辣椒素在促进堆肥腐殖化中的应用

本发明属于有机固体废弃物资源化处理与处置领域，具体涉及辣椒素在促进堆肥腐殖化中的应用。

背景技术：

1、好氧堆肥是在有氧条件下，通过微生物的代谢与合成，将有机固体废弃物分解并产生腐殖质等的生物化学过程，这一过程伴随着大量热量的释放。由于堆肥物料在初期的含水率不高，热量会快速累积并产生高温，可杀灭堆体中的病原体、虫卵等。将有机固体废弃物进行好氧堆肥后的最终产品含有n、p、k等可被植物吸收利用的营养元素，这些也是重要的有机肥元素来源。因此，好氧堆肥技术是目前有机固体废物处理与资源化的主要方法之一。

2、目前，促进堆肥腐殖化的途径主要有两种：一种是通过改变原材料及工艺参数来促进堆肥腐熟，包括改善通风时间、物料密度、翻堆频率、含水率、c/n比等，该方法操作繁琐，实际效果相对有限；另一种是通过向堆肥中引进添加剂，比如：(1)无机添加剂包括金属氧化物、矿物质以及磷肥等，(2)有机添加剂包括生物表面活性剂、三羧酸循环(tca)调节剂、腐殖质前体和生物炭等，(3)生物添加剂包括木质纤维素降解菌等。因此，寻找更有效的添加剂已成为改善有机固体废物堆肥腐殖化的研究热点。

3、堆肥物料中的木质素是一类复杂的天然有机聚合物，广泛存在于生物质的细胞壁中，由于富含大量的芳香环和侧链结构使得其结构稳固，难以被微生物降解利用，导致腐殖化程度低。因此，如何高效的降解木质纤维素，对于促进堆肥腐殖化进程、提高腐殖酸含量是好氧堆肥技术的关键也是难点。

4、辣椒是一种广泛使用的调味剂，辣椒中的辣味成分主要是辣椒素类物质，是具有辛辣刺激性的香草胺合成衍生物，其作为主要活性成分被广泛用于食品添加剂。有研究发现，餐厨垃圾中辣椒素的浓度达到25g/kgts。因此，将餐厨垃圾资源化利用时，必须要考虑辣椒素对堆肥腐殖化过程的影响。

5、近年来，大量研究表明辣椒素具有抗氧化、抗菌等作用。有研究发现辣椒素可能抑制参与厌氧消化的微生物活性，从而抑制甲烷的产生。有研究人员发现辣椒素会改变细菌细胞膜的流动性及渗透压，从而影响细胞膜的功能，抑制细菌的生长及活性。这些科学研究及技术均集中于有机固废的厌氧发酵体系，而好氧堆肥通常处在厌氧-好氧交替的环境，与严格厌氧的环境有明显的不同，因此辣椒素对好氧堆肥的影响值得探究。

6、因此，利用辣椒素的生物活性，将其作为添加剂在改善有机固体废弃物堆肥腐殖化具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于以辣椒素作为一种有机添加剂，利用其生物活性提高堆肥产品中的腐殖酸含量、腐殖化指数和种子发芽指数，在提升堆肥产品的产量和质量的同时，也对辣椒素这类典型食品添加剂共处理，解决餐厨垃圾中富集辣椒素的处理问题并降低环境毒理影响。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、辣椒素在促进堆肥腐殖化中的应用，所述促进堆肥腐殖化为提高堆肥的腐殖酸含量、提高堆肥的腐殖化指数、提高堆肥的种子发芽指数中的一种或多种。

4、一种利用辣椒素促进堆肥腐殖化的方法，步骤如下：

5、s1：将堆肥原料进行破碎处理，用调理剂调节初始c/n比，并用灭菌水调节初始含水率，得到堆肥物料；

6、s2：将辣椒素与植物油混合，再与堆肥物料混合，得到混合物料；

7、s3：将混合物料进行堆肥，得到堆肥产物；

8、步骤s1中，所述堆肥原料富含木质纤维素，为污泥、畜禽粪便、厨余垃圾中的一种或多种；所述调理剂为木屑、稻壳、秸秆、生物炭、花生壳中的一种或多种；

9、步骤s1中，所述堆肥物料的初始c/n比为25～30：1，初始含水率为60％～70％；

10、步骤s2中，所述辣椒素：植物油：堆肥物料的质量比为1：20：40～400；

11、步骤s2中，所述混合物料中的辣椒素含量为2.5～6mg/g vs；

12、步骤s3中，步骤s3中，所述堆肥的过程持续42天，升温期和高温期每天翻堆1次、每次翻堆的时间30～40min，进入冷却期后每天翻堆2次、每次翻堆的时间30～40min、翻堆的时间间隔8～12h；

13、所述促进堆肥腐殖化为提高堆肥的腐殖酸含量、提高堆肥的腐殖化指数、提高堆肥的种子发芽指数中的一种或多种。

14、一种由上述的方法制备得到的堆肥产物。

15、本发明的显著优点在于：

16、(1)本发明将辣椒素作为堆肥有机添加剂，使得堆体中心温度提升3～10℃，并有效延长堆肥高温期，缩短了堆肥的腐熟时间，调节了堆肥物料的ph值，促进有益微生物的生长和活动，加速腐熟过程，提高堆肥产物的质量和利用效率。

17、(2)本发明将辣椒素作为堆肥有机添加剂，利用其生物活性促进堆体内微生物的协同功能，加强原位漆酶的表达，促进漆酶对木质纤维素的降解；辣椒素作为微生物的碳源被分解利用，在降解过程中生成的酚类物质作为腐殖质前体，促进堆肥的腐殖化进程。

技术特征：

1.辣椒素在促进堆肥腐殖化中的应用。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述促进堆肥腐殖化为提高堆肥的腐殖酸含量、提高堆肥的腐殖化指数、提高堆肥的种子发芽指数中的一种或多种。

3.一种利用辣椒素促进堆肥腐殖化的方法，其特征在于：步骤如下：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤s1中，所述堆肥原料富含木质纤维素，为污泥、畜禽粪便、厨余垃圾中的一种或多种；所述调理剂为木屑、稻壳、秸秆、生物炭、花生壳中的一种或多种。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤s1中，所述堆肥物料的初始c/n比为25~30：1，初始含水率为60％~70％。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤s2中，所述辣椒素：植物油：堆肥物料的质量比为1：20：40~400。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤s2中，所述混合物料中的辣椒素含量为2.5~6 mg/g vs。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤s3中，所述堆肥的过程持续42天，升温期和高温期每天翻堆1次、每次翻堆的时间30~40min，进入冷却期后每天翻堆2次、每次翻堆的时间30~40min、翻堆的时间间隔8~12h。

9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述促进堆肥腐殖化为提高堆肥的腐殖酸含量、提高堆肥的腐殖化指数、提高堆肥的种子发芽指数中的一种或多种。

10.一种由权利要求3~9任一项所述的方法制备得到的堆肥产物。

技术总结本发明属于有机固体废弃物资源化处理与处置领域，具体涉及辣椒素在促进堆肥腐殖化中的应用。本发明将辣椒素作为有机添加剂，刺激主要功能微生物的代谢活性，促进堆体内微生物的协同作用，加强原位漆酶的表达，促进对大分子难降解有机物的利用，加快堆肥的腐殖化进程，提供了一种新的堆肥快速腐殖化技术。技术研发人员：刘常青,郑福旺,郑育毅,李钰辉,吴春山,孙启元,张梦露,张伟芳,王菲凤,高滢受保护的技术使用者：福建师范大学技术研发日：技术公布日：2024/9/29