定量生物学 > 定量方法
[提交于 2025年1月12日
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标题: 厌氧消化中微生物群落的时间动态:温度和进料成分对反应器性能和稳定性的影响
标题: Temporal Dynamics of Microbial Communities in Anaerobic Digestion: Influence of Temperature and Feedstock Composition on Reactor Performance and Stability
摘要: 厌氧消化(AD)提供了一种可持续的生物技术,用于从富含碳的废水(如食品加工废水)中回收资源。 尽管对粗略废水进行了表征,但详细化学指纹对AD的影响仍研究不足。 本研究调查了发酵废水组成和操作参数随时间对AD的影响,以确定影响反应器微生物多样性和性能的关键因素。 使用酵母蛋白发酵废水,在不同操作条件下运行了十八个反应器。 详细的化学分析在AD过程中对发酵废水中的分子进行了指纹识别,包括糖、糖醇和挥发性脂肪酸(VFAs)。 测序揭示了与温度和反应器配置相关的独特微生物组特征,中温条件支持更丰富且连接更紧密的微生物组。 Methanomassiliicoccus的显著增加与高丁酸浓度和生物气产量减少相关,进一步阐明了这种新发现产甲烷菌的作用。 差异分析表明单个分子对微生物组多样性的重要性,突显了在AD微生物趋势研究中进行详细化学指纹分析的必要性。 基于操作参数和微生物分类的机器学习(ML)模型在预测反应器性能方面达到了高准确性。 操作参数对化学需氧量去除的影响最大,而Oscillibacter和两种梭菌属(Clostridium sp.)被突出为生物气生产的关键因素。 通过将详细的化学和生物指纹分析与ML模型相结合,这项研究提出了一种新方法,以推进我们对AD微生物生态学的理解,为可持续废物-能源系统的工业应用提供了见解。
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