(一)黑水虻養(yǎng)殖周期較短、資源化程度高
目前研究較為深入的食腐動物處理技術主要有家蠅、蚯蚓及黑水虻。家蠅從卵到成蟲只需3~4 天,完成一個世代僅需10 天左右,雖然家蠅的世代周期短,但是,家蠅不僅擾民和影響人類環(huán)境,還可能傳播疾病。蚯蚓的養(yǎng)殖周期一般為4~5 個月,黑水虻的全生命周期包括卵、幼蟲、預蛹、蛹、成蟲共五個階段,周期約為35 天,與蚯蚓相比,黑水虻的養(yǎng)殖速度快,周期較短。
黑水虻處理廚余垃圾工藝的資源化程度高,據(jù)調(diào)查,廣東某黑水虻處理基地10 噸的廚余垃圾可生產(chǎn)2 噸的幼蟲以及1 噸的蟲糞,只剩4~5% 的剩余物,均是混雜在廚余垃圾中的塑料、木竹等黑水虻無法采食的物質(zhì)。只要廚余垃圾分類準確率能達到一個較高的水平,剩余物的比例將更小。
(二)營養(yǎng)價值高
黑水虻幼蟲的營養(yǎng)價值高,據(jù)文獻報道,干重高達42% 左右,雖然黑水虻采食來料的營養(yǎng)價值影響了黑水虻幼蟲的營養(yǎng)價值,但是干物質(zhì)中的粗蛋白質(zhì)含量仍普遍高達32~52%,與豆粕的蛋白含量相近,粗脂肪普遍高達31%~38%,灰分為11%~15%,而且富含鉀、鈣、鎂、鐵、銅、鋅、錳、磷等物質(zhì)和微量元素,富含粗纖維、月桂酸、抗菌物質(zhì)和甲殼素等物質(zhì)。
雖然,黑水虻幼蟲的氨基酸總含量低于黃粉蟲、蠅蛆、桑蠶蛹的氨基酸的含量,但是,必需的氨基酸如賴氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、纈氨酸和酪氨酸含量較高,可通過優(yōu)化飼料配方增加飼料氨基酸含量,并不影響黑水虻作為動物飼料蛋白的品質(zhì)。黑水虻幼蟲鉛、汞、鎘、鉻、砷等無機污染物指標以及細菌總數(shù)、霉菌總數(shù)、沙門氏菌、組胺等微生物污染物指標均符合《飼料衛(wèi)生標準》(GB 13078-2017)的要求,具有巨大的市場前景。據(jù)研究,經(jīng)處理后的蟲糞可作為有機肥,有機質(zhì)和總養(yǎng)分含量均高于《有機肥料標準》(NY525-2012)的技術要求,具有較高的肥效,能促進植物生長。蟲糞的各項指標均達到《有機肥料標準》的要求。
(三)藥用價值高
黑水虻具有較大的藥用價值,黑水虻幼蟲富含抗菌肽、蛋白酶、脂肪酸、水解酶、凝集素等抗菌成分。因此,黑水虻具有較強的免疫能力,其幼蟲體內(nèi)可消化霍亂、瘧疾等病原微生物,是近年來藥物研發(fā)的良好素材。據(jù)研究,黑水虻體內(nèi)的抗菌肽具有抗癌活性,其抗菌肽對癌細胞的作用具有選擇性,黑水虻抗菌肽對正常細胞的毒性較小,對正常細胞無毒、對紅細胞不溶血,表明黑水虻抗菌肽粗提物是腫瘤藥物的研發(fā)方向之一。黑水虻分泌物體己二酸有著抗菌能力,目前已在歐美地區(qū)被用于燒傷、創(chuàng)傷傷口愈合等臨床治療領域。預蛹蟲殼中還含有殼聚糖,是近年來的醫(yī)藥領域研究熱點,具有生物降解性、生物相容性、無毒性、抑菌、抗癌、降脂、增強免疫等多種優(yōu)良功能,廣泛應用于食品、紡織、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、美容保健、化妝品、醫(yī)藥等領域。
(四)黑水虻幼蟲飼料化應用
2013 年聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織發(fā)布的《可食用昆蟲:食物和飼料保障的未來前景》的報告稱可在世界范圍內(nèi)用昆蟲替代畜禽蛋白飼料的來源,黑水虻被列入其中。魚粉是一種優(yōu)良的蛋白飼料,是水產(chǎn)動物、家禽和豬等動物的主要飼料來源,我國魚粉市場需求量巨大,但我國魚粉工業(yè)起步較晚,長期依賴進口。黑水虻幼蟲干燥粉碎后可替代魚粉喂養(yǎng)家禽、魚等經(jīng)濟動物。黑水虻幼蟲替代魚粉具有明顯的價格優(yōu)勢,根據(jù)各主要港口報價,2020 年8 月秘魯魚粉國內(nèi)各港口報價約為12700~13700 元/t。據(jù)調(diào)查,廣東省內(nèi)黑水虻幼蟲(烘干)的售價為6000 元/t 左右,黑水虻價格優(yōu)勢明顯。并且,黑水虻蟲體中含有大量的粗蛋白、抗菌肽、各類酶等成分,對于養(yǎng)殖業(yè)疫病防控也能夠起到一定作用。
黑水虻幼蟲替代魚粉還具有一定營養(yǎng)價值的優(yōu)勢,其含有豐富的蛋白質(zhì)、粗脂肪、天然抗菌物質(zhì)、甲殼素和礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分。研究表明,使用黑水虻幼蟲作蛋白飼料能普遍提升水產(chǎn)動物、家禽和豬等的飼料品質(zhì)和營養(yǎng)成分,提升飼養(yǎng)動物的健康水平。
(五)成本較低、經(jīng)濟效益高
據(jù)調(diào)查,廣東省黑水虻處理廚余垃圾工藝項目的建設費用約為10~35 萬元/t(由于地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展不同,項目用地成本不同,建設運營費用也不一樣),運營費用約為90 元/t。
主流的厭氧消化工藝項目建設費用約為40~52 萬元/t,運營費用約為270~300 元/t,與厭氧消化相比,黑水虻處理工藝建設運營費用較低。10 噸的廚余垃圾可生產(chǎn)2 噸的幼蟲以及1 噸的蟲糞,烘干的黑水虻幼蟲和蟲糞的售價分別為6000 元/t 和500 元/t 左右,產(chǎn)品價值高,產(chǎn)品銷路良好、經(jīng)濟效益高,大部分項目不需要政府補貼都可運行。
(六)對人類環(huán)境友好
黑水虻成蟲不擾民,與家蠅相比,不會隨意進入人類居住環(huán)境,不傳播疾病。而家蠅攜帶了30 多種病菌,對環(huán)境衛(wèi)生影響大。而且,黑水虻能夠有效地控制野生的家蠅種群,有研究顯示黑水虻可以抑制家蠅種群數(shù)量,減少疾病傳播,其幼蟲能分泌抑制家蠅的物質(zhì),降低家蠅幼蟲在黑水虻處理過的糞便的成活率,從而減少家蠅種群數(shù)量。
(一)技術不穩(wěn)定
黑水虻處理技術與厭氧消化或者好氧堆肥等傳統(tǒng)廚余垃圾處理技術相比,技術不穩(wěn)定。黑水虻處理技術項目規(guī)模小,一般在100t/d 及以下。在黑水虻技術工藝逐步放大的過程中,在孵化、飼喂和加工等環(huán)節(jié)存在一定技術瓶頸,需要控制好溫度、濕度、光照等條件。孵化環(huán)節(jié)需嚴格控制其成蟲率,防止成蟲過多導致衍生的生態(tài)侵害。飼喂環(huán)節(jié)決定了黑水虻產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定性問題,由于黑水虻幼蟲的營養(yǎng)價值受廚余垃圾來料營養(yǎng)價值的影響,來料的純度與新鮮度也會嚴重影響黑水虻幼蟲的品質(zhì),導致了黑水虻產(chǎn)品品質(zhì)的不穩(wěn)定性。加工環(huán)節(jié)的黑水虻生產(chǎn)設備落后,設備自動化程度不高,運行不穩(wěn)定,限制了加工和產(chǎn)量,影響限制了黑水虻的規(guī)?;彤a(chǎn)業(yè)化。
(二)產(chǎn)品存在風險
黑水虻幼蟲的營養(yǎng)價值受廚余垃圾來料營養(yǎng)價值的影響,由于來料的渠道多樣性/ 廚余垃圾來料的復雜性等因素導致了產(chǎn)品存在一定的風險。黑水虻幼蟲作為蛋白飼料的安全性評估還不夠全面,有害物質(zhì)轉化機制的研究還不夠深入。由于廚余垃圾來源存在重金屬、大腸桿菌和沙門氏菌等化學污染和微生物的殘留風險,甚至廚余垃圾在儲存或處理過程中可能產(chǎn)生黃曲霉素等有害物質(zhì),導致黑水虻幼蟲產(chǎn)品存在蛋白同源的問題。另外,黑水虻蟲糞作為肥料的安全性評估也同樣不夠全面,其對農(nóng)田土壤影響不明確;作為農(nóng)用肥料,其安全性、有效性缺乏長期穩(wěn)定的田間示范試驗數(shù)據(jù)支撐。
(三)缺乏相關技術標準規(guī)范
2017 年歐盟委員會正式通過了2017/893 號決議,授權使用昆蟲蛋白作為水產(chǎn)養(yǎng)殖的飼料。該一授權僅限于包括黑水虻在內(nèi)的七個物種的名單,而且這些物種必須達到“飼料級”才能被飼用。由于黑水虻處理技術屬于生物處理技術,與傳統(tǒng)的厭氧消化和好氧堆肥技術不同,需要針對黑水虻處理技術的優(yōu)缺點建立系統(tǒng)的標準規(guī)范體系。然而,黑水虻處理技術缺少相關國家或行業(yè)的標準規(guī)范,而且行業(yè)標準《餐廚垃圾處理技術規(guī)范》也沒有規(guī)范黑水虻處理技術項目選址、養(yǎng)殖、環(huán)保、產(chǎn)品等行為,產(chǎn)品幼蟲蛋白飼料和蟲糞也缺乏專門的產(chǎn)品標準。