综述：瘤胃微生物转化木质纤维素生物质生产挥发性脂肪酸的研究进展

本综述系统探讨了利用瘤胃微生物(RMs)高效降解木质纤维素生物质生产挥发性脂肪酸(VFAs)的最新进展，重点解析了关键微生物群落、水解酶系（如纤维素酶复合体）及代谢通路（如乙酸/丙酸合成途径），提出了通过pH调控、共底物发酵等策略提升VFA产率（可达0.41 g/g底物），为生物质资源化利用提供了创新思路。

　　

瘤胃微生物：自然界的木质纤维素解构大师

Abstract
木质纤维素生物质因其广泛可用性成为化石燃料的理想替代品。挥发性脂肪酸(VFAs)作为关键中间体，可转化为生物燃料或高值化学品。瘤胃微生物(RMs)凭借独特的纤维素降解能力，能在3天内完成传统方法需5-7天的水解过程，VFA产率最高达0.41 g/g底物，浓度可达13.3 g/L。

Role of rumen microorganisms
瘤胃犹如精密"生物反应器"，其微生物群落（细菌、真菌、原生动物）通过分泌多酶复合体协同降解木质素-碳水化合物复合物。例如，产琥珀酸丝状杆菌能同时分泌内切葡聚糖酶和外切葡聚糖酶，将纤维素分解为纤维二糖；而瘤胃球菌则通过β-葡萄糖苷酶完成最终水解。

Enhancement strategies
• 共底物发酵：添加富氮废弃物使C/N比达25时，VFA产率提升37%
• 预处理优化：蒸汽爆破（190℃/10min）使玉米秸秆酶解效率提高2.1倍
• 生物强化：接种产酸梭菌使丁酸比例从18%增至29%

Recovery techniques
膜分离技术对长链VFA（如己酸）回收率可达92%，而电渗析更适合短链VFA（乙酸回收率85%）。

Current challenges
需解决的核心问题包括：

1. RM菌群在工业规模下的稳定性维持
2. 木质素降解副产物（酚类）的抑制效应
3. 碳流定向调控（如抑制CH₄生成通路）

Conclusion
仿生瘤胃系统的半连续反应器设计结合宏基因组指导的菌群调控，有望实现木质纤维素到VFAs的高效转化（碳保留率80% vs 甲烷途径50%），为生物经济提供新范式。