[00997196]蚯蚓酶解制造系列农用生化产品项目可行性报告

该项目技术由中国农业大学资源环境学院提供。内容包括蚯蚓酶解生产花卉专用蚯蚓粪有机肥、生产猪、鸡、鱼用复合营养保健液、生产氨基酸叶面肥、氨基酸农药等系列农用生化产品开发。该项目预计总投入165.2万元。项目主要内容：Ⅰ.规模化蚯蚓养殖高产技术：蚯蚓是一种经济价值很高的无脊椎动物。在前人研究工作的基础上，合作方重点对人工饵料条件下蚯蚓的高产生态因子进行了研究，并创立了蚯蚓高产养殖理论与系列技术。(1)蚯蚓高产人工养殖的理论特点：①蚯蚓最适的繁殖条件是：25℃、70％湿度和pH6。对于生产增重为主要目的的蚯蚓，其适宜条件是18℃、湿度65％和pH8-9。②蚯蚓在饵料中潜入的最大深度达70cm；99.2％分布于50cm深度范围内。蚯蚓生长饵料厚度加大到50cm是可行的。③蚯蚓产卵空间主要在6-20cm深度范围内，在15cm范围内产卵数随着饵料深度增加而增加。种蚓池的饵料厚度以15-20cm为宜。④种蚓养殖密度，放养成蚓以每平方米10000±200条，繁殖性能最佳。⑤蚯蚓个体性成熟为60-70天。90-100天个体重达最大值。达性成熟和达个体最大重的时间与放养密度无关；随着密度增大，个体重降低。但群体生物量随密度增大而增加。生产群蚯蚓放养密度可以增加到5.5万条/米<'2>。一般管理条件以3-5万条/米<'2>为宜；蚯蚓增重曲线呈“S”型。在快速增长期与增重缓慢期的拐点处为蚯蚓最佳收获期，此时外部特征为环带刚形成，个体重随放养密度变化而有变化。5-5.5万条/米<'2>条件下，为0.38±0.02g时收获经济效益最佳。⑥牛粪、食用菌渣(锯末)、果渣为蚯蚓高产饲料因子。这几种饲料搭配，最适宜蚯蚓生长、繁殖。⑦不同饵料对鲜蚓、干蚓、蚓粪氨基酸含量有直接影响。牛粪加蘑菇渣高产优质配方饲料的蚯蚓，干蚓氨基酸含量接近进口鱼粉，优于国产鱼粉；蚓粪氨基酸含量较麸皮低，但某些限制性氨基酸含量高于麸皮，蚓粪完全可作为麸皮替代物在畜牧上应用。(2)高产养殖系列技术要点：该系列技术包括深层高密度养殖、温床塑料大棚高产养殖与周年循环养殖。解决了蚯蚓养殖中产量低、生产不连续多年来一直未解决好的问题。而且，简便易行，成本低，适合农村和养殖场推广。其技术要点为：①深层高密度养殖(生产群)。养殖深度由常规的20cm加深到50cm，养殖密度由常规的1.5-2万条/m<'2>加大到3-5万条/m<'2>。②采用种蚓、生产蚓分开养殖，全进全出，连接作业养殖工艺。③选用含有牛粪、食用菌渣、果渣最佳饲料因子的高产优质蚯蚓饲料配方。④最佳收获期(蚯蚓刚出现环带)适时收获，缩短养殖周期，提高经济效益。Ⅱ.蚯蚓的综合利用：蚯蚓的综合利用包括蚓体的利用和蚓粪的利用两个方面：(1)蚓体的综合利用：蚓体的综合利用按应用层次可分为直接利用的初级层次、蛋白质层次和氨基酸层次，把蚯蚓蛋白进一步水解可制取复合氨基酸，即得到更深层次，更为广泛的用途。①蚯蚓液的加工工艺与营养价值分析：蚯蚓消化道内有10多种蛋白水解酶如蚯蚓纤溶酶等，这些蛋白酶类对蛋白质有较强的水解活性，可使蛋白质发生水解作用。合作方的中国农大，利用此特性通过数次实验得到加工工艺：蚯蚓预处理--酶解--蚯蚓原液--去杂灭菌--蚯蚓氨基酸原液一系列产品，该方法使蚯蚓体内酶保持较高活性，把蚯蚓体蛋白水解成可溶性小分子活性多肽和氨基酸，从而得到较高营养价值的蚯蚓液，以此为基础生产酶、活性肽等活性物质的营养液和叶面肥。②蚯蚓复合营养保健液的研制：合作方的中国农大依据蚯蚓液的理化特性和上述的营养价值，并参照鱼、猪、鸡等的营养要求，研究了蚯蚓液作为营养补饲、抗病防病和诱食剂的可能性，发现：蚯蚓中的氨基酸组成与畜禽及鱼类等体内组织蛋白质的氨基酸的组成相仿，并且水解产物中含有抗病和促进动物生长等多种功能的活性多肽，根据营养学理论，如果将各种必需氨基酸以最适宜的比例投喂动物体，则能得到最高的利用效率，故采用蚯蚓作添加剂生产配合饲料，动物能充分的吸收，极大促进生长；而且其氨基酸中谷氨酸占10％(味精中的鲜味是谷氨酸)，氨基酸种类齐全，可使养殖动物肉嫩鲜美，品质提高；目前，作为补充动物生长发育所必须的微量元素的添加剂中氨基酸螯合盐是公认的动物的理想的饲料添加剂，但由于生产工艺较复杂，成本较高，价格较贵，在生产中推广受到一定限制，合作方利用蚯蚓自身酶，以酶法水解蛋白后，与金属螯合反应，并以吸附剂百分之百利用螯合反应液，能耗低、工艺简单、生产成本低，原料丰富。综上，作为一种新型饲料添加剂用于规模化生产是可行的。与此同时，合作方对机理进行了研究，首次发现蚯蚓体内含有高活性的植酸梅，植酸梅能显著提高单胃动物饲料中矿物元素的消化吸收，这可能部分地解释了复合蚯蚓营养保健液促进幼畜生长发育的机理；还证明了蚯蚓体液含有广抗菌谱的抗菌物质，并首次分离纯化出一种抗菌肽--酸性四十肽，它可能是蚯蚓体液抗菌组分之一。复合蚯蚓营养保健液的抗病保健作用与之有关。即，该研究依据充分，效果明显，因此，前景广阔。③氨基酸肥料：以蚯蚓酶解产物复合氨基酸，在适当的条件下螯合镁、锌、锰、铁、钼、硼等中量、微量元素，同时酌量添加氮、磷、钾常量元素所得的植物营养氨基酸肥料，具有多种功能：①含有蚓体水解液18种氨基酸。由于其以分子状态穿过细胞膜进入植物细胞内，易被植物吸收，肥效快。另外，氨基酸对植物的营养贡献不只是提供氮源，还对植物的生理代谢有不可低估的影响，如氨基酸，具有减轻植物重金属离子的毒害作用。②含有必需的微量元素。这是由于微量元素的作用是参与许多酶系统的活动，酶在植物体的生理活动中起到触媒的作用，虽然含量很少，却非常活跃，对植物叶绿素和蛋的质的合成、光合作用起着重要的促进和调节作用。所以它与常量元素(N、P、K、Ca、Mg、S、Cl)同样重要，不能互相代替。植物缺乏微量元素，常会引起生长不良，造成农作物减产或品质低下，甚至颗粒无收。诸如：植物缺铁会发生“黄叶病”；果树缺铜会发生“枯枝病”；禾谷类缺锌发生“白苗病”；缺硼的油菜会造成“开花不结实”等。所以80年代以来，微肥的制造方法从单一元素向着多种元素复配的方向发展。③含有稀土元素(镧和铈等)。现代科学研究已经证实，稀土元素能强烈刺激植物对营养元素的吸收并加速养分在植物体内的运转。④微量元素和稀土元素以氨基酸络合螯合态形式存在，容易被植物吸收，提高肥料的利用率。⑤含有一定量的表面活性剂，对内可使络合态稳定存在，对外具有润湿作用，便于吸收植物营养物质。通过在北京市顺义区三高示范区蔬菜基地，对西红柿、黄瓜、茄子、青椒等四种作物进行了肥效对比的应用试验得出，其效果明显。表明复合氨基酸肥料具有增产效果好的特点，可以进行规模生产。④氨基酸农药：合作方对近几年相关发明专利进行了综合分析，提出了氨基酸药肥双重功能的产品(集杀虫、驱虫、杀菌、营养等多种功能为一体)设计方案，其产品的组成物与复合氨基酸有机微肥基本相同；A.含有18种氨基酸和作物所需的微量元素及稀土元素。氨基酸可对作物直接补充蛋白质，微量元素和稀土元素能起到活泼植物体内机制的独特功能，既全面了作物所需的营养，又提高了对N、P、K等常量元素的利用率。B.有机微量元素能提高作物抗疫能力，具有抵抗病虫害功能。中国农业，近年来农药用量逐年增长，其主要原因是土壤中的微量元素随着水土流失和作物吸收而逐年减少，历年来没有得到足够的补充，造成作物“缺微”。失去抗疫能力，而病虫害又逐年适应在农药环境中的生存，抗药性增强，两者成反比发展。农业要发展，只有大量利用农药抗病虫害，如此就形成恶性循环。所以解决这问题的根本途径只有从提高作物机体的免疫力入手，才能减少农业投入、提高经济效益，改良作物品质(降低作物的毒素残留量)。该研究的微量元素和氨基酸呈螯合态结合，有利于植物吸收“补微”。C.原料充足，生产工艺简单。氨基酸原料取之于有机废物饲养的蚯蚓体，构成生态的良性循环链，可以永续地利用。对试制的氨基酸药肥液的杀效果进行了初步试验，其结果为可使生长在蔬菜叶上的蚜虫于一周左右时间内全部干死。因此，适合于进一步的开发研究。(2)蚓粪的利用：蚓粪对改善土壤肥力的作用，已做过大量的研究。就现阶段科学上承认的蚓粪作为肥料，其主要特点可归纳为：①富有合理的团粒结构和保持水肥的能力。蚯蚓吞食有机物后，经消化系统的作用，形成酸碱中性、水气调和、孔隙大的团粒结构，耐水冲刷，且有保水、保肥的性能，适合于农作物的生长发育。②含有丰富的养分，有效成分高。蚯蚓为了自身生活的需要，吞食大量的有机物等营养成分，经蚯蚓消化、分解的代谢过程，排出的蚓粪不但含有植物所需的常量元素，而更重要的是通过微生物作用，使矿物质元素变成水溶性的易被植物吸收的有效成分以及未知的植物生长素。这是蚓粪与传统堆肥法生产的肥料之间的一大区别。③含有蚯蚓消化道微生物产生的活性物质。蚯蚓消化道是某些细菌和放线菌等微生物的一个小型的活的“培养室”。当蚯蚓吃进带有微生物的有机废物后，随着食物在消化道中的流水作业过程，某些微生物大量繁殖，有人测试表明，从消化道的前端到后端，往往以数学指数的速度增加数量。这样，在排出的蚓粪中含有大量的微生物，由于蚓粪营养丰富，排出的蚓粪在第一周内细菌的数量还要成倍增加，直到数周后仍不下降。因而，带有保持旺盛活力微生物的蚓粪便成了土壤微生物的传播中心，也是土壤有机物的分解中心，极大地提高了地力，所以这也是其他肥料无可替代的再生性肥料。④肥料稳定、无味。较之传统的混合肥料，消除了加工中的不利条件：恶臭、苍蝇等污染。蚯蚓处理废物及蚓粪作为多功能生物肥受到世界各国普遍关注，因而蚯蚓生物反应器高效处理有机废物的技术也就因运而生。蚯蚓生物反应器是世界著名蚯蚓专家爱得华兹(美国)80年代中期设计的一种有机废弃物处理装置，90年代以来，对该肥应器进行了较大的改进，处理效率更高。1998年，受爱得华兹教授的邀请，中国农业大学孙振钧赴美合作研究，对该技术作了改进，使之成本更低，更能符合发展中国家的推广应用。并在蚯蚓饲料中接种了有益微生物和添加矿物元素，生产的多功能生物肥料效果更好。其工艺流程为：利用蚯蚓生物反应器生产高级有机肥工艺流程：工程菌→堆肥→蚯蚓生物反应器→原始蚯蚓粪肥→筛分加工→精蚯蚓粪肥→种群控制→温、湿度控制→包装→空气干燥→大于50mm粗粒因此，规模化生产多功能蚓粪生物肥料，不仅可行，还是21世纪环保和有机食品发展的必由之路。技术经济指标：(1)复合蚯蚓营养保健液生产成本3.50/kg，售价10.00元/kg，产品推广应用后，每公斤复合蚯蚓营养液可为用户带来的经济效益为35元。(2)蚯蚓氨基酸叶面肥的质量达到国家标准GBT17419-1998。推广应用后，粮食作物可增产10-20％，经济作物可增产20-70％。(3)蚯蚓氨基酸农药达到国家标准，推广应用后，对蔬菜、瓜果、粮食的病害防治均获得很好的效果，可使蔬菜增产20-70％，粮食增产20-40％。规模产业化分析：在五年的合作期限内，实现年产花卉专用有机肥1500吨；年产饲用蚯蚓营养保健液150吨；年产蚯蚓氨基酸叶面肥300吨；年产氨基酸农药50吨，以形成该系列产品的规模生产能力。效益分析：Ⅰ.经济效益：(1)多功能蚯蚓粪生物有机肥：按每吨多功能蚯蚓粪肥销售价600元计(极保守价格，若制成小包装花肥，每吨市价在1800元以上)，扣除成本180.55元，可获利419.45元/吨，年产1500吨，可获利63.9万元。(2)复合蚯蚓营养保健液：每生产1公斤复合蚯蚓营养保健液，其生产成本3.5元，售价10.0元，纯利润6.50元。产品规模化生产后，年生产保健液150吨，年获利97.5万元。在生产单位推广应用后，按公斤复合蚯蚓营养保健液可为企业或用户带来的经济效益为15.0元计，可带来经济效益225万元。综合经济效益达322.5万元。Ⅱ.生态效益：该技术应用后，一改过去养殖场粪便成堆，注水横流，蝇蛆成群，恶臭熏天的旧面貌，如今的试验养殖场，粪便集中起来为蚯蚓提供饵料，成吨的活蚓用于生产蚯蚓营养液及制品，再反过来用于农业生产中，促进农牧业的发展。这一