自制環保酵素合標性研究

黃燕虹，徐綺揚，陳澤鋅，莊志榮

（汕頭職業技術學院，廣東汕頭 515078）

目前，我國很多城市已經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凸顯，發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保酵素可推動濕垃圾減量。

環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（通常可以理解為廚余垃圾）經酵母菌、醋酸菌、乳酸桿菌等多種微生物發酵后產生的棕色液體[3]。按照綠植類餐廚垃圾∶糖∶水=3∶1∶10的比例發酵3個月，過濾后可制得環保酵素[4]。環保酵素在垃圾減量實踐中取得較好成效，廣泛應用在家居清潔、廢水處理、綠色種植、醫療消毒等方面。如河南毛莊村的環保酵素應用數據顯示，垃圾減量可高達99.7%；北京市昌平區興壽辛莊村的環保酵素應用數據顯示，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《酵素產品分類導則》（QB/T 5324—2018）[9]行業標準，規范了酵素這一產品的分類、要求、制作方法，使雜亂的酵素制作領域有標準可以參照，促進了酵素產業的良性發展。為研究用于廢水處理的自制環保酵素的合標性，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，數據取平均值。

1.2.2 TDS檢測

在25 ℃條件下，將TDS筆插入被測酵素中，待數值穩定后讀取數值。同一酵素進行兩次測定，數據取平均值。

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為樣品質量，50 g；K為乳酸換算系數，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，從而得出每一指標的合格率，計算公式如（2）所示：

2 結果與分析

2.1 檢測結果

所選取的33個樣品酵素的制作方法、果皮類型及TDS、pH值和總酸的檢測數據如表1所示。按照規定，以處理廢水為目的的環保植物酵素，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、發酵次數、是否含有菠蘿、發酵時長和果皮類型對酵素合格率的影響，具體結果見文章2.2部分。

表1 酵素樣品基本信息及檢測數據

2.2 數據分析

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，應嚴格按照標準制作方法進行環保酵素生產，提高產品質量。

圖1 制作方法標準性對合格率的影響

2.2.2 發酵次數

如圖2所示，比較首次發酵和二次發酵制作的環保酵素TDS、pH、總酸合格率以及總合格率可得出，首次發酵酵素的各種指標合格率和總合格率明顯優于二次發酵制作酵素，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 發酵次數對合格率的影響

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保酵素TDS、pH、總酸合格率以及總合格率可得出，含菠蘿的環保酵素各種指標合格率和總合格率明顯優于不含菠蘿的環保酵素。含菠蘿的環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 發酵時長

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

圖4 發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，混合水果制作的環保酵素各種指標合格率和總合格率明顯優于單獨水果，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保酵素TDS、pH、總酸、總合格率

3 結論

以環保酵素的制作和應用為切入口和突破口，垃圾規模化減量取得較大成效，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酵；盡量使用多種果皮為原料進行發酵；制作時間并非越久越好，在酵素成熟后，盡量在一年之內使用；自制環保酵素加上菠蘿或菠蘿皮，達標性更佳。