利用紫外-可见光谱（UV-Vis）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和扫描电子显微镜（SEM）技术探究基于角蛋白副产品的生物肥料的成熟度

《ACS Omega》：Insights into the Maturity of Keratin Byproduct-Based Biofertilizer by UV–Vis, Fourier Transform Infrared Spectroscopy, and Scanning Electron Microscopy Technologies

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狗毛角蛋白副产品具有极强的抗降解性，需要适当的废物管理技术。为了提高这些副产品的可降解性，进行了为期19周的仓式堆肥处理，将它们与食物副产品混合。在这项研究中，结合了物理化学分析（温度、pH值、电导率、碳氮比（C/N）、发芽指数和矿物质营养素）以及光谱技术（紫外-可见光（UV-Vis）、傅里叶变换红外（FTIR）光谱和扫描电子显微镜（SEM）作为先进工具，有效监测堆肥的成熟度，从而最大限度地减少时间和产品的消耗。此外，还使用了偏最小二乘回归（PLS-R）模型来预测最终堆肥的质量。结果表明，所生产的堆肥符合农业用成熟堆肥的标准，其碳氮比低于20，发芽指数为100%。这些结果通过UV光谱分析得到了验证，显示腐殖化程度增加，而FTIR分析则表明角蛋白中的二硫键以及食物副产品中的纤维素、半纤维素和木质素的降解。这项研究证实，通过适当管理角蛋白副产品的降解过程，可以将其转化为有价值的产品，用于改善退化土壤的肥力并促进植物生长。

1. 引言
全球每年有数百万吨角蛋白副产品被丢弃，而没有得到妥善处理。(1) 角蛋白是继纤维素和几丁质之后第三大最普遍的聚合物。(2) 它属于不溶性纤维蛋白家族，在所有生物群落中广泛存在，通常存在于家禽羽毛、角、蹄、指甲、羊毛、人类头发和狗毛中。(3) 这些副产品在自然界中的积累被认为是环境污染的潜在来源。(2,4) 然而，这些聚合物在生物降解为可溶性蛋白质、肽和氨基酸残渣后，可以重新用于多种用途，包括动物饲料、生物肥料和生物燃料领域。(1,5) 但由于角蛋白结构中的多个二硫键以及氢键和离子键，将其升级为高附加值产品的研究仍然有限。(6) 除了成本高昂外，传统的角蛋白副产品处理方法（如填埋、焚烧和化学处理）还会导致宝贵自然资源的损失和进一步污染。(7) 为了克服这些挑战，需要一种更可持续的方法。在这方面，微生物转化生物质已被证明是一种环保的过程，可以回收各种难降解的有机物并将其转化为高价值产品。(3,5,8) 堆肥是最有前景的生物处理方法之一。它利用微生物群落及其酶分解难降解的分子，特别是角蛋白，从而生产出可用于农业的有机肥料，同时保持其营养价值。(3,7) 堆肥环境有利于中温菌和嗜热菌（细菌、放线菌和真菌）的繁殖，这些微生物的最佳生长温度范围为20至60°C。根据Fan等人的研究，(3) 热条件有助于提高角蛋白的降解速度，同时降低污染风险，使堆肥成为提高角蛋白副产品可降解性的合适方法，并产生稳定的成熟堆肥。然而，为了保证最终堆肥的质量，必须妥善管理堆肥过程。这不仅需要考虑物理化学参数，还需要了解堆肥过程中有机物表面结构和官能团的变化，以获得成熟稳定的堆肥。因此，本研究的新颖之处在于通过堆肥而不是封闭循环技术来升级狗毛角蛋白副产品，从而生产出高质量的生物肥料，用于退化土壤，为植物生长提供所需的营养。为此，使用传统和先进分析方法研究了狗毛角蛋白副产品堆肥成为稳定成熟生物肥料的可行性。本研究旨在通过控制物理化学参数、发芽指数、傅里叶变换红外光谱和扫描电子显微镜来开发一种可行的策略，进一步提高狗毛副产品与食物副产品混合堆肥的性能。通过深入研究这一过程并使用PLS-R模型，本研究揭示了狗毛副产品堆肥过程中定量和定性化学性质之间的相关性，这可以为未来关于角蛋白副产品升级的研究提供数据库。

2. 材料与方法
2.1. 原料收集
本研究中使用的狗毛来自一家狗毛沙龙。这些副产品经过手工分类，以去除所有类型的污染物。堆肥混合物的组成总结在表1中。

表1. 堆肥混合物组成
主要输入废物 堆肥混合物（质量%） 堆肥方法 堆肥周期（周） 总周期（周）
狗毛副产品 7% + 家用蔬菜食物副产品 93% 仓式堆肥 11 19

2.2. 实验设计与设置
堆肥实验在Oklin公司（香港，GC-02，有效尺寸0.76 × 0.46 × 0.76 mL × 宽 × 高）的商用堆肥机上进行。实验期间，每天自动翻转堆肥机以保持通风并散发嗜热阶段释放的热量。通过喷洒适量的自来水，将原料的含水量定期调整至60%，为微生物提供足够的水分。为了获得综合且具有代表性的样本，在堆肥机的不同位置（东、西、北、南）和三个深度（0–14厘米和15–30厘米）收集材料。整个堆肥过程持续了19周。

2.3. 实验分析
2.3.1. 物理化学分析
温度、pH值、电导率和灰分含量的测量按照法国标准化协会（Afnor）规定的协议进行。碳氮比是根据总有机碳（TOC）和总凯氏氮（TKN）的百分比计算的，遵循Afnor的协议。(9) 干燥后的样品被细磨，然后用于测量总碳和氮。堆肥样品的化学分析使用X射线荧光仪（Rigaku ZSX Primus IV，日本）进行。使用的光谱仪参数为：Rh阳极4 kW，60 kV；样品直径40毫米；高度3毫米。压碎的材料在200 kN的压力下压缩3分钟。样品在真空环境（约6 Pa）和36.5°C的温度下进行测试。

发芽测试在室温（25°C）下进行，黑暗条件下持续72小时。这包括将10粒玉米种子放置在浸有5 mL水溶性堆肥提取物（10 g/100 mL蒸馏水）的滤纸上，分为三个阶段：原材料（RM）；中温阶段（MES）；嗜热阶段（TER）；以及成熟阶段（MAT），每个阶段重复三次。发芽指数（GI %）是根据每个堆肥阶段的水溶性提取物中的存活率和根长与对照组相比计算得出的。

2.3.2. 紫外-可见光光谱分析
紫外-可见光光谱分析是在将每个阶段的1克样品（中温阶段（MES）、嗜热阶段（TER）和成熟阶段（MAT）与50 mL NaOH（0.5 M）混合后进行的。提取物振荡2小时，然后离心（3000 rpm，25分钟），并过滤上清液。记录220–800 nm范围内的紫外-可见光吸收（280, 472, 和 664 nm），从而计算吸光度比。E2/E6（OD280/OD664）、E4/E6（OD472/OD664）和E2/E4（OD280/OD472）用于表示腐殖化程度。

2.3.3. 扫描电子显微镜
使用ThermoFisher Scientific Quattro S场发射扫描电子显微镜（荷兰埃因霍温）进行扫描电子显微镜（SEM）分析，以显示不同堆肥阶段有机物质微观结构的变化。表面成像的工作距离为10毫米，加速电压为10 kV。在成像之前，使用QUORUM Q150R ES仪器（英国劳顿）通过溅射在样品表面涂覆一层导电金（Au）。

2.3.4. 傅里叶变换红外光谱分析
使用傅里叶变换红外（FTIR）光谱仪（Invenio R，布鲁克公司，美国比勒里卡）确定堆肥处理过程中不同阶段（中温阶段（MES）、嗜热阶段（TER）和成熟阶段（MAT）以及堆肥前原材料（RM）中官能团的变化。光谱数据收集范围为400–4000 cm–1。

2.3.5. 统计分析
为了评估从狗毛副产品中获得的堆肥的质量，对物理化学组分进行了统计分析。确定了平均值、标准差（St. Dev.）和变异系数（CV）。此外，使用单因素方差分析（one-way ANOVA）比较了平均值。进行偏最小二乘回归（PLS-R），将堆肥样品的化学组分与紫外-可见光和FTIR光谱相关联。

3. 结果与讨论
3.1. 物理化学分析
表2提供了本研究中使用的原材料的详细描述。狗毛的特点是氮含量高（14.3%）和碳氮比低（接近4%）。低碳氮比主要是由于狗毛中的高氮含量。基于初步结果，为了增加混合物中的碳含量，添加了食物副产品。这些副产品的特点是碳含量高（51.9%）、水分含量高（96.3%）、碳氮比为47.2%和氮含量低（1.1%）。狗毛和食物副产品的组合提供了初始混合物，其碳氮比为35，符合适合堆肥的原料标准。

表2. 原料的物理化学特性
| 物理化学参数 | 狗毛 | 食物废物 |
| --- | --- | --- |
| 水分% | 90.22 ± 1.39 | 6.25 ± 1.26 |
| pH | 6.70 ± 0.84 | 5.60 ± 0.15 |
| 电导率 (mS/cm) | 0.32 ± 0.03 | 4.65 ± 0.35 |
| 总碳 (TC %) | 48.1 ± 0.09 | 51.85 ± 1.30 |
| 总氮 (TN %) | 14.3 ± 0.07 | 1.1 ± 0.06 |
| 碳氮比 | 3.44 | 7.15 |

图1显示了堆肥过程中不同阶段（中温阶段（MES）、嗜热阶段（TER）和成熟阶段（MAT）的温度变化。

图1. 不同堆肥阶段（原材料RM；中温阶段MES；嗜热阶段TER；成熟阶段MAT）中狗毛和食物副产品的温度曲线和水分变化。温度曲线显示了堆肥过程的典型行为，即温度先上升后下降。从堆肥开始，特别是在嗜热阶段（11周后超过环境温度），温度上升。这种上升主要是由于微生物代谢过程中产生的热量。(10) 嗜热阶段持续了3周，证实所生产的堆肥不含病原体。在堆肥成熟阶段，温度下降，可能与机械翻动和微生物活性降低有关。(11) 最后，温度逐渐稳定，证实了堆肥的成熟和稳定性。关于堆肥过程中的水分变化，应注意水分图与温度变化相关（图1）。开始时湿度约为50%，反映了微生物生长的典型条件。随着温度的升高，湿度下降，导致水分蒸发。(12) 图2显示了狗毛和食物副产品堆肥过程中pH值和电导率的变化。pH值的波动在决定微生物活性方面起着关键作用，进而影响有机物的转化和腐殖化过程。(10) 在堆肥初期，观察到pH值有所下降，这可能与微生物将易降解的有机物分解为有机酸和二氧化碳有关，尤其是食物副产品中的多糖化合物。(13) 在嗜热阶段，pH值向碱性方向变化，这可能与微生物分解角蛋白产生的氨有关。氨的溶解导致铵的形成，从而使pH值升高。(14) 图2展示了狗毛废物和食物废物在堆肥不同阶段（原材料RM；中温阶段MES；嗜热阶段TER；成熟阶段MAT）的pH值和电导率变化。高分辨率图像下载MS PowerPoint幻灯片

堆肥过程中记录到的较高电导率（3.2 mS/cm）显然归因于有机碳的分解（图2），通过配体交换释放出氢氧根离子以及磷酸盐和铵等离子。根据Abul Hashem等人的研究(13)，最终电导率低于4 mS/cm的堆肥被认为是适合植物使用的。尽管狗毛的C/N比较低（因为氮含量高），但加入食物副产品后可以使这一比例提高到可接受的水平，通常约为30。C/N比在整个堆肥过程中起着重要作用，因为最终结果取决于混合材料的初始C/N比。从处理的第一周开始，C/N比略有下降，在嗜热阶段尤为明显，随后在成熟阶段稳定在C/N = 19。(14) 类似的结果也出现在其他高氮残留物（如家禽羽毛）的共堆肥过程中。(15) C/N比的下降直接与有机物矿化有关，导致氮含量随时间增加，这一点通过灰分含量的增加得到了进一步证实，灰分的增加与有机物矿化过程及矿物质含量的增加密切相关。(16) 实际上，C/N比被确定为堆肥稳定性的指标；C/N比在15到20之间表示堆肥成熟且稳定，可以作为农业肥料使用。(17) 图3显示了狗毛废物和食物废物在堆肥不同阶段（原材料RM；中温阶段MES；嗜热阶段TER；成熟阶段MAT）的C/N比和灰分含量的变化。高分辨率图像下载MS PowerPoint幻灯片

图4展示了堆肥过程中微量元素含量的变化。从一开始，营养成分（Na+、P和K+）就有显著增加。值得注意的是，这些营养物质的增加可能与微生物在整个堆肥过程中对有机物的矿化和/或腐殖化有关。(18) 这一结果表明，由狗毛和食物副产品制成的最终堆肥是植物生长所需的营养来源和肥料，能够促进植物的生长、发芽以及种子的生长。(19) 为了确保堆肥无毒，进行了发芽测试。图5显示，初始混合物（RM）对玉米种子具有植物毒性作用，发芽率低于50%（30%），这对于未经处理的材料来说是典型的。实际上，较低的发芽率可能与初始混合物中抑制发芽的分子（如酚类化合物、醇类和有机酸）的积累以及微量元素浓度低有关，这一点已通过矿物质营养分析得到证实。(20) 在整个堆肥过程中，从中温阶段开始，混合物的电导率逐渐增加。最终，堆肥的电导率达到100%，与对照组相当，证实了其对植物生长的营养和促进作用。这些结果与Siles-Castellano等人的研究结果一致。(21)

3.2. 紫外-可见光谱分析
紫外-可见光谱数据有助于深入了解堆肥过程中生物质的转化和腐殖化过程。人们普遍使用以下吸光度比值来评估成熟度：E2/E4 = λ280/λ472、E2/E6 = λ280/λ664和E4/E6 = λ472/λ664，因为大多数腐殖质物质在这些波长处有显著的吸光现象。Hanc等人(21)的研究证实，在200–700纳米的紫外-可见光范围内，吸光主要来自含有不同取代程度的芳香环的色素，如单取代和多取代酚类化合物以及多种单芳香和/或多芳香酸。表3显示，从第4周开始，所有这些比值均显著下降，第9周趋于稳定，处理结束时分别降至24.24、4.30和5.93。初期吸光率的下降可能与易降解有机物的分解有关，尤其是来自食物副产品的有机物，这些有机物很可能被微生物迅速分解。(22) 在本研究中，食物副产品为微生物提供了可利用的碳和能量来源，使其能够产生降解高分子化合物（本例中为角蛋白）所需的酶。(23) 第9周这些比值的稳定可能归因于酚类化合物的显著增加，它们是腐殖质的重要组成部分。堆肥结束时观察到的轻微下降，特别是E4/E6比的下降，表明腐殖化物质的形成。E4/E6比常被用作描述有机化合物芳香化和聚合程度的指标。(24)

3.4. 傅里叶变换红外光谱分析
图7展示了堆肥前（RM）和不同阶段（MET、TER和MAT）样品的FTIR光谱。光谱显示了几条明显的宽带，反映了混合物中芳香化合物、酚类、肽类、脂肪族和多糖结构的丰富性。(25) 3300至3000 cm–1范围内的带对应于角蛋白、结晶纤维素、半纤维素和木质素中氢的OH伸缩振动；3000–2700 cm–1范围内的带则对应于脂质烷基链（甲基和乙基）的伸缩振动。(26) 2900 cm–1处的带主要与纤维素结构中的甲基（?CH2?）键的伸缩振动有关。红外光谱中的典型吸收带主要由肽键的吸收引起，这些肽键是蛋白质结构特有的。角蛋白的主要结构单元包括酰胺I、II和III。酰胺I与C–O伸缩振动相关，位于1700–1600 cm–1；酰胺II与N–H弯曲和C–H伸缩振动相关，位于1540–1520 cm–1；酰胺III则与N振动、C–N伸缩振动和C–O弯曲振动相关，位于1220–1300 cm–1。(27) 原材料样品中，肽键相关的带清晰可见且强度较高，酰胺I、II和III带分别位于1618、1518和1258 cm–1。这些结果与多项关于角蛋白废物的研究结果一致。(28)

3.5 扫描电子显微镜分析
使用扫描电子显微镜（SEM）评估了堆肥不同阶段（图6b–d，参见对照图6a）堆肥样品的微观结构变化。研究表明，样品表面发生了结构变化。对照样品保持了原有的致密光滑表面（图6a），而狗毛样品在堆肥后期明显出现裂纹、凹槽和表面层状结构的丧失。这些变化与Broda等人(24)在羊毛生物降解研究以及Abul Hashem等人(13)在各种角蛋白副产品堆肥研究中的结果一致。狗毛表面变化主要是由于微生物的代谢活动。多项研究将堆肥过程中的表面变化归因于微生物酶的作用，特别是角蛋白酶、蛋白酶和纤维素酶等。(29) 图6展示了堆肥不同阶段狗毛表面的SEM图像（a-原材料；放大倍数：*2500；b-中温阶段；放大倍数：*3500；c-嗜热阶段；放大倍数：*30,000；d-成熟阶段）。黄色箭头指示了测试期间微生物对狗毛表面造成的改变。

3.6 傅里叶变换红外光谱分析
图7展示了堆肥前（RM）和不同阶段（MET、TER和MAT）样品的FTIR光谱。这些光谱显示了几条明显的宽带，反映了混合物中芳香化合物、酚类、肽类、脂肪族和多糖结构的丰富性。(30) 3300至3000 cm–1范围内的带对应于角蛋白、结晶纤维素、半纤维素和木质素中氢的OH伸缩振动；3000–2700 cm–1范围内的带则对应于脂质烷基链（甲基和乙基）的伸缩振动。(31) 2900 cm–1处的带主要与纤维素结构中的甲基（?CH2?）键的伸缩振动有关。红外光谱中的典型吸收带主要由肽键的吸收引起，这些肽键是蛋白质结构特有的。角蛋白的主要结构单元包括酰胺I、II和III。酰胺I的吸收峰位于1700–1600 cm–1，酰胺II的吸收峰位于1540–1520 cm–1，酰胺III的吸收峰位于1220–1300 cm–1。(32) 原材料样品中，肽键相关的带清晰可见且强度较高，酰胺I、II和III的吸收峰分别位于1618、1518和1258 cm–1。这些结果与多项关于角蛋白废物的研究一致。(33) 1550 cm–1处的峰对应于纤维素中脱水葡萄糖环?C–O键的伸缩振动。(34) 1029 cm–1处的峰表明纤维素中β-糖苷键的C–O–C键的振动。(35) 1399 cm–1处的峰可能归因于堆肥过程中产生的碳酸氢铵等矿物形式。(36) 600–620和500–550 cm–1范围内的吸收带分别对应于硫化物S–S键和半胱氨酸中的C–C和C–S键。(37) 在生物降解过程中，几乎所有带都受到微生物的影响，主要是微生物酶的作用，这些酶破坏了混合物中有机物的整体结构。从中温阶段开始，强度变化以及带的消失和出现都清晰可见。角蛋白的分解途径始于半胱氨酸中二硫键的断裂。一旦这些键断裂，角蛋白就容易受到角蛋白酶的降解。(38) 半胱氨酸中二硫键的断裂标志着生物降解的开始，这表现为1089 cm–1处出现的峰，该峰与半胱氨酸转化为半胱氨酸酸的过程有关。(39) 氧化形式的硫在氧化过程中起重要作用，这是一个多步骤过程，最终形成半胱氨酸酸。(40) 堆肥过程中，肽键也受到显著影响，其位置发生了变化。酰胺I的吸收峰从1618 cm–1（RM样品）升高到约1648 cm–1（成熟阶段）；酰胺II从1518 cm–1升高到约1550 cm–1；酰胺III从1258 cm–1升高到约1294 cm–1。(41) 这些结果与Ramya等人、C?lin等人及Broda等人的研究一致，他们使用羊毛和马毛作为原料进行了生物降解实验。(42) 堆肥过程中，纤维素、半纤维素和木质纤维素化合物也受到微生物的影响。确实，大约在1420厘米-1处的峰强度有所增加，这可能与富含纤维素的化合物的持续降解有关，导致这些结构在腐殖质复合物中发生缩合（29,31），从而显示出聚合程度的提高。这些结果也得到了紫外-可见光（UV–vis）分析的证实。此外，还记录到了817厘米-1处波段的消失，这可能反映了与β-(1–4)糖苷键中的结晶纤维素I相关的C–O–C键的断裂，主要是由微生物引起的（29,31,34），这一点通过成熟阶段1500厘米-1处波段的消失得到了进一步验证，表明木质纤维素成分已经分解。最终，这些结果突显了向嗜热阶段转变时峰强度的显著变化，表明分析样品中的构象发生了显著变化，主要是由于微生物酶活性引发的肽、多糖和木质纤维素成分的降解。傅里叶变换红外光谱（FTIR）的结果进一步支持了紫外-可见光和化学分析的结果。

3.5 统计分析
因子图展示了来自不同堆肥阶段的样品，通过它们的重心坐标来表示。F1和F2分别解释了光谱数据中64.34%和25.29%的方差（图8）。

图8. 主成分分析（PCA）的结果。每个圆圈代表一个堆肥阶段的重心坐标及其标准差。

主成分分析（PCA）证实了堆肥的物理化学参数在堆肥的不同阶段发生了变化。在F2上记录了样品的时间顺序分布。C/N比、碳（C）、氮（N）、E4/E6比、灰分、pH值和水分含量：箭头指向成熟堆肥（MAT）和新鲜堆肥（RM）。这项分析解释了通过物理化学和光谱分析获得的关于角蛋白副产物堆肥稳定性和成熟度的结果；从成熟堆肥指向新鲜堆肥的C/N和E4/E6比箭头显示了有机物的稳定，并加强了F2上的时间顺序分布。

本研究的目的是确定从角蛋白副产物生产成熟堆肥的最适当条件。为此，应用了基于时间的红外分析来预测有机物的状态，以预测物理化学参数。通过使用多个参数评估了预测模型的可靠性（表4）。

表4. 不同堆肥阶段堆肥分析参数、紫外-可见光和红外光谱的统计摘要

主成分分析（PCA）的结果表明，堆肥的物理化学参数在堆肥的不同阶段发生了演变。在F2上记录了样品的时间顺序分布。C/N比、碳（C）、氮（N）、E4/E6比、灰分、pH值、温度和水分含量：箭头分别指向成熟堆肥（MAT）和新鲜堆肥（RM）。这项分析解释了通过物理化学和光谱分析获得的关于角蛋白副产物堆肥稳定性和成熟度的结果；从成熟堆肥指向新鲜堆肥的C/N和E4/E6比箭头显示了有机物的稳定，并加强了F2上的时间顺序分布。

本研究的目的是确定从角蛋白副产物生产成熟堆肥的最适当条件。为此，应用了基于时间的红外分析来预测有机物的状态，以预测物理化学参数。通过使用多个参数评估了预测模型的可靠性（表4）。

表4. 不同堆肥阶段堆肥分析参数、紫外-可见光和红外光谱的统计摘要

相关系数（R2）的值分别为0.05、0.93、0.93、0.29、0.03、0.09、0.66、0.50和0.47，分别对应于总有机碳（TOC）、总氮（TN）、C/N比、温度（T°）、水分含量、pH值、电导率（EC）和E4/E6比。这些分析结果表明，这些参数与红外光谱有很好的相关性。均方根预测误差（RMSEP）的值分别为0.4、0.11、1.76、10.46、6.68、0.63、0.46、0.76和19.50，分别对应于总有机碳（TOC）、总氮（TN）、C/N比、温度（T°）、水分含量、pH值、电导率（EC）和E4/E6比。RMSEP的低值表明这些参数与红外光谱之间存在可接受的相关性。关于变异系数（CV%），其值分别为43.97、2.77、11.53、52.13、47.07、6.48、3.79、117.14和4.36，分别对应于总有机碳（TOC）、总氮（TN）、C/N比、温度（T°）、水分含量、pH值、电导率（EC）和E4/E6比。ANOVA测试用于描述堆肥过程中物理化学性质的变化。除了总氮（TN）、pH值、电导率（EC）、灰分（IG）和E4/E6比外，大多数参数都显示出显著差异（p值<0.05）。PLS-R预测显示物理化学参数、紫外-可见光和红外光谱之间存在良好的相关性，解释了检测到的不同红外峰强度的变化。这些结果也通过皮尔逊相关系数（表5）得到了证实。

表5. 物理化学参数、紫外-可见光和红外光谱之间的皮尔逊相关系数矩阵

蓝色表示正相关；红色表示负相关。

皮尔逊相关系数用于确定不同堆肥阶段关键因素、物理化学性质、发芽指数和光谱分析之间的可能相关性。表5显示，大多数物理化学参数之间存在强相关性。值得注意的是，C/N比与氮化合物呈负相关，而与碳化合物呈正相关。相比之下，温度与氮化合物和发芽指数呈正相关，但与碳化合物呈负相关。最终，统计分析证实，尽管角蛋白副产物难以降解，但本研究中使用的混合物能够生产出稳定且成熟的堆肥。这为角蛋白副产物的升级提供了一个有用的模型。

4. 结论
角蛋白副产物因其持久性而成为环境问题。本工作证实，将狗毛与食物副产物共同堆肥可以是一种可持续且环保的方法，将这些副产物转化为生物肥料。这一过程的成功直接取决于适当的条件和良好的管理。用于角蛋白副产物堆肥的设备能够生产出C/N比低于20且发芽指数为100%的最终堆肥，证明了其成熟度。这一结果通过紫外-可见光光谱分析得到了证实，分析显示腐殖化程度有所提高。此外，扫描电子显微镜（SEM）显微图显示了堆肥过程中角蛋白纤维的特征性降解，表面出现了多处裂纹和凹槽。另一方面，傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析显示脂肪族化合物减少，但芳香族化合物没有减少，并且半胱氨酸中的二硫键断裂，证明了狗毛被微生物降解。本分析中使用的统计模型表明，使用良好的堆肥系统处理角蛋白副产物能够生产出成熟且稳定的堆肥。