侯 彪，王子升，周艺璇，杨伟强，王银伟

(1.河南理工大学 能源科学与工程学院，河南 焦作 454000；2.国家能源投资集团 神东技术研究院，陕西 神木 719315)

0 引 言

厌氧消化最早是在生物有机体的自然生理过程中引入的，现已被战略性地应用于煤层生物气资源的开采与利用。研究表明，煤的生物利用度可能会限制生物气生成的速率和产量[1-2]。因此，目前大部分研究主要集中在如何增加煤的溶解性以及解聚性。然而，煤层生物气生成的主要条件不仅包括底物煤，还存在较复杂的生物化学反应，即水解、酸化、产酸和产甲烷等决定性步骤[3]。根据条件的不同，每个步骤都有可能成为限制生物气生成速率和产量的关键[4]。例如，产酸细菌与水解部分有关，可作用于聚合物(主要是多糖和蛋白质)产生短链脂肪酸(如乙酸、丁酸)，使这些小分子酸类物质用于由产甲烷古菌驱动下的进一步甲烷的生成[5]。值得注意的是，任何上述成分或者含量发生变化都会导致厌氧消化过程出现差异。

据统计，大多数煤制生物甲烷的研究主要集中于煤的固体结构及液相产物变化对最终甲烷生成的影响[6-9]。然而，厌氧微生物中的功能基因和一些相关酶的表达对底物(即碳水化合物、蛋白质等)代谢以及最终生物甲烷的生成至关重要[10-11]。而现阶段关于这一主题的研究内容很少。尽管对于煤阶与微生物群落结构和分布特征之间的相关性已得到初步证实[12]。但转化过程中功能性酶的基因表达和甲烷产量之间的联系仍然不清楚。……