利用餐厨垃圾制作植物酵素及其活性成分分析

周新萍 付小全 陈桂兰

（东莞理工学院 城市学院，广东东莞 523106）

利用餐厨垃圾制作植物酵素及其活性成分分析

周新萍 付小全 陈桂兰

（东莞理工学院 城市学院，广东东莞 523106）

通过设计6组不同类型的餐厨垃圾发酵成植物酵素。结果表明，蔬菜类餐厨垃圾发酵容易产生白色霉菌，植物类餐厨垃圾发酵效果较差，而水果类餐厨垃圾发酵效果较好，糖分、蛋白质、醋酸含量较高，且含有一定量的纤维素酶、脂肪酶和过氧化氢酶。添加鸡蛋壳能加快水果类餐厨垃圾发酵，但鸡蛋壳溶解后，使RH值上升降低了酵素质量，而添加玉米渣不仅能加快其发酵且不会影响酵素质量。

餐厨垃圾；植物酵素；活性成分

餐厨垃圾，俗称泔脚，主要成分包括果皮，菜类，蛋壳、蔬菜、动植物油、肉骨等。我国每年倒掉的餐厨垃圾就高达几百万吨［1］，如能将它们进行有效的处理，转化成环保产品，不仅可以降低对环境的污染，还能减少政府的开支。植物酵素是利用微生物发酵得到的一类富含有益微生物的高效生物制剂［2］。植物酵素中含有丰富的糖、蛋白质、益生菌、醋酸及酶类物质，如纤维素酶、脂肪酶、过氧化氢酶等，其在纺织、医药、食品、环境保护和能源开发等领域得到了广泛应用。

目前，植物酵素在我国主要以食用酵素的功能供应，制作食用的植物酵素需要严格的发酵技术以防杂菌产生，且制作技术过于复杂，例如利用酵素菌技术得到凤梨茎、木瓜、草莓、种子、海藻等果蔬摄取物，必须配合超滤浓缩及冷冻真空干燥等独特的高科技技术精制而成，生产成本较高。而该课题将废弃的材料循环利用，把餐厨垃圾发酵转化成植物酵素，其制作材料随手可得、制作过程简单，得到的环保产品有望取代化学清洁剂被广泛应用于日常生活，为更好的实现资源的循环再利用和循环经济提供正面意义。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂及仪器

白菜叶、玉米渣、蛋壳、橘子皮、苹果皮、香蕉皮、紫荆花、马蹄香叶子，纤维素酶（国产，活力大小20 000 u/g）、脂肪酶（国产，活力大小5 000 U/g）、过氧化氢酶（国产，活力大小2 000～5 000 U m/g）、乙酸、乙酸钠、3、5—二硝基水杨酸、羧甲基纤维素钠、醋酸、醋酸钠、食用色拉油、95%乙醇、磷酸、聚乙烯吡咯烷酮、高锰酸钾、葡萄糖、浓硫酸、蒽酮试剂、氯化钠，卵清蛋白、氢氧化钠、氯化铁、酚酞、各种无机盐为国产分析纯，722型分光光度计（上海精密科学仪器有限公司）、RH计（上海精密科学仪器有限公司）、恒温水浴锅（上海苏达实验仪器有限公司）、电子天平（赛多利斯）、离心机（金坛市富华仪器有限公司）、干热灭菌箱。

1.2 方法

1.2.1 植物酵素的制作

本课题组共进行了6组单独发酵试验，见表1。先将6组餐厨垃圾切碎，并按照餐厨垃圾：红糖：水的比例为3∶1∶10，分别装入6个1 000 mL的密封塑胶容器，将容器盖紧，置于空气流通的阴凉处，每天记录温度变化，发酵3个月后取出，用过滤机把多余杂质过滤掉，用RH计法检测RH值。

1.2.2 植物酵素主要成分分析

1）葡萄糖含量的测定。用蒽酮法测定样品中的可溶性碳水化合物总量［3］。

2）蛋白质含量的测定。用紫外分光光度计测定蛋白质的浓度［4］。

3）醋酸的测定。通过测定醋酸菌定性判断产生的醋酸［5］。

1.2.3 植物酵素主要活性酶酶活的测定

以下仅对效果较好的5号瓶植物酵素进行研究分析。

1）纤维素酶酶活的测定。每分钟催化纤维素水解生成1微克葡萄糖的酶量定为一个活力单位。紫外分光光度计550 nm处测OD值计算CMC酶活［6］。

2）脂肪酶酶活的测定。酸价是指中和1 mol游离脂肪酸所需NaOH的毫克数，它用于衡量油脂的水解程度。采用酸碱滴定法测定水解液的酸价，进一步计算脂肪酶活力［7］。

3）过氧化氢酶酶活的测定。由于反应溶液在240 nm下的吸光度可随反应时间而降低，测得吸光率的变化速度即可测出过氧化氢酶的活性［8］。

2 结果与讨论

2.1 植物酵素的制作

记录每天的气温，得每周平均气温见下图1，实验平均温度为13～20℃。结果表明平均温度在18～23℃，餐厨垃圾发酵较快。

检测制作的植物酵素是否成功首先得检测RH值是否符合标准。植物酵素具有较大的RH值活性范围，一般发酵成功RH值范围在3.0～4.0。测得各实验瓶的RH值见表2。结果表明，除6号瓶外其余五瓶RH值均在4.0以下，初步认定发酵良好。6号瓶是鸡蛋壳与水果餐厨进行发酵，因为鸡蛋壳的主要成分是碳酸钙，在发酵过程中溶解，碳酸钙水溶液的pH值为8.0～8.6，与样品溶液酸碱中和，致使发酵质量降低，RH未达到植物酵素标准。因此鸡蛋壳虽然能加快植物酵素发酵但会使酵素质量下降。待鸡蛋壳完全分解，投入多一份的红糖，可发现发酵RH值逐渐下降为3.8，继续发酵可平衡该影响。

实验各瓶发酵效果见下表3。结果表明，蔬菜类餐厨垃圾发酵最容易产生白色霉菌，植物类餐厨垃圾发酵效果较差；水果类餐厨垃圾发酵效果较好，且发酵后气味为水果味，制成环保产品容易被大众接受。添加玉米能加快发酵且不会影响质量。

2.2 植物酵素主要成分分析

2.2.1 葡萄糖含量的测定

葡萄糖含量是植物酵素酶活性的重要指标，葡萄糖含量越高，酶的活性越强。从图2可以看出，实验各瓶均含有一定的葡萄糖，其中5号瓶葡萄糖含量比其他几瓶都要高，酶的活性最好。3号瓶葡萄糖几乎消耗完，原料不能继续发酵分解，酶的活性最低。1号瓶以蔬果为原料的混合发酵，葡萄糖含量却比以水果为原料的低，因此不是种类越多制作的植物酵素效果越好。

2.2.2 蛋白质含量的测定

原料都不含蛋白质，经过三个多月的发酵，霉菌、酵素的产生促使蛋白质含量增高。从图3可以看出2号瓶的蛋白质浓度较高，但植物类材料最容易产生白色霉菌，而霉菌的产生导致蛋白质含量较高，因此无法判断该瓶的发酵效果。5号瓶几乎不产生白色霉菌，但蛋白质含量却很高，证明发酵产生了各种酶素，效果良好。

2.2.3 醋酸的测定

若植物酵素中存在醋酸，则植物酵素可用于一般的生活消毒。从表4中可以看出，6号瓶和3号瓶不存在醋酸菌，其他几瓶均检测到醋酸菌的存在，证明发酵产生了醋酸。

2.3 植物酵素主要活性酶酶活的测定

2.3.1 纤维素酶酶活的测定

实验结果得到，植物酵素纤维素酶活力单位为7.8×102ug/mg×min。所以，植物酵素中含有纤维素酶，且含量是比较大的。

2.3.2 脂肪酶酶活的测定

实验结果得到，植物酵素酶活力为579.92 U/mg。所以，植物酵素中含有少量的脂肪酶。

2.3.3 过氧化氢酶酶活的测定

实验结果得到，植物酵素中过氧化氢酶的活性为70.98 u/Gfw/min。所以，植物酵素中含有少量的过氧化氢酶。

3 结语

利用蔬菜类进行发酵，得到的酵素溶液上层含有较多的白色霉菌，使用前要进行过滤且气味难闻，利用价值较小。利用纯植物类进行发酵效果较差，糖分、蛋白质、醋酸含量都很低，不具有利用价值。利用水果类进行发酵效果最好，糖分、蛋白质、醋酸含量较高，且气味容易接受，有望取代化学清洁剂被广泛应用于日常生活。鸡蛋壳能加快发酵，但鸡蛋壳溶解后，使RH值上升降低了酵素质量。添加玉米渣能加快发酵且不会影响发酵质量。

制作的水果类植物酵素中含有纤维素酶、过氧化氢酶和脂肪酶，为植物酵素的应用拓宽思路。不同的原材料制成的植物酵素，其中的成分以及成分含量是不一样的，为了得到不同类型的酶，可进行垃圾分类再进行发酵。本实验测得的各组分酶活偏低，主要是因为实验中粗酶液浓度低，由于该实验是微型实验，原液量少，提取纯原液的实际意义不大且可操作性不高，但对于扩大实验具有一定的参考意义。

［1］ 王向会，李广魏，孟虹，等.国内外餐厨垃圾处理状况概述［J］.环境卫生工程，2005（2）：41-43.

［2］ 马守忠.一种植物酵素及其制备方法［R］.中国：CN102308997A.2012-01-11.

［3］ 钟方晓，任海华，李岩.多糖含量测定方法比较［J］.时珍国医国药，2001（08）：1916-1917.

［4］ 王雅.蛋白质测定实验的研究［J］.实验室研究与探索，2005（4）：58-59.

［5］ 孙文，梁云，余从煊.醋酸的含量测定方法及原质量标准［M］.中国药典.2版.2010：31-32.

［6］ 周新萍，徐尔尼，汪金萍.高产纤维素生二素链霉菌的鉴定与选育研究［J］.中国酿造，2007（3）：20-24.

［7］ 冯翠萍，杜俊民，张惠君.粗脂肪酶活力的测定方法的研究［J］.山西农业大学学报，2005（1）：67-69.

［8］ 朱星晔，韩育梅.过氧化氢酶的检测方法及其在大米贮藏中的应用［J］.农产品加工学刊，2005（8）：103-105.

The Manu facture of Plant Enzyme by Restauran t Garbage and Analysis of Its Active Components

ZHOU Xin-ping FU Xiao-quan CHEN Gui-lan
（City College，Dongguan University of Technology，Dongguan 523106，China）

Six different types of restaurant garbage are designed and fermented into plant enzyme.The results show that whitemold is prone to be produced in the fermentation of vegetable restaurant garbage，and the fermentation of plant restaurant garbage is less effective.But a better effect is found in the fermentation of fruit restaurant garbage，including not only higher sugar，protein，acetic acid，but also a certain amount of cellulase，lipase and catalase.The fermentation of fruit restaurant garbage is accelerated by adding egg shell，while the ferment quality is reduced with the RH rise after the dissolving of egg shell.But by adding corn the fermentation of fruit restaurant garbage is accelerated without any influence of its quality.

restaurant garbage；plant enzyme；active components

O656.9

：A

：1009-0312（2014）05-0093-04

2014-04-25

2013年度东莞理工学院城市学院“青年教师发展基金”项目（ZR04）。

周新萍（1982—），女，江西新余人，讲师，硕士，主要从事环境保护工作研究。