表面活性剂作为在厌氧生物反应器中增强底物摄取和传输的过程强化策略

《Chemical Engineering Journal》：Surfactants as a strategy to enhance substrate uptake and transport in anaerobic bioreactors for process intensification

　　

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  表面活性剂可能通过上调 ABC 转运蛋白基因，增强厌氧废水处理系统中的微生物底物摄取
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  NPEO、LAS 和 LAE 可能作为功能调节剂，作用于选择性底物消耗。
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  表面活性剂提高了代谢活性，且未损害反应器性能。
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  在稳定的操作条件下实现了发酵和产甲烷过程。

章节片段

缩写列表

ABC	ATP 结合盒
ADP	腺苷二磷酸
AFBR	厌氧流化床反应器
ANOVA	方差分析
ATP	腺苷三磷酸
BGI	北京基因组研究所
COD	化学需氧量
FID	火焰离子化检测器
GC	气相色谱
HPC	高性能计算机
HUMAnN	人类微生物组统一代谢分析网络
IA	中间碱度
LAE	线性脂肪醇聚氧乙烯醚
LAS	线性烷基苯磺酸盐
LLE	液 - 液萃取
NAD+	烟酰胺腺嘌呤二核苷酸
NaHCO3	碳酸氢钠
NaOH

实验设置

在本研究中，我们延长了 Dornelles 等人 (2025) [27] 先前报道的 AFBR 的运行时间，以调查表面活性剂对 AFBR 性能的影响。AFBR 中填充了 300 克沙子（直径 0.8–1.2 毫米）作为支撑材料，反应器设计先前由 Dornelles 等人 (2024) 报道。AFBR 接种了来自用于处理家禽屠宰场废水的上流式厌氧污泥床反应器（UASB）的污泥（占反应体积的 5%）

反应器性能

反应器投加合成废水，其 COD 含量在 820 至 890 mg L^?1 之间（表 1，图 2A），在第 V 阶段（NPEO）、第 VI 阶段（NPEO 和 LAS）以及第 VII 阶段（NPEO、LAS 和 LAE）添加表面活性剂并未影响有机物去除效率。出水 COD 浓度稳定保持在 42.9 ± 2.4 至 53.0 ± 5.4 mg L^?1 之间（表 1，图 2B），导致在这三个阶段期间的 COD 去除效率介于 93.6 ± 1.3 至 94.9 ± 2.0% 之间（表 1，图 2

结论

本研究调查了表面活性剂如何影响细菌细胞内底物转运系统的转录活性，可能为优化生物技术工艺提供新工具。通过检查 ABC 转运蛋白，这是负责底物转运的细菌细胞膜的关键组成部分，我们发现表面活性剂可能会影响这些转运蛋白的行为。在低浓度（1–15 mg L^?1）下，表面活性剂上调了 ABC 转运蛋白基因，

CRediT 作者贡献声明

Henrique S. Dornelles: 写作 – 审阅与编辑，写作 – 原稿撰写，方法论，调查，形式分析，概念化。Giin-Yu Amy Tan: 写作 – 审阅与编辑，写作 – 原稿撰写，资金获取。Emma Beirns: 写作 – 审阅与编辑，写作 – 原稿撰写，方法论，概念化。Theo Y.C. Lam: 写作 – 审阅与编辑，写作 – 原稿撰写，方法论，概念化。Maria A.T. Adorno: 形式分析。Carolina A. Sabatini: 形式

未引用参考文献

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利益冲突声明

作者声明，不存在可能影响本论文所报道工作的竞争财务利益或个人关系。

致谢

作者衷心感谢 圣保罗州研究资助基金会 (FAPESP)，项目编号 2019/04205-2 和 2021/14384-1，国家科学技术发展委员会 (CNPq) 和 巴西高等教育人员协调改进局 - 巴西 (CAPES) - 资金代码 001 以及 香港研究资助局 (RGC) 一般研究基金（17205322）为本研究提供的资金支持。

Henrique S. Dornelles|Giin-Yu Amy Tan|Emma Beirns|Theo Y.C. Lam|Maria A.T. Adorno|Carolina A. Sabatini|Maria B.A. Varesche|Po-Heng Lee