除臭菌液对天然橡胶鲜胶乳生物凝固效果的影响*

丁 丽,张北龙，黄茂芳，桂红星，王永周

(中国热带农业科学院 农产品加工研究所，广东 湛江 524001)

鲜胶乳微生物凝固是一种新型的凝固方式，因其避免了酸凝固方式对生胶质量的破坏，所制得的产品性能能够达到子午线轮胎胶的要求，我国的科研人员一直在致力于研究适合我国国情的鲜胶乳微生物凝固工艺。近几十年来，我国三大热作垦区的农垦总局以及云南热带作物研究所、中国热带农业科学院农产品加工研究所、海南大学等都先后进行了鲜胶乳微生物凝固工艺的研发[1-7]，这些研究工作论证了微生物凝固比酸凝固更能维持天然橡胶物理与机械性能的优越性，同时也提出了应用推广微生物凝固工艺必须要解决的问题，其中一点就是微生物凝固胶如果不及时加工会有比酸凝固更容易发臭的现象。

在橡胶初加工中，凝胶块堆积现象时常发生，凝胶块发臭不仅造成环境污染，影响工人身心健康，还会严重干扰工人的工作情绪以及周围居民的正常生活。以往工厂避免凝胶块发臭的方法为浸泡、淋水、化学遮蔽，这些方法通常起不到很好的效果。在前人研究基础上[8-13]，结合现有的生物除臭技术将具有除臭作用的菌种培养液以一定比例混入生物凝固液中，让这种除臭菌遍布于整个胶凝块中，使之在贮存、加工中减轻凝胶块臭气的释放。本研究通过观察生物凝固的效果并结合气味检测仪及顶空进样固相微萃取-气相色谱-质谱仪联用技术(GC-MS)分析凝胶块挥发性成分的变化情况，对除臭菌株的使用效果进行评价。

1 实验部分

1.1 原料

新鲜胶乳：干胶质量分数为28%，广东湛江曙光农场提供；鲜胶乳微生物凝固液和除臭菌培养液：中国热带农业科学院农产品加工研究所提供。

1.2 仪器设备

XP-329m气味检测仪：日本新宇宙电机株式会社；GC-MSQP2010气相色谱-质谱联用仪：日本岛津公司；自动顶空进样器：瑞士CTC 分析仪器股份有限公司。

1.3 橡胶湿凝块的准备

称取1 kg天然橡胶鲜胶乳4份，分别加入4种不同液体进行凝固：加入用100 mL水稀释过的4 mL甲酸制备酸凝固湿凝块；加入100 mL鲜胶乳微生物凝固液制备生物凝固湿凝块；加入混匀的75 mL鲜胶乳微生物凝固液和25 mL的除臭菌培养液制备除臭菌生物凝固湿凝胶块，制备自然凝固湿凝块只需加100 mL清水，各液体加入搅拌均匀后静置并观察凝固效果。

1.4 湿凝块的气味变化

将凝固后的胶凝块沥干水分后各自放置在样品袋或小口容器中，并保证其仍能与外界空气相通，用气味检测仪连续观察橡胶凝块贮存期气味的变化情况。

1.5 顶空固相微萃取

将2 g样品装入20 mL专用样品瓶内,在70 ℃下预热10 min，同时以250 r/min的速度振荡，纤维头在70 ℃吸附5 min 后,进入GC的进样口并在250 ℃下解吸1 min。

1.6 GC-MS 分析条件

色谱条件：Rtx- 5ms色谱柱；恒压100 kPa；进样口温度280 ℃；载气He；色谱柱初始温度30 ℃,2 min后升温到180 ℃(速率5 ℃/min),1 min后再升温至280 ℃(速率5 ℃/min)维持2 min，不分流进样。

质谱条件：EI离子源温度 200 ℃，扫描范围20～450M/Z,谱图检索采用仪器自带的质谱库进行检索。

2 结果与讨论

2.1 几种凝固方式的凝固效果对比情况

几种胶乳凝固方式的凝固效果对比情况见表1。

表1 不同凝固方式的凝固效果对比情况

由表1可见，除臭菌液参与生物凝固时虽会对生物凝固速度有一定影响但影响不大。

2.2 各凝块存放期气味变化

几种湿凝块在贮存期内的气味变化情况用气味检测仪测量的结果如图1所示。用SAS9.0软件对各测量值进行数据统计分析的结果见表2与表3。

存放天数/d图1 几种凝胶块存放期气味检测仪测量结果曲线

表2 ANOVA方差分析1)

1)F值为两个均方的比值，即因素项/误差项；Pr>F为显著性检验，其值<0.05为差异显著，<0.01为差异极显著，>0.05为差异不显著。

表3 测量结果的差异分析

从图1可以看出,除臭菌的添加可以明显降低气味测量仪的测量数据，由表2和表3数据分析结果可以看出，各凝胶块存放期气味变化差异极其显著，凝固方式可以影响凝胶块的气味变化，酸凝固胶块和自然凝固胶块的气味差异不显著，而自然凝固胶块、生物凝固胶块、加有除臭菌液的生物凝固胶块之间的气味差异明显，说明生物凝固方式对橡胶湿凝块贮存期间挥发性成分影响较大，而除臭菌液减轻了这种影响。

2.3 各橡胶湿凝块挥发性成分分析

对4种橡胶湿凝块进行GC-MS上机分析，各湿凝胶块气味组分的GC-MS分析谱图见图2。

时间/min(a) 自然凝固胶

时间/min(b) 酸凝固胶

时间/min(c) 生物凝固胶

利用质谱仪分析出来的组分先排除干扰再按面积归一化法计算后，通过仪器自带的数据库进行分析，从自然凝固湿胶块检测出42种挥发性成分，从酸凝固湿胶块中检测出44种挥发性成分，从生物凝固湿胶块中检测出57种挥发性成分，从加有C1375除臭菌液的生物凝胶块中检测出52种挥发性成分。4种湿凝块所检测出的质量分数超过1%的挥发性成分有26种，多为酯类、烯类、含硫化合物及含苯环化合物，质量分数超1%的共同成分有6种。相比较而言，自然凝固胶、生物凝固胶、除臭菌生物凝固胶之间含有较多的共同成分，而酸凝固湿胶块的成分与其它凝固胶差异较大。

2.4 除臭菌株对生物凝固胶块挥发性成分的影响

从检测出的结果来看，生物凝固湿胶块含有57种挥发性成分，加有除臭菌液的生物凝胶块含有52种挥发性成分，其中有33种挥发性成分相同，多为醇、酮、酯、烷烃、萜烯类以及苯系化合物，且含量各异。可见除臭菌液的加入对生物凝固胶的挥发性成分的种类和含量均有一定程度的影响。2种凝固胶块所含各类挥发物的情况见表4。

表4 2种凝固胶块所含各类挥发物情况

由表4可知，2种生物凝固胶块所检出的各类化合物数量和含量均有一定差异，但各类化合物在2种凝胶块中的分布比例却仍然接近。加有除臭菌液的生物凝固胶与原生物凝固胶相比烷烯类化合物含量升高，苯系化合物含量降低。

对于天然橡胶的挥发性组分的分析研究，J Sakdapipanich曾用气质联用技术检测标准泰国分级天然橡胶的气味，分析了各级干胶的主要挥发性成分[14]；Niramol Juntarachat通过嗅辨仪和气质联用分析了5号和10号标准天然橡胶干胶产品，发现2，6-二甲氧基苯酚、三甲胺以及短链脂肪酸是干胶散发难闻气味的主要原因，同时还发现苯酸对这种气味有遮蔽作用[15]。对于橡胶初加工企业来说，湿凝块所引发的臭气比干胶臭气更让人难以忍受，而目前对于橡胶湿凝块的挥发性组分研究并不多。笔者从近年来对不同凝固方式得到的橡胶湿凝块与干胶的挥发性组分分析结果发现[16-18]，湿胶块的挥发性组分与干胶的挥发性组分有明显差异，同时还发现，凝胶块凝固方式不同所含有的挥发性成分不同，其中酸凝固凝胶块与其它3种凝固方式(自然凝固、生物凝固、除臭菌生物凝固)所得到的凝胶块差异相对更大。

结合以往的研究数据发现，对自然凝固凝胶块挥发性气味贡献最大的依次为L-柠檬烯、3-甲基吲哚、苯、α-蒎烯。L-柠檬烯有石油等轻度化学品气味，3-甲基吲哚俗称粪臭素，苯也有特殊气味，α-蒎烯有松节油气味，这些物质与其它微量挥发性物质一起使自然凝固凝胶块在贮存过程中释放特殊气味。对酸凝固凝胶块气味影响最大的是甲基丙烯醚、L-柠檬烯、二甲基二硫化物和3-甲基丁酸酯。其中二甲基二硫化物有恶臭味，在一定浓度下能引起急性中毒。而在生物凝固湿胶块中苯酚、3-甲基吲哚、L-柠檬烯的相对质量分数都达到了10%以上，苯酚有特殊气味，再加上3-甲基吲哚和L-柠檬烯，使得生物凝胶块贮存期间散发的气味让人难以忍受。加有除臭菌液的生物凝固胶块的主要挥发性成分依次为二甲基三硫醚、L-柠檬烯、苯，其含量和种类都比前3种凝固方式有所降低。苯酚被降到了1%以下，3-甲基吲哚从自然凝固中的12.98%降低到2.35%，L-柠檬烯由最高20.35%降到9.17%，跟气味检测仪数据吻合。

3 结 论

(1) 除臭菌液的加入对鲜胶乳生物凝固效果有一定影响，但影响不大。

(2) 加有除臭菌液的生物凝固胶与原生物凝固胶相比烷烯类化合物含量升高，苯系化合物含量降低，能有效减轻湿胶块发臭程度。

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