Valorization of kitchen waste via garbage enzyme fermentation: optimization and formulation of a sustainable bio-shampoo

每天，世界各地的家庭都会产生源源不断的有机废弃物：果皮、蔬菜碎屑和剩饭剩菜。当这些物质被丢弃到垃圾填埋场时，它们会在无氧条件下分解，这一过程会释放出甲烷，这是一种比二氧化碳更能有效捕捉热量的强效温室气体。几十年来，科学家和环保主义者一直在寻找将这一问题转化为解决方案的方法，旨在超越简单的处置，转向一个让废物变为资源的系统。其中一种方法涉及一种被称为“垃圾酶发酵”的技术。这种方法依赖于有机废弃物、糖源和水的简单混合物，并将其密封在容器中进行发 de 发酵。随着时间的推移，天然微生物会分解食物废弃物的复杂结构，将其转化为富含有机酸和酶的液体。这些生物工具可以溶解污垢、分解脂肪，甚至可以作为清洁剂，为将家庭废弃物回收利用为对家居和环境有益之物提供了一种途径。

越南胡志明市天才高中的一位研究人员最近致力于改进这一工艺，并探索是否可以将由此产生的液体转化为个人护理产品。目标是创造一种无需使用石油基化学成分即可清洁头发的洗发水，同时证明厨房废弃物可以转化为高质量、安全且有效的消费品。该研究重点关注两个主要问题：如何使发酵过程更快、更可靠，以及最终的液体是否可以配制成足够温和以供人体使用的洗发水。

为了回答这些问题，研究人员首先测试了准备原料的不同方式。这类发酵的标准配方要求糖、废弃物和水的比例符合特定比例，但废弃物的物理状态和所使用的糖的类型尚未经过严格比较。研究人员在第一轮实验中测试了四种变化。有些使用了完整的、未切割的果皮和蔬菜碎屑，而另一些则使用了切成约0.5厘米至1厘米大小的小块。糖源也各不相同，其中一些批次使用精制白砂糖，另一些则使用糖生产过程中留下的深色浓稠糖蜜。这些初始批次都没有添加任何细菌或酵母；它们完全依赖于废弃物上天然存在的微生物。三十天后，结果令人失望。使用完整、未切割废弃物的混合物几乎没有任何分解迹象。即使是切碎的废弃物发酵也非常缓慢，未能产生表明成功转化的强烈酸味。废弃物上的天然微生物显然不足以在短短一个月内高效地驱动这一过程。

随后，研究人员引入了第二组实验，这次在每个批次中都加入了一小 amount 的名为 Emzeo 的商业微生物起始剂。这种制剂含有已知能分解植物纤维和淀粉的特定菌株。随着这一添加，结果发生了戏剧性的变化。使用切碎废弃物和糖蜜的混合物转化得最快且最彻底。在这些容器中，固体食物废弃物完全溶解，留下清澈的浅褐色液体，表面漂浮着一层厚厚的白色微生物层。这种液体有一种独特的、令人愉悦的香气，既甜又酸，类似于果醋的味道。其他组合，如使用完整废弃物或白糖的组合，仍显示出分解不完全或微生物生长较弱的迹象。数据证实，将废弃物切成小块增加了微生物工作的表面积，而糖蜜比精制糖提供了更丰富的营养和矿物质，使益生菌能够迅速繁殖并产生所需的酶和酸，仅需三十天即可完成。

一旦确定了最佳发酵工艺，研究人员便测试了所得液体的清洁能力。将液体过滤掉固体颗粒后，将其应用于沾有机油、烹饪油脂和合成皮脂的玻璃、陶瓷砖和不锈钢表面。其效果非常出色。在五分钟内，它完全去除了这三种顽固污渍，且无需用力擦拭。其清洁作用似乎是由多种因素共同促成的：液体中的酶分解了污垢中的脂肪和蛋白质，而天然酸分则溶解了矿物质沉积并帮助带走污垢。这证明了发酵废弃物不仅是一个理论上的解决方案，也是一种实用的、有效的清洁剂。

最后一步是将这种清洁液体转化为洗发水。研究人员提取了表现最好的发酵液体，并将其与天然植物提取物（包括来自槐豆荚、柠檬皮和香茅的提取物）混合。为了赋予混合物合适的质地和粘稠度，加入了一小 amount 天然增稠剂和盐。其结果是一种清澈的浅褐色液体，带有清新的草本柑橘香气。测试时，这款洗发水产生了稳定且丰富的泡沫，最重要的是，其 pH 值为 5.5。这种特定的酸度至关重要，因为它符合人类头皮的自然 pH 值，有助于保持皮肤健康和毛鳞片光滑。许多商业洗发水更偏向碱性，这可能会剥夺天然油脂并刺激皮肤。然而，这种新配方完全不含硫酸盐——即大多数商店售卖的、源自石油的强力清洁剂。它能有效地清洁头发，去除油脂，同时不会让头发感觉干燥或受损。

研究结论指出，通过仔细控制废弃物的尺寸、选择合适的糖源并添加特定的微生物起始剂，可以在短短一个月内将厨房碎屑转化为高性能、环保型的洗发水。这一过程带来了双重益处：它将有机废弃物从垃圾填埋场中分流，减少了有害温室气体的排放，并创造了一种避免了合成化学品相关环境和健康问题的可持续产品。研究表明，循环经济的原则——即通过不断重复利用废物来创造新价值——可以应用于家庭规模的小型化操作，从而生产出既能满足日常使用又对地球友好的商品。未来的工作将侧重于测量液体中酶的确切含量，并测试洗发水在货架上的稳定性，但初步发现为可持续个人护理提供了一条清晰且充满希望的路径。