甲烷生物膜羟基化降解安赛蜜：一种新型高效污染物生物降解途径的发现与机制解析

本研究首次揭示甲烷驱动生物膜中羟基自由基（•OH）介导的安赛蜜（ACE）高效降解新途径。通过多组学分析证实好氧甲烷氧化菌（Methylococcus/Methylomonas）及其颗粒甲烷单加氧酶（pMMO）与细胞色素P450（CYP450）的关键作用，为难降解有机污染物治理提供可持续生物技术策略。

　　

Section snippets

Setup and operation of the methane-based MBfR

本研究采用100 mL圆柱形玻璃反应器构建甲烷膜生物膜反应器（MBfR）（图S1）。反应器内部设置由中空纤维膜（MHF-200TL, Mitsubishi Ltd., Japan）组成的膜组件，其上端连接甲烷气瓶。甲烷以0.12 MPa分压通过反向扩散进入液相系统。该甲烷MBfR初始接种于市政污水处理厂的活性污泥（MLSS约9.8 g/L）。

Efficient biodegradation of ACE in the methane-based MBfR

如图1所示，甲烷MBfR连续运行122天，分为两个阶段。第一阶段（第1-86天）进水ACE浓度维持在500 μg/L。初期系统对ACE的去除能力有限（图1a），这可能是由于接种污泥中缺乏ACE降解微生物。但经过驯化期后，系统进入稳定运行状态。

Conclusions

本研究首次揭示甲烷生物膜中羟基化介导的ACE生物降解新途径。该途径不仅实现显著更高的ACE去除率，还促进转化产物（TPs）的深度降解，避免有毒中间体的积累。该过程由两种关键单加氧酶——pMMO和CYP450通过催化反应产生的•OH驱动，这些酶由好氧甲烷氧化菌（Methylococcus sp.和Methylomonas sp.）携带。在生物膜内...

Environmental Implication

本研究揭示甲烷生物膜中羟基化介导的ACE生物降解新途径。该途径在实现更高ACE去除率的同时促进转化产物（TPs）的深度降解，避免有毒中间体积累。这些机制性发现不仅挑战了"ACE生物降解主要通过水解实现"的主流观点，还拓展了我们对难降解微量污染物微生物转化途径的认知。