摘要
黑水虻处理是近年来快速发展的餐厨垃圾资源化方法,餐厨垃圾可以被黑水虻幼虫(BSFL)转化为昆虫脂肪酸(FAs),用于动物饲料或作为生物柴油的来源。然而,受幼虫脂质代谢的限制,废弃油脂在虫沙中的分解比碳水化合物和蛋白质少,高含油废物还会抑制BSFL生长甚至死亡。本文从10种真菌中筛选对黑水虻处理垃圾油脂有强化去除作用的微生物,评价其去除能力和油脂降解机理,衡量工业化应用价值及可行性。 本研究筛选了10株酵母菌,分别对应6个菌种,考察其利用BSFL提高脂质转化性能的能力。解脂假丝酵母菌(CL2)的油脂去除率(95.0-97.1%)显著高于对照组(88.7%),幼虫的FA产量达到了餐厨垃圾FA的82.3-115.5%。此外,研究了CL2对高油含量(16-32%)餐厨垃圾的处理能力。在含油率为20-32%的底物中,油脂去除率由对照组的21.4-42.3%提高到80.5-93.3%。BSFL所能承受的脂质含量上限约为16%,CL2的富集使该上限提高到24%。真菌群落分析表明,CL2是强化油脂去除的菌株。CL2可能通过微生物分解代谢和同化废脂肪酸促进BSFL的脂质还原和转化。+ 选取CL2和酿酒酵母(SC2)菌株,探究灭菌和多次接种对BSFL的影响,通过比较不同生长时期BSFL的油脂累积和转化,评价不同条件下BSFL对垃圾资源化利用。结果显示在未灭菌底物中接种CL2,检测虫沙中微生物群落无解脂假丝酵母属,这说明CL2在餐厨垃圾的复杂菌群环境中没有竞争优势;而接种SC2可以显著提高BSFL对餐厨垃圾的处理和生物利用效率,添加SC组的垃圾减量化率分别为56.35%和58.22%(空白组为20.11%);接种SC2有效促进了BSFL的生长发育,在9d虫产率可达42.22%;多次接种SC2并不能有效提高BSFL体内脂肪的累积,其中SC组幼虫含油率为52.9%,+SC组为49.79%,脂肪酸组成和结构并无明显变化,饱和脂肪酸在6d-9d累积(1.66-5.56g),单不饱和脂肪酸与多不饱和脂肪酸产量相近(BK组为1.04g和0.85g)。 利用蛋白凝胶电泳分离杀菌肽、溶菌酶、防卫素;定量分析不同条件下BSFL抗菌肽冻干蛋白中溶菌酶含量(+SC组0.42mg/mL,20%组24mg/mL);与抑菌实验结果对照发现溶菌酶的含量并不是决定抗菌肽抑菌活性的唯一指标,抑菌活性可能还与其他小分子蛋白的含量有关;接种CL2和SC2均未能显著诱导BSFL产生特异性抗菌肽。 垃圾中的废弃油脂是黑水虻处理技术的难点,本研究结果证明了真菌强化是提高黑水虻处理餐厨垃圾油脂的有效方法,解脂假丝酵母是处理高油脂餐厨垃圾的优势种属,垃圾灭菌处理是真菌应用的必要条件,此研究结果具有实践应用意义以及生产推广前景。