《Bioresource Technology》：Chicken-manure digestate contains phytohormones with potential biostimulant activity in lettuce
编辑推荐：
•厌氧消化可以作为生物刺激剂的微生物生物精炼过程。•系统地分析了沼气浆中的植物激素代谢组。•靶向代谢组学揭示了生长素、赤霉素和ABA的复杂混合物。•通过共检测的代谢物推断出潜在的微生物途径。•生菜实验显示了初步的处理依赖性植物响应。引言随着集约化畜牧业的快速发展，产生富含氮和磷的
- •
厌氧消化可以作为生物刺激剂的微生物生物精炼过程。
- •
系统地分析了沼气浆中的植物激素代谢组。
- •
靶向代谢组学揭示了生长素、赤霉素和ABA的复杂混合物。
- •
通过共检测的代谢物推断出潜在的微生物途径。
- •
生菜实验显示了初步的处理依赖性植物响应。
引言
随着集约化畜牧业的快速发展，产生富含氮和磷的有机废物（如鸡粪）的数量激增（Zhang and E R., Ali M.M., 2023）。厌氧消化（AD）被广泛认为是一种成熟的减少废物和能源回收（产生沼气）的生物技术（Li et al., 2016）。然而，由此产生的消化液通常被视为低价值的液体肥料或土壤改良剂，其应用受到高昂运输成本和低养分密度的影响（Nkoa, 2014）。最近，为了实现废物的高价值利用，学术研究的焦点已经从简单的养分回收转向通过生物精炼方法开采高附加值的生物活性物质（Li et al., 2016）。
生物刺激剂被定义为通过调节植物生理过程来提高养分利用效率、抗逆性和作物质量的生物活性物质，而不仅仅是提供矿物质养分（Baltazar et al., 2021, du Jardin, 2015）。在AD过程中，连续的水解和发酵转化将复杂的有机物转化为生物活性小分子，如多肽、氨基酸和其他潜在的生物活性代谢物（Li et al., 2018）。最近的研究进一步表明，消化液的增值可以超出大量养分的回收，扩展到分离功能性明确的生物活性组分。例如，Greco等人从橄榄渣消化液中回收了一种富含微生物的蛋白质提取物，并证明了其诱导植物免疫反应和增强对选定真菌和细菌病原体抵抗力的潜力（Greco et al., 2025）。更广泛地说，农业工业副产品已被认为是酚类化合物、蛋白质、肽、寡糖、生物碱和其他生物活性分子的潜在来源，这些物质可以被回收并开发成生物农药或植物诱导剂（Greco et al., 2026）。这些进展表明从有机废物的大量再利用向特定功能组分的回收和验证的转变（Hao et al., 2024）。
然而，目前关于厌氧消化液的研究主要集中在通过膜技术（如反渗透、纳滤）物理回收大量养分（如NPK）或水资源（Obotey and Rathilal, 2020）。膜过程通过水分去除、膜截留、溶质渗透、预处理损失和相分离显著改变消化液的组成（Van der Bruggen and Vandecasteele, 2003）。然而，关于消化液中植物激素相关分析物的具体组成以及它们在基于膜的浓缩过程中的变化情况，系统性的信息仍然有限。
尽管有这些进展，消化液中激素相关和其他生物活性化合物的来源及其后续命运仍然难以确定。AD后的液体是一种化学成分复杂的混合物，包含原料衍生的化合物、有机物降解产物以及可能与微生物活动相关的代谢物。底物、中间体和产物的共检测可以用来注释合理的生化关联，并生成关于微生物相关代谢途径的假设。
因此，本研究采用高通量代谢组学方法来表征和比较来自U-NRO系统的消化液及其膜浓缩物中的植物激素谱。通过整合靶向代谢组学，我们的目标是：（1）系统地识别和比较消化液和膜浓缩物中的植物激素相关分析物的组成；（2）基于前体、中间体和产物的共检测来注释潜在的代谢途径；（3）评估在不同肥料减少方案下添加浓缩消化液的植物的初步响应。本研究表征了鸡粪消化液及其U-NRO浓缩物中植物激素相关代谢物的存在和浓度相关的变化，为进一步开发衍生自消化液的生物刺激剂产品提供了基础。
部分摘要
全规模厌氧消化和U-NRO浓缩系统
鸡粪消化液及其最终的膜浓缩物由山东民和生物技术有限公司提供。消化液是在一个全规模的中温CSTR设施中产生的，操作温度约为38℃。工程文档描述了进料的TS范围为8-10%，初级阶段消化时间为18天，二级阶段为6天，消化后处理时间为2天，总的水力停留时间约为26天。
物理化学特性
U-NRO系统产生了体积较低的最终浓缩物和作为禽舍清洗水再利用的渗透液（图1）。工业操作者报告称，典型操作实现了大约一个数量级的体积浓缩。然而，实际浓缩因子随操作条件的变化而变化，并且分析采样事件时没有同步的进水、浓缩物、渗透液和侧流流量记录，因此无法得到确切的
结论
本研究系统地表征了整个U-NRO处理过程中一种工业鸡粪厌氧消化液-浓缩物对的物理化学性质、DOM组成、代谢物谱和植物激素相关化合物。结果表明，鸡粪消化液不仅是N、P和K等大量养分的来源，还是一种含有多种植物激素相关分析物和其他潜在代谢物的复杂液体基质。
本研究得到了中央高校基本研究经费（2025RC008）的财政支持。
余琼|王凯军|方轲|郑明月|魏泉源|刘彦辰
