益生菌作用新发现：可降低塑料包装中的异味

塑料是头号包装材料，全球每年生产的塑料包装材料为7800万吨。尽管有这些数量，但只有一小部分被回收，目前全球塑料包装流量的10%是闭环(2%)或级联回收(8%)的一部分，而大多数进入垃圾填埋场或泄漏到环境中；关于聚烯烃，质量不足，特别是与气味相关的问题，仍然是回收塑料材料广泛再利用的主要障碍。回收物的臭味是一种投入物的高度污染，主要来自消费后的塑料垃圾。虽然已探究出减少异味的方法，例如通过物理除臭或先进的洗涤工艺，但研究表明，尽管混合塑料薄膜废料中的气味挥发物通过洗涤减少了，但大多数这些成分在挤压后仍然存在。因此，对生态友好型替代品的需求不断上升，而益生菌作为有价值的非致病性细菌培养物，正越来越多地应用于许多领域，例如，通过在工业废水中应用不同的芽孢杆菌属细菌，可以大大减少硫磺的、像鸡蛋一样腐烂的气味。

图1 消费后塑料包装废物的样本收集示意图和益生菌处理，包括与各自参考批次比较的储存条件和洗涤过程。

通常，消费后的塑料包装废弃物中的大多数气味物质都被发现是微量化合物，与其他(无味)挥发性物质在一定程度上共洗脱，因此，在大多数情况下，需要二维GC-MS/O来明确识别参照物和经益生菌处理的样品中的气味。在该研究中，消费后塑料包装废物中发现了大量有异味的污染物，这与以前对家用塑料废物或回收塑料材料的研究是一致的。然而，在检测到气味中，约占所有检测到的物质的30%，这是首次在塑料包装废料和回收塑料中报告为具有气味活性的污染物。大量以前没有报道的气味的一个原因可能是消费后材料的不均匀性，以及污染程度和相应的气味负荷的变化。

一般来说，气味来源于不同的来源或通过不同的形成途径，而经研究表明，异味主要来自消费后废物中典型的有机残留物的生物转化所排放的物质。

图2 在对选定属性的未经处理的参照物和经益生菌处理的样品进行比较气味特征分析期间的平均强度等级。量表：0(无知觉)至10(强知觉)；n=14。

在本研究中，未经处理的样品和处理过的样品之间的OD因子的减少表明，经过益生菌处理后的塑料包装废弃物中的这些气味活性化合物的数量减少了。此外，在后者中没有检测到额外的气味物质，这表明只形成了无味的衍生物，而气味形成微生物的生长可能受到了额外的限制。然而，没有达到完全抑制气味形成微生物活性的目的，可能是因为最初的气味负荷太大而无法完全去除。因此，处理后的样品仍然表现出较强的气味。相反，益生菌不太可能影响塑料材料的其他性能，因为益生菌水溶液不含任何进一步的化学物质。额外的水分含量可能并不重要，因为材料在评估的回收过程结束时进行了机械干燥和热干燥。关于应用的益生菌本身，不太可能对塑料聚合物进行改性，因为文献中只显示特定分离的细菌能够分解聚对苯二甲酸乙二酯(PET)。此外，常见的消费后塑料废物还含有各种益生菌，其中包括来自乳制品等各种食物残渣的益生菌，而塑料包装的改装迄今尚未有报道。

图3 最重要的气味活性化合物(参考样品中的OD≥27)的气味稀释(OD)因子，代表在未经处理的参考消费后塑料包装废物样品的蒸馏液中检测到的典型香气或微生物的特征代谢物，与用益生菌培养处理的相同废物组分相比，这些化合物代表了典型的香气或微生物的特征代谢物。

简而言之，我们认为在塑料回收链中实施益生菌是减少不需要的有机物和气味的一个很有前途的策略。值得一提的是，消费后的塑料包装垃圾通常从家庭收集到用于回收生产的时间延长，最长可达几周或几个月。这有利于大量的腐败过程，并因此导致气味污染。我们认为，塑料包装废物的收集、物流和储存方面的新战略，以及实施益生菌处理的正确时机，对于成功地将此类生物战略落实到系统废物管理和回收概念中至关重要。当涉及到即使在最低浓度水平也会惹恼消费者的强烈气味时，这一点尤其正确。它们的去除将是消费者接受和未来回收战略的关键，用于除臭消费后的塑料包装废物。

供稿：李浩然

审核：崔志勇

编辑：李晓萌 张彤 徐娅

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