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-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,以此为基础生产含有活性酶、活性肽等活性物质的营养液和叶面肥。研制出的利用蚯蚓自身蛋白水解酶酶解制备蚯蚓液的加工工艺和调控条件技术。工艺简便、易行,可操作性强。蚯蚓体蛋白的水解产物分析:83-85%为游氨基酸,15-17%为短肽 或小分子蛋白质。根据中国农科院科技文献信息中心查新结果,研制出的利用蚯蚓自身蛋白水解酶酶解制备蚯蚓肽的方法及所建立的蚯蚓活性成分的定量诱导方法在国内外均为首创。蚯蚓植酸酶和抗菌肽 均为国内外的首次发现与证实。
2.蚯蚓复合氨基酸系列产品的开发
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,研究开发出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;另外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,这从机理上解释了复合蚯蚓营养保健液促进幼畜生长发育;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。因此,蚯蚓体液开发前景广阔。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。同时依据蚯蚓液的抗菌特性和营养丰富的特点,研究开发出了新一代的蚯蚓氨基酸叶面肥和氨基酸农药。
(1)动物用复合蚯蚓营养液
动物用复合蚯蚓营养液主要技术原理是根据蚯蚓含有丰富的蛋白质、矿物元素、诱食因子及有效的抗菌成分和未知因子的特性,采用科学的提取方法并参照动物的营养需要和消化特点,研制出具有营养强化、抗病保健和诱食作用的仔猪、鱼用复合蚯蚓营养保健液。仔猪、鱼用复合蚯蚓营养保健液的营养成分含量为:游离氨基酸 ≥80g/l,小分子活性肽≥5g/l, 铁≥330mg/l, 锌≥6mg/l, 铜≥1mg/l,硒≥0.3mg/l,VA ≥13mg/l,VB1 ≥50mg/l,VB2 ≥80 mg/l,Vc ≥250 mg/l。急性毒性实验和保质期检测对大白鼠、猪等试验动物未见异常。保存两年后,氨基酸等主要成分未见显著变化。研制开发的动物用复合蚯蚓营养保健液应用于生产中,试验仔猪早开食2-3天,35天断奶重8.87千克较对照提高了16.5%,平均日增重提高17.8%,仔猪成活率达97%,仔猪黄白痢发病率下降了15-20个百分点,饲料成本下降20.8%;试验鱼壮健、活动力强,鱼苗成活率提高了14个百分点。亩均净产鱼种1739.3千克,提高17%,鱼平均尾重提高了20.4%,亩均获利增加19.7% 。
(2)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,却非常洗跃,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、河北等地的蔬菜基地,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。
(3)氨基酸农药
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。
3、效益分析:
经济效益
(1)动物用复合蚯蚓营养保健液
每生产1公斤动物用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,按公斤动物用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。
(2)蚯蚓氨基酸叶面肥和氨基酸农药
按每生产1公斤蚯蚓氨基酸叶面肥纯利润3.50元计,产品规模化生产后,年产蚯蚓氨基酸叶面肥300吨;年获利105万元; 1公斤蚯蚓氨基酸农药纯利润8.50元,年产氨基酸农药50吨,年获利42.2万元。
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。这一系列技术使有机废弃物作为一种资源被高价值的合理循环利用。养殖业通过此项技术体系的开发,从整体上走合理的生态模式,沿着这一思路进行广泛研究与开发,将为畜牧业规模化生产后解决粪便的注集问题开拓了一条解决途径。并极大促进当地生态农业的发展。
4、市场前景分析
有机食品已成为我国沿海城市和内陆大中城市人们追求的目标。因此,大力发展天然的动物营养饲料添加剂和安全、无毒、无污染、无公害的新型氨基酸肥料必会极大促进无公害有机食品的生产,其市场前景广阔。
随着无公害食品(绿色食品)发展的需要,天然生物药品和营养强化添加剂发展很快并有逐步取代化学品的趋势。蚯蚓是一种蛋白质含量高、氨基酸比例较适宜的动物蛋白质饲料,同时蚯蚓作为一种中药材,在我国应用已有几千年的历史,近代研究表明蚯蚓体内含有丰富的维生素A、维生素B1、维生素B2,6-羟基嘌呤、琥珀酸、胆碱、蚯蚓素及某些抗生素和活性酶。因此本技术成果以蚯蚓为原料,利用其营养药用的双重作用,开发研制的复合蚯蚓营养保健液,作为一种天然的新型饲料添加剂,它具有吸收率高,促消化代谢作用强的特点。在施用方法上,既可用于动物饮水中,又可拌在饲料中。是较理想的新型饲料添加剂。具有很好的发展前途和广阔的推广应用前景。利用蚯蚓养殖处理畜禽粪便等有机废弃物,组成一个畜禽粪便-蚯蚓-营养保健液(饲料添加剂)-鱼(猪)多级生产综合利用生态链。对于改善生态环境,促进养殖业的持续发展具有重要意义。同时该技术成果的推广应用将有力地促进我省乃至全国养殖业的发展,对目前养殖业走出低谷也将起到一定的推动作用。
蚯蚓酶解产物复合氨基酸适当添加营养元素后形成的植物营养叶面肥为一种新型的安全、无毒无污染、无公害的叶面肥料。与化肥比较,它(1)养分齐全。(2)由于含有多种氨基酸,增加作物糖分,增强作物抗旱、抗病能力(3)使用后土地不板结,可改良土壤,使用安全,因而是生产有机食品的理想肥料。
5、运作与管理方式
以企业形式运作。并采用公司加农户的方式吸收农民联合养殖为蚯蚓深加工提供充足的原料。企业主要搞深加工,打市场。公司按现代企业管理模式,对产、加、销全过程进行一体化管理。建立利益共享的机制。企业与农民(户)优势互补、互惠互利、讲求实效、共同发展。