定，再進入下一個配比比例。
6.根據權利要求I或2所述清香型白酒丟糟家蠅幼蟲生態轉化的方法，其特徵在於步驟(1)、(2)所述的馴化、誘導，即對當地野生家蠅進行清香型白酒丟糟這一特定飼養環境下的工程化養殖適應性誘導馴化，使家蠅幼蟲在白酒丟糟中集約化飼養時能夠正常生長，達到每10公斤白酒丟糟繁殖蠅蛆150克、3日齡蠅蛆每個蟲體質量25毫克以上，充分轉化白酒丟糟中的有機資源。
7.根據權利要求I或2所述清香型白酒丟糟家蠅幼蟲生態轉化的方法，其特徵在於步 驟(3)所述的鹼性物質為生石灰、碳酸氫鈉或碳酸鈉。
8.根據權利要求I或2所述清香型白酒丟糟家蠅幼蟲生態轉化的方法，其特徵在於步驟(3)所述的蛋白輔料為幹蛆粉、玉米粉、菜籽餅或豆柏。
9.根據權利要求2所述清香型白酒丟糟家蠅幼蟲生態轉化的方法，其特徵在於步驟(5)中所述穩定的清香型白酒丟糟生產蠅株是指家蠅幼蟲在改性後的清香型白酒丟糟配製的工業化蠅蛆蛋白生產底料中生長繁殖，達到每10公斤底料培養產出幼蟲至少350克、每個蟲體質量25毫克以上。
10.根據權利要求I或2所述清香型白酒丟糟家蠅幼蟲生態轉化的方法，其特徵在於步驟(2)和步驟(3)所用的清香型白酒丟糟為清香型白酒釀酒後的鮮丟糟。
全文摘要
本發明公開了清香型白酒丟糟家蠅幼蟲生態轉化的方法，包括以下步驟蠅種採集和清潔飼養馴化、清香型白酒丟糟轉化適應蠅株的誘導和穩定、工業化蠅蛆蛋白生產底料的配製、纖維素酶高表達蠅株的誘導和穩定、清香型白酒丟糟生產蠅株的穩定以及蠅蛆工業化產品的生產。與現有技術相比，本發明採用生物技術進行種蠅酒糟生態轉化功能誘導和篩選、傳代、工程化飼養，採用現代化工程技術手段，實現以家蠅處理代謝為主的酒糟資源化治理，具有生態化程度高，生物利用度大，腐熟周期短(7天左右)，產品多元化、質量高，資源高附加值化，生產近零排放，無環境汙染，科學配比肥效高等其它方法無可比擬的優點。
文檔編號A23K1/18GK102783459SQ201210252010
公開日2012年11月21日 申請日期2012年7月20日 優先權日2012年7月20日
發明者吳建偉, 國果, 徐楠 申請人:貴州博康生物工程有限公司