啤酒废水厌氧内循环反应器中微生物群落与产甲烷活性解析：揭示沼气生产的关键驱动因素

来自某研究团队的研究人员针对啤酒废水处理中沼气生产效率的优化问题，开展了厌氧内循环反应器(IC)微生物群落与产甲烷活性的系统性研究。通过15个月反应器性能监测结合CO2/H2与乙酸盐底物的特异性活性检测，发现氢营养型产甲烷菌的关键作用。采用V4-16S rRNA扩增子测序与宏基因组组装基因组(MAGs)技术，鉴定出以厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)为主的细菌群落及甲烷鬃毛菌属(Methanothrix)、甲烷杆菌属(Methanobacterium)等优势古菌，并通过fths基因标记发现15个潜在产乙酸菌基因组。该研究为工业废水厌氧处理工艺优化提供了重要微生物学依据。

　　

这项研究深入解析了处理啤酒废水的全尺寸厌氧内循环反应器(IC)中微生物群落的组成特征与功能机制。通过对反应器长达15个月的运行监测，科研人员定期检测新鲜污泥样品在CO₂/H₂或乙酸盐底物条件下的特异性产甲烷活性，发现氢营养型代谢途径的活性始终高于乙酸裂解途径，揭示了氢营养型产甲烷菌在系统内的核心地位。

历时六个月的微生物组分析中，研究团队运用V4-16S rRNA扩增子测序技术，在四个污泥样本中发现以厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)为主导的细菌群落，古菌则以盐杆菌门(Halobacterota)和广古菌门(Euryarchaeota)为主。值得关注的是，基于cDNA构建的16S文库与产甲烷活性检测结果高度吻合。

通过基因组中心式宏基因组分析，成功组装出42个高质量宏基因组组装基因组(MAGs)。其中甲烷鬃毛菌属(Methanothrix)和甲烷杆菌属(Methanobacterium)是优势古菌代表，而酸杆菌门(Acidobacteriota)、互养菌门(Synergistota)等特殊细菌类群也展现出重要功能。研究还通过产乙酸标志基因fths的筛查，鉴定出15个具备潜在产乙酸能力的MAGs。这项多组学联用的创新研究，为理解工业级厌氧反应器中甲烷生成的微生物驱动机制提供了全新视角。