通过蛋白酶强化策略提升虾壳与玉米秸秆厌氧共消化产沼气效率及微生物群落机制研究

《Journal of Water Process Engineering》：Anaerobic co-digestion of protein-rich shrimp chaff and corn straw via bioaugmentation: Enhanced biogas production and microbial community

本文研究了通过添加不同浓度（10%至150%）的蛋白水解菌枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）强化虾壳（SC）与玉米秸秆（CS）厌氧共消化（AcoD）的过程。结果表明，50%的菌剂添加量使总沼气产量提升1.39倍（p ≤ 0.05），并显著提高了挥发性固体（VS）与可溶性化学需氧量（SCOD）的去除率。微生物群落分析显示，Bacillus和Methanosarcina的相对丰度显著增加，分别促进了蛋白质降解和甲烷生成（氢营养型和乙酸裂解途径）。本研究为蛋白类废弃物资源化提供了有效的生物强化策略。

　　

亮点

添加枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）后，沼气产率相较于对照组显著提升。50%生物强化剂量效果最佳，可能与枯草芽孢杆菌产生的高效水解酶活性相关。生物强化组在第13天达到日产气峰值，50%剂量组为83.93毫升/克挥发性固体（VS），优于其他剂量组（10%、100%、150%）及对照组。

结论

添加50%剂量的蛋白水解菌枯草芽孢杆菌显著提升了虾壳（SC）的转化效率，累计沼气产量较对照组提高1.39倍。生物强化促进了总固体（TS）和挥发性固体（VS）的去除率，并提高了底物利用效率。50%强化组中Bacillus（增加6.38%）和Methanosarcina（增加47.36%）的丰度显著上升，这些微生物在有机酸降解和沼气生产中发挥关键作用。