随着辣椒产业及食品加工行业的迅速发展，产生的辛辣类食品废水中含有大量的合成辣椒素。合成辣椒素有强烈的抑菌活性，会对生化污水处理单元造成冲击，影响活性污泥的生长。该文结合基因组学及代谢组学，监测和评价了序批式反应器（SBR）对于不同浓度的合成辣椒素压力的响应情况，并提供了生物强化法作为120mg·L-1高浓度合成辣椒素对SBR系统的冲击的解决思路。通过周期性接种一株高效降解合成辣椒素的粘滞沙雷氏菌Serratia marcescens JK（CICC24870）对SBR系统进行了生物强化。研究的主要结论如下：
　　①在30mg·L-1、60mg·L-1、120mg·L-1的合成辣椒素长期压力下，活性污泥的生长均受到抑制，且合成辣椒素浓度越高，实验时间越长，抑制作用越显著；60mg·L-1、120mg·L-1的合成辣椒素显著降低了SBR脱氮和去除CODCr的能力，导致了EPS与SVI随实验时间逐渐增加，造成污泥负荷F/M逐渐增大。
　　②长期合成辣椒素压力会降低活性污泥微生物的群落丰富度及多样性，合成辣椒素浓度越高，影响越显著，进而改变了微生物群落的组成及功能，其具体表现为1）微生物群落向利于合成辣椒素降解的方向演替，而不适应运行环境的微生物种群逐渐减少甚至消亡；2）在KEGG Level3水平的代谢通路上，所有合成辣椒素组被显著抑制了大多数的碳水化合物的代谢却显著增强了氮代谢，这可能与含氮污染物合成辣椒素的降解有关。
　　③通过对代谢组学结果的全谱分析，发现了11种合成辣椒素在SBR中经过生物降解后可能的代谢产物。具体生物降解的途径为甲基化(Methylation)、硝基还原(Nitroreduction)、乙酰化(Acetylation)、脱烷基化(Dealkylated)、氧化脱氨成酮作用(Oxidative deamination to ketone)、氧化(Oxidation)、脱水(Dehydration)、脱饱和作用(Desaturation)。
　　④生物强化法可显著提高在高浓度120mg·L-1合成辣椒素长期压力下SBR系统对CODCr、TN、NO3--N、NH4+-N的去除率，以及对合成辣椒素生物降解的能力。
　　⑤菌株Serratia marcescens JK生物强化成功的机制不在于其在活性污泥微生物群落的大量增殖，而是通过引发其他功能微生物种群的连锁反应，尤其是降解合成辣椒素功能菌群的富集，从而快速降解了合成辣椒素，进而改善了反应器内微环境，保证了重要功能菌群的正常增殖并发挥作用，以及微生物群落组成及功能的稳定性。
　　⑥生物强化K组在宏基因组结果分析中发现新增了多个涉及降解外来污染物的独有代谢通路，并在出水中检测到2种不同于N120组的合成辣椒素可能的代谢产物，结果表明生物强化修复组改变了活性污泥微生物群落对于合成辣椒素扰动的响应模式，使之朝着更有利合成辣椒素降解及维持良好的SBR运行效果的方向发展。