自制環(huán)保酵素合標性研究

黃燕虹，徐綺揚，陳澤鋅，莊志榮

（汕頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東汕頭 515078）

目前，我國很多城市已經(jīng)推行了生活垃圾分類投放和處理，從中分離出大量濕垃圾，但當前的生化處理能力無法滿足龐大的濕垃圾處理需求[1-2]。因而，濕垃圾從源頭減量的必要性愈發(fā)凸顯，發(fā)酵處理是其中一個重要而有效的途徑，以餐廚生垃圾制作成環(huán)保酵素可推動濕垃圾減量。

環(huán)保酵素是泰國的樂素昆·普潘翁博士近40年的研究成果，是混合了糖和水的鮮垃圾（通?？梢岳斫鉃閺N余垃圾）經(jīng)酵母菌、醋酸菌、乳酸桿菌等多種微生物發(fā)酵后產(chǎn)生的棕色液體[3]。按照綠植類餐廚垃圾∶糖∶水=3∶1∶10的比例發(fā)酵3個月，過濾后可制得環(huán)保酵素[4]。環(huán)保酵素在垃圾減量實踐中取得較好成效，廣泛應(yīng)用在家居清潔、廢水處理、綠色種植、醫(yī)療消毒等方面。如河南毛莊村的環(huán)保酵素應(yīng)用數(shù)據(jù)顯示，垃圾減量可高達99.7%；北京市昌平區(qū)興壽辛莊村的環(huán)保酵素應(yīng)用數(shù)據(jù)顯示，廚余垃圾利用率達95%[5-7]。

我國于2018年制定了《植物酵素》（QB/T 5323—2018）[8]和《酵素產(chǎn)品分類導(dǎo)則》（QB/T 5324—2018）[9]行業(yè)標準，規(guī)范了酵素這一產(chǎn)品的分類、要求、制作方法，使雜亂的酵素制作領(lǐng)域有標準可以參照，促進了酵素產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。為研究用于廢水處理的自制環(huán)保酵素的合標性，研究團隊面向社會征集了33種自制酵素，對照上述標準的要求進行檢測，以判斷這些方法制作的酵素合規(guī)性。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

TDS檢測儀，廣東碧水；PH-848 pH計，希瑪儀表。氫氧化鈉（分析純）、酚酞指示劑、pH標準緩沖溶液，上海雷磁。

1.2 實驗方法

1.2.1 pH值檢測

在25 ℃條件下，用已知pH值的標準緩沖溶液進行校正。在玻璃容器中加入待測酵素，使其容量足夠浸沒電極，測定pH值。同一酵素進行兩次測定，數(shù)據(jù)取平均值。

1.2.2 TDS檢測

在25 ℃條件下，將TDS筆插入被測酵素中，待數(shù)值穩(wěn)定后讀取數(shù)值。同一酵素進行兩次測定，數(shù)據(jù)取平均值。

1.2.3 總酸檢測

取50 g酵素置于250 mL三角瓶中，加40～60 mL水及0.2 mL的1%酚酞指示劑，用0.1 mol/L的氫氧化鈉標準滴定溶液滴定至溶液微紅色，30 s不褪色即為滴定終點。記錄消耗的氫氧化鈉的量V1，以乳酸計算總酸的量。每個樣品檢測兩次，數(shù)值取平均值,同時做空白試驗。兩個平行樣的測定值相差不得大于平均值的2%，總酸含量X按照式（1）計算：

其中，C1為NaOH標準溶液的濃度，0.1 mol/L；V1為滴定消耗NaOH標準溶液的體積，mL；V為空白實驗消耗NaOH標準溶液的體積，mL；m為樣品質(zhì)量，50 g；K為乳酸換算系數(shù)，0.009。

1.2.4 合格率

通過與標準值進行比較，得出符合標準的樣品個數(shù)，從而得出每一指標的合格率，計算公式如（2）所示：

2 結(jié)果與分析

2.1 檢測結(jié)果

所選取的33個樣品酵素的制作方法、果皮類型及TDS、pH值和總酸的檢測數(shù)據(jù)如表1所示。按照規(guī)定，以處理廢水為目的的環(huán)保植物酵素，pH值≤4.5，TDS≥1 000 mg/L，總酸≥0.8 g/100 g[8]。因此，討論制作方法的標準與否、發(fā)酵次數(shù)、是否含有菠蘿、發(fā)酵時長和果皮類型對酵素合格率的影響，具體結(jié)果見文章2.2部分。

表1 酵素樣品基本信息及檢測數(shù)據(jù)

2.2 數(shù)據(jù)分析

2.2.1 制作方法標準性

如圖1所示，通過比較標準制作（1∶3∶10）和無嚴格標準制作環(huán)保酵素的TDS、pH、總酸合格率以及總合格率，可得出標準制作酵素的各種指標合格率和總合格率明顯優(yōu)于無嚴格標準制作酵素，特別是TDS和總酸的合格率，分別高出23個百分點和12個百分點，總合格率也明顯高出32個百分點。因此，應(yīng)嚴格按照標準制作方法進行環(huán)保酵素生產(chǎn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

圖1 制作方法標準性對合格率的影響

2.2.2 發(fā)酵次數(shù)

如圖2所示，比較首次發(fā)酵和二次發(fā)酵制作的環(huán)保酵素TDS、pH、總酸合格率以及總合格率可得出，首次發(fā)酵酵素的各種指標合格率和總合格率明顯優(yōu)于二次發(fā)酵制作酵素，TDS、pH以及總酸指標合格率分別高60、17和29個百分點，總合格率也明顯高76個百分點。

圖2 發(fā)酵次數(shù)對合格率的影響

2.2.3 菠蘿成分

如圖3所示，通過比較含菠蘿和不含菠蘿制作的環(huán)保酵素TDS、pH、總酸合格率以及總合格率可得出，含菠蘿的環(huán)保酵素各種指標合格率和總合格率明顯優(yōu)于不含菠蘿的環(huán)保酵素。含菠蘿的環(huán)保酵素總合格率高出28個百分點，且所有指標都達到100%合格。

圖3 菠蘿成分對合格率的影響

2.2.4 發(fā)酵時長

環(huán)保酵素的發(fā)酵時長對其酶活性存在一定的影響。如圖4所示，通過比較發(fā)酵時長超過一年和一年內(nèi)制作的環(huán)保酵素TDS、pH、總酸合格率以及總合格率可得出，發(fā)酵時長一年內(nèi)的環(huán)保酵素的TDS合格率、pH合格率和總合格率明顯優(yōu)于發(fā)酵時長超過一年的環(huán)保酵素，但總酸合格率情況相反。

圖4 發(fā)酵時長對合格率的影響

2.2.5 果皮類型

如圖5所示，通過比較單獨水果和混合水果制作的環(huán)保酵素TDS、pH、總酸合格率以及總合格率可得出，混合水果制作的環(huán)保酵素各種指標合格率和總合格率明顯優(yōu)于單獨水果，總合格率高15個百分點（所述“單獨水果”不含以菠蘿為原料的酵素樣品）。

圖5 單獨水果和混合水果制作的環(huán)保酵素TDS、pH、總酸、總合格率

3 結(jié)論

以環(huán)保酵素的制作和應(yīng)用為切入口和突破口，垃圾規(guī)?；瘻p量取得較大成效，但制作中要注意：家庭自制酵素要嚴格按照1∶3∶10的標準去制作，避免為減少用糖而進行二次發(fā)酵；盡量使用多種果皮為原料進行發(fā)酵；制作時間并非越久越好，在酵素成熟后，盡量在一年之內(nèi)使用；自制環(huán)保酵素加上菠蘿或菠蘿皮，達標性更佳。