環(huán)保酵素的制備工藝探究

蓋紅輝，韓 洋

（黑河學(xué)院，黑龍江黑河 164399）

隨著我國人口的日益增長，隨之而來的垃圾數(shù)量也在增長。如何有效降解垃圾廢棄物，一直是大眾所關(guān)心的問題。據(jù)了解，環(huán)保酵素能有效降解廚余垃圾，減少對環(huán)境的污染。為此，對環(huán)保酵素的制備工藝進(jìn)行探究，以期為環(huán)保酵素的未來發(fā)展提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 使用材料

1.1.1 實驗原料。紅糖、新鮮廚余菜渣或果皮（新鮮水果皮、新鮮蔬菜皮、菜葉、菜根)、自來水。

1.1.2 反應(yīng)容器。能夠密閉的塑料材質(zhì)容器。

1.2 制作方法

取廚余垃圾、紅糖、水按照1︰3︰10的比例放入反應(yīng)容器中，混合均勻密封好，并定期進(jìn)行放氣。在發(fā)酵初期氣體較多，隨著時間的延長，氣體越來越少，當(dāng)達(dá)到1個月左右時，氣體基本消失，可以停止放氣。3個月以上即可以使用。

1.3 測定方法

1.3.1 酵素超氧化物歧化酶測定。采用鄰苯三酚測定方法。

1.3.2 酵素總酸含量測定。利用酚酞做指示劑，用標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定到終點，根據(jù)所消耗的堿液的體積來計算總酸含量。

1.4 制備條件

1.4.1 投料量的影響。以柑橘酵素為例，按紅糖、水為1︰10的比例，將事先準(zhǔn)備好的柑橘皮分別稱量出50g、100g、150g、200g、250g、300g，將它們磨碎后與溶液攪拌均勻，放入容器內(nèi)混合均勻并封閉瓶口。置于18～20℃陰暗通風(fēng)環(huán)境下發(fā)酵90d后，分別測定這些溶液的SOD活性和總酸含量，記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較。

1.4.2 紅糖劑量的影響。以柑橘酵素為例，固定柑橘皮的用量,為避免實驗結(jié)果誤差，將溶液分為13份。分別添加不同劑量的紅糖，將溶液放置于18～20℃且陰涼通風(fēng)無光照的環(huán)境下發(fā)酵90d后，觀察溶液，對溶液的顏色、氣味進(jìn)行評價，評價標(biāo)準(zhǔn)見表1，經(jīng)10人品鑒后根據(jù)評價標(biāo)準(zhǔn)打分取平均值。

表1 酵素感官評分標(biāo)準(zhǔn)

1.4.3 原料的影響。在制備過程中，選擇不同的原料制作環(huán)保酵素，觀察反應(yīng)現(xiàn)象。在實驗過程中選擇了蘋果皮、火龍果皮、橘子皮、茄子皮、胡蘿卜皮等等。按照1.2的方法制作環(huán)保酵素，觀察并記錄結(jié)果。

1.4.4 發(fā)酵時間的影響。以柑橘酵素為例，按照1.2的方法制作環(huán)保酵素，發(fā)酵30d、60d、90 d、120 d、150 d。到達(dá)發(fā)酵時間后，分別測定SOD活性和總酸含量，記錄數(shù)據(jù)，再比較分析數(shù)值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同原料量的影響

圖5 添加不同質(zhì)量紅糖對酵素SOD活性的影響

由圖1、圖2可見，柑橘皮的添加量與SOD活性和總酸含量成正比例關(guān)系。隨著加入的柑橘皮質(zhì)量增加，發(fā)酵液中存在大量的有益菌群，使SOD活性和總酸含量都有上升趨勢。實驗初期，柑橘皮含量為50g/mL時，SOD活性和總酸含量分別為21.5 U/mL和0.9g/L。當(dāng)柑橘皮添加水平為100 g/mL時，SOD活性和總酸含量緩慢上升。繼續(xù)增加柑橘皮量至200g/mL時，SOD活性和總酸含量迅速增加；而當(dāng)增加柑橘皮量至250～300g/mL時，SOD活性和總酸含量又增加緩慢。所以最佳柑橘皮添加量為250g/mL。

圖1 不同橘皮加入量對SOD活性的影響

圖2 不同橘皮加入量對總酸含量的影響

2.2 紅糖劑量的影響

紅糖可為酵素的發(fā)酵提供充足的碳源，同時使乳酸菌等有益微生物繁殖并產(chǎn)生一些有益物質(zhì)。根據(jù)對酵素感官和相應(yīng)的評分標(biāo)準(zhǔn)得出圖3的結(jié)果。圖4、5為添加不同質(zhì)量的紅糖對酵素的SOD活性和總酸含量的影響結(jié)果。由圖3可知，在第7處理號且添加量為50%時酵素感官評價結(jié)果最高，為9.4分。結(jié)合圖4、5可知，當(dāng)甜味劑添加量為原料質(zhì)量的50%時，SOD活性達(dá)到最大值，此時的總酸含量為1.8g/mL。

圖3 添加不同質(zhì)量紅糖對酵素的評價結(jié)果

圖4 添加不同質(zhì)量紅糖對酵素SOD活性的影響

2.3 原料對酵素的影響

由表2可知，發(fā)酵時間均為90d。當(dāng)加入火龍果皮時，顏色為棕黃色，打開蓋子有淡果香的酸味。加入蘋果皮時，為玫瑰紅色，打開瓶蓋伴有果香的酸味。加入茄子皮時，為深棕黃色，打開瓶蓋伴有濃酸味。加入獼猴桃皮時，為紅褐色、透亮澄清，開蓋伴有濃郁酸味。當(dāng)加入番茄時，顏色為棕黃色，開蓋有酸味。當(dāng)加入菠蘿皮時，顏色為棕褐色，開蓋時伴有濃郁的果香味（因為菠蘿皮本身的香味濃郁，所制成的酵素味道最好）。不同的原料所制成的酵素外觀結(jié)果相似，都伴有酸味或果香味，顏色由加入原料本身所具有的色素決定，但不同的原料制成的酵素具有不同的價值。由此可見，原料對制成酵素的外觀影響不大，但作用不同。

表2 使用不同原料制作的環(huán)保酵素的特點

2.4 發(fā)酵時間的影響

由圖6、7可知，以橘子皮為例，當(dāng)發(fā)酵時間在工作中30～90d時，時間與微生物的SOD活性和總酸含量成正比例趨勢，即逐漸增加。發(fā)酵時間達(dá)到90d時，溶液中的SOD活性和總酸含量達(dá)到整個過程中的最大值，這是由于發(fā)酵過程中所產(chǎn)生的營養(yǎng)物質(zhì)適合微生物的繁殖。隨著發(fā)酵時間的延長至90～150d，微生物的生長代謝活動逐漸減弱。SOD活性與總酸含量雖呈現(xiàn)下降趨勢，但整體還是處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)。因此，從整體考慮，柑橘皮酵素適宜的發(fā)酵時間為90d。

圖6 發(fā)酵時間不同對SOD的影響

圖7 不同發(fā)酵時間對總酸含量的影響

綜上所述，通過對環(huán)保酵素制備過程中不同原料的加入量、投入不同質(zhì)量的紅糖、選擇不同的原料以及發(fā)酵過程中時間的控制，發(fā)現(xiàn)環(huán)保酵素的制備過程并不是特別復(fù)雜，只要控制好條件，一定能夠制備出好的環(huán)保酵素。

3 結(jié)論

本研究利用單因素實驗的方法，選擇出環(huán)保酵素的最佳反應(yīng)條件為：當(dāng)水溶液為1000mL時，柑橘皮添加量為250g/mL，SOD活性和總酸含量值最高。當(dāng)紅糖添加量為原料質(zhì)量的50%時，酵素感官特性較好，且SOD活性達(dá)到最大峰值，總酸含量為1.8g/mL。發(fā)酵時間為90d時，溶液中的營養(yǎng)物質(zhì)適合微生物生長，SOD活性和總酸含量最高。加入不同原料對酵素的外觀影響不大，但不同的原料制成的酵素具有不同的作用。結(jié)合以上條件，所制成的酵素整體比較優(yōu)質(zhì)。

（收稿：2021-08-06）