王婧瑤，閻 中，王凱軍

(清華大學(xué) 環(huán)境學(xué)院，北京 100084)

餐廚垃圾(Food Waste，F(xiàn)W) 具有高有機(jī)質(zhì)含量(主要是蛋白質(zhì)、油脂和有機(jī)酸)、高含水率及低熱值的特性，相比于常規(guī)的固體廢物處理方法(如焚燒和填埋)，好氧堆肥更適合處理餐廚垃圾，同時(shí)以肥料的方式從中回收可再生能源。源頭收集的餐廚垃圾主要以淀粉、蛋白、脂肪等易降解物質(zhì)為主，而纖維素類難降解物質(zhì)含量較少?？偺恰⒋值鞍缀痛种竞扛?，對(duì)不同組分降解利用的微生物不同，對(duì)底物的分解消化具有階段性，微生物群落結(jié)構(gòu)出現(xiàn)更替現(xiàn)象，從而造成微生物差異性較大，表現(xiàn)出豐富的多樣性及明顯的優(yōu)勢微生物[1]。

餐廚堆肥過程是一個(gè)由細(xì)菌、放線菌、真菌等微生物共同作用并且在不同堆肥階段由不同優(yōu)勢微生物群落互相演替的過程。一般堆肥物料中均含有大量的土著微生物群，隨堆肥進(jìn)程微生物迅速生長繁殖而發(fā)生結(jié)構(gòu)演替。而通過人為添加特定的微生物菌劑則能加快堆肥進(jìn)程，促進(jìn)堆肥腐熟程度，提高堆肥品質(zhì)，并具有控制惡臭氣體的效果[2]。餐廚垃圾發(fā)酵中的微生物菌群可分解餐廚垃圾、抑制病原菌，是發(fā)酵反應(yīng)器的核心，其種類和數(shù)量對(duì)反應(yīng)器的運(yùn)行至關(guān)重要。細(xì)菌由于體積小、比表面積大的特點(diǎn)，能快速有效地與有機(jī)物接觸，而且，在堆肥體系中細(xì)菌的數(shù)量要遠(yuǎn)多于真菌，且耐溫性普遍強(qiáng)于真菌[3]。通過添加菌劑減少了堆肥的生物多樣性，迅速形成優(yōu)勢菌群，促進(jìn)堆肥[4]。Takaku分析了添加稻殼的餐廚垃圾堆肥系統(tǒng)中微生物群落的結(jié)構(gòu)與變化，發(fā)現(xiàn)主要的細(xì)菌為擬桿菌門、變形菌門、厚壁菌門及放線菌門，并且發(fā)酵各階段具有不同的細(xì)菌群落[5]。Kulikowska等通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)不同微生物對(duì)有機(jī)垃圾進(jìn)行分解，觀察在堆肥過程中不同種類的菌劑對(duì)垃圾降解無害資源化的影響情況，對(duì)不同組分降解利用的微生物不同，對(duì)底物的分解消化具有階段性，微生物群落結(jié)構(gòu)出現(xiàn)更替現(xiàn)象，從而造成微生物差異性較大，表現(xiàn)出豐富的多樣性及明顯的優(yōu)勢微生物[6]。微生物菌劑的種類與含量是影響有機(jī)垃圾堆肥降解進(jìn)程的重要因素。微生物菌劑復(fù)配方案如米曲霉、地衣芽孢桿菌、解脂假絲酵母、綠色木霉和褐球固氮菌聯(lián)合強(qiáng)化了廚余垃圾中脂肪、蛋白質(zhì)等特異組分的降解[7]。席北斗等將污泥和有機(jī)生活垃圾的混合堆肥中添加復(fù)合微生物菌劑，復(fù)合微生物菌群各菌種之間相互協(xié)同作用，生成抗氧化物質(zhì)，形成復(fù)雜而穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，與滅活菌的對(duì)照組比較，堆肥腐熟時(shí)間可縮短6～18天[8]。菌劑的種類對(duì)堆肥結(jié)果的影響很大[9]。Akansha Bhatia[10]等培養(yǎng)不同微生物對(duì)有機(jī)垃圾好氧堆肥的影響，得出微生物對(duì)底物的分解消化具有階段性，其群落結(jié)構(gòu)出現(xiàn)更替現(xiàn)象，表現(xiàn)出豐富的多樣性及明顯的優(yōu)勢微生物。鄭旴[11]等通過定性初篩和定量復(fù)篩，從202株細(xì)菌中篩選出對(duì)餐廚垃圾中淀粉、蛋白質(zhì)、纖維素、油脂均有明顯降解能力的活性菌4株，菌劑的種類對(duì)堆肥結(jié)果的影響很大。

推流式反應(yīng)器(Plug-flow reactor，PFR) 是有機(jī)物厭氧消化領(lǐng)域中最常見的反應(yīng)器，理想的PFR不將底物與所有污泥完全混合，而是與部分污泥混合后從反應(yīng)器的進(jìn)料端進(jìn)入反應(yīng)器，使其在反應(yīng)器長度方向呈活塞方式依次向前推進(jìn)，直至反應(yīng)器的出料端出料[12-13]。針對(duì)傳統(tǒng)工藝堆肥周期長，國內(nèi)現(xiàn)有設(shè)備能耗高、占地大、不能連續(xù)運(yùn)行等問題，本研究開發(fā)了基于PFR工藝的高溫強(qiáng)化生物發(fā)酵系統(tǒng)。本研究是通過在反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置不同發(fā)酵艙，并智能控制各區(qū)域的工況條件(溫度、濕度、供氧等)，實(shí)現(xiàn)微生物在反應(yīng)器內(nèi)的分相。基于物料推流過程中的菌渣分離，確保新鮮進(jìn)料與高效成熟菌體充分接觸和反應(yīng)，充分利用不同區(qū)域內(nèi)的微生物種群，在提供高效發(fā)酵條件的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)進(jìn)出料，處理效果不受進(jìn)料頻率影響，有機(jī)垃圾即產(chǎn)即清，提高了反應(yīng)效率，極大降低了對(duì)周邊環(huán)境的影響；同時(shí)由于有機(jī)垃圾在高溫發(fā)酵階段才真正實(shí)現(xiàn)高效分解，傳統(tǒng)工藝在此之前需要較長啟動(dòng)期實(shí)現(xiàn)溫度積累、微生物增殖等預(yù)過程，因此，本研究在底部設(shè)加熱裝置，解決輔料、菌種投加量大等問題，長期維持高活性腐殖化反應(yīng)狀態(tài)，成功實(shí)現(xiàn)迅速升溫，使底物長期處于高溫發(fā)酵狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)酵周期的大幅縮短。

微生物群落組成和結(jié)構(gòu)是餐廚垃圾有機(jī)物降解肥料化產(chǎn)生過程的基礎(chǔ)，由于啟動(dòng)菌劑的施加或者各單元間的物料、環(huán)境和反應(yīng)條件變化，微生物組成和多樣性會(huì)出現(xiàn)較大波動(dòng)，進(jìn)而影響餐廚垃圾處理和資源化利用過程。目前對(duì)于餐廚垃圾處理主要過程中的微生物多樣性分析仍然不足。利用宏基因組技術(shù)研究發(fā)酵體系中微生物變化，能夠揭示微生物群落的細(xì)菌種類、數(shù)量及結(jié)構(gòu)，對(duì)于發(fā)酵體系降解餐廚及抑菌等功能研究極其重要。本研究基于Miseq高通量測序技術(shù)，全面分析復(fù)合菌劑餐廚垃圾處理各工藝單元的微生物種群組成和多樣性變化規(guī)律，優(yōu)勢微生物及潛在病原微生物等，為優(yōu)化餐廚垃圾PFR好氧處理工藝提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 菌種及餐廚垃圾底物來源

本研究案例中，菌種來源為中源創(chuàng)能公司篩得的復(fù)合菌系。發(fā)酵底物取自德清縣某農(nóng)家樂的餐廚垃圾，經(jīng)過預(yù)處理后含水率為75%。

1.2 樣品來源及PFR工藝運(yùn)行

反應(yīng)器采用的是該公司自主研發(fā)的小型強(qiáng)化連續(xù)多倉式推流發(fā)酵(PFR)反應(yīng)器，日處理能力4噸以下，反應(yīng)器如圖1所示，物料和菌種由1倉投加，物料緩慢流過2倉，最后到3倉腐熟，前兩倉控溫50℃～55℃，3倉為冷卻倉，考慮可能帶來微生物群落環(huán)境變化的工藝節(jié)點(diǎn)，本研究分別在1，2，3倉取樣，標(biāo)記為C01，C02和C03?？紤]到實(shí)際生產(chǎn)中，出料后不能馬上作為肥料運(yùn)輸及使用，會(huì)有一段時(shí)間靜置期，因此將物料在空氣中放置24 h，樣品標(biāo)記為Y02，菌種為Y01。無菌種發(fā)酵體系則是不接菌種，自然堆腐，3個(gè)倉的樣品分別標(biāo)記為NC01，NC02和NC03。

圖1 PFR工藝示意圖

1.3 微生物Illumina MiSeq 高通量測序

提取各樣品的宏基因組DNA，擴(kuò)增原核生物16SrDNA基因V3-V4區(qū)，采用Illumina進(jìn)行高通量測序，進(jìn)行原核微生物Alpha多樣性指數(shù)分析、相似性聚類分析及群落多樣性分析。

2 結(jié)果和分析

2.1 微生物多樣性分析數(shù)據(jù)的可靠性

稀釋曲線可以校驗(yàn)微生物多樣性分析結(jié)果的數(shù)據(jù)可靠性。當(dāng)曲線趨于平坦時(shí)，說明測序數(shù)據(jù)量合理，更多的數(shù)據(jù)量只會(huì)產(chǎn)生少量新的 OTU; 反之則表明繼續(xù)測序還可能產(chǎn)生較多新的 OTU。復(fù)合菌系發(fā)酵體系5個(gè)樣本共獲得238092個(gè)有效序列，無菌種發(fā)酵體系4個(gè)樣本共獲得180741個(gè)有效序列。所有樣本的稀釋曲線接近平臺(tái)(見圖 2和圖3)，測序深度已經(jīng)基本覆蓋樣本中的所有物種，覆蓋率高。說明此份數(shù)據(jù)有效可靠。

圖2 復(fù)合菌種發(fā)酵體系的稀釋曲線

圖3 無菌種發(fā)酵體系的稀釋曲線

2.2 微生物群落多樣性指數(shù)分析

Alpha多樣性是指一個(gè)特定區(qū)域或者生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的多樣性。本文通過 Shannon(香農(nóng)指數(shù))，Simpon(辛普森指數(shù))，Chao1和ACE 這4個(gè)指標(biāo)對(duì)餐廚好氧發(fā)酵反應(yīng)器中的群落Alpha多樣性進(jìn)行分析。其中，chao1 用來估計(jì)物種總數(shù)，ACE可估計(jì)群落中 OTU 數(shù)目，Simpson和Shannon 用于估算為生物多樣性，Simpson越大多樣性越低，而Shannon越大多樣性越高。

如表1所示，無菌系發(fā)酵3個(gè)倉(NC01，NC02，NC03)的Shannon由NC01的4.26減至4.22后又升到4.36，NC02的多樣性下降，表明中間倉的物種略單一，整個(gè)發(fā)酵過程微生物多樣性波動(dòng)不大，可能是由于餐廚垃圾表面的細(xì)菌在適應(yīng)新的環(huán)境，處于休眠狀態(tài)，因此導(dǎo)致發(fā)酵體系多樣性較穩(wěn)定且無規(guī)律。而復(fù)合菌種發(fā)酵體系(C01，C02，C03)中，群落多樣性隨著PFR 3個(gè)倉的不斷推流呈逐漸增加趨勢，Shannon由C01的2.69 到2.81后升至 3.39，最后出料的Shannon為3.63，可以看出菌種的啟動(dòng)對(duì)于整個(gè)發(fā)酵體系的微生物群落多樣性演替至關(guān)重要。

表1 微生物群落多樣性指數(shù)分析

2.3 微生物群落聚類分析

非度量多維尺度法(NMDS)是一種將多維空間的研究對(duì)象(樣本或變量)簡化到低維空間進(jìn)行定位、分析和歸類，同時(shí)又保留對(duì)象間原始關(guān)系的數(shù)據(jù)分析方法。適用于無法獲得研究對(duì)象間精確的相似性或相異性數(shù)據(jù)，僅能得到他們之間等級(jí)關(guān)系數(shù)據(jù)的情形。其基本特征是將對(duì)象間的相似性或相異性數(shù)據(jù)看成點(diǎn)間距離的單調(diào)函數(shù)，在保持原始數(shù)據(jù)次序關(guān)系的基礎(chǔ)上，用新的相同次序的數(shù)據(jù)列替換原始數(shù)據(jù)進(jìn)行度量型多維尺度分析。

由圖 4 的NMDS分析可知，復(fù)合菌系啟動(dòng)下的樣品C02，Y01和Y02 ，三者彼此距離互不接近，形成了一個(gè)三角形，表明三者在微生物組成上有很大的差別，三者分別代表了不同的發(fā)酵時(shí)期，即發(fā)酵菌種(Y01)、發(fā)酵中期(C02)及開袋期(Y02)。C03樣品分別與C01，C02 及Y02樣品距離較近，說明三者相比，發(fā)酵后期(C03)分別與發(fā)酵初中期(C01，C02)及開袋期(Y02)微生物群落構(gòu)成相似性較大，也表明發(fā)酵初期、發(fā)酵中后期和開袋期三者之間的承繼關(guān)系。同時(shí)C01和C02最為相似，說明整個(gè)體系中的微生物在發(fā)酵初中期經(jīng)歷了一個(gè)短暫的適應(yīng)期。也有研究表明許多在中溫段活動(dòng)的微生物在高溫段進(jìn)入休眠期，然后在腐熟階段又重新開始繁殖、新陳代謝并且進(jìn)行堆肥活動(dòng)[14]。

圖4 復(fù)合菌種發(fā)酵體系PFR工藝中樣品的聚類情況

而對(duì)于無菌種發(fā)酵體系的樣品來說，由圖 5的NMDS分析可知，3和5兩個(gè)樣品彼此距離互不接近，表明兩者在微生物組成上有很大的差別，兩者分別代表了不同的發(fā)酵時(shí)期，即發(fā)酵前期(3)及發(fā)酵中后期(4和5)。同時(shí)樣品4和5最為相似，說明在發(fā)酵后期微生物菌系組成已經(jīng)穩(wěn)定。

圖5 無菌種發(fā)酵體系PFR工藝中樣品的聚類情況

2.4 微生物群落多樣性門水平分析

從門水平上分析(見圖6和圖7)，復(fù)合菌種發(fā)酵體系的3個(gè)倉的3組樣本通過Illumina Miseq 測序平臺(tái)共獲得243767條高質(zhì)量有效序列，聚類分為275個(gè)操作分類單元，經(jīng)分類學(xué)鑒定分屬16個(gè)門，163個(gè)屬。在門水平上，厚壁菌門 (Firmicutes) 始終占優(yōu)勢地位，其次是變形菌門，最后是藍(lán)藻菌門。厚壁菌門主要以桿菌為代表，是咖啡或者稻米堆肥中高溫相的主要群落組成，Dee’s 的研究表明，厚壁菌門，尤其是桿菌，是高溫發(fā)酵階段的主要微生物群落[15]。

圖6 復(fù)合菌系發(fā)酵門水平下PFR推流工藝的發(fā)酵樣品

圖7 無菌系發(fā)酵門水平下PFR推流工藝的發(fā)酵樣品

PFR推流工藝運(yùn)行下的發(fā)酵樣品，從C01到C02到C03最后再到Y(jié)02，厚壁菌門的比例由73%下降至69%再升至76%，最后穩(wěn)定在75%。變形菌門從18%上升至20%后一直保持不變。盡管從門水平上看，隨著發(fā)酵的進(jìn)行，各優(yōu)勢菌門的比例均未有太大改變，但是在厚壁菌門中，一些種屬如鏈球菌(streptococci)、乳酸菌(lactobacillus)和微小桿菌(exiguobacterium)比例卻有所調(diào)整。

無菌種發(fā)酵體系有3大優(yōu)勢菌門，變形菌門(proteobacteria)、厚壁菌門(Firmicutes)和擬桿菌門 (Bacteroidetes)。有學(xué)者研究表明，擬桿菌門(Bacteroidetes)能有效地降解大分子物質(zhì)如纖維素和木質(zhì)素，可以將多種多糖降解為有機(jī)酸, 厚壁菌門(Firmicutes)與擬桿菌門(Bacteroidetes)呈現(xiàn)相反的趨勢，因此這2個(gè)門的細(xì)菌在餐廚垃圾發(fā)酵體系中可能在降解多糖的過程中存在競爭關(guān)系[16]。

2.5 微生物群落多樣性屬水平分析

如圖8所示，復(fù)合菌種發(fā)酵體系中的優(yōu)勢菌屬為乳桿菌(Lactobacillus)、鏈球菌屬(Streptococcus)、微桿菌(Exiguobacterium)、檸檬酸桿菌屬(Citrobacter)、不動(dòng)桿菌屬(Acinetobacter)、大洋芽胞桿菌屬(Oceanobacillus)、枝芽孢菌屬(Virgibacillus)、假單胞菌(Pseudomonas)、芽孢桿菌屬(Bacillus)、中華芽胞桿菌屬(Sinibacillus)、慢生芽胞桿菌屬(Lentibacillus)、魏斯氏菌屬(Weissella)和克雷白氏桿菌屬(Kiebsiella)。

圖8 經(jīng)復(fù)合菌系發(fā)酵(Y01，C01，C02，C03，Y02)和無菌系發(fā)酵(NC01，NC02，NC03)的屬水平的微生物群落分布圖

而作為芽孢桿菌科的梭菌屬，也出現(xiàn)在發(fā)酵體系中。梭菌屬一直被認(rèn)為是與復(fù)雜有機(jī)物降解相關(guān)的菌類[17]，在白酒窖泥中作為重要功能菌群[18]，它是一類嚴(yán)格厭氧的細(xì)菌，在降解碳水化合物的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生乙酸、丁酸等產(chǎn)物，在生物液體燃料領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景，受到廣泛關(guān)注[19]；另外，梭菌還可能與乙酸氧化及苯酚類化合物的降解有關(guān)[20-21]。這說明堆肥發(fā)酵的過程也不是嚴(yán)格意義上的好氧，某些沒有攪拌翻堆到的位置形成了一個(gè)個(gè)狹小的厭氧空間。

隨著發(fā)酵過程的進(jìn)行，鏈球菌從38%降至發(fā)酵后的10%，由于鏈球菌是一種可以發(fā)酵簡單的糖類，產(chǎn)酸不產(chǎn)氣的致病菌，因此鏈球菌的減少意味著隨著高溫發(fā)酵的進(jìn)行，有機(jī)廢棄物的分解，餐廚垃圾終被無害化處理[22]。與此同時(shí)，乳酸菌屬和微小桿菌屬增多。微小桿菌屬是一類革蘭氏染色為陽性的堿性厭氧菌，其在分解有機(jī)污染物(偶氮染料、農(nóng)藥、石油等)，轉(zhuǎn)化重金屬，根際促生，工業(yè)污水處理等領(lǐng)域均具有一定的環(huán)境學(xué)意義[23]。

無菌系發(fā)酵的樣品NC01，NC02，NC03中的優(yōu)勢菌屬為乳桿菌(Lactobacillus)、依格納季氏菌屬(Ignatzschineria)、小桿菌屬(Dialister)、擬桿菌屬(Bacteroides)，其中乳桿菌(Lactobacillus)和依格納季氏菌屬(Ignatzschineria)隸屬于變形菌門是其優(yōu)勢菌屬，該種屬經(jīng)常存在于雞腸道菌群中，也存在也脫氮系統(tǒng)中[24]。在活性污泥-生物膜復(fù)合系統(tǒng)脫氮除磷的研究中發(fā)現(xiàn)其適于附著在生物膜上生長，具有降解有機(jī)物和脫氮的優(yōu)勢[25]。在擬桿菌種屬下面豐度最多的是普雷沃菌屬(prevotella)和紫單胞菌科的Proteiniphilum。普雷沃菌屬屬常見無芽孢革蘭陰性厭氧桿菌，是近年來從類桿菌屬中分出的一個(gè)新菌屬，主要集聚于正常人體的口腔、腸道等部位，它是臨床上較常見的一種條件致病菌[26]。馮蕾在低溫的條件下，用不同菌劑厭氧發(fā)酵羊糞產(chǎn)沼氣，發(fā)現(xiàn)Proteiniphilum為其中優(yōu)勢菌群[27]。Proteiniphilum可以降解焦化廢水中一些生物難降解的化合物(包括苯酚，甲基苯酚，二甲基苯酚，萘酚，三亞苯和吲哚)，在pH值為8的條件下有助于增強(qiáng)厭氧發(fā)酵的進(jìn)程[28]。這說明，若無外源菌種的接入，在餐廚垃圾自然堆腐的過程中，很多來源于腸道和口腔的微生物大量增殖，造成了無菌種發(fā)酵體系多樣性程度較高，然而并沒有文獻(xiàn)直接證明上述菌群的擴(kuò)繁有利于好氧堆肥過程，因此解釋了上述即使香農(nóng)指數(shù)高于復(fù)合菌種發(fā)酵體系，但是出料效果并不好的情況。

Bacteroidetes能夠產(chǎn)生纖維素酶、蛋白酶等水解酶，將纖維素、蛋白質(zhì)和淀粉等大分子有機(jī)物降解產(chǎn)生 CO2、纖維二糖、葡萄糖和乙酸[29]。也有研究認(rèn)為，Bacteroidetes是降解糖類的主要微生物菌群[30]。

2.6 微生物群落功能代謝通路分析

經(jīng)過微生物群落功能代謝通路分析可知(見圖9和圖10)，復(fù)合菌系及無菌系發(fā)酵系統(tǒng)均是由碳水化合物運(yùn)輸代謝和氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)代謝占主導(dǎo)。這是由于兩者有著相似的底物組成，包含米飯、饅頭、肉類等高蛋白高碳水的物質(zhì)。在微生物發(fā)酵底物過程中，碳在微生物新陳代謝過程中約有2/3變成二氧化碳而被消耗掉，1/3用于細(xì)胞質(zhì)的合成，所以，碳被稱為是細(xì)菌的能源，而氮主要用于細(xì)胞原生質(zhì)的合成，用于細(xì)胞繁殖[31]。由于可能收集餐廚垃圾的批次位置不同，盡管二者攜帶了不同的菌系，卻不影響其相同的底物組成下的主導(dǎo)代謝通路的相似性。

圖9 KEGG注釋PFR推流工藝節(jié)點(diǎn)下的復(fù)合菌系發(fā)酵樣品

圖10 KEGG注釋PFR推流工藝節(jié)點(diǎn)下的無菌系發(fā)酵樣品

3 結(jié)論與展望

本研究通過高通量測序分析獲得復(fù)合菌系啟動(dòng)PFR好氧餐廚垃圾處理工藝過程的菌種對(duì)微生物種群、數(shù)量、結(jié)構(gòu)、動(dòng)態(tài)變化規(guī)律的影響等數(shù)據(jù)，為挖掘特定功能微生物，進(jìn)一步優(yōu)化餐廚垃圾處理工藝，促進(jìn)PFR反應(yīng)器系統(tǒng)的穩(wěn)定和高效運(yùn)行，提高餐廚垃圾發(fā)酵產(chǎn)物的資源化利用效率提供科學(xué)依據(jù)。

本研究的主要結(jié)論： 1)餐廚底物經(jīng)復(fù)合菌種發(fā)酵后微生物多樣性在不斷增加(香農(nóng)指數(shù)各個(gè)單元的變化規(guī)律為2.69—2.81—3.39)，而無菌系啟動(dòng)的發(fā)酵體系微生物多樣性并無顯著增加，且雜亂無規(guī)律; 2)主成分分析表明復(fù)合菌系啟動(dòng)下，前兩個(gè)倉的樣品聚類到了一起，說明發(fā)酵體系需要一個(gè)短暫的適應(yīng)期; 3)在門水平上，復(fù)合菌種發(fā)酵體系中Firmicutes(厚壁菌門) 始終占優(yōu)勢地位，其次是變形菌門，而無菌種發(fā)酵體系中Proteobacteria(變形菌門)為優(yōu)勢菌門，F(xiàn)irmicutes(厚壁菌門)次之，在屬水平上，復(fù)合菌種發(fā)酵體系的優(yōu)勢菌屬為Lactobacillus(乳桿菌)和Exiguobacterium(微小桿菌)，而無菌種發(fā)酵體系的優(yōu)勢菌屬為Ignatzschineria(依格納季氏菌屬)和Lactobacillus(乳桿菌); 4)雖然微生物群落組成不同，但經(jīng)KEGG功能注釋后發(fā)現(xiàn)兩體系均由碳水化合物運(yùn)輸代謝和氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)代謝占主導(dǎo)，系宏觀的相同餐廚底物3大類營養(yǎng)物質(zhì)(碳水化合物、脂肪和蛋白質(zhì))所致。

基于研究結(jié)果，提出以下對(duì)策建議： 1)餐廚垃圾好氧PFR工藝優(yōu)化：好氧PFR環(huán)境的群落組成結(jié)構(gòu)可為反應(yīng)過程性能提供參考，如厚壁菌門 (Firmicutes)和變形菌門(proteobacteria)兩者的相互作用可提高好氧堆肥過程的穩(wěn)定性，降低環(huán)境因素變化對(duì)發(fā)酵過程的沖擊; 2)對(duì)于病原菌如鏈球菌屬(streptococci)等在發(fā)酵過程中的逐步減少，我們可以篩選其拮抗菌對(duì)病原菌進(jìn)行控制。