厌氧微生物是整个微生物世界的一个重要组成部分。厌氧微生物绝大多数为细菌，很少数是放线菌，极少数是支原体，个别的属于厌氧真菌。厌氧微生物在自然界分布广泛，人类生活的环境和人体内就生存有各种厌氧微生物。它们与人类的关系十分密切。厌氧微生物可利用的基质极为广泛，包括了自然界中各种各样含氮和不含氮的有机物及二氧化碳、氢气等。它们在碳和氮等元素地球生物化学大循环中起着非常重要的作用。

厌氧微生物在生物地球化学循环中的作用

1  自然环境中的厌氧微生物

自然环境中的厌氧微生物，在330亿年前就有发酵性厌氧微生物存在，而兼性微生物的出现在110亿年之后。厌氧微生物种类丰富，到目前为止，所发现的厌氧微生物几乎都属于原核生物。各种厌氧微生物在环境中具有不同的功能，不同程度地参与化合物（污染物）的分解转化﹣﹣地球化学循环。

（厌氧微生物在污染物 元素）生物地球化学转化中的作用自然界 C 素循环 是极为重要的，在厌氧环境下，自然界中的微生物为清洁地球发挥着极其重要的作用，这也是我们开发利用环境生物技术的基础。其中几类微生物在进入环境的有机物的分解转化中，在缺氧和厌氧条件下发挥不可取代的作用。

2  不产甲烷细菌及其作用

不产甲烷细菌包括发酵性细菌、产氢产乙酸细菌和同型产乙酸细菌三类，这三类细菌在厌氧消化过程中都起着非常重要的作用，下面将详细介绍它们的生理代谢特点以及所起的作用等。

1  发酵性细菌

发酵性细菌是一个非常复杂的混合细菌群，主要属于专性厌氧细菌，包括梭菌属、丁酸弧菌属和真细菌属等。该类细菌可以在厌氧条件下将多种复杂机物水解为可溶性物质，并将可溶性有机物发酵主要生成乙酸、丙酸、丁酸、氢和二氧化碳，所以也有人称其为水解发酵性细菌或产氢产酸菌。

(1）发酵性细菌的种类、数量和营养

发酵性细菌是复杂的混合菌群，主要包括纤维素分解菌、半纤维素分解菌、淀粉分解菌、脂肪分解菌、蛋白质分解菌等。1976年曾报道了18个属的51个种。到目前为止，已研究过的就有几百种，在中温厌氧消化过程中，有梭状芽孢杆菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、真细菌属、双歧杆菌属和螺旋体等属的细菌；在高温厌氧消化器中，有梭菌属和无芽孢的革兰氏阴性杆菌。几个研究者的资料表明，在中温发酵的下水污泥中，利用特异的含碳底物对发酵性细菌的计数研究报道，而利用 Hungate 技术进行测定，根据发酵管内是否产生有机酸而确定每毫升污泥中发酵性细菌的数量。经研究表明，在中温厌氧消化的污泥中发酵性细菌，发酵性细菌利用基质中存在的碳水化合物作为生长的能源。有些利用基质代谢的中间产物，如乳酸盐、甘油或碳水化合物的水解产物。有些发酵性细菌利用化合物作为能源表现出多样性，例如溶纤维丁酸弧菌和栖瘤拟杆菌常发酵糖苷、多糖类和其他许多碳水化合物类。少数发酵性细菌利用氨基酸、多肽作为生长的主要能源。有些发酵性细菌利用化合物具有专一性，例如嗜淀粉拟杆菌，仅利用淀粉和淀粉的水解产物、糊精、麦芽糖。

(2）发酵性细菌的功能与生存环境在厌氧消化过程中，发酵性细菌起着特别重要的作用，其作用主要表现在以下2个方面。

①将大分子不溶性有机物水解成小分子的水溶性有机物。水解作用是在水解酶的催化作用下完成的。水解酶是一种胞外酶，因此水解过程是在细菌细胞的表面或周围介质中完成的。发酵性细菌群中仅有一部分细菌种属具有分泌水解酶的功能，而水解产物却一般可被其他的发酵性细菌群所吸收利用。

②发酵性细菌将水解产物吸收进细胞内，经细胞内复杂的酶系统的催化转化，将一分供能源使用的有机物转化为代谢产物，渗入细胞外的水溶液里，成为参与下一阶段生化反应的细菌群吸收利用的基质（主要是有机酸、醇、酮等）。发酵性细菌主要是专性厌氧菌和兼性厌氧菌，属异养菌。其优势种属随环境条件和发展基质的不同而异。在环境条件中受温度的影响较明显。在中温消化装置中，发酵性细菌主要属于专性厌氧菌。包括梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、真细菌属、双歧杆菌属和螺旋体等属的细菌；在高温厌氧消化器中，有梭菌属和无芽孢的革兰氏阴性杆菌。此外，发酵基质的种类对主要发酵性细菌的种群有十分明显的影响。①在富含蛋白质的厌氧消化液（如处理奶酪厂废水的消化池）里，存在着蜡状芽孢杆菌、环状芽孢杆菌、球状芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、变异微球菌、大肠杆菌、副大肠杆菌以及假单胞凿属的一些种。

②在含纤维素的厌氧消化液中，如在处理植物残体以及食草动物的粪便的消化液中，存在着蜡状芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、产粪产碱杆菌、普通变菌、铜绿色假单胞菌、溶红维丁酸弧菌、栖瘤胃拟杆菌等。

③在富含淀粉的厌氧消化液（如处理淀粉废液、酒精发酵残渣等的消化池）里，存在着变异微球菌、尿素微球菌、亮白微球菌、巨大芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌以及假单胞菌属的某些种。

④在硫酸盐含量高的消化液（如处理硫酸盐制浆黑液的厌氧消化池）里，存在着大量属于专性厌氧菌的脱硫弧菌属细菌。

⑤在处理生活垃圾和鸡场废弃物的消化池里，属于兼性厌氧菌的大肠杆菌和链球菌将会大量出现，有时可达细菌总数的一半。发酵性细菌的世代期短，数分钟到数十分钟即可繁殖一代。另外，发酵性细菌大多数为异氧型细菌群，对环境条件适应性特别强。

(3）发酵性细菌的生化反应

在厌氧消化过程中，发酵性细菌最主要的基质是蛋白质、淀粉、脂肪和纤维素。这些有机物首先在水解酶作用下分解为水溶性的简单化合物，其中包括单糖、高级脂肪酸、甘油以及氨基酸等。这些水解产物再经发酵性细菌的胞内代谢，除产生CO2、NH3、H2、H2S等无机物外，主要转化为一系列有机酸和醇类物质而排泄到环境中去。在这些代谢产物中．最酸等。多的是乙酸、丙酸、乙醇、丁酸和乳酸等，其次是丙酮、丙醇、丁醇、异丙醇、戊酸、琥珀。

一般来说，发酵性细菌利用有机物时，首先在胞内将其转化成丙酮酸，然后根据发酵性谢产物。细菌的种类不同和控制的环境条件（如 pH 值、H2分压、温度等）的不同而形成不同的代的流向，形成不同的代谢产物。基质浓度大的时候，一般都能加快生化反应的速率。基质组成不同时，有时会影响物质代谢产物的积累一般情况下会阻碍生化反应的顺利进行，特别是发酸产物中有氢气产生细菌的平衡和协同代谢是至关重要的。