CN102284465A - 一种高效降解餐厨垃圾油脂的生物处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效降解餐厨垃圾油脂的生物处理方法，该方法包括以下步骤：(1)取餐厨垃圾菌液进行驯化培养；(2)菌种初筛；(3)菌种复筛；(4)准备工作菌液；(5)往基础发酵培养基中加入餐厨垃圾油脂、工作菌液，初始pH值调节为7.0-8.0，再加入Tween-80；30-35℃、170-200r/min振荡培养至少72h；往固体餐厨垃圾粉末中加入工作菌液至固体餐厨垃圾粉末湿度为50-80％，之后每天加蒸馏水保持粉末的湿润度，处理至少7天。本发明从一地的餐厨垃圾中分离筛选出一类可以高效降解油脂的混合菌群，用于降解该地餐厨垃圾中的油脂，使餐厨垃圾可以制备成适合蚯蚓等低等生物养殖的培养基，达到了餐厨垃圾资源化处理的目的。

Description

一种高效降解餐厨垃圾油脂的生物处理方法

技术领域

本发明涉及一种高效降解餐厨垃圾中油脂的生物处理方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，城市餐厨垃圾数量剧增，且垃圾中油脂的含量也逐渐提高。数量巨大的餐厨垃圾若和城市其他垃圾混在一起进入垃圾收运体系，会产生令人不快的气味而影响周围环境，而且餐饮废弃油脂直接影响城市排污系统的运行，一方面其影响水体的复氧和自然净化过程，危害水体生态系统，严重污染周围环境，另一方面也容易造成排污渠道堵塞而引起其他负面效应。

目前我国大多数城市对餐厨垃圾的管理基本处于排放单位自行处置的状态。这直接导致了餐厨垃圾的三个主要流向：其一，大部分未经处理，被收集起来直接养鸡喂猪；其二，少部分餐厨垃圾被人拉去提炼“潲水油”重返餐桌；其三，部分餐厨垃圾没有经过分类，和其他城市生活垃圾混在一起进入垃圾收运体系或者直接倒进城市排污系统。以上这些处理方式不仅带来了食品安全问题，也会危及人民群众的身心健康，而且增大了垃圾处理难度，因此引起了社会的广泛关注。建立餐厨垃圾有效的管理体系和开发高效的治理技术已刻不容缓。

从环境保护的观点出发，餐厨垃圾是一种污染，而从资源利用的角度出发，这是一种资源。如果城市规划中能将其收集进行统一处理，不仅缓解了垃圾围城的问题，而且可以变废为宝。将餐厨垃圾经过特殊处理之后制备成蚯蚓或蝇蛆等低等生物的培养基，既解决了目前餐厨垃圾的安置问题，也开发了一种新的资源，养殖的蚯蚓或蝇蛆不仅可以作为动物饲料的蛋白添加剂，也能提取活性成分用于医药领域。目前的餐厨垃圾中含有大量油脂，除去一部分可以分离出来作为生产生物柴油或工业用油的原料，另外的一部分难以分离出的油脂直接影响了餐厨垃圾作为蚯蚓蝇蛆等动物培养基的后继利用。

国内外餐饮废弃油脂处理主要采用物理法、化学处理法和生物处理法。物理方法主要有磁吸附分离法、粗粒化法、气浮法、超声波法。化学方法主要有化学絮凝法、化学氧化法。生物学方法基本机理是利用微生物使部分有机物作为营养物质被吸收转化成为微生物体内的有机成分或增殖成新的微生物，其余部分被微生物氧化分解成简单的无机或有机物，如CO₂、H₂O、CH₄等，也可逆EMP途径生成葡萄糖，从而分解油脂。生物法与物理或化学方法相比较具有成本低，投资小，效率高，无二次污染等特点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效降解餐厨垃圾油脂的生物处理方法，该方法是从一地的餐厨垃圾中分离筛选出具有油脂降解能力的菌群，利用该菌群来降解该地餐厨垃圾中的油脂，达到降低油脂含量的目的。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种高效降解餐厨垃圾油脂的生物处理方法，包括以下步骤：

(1)菌种采集与驯化：从一地收集餐厨垃圾，将餐厨垃圾放入盛有玻璃珠的无菌水中震荡1-2h，打碎菌胶团，释放游离菌，得到菌液；取菌液加入到液体驯化培养基中，32℃、180r/min恒温振荡培养，每7d转接10ml培养物至30ml新的液体驯化培养基中，此驯化过程持续2个月；

(2)菌种初筛：取驯化培养的菌液1ml点种到初筛培养基平板上，32℃恒温培养48h，测量菌落周围水解圈的直径，挑选水解圈的直径大于15mm的菌落进入复筛；

(3)菌种复筛：将初筛入选的单菌落及复合菌落分别接种到复筛摇瓶培养基中，180r/min、32℃振荡培养72h后，测定复筛摇瓶培养基中含油量的变化，选取使含油量降幅最大的单菌落或一组复合菌落用于降解餐厨垃圾中的油脂；

(4)准备工作菌液：从使含油量降幅最大的单菌落或一组复合菌落中各挑取一环菌苔接种于50ml基础发酵培养基中，32℃180r/min振荡培养36h，得到工作菌液；

(5)降解油脂：把从步骤(1)所述地点收集的餐厨垃圾倒入水中水洗，将漂浮在水中的固体餐厨垃圾用筛网筛出；水面上的餐厨垃圾油脂以乙醚或石油醚萃取收集；每100ml基础发酵培养基中加入400mg餐厨垃圾油脂、6ml工作菌液，将上述混合物的初始pH值调节为7.0-8.0，再以每100ml基础发酵培养基600-800mg的量加入Tween-80；30-35℃、170-200r/min振荡培养至少72h后，油脂含量能减少74％以上；

将水洗后的固体餐厨垃圾粉碎，再经105℃烘干；往固体餐厨垃圾粉末中加入工作菌液至固体餐厨垃圾粉末湿度为50-80％(用湿度计测量)，之后每天加蒸馏水保持粉末的湿润度，处理至少7天，固体餐厨垃圾粉末的粗脂肪能减少45％以上。

油脂含量测量采用紫外分光光度法，通过将分离萃取出的垃圾油脂制备成标准油测定不同油脂含量下的吸光度来测定油脂含量的前后变化；固体餐厨垃圾粉末中粗脂肪的含量通过索氏(Soxhlet)提取法测量。

步骤(1)所述液体驯化培养基，是取5g(NH₄)₂SO₄、2g K₂HPO₄、2g NaH₂PO₄、2g NaCl和20g花生油混合，加水至1L，调节pH值至7.0，灭菌(121℃灭菌20min)，即得液体驯化培养基；

步骤(2)所述初筛培养基，是取10g蛋白胨、5g NaCl、0.1g CaCl·7H₂O和9g琼脂混合，加水至1L，调节pH值至7.4，灭菌(121℃灭菌30min)，然后冷却至40-50℃，加入已单独灭菌(121℃灭菌20min)的Tween-80至Tween-80体积浓度为1％，倒成平板；

步骤(3)所述复合菌落是两个以上单菌落的混合物；

步骤(3)所述复筛摇瓶培养基，取0.5g花生油、5g(NH₄)₂SO₄、2g K₂HPO₄、2g NaH₂PO₄和2g NaCl混合，加水至1L，调节pH值至7.0，灭菌(121℃灭菌20min)，即得复筛摇瓶培养基；

步骤(4)所述基础发酵培养基，取酵母膏1.0g、(NH₄)₂SO₄ 5.0g、K₂HPO₄ 2.0g、NaH₂PO₄ 2.0、花生油20.0g，混合，加水至1L，调节pH值至7.0，灭菌(121℃灭菌20min)，即得到基础发酵培养基；

所述花生油是市售花生油。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

1、本发明从一地的餐厨垃圾中分离筛选出一类可以高效降解油脂的混合菌群，用于降解该地餐厨垃圾中的油脂，使餐厨垃圾可以制备成适合蚯蚓等低等生物养殖的培养基，达到了餐厨垃圾资源化处理的目的。

2、利用本发明方法降解餐厨垃圾的油脂具有简单迅速、操作方便和易于掌握的特点，其降解效果比物理方法和化学方法更加彻底，没有二次污染。通过微生物的分解作用使油脂转化为易于被蚯蚓吸收的物质。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

一种高效降解餐厨垃圾油脂的生物处理方法，包括以下步骤：

(1)菌种采集与驯化：从华南师范大学陶园饭堂下水道收集含餐厨垃圾的水样，将水样放入盛有玻璃珠的无菌瓶中震荡1h，打碎菌胶团，释放游离菌；取菌液加入到液体驯化培养基中，32℃、180r/min恒温振荡培养，每7d转接10ml培养物至30ml新的液体驯化培养基中，此驯化过程持续2个月；

(2)菌种初筛：取驯化培养的菌液1ml点种到初筛培养基平板上，32℃恒温培养48h，测量菌落周围水解圈的直径，挑选水解圈的直径大于15mm的菌落进入复筛，共有18个菌落进入复筛；

(3)菌种复筛：将初筛入选的单菌落及复合菌落分别接种到复筛摇瓶培养基中，180r/min、32℃振荡培养72h后，测定复筛摇瓶培养基中含油量的变化。结果是：使含油量降幅最大的一组菌剂是步骤(2)所得18个菌落的混合物，油脂含量降低65％；以步骤(2)所得18个菌落的混合物来降解餐厨垃圾的油脂；

(4)准备工作菌液：从步骤(2)所得18个菌落中各挑取一环菌苔接种于50ml基础发酵培养基中，32℃180r/min振荡培养36h，得到工作菌液；

(5)降解油脂：把从步骤(1)所述地点收集的餐厨垃圾倒入水中水洗，将漂浮在水中的固体餐厨垃圾用筛网筛出；水面上的餐厨垃圾油脂以乙醚或石油醚萃取收集；每100ml基础发酵培养基中加入400mg餐厨垃圾油脂、6ml工作菌液，将上述混合物的初始pH值调节为8.0，再以每100ml基础发酵培养基800mg的量加入Tween-80；32℃、200r/min振荡培养72h后，油脂含量减少74.6％；

将水洗后的固体餐厨垃圾粉碎，再经105℃烘干；往固体餐厨垃圾粉末中加入工作菌液至固体餐厨垃圾粉末湿度为50-80％，之后每天加蒸馏水保持粉末的湿润度，处理7天，固体餐厨垃圾粉末的粗脂肪减少45.3％。

实施例2

一种高效降解餐厨垃圾油脂的生物处理方法，包括以下步骤：

(1)菌种采集与驯化：从华师南门垃圾堆收集餐厨垃圾，将餐厨垃圾放入盛有玻璃珠的无菌瓶中震荡2h，打碎菌胶团，释放游离菌；取菌液加入到液体驯化培养基中，32℃、180r/min恒温振荡培养，每7d转接10ml培养物至30ml新的液体驯化培养基中，此驯化过程持续2个月；

(2)菌种初筛：取驯化培养的菌液1ml点种到初筛培养基平板上，32℃恒温培养48h，测量菌落周围水解圈的直径，挑选水解圈的直径大于15mm的菌落进入复筛；共有18个菌落进入复筛，其中有6个细菌菌落、5个霉菌菌落、7个酵母菌菌落；

(3)菌种复筛：将初筛入选的单菌落及复合菌落分别接种到复筛摇瓶培养基中，180r/min、32℃振荡培养72h后，测定复筛摇瓶培养基中含油量的变化。结果是：使含油量降幅最大的一组菌剂是步骤(2)所得18个菌落的混合物，油脂含量降低65％；

(4)准备工作菌液：从步骤(2)所得18个菌落中各挑取一环菌苔接种于50ml基础发酵培养基中，32℃180r/min振荡培养36h，得到工作菌液；

(5)降解油脂：用步骤(2)所得18个菌落的混合菌液来降解花生油、芝麻油或猪油(均为我国餐厨垃圾中常见的几种油脂)。

往基础发酵培养基加入6％(体积比)的工作菌液、各种油脂的初始浓度分别为400mg/L。温度32℃、混合物初始pH值为7.5，Tween-80浓度700mg/L，摇床转速为200r/min，振荡培养72h，花生油、芝麻油、猪油的含量分别减少84.7％、79.3％、76.4％。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高效降解餐厨垃圾油脂的生物处理方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)从一地收集餐厨垃圾，将餐厨垃圾放入盛有玻璃珠的无菌水中震荡1-2h，得到菌液；取菌液加入到液体驯化培养基中，32℃、180r/min恒温振荡培养，每7d转接10ml培养物至30ml新的液体驯化培养基中，此驯化过程持续2个月；

(2)取驯化培养的菌液1ml点种到初筛培养基平板上，32℃恒温培养48h，测量菌落周围水解圈的直径，挑选水解圈直径大于15mm的菌落进入复筛；

(3)将初筛入选的单菌落及复合菌落分别接种到复筛摇瓶培养基中，180r/min、32℃振荡培养72h后，测定复筛摇瓶培养基中含油量的变化，选取使含油量降幅最大的单菌落或一组复合菌落用于降解餐厨垃圾中的油脂；

(4)从使含油量降幅最大的单菌落或一组复合菌落中各挑取一环菌苔接种于50ml基础发酵培养基中，32℃180r/min振荡培养36h，得到工作菌液；

(5)把从步骤(1)所述地点收集的餐厨垃圾倒入水中水洗，将漂浮在水中的固体餐厨垃圾用筛网筛出；水面上的餐厨垃圾油脂以乙醚或石油醚萃取收集；每100ml基础发酵培养基中加入400mg餐厨垃圾油脂、6ml工作菌液，将上述混合物的初始pH值调节为7.0-8.0，再以每100ml基础发酵培养基600-800mg的量加入Tween-80；30-35℃、170-200r/min振荡培养至少72h；

将水洗后的固体餐厨垃圾粉碎，再经105℃烘干；往固体餐厨垃圾粉末中加入工作菌液至固体餐厨垃圾粉末湿度为50-80％，之后每天加蒸馏水保持粉末的湿润度，处理至少7天。

2.根据权利要求1所述一种高效降解餐厨垃圾油脂的生物处理方法，其特征在于：步骤(1)所述液体驯化培养基，是取5g(NH₄)₂SO₄、2g K₂HPO₄、2gNaH₂PO₄、2g NaCl和20g花生油混合，加水至1L，调节pH值至7.0，灭菌，即得液体驯化培养基。

3.根据权利要求1所述一种高效降解餐厨垃圾油脂的生物处理方法，其特征在于：步骤(2)所述初筛培养基，是取10g蛋白胨、5g NaCl、0.1g CaCl·7H₂O和9g琼脂混合，加水至1L，调节pH值至7.4，灭菌，然后冷却至40-50℃，加入已单独灭菌的Tween-80至Tween-80体积浓度为1％，倒成平板。

4.根据权利要求1所述一种高效降解餐厨垃圾油脂的生物处理方法，其特征在于：步骤(3)所述复合菌落是两个以上单菌落的混合物。

5.根据权利要求1所述一种高效降解餐厨垃圾油脂的生物处理方法，其特征在于：步骤(3)所述复筛摇瓶培养基，取0.5g花生油、5g(NH₄)₂SO₄、2g K₂HPO₄、2g NaH₂PO₄和2g NaCl混合，加水至1L，调节pH值至7.0，灭菌，即得复筛摇瓶培养基。

6.根据权利要求1所述一种高效降解餐厨垃圾油脂的生物处理方法，其特征在于：步骤(4)所述基础发酵培养基，取酵母膏1.0g、(NH₄)₂SO₄ 5.0g、K₂HPO₄2.0g、NaH₂PO₄ 2.0、花生油20.0g，混合，加水至1L，调节pH值至7.0，灭菌，即得到基础发酵培养基。