Hoạt động sinh học của phân compost thu được từ chất thải hoa houblon trong quá trình sản xuất bia

Michał Kopeć1, Monika Mierzwa–Hersztek1, Krzysztof Gondek1, Katarzyna Wolny-Koładka2, Marek Zdaniewicz3, Renata Jarosz4
1Department of Agricultural and Environmental Chemistry, University of Agriculture of Krakow, al. Mickiewicza 21, 31-120, Krakow, Poland
2Department of Microbiology and Biomonitoring, University of Agriculture of Krakow, al. Mickiewicza 24/28, 30-059, Krakow, Poland
3Department of Fermentation Technology and Microbiology, University of Agriculture of Krakow, ul. Balicka 122, 30-149, Kraków, Poland
4Department of Mineralogy, Petrography and Geochemistry, AGH University of Science and Technology, al. Mickiewicza 30, 30-059, Kraków, Poland

Tóm tắt

Tóm tắt

Các phương pháp mới để quản lý chất thải hoa houblon trong quá trình sản xuất và lên men bia luôn được tìm kiếm và cải tiến như một phần của nền kinh tế tuần hoàn. Những chất thải này không được tạo ra với số lượng lớn, nhưng sự thiếu hụt các đặc tính phù hợp có thể dẫn đến những sai sót trong quá trình xử lý tiếp theo. Nghiên cứu phân tích quá trình ủ phân chất thải hoa houblon dưới điều kiện phòng thí nghiệm và tác động của hoạt động sinh học của các loại phân compost đưa vào đất. Nghiên cứu được thực hiện trên hai loại chất thải hoa houblon từ hai giai đoạn công nghệ khác nhau trong sản xuất bia: bùn hoa nóng (HT) và hoa houblon đã qua sử dụng (SH). Các phân tích hóa học, vi sinh và sinh hóa, cũng như việc đánh giá độc tính với Lepidium sativum L., đã được thực hiện trên các mẫu vật liệu. Kết quả chứng minh rằng, do công nghệ hình thành của chúng, các nguồn nguyên liệu được thử nghiệm là an toàn từ quan điểm dịch tễ học và không phải là nguồn lây nhiễm vi sinh vật. Tính chất ức chế sự phát triển của thực vật được tìm thấy cho HT và có khả năng cao là do hàm lượng hợp chất hữu cơ. Thành phần khoáng của bùn hoa nóng không loại trừ khả năng ủ phân nếu tỷ lệ của nó trong sinh khối thấp. Hoa houblon đã qua sử dụng (SH) có hàm lượng nitơ tổng đáng kể, điều này ảnh hưởng đến quá trình ủ phân. Việc ủ phân loại chất thải này cần chọn lựa các loại chất nền có tỷ lệ C:N rộng. Số lượng vi sinh vật sống trong vật liệu phân tích rất đa dạng và thay đổi tùy theo loại chất thải. Mẫu chất thải chứa SH đã được ủ từ quá trình cho hoa khô có số lượng vi sinh vật lớn hơn nhiều so với mẫu HT từ quá trình cho hoa ướt.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Schisler DO, Ruocco JJ, Mabee MS (1982) Wort trub content and its effects on fermentation and beer flavor. J Amer Soc Brew Chem 40(2):57–61

Mathias TRDS, de Mello PPM, Sérvulo EFC (2014) Solid wastes in brewing process: a review. J Brew Distill 5(1):1–9

Oladokun O, James S, Cowley T, Smart K, Hort J, Cook D (2017) Dry-hopping: the effects of temperature and hop variety on the bittering profiles and properties of resultant beers. Brew Sci 70:187–196

Sterczyńska M, Stachnik M (2017) Technical and technological aspects of clarification of beer wort. Food Proc Eng 4:24–27

Sterczyńska M, Stachnik M, Poreda A, Jakubowski M (2018) Hot trub - by product of production of clarified beer wort. Food Proc Eng 2:36–41

Guidelines on the use of by-products and the recommended waste management in agriculture and the agri-food industry (2010) Ministry of Agriculture and Rural Development, Falenty – Warsaw Institute of Technology and Life Sciences, Warsaw, November 2010, pp. 103.

Stocks C, Barker AJ, Guy S (2002) The composting of brewery sludge. J Inst Brew 108:452–458

Fărcaş AC, Socaci SA, Mudura E, Dulf FV, Vodnar DC, Tofană M, Salanță LC (2017) Exploitation of brewing industry wastes to produce functional ingredients. Brewing Technol:137–156

Kerby C, Vriesekoop F (2017) An overview of the utilisation of brewery by-products as generated by british craft breweries. Beverages 3(2):1–12

Flythe MD, Aiken GE (2010) Effects of hops (Humulus lupulus L.) extract on volatile fatty acid production by rumen bacteria. J Appl Microbiol 109(4):1169–1176

Flythe MD, Kagan IA, Wang Y, Narvaez N (2017) Hops (Humulus lupulus L.) bitter acids: modulation of rumen fermentation and potential as an alternative growth promoter. Front Vet Sci 4:1–14

Jeliazkova E, Zheljazkov VD, Kačániova M, Astatkie T, Tekwani BL (2018) Sequential elution of essential oil constituents during steam distillation of hops (Humulus lupulus L.) and influence on oil yield and antimicrobial activity. J Oleo Sci 67(7):871–883

Bedini S, Flamini G, Girardi J, Cosci F, Conti B (2015) Not just for beer: evaluation of spent hops (Humulus lupulus L.) as a source of eco-friendly repellents for insect pests of stored foods. J Pest Sci 88(3):583–592

Zanoli P, Zavatti M (2008) Pharmacognostic and pharmacological profile of Humulus lupulus L. J Ethnopharmacol 116(3):383–396

Kopeć M, Mierzwa-Hersztek M, Gondek K, Wolny-Koładka K, Zdaniewicz M (2020) The application potential of hop sediments from beer production for composting Saudi J Biol Sci (in press).

Kopeć M, Baran A, Mierzwa-Hersztek M, Gondek K, Chmiel MJ (2018) Effect of the addition of biochar and coffee grounds on the biological properties and ecotoxicity of composts. Waste Biom Valor 9(8):1389–1398

Malinowski M, Wolny-Koładka K (2017) Microbiological and energetic assessment of the effects of the biodrying of fuel produced from waste. Ecol Chem Eng S 24(4):551–564

Atlas RM, Parks LC (1997) Handbook of microbiological media, 2nd edn. CRC Press, Boca Raton, p 1706

Wolny-Koładka K, Żukowski W (2017) Mixed municipal solid waste hygienisation for refuse-derived fuel production by ozonation in the novel configuration using fluidized bed and horizontal reactor. Waste Biom Val 10:575–583

Malinowski M, Wolny-Koładka K, Vaverková MD (2019) Effect of biochar addition on the OFMSW composting process under real conditions. Waste Manag 84:364–372

Mathias TRDS, Alexandre VMF, Cammarota MC, de Mello PPM, Sérvulo EFC (2015) Characterization and determination of brewer’s solid wastes composition. J Inst Brew 121(3):400–404

Poreda A, Stefaniuk K, Hoc J, Zdaniewicz M (2014) Improved efficiency of brewers wort supplementation with zinc ions. Ferment Fruit Veget Ind 2(58):4–8

Thomas KR, Rahman PKSM (2006) Brewery wastes. Strategies for sustainability. A review. Asp Appl Biol 80:147–153

Shchegolkova NM, Krasnov GS, Belova AA (2016) Microbial community structure of activated sludge in treatment plants with different wastewater compositions. Front Microbiol 7(90):1–15

Mierzwa-Hersztek M, Wolny-Koładka K, Gondek K, Gałązka A, Gawryjołek K (2019) Effect of coapplication of biochar and nutrients on microbiocenotic composition, dehydrogenase activity index and chemical properties of sandy soil. Waste Biom Val. https://doi.org/10.1007/s12649-019-00757-z

Oszust K, Frąc M, Gryta A, Bilińska N (2014) The influence of ecological and conventional plant production systems on soil microbial quality under hops (Humulus lupulus). Int J Mol Sci 15(6):9907–9923

Jeliazkova E, Zheljazkov VD, Kačániova M., Astatkie T, Tekwani BL 2018, Sequential elution of essential oil constituents during steam distillation of hops (Humulus lupulus L.) and influence on oil yield and antimicrobial activity. J. Oleo Sci. http://www.jstage.jst.go.jp/browse/jos/