环境污染和能源短缺日益严重,已经成为当今世界面临的两大难题。餐厨垃圾作为全球产量最多的生物垃圾之一,具有较高的有机质含量和含水率,非常适合厌氧发酵。厌氧发酵的中间产物挥发性脂肪酸(Volatile Fatty Acids,VFAs)用途广泛,因此,利用餐厨垃圾厌氧发酵生产VFAs的研究也逐渐兴起。盐(主要为NaCl)是食品加工过程中不可缺少的调味剂,最终都不可避免地积累在餐厨垃圾中。通常,餐厨垃圾中含有的NaCl浓度高达20-50g/L,高浓度的NaCl会抑制其厌氧发酵过程,从而影响VFAs的生产。因此,如何在高盐条件下厌氧发酵并获得较高的VFAs产量已经成为研究人员关注的热点问题。基于此,本文首先探究了不同NaCl浓度对餐厨垃圾厌氧发酵产酸的影响,并结合微生物群落结构的变化,分析其产酸规律。其次,通过驯化耐盐污泥,将其与普通厌氧颗粒污泥做对比,分析接种物对产酸发酵的影响,并探讨在高盐条件下提高产酸的途径。最后,利用代谢组学的方法,分析高盐条件下产酸特征及产酸类型的变化规律。论文的主要内容和结果如下:1、探究了不同NaCl浓度对餐厨垃圾厌氧发酵产VFAs的影响。在5种不同的NaCl浓度下(0、10、30、50和70 g/L)研究了VFAs的产生和组成特征,以及产酸发酵过程中微生物群落的变化。在10 g/L NaCl浓度下,VFAs的产量最高,为0.542 g/g(餐厨垃圾干重),在70 g/L NaCl浓度下,VFAs产量虽有下降(约19%),但仍处于较高水平(0.441 g/g(餐厨垃圾干重))。有趣的是,随着NaCl浓度的增加,乳酸在反应器中的停留时间以及产生量都随之增加,产酸发酵类型也从丁酸型发酵转变为丙酸型发酵。微生物群落结构的分析表明,在发酵结束时反应器中存在大量的丙酸杆菌。因此,丙酸杆菌对NaCl具有较高耐受性,同时也解释了发酵产酸类型发生变化的原因。2、在高NaCl条件下,餐厨垃圾的厌氧发酵受到一定程度的抑制,解决这一问题常用的方法是采用驯化的耐盐污泥作为接种物。利用在30 g/L NaCl条件下驯化的污泥作为接种污泥,进行高盐条件下(30和70 g/L)的餐厨垃圾产酸发酵研究,并分别以未添加NaCl和采用非驯化污泥作为接种物的餐厨垃圾作为对照组,探讨高盐条件下不同接种污泥对餐厨垃圾发酵产酸过程的影响。结果表明,与非驯化组相比驯化污泥由于缺少有助于餐厨垃圾水解的微生物Chloroflexi及Firmicutes,不利于餐厨垃圾的水解。在本实验条件下高盐浓度下驯化污泥虽不能提高VFAs的产量,但能够缩短达到最大VFAs产量的时间。这可能是因为驯化污泥对高NaCl浓度具有耐受性,但驯化污泥的产酸活性并没有提高。从微生物组成可以发现,在驯化污泥中Nitrospira、Betaproteobacteria以及Ochrobactrum,丰度更大,但这些微生物会利用发酵过程中产生的简单有机底物,如乙酸盐、丙酮酸盐等,从而导致VFAs产量降低。3、为了探究盐分对产酸发酵的影响规律,利用超高效液相色谱串联飞行时间质谱(UPLC-TripleTOF)法对发酵产酸的代谢产物进行了差异分析。研究发现,高盐条件下餐厨垃圾的产酸发酵过程也是一个驯化过程。通过代谢产物分析发现,高盐促进丙酮酸向缬氨酸、异亮氨酸和亮氨酸的转化途径增强,促进了丙酸的生成。低盐条件下吲哚乙酸远远高于高盐,可促进乙酸的生成。精氨酸和脯氨酸的代谢在低盐(0 g/L)条件下可直接向丁酸代谢转化,而高盐条件下精氨酸、脯氨酸代谢先向β丙氨酸转化再向丙酸代谢转化,从而促使丁酸发酵型向丙酸发酵型转化。此外,四氢嘧啶在本实验中在高盐条件下对微生物进行渗透保护。在高盐条件下还观察到细胞膜中饱和度高的长链LysoPC的丰度降低,饱和度低的长链LysoPC的丰度升高,这种变化可以增强细胞在高盐环境下的生存能力。