微生物、微生物饲料、单细胞蛋白

微生物饲料与单细胞蛋白
摘要：微生物饲料是指利用微生物个体繁殖或其新陈代谢活动来生产和调制的饲料，包括提供各种动物蛋白质的单细胞蛋白、提供反刍动物能量的青贮饲料、作为动物饲料添加剂使用的微生物酶制剂及益生菌剂等。

随着世界人口的不断增长，粮食和饲料不足的情况日益严重。

面对这一严峻的现实，单细胞蛋白的开发与生产为解决人类食品和饲料问题开辟了新的途径。

一旦我们能根据自己的需要来设计和获得某种单细胞蛋白，这将会解决一直困扰人类的粮食问题，甚至还会推动其他很多行业和领域的发展。

因此，本文就微生物饲料以及单细胞蛋白进行一定的阐述。

关键词：微生物饲料单细胞蛋白生物特性生产前景
一．微生物饲料：
微生物饲料是以微生物、复合酶为生物饲料发酵剂菌种，将饲料原料转化为微生物菌体蛋白、生物活性小肽类氨基酸、微生物活性益生菌、复合酶制剂为一体生物发酵饲料。

该产品不但可以弥补常规饲料中容易缺乏的氨基酸，而且能使其它粗饲料原料营养成份迅速转化，达到增强消化吸收利用效果。

主要有以下几种：
（一）. 菌体蛋白（Single Cell Protein简写为SCP），也叫单细胞蛋白，是指用于生产食品和饲料添加剂的微生物菌体（Microbial biomass）。

单细胞蛋白和菌体蛋白都是指大量生长的微生物菌体或其蛋白提取物。

但前者多指用酵母菌或细菌等单细胞微生物生产的产品，后者则包括多细胞的丝状真菌和藻类生产的产品，两者都可作为人或动物的蛋白补充剂。

不论是分离出的细胞蛋白还是全部细胞物质都称之为SCP。

（二）. 为反刍动物越冬贮藏的饲料有干草料和青贮料。

干草料是由饲料作物失水干燥而制成，但因其制作过程受天气、季节和场地等因素的影响，在晾晒过程中营养物质损失较大，使其营养价值偏低，因此干草料的推广受到限制。

青贮料是将青绿植物密封贮藏，通过微生物发酵，使可溶性碳水化合物转化成乳酸、乙酸等有机酸，降低青贮料的pH值，从而抑制腐败菌生长而获得的能够长期贮存、保持作物鲜嫩多汁和丰富营养的越冬饲料。

在我国北方，通常将玉米及其秸秆青贮后成为冬季反刍动物的主要饲料来源。

青贮饲料的微生物类群生活在植物表面，借助于植物渗透或分泌的营养物质进行生长繁殖的微生物，称为附生微生
物，主要包括霉菌、酵母、细菌。

新鲜叶面一般含有大量附生细菌，其中，乳酸菌所占比例很高，酵母菌和霉菌则相对较少。

在自然青贮发酵过程中，主要是植物附生微生物参与青贮发酵过程。

根据微生物在青贮发酵过程中的作用可分为有利于青贮发酵的微生物和不利于青贮发酵的微生物即有害微生物。

前者主要指乳酸菌；后者是对青贮饲料营养有破坏作用的厌氧性梭菌和肠细菌、引起有氧腐败的酵母菌、霉菌以及有致病性的利斯特菌等。

青贮过程的有害微生物不仅造成青贮饲料营养成分的降低，而且对动物生长及产品质量也会产生很大影响。

（三）. 动物益生菌剂饲料添加剂的广泛运用，尤其是抗生素饲料添加剂的应用，对于防治动物疾病发挥了重要作用。

但同时，也给畜牧生产和人类健康带来了一定的副效应。

抗生素在消灭致病菌的同时，也消灭了对动物机体有益的生理性细菌，破坏肠道微生物的微生态平衡，导致动物，特别是幼小畜禽对病原微生物的易感性。

另外，长期饲喂抗生素使动物机体内产生具有耐药性的细菌，这些细菌对人畜均有害。

为此，各国都在进行天然的微生物饲料添加剂的研究，特别是对于益生菌剂（或称动物微生态制剂）的研究正在引起人们的广泛关注。

由活的微生物组成的益生菌剂可以象抗生素一样，预防动物疾病和促进动物生长。

因此，益生菌剂已成为抗生素的替代品，并已取得了理想的应用效果，在养殖业中发挥越来越重要的作用。

益生菌剂的应用与发展与微生态学的发展紧密相关。

微生态学是研究正常微生物与其宿主内环境相互依赖和相互制约的细胞水平和分子水平的生态科学；正常微生物菌群是指寄居在特定个体的非但无害而且有益的，在长期历史进化过程中形成的微生物群落或微生态系。

一般认为，正常微生物群可分为3类：一类是原籍菌群；二类是外籍菌群；三类是陌生菌群。

原籍菌群是指其自身宿主个体对其无免疫反应或低免疫反应，是宿主个体固有的菌群；外籍菌群是由同种属不同宿主个体传来的，在血清型上或免疫上有一致性；陌生菌是由不同种属的宿主传来的。

益生菌剂是根据微生态学理论研制的含有对动物有益的微生物及其代谢产物的活菌制剂（Probiotics）和低聚糖（oligosacchride）。

它们通过维持动物肠道内微生态平衡而发挥作用，具有促进动物生长发育，提高动物机体免疫力等多种功能，且无污染、无残留、不产生耐药性和对环境无害等，是一类新型绿色环保饲料添加剂。

（四）. 其他微生物饲料：
1. 光合细菌光合细菌（photosynthetic bacteria简称PSB）是具有原始光能合成体系的原核生物的总称，是一群能在厌氧光照或好氧黑暗条件下利用有机物作供氧体兼碳源，进行不放氧光合作用的细菌，能有效地利用水中过剩的有机物
作为自身繁殖的营养源，迅速分解水中氨氮、硫化氢、酸类等有害物质，大幅度降低水体的污染指标、增加溶氧、稳定水质，为水生动物创造良好的生态环境。

由于其含有丰富而又较全面的营养成分和具有较强的净化水质的作用，已经广泛地应用于畜牧业生产中，成为目前很有发展前景的微生物饲料添加剂。

2. 藻类饲料：藻类（algae）是以天然无机物为培养基，以二氧化碳为碳源，氨等为氮源，通过光合作用进行繁殖的一类单细胞或多细胞生物其细胞蛋白的营养价值虽不如动物性蛋白，但优于植物性蛋白。

藻类细胞壁干扰蛋白的充分利用。

动物试验结果证明，其蛋白利用率很大程度依赖于收获后的处理,未处理的栅藻和小球藻的消化率仅为25%。

藻类的蛋白质含量很高，氨基酸组成良好，并含有丰富的叶绿素等。

藻类粉无毒,蛋白质含量高,质量好,营养价值近似于肉粉,富含碘、磷、钾、钠和镁等矿物质,维生素含量丰富。

单细胞藻类生长速度快，产量高，且能净化环境，是一种很有前途蛋白质饲料资源。

二. 单细胞蛋白：单细胞生物产生的细胞蛋白质称为单细胞蛋白(single cell protein简称SCP)，这一词是1966年在美国麻省理工学院命名的。

它所包含的产品有饲用酵母，食用酵母和药用酵母三大类。

单细胞蛋白是解决世界蛋白质不足的一个重要途径。

与用农牧业生产的蛋白质相比，它的生产占用土地甚少，投资较省。

它的营养丰富．售价亦较适宜，是良好的饲用和食用蛋白资源。

对于人多地少的我国来说，建立单细胞蛋白产业对改善人民食物构成和生物技术的开发，都具有重要的意义。

（一）单细胞蛋白及其发酵生产与工艺流程：
1. 生产单细胞蛋白的原料种类很多，大体分为3类：
（1）工业废液类：包括造纸废液、酒精废液、味精废液、淀粉废液、生产柠檬酸废液、糖蜜废液、木材水解废液、豆制品废液等。

（2）工农业糟渣类：包括白酒糟、啤酒糟、果酒渣、醋糟、酱油糟、豆渣、粉渣、玉米淀粉渣、药渣、甜菜渣、甘蔗渣、果渣、饴糖渣等。

（3）化工产品类：包括石油、石蜡、柴油、天然气、正烷烃、甲醇、乙醇、醋酸等。

除以上所介绍的外，农作物秸秆、批壳、饼粕类、畜禽粪便、有机垃圾、风化煤等也可作为原料生产单细胞蛋白。

2. 单细胞蛋白的生产特点：
（1）原料来源广泛，生产单细胞蛋白可利用工农业废弃物与下脚料、石油化
工副产品等作为原料，既可变废为宝，又可获得高层次的综合经济效益，起到保护环境、减少农田及江河污染的作用。

（2）工业化生产，与有关工业产品配套生产，不与粮食和牧草争地，不受季节和气候条件的限制。

（3）生产周期快、效率高，在适宜条件下，细菌O.5~1h，酵母1~3h，微型藻2~6h即可增殖一倍。

单细胞生物合成蛋白质的速度比植物快数百倍，比动物快数千倍。

3. 单细胞蛋白在饲料中的应用：单细胞蛋白作为饲料蛋白，已被世界广泛应用。

例如用假丝酵母及产朊酵母作为菌种，利用亚硫酸废液或石油生产酵母菌体，可用于牲畜饲料。

用它喂养家禽、家畜，效果好、生长快，奶牛产奶多，鸡产蛋率增高，并能增强机体免疫力。

以酵母菌和假丝酵母菌生产的单细胞蛋白。

4. 发酵工艺流程：
（1）菌种的选育，可获得高产菌种。

（2）菌种的活化、扩大培养与进一步扩大培养,得到大量菌株。

（3）发酵原料的预处理、发酵培养基的配置及灭菌,为发酵作准备。

（4）大型发酵,可在大型发酵操作,注意调节PH、温度、溶氧和削泡等。

（5）代谢产物和细胞的分离再经过干燥获得单细胞蛋白。

（二） SCP的生产现状及前景展望：
1. 现状：我国SCP生产始于1922年, 1986年4月10日，我国第一个SCP 饲料厂在广东省江门市建成并试产成功。

1987年全国SCP(酵母)总产量1.55万t，1990年SCP超过2万t，1991年总产量6万t，其中固体酵母达4.8万t，1992年固体酵母达8万t，1993年超过1万t，到2000年发展到15万t。

我国是农业大国，食物结构以植物蛋白为主，动物蛋白的摄入量与欧美各国相差悬殊，为了提高人民群众的体质，SCP单细胞蛋白的开发与生产为解决人类食品和饲料问题开辟了新的途径。

2. 前景展望当代世界的五大问题是人口、食物、资源、环境和能源问题，特别是食物和环境问题越来越引起社会的关注。

生产SCP一方面可以利用各种废弃物、废液、废渣来作为原料来，从而降低环境污染；另一方面，可以获得大量的蛋白质、维生素等营养物质，用着动物饲料和食品，从而缓解食物危机。

.若以蛋白质含量计算,1公斤单细胞蛋白相当于1-1.5公斤大豆.建立一座5只100
吨发酵罐的工厂,可以年产5000吨单细胞蛋白,相当于5万亩耕地上种植大豆的产量。

SCP的生产越来越引起世界各国的重视，特别是在前苏联、美、英、德、法等国，SCP的产量都相当的高且技术也比较成熟。

因此单细胞蛋白的开发和生产在我国更具有广阔的前景。

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