蛋白酶K对厌氧消化系统EPS产生特性及消泡潜能的影响

摘要：

起泡是厨余垃圾厌氧消化过程中常见的操作难题,高效消泡方法的开发备受关注.先前研究表明胞外聚合物(EPS)是起泡的诱因,其中的疏水性蛋白组分更与泡沫形成直接相关.在此背景下,本研究向厌氧消化系统中添加不同剂量的蛋白酶K,以期探索其对厨余垃圾厌氧消化系统EPS产生特性及消泡潜能的影响.结果表明,蛋白酶K对厌氧消化微生物没有生物毒性,添加0.2 mg·g-1 TS蛋白酶K后系统甲烷产率反而比对照组高12.35%±3.36%.此外,蛋白酶K可以有效降低厨余垃圾厌氧消化系统的起泡趋势和泡沫稳定性,具有作为消泡剂的潜质.蛋白酶K的添加改变了EPS的产生特性,促进了溶解型EPS(S-EPS)、松散结合型EPS(LB-EPS)、疏水性S-EPS、疏水性LB-EPS的产生,降低了疏水性紧密结合型EPS(TB-EPS)的含量;从组成成分看,蛋白酶K促进了各类EPS腐殖质的生成,降低了疏水性蛋白的含量,S-EPS中β-折叠的相对含量减少是疏水性蛋白含量减少的主要原因.蛋白酶K的加入影响了微生物群落结构,相关性分析表明,起泡趋势和泡沫稳定性与疏水性TB-EPS、疏水性多糖(PS)、疏水性蛋白质(PN)呈正相关,与LB-EPS呈负相关.Firmicutes门是与起泡特性参数最相关的门.蛋白酶K通过降低Firmicutes门中Syntrophomonas属、Fastidiosipila属的相对丰度,降低疏水性PS和疏水性PN的含量,增加LB-EPS的含量来达成其消泡能力.

关键词：厌氧消化、厨余垃圾、起泡、蛋白酶K、胞外聚合物

所属期刊栏目：44

分类号：X705(一般性问题)

资助基金：国家自然科学基金No.52170124

在线出版日期：2024-08-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：293-304