这条技术路线的量级
85 篇
原文精读
研究论文 · 综述 · 学位论文 · 预印本
213+ 张
新解读内嵌原文图表
按 caption 锚定并经图像核对后逐图解读
50%–90%
文献报道蛋白含量区间
常规 50%–65%，特定胁迫/光调控条件下更高
实验室 → 中试
当前技术成熟度
长周期稳定运行与完整经济性数据仍稀缺
证据边界
全部解读基于原文全文与可稳定匹配的原图图表，各研究的反应器规模、废水基质、菌群（纯菌/富集混菌）、光源与蛋白测定方法差异很大，跨文献数值只能作量级参考，不能直接横向对比。综述、学位论文与预印本的结论强度弱于同行评审原始研究，正文已分别标注。本专题新增 48 篇解读，其余 37 篇为已有解读，未重复制作。
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如果你是第一次接触这条技术路线，建议按下面顺序读；如果你已经在做工程，直接跳到对应卡点的那一组。
- 先建立全景：读①综述组，搞清 PSB/PPB/PNSB 的术语差别、可回收产物谱（蛋白、类胡萝卜素、PHA、辅酶 Q、氢）与整体物料平衡。
- 再看光与氧怎么给：④机制组的光强、光周期、闪光与供氧策略决定了同样能耗下能产多少蛋白，也是最容易在现有装置上改造的参数。
- 然后看反应器与收获：②③两组讲构型与固液分离，本质是在解决“光穿透”和“菌体怎么低成本捞出来”这对矛盾。
- 接着看真实废水与选择性：⑤⑥两组回答哪些废水能进、进去之后怎么让光合细菌维持优势度、产品成分是否稳定。
- 再算账：⑨组用模型与 LCA/TEA 判断项目能不能立项，产率优势不等于成本优势。
- 最后看相邻路线：⑦⑩两组帮助判断光合细菌路线的相对位置、可挂哪些副产物、以及替代能量输入的竞争压力。
概念与技术边界
PSB / PPB / PNSB光合细菌（photosynthetic bacteria, PSB）是最宽的口径；紫色光合细菌（purple phototrophic bacteria, PPB）指紫色硫细菌与紫色非硫细菌的合称；紫色非硫细菌（purple non-sulfur bacteria, PNSB）是产蛋白研究中最常用的类群，代表种为沼泽红假单胞菌 Rhodopseudomonas palustris。多数文献里三者混用，读数值时要先确认菌群口径。
单细胞蛋白（SCP）指以微生物菌体本身作为蛋白来源的产品。PNSB 的吸引力在于蛋白含量高（常见 50%–65%，优化条件下有报道更高）、氨基酸谱较均衡，且含硫氨基酸（甲硫氨酸、半胱氨酸）通常高于微藻。
光异养 vs 光自养PNSB 主要走光异养路线：用光提供能量、用废水中的有机碳提供碳骨架，因此不像微藻那样必须固定 CO₂。这决定了它适合处理高浓度有机废水，也决定了微藻的光调控结论不能照搬。
红外光与光谱匹配PNSB 的细菌叶绿素吸收峰在近红外（约 800 nm 以上），因此红外 LED 或含红外的光源常比白光更节能；滤掉紫外–可见波段还能抑制微藻竞争，这就是“白光 vs 红外光”对比研究的意义。
固液分离瓶颈菌体细小、密度接近水，重力沉降差，这是产业化成本的主要来源之一。膜生物反应器（MBR/PAnMBR）、生物膜、颗粒污泥都是为解决这个问题设计的。
选择性控制在开放的真实废水体系中，异养菌、产甲烷菌、微藻都会竞争。常用手段包括厌氧条件、红外选择性光照、进水基质与负荷调控、HRT/SRT 解耦。
① 全景与总纲：先把技术边界和产物谱搞清楚
这一组是入口，回答三个前置问题：光合细菌到底能回收什么、这条路线相对好氧/厌氧/微藻处在什么位置、以及经济性卡在哪一环。读法建议：先读资源回收类大综述建立量级直觉，再读“废水—单细胞蛋白”主线综述补齐历史与工艺谱，最后用菌株层与应用谱系综述补齐机制与外延。
本组 10 篇（新增 2 篇）。点击标题进入对应解读页。
| 解读页 | 出处 | 在专题中的作用 |
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| 光合细菌处理无毒废水并回收生物资源综述：单细胞蛋白与高值产物协同生产 · 新增 | Bioresource Technology 2019 | 综述系统比较了 PSB 的分类与代谢、无菌毒废水类型与产率、光生物反应器构型与运行方式，并给出“废水处理—再生水—食物生产”耦合范式与产业化建议。 |
| 沼泽红假单胞菌作为微生物细胞工厂：代谢多样性、碳源谱系与废水资源化应用综述 | Frontiers in Bioengineering and Biotechnology · 2022 · 10, 897003 | 沼泽红假单胞菌可在**光异养、光自养、化能异养、化能自养**四种代谢型之间按环境条件切换，这是它能兼容废水、CO₂ 与光照三类输入的根本原因。 |
| 紫色非硫细菌升级利用农食废弃物：糖类、挥发性脂肪酸、CO₂ 与醇类的代谢途径与菌株选择 | Frontiers in Bioengineering and Biotechnology · 2025 · 13, 1529032 | 光异养是升级利用农食废弃物（agri-food waste, AFW）的关键代谢型：底物到菌体的 COD 转化率达 **0.9–1.1 g CODbiomass/g CODnutrient**，而化能异养仅 **0.6**；转化率超过 1 的原因是紫色非硫细菌依赖碳酸氢根离子，在还原态碳源存在时会同 |
| 光合细菌废水处理产高值物质全流程综述：蛋白、辅酶Q10、5-ALA 的回收路线与经济性 | Bioresource Technology · 2020 · 299 | 把 PSB 技术当成一条产品线而不是一个反应器：上游是废水水质与光氧条件决定的菌体产量，中游是分离与破壁，下游是提取纯化，任一环节掉链子整条线就没有经济性。 |
| 光合细菌（PSB）废水处理技术能否替代活性污泥法：废水适用范围、光生物反应器构型与关键运行参数综述 | Environment International · 2020 · 137, 105417 | PSB 的核心价值不是“降解得更彻底”，而是**把 COD 无损截留进菌体**：光厌氧条件下有机物不被氧化成 CO₂ 或 CH₄，而是留在生物质中，随后靠固液分离实现碳氮磷同步回收。 |
| 紫色非硫细菌的生物技术应用谱系：产氢产甲烷、废水处理、生物肥料、PHA 生物塑料、单细胞蛋白与微生物电合成 | Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology · 2025 · 52, kuae052 | PNSB 的核心资产是**代谢多样性**：作为混养生物可在光异养、光自养、化能异养、化能自养四种主代谢间切换，全部物种都是固氮菌（固定 1 mol N₂ 需 16 mol ATP 并必然副产 1 mol H₂），并且能双向进行胞外电子传递，因此在碳源与光照不稳定的废水与水体环境中比专性代谢物种更有竞 |
| 紫色非硫细菌（PNSB）废水处理与生物资源回收技术综述 | 光-氧条件与规模化历程 · 新增 | World Journal of Microbiology and Biotechnology 2021 | 系统梳理 PNSB 的代谢特性、废水处理与生物量产率、光/氧/负荷/HRT 等关键影响因素、可回收的高值产物与半个世纪的规模化历程，并指出放大、经济性与安全评估等未来挑战。 |
| 紫色光合细菌资源回收综述：177 篇文献统计的产蛋白、色素与 PHA 路线可行性 | Biotechnology Advances · 2020 · 43 | 紫色光合细菌（PPB）在厌氧光异养条件下把有机碳与氮磷同时同化进菌体，生物量产率可接近 1 g COD·g COD去除⁻¹，这是它相对好氧（约 0.5）和厌氧（约 0.2）体系最本质的优势。 |
| 光合细菌废水处理产单细胞蛋白：菌种、废水类型与光氧条件的影响因素综述及产业化瓶颈 | Biotechnology Letters · 2025 · 47:37 | 这条技术路线的可行性已被系列研究证实：不同 PSB 处理不同废水，**蛋白含量基本都高于 40%**，废水处理体系中的分布集中在 **45%–74%**，光生物反应器最高蛋白产率达 **0.64 g/(L·d)**。 |
| 紫色非硫细菌废水处理产单细胞蛋白：营养价值、上下游工艺、安全性与经济性系统综述 | Reviews in Environmental Science and Biotechnology · 2022 · 21, 931–956 | PNSB 的核心竞争力是**代谢多样性 + 高生物量产率 + 高蛋白含量（70–90%）**：光能供能使碳氮同化产率接近 1 g 生物量/g COD 去除，且可在高强度废水（COD > 2 g/L）中免稀释运行、在非灭菌系统中靠可见光/近红外光实现选择性富集。 |
② 工艺与规模化：从摇瓶走到中试
光生物反应器的几何、光路与运行方式决定了单位体积能装多少菌、光能利用率有多高。这一组覆盖圆柱/鼓泡柱/平板/跑道池等构型，以及从实验室到中试（乃至吨级示范）的放大与长期连续运行验证，是判断“实验室产率能不能落到工程”的关键证据。
本组 10 篇（新增 5 篇）。点击标题进入对应解读页。
| 解读页 | 出处 | 在专题中的作用 |
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| 开放跑道池选择性培养紫色非硫细菌产微生物蛋白：光照、供氧、污泥龄与负荷四把控制手柄及成本核算 | bioRxiv（预印本，未经同行评审） · 2020 · posted January 21, 2020；共 27 页 | 在 100 L 开放跑道池中以挥发性脂肪酸（volatile fatty acids, VFA）为碳源非无菌培养，**首次证明不需要严格厌氧也能选择性生产紫色非硫细菌（purple non-sulfur bacteria, PNSB）**：批式条件下丰度 8–31%，连续换批（SRT 2 d）条件下 |
| 鼓泡柱光生物反应器快速富集紫色非硫细菌：碳源与溶解氧的影响 · 新增 | Journal of Water Process Engineering 2024 | 以简易鼓泡柱构型、活性污泥接种，分四个实验阶段切换 CO2/N2/空气与是否供给有机碳，考察溶解氧与碳源对 PNSB 富集速度、处理性能、色素与 EPS 及群落结构的联动影响。 |
| 气体态 VFA 膜接触器串联厌氧光生物反应器连续产单细胞蛋白 | PNSB 产蛋白工艺 · 新增 | Bioresource Technology 2026 | 用闭路膜接触器把 VFA 从发酵液转到气相再鼓入厌氧光生物反应器，在 160 天里分四个阶段扫描 OLR，证明气相供碳既避免菌体污染又显著提高生物量与蛋白品质，并给出与养殖需求匹配的氨基酸化学评分。 |
| 光合细菌一步法处理高浓度无毒有机废水并回收菌体资源 | 啤酒废水 酵母膏 单细胞蛋白 · 新增 | Bioresource Technology 2018 | 在批次光生物反应器中（白天厌氧、夜间微氧的自然光条件）比较 4 株 PSB 处理人工啤酒废水的效果，筛选添加剂（Fe2+、Mg2+、酵母膏）并优化酵母膏投加量，同步考察生物量增长、菌体高值成分与脱氢酶活性，并与活性污泥、传统 PSB、藻类工艺做技术对比。 |
| 红外滤光厌氧膜光生物反应器处理食品加工废水 433 天：有机碳回收、菌体蛋白与光合细菌群落演替 | Bioresource Technology · 2013 · 141, 65–74 | 8 L 实验室级**厌氧膜光生物反应器（AnMBR）**以每日一次批式投料、HRT 10 d 的方式处理泰国某食品加工厂的真实废水，连续运行 **433 d**。反应器浸没聚乙烯中空纤维膜（膜面积 0.04 m²、标称孔径 0.4 µm），受光面加装 **IR-2880 红外透过滤光片**完全滤除可 |
| 紫细菌中试联产微生物蛋白与 PHA：单细胞生物塑料膜 · 新增 | Bioresource Technology Reports 2026 | 在 axenic 中试规模用合成 PPB 共培养（Rp. palustris + Cb. sphaeroides）把乙醇转化为同时富含蛋白与 PHB 的生物量，通过温和水相分级与甘油增塑制得蛋白膜与单细胞膜，论证了无需溶剂纯化即可获得成膜材料。 |
| 中试规模紫色光合细菌废水处理与资源回收：反应器选型证据框架 · 新增 | Frontiers in Microbiology 2026 | 以 15 项 50 L 以上中试研究为证据基础，横向比较废水类型、预处理、光照策略、群落结构、处理性能与资源回收，并构建"废水—产品—反应器"选型矩阵、加权多准则排序与 TRL 评估的证据型决策框架。 |
| 啤酒废水替代发酵培养基生产光合细菌：亚克力圆柱光生物反应器从实验室到 200 L 户外中试（667 倍放大） | Journal of Cleaner Production · 2020 · 259, 120871 | 啤酒废水（补氮后）可以替代 RCVBN 传统培养基：实验室尺度生物量最高 **1886.9 mg/L**，人工与真实啤酒废水分别为 **1831.2 与 1861.7 mg/L**（第 6 天），RCVBN 组为 **1950.9 mg/L**，比生长速率分别 0.26、0.27 与 0.28 d⁻ |
| 高速厌氧发酵 + 跑道池两级工艺回收紫色非硫细菌单细胞蛋白：2.5 m³ 中试与表体比（S/V）调控 | Bioresource Technology · 2024 · 413, 131467 | 两级工艺（100 m³/d 高速厌氧发酵器 + 2.5 m³ 开放跑道池）在真实印度生活污水上跑通：发酵污水补加合成碳源（乙酸钠 + 丙酸）时，COD、NH₄⁺-N、PO₄³⁻-P 去除率分别达 **89%、93%、81%**。 |
| 户外平板光生物反应器里的紫色光合细菌：贴壁生物膜与悬浮培养的产品品质分野 | Bioresource Technology · 2023 · 373, 128709 | 在 953 L 户外平板光生物反应器（FPPBR）中用真实预发酵家禽加工废水连续运行 78 天，前 36 天每 30 min 机械重悬生物膜维持悬浮生长（Period I），后 39 天不刮壁、任其形成贴壁生物膜并每 3–4 天刮收一次（Period II）。 |
③ 反应器与菌体回收：光穿透与固液分离这对矛盾
构型选择的本质是在两个互相拉扯的目标间取舍：要让光进得去就得薄、要让处理量大就得厚；要提高菌体浓度就得截留，而截留又会把不该收的固体一起收进产品。这一组集中解决“菌体怎么低成本收下来”——膜生物反应器、生物膜、颗粒污泥成粒与富集聚集等形态工程路线。
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| 摆动式振荡膜生物反应器（PTO-MBR）连续收获光合细菌菌体：高盐食品加工废水处理与膜污染控制 | Bioresource Technology · 2017 · 224, 69–77 | 在 30 L 中空纤维膜光生物反应器中，摆动式振荡膜组件（PTO-MBR）把光合细菌（photosynthetic bacteria, PSB）菌体浓度从对照的 2.75 g/L 提升到 **3.76 g/L**，全周期平均菌体产量比对照高 **37.7%**，最高日产率 **0.40 g/(L·d |
| 生物膜光生物反应器培养紫色光合细菌产单细胞蛋白：附着生长与悬浮生长的产品品质分野（红肉加工废水） | Water Research · 2020 · 181, 115909 | 在 3.0 L 生物膜光生物反应器（biofilm photobioreactor, BPBR）内，17 根**内部红外照明的浸没有机玻璃管**为紫色光合细菌（purple phototrophic bacteria, PPB）提供受光面（0.14 m²，受光面体比 46.7 m²·m⁻³），处理经 |
| 240 L 中试光合细菌膜生物反应器连续运行 440 天：啤酒废水处理与菌体蛋白、辅酶 Q10 等高值产物回收 | Science of the Total Environment · 2019 · 646, 196–205 | 240 L（工作体积 200 L）光合细菌—膜生物反应器（PSB-MBR）以**连续流**方式处理啤酒废水共 **440 d**，采用高浓度直接接种商品化混合 PSB（Ectothiorhodospira、Rhodobacter sphaeroides、Rhodopseudomonas capsul |
| 连续流光-厌氧膜生物反应器（PAnMBR）：紫色光合细菌同步去除并回收生活污水中的碳氮磷 | Water Research · 2016 · 100, 486–495 | 在一个 2 L 连续流光-厌氧膜生物反应器（photo anaerobic membrane bioreactor, PAnMBR）中，紫色光合细菌（purple phototrophic bacteria, PPB）**不接种、仅靠原水自行富集**，22 d 内菌液变紫；连续运行 256 d，把生 |
| 序批式光生物反应器富集并聚集紫色非硫细菌 PNSB | 污泥沉降与营养物回收 · 新增 | Frontiers in Bioengineering and Biotechnology 2020 | 研究以简单搅拌罐SBR取代膜组件富集并聚集PNSB：先以40 h批次快速富集，再分三阶段（SBR1–SBR3）缩短周期、提高负荷，用聚集体的天然沉降性实现固液分离与生物量滞留，并解析了PNSB行会内的种群演替。 |
| 上升流速驱动紫色光合细菌颗粒污泥成粒：把菌体蛋白做成可直接收获的颗粒饲料 | Water Research · 2021 · 190, 116760 | 以上升流速为唯一成粒驱动力，在 5 L 上流式光生物反应器中连续运行 235 d，两台反应器都在约 50 d 内形成厌氧光合颗粒，成熟颗粒呈暗红/橙色、光台下可见 2–3 mm。 |
| 紫色光合细菌快速造粒：Fe²⁺/CPAM 促凝与高值资源回收 · 新增 | Biochemical Engineering Journal 2026 | 在四个平行序批光生物反应器（R1 白炽光、R2 红外光、R3 白炽光+Fe²⁺、R4 白炽光+CPAM）中，证明光照光谱本身不决定造粒快慢，而外源促凝剂才是加速颗粒化的关键，并据此权衡 Fe²⁺ 与 CPAM 在结构、处理与资源产出上的差异。 |
④ 机制与过程调控：光、氧、pH、碳氮比与群落
这是参数层最密的一组。光强、光谱、光周期、闪光频率与占空比决定了同样能耗下能产多少蛋白；供氧方式（厌氧/微氧/周期性供氧）、pH 与光照循环、C/N 比、盐度与颗粒活性炭等则从代谢与酶活层面改变碳氮走向。理解这些变量，是设计运行窗口与多产物取舍的前提。
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| 光强调控光合细菌产菌体与类胡萝卜素：糖类废水中 2000 lux 最优生物量、8000 lux 最优色素的分岔解读 | Bioresource Technology · 2014 · 171, 330–335 | 以人工糖类废水（COD 6000 mg/L、NH₄⁺-N 400 mg/L、总磷 90 mg/L）替代培养基，光合细菌可同步实现污染物去除与菌体、类胡萝卜素积累。 |
| 紫色光合细菌反硝化：低碳脱氮与资源回收，N2O排放因子仅约0.17% · 新增 | Sustainability 2025 | 研究优化PPB生长条件（光源、碳源），考察不同氮源与C/N比下的反硝化性能与动力学，并评估N2O排放与资源回收潜力。 |
| 低光强下紫色非硫细菌处理工业废水回收生物质：PNSB 单细胞蛋白与 PHBV · 新增 | Process Safety and Environmental Protection 2025 | 用两组低光强（LLI 9.6、HLI 17.6 W·m⁻²）批式培养以 Rhodopseudomonas 为主的非纯 PNSB，同步处理未预处理的气转液废水并表征生物质组分、氨基酸、脂质、微量元素与菌群，评估低光强下的资源化可行性。 |
| 光强与光暗周期调控沼泽红假单胞菌产色素：crtA 与 bchE 基因表达给出的转录层证据 | Bioresource Technology · 2019 · 294, 122172 | 连续光条件下，沼泽红假单胞菌（Rhodopseudomonas palustris）存在清晰的光强阈值 **150 µmol-photons·m⁻²·s⁻¹**：污染物去除、生物量（2.68 g/L）、类胡萝卜素（1.70 mg/g）与细菌叶绿素（0.84 mg/g）在此同时达到最高，超过该值后生物 |
| 固定化光合细菌环形光纤生物膜反应器：传质与光强对底物降解的影响 · 新增 | Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology 2014 | 把侧发光光纤作为光源兼生物膜载体，在环形反应器内培养固定化光合细菌，并建立同时考虑主体流体对流-扩散与生物膜内扩散-降解的二维稳态模型，用以解析底物浓度、流量、光强对降解的影响并求最优参数。 |
| 高盐胁迫提升光合细菌类胡萝卜素与细菌叶绿素：50 g/L NaCl 最佳 · 新增 | International Biodeterioration & Biodegradation 2017 | 以从鱼塘分离的耐盐菌株 Rhodopseudomonas sp. Z16 在合成高盐废水中做盐梯度培养，把色素产量、色素含量、脱氢酶活性与污染物去除联系起来，论证"盐胁迫诱导自保护色素"路径，并给出最佳盐浓度。 |
| 沼液培养光合细菌把蛋白含量推到 90%：盐度与高氨氮胁迫的双因子解析 | Bioresource Technology · 2017 · 245, 1277–1281 | 以畜禽场沼液（NH₃-N 2350 mg/L、C/N 0.184、盐度 1.38%）为培养基，光合细菌（photosynthetic bacteria, PSB）的蛋白含量 96 h 后达到 86%，在**暗好氧**条件下最高达 **91.86%**，远高于既有微生物蛋白报道值。 |
| 颗粒活性炭加速光合细菌生长与废水处理：GAC 与微氧协同提升菌体蛋白与色素 · 新增 | Waste and Biomass Valorization 2025 | 在人工糖废水批式培养中设置 GAC 投加量（0、1、5、15、25 g）与厌氧/微氧两种光氧条件共 8 个处理，考察生物量、蛋白与色素累积、生长动力学、污染物去除、菌群多样性与 VFA 代谢，提出 GAC 通过富集产酸菌与介导直接种间电子传递（DIET）促进 PSB 生长的机制。 |
| pH 与自然昼夜光照循环驱动光合菌混合菌群产蛋白：单细胞蛋白与高浓度工艺水 · 新增 | Journal of Water Process Engineering 2025 | 在 1 L 微氧光生物反应器中用适应高浓度废水的 PNSB 混合菌群开展 5 天 pH 批次、3 天光周期批次及三轮补料分批试验，系统比较恒定 pH（7.5/8.0/8.5）与不调 pH、连续光照与 12 h 昼夜循环对污染物去除、生物量组成（蛋白/脂质/碳水/色素）与 PNSB 选择性的影响。 |
| 光合细菌污水氮转化制蛋白：氮源浓度与类型如何影响产量 · 新增 | Water 2025 | 用合成糖废水在不同氮源浓度与类型下培养光合细菌混合菌，结合氮元素平衡与 Rp. palustris 转录组，定位控制氮向蛋白转化的关键酶基因，指出 NH4-N+NO3-N 组合与 Nas/GDH/GltS 缺失是产量差异的机制来源。 |
| 闪光（间歇光）调控紫色非硫细菌产单细胞蛋白：糖类废水光异养代谢组学解读 | Bioresource Technology · 2025 · 438, 133243 | 在平均光强固定为 120 µmol m⁻² s⁻¹ 的条件下，仅改变闪光频率 f 与占空比 φ，生物量最高达 **963.9 ± 18.5 mg/L**、蛋白浓度最高 **589.0 ± 10.5 mg/L**，比对照与低 f/低 φ 组高 5.0%–37.6% 与 6.4%–38.3%。 |
| 光色调控紫色光养细菌在菌群中的增殖与联产生物产品 | 白光提高丰度、红光提高色素与蛋白 · 新增 | Bioresource Technology 2026（2025年9月29日在线发表） | 研究以天然水样经稀释—刺激/稀释—绝迹法富集含PPB的菌群，再分别用白、蓝、黄、红四种单色LED在猪肉加工废水中培养10天，结合16S rRNA扩增子测序与生物量、色素、蛋白、PHB、COD测定，评估光色对菌群结构与产物产量的调节作用。 |
| 光照强度调控紫色细菌混合生物膜系统中燃料合成废水的处理与产物回收 · 新增 | Biotechnology Reports 2024 | 用农业遮阳网作生物膜载体的2 L混合生物膜-悬浮生长光生物反应器，在7200/4300/1600 lx三档光强下同步考察FSW的COD、TOC去除与类胡萝卜素、细菌叶绿素、单细胞蛋白、PHB的产量与分布。 |
| 单细胞蛋白生产的途径与机制：富集紫色非硫细菌的碳氮磷转化与污泥发酵液资源回收 · 新增 | ACS ES&T Water 2021 | 以污泥发酵液（FL）为碳氮源、红外光富集 PNSB，通过四批循环试验解析碳、氮、磷的胞内外转化路径，并结合 DAPI/Nile red 双染色与 LC-MS/MS 氨基酸分析，评估单细胞蛋白与营养回收效率。 |
| 周期性供氧策略驱动光合细菌高效代谢提升生物资源产量 | 代谢组学 辅酶Q10 污水处理 · 新增 | Bioresource Technology 2022 | 以 Ectothiorhodospira 处理合成糖废水，设计三种周期性供氧方案并与无氧（N-O）、连续供氧（C-O）对比，考察污染物去除、生物量与蛋白、色素、辅酶 Q10 积累，并用 GC-MS 代谢组学（PCA、代谢通路影响分析、PAPi 通路活性）解析供氧策略影响代谢的机制。 |
| C/N 比与光氧条件如何决定光合细菌产蛋白：光-氧调控策略与氨基酸稳定性 · 新增 | Journal of Water Process Engineering 2021 | C/N 比与光氧条件如何决定光合细菌产蛋白：光-氧调控策略与氨基酸稳定性 |
| 厨余垃圾自发酵产乳酸耦合光合细菌产蛋白：残渣糖化、菌群演替与蛋白安全性（致敏性、消化率、重金属）评估 | Bioresource Technology · 2025 · 436, 132982 | 厨余垃圾**不接种活性污泥、不调 pH** 的自发酵可自行酸化：pH 从 7.22 降到 9 天时的 4.02 并稳定在约 4，乳酸积累到 **11634.64 mg/L**（占 SCOD 的 20.6%），乙醇未检出、其它挥发性脂肪酸始终低于总有机酸的 10%，避开了污泥发酵路线的 CO₂/CH₄ |
| 餐厨垃圾发酵液作碳源经光合细菌产单细胞蛋白 | 碳代谢通路与环境行为双调控 · 新增 | Bioresource Technology 2022 | 研究以 Rhodobacter capsulatus 为对象，用不同稀释度的餐厨垃圾发酵液替代合成培养基培养72 h，测定SCP产量、生长、活性、VFAs利用与转录组，阐明碳源水平如何通过碳代谢通路与环境行为共同决定SCP合成。 |
⑤ 不同废水基质：真实进水能走多远
实验室多用合成废水标定参数，而真实废水的抑制物、色度、悬浮物与微生物竞争完全不同。这一组用市政污水、燃料合成工艺水、果汁/酿酒/食品加工废水、高盐有机废水与农工废水等真实基质，检验这条路线在成分复杂、波动剧烈条件下的耐受边界与产物谱。
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| 光合细菌处理市政污水回收生物质产单细胞蛋白：pH 7与4000 lux、蛋白含量60.1% · 新增 | Environmental Technology 2016 | 研究优化初始pH、光强与外加碳源，考察光合细菌处理市政污水的生物质产量、蛋白含量与氨基酸组成，并提出碳分解代谢物阻遏现象。 |
| 紫色非硫细菌将燃料合成工艺水转化为水产饲料：60 L中试与光强调控 · 新增 | Chemical Engineering & Technology 2023 | 以65 L（工作体积60 L）聚丙烯光生物反应器，在不同体积归一化光强（13.8、20.1、26.4 W m⁻²L⁻¹）下用PNSB混合菌处理零氮FSPW，评估有机物去除、生物量产率、蛋白、色素与脂质回收。 |
| 紫色光养生物膜光生物反应器产共产物：燃料合成废水 vs 简单碳源 · 新增 | Bioresource Technology Reports 2024 | 以农业遮阳网为载体的四个平行生物膜光生物反应器，横向比较 FSW 与三种纯碳源对 PNSB 生物膜形成、PHB、SCP、色素及群落结构的影响，并用 16S 测序解释糖类底物下酵母富集的现象。 |
| 户外自然光平板光生物反应器培养紫色光合细菌生物膜：养猪场与屠宰场废水产单细胞蛋白的 1.5 年中试 | Water Research · 2022 · 214, 118194 | 在澳大利亚户外无温控条件下，60/80/100 L 丙烯酸平板光生物反应器（FPPBR）以序批方式运行合计 1.5 年，紫色光合细菌（purple phototrophic bacteria, PPB）**不接外源菌种**即可从预沉养猪废水（PWW）与肉鸡加工废水（CWW）中自行富集成膜，带混合时启 |
| 生物膜光生物反应器处理费托合成废水回收 PNSB 生物产品（PHB、单细胞蛋白、色素、辅酶Q10） · 新增 | Chemical Engineering Journal Advances 2024 | 以 8 个生物膜光生物反应器（BPBR）对比 25/50/75/100% 四种 FSW 浓度与氮充足/缺乏两种条件，同时评估悬浮与生物膜两种生长形态下 PHB、单细胞蛋白、细菌叶绿素、类胡萝卜素与辅酶 Q10 的产量，用生物膜附着生长规避高成本离心收获。 |
| 沼泽红假单胞菌处理氰氟草酯除草剂废水：豆制品废水补碳、chbH 诱导酶与单细胞蛋白协同回收 | Bioresource Technology · 2019 · 282, 390–397 | **单独用氰氟草酯废水不行**：合成氰氟草酯废水（氰氟草酯 3 mg/L、COD 100 mg/L、TOC 34 mg/L）中 5 天内氰氟草酯完全不被去除；菌体虽在第 1 天从 190 升到 340 mg/L，此后因有机质耗尽（COD/TOC 首日即去除 97%/99%）而下降。 |
| 紫光养菌对比微藻处理五种农工废水并产单细胞蛋白 · 新增 | Bioresource Technology 2018 | 以160 mL血清瓶批次试验，用混合PPB培养物与微藻分别处理养猪、家禽、红肉、乳品与制糖五类真实废水，同步比较COD/N/P去除与单细胞蛋白产量、组成及微生物群落结构。 |
| 紫色非硫细菌同步处理果汁废水并产单细胞蛋白：pH 与两种果汁废水对比 · 新增 | Biomass Conversion and Biorefinery 2023 | 以两种真实果汁工业废水（柑橘汁与混合果汁）为底物，在四个初始 pH 下考察 PNSB 的生长、碳氮去除、生物量产率、SCP 与光色素含量，并用 16S 测序解析 PNSB 与其他菌群的共存关系。 |
| 光合细菌处理白酒（白酒酿造）废水并回收菌体：高 COD 耐受性、乙醇耐受度、pH 适应与回流稀释工艺参数 | International Biodeterioration & Biodegradation · 2016 · 113, 134–138 | 光合细菌（photosynthetic bacteria, PSB）能在**初始 COD 高达 14,200 mg/L** 的合成白酒废水中正常增殖，菌体浓度由 280 mg/L 升至 **685 mg/L（增长 150%）**，证明以醇类为主的酿酒废水可作为 PSB 的碳源。 |
| 光合细菌处理 8% 高盐有机废水生产辅酶 Q10 等高值产物：性能、菌群与代谢特征 · 新增 | Journal of Water Process Engineering 2024 | 通过梯度提盐（每 10 天提高 2% 盐度至 10%）培养混合光合细菌，考察 0%–10% 盐度下的生长、污染物去除与高值产物合成，并用 16S 测序与 Tax4Fun/KEGG 预测揭示耐盐菌群结构与代谢机制。 |
| 红外光 PPB 反应器对比白光微藻反应器：家禽屠宰废水连续流回收微生物蛋白的能耗、群落稳定性与氨基酸谱 | Water Research · 2018 · 144, 665–676 | 在真实家禽屠宰废水、HRT 1.0 d、平均容积负荷 4.0 kgTCOD m⁻³ d⁻¹ 的连续流条件下运行 243 天，两台反应器都能有效处理废水：白光反应器（WLR）COD 去除 **98.1 ± 0.5%**、红外反应器（IRR）**92 ± 1.5%**，但 IRR 的有效辐照比 WLR |
⑥ 下游验证：饲料应用、安全性与市场语境
菌体长出来只是一半，这一组回答“这个蛋白能不能卖出去”：鱼、虾的配方饲料投喂试验给出替代比例、生长学与健康数据；益生菌市场综述提供应用与合规语境。需要注意文献强度差异，饲喂试验多为短期。
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| 好氧异养菌与紫色非硫细菌混培养产微生物蛋白：光—化能两段式反应器与果糖碳源筛选 | Bioresource Technology · 2021 · 319, 124192 | 四株 PNSB 在**化能异养（好氧暗培养）**条件下都偏好碳水化合物而非挥发性脂肪酸，其中**果糖**最优：µmax 2.4–3.9 d⁻¹（28 ℃）、蛋白含量 36–59%DW，这与它们光异养时偏好 VFA 的习性正好相反。 |
| 水产养殖非乳酸菌非芽孢杆菌益生菌综述：光合细菌等多类菌株的饲料应用 · 新增 | Frontiers in Marine Science 2022 | 综述21属非乳酸菌、非芽孢杆菌益生菌在鱼类养殖中的应用证据，按革兰阴性与革兰阳性分列两表，汇总各菌株的分离来源、剂量与时长、受试鱼种及生长/肠道/免疫/抗病效应，并讨论给药方式、作用机理与后续研究建议。 |
| 混培养紫色光合细菌整体替代鱼粉：亚洲鲈鱼（尖吻鲈）47 天投喂试验与 1 m³ 附着生物膜光生物反应器产蛋白 | Water Research X · 2019 · 4, 100031 | 用 1 m³（工作体积 800 L）红外 LED 内照式附着生物膜光厌氧反应器（PAnB）培养**混培养紫色光合细菌（purple phototrophic bacteria, PPB）**，峰值面产率 **6.0 g m⁻² d⁻¹**（折合 22 t ha⁻¹ yr⁻¹），能耗 22 kWh k |
| 中国水产养殖益生菌综述：光合细菌等菌剂的应用现状、市场规模、法规缺口与质量控制方法（DGGE/FISH） | Aquaculture · 2009 · 290, 15–21 | 中国水产益生菌的现代应用可追溯到 20 世纪 80 年代，1990 年代中期美、日、英商品菌剂进入中国；如今上百家企业在产，**年销约 5 万吨、市场价值约 5000 万欧元**，并出现把菌种复配的“微生态制剂”趋势。 |
| 紫色非硫细菌作为对虾饲料蛋白原料：南美白对虾 28 天生长试验、饲料转化率改善与抗氨氮胁迫、抗弧菌效果验证 | Aquaculture · 2021 · 530, 735788 | 在 28 天南美白对虾（Penaeus vannamei）后期幼体投喂试验中，用 PNSB 菌粉替代豆粕与/或鱼粉蛋白至 **5 与 11 g PNSB 蛋白/100 g 饲料蛋白** 水平，生长表现与商业饲料相当甚至更好：荚膜红细菌（Rhodobacter capsulatus）组个体重高出 ** |
⑦ 延伸：共产物与非光路线
光合细菌的价值不止于单细胞蛋白。这一组覆盖与产蛋白共存的副产物路线（辅酶 Q10、PHA、色素）、以及非光路线的微生物蛋白来源（甲烷氧化菌、生丝微菌、破囊壶菌等），用于判断“同一份碳源与电子该优先产什么”，以及不同原料路线的竞争关系。
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| 微生物资源在生物炼制中的应用：藻类、真菌与细菌的现状与展望 · 新增 | Heliyon 2024 | 综述以“原料—微生物—生物过程—产品—终端行业”的闭环框架，系统梳理微藻、真菌、细菌三条生物炼制路线的代表性菌株、产物产量与瓶颈，并给出整合、级联与合成生物学改造的推进路径。 |
| 脱氮生丝微菌用糖蜜与沼液共产单细胞蛋白与吡咯喹啉醌：两段式供氧策略 · 新增 | Bioresource Technology 2025 | 用廉价的糖蜜（碳源）替代甲醇、用沼液（氮源）替代硫酸铵，系统优化 pH、NH4+-N 与 C/N，并通过"前期高溶氧促生长、后期低溶氧促 PQQ"的两段式供氧，在 5 L 罐中实现 SCP 与 PQQ 的高效共产。 |
| 红外光驱动紫色光养菌混培合成 PHA 并处理废水：光强-pH-COD/N 三因素优化 · 新增 | Water, Air, & Soil Pollution 2025 | 以牛粪废水与糖蜜为底物、红外 LED（850 nm）为唯一光源，通过单因素序列优化（光强 10–277 W/m²、pH 4.25/7.0、COD/N 100–10:1）系统比较 PHA 产量、色素与沼气产出，并给出 PPB 与产甲烷菌的协同关系。 |
| 含硫化氢沼气驱动产甲烷菌—硫氧化菌混培产硫氨基酸微生物蛋白 | 沼气单细胞蛋白 · 新增 | Chemical Engineering Journal 2024 | 在两根鼓泡塔中以 MOB-SOB 混培连续转化硫化氢含量逐步升高的合成/真实沼气，187 天里系统考察沼气组成、CH₄:CO₂ 比与 H₂S 水平对生物量、产率、蛋白与氨基酸谱的影响，首次证明硫化氢可选择性地大幅提高硫氨基酸产量。 |
| 紫色光养细菌（PPB）助力格鲁吉亚循环生物经济与废水增值 | PurpleGain 视角 · 新增 | Scientific Reviewed Proceedings of the Institute of Hydrometeorology of the GTU (格鲁吉亚技术大学水文气象研究所论文集) 2025 | 以格鲁吉亚为案例，综述 PPB 生物学与代谢、混合培养与反应器设计、本地菌株分离与组学筛选、全生命周期与技术经济评估，并提出模块化部署与研究能力建设路径。 |
| 耐硫甲烷氧化菌群直接利用原始沼气产单细胞蛋白 SCP · 新增 | Chemical Engineering Journal 2024 | 通过在培养基中添加 0–20.00 mg/L Na2S（等效 0–2973 ppmv H2S）从稻田土壤中定向富集耐硫 MOB 菌群，比较其与纯培养优势菌 M. parvus OBBP 在生物量、蛋白质含量与氨基酸组成上的差异，并用共现网络解析菌群中与 MOB 正相关的伴生菌。 |
| 光合细菌强化一体化水产养殖废水生物修复系统：氮磷功能基因与营养盐去除 · 新增 | Research Square（预印本，网络首发） 2024 | 以高通量 qPCR 功能基因芯片结合 16S rRNA 测序与网络分析，解析光合细菌投加如何通过改变细菌群落结构来增强 IAWBS 的氮磷循环与营养盐去除。 |
| 紫色非硫细菌产辅酶Q10：发酵调控、代谢途径与废水耦合路线综述 · 新增 | Journal of Cleaner Production 2021 | 系统梳理PNSB产CoQ10的三条合成支路与光、氧、碳源、C/N比等调控策略，并首次提出并经济评价“非毒性废水培养PNSB—依次提取CoQ10与多种增值产物—出水回用”的耦合路线。 |
| 金枪鱼罐头卤水培养破囊壶菌产高蛋白生物量：海藻盐替代与培养基简化 · 新增 | Bioresource Technology Reports 2025 | 以巴斯克海岸分离的破囊壶菌为对象，先确定氮投加量与盐度的最优点（1.2 g/L N、36 g/L 盐度），再把金枪鱼罐头卤水整合进培养过程，验证其可替代海盐乃至酵母膏，实现高蛋白生物量的低浓度培养基生产。 |
⑧ 中文文献
中文期刊与综述补充了国内在这条路线上的研究脉络与工艺视角，便于对照国内废水特征（如制糖废水、畜禽沼液）与工程习惯。
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| 全面供光策略调控制糖废水培养沼泽红假单胞菌产单细胞蛋白：光质、光强与光周期 · 新增 | 农业工程学报 (Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering) 2024 | 以自配制糖废水为基质，系统对比光质、光强、光周期三类供光策略对 R. palustris 生物量、蛋白质浓度/含量与污染物去除的影响，并用 Pearson 相关性分析揭示光—生长—产物—降解之间的耦合规律。 |
| 藻菌共生系统处理畜禽沼液的机制及影响因素研究进展 · 新增 | 农业工程学报 (Transactions of the CSAE) 2023 | 系统梳理藻菌共生系统的共生机制（含小球藻—地衣芽孢杆菌典型案例）、系统类型（游离型、附着型、光生物反应器）、氮磷与难降解有机物及重金属的去除机理，并逐一分析影响因素与工程化瓶颈。 |
⑨ 技术经济与建模：能不能立项
产率优势不等于成本优势。这一组用机理模型、机器学习/因果推断与生命周期—技术经济分析（LCA/TEA），把“反应器多大、HRT 多长、单位蛋白成本多少、环境代价如何”从试错推向可计算，是把技术判断落到投资决策的一环。
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| 户外紫色光合细菌富集培养机理模型 ePAnM：平板光生物反应器动力学参数校准与昼厌氧/夜好氧连续运行模拟 | Water Research · 2023 · 229, 119401 | 把 Puyol 等的光厌氧模型（PAnM）扩展为 **ePAnM**：21 个组分（另加 7 个离子平衡/脱气组分）、30 个生化过程、8 个抑制因子，兼容 IWA 的 ADM1 与 ASM 系列，并把 PPB 的发酵、好氧化能异养、光自养代谢，以及好氧异养菌、产酸/产乙酸发酵菌、好氧捕食者、异养/ |
| 生成式深度学习辅助多目标优化光合细菌废水氮转蛋白 | 变分自编码器扩充数据 · 新增 | Bioresource Technology 2025 | 研究首次把生成式深度学习（VAE）与多目标优化结合用于PSB废水氮转蛋白：以VAE扩充数据、以ENN回归并用SHAP归因关键变量、以帕累托前沿求解最优工况，再用 R. palustris 的近红外光实验与qPCR验证。 |
| 光合细菌处理食品发酵废水的群落演替建模与类胡萝卜素回收：iCAMP 装配与深共熔溶剂 · 新增 | Chemical Engineering Journal 2025 | 针对 PSB 处理食品发酵废水，先用单因素、Plackett-Burman 与 Box-Behnken 响应面确定最优培养条件并建立二次回归模型，再用 16S rRNA 测序结合 iCAMP 装配模型、共现网络与 PICRUSt2 功能预测揭示不同生长阶段的群落演替与功能转变，最后用深共熔溶剂（DES）超声辅助提取类胡萝卜素并做组分鉴定。 |
| 机器学习与因果推断预测光合细菌废水产蛋白：驱动因子与适宜参数区间 · 新增 | Bioresource Technology 2024 | 整合文献与自有实验的401条观测数据，比较四种树模型预测蛋白含量、产量、产率与光能产蛋白，再用SHAP、ICALiNGAM与GAM识别驱动/因果因子并定位单因子与双因子交互的适宜范围。 |
| 餐厨垃圾培养紫色非硫细菌产单细胞蛋白：抵消豆粕环境更优、抵消鱼粉经济可行 · 新增 | Journal of Cleaner Production 2020 | 研究用生命周期评价与生命周期成本分析，比较PNSB产单细胞蛋白（抵消豆粕或鱼粉+类胡萝卜素）与厌氧消化、填埋四种餐厨垃圾管理情景，并给出工艺改进方向。 |
| 光合细菌处理餐厨垃圾产粗蛋白的技术经济分析（天津 100 t/d 厂） · 新增 | Waste and Biomass Valorization 2026 (online 2025) | 建立日处理 100 t 餐厨垃圾的 PSB 全流程厂模型，用 COD 碳平衡核算各单元的碳流向，并通过固定资产投资、年运行成本、盈利预测与 ±15% 参数敏感性分析评估项目的经济合理性。 |
⑩ 延伸：生物电合成与产氢（相邻路线对照）
把视野拉开一层：如果不用光，或把光与其它能量形式叠加，同样的“废物变产品”目标还有哪些路线在竞争？这一组提供电（微生物电合成）、机械能（压电换能驱动固碳）、光＋化学能（亚磷酸盐驱动的化学品合成）与光电解制氢等对照，用于识别光合细菌路线的独特优势与共同短板。
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| 紫光养细菌耦合生物电化学人工湿地：污水处理与产电 · 新增 | Chemical Engineering Journal 2025 | 把电活性人工湿地与紫光养细菌结合成 PPB-ECW，用低成本陶土罐替代质子交换膜，让阳极产出的生物电作为阴极 PPB 的电子供体，通过电化学测试、16S rRNA 群落分析与宏基因组基因丰度刻画阳极-阴极协同机制。 |
| 光合非硫细菌微生物电解制氢（PMEC）：产氢成本约1.1–4.5美元/公斤、TRL 2–3 · 新增 | Renewable and Sustainable Energy Reviews 2026 | 该综述系统梳理PNSB在微生物电解槽（MEC/PMEC）中产氢的电子传递机制、光源与碳/氮条件、电极与介体材料，并做成本与技术成熟度评估及含AI/数字孪生的标准化路线图。 |
| 机械能驱动微生物生长与固碳：R. palustris–钛酸钡生物杂化压电效应（BPE）新代谢路径解读 | Engineering · 2025 · 47 | 论文提出并论证了一条此前未被识别的微生物代谢路径：压电材料把机械能转成电子能，电子经胞外电子传递链被电活性微生物摄取，支撑其存活与生长。作者称之为生物杂化压电效应（biohybrid piezoelectric effect, BPE）。 |
| 微生物电合成（MES）与合成生物学结合：废弃物原料与 CO₂ 电驱动生物制造的胞外电子传递工程与放大瓶颈 | Biotechnology Notes · 2025 · 6, 157–163 | MES 把电化学与微生物代谢接在一起：电极经 EET 向细胞提供电子（或充当电子汇），把还原当量以 NAD(P)H/NAD(P)⁺ 的形式补足，从而驱动那些在纯生物体系里因**辅因子氧化还原失衡**而难以高效运行的合成路径。 |
| 亚磷酸盐废水 + CO₂ 驱动的太阳能—化学能混合生物合成（SCHB）：蓝细菌全细胞催化产覆盆子酮与靛蓝染料的 500 L 放大 | Nature Sustainability · 2026 | 把来自 *Stutzerimonas stutzeri* WM88 的**亚磷酸盐脱氢酶（Ptdh）**导入细长聚球藻（*Synechococcus elongatus* PCC 7942），使其能以 **4 mM 亚磷酸盐（phosphite, Phi）为唯一磷源**生长，且长势超过标准 BG11 |
| 沼泽红假单胞菌固有氧化还原失衡的工程化利用：丁酸产丁醇、木质素单体代谢与光生物电化学取电 | Cornell University（博士学位论文） · 2014 · 全文 154 页 | 把克氏梭菌（Clostridium acetobutylicum ATCC 824）的 AdhE2 活性经**密码子优化**导入沼泽红假单胞菌后，在缺 HCO₃⁻ 的致死性氧化还原失衡条件下恢复了生长，丁醇最高 **0.6 mM**、碳转化效率 **39.7 ± 7.6%**，与由前人通量数据推算的 |
| 硅纳米线电极驱动沼泽红假单胞菌胞外产氨：生物电化学固氮的条件优化与铁介体电子传递 | Eindhoven University of Technology（TU/e）Master Thesis，Department of Physics / Department of Chemistry；实验在 University of California, Berkeley（Peidong Yang Group）完成 · 2019 · 43 页，18 图（含附录） | 确认 **R. palustris GCA009 NifA\* 突变体既不能直接从阴极取电子、也不能利用氢介导的电子传递**：在不加介体的电解池中 OD₆₆₀ 七天内始终在 0.07–0.09 之间无净增长，氨浓度变化不超过测量不确定度约 **20 µM**。 |
关键数字速查
下表汇总各篇报告中作者报告的代表性数值，来源以对应解读页与原文 DOI 为准。不同研究的反应器、废水、菌群与测定方法不同，横向比较只能作为量级参考。
| 指标 | 数值 | 条件 | 来源解读 |
|---|---|---|---|
| 连续运行时长 | 440 d | 240 L 反应器（工作体积 200 L） | 240 L 中试光合细菌膜生物反应器连续运行 440 天：啤酒废水处理与菌体蛋白、辅酶 |
| 启动期 | 27 d | 远短于文献的 80 d 与 119 d | 240 L 中试光合细菌膜生物反应器连续运行 440 天：啤酒废水处理与菌体蛋白、辅酶 |
| 成粒时间常数 | ~50 d | 由 SVI₃₀ 下降轨迹推算，两台反应器均在 50 d 内出现颗粒核 | 上升流速驱动紫色光合细菌颗粒污泥成粒：把菌体蛋白做成可直接收获的颗粒饲料 |
| 低上升流反应器 SVI₃₀ | 10 mL/g | LRPBR 稳定区间 5–15 mL/g，维持约 125 d | 上升流速驱动紫色光合细菌颗粒污泥成粒：把菌体蛋白做成可直接收获的颗粒饲料 |
| 中国水产益生菌商品年销量 | 约 5 万吨/年 | 市场价值估计约 5000 万欧元，上百家企业在产 | 中国水产养殖益生菌综述：光合细菌等菌剂的应用现状、市场规模、法规缺口与质量控制方法（DG |
| 2004 年中国占世界水产养殖产量比重 | 69.6% | 全球 5940 万吨中的 4130 万吨 | 中国水产养殖益生菌综述：光合细菌等菌剂的应用现状、市场规模、法规缺口与质量控制方法（DG |
| 覆盆子酮（RK）最高滴度 | 9.64 ± 0.12 mM | SCH124（PtdhAR–GAGA–Rzs 融合），为纯光驱动的 305% | 亚磷酸盐废水 + CO₂ 驱动的太阳能—化学能混合生物合成（SCHB）：蓝细菌全细胞催化 |
| 催化效率相对纯光驱动的提升上限 | 305% | Phi 供电 + 辅因子改造 + 酶融合三步叠加 | 亚磷酸盐废水 + CO₂ 驱动的太阳能—化学能混合生物合成（SCHB）：蓝细菌全细胞催化 |
| PSB 可耐受的进水 COD 区间 | 9100–25,600 mg/L | 对应乙醇 0.5%–2.0% (v/v) | 光合细菌处理白酒（白酒酿造）废水并回收菌体：高 COD 耐受性、乙醇耐受度、pH 适应与 |
| 原液条件下菌体浓度增长（+150%） | 280 → 685 mg/L | 初始 COD 14,200 mg/L，1.0% 乙醇 | 光合细菌处理白酒（白酒酿造）废水并回收菌体：高 COD 耐受性、乙醇耐受度、pH 适应与 |
| PSB 蛋白含量的常见区间 | 40%–60% | 原文摘要给出的典型范围 | 光合细菌废水处理产单细胞蛋白：菌种、废水类型与光氧条件的影响因素综述及产业化瓶颈 |
| 废水处理体系中 PSB 蛋白含量分布 | 45%–74% | 原文结论；Rhodopseudomonas 属为 45%–74% | 光合细菌废水处理产单细胞蛋白：菌种、废水类型与光氧条件的影响因素综述及产业化瓶颈 |
| PSB 菌体蛋白含量区间 | 41–86% | 综述汇总值，另有报道接近 90% | 光合细菌废水处理产高值物质全流程综述：蛋白、辅酶Q10、5-ALA 的回收路线与经济性 |
| 5-ALA 市场价 | 2000–4600 $/kg | 全部候选产物中最高 | 光合细菌废水处理产高值物质全流程综述：蛋白、辅酶Q10、5-ALA 的回收路线与经济性 |
| 全球废水产生量 | 1000 km³/年 | 城市与工业约 4:6；低收入国家处理率仅 8% | 光合细菌（PSB）废水处理技术能否替代活性污泥法：废水适用范围、光生物反应器构型与关键运 |
| 已报道 COD 去除率跨度 | 30%–99% | 原文结论段列为技术推广的主要不确定性 | 光合细菌（PSB）废水处理技术能否替代活性污泥法：废水适用范围、光生物反应器构型与关键运 |
| 最优光强阈值 | 150 µmol-photons·m⁻²·s⁻¹ | 连续光下污染物去除、生物量、两种色素同时最高 | 光强与光暗周期调控沼泽红假单胞菌产色素：crtA 与 bchE 基因表达给出的转录层证据 |
| 连续光下最高生物量 | 2.68 g/L | 150 µmol-photons·m⁻²·s⁻¹，96 h | 光强与光暗周期调控沼泽红假单胞菌产色素：crtA 与 bchE 基因表达给出的转录层证据 |
| 最高生物量 | 2645 mg/L | 2000 lux, 120 h | 光强调控光合细菌产菌体与类胡萝卜素：糖类废水中 2000 lux 最优生物量、8000 |
| 最高 COD 去除率 | 94.7% | 2000 lux | 光强调控光合细菌产菌体与类胡萝卜素：糖类废水中 2000 lux 最优生物量、8000 |
| 自发酵乳酸浓度 | 11634.64 mg/L | 厨余无接种自发酵，占 SCOD 的 20.6% | 厨余垃圾自发酵产乳酸耦合光合细菌产蛋白：残渣糖化、菌群演替与蛋白安全性（致敏性、消化率、 |
| 发酵液相 COD | 56443.33 mg/L | 自发酵 72 h | 厨余垃圾自发酵产乳酸耦合光合细菌产蛋白：残渣糖化、菌群演替与蛋白安全性（致敏性、消化率、 |
| 实验室尺度生物量 | 1886.9 mg/L | 0.3 L 摇瓶、光-微氧、24 W/m²、接种 330 mg/L | 啤酒废水替代发酵培养基生产光合细菌：亚克力圆柱光生物反应器从实验室到 200 L 户外中 |
| 户外中试 80 天平均生物量 | 1786.7 mg/L | 200 L 亚克力圆柱 PBR，10 批次 | 啤酒废水替代发酵培养基生产光合细菌：亚克力圆柱光生物反应器从实验室到 200 L 户外中 |
| 混培养产品中 PNSB 相对丰度上限 | 10% | 实验 ii，DO 0.7 mg O₂/L | 好氧异养菌与紫色非硫细菌混培养产微生物蛋白：光—化能两段式反应器与果糖碳源筛选 |
| 两段式系统蛋白含量 | 46–71 g/100 g TSS | 对照单段 AHB 仅 36 ± 5 | 好氧异养菌与紫色非硫细菌混培养产微生物蛋白：光—化能两段式反应器与果糖碳源筛选 |
| 跑道池最高 PNSB 丰度 | 78% | 24 h 搅拌 + S/V = 10 m²/m³，SRT 2 d | 开放跑道池选择性培养紫色非硫细菌产微生物蛋白：光照、供氧、污泥龄与负荷四把控制手柄及成本 |
| 最高蛋白产率 | 0.21 g protein/(L·d) | 对应 0.43 g TSS/(L·d) | 开放跑道池选择性培养紫色非硫细菌产微生物蛋白：光照、供氧、污泥龄与负荷四把控制手柄及成本 |
| 文献公认的商业可行性门槛 | 100 g/L 与 2.5 g/L/天 | 原文指出当前 MES 的产量与体积产率仍远低于此 | 微生物电合成（MES）与合成生物学结合：废弃物原料与 CO₂ 电驱动生物制造的胞外电子传 |
| MES 最高报道产物滴度（异丁醇） | 1321.5 mg/L | S. oneidensis 以乳酸为底物，达理论产率的 94.9% | 微生物电合成（MES）与合成生物学结合：废弃物原料与 CO₂ 电驱动生物制造的胞外电子传 |
| 灰分（生物膜 vs 悬浮） | 6.9% vs 43% | 鱼粉替代要求灰分低于 20% | 户外平板光生物反应器里的紫色光合细菌：贴壁生物膜与悬浮培养的产品品质分野 |
| 固含量（生物膜 vs 悬浮） | 90.5 vs 1.80 g TS/kg | 浓度相差 50 倍，免去浓缩步骤 | 户外平板光生物反应器里的紫色光合细菌：贴壁生物膜与悬浮培养的产品品质分野 |
| 模型组分数 / 生化过程数 / 抑制因子数 | 21 + 30 + 8 | 另有 7 个组分用于离子平衡与 CO₂ 脱吸 | 户外紫色光合细菌富集培养机理模型 ePAnM：平板光生物反应器动力学参数校准与昼厌氧/夜 |
| 校准后光异养乙酸最大比摄取速率 k_M,ac | 2.735 mg COD·mg COD⁻¹·d⁻¹ | 95% 置信区间 1.709–3.760；PAnM 参考值 2.4 | 户外紫色光合细菌富集培养机理模型 ePAnM：平板光生物反应器动力学参数校准与昼厌氧/夜 |
| 生物膜面积产率上限 | 14 g TS·m⁻²·d⁻¹ | 户外平板反应器，屠宰废水 | 户外自然光平板光生物反应器培养紫色光合细菌生物膜：养猪场与屠宰场废水产单细胞蛋白的 1. |
| 收获生物膜的粗蛋白含量 | 50–65% | 两种废水均达到，CP=颗粒态 TKN×6.25 | 户外自然光平板光生物反应器培养紫色光合细菌生物膜：养猪场与屠宰场废水产单细胞蛋白的 1. |
| PTO-MBR 最高菌体浓度 | 3.76 g/L | 30 L 反应器，SRT 30 d | 摆动式振荡膜生物反应器（PTO-MBR）连续收获光合细菌菌体：高盐食品加工废水处理与膜污 |
| PTO-MBR 相对 CMBR 的平均菌体产量增幅 | +37.7% | 全周期平均 | 摆动式振荡膜生物反应器（PTO-MBR）连续收获光合细菌菌体：高盐食品加工废水处理与膜污 |
| 机械搅拌下生物量增幅 | 约 10 倍 | 60 天五轮循环，P < 0.001 | 机械能驱动微生物生长与固碳：R. palustris–钛酸钡生物杂化压电效应（BPE）新 |
| 搅拌后活菌/死菌比 | 13:1 | 共聚焦显微镜计数 | 机械能驱动微生物生长与固碳：R. palustris–钛酸钡生物杂化压电效应（BPE）新 |
| 可切换代谢型 | 4 种 | 光异养 / 光自养 / 化能异养 / 化能自养 | 沼泽红假单胞菌作为微生物细胞工厂：代谢多样性、碳源谱系与废水资源化应用综述 |
| 可用碳源类别 | 4 大类 | 短链有机酸、醇类、无机化合物、芳香化合物 | 沼泽红假单胞菌作为微生物细胞工厂：代谢多样性、碳源谱系与废水资源化应用综述 |
| 丁酸→丁醇碳转化效率 | 39.7 ± 7.6% | 工程菌 adhE2 Opti，无 HCO₃⁻ 限制性条件 | 沼泽红假单胞菌固有氧化还原失衡的工程化利用：丁酸产丁醇、木质素单体代谢与光生物电化学取电 |
| 最高丁醇浓度 | 0.6 mM | 延长培养后测得，无 HCO₃⁻ 条件 | 沼泽红假单胞菌固有氧化还原失衡的工程化利用：丁酸产丁醇、木质素单体代谢与光生物电化学取电 |
| 氰氟草酯去除率 | 100% | 4000 mg/L COD 组，第 5 天 | 沼泽红假单胞菌处理氰氟草酯除草剂废水：豆制品废水补碳、chbH 诱导酶与单细胞蛋白协同回 |
| 最高菌体产量 | 4368 mg/L | 4000 mg/L COD 组，第 5 天 | 沼泽红假单胞菌处理氰氟草酯除草剂废水：豆制品废水补碳、chbH 诱导酶与单细胞蛋白协同回 |
| 最高蛋白含量 | 91.86% | 暗好氧条件，未稀释沼液，96 h | 沼液培养光合细菌把蛋白含量推到 90%：盐度与高氨氮胁迫的双因子解析 |
| 沼液 NH₃-N 浓度 | 2350 mg/L | C/N（COD/TN）仅 0.184，盐度 1.38% | 沼液培养光合细菌把蛋白含量推到 90%：盐度与高氨氮胁迫的双因子解析 |
| 附着生物膜峰值面产率 | 6.0 g m⁻² d⁻¹ | 1 m³ PAnB，折合 22 t ha⁻¹ yr⁻¹，能耗 22 kWh kg⁻¹ | 混培养紫色光合细菌整体替代鱼粉：亚洲鲈鱼（尖吻鲈）47 天投喂试验与 1 m³ 附着生物 |
| PPB 菌粉粗蛋白（合成废水培养） | 58 w/w% | 总氨基酸 466.1 g kg⁻¹ | 混培养紫色光合细菌整体替代鱼粉：亚洲鲈鱼（尖吻鲈）47 天投喂试验与 1 m³ 附着生物 |
| 总面积产率 | 15–20 g VS·m⁻²·d⁻¹ | 其中 57%–60% 以上以生物膜形式生长 | 生物膜光生物反应器培养紫色光合细菌产单细胞蛋白：附着生长与悬浮生长的产品品质分野（红肉加 |
| 收获生物膜的有机组分占比 | >96% VS of TS | 废水本身仅约 70%，悬浮相仅 52.6%–68.3% | 生物膜光生物反应器培养紫色光合细菌产单细胞蛋白：附着生长与悬浮生长的产品品质分野（红肉加 |
| 产氨最优压力 | 150 kPa | 0–200 kPa 五档，50 kPa 间隔，5 mM 乙酸 | 硅纳米线电极驱动沼泽红假单胞菌胞外产氨：生物电化学固氮的条件优化与铁介体电子传递 |
| 利于泌氨的碳酸氢盐浓度 | 2.5 mM | 2.5/5/10/15/25 mM，硫代硫酸盐培养基，15 天 | 硅纳米线电极驱动沼泽红假单胞菌胞外产氨：生物电化学固氮的条件优化与铁介体电子传递 |
| 系统汇总文献量 | 177 篇 | 其中 70 篇涉及废水处理/生物量生产 | 紫色光合细菌资源回收综述：177 篇文献统计的产蛋白、色素与 PHA 路线可行性 |
| 生物量粗蛋白平均含量 | 0.52 g·g⁻¹ | 显著高于其他任何候选产物 | 紫色光合细菌资源回收综述：177 篇文献统计的产蛋白、色素与 PHA 路线可行性 |
| 终末个体重相对商业饲料的提升（Rb. capsulatus 组） | 5%–25% | p < 0.05 | 紫色非硫细菌作为对虾饲料蛋白原料：南美白对虾 28 天生长试验、饲料转化率改善与抗氨氮胁 |
| 饲料系数 FCR（g 饲料/g 虾生物量） | 1.3–1.4 vs 1.7 | PNSB 组 vs 对照组，p < 0.05 | 紫色非硫细菌作为对虾饲料蛋白原料：南美白对虾 28 天生长试验、饲料转化率改善与抗氨氮胁 |
| 光异养生物量 COD 转化率 | 0.9–1.1 g CODbiomass/g CODnutrient | 化能异养仅 0.6；>1 源于碳酸氢盐同化 | 紫色非硫细菌升级利用农食废弃物：糖类、挥发性脂肪酸、CO₂ 与醇类的代谢途径与菌株选择 |
| PNSB 菌体蛋白的膳食匹配度 / 必需氨基酸指数 | >100 / >1 | 多数必需氨基酸的 dietary match >100，EAAI >1 | 紫色非硫细菌升级利用农食废弃物：糖类、挥发性脂肪酸、CO₂ 与醇类的代谢途径与菌株选择 |
| PNSB 生物量粗蛋白含量区间 | 70–90% | 综述汇总；R. palustris 报道 74–90% | 紫色非硫细菌废水处理产单细胞蛋白：营养价值、上下游工艺、安全性与经济性系统综述 |
| Rhodopseudomonas 核酸含量 | 4.52–5.10% | 远低于细菌常见的 10–16% | 紫色非硫细菌废水处理产单细胞蛋白：营养价值、上下游工艺、安全性与经济性系统综述 |
| PNSB 粗蛋白含量 | 最高 60% 干重 | 氨基酸谱均衡，另含细菌叶绿素、类胡萝卜素、泛醌 | 紫色非硫细菌的生物技术应用谱系：产氢产甲烷、废水处理、生物肥料、PHA 生物塑料、单细胞 |
| PPB 富集混培养的平均热值 | 22 MJ/kg VSS | 接近肉骨粉等常规蛋白源的两倍 | 紫色非硫细菌的生物技术应用谱系：产氢产甲烷、废水处理、生物肥料、PHA 生物塑料、单细胞 |
| 每吨进水 COD 可回收的粗蛋白（IRR vs WLR） | 190 vs 140 kg-CP/t-COD | 按粗蛋白含量 60% 折算 | 红外光 PPB 反应器对比白光微藻反应器：家禽屠宰废水连续流回收微生物蛋白的能耗、群落稳 |
| 有效辐照（红外 vs 白光 PAR） | 18 vs 31 W/m² | IRR 少 42%；按发射光计（18 vs 170 W/m²）省 90% | 红外光 PPB 反应器对比白光微藻反应器：家禽屠宰废水连续流回收微生物蛋白的能耗、群落稳 |
| 连续运行时长 | 433 d | 8 L 工作体积，真实食品加工废水 | 红外滤光厌氧膜光生物反应器处理食品加工废水 433 天：有机碳回收、菌体蛋白与光合细菌群 |
| 平均 BOD / COD 去除率 | 51% / 58% | 受高硫酸盐与水质波动限制 | 红外滤光厌氧膜光生物反应器处理食品加工废水 433 天：有机碳回收、菌体蛋白与光合细菌群 |
| 全程 TCOD 去除率 | >94% | 出水平均低于 50 mg TCOD·L⁻¹ | 连续流光-厌氧膜生物反应器（PAnMBR）：紫色光合细菌同步去除并回收生活污水中的碳氮磷 |
| 每去除 100 g COD 对应的氮磷去除量 | 6.4 ± 1.3 g N / 1.1 ± 0.2 g P | ±为 95% 置信区间，各周期基本稳定 | 连续流光-厌氧膜生物反应器（PAnMBR）：紫色光合细菌同步去除并回收生活污水中的碳氮磷 |
| 最高生物量浓度 | 963.9 mg/L | 100 Hz-0.75φ，96 h | 闪光（间歇光）调控紫色非硫细菌产单细胞蛋白：糖类废水光异养代谢组学解读 |
| 最高蛋白浓度 | 589.0 mg/L | 100 Hz-0.75φ，96 h | 闪光（间歇光）调控紫色非硫细菌产单细胞蛋白：糖类废水光异养代谢组学解读 |
| 最高生物量浓度 | 0.90 g VSS/L | 500 L（S/V=10 m²/m³）、发酵污水+合成培养基、120 h | 高速厌氧发酵 + 跑道池两级工艺回收紫色非硫细菌单细胞蛋白：2.5 m³ 中试与表体比（ |
| 最高蛋白含量 | 43.9 ± 0.2 % w/w | 500 L（S/V=10 m²/m³）、发酵污水+合成培养基 | 高速厌氧发酵 + 跑道池两级工艺回收紫色非硫细菌单细胞蛋白：2.5 m³ 中试与表体比（ |
共性局限与风险
- 规模断层明显：绝大多数结论来自实验室批式或小型连续装置，少数进入中试；缺少长期（>1 年）稳定运行、季节波动与真实进水波动下的数据。
- 合成废水占比高：不少研究用合成废水标定参数，与真实废水在抑制物、色度、悬浮物、微生物竞争上差距明显。
- 蛋白测定方法不统一：Lowry 法、凯氏定氮换算（不同 N-to-protein 系数）、氨基酸加和法给出的“蛋白含量”不可直接比较；含色素菌体还可能带来干扰。
- 经济性数据稀缺：光源能耗、膜/收获成本、干燥成本很少被完整核算到单位蛋白成本，跨文献的产率优势不等于成本优势。
- 安全与合规：作为饲料原料需要考虑重金属、病原、内毒素与法规准入。仅有少数研究做了系统安全性评估，且多为短期动物试验。
- 文献类型强度不一：本专题含综述、学位论文与预印本；预印本未经同行评审，学位论文通常未经期刊评审流程，结论强度应低于同行评审原始研究。