廚余垃圾雞蛋殼制備過氧化鈣在水果保鮮中的應(yīng)用研究

閆宗蘭 楊福生 趙鵬英

摘要：將廚余垃圾雞蛋殼進行預(yù)處理，研究有膜和無膜雞蛋殼反應(yīng)生成過氧化鈣的含量。研究發(fā)現(xiàn)，無膜雞蛋殼中過氧化鈣含量為54.28%，有膜雞蛋殼中過氧化鈣含量為50.97%。利用所制備的過氧化鈣對香蕉和草莓進行保鮮研究，發(fā)現(xiàn)隨著時間的推移，過氧化鈣添加量越大，水果的失重率越小，沒有添加過氧化鈣保鮮劑的樣品失重率最大。結(jié)果表明，過氧化鈣能抑制香蕉和草莓的水分流失，延長保鮮期，具有較強的保鮮作用。

關(guān)鍵詞：過氧化鈣;廚余垃圾;雞蛋殼;水果保鮮

中圖分類號：TS253 ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：0439-8114（2020）17-0128-04

Abstract： The eggshell of kitchen waste was pretreated to study the content of calcium peroxide produced by the reaction of eggshell with and without film. It was found that the content of calcium peroxide in the sample without membrane was 54.28%， and that in the sample with film was 50.97%. The preservation of bananas and strawberries with calcium peroxide was studied. With the passage of time， it was found that the higher the amount of calcium peroxide was added， the lower the weight loss rate of fruits was. The weight loss rate of samples without calcium peroxide preservative was the highest. The results showed that calcium peroxide could inhibit the water loss of bananas and strawberries， prolong the fresh-keeping period， and had a strong fresh-keeping effect.

Key words： calcium peroxide; kitchen waste; egg shell; fruit preservation

雞蛋是人們生活中的重要消費品之一，雞蛋殼一般被作為廚余垃圾扔掉，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。雞蛋殼的主要成分為碳酸鈣，是經(jīng)過土壤-植物-動物的生態(tài)食物鏈過程富集的生物鈣，其重金屬含量低，如果能夠得到充分利用，制備成含鈣產(chǎn)品，不僅可以變廢為寶，還能為社會增加財富。近年來，學(xué)術(shù)界對雞蛋殼的應(yīng)用展開了全面研究，如對雞蛋殼進行不同的改性處理后，再進行重金屬廢水中重金屬離子的吸附效果研究[1-4];用雞蛋殼合成各種補鈣劑，如谷氨酸螯合鈣[5]、蘋果酸鈣[6]、醋酸鈣[7]、葡萄糖酸鈣[8]、丙酮酸鈣[9]、高水溶性果汁鈣[10]和丙酸鈣[11]等。本研究以廚余垃圾雞蛋殼為原料合成過氧化鈣，并對過氧化鈣的水果保鮮性能進行研究。

1 材料與方法

1.1 材料及試劑

雞蛋殼、草莓、香蕉，均為市售;鹽酸（36%～38%），購自天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司;氨水（25%～28%），購自上海麥克林生化科技有限公司;H2O2（30%），購自凱馬特（天津）化工科技有限公司;淀粉（99%），購自上海邁瑞爾化學(xué)技術(shù)有限公司;硫代硫酸鈉（99%），購自上海麥克林生化科技有限公司;碘化鉀（98.5%），購自天津市北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠;氫氧化鈉（96%），購自天津津科精細(xì)化工研究所;試驗用水為去離子水，取自實驗室。

1.2 主要試驗儀器

高速冷凍離心機（JW-3021HR），安徽嘉文儀器裝備有限公司;遠(yuǎn)紅外快速干燥箱（HGG-766-2），天津市天宇實驗儀器有限公司;多功能粉碎機（SY250），佛山市德瑪仕網(wǎng)絡(luò)科技有限公司;電子天平（FA1204B），上海精密科學(xué)儀器有限公司;馬弗爐（30～1 200 ℃），德國納博熱有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 雞蛋殼預(yù)處理 將收集好的未焙燒雞蛋殼洗凈，分出一部分去掉內(nèi)膜，用托盤將雞蛋殼放入遠(yuǎn)紅外快速干燥箱中，80 ℃干燥120 min，然后取出雞蛋殼。將干燥好的雞蛋殼用多功能粉碎機進行粉碎，全部過篩除去較大的雞蛋殼顆粒，最后得到大小相等、顆粒均勻的雞蛋殼細(xì)粉，放入密封袋中備用。

1.3.2 過氧化鈣的制備原理及方法以雞蛋殼為原料，用鹽酸（36%～38%）分解后得到鈣溶液，在NH3·H2O環(huán)境中與H2O2反應(yīng)制備得到CaO2產(chǎn)品。

稱取2.0 g預(yù)處理好的雞蛋殼粉于250 mL燒杯中，緩慢加入30 mL（1.24 mol/L）鹽酸和10 mL去離子水，并不斷攪拌，等到?jīng)]有氣泡產(chǎn)生時，向其中加入8 mL氨水和25 mL 30%的過氧化氫。反應(yīng)30 min后停止攪拌，靜置25 min，然后進行抽濾和洗滌，得到的白色固體首先在60 ℃低溫干燥60 min，然后在140 ℃干燥60 min，最終制得白色粉末狀過氧化鈣樣品。

采用間接碘量法測定雞蛋殼中過氧化鈣的含量，各稱取3份用有膜和無膜原料制備的過氧化鈣樣品置于錐形瓶中，分別加入30 mL去離子水、 ?2 mL（6.19 mol/L）的鹽酸振蕩溶解，然后加入100 g/L的碘化鉀搖勻，用硫代硫酸鈉滴定至顏色變?yōu)闇\黃色，再加入2 mL淀粉指示劑搖勻，滴定至藍(lán)色消失，記錄此時消耗硫代硫酸鈉的體積，并計算過氧化鈣的含量。計算公式如下：

X1=（C×V×M1/m）×100% ? （1）

式中，X1為過氧化鈣含量，C為硫代硫酸鈉溶液的濃度（mol/L），V為滴定中消耗硫代硫酸鈉溶液的體積（mL），M1為過氧化鈣的摩爾質(zhì)量（g/mol），m為樣品的質(zhì)量（g）。

1.3.3 過氧化鈣對香蕉的保鮮分別稱取0、1、2、3 g過氧化鈣裝入無紡布茶袋中，取4份重量大致相同的香蕉，各取1份茶袋和香蕉放到200 mL的燒杯中，用保鮮膜封口。在室溫下觀察，隨著時間的延長香蕉的外觀變化，并稱量香蕉重量，對比考察過氧化鈣的保鮮效果。

1.3.4 過氧化鈣對草莓的保鮮分別稱取0、1、2、3 g過氧化鈣裝入無紡布茶袋中，取4份重量大致相同的完整草莓，各取1份茶袋和草莓放到200 mL燒杯中，用保鮮膜封口。在室溫下觀察，隨著時間的延長草莓的外觀變化，并稱量草莓重量，對比考察過氧化鈣的保鮮效果。

1.3.5 失重率和失重比的計算 根據(jù)稱得的重量計算香蕉和草莓的失重率和失重比，計算公式如下：

失重率=（開始時的重量-保鮮后的重量）×100%/開始時的重量 ? ? ?（2）

失重比=100%-失重率 ? ? （3）

2 結(jié)果與分析

2.1 天然雞蛋殼中過氧化鈣的制備和含量的測定

根據(jù)“1.3.2”方法制備過氧化鈣并計算其含量，結(jié)果見表1和表2。由表1可知，用無膜雞蛋殼樣品制備過氧化鈣的含量為54.28%;由表2可知，用有膜雞蛋殼樣品制備過氧化鈣的含量為50.97%。結(jié)果表明，用有膜雞蛋殼樣品制備的過氧化鈣含量略有降低，可能是因為雞蛋殼膜主要由有機物組成，所以有膜雞蛋殼樣品中鈣含量也略有降低。

2.2 過氧化鈣對水果保鮮作用

2.2.1 添加不同量的過氧化鈣對香蕉保鮮效果的影響 根據(jù)“1.3.3”方法對香蕉添加不同量的過氧化鈣，觀察其保鮮效果。從外觀上看，沒有加過氧化鈣的香蕉橫切面在第2天有褐色斑點，加過氧化鈣的香蕉橫切面在第3天出現(xiàn)斑點，第4天所有的香蕉橫切面都變成褐色，隨著時間的延長，第6天所有香蕉橫切面都由褐色變成黑色，第7天所有香蕉已經(jīng)發(fā)霉腐爛失去觀察價值。表3為香蕉重量隨時間的變化情況。

根據(jù)表3的數(shù)據(jù)計算得到香蕉失重比隨時間的變化情況（表4），并繪制香蕉失重比隨時間的變化趨勢（圖1）。由圖1可知，在香蕉保鮮試驗中，同一個樣品隨著保鮮天數(shù)的增加，失重比逐漸降低。加入不同量的過氧化鈣，在保鮮天數(shù)相同的條件下，隨著過氧化鈣添加量的增加，失重比逐漸增加;隨著保鮮天數(shù)的增加，在相同含量的過氧化鈣保鮮劑下，失重比都呈下降趨勢;沒有加過氧化鈣的樣品失重比最低，失重率最高，加入3 g過氧化鈣的樣品失重比最高，失重率最低。結(jié)果表明，過氧化鈣對新鮮香蕉有鎖水、保鮮的作用。

2.2.2 添加不同量的過氧化鈣對草莓保鮮效果的影響 根據(jù)“1.3.4”方法對草莓添加不同量的過氧化鈣，觀察其保鮮效果。從外觀上看，沒有加過氧化鈣的草莓樣品在第2天開始有絲狀霉菌，其他草莓樣品在第3天開始出現(xiàn)絲狀霉菌，第4天所有草莓樣品開始長霉菌，沒有加過氧化鈣的草莓樣品已經(jīng)腐爛。從第5天開始，加3 g過氧化鈣的草莓樣品也開始腐爛，第7天所有草莓樣品都已經(jīng)腐爛失去觀察價值。表5為草莓重量隨時間的變化情況。

根據(jù)表5的數(shù)據(jù)計算得到草莓失重比隨時間的變化情況（表6），并繪制草莓失重比隨時間的變化趨勢（圖2）。由圖2可知，在草莓保鮮試驗中，同一個樣品隨著保鮮天數(shù)的增加，失重比逐漸降低。不同樣品在保鮮天數(shù)相同的條件下，隨著加入過氧化鈣量的增加，失重比逐漸增加;隨著保鮮天數(shù)的增加，在相同含量的過氧化鈣保鮮劑下，失重比呈下降趨勢;沒有加過氧化鈣的樣品失重比最低，失重率最高，加入3g過氧化鈣的樣品失重比最高，失重率最低。結(jié)果表明，過氧化鈣對新鮮草莓有鎖水、保鮮的作用。

3 小結(jié)

田麗萍等[12]通過單因素和正交試驗研究雞蛋殼制備過氧化鈣的最佳條件，得出過氧化鈣產(chǎn)率最大時各因素最優(yōu)水平組合為：反應(yīng)時間20 min，穩(wěn)定劑用量21 mL，蛋殼灰份用量2.0 g，最大產(chǎn)率達78.1%;周綠山等[13]利用單因素試驗考察了穩(wěn)定劑、氨水用量、雙氧水用量和反應(yīng)時間等因素對產(chǎn)品產(chǎn)率及純度的影響，得出最佳工藝條件為：氨水用量 ?8 mL，雙氧水用量25 mL，反應(yīng)時間35 min，制得的產(chǎn)品中過氧化鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于72.0%，產(chǎn)率約為90.0%。

本試驗采用周綠山等[13]的制備方法將雞蛋殼進行預(yù)處理，用稀鹽酸完全溶解，加入8 mL氨水和25 mL 30%的過氧化氫反應(yīng)制備過氧化鈣，得到的產(chǎn)品用間接碘量法測定過氧化鈣的含量，無膜雞蛋殼樣品中過氧化鈣含量為54.28%，有膜雞蛋殼樣品中過氧化鈣含量為50.97%，所得產(chǎn)率相差較大可能是由于雞蛋殼的預(yù)處理方法以及所用試劑不同等原因造成的，需要在以后的試驗中進行改進。用雞蛋殼制備的過氧化鈣進行水果保鮮試驗，在香蕉和草莓保鮮試驗中，同一個樣品，隨著保鮮天數(shù)的增加，失重比逐漸降低。在保鮮天數(shù)相同的條件下，隨著過氧化鈣添加量的增加，失重比逐漸增加。結(jié)果表明，過氧化鈣有鎖水、保鮮作用。因此，用雞蛋殼制備的過氧化鈣可以作為新型的保鮮劑產(chǎn)品進行開發(fā)利用。

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