厨余垃圾经大头金蝇幼虫转化养殖塘鱼方法建立及其环境健康风险评价

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随着社会经济的快速发展和人民生活水平的显著提高,旅游餐饮业快速发展,厨余垃圾产生量逐年升高。厨余垃圾的处理问题给社会经济和环境带来了巨大压力,而现有的厨余垃圾处理方式存在成本高,技术不完善,易造成二次污染、资源化利用率低,安全性低及潜在食物链风险等问题。因此,需要寻找实现厨余垃圾资源化利用的高效安全方法。蝇类昆虫嗅觉灵敏且具有翅膀,可以迅速地找到环境中的有机废弃物,且繁殖速度快。大头金蝇(Chrysomya megacephala)是垃圾填埋场的优势蝇种,其产卵量大,繁殖率高,幼虫生长期为5-6天,是大量取食有机废弃物的时期。本研究通过大头金蝇幼虫转化厨余垃圾,并利用蝇蛆产品养殖瓯江彩鲤(Cyprinus carpio var.color),建立厨余垃圾经大头金蝇幼虫转化养殖塘鱼方法。探讨厨余垃圾对蝇虫产品品质的影响,蝇蛆粉替代鱼粉对瓯江彩鲤养殖效果的影响,揭示重金属和多环芳烃(PAHs)在厨余垃圾-蝇蛆-瓯江彩鲤中的富集效应及其环境风险和人体健康风险。主要研究结果如下:(1)不同接卵密度和菜肴类厨余垃圾占比均对大头金蝇幼虫体重、产量和厨余垃圾转化率产生影响,综合考虑这三种因素,确定优化后的大头金蝇幼虫转化厨余垃圾最适方法是:接卵密度为2.0 g/kg,菜肴类厨余垃圾占比为80-100%。1 kg厨余垃圾可以产出200 g左右的大头金蝇鲜幼虫,厨余垃圾减量60%以上。(2)不同接卵密度和菜肴类厨余垃圾占比下收获的大头金蝇幼虫粗蛋白含量在40-50%之间,粗脂肪含量在35%以上,总营养物质水平(粗蛋白+粗脂肪)可达到80%。必需氨基酸占总氨基酸的47.1%,必需氨基酸与非必需氨基酸之比为0.89,符合WTO/FAO理想蛋白参考模式。当菜肴类厨余垃圾占比大于80%,接卵密度大于0.5g/kg时,残渣pH为5.5-6.9,符合我国农业部有机肥标准(pH:5.5-8.0)。厨余垃圾经大头金蝇转化后全氮含量降低了17-66%,全磷含量增加了94-630%,全钾含量增加了38-119%。(3)大头金蝇幼虫能够不同程度地富集厨余垃圾中的Fe、Cu、Zn、As、Ni、Cr、Cd和Pb,As、Cr、Cd和Pb的含量符合我国饲料卫生标准(GB 13078-2017)。大头金蝇幼虫排泄或未富集的重金属进入残渣,As、Cr、Cd和Pb的含量符合我国农业部有机肥标准(NY 525-2012),残渣重金属潜在生态风险等级为轻微危害。大头金蝇幼虫PAHs总量平均为183μg/kg,BaP的富集系数最大(19.8),含量最高,占PAHs总量的46.7%。5,6环PAHs含量高于2,3环PAHs高于4环PAHs。残渣PAHs总量平均为135μg/kg,BaP的含量最高,占PAHs总量的72.5%。5,6环PAHs含量高于2,3环PAHs高于4环PAHs。72%的残渣样品中的PAHs超过荷兰土壤标准规定的TEQBaP10浓度限值33.0μg/kg,存在潜在生态风险。(4)大头金蝇蝇蛆粉替代鱼粉不影响瓯江彩鲤的存活率并有助于其生长,替代50%时增重率、特定生长率、摄食量、饲料系数、蛋白质效率最佳,替代100%时各指标显著降低。蝇蛆粉替代鱼粉对瓯江彩鲤肌肉水分、粗蛋白、粗脂肪含量无显著影响。呈味氨基酸甘氨酸和丙氨酸的变异系数较大,分别为17.1%和21.6%。氨基酸总量随替代比例的增加先增加后降低,替代比例过高会造成瓯江彩鲤营养不平衡。综上,50%为大头金蝇蝇蛆粉替代鱼粉养殖瓯江彩鲤的最佳替代比例。(5)瓯江彩鲤肌肉中重金属As、Cr、Cd和Pb的含量符合我国食品安全标准(GB2762-2012)。肌肉中2,3环PAHs、4环PAHs、5,6环PAHs和总PAHs含量均随着大头金蝇蝇蛆粉替代鱼粉比例的增加先增加后降低,替代50%组显著高于未替代组和替代100%组。其中BaP的含量为0.5-0.6μg/kg,ww,符合我国食品安全标准(5μg/kg,ww)。通过鱼的食用,重金属和PAHs对成人和儿童均不存在非致癌风险和致癌风险。
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