文章鑒讀|食物垃圾被本土微生物分解產(chǎn)生的惡臭氣體研究

文章采用AIRSENSE電子鼻PEN3.5對食物垃圾滲濾液中的惡臭氣體進行氣體檢測和氣味數(shù)據(jù)采集，分析食物垃圾產(chǎn)生的惡臭氣體VOCs組成差異。

檢測儀器

德國AIRSENSE公司PEN3.5型電子鼻 ，主要由取樣操作器、氣體傳感器陣列和信號處理系統(tǒng)組成。其中，傳感器陣列由10個不同的金屬氧化物傳感器組成。PEN3.5型電子鼻氣味檢測的原理：通過取樣裝置采集樣品的氣味分子，并流經(jīng)氣體傳感器，氣味分子被氣體傳感器陣列吸附，產(chǎn)生信號。生成的信號被送到信號處理系統(tǒng)進行處理和加工，得出各傳感器樣品氣味數(shù)據(jù)和標準大氣數(shù)據(jù)的相對電阻率（G/G0）值，最后由設(shè)備自帶軟件輸出檢測結(jié)果。通過軟件自帶的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，以不同樣品的電阻率值為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)對不同氣味等級的樣品進行分類。

分析過程

分析過程中，在40毫升的玻璃瓶中采集了10毫升的滲濾液，并用塞子封口，之后將瓶子在30°C下孵育10分鐘，以達到頂空平衡，將頂空氣體以恒定流速400/分鐘注入電子鼻中，持續(xù)60秒，每秒記錄一次傳感器信號，在兩個樣本注射之間，用過濾后的空氣對傳感器進行120秒的吹掃，以重新建立儀器基線，傳感器響應(yīng)G/G0（G和G0分別表示與樣品和清潔連接的MOS的導(dǎo)電性），以電阻（歐姆）表示，并根據(jù)需要進行相應(yīng)調(diào)整。

基于電子鼻識別的氣體進行主成分分析

傳感器顯示為藍色向量，點之間的距離表示氣體之間的關(guān)系。

結(jié)果和結(jié)論

在這些食物垃圾分解過程中，滲濾液也被收集起來，由于滲濾液是惡臭的主要來源，因此使用電子鼻檢測了滲濾液釋放出的惡臭氣體。對于果蔬垃圾滲濾液，發(fā)現(xiàn)信號變化相似，硫有機傳感器和廣譜傳感器顯示出較高的響應(yīng)強度，而果蔬垃圾滲濾液中廣譜傳感器的響應(yīng)強度更高。對于肉類垃圾滲濾液釋放出的氣體，廣譜傳感器、硫有機傳感器和廣譜醇傳感器顯示出較高的響應(yīng)強度。這些數(shù)據(jù)表明，滲濾液氣體排放的趨勢與電子鼻測量的垃圾上層釋放的揮發(fā)性有機化合物（VOCs）的趨勢一致，這可能與生物活性和氣味分子生成之間的關(guān)系有關(guān)。

此外，電子鼻數(shù)據(jù)的PCA分析表明，根據(jù)發(fā)酵類型和日期，從滲濾液中釋放的氣體分類顯著。在這種情況下，考慮了構(gòu)成電子鼻的幾個傳感器的電位來對滲濾液氣體進行分類。所有傳感器都與第一排序軸呈正相關(guān)，而只有含硫有機物、硫氯和廣譜甲烷與第二排序軸呈主要正相關(guān)，而其他傳感器則呈負相關(guān)。第一和第二成分解釋的方差分別為66.2%和17.9%。所有傳感器都顯示出滲濾液氣體與整個水果發(fā)酵周期和其他廢物之間存在高度顯著的分離。水果廢物含硫化物較少，而蔬菜和肉類廢物含硫化物較多。此外，這些結(jié)果證實了通過GC-MS數(shù)據(jù)獲得的來自水果和蔬菜廢棄物的VOCs的鑒別，這表明電子鼻可以成為檢測VOCs組成差異的有用工具。

文章來源：廣東省環(huán)境催化與健康風險控制重點實驗室《Malodorous gases production from food wastes decomposition by indigenous microorganisms》