摘要
蔬菜废弃物（Vegetablewastes，VWs）含水量高，营养丰富且易被微生物降解，是厌氧发酵的理想基质。基于碳链延长将厌氧发酵产生的短链脂肪酸（Short-chainfattyacids，SCFAs）转化成附加值更高的己酸是高效环保的资源回收利用方式。发酵体系中电子供体不足、代谢途径及副产物复杂，导致己酸产量低和分离困难，是目前生物法合成己酸中亟待解决的问题。鉴于此，本论文以白菜废弃物（Chinesecabbagewaste，CCW）为原料，采用预发酵为己酸合成提供更多的电子供体乳酸，探索了pH值对链延长产己酸阶段的产物分布、微生物群落结构以及乳酸代谢流向的影响，并对其影响机理进行了初步探讨；对比了外加不同来源的乳酸对己酸产率的影响，以期为有效提高乳酸的电子转化率和己酸产量提供一定的理论依据。主要研究内容及结果如下： （1）外加乳酸杆菌与pH值调控对CCW厌氧发酵特性的影响。与自然发酵相比，外加乳酸杆菌对CCW厌氧发酵产物组成及乳酸产量均无明显影响；pH4.5组和对照组的乳酸产率分别为34.39%和32.83%，且乳酸的选择性均在80%以上；pH4.0时体系转化为乙醇型发酵，乙醇占总产物的83.00%，而pH5.5条件下的产物则以丁酸为主；pH6.5有利于底物的水解和酸化，但产物组成复杂。 （2）pH对乳酸代谢路径及己酸产量的影响。pH5.5条件下Lactobacillus属和Caproiciproducens属是驱动乳酸链延长合成己酸的关键菌属，主要通过脂肪酸生物合成（FAB）途径产生己酸。pH6.0时微生物多样性提高，发酵产物组成复杂，Prevotella6属、Succiniclasticum属以及Blautia属的相对丰度增加，促进了逆向β-氧化（RBO）和丙酸代谢途径。由于发酵体系中缺乏反式-2-烯酰辅酶A还原酶（EC：1.3.1.38）功能基因，导致RBO途径中断和丁酸积累。pH5.5时，己酸的产量为5.10±0.01gCOD/L，分别比pH5.0和pH6.0提高了38.59%和4.51%。未调控pH组的初始pH仅为3.82，严重抑制了链延长反应。 （3）外加不同来源的乳酸对己酸合成的影响。在发酵体系中补加CCW乳酸发酵液（PFB）和乳酸溶液（LA），己酸浓度分别提高了143.93%和33.47%。补加PFB组的己酸选择性明显增加，占总产物的37.37%，己酸产量为7.00±0.29gCOD/L，电子效率比LA组提高了187.5%。补加PFB的体系中，Rikenellaceae_RC9_gut_group属和Caproiciproducens属分别是主导水解和己酸合成的微生物。LA组中Caproiciproducens属相对丰度为0.82%，己酸产量降低了72.83%。
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