天然气发酵产单细胞蛋白
发酵的类型及操作方式
发酵的类型及操作方式作者：林刚张朝武来源：《中国新技术新产品精选》2009年第19期摘要:发酵是指利用微生物制造工业原料或工业产品的过程。
根据各种微生物的特性,在有氧或无氧条件下利用生物催化(酶)的作用,将多种低值原料转化成不同的产品的过程。
如酿酒、制酱和醋等发酵技术古已有之。
本文介绍了发酵的类型及操作方式。
关键词:发酵;微生物;发20 世纪 40 年代中期美国抗菌素工业兴起,大规模生产青霉素以及日本谷氨酸盐 (味精 )发酵成功,大大推动了发酵工程的发展。
70年代以石油为原料生产单细胞蛋白,使发酵工程从单一依靠碳水化合物(淀粉)向非碳水化合物过渡,从单纯依靠农产品发展到利用矿产资源,如天然气、烷烃等原料的开发。
80年代初基因工程发展,人们能按需要设计和培育各种工程菌,在大大提高发酵工程的产品质量的同时,节约能源,降低成本,使发酵技术实现新的革命。
1 发酵类型1.1 微生物菌体发酵这是以获得具有某种用途的菌体为目的的发酵。
传统的菌体发酵工业:有用于面包制作的酵母发酵及用于人类或动物食品的微生物菌体蛋白发酵两种类型。
新的菌体发酵可用来生产一些药用真菌:如香菇类、天麻共生的密环菌、以及从多孔菌科的获苔菌获得的名贵中药获答和担子菌的灵芝等药用菌。
这些药用真菌可以通过发酵培养的手段来生产出与天然产品具有同等疗效的产物。
1.2 微生物酶发酵酶普遍存在于动物、植物和微生物中。
最初,人们都是从动、植物组织中提取酶,但目前工业应用的酶大多来自微生物发酵,因为微生物具有种类多、产酶的品种多、生产容易和成本低等特点;微生物酶制剂有广泛的用途,多用于食品和轻工业中,如微生物生产的淀粉酶和糖化酶用于生产葡萄糖,氨基酰化酶用于拆分DL一氨基酸等。
酶也用于医药生产和医疗检测中,如青霉素酰化酶用来生产半合成青霉素所用的中间体6一氨基青霉烷酸,胆固醇氧化酶用于检查血清中胆固醇的含量,葡萄糖氧化酶用于检查血中葡萄糖的含量等等。
1.3 微生物代谢产物发酵微生物代谢产物的种类很多,已知的有37个大类,其中16类属于药物。
单细胞蛋白饲料资源的开发
微生 物个 体 生 长速 度 快 ， 谢 旺盛 ， 生 产 代 故 周期 短 。与 动植物 相 比， 生物 的生 长繁殖 速度 微 是他 们无 法 比拟 的 。如 ： 酵母 在 良好 的条件 下接
需 氨基 酸组 成 和利用 率 与优质 豆 饼相 似 。此外 ， 还含 有 丰 富的微 量元 素如 铁 、 、 等 。 锌 锡 ２ 生产 单 细胞 蛋 白饲 料 的特 点 ２ １ 原 料来 源广 ． 微 生物 可 以利用 酿造 业 的废水 液 、 纸业 的 造
的菌体蛋白统称。一般以多种废料为原料 ， 进行物质循环 ， 变废为宝， 进行清洁生产， 同时也
成 为 解决蛋 白质饲料 资源 匮乏 的一条 重要 途径 。本 文就 单 细胞饲料 的营养特 性 、 生产 特 点、
菌种 来源及 应 用加 以综述 。
关键词 ： 单细胞蛋白； 营养特性 ； 动物生产性能
于饲 料工 业上 Ｊ 由于原 料 及 生 产 工 艺 的 差异 ， ， 单 细胞 蛋 白饲 料 营养成 分变 化较 大 ， 般风 干 制 一
品 中粗 蛋 白含 量在 ５ ％ 以上 Ｊ ０ 。总 的来 说 单 细
石油产品等也可被作为生产单 细胞蛋 白饲料的
有 效原料 来 源 。这 在 一 定 程度 上 解 决 了废弃 资
源 开发 与利用 的问题 ， 同时 也成 为补 充蛋 白质 饲
胞 蛋 白饲 料 营养 价 值很 高 ， 较 多 的粗 蛋 白 、 含 种 类 丰 富 的氨基 酸和 维生 素及 未知 的促 生长 因子 ，
且 蛋 白含量 在 ４ ％ ～ ０ ， 基 酸 组 分齐 全 ， ０ ６％ 氨 必
料来 源 不足 的重要 措施 。
３ １ 非 病原 性细 菌 ．
天然气发酵产单细胞蛋白
天然气发酵产饲用单细胞蛋白1.单细胞蛋白SCP（single-cell-protein）是指利用各种基质大规模培养细菌、酵母菌、霉菌、微藻、光合细菌等而获得的微生物蛋白，是现代饲料工业和食品工业中重要的蛋白来源。
1966年，麻省理工学院首次提出SCP的概念，1967年在第一次全世界蛋白会议上正式将微生物菌体蛋白统称为单细胞蛋白。
SCP营养丰富，蛋白质含量40％-80％不等，所含氨基酸组分齐全平衡，且有多种维生素，消化利用率高(一般高于80％)，其最大特点是原料来源广，微生物繁殖快，成本低，效益高。
细胞和酵母利用甲醇、乙醇、甲烷和多链烷烃生产单细胞蛋白(SCP)；利用废物中的许多物质转化为SCP，如稻秸、蔗渣、柠蒙酸废料、果核、糖浆、动物粪便和污物等；利用藻类(如小球藻、栅藻)生产SCP。
生产SCP的微生物有酵母、非病原性细菌、放线菌和真菌及藻类等，其中饲用酵母和藻类蛋白发展最快。
2.嗜甲烷细菌/甲烷氧化菌甲烷氧化菌（Methanotrophs 或 Methane-oxidizing bacteria）是甲基氧化菌的一个分支，它能够利用甲烷或甲醇等 C1 化合物作为唯一的碳源进行生长，在全球大气甲烷的平衡中有着十分重要的作用。
利用甲烷为原料生产单细胞蛋白的细菌种类，如甲烷假单胞菌，嗜甲烷单胞菌等。
甲烷不含芳香烃类，无致癌物质、无毒害，产品安全性高，原料蕴含丰富，成本低，曾被当作第二代石油蛋白进行研究。
但嗜甲烷生产菌往往生长缓慢，菌体浓度低。
所以其生产效率低，且尾气中的残留甲烷的利用是个问题。
3.甲烷蛋白发展史（1）20 世纪 60 年代，单细胞蛋白开始在各国引起重视，被称为单株蛋白或合成蛋白。
由于制造的原料是正构石蜡烃、粗柴油、甲烷、乙醇、甲醇等都属于石油产品或者石油衍生物，因此在当时单细胞蛋白又称为石油蛋白。
欧美等国家便在那时已经开始了以天然气作为原料生产单细胞蛋白的研究，已有年产千吨日产十吨的专利报告，其成分报导大约与鱼粉相当。
单细胞蛋白及其发酵生产与工艺流程
单细胞蛋白（Single—Cell—Protein，简称SCP）是从酵母或细菌等微生物菌体中获取的蛋白质。微生物细胞中含有丰富的蛋白质，例如酵母菌蛋白质含量占细胞干物质的45%～55%；细菌蛋白质占干物质的60%～80%；霉菌丝体蛋白质占干物质的30%～50%；单细胞
培养液总糖浓度3.0%； 培养液pH4.2—4.4；
培养液灰分10%—14%。
5、无菌空气制备
正如人生存需要空气，微生物好气性发酵也需要持续的空气供应。其中常见的液态深层纯种发酵，要求空气是无菌的，并具有一定的压力，以克服设备阻力和液层静压力。发酵无菌空气制备是一个十分重要的工艺环节，这一工艺环节的系统功能，是保证发酵生产过程中无菌空气的连续、可靠供应，控制染菌发生和降低生产制造费用(包括能量损耗和材料损耗)。发酵无菌空气制备系统所选用的介质及其组合方式直接反映该系统的技术水平，而系统的功能分析与分解是正确选择和优化组合过滤介质的重要理论基础。
酵母的三级培养过程
(2)发酵罐的特点：
酵母增殖罐(统称发酵罐)是液体发酵过程中构成微生物生长、繁殖和形成产物所需外部环境的装置。它是生产饲用酵母的最基本，最主要的设备。环状喷射自吸式发酵罐不需通风装置，即不需要鼓风机或空压机通风。
(3)酵母提取工艺的特点：
采用蒸发浓缩全干燥法生产工艺，即发浓缩到干物质浓度18—20％时，将此浓缩液用高速离心喷雾干燥机干燥或酵母粉。整个生产过程除汽凝水和洗刷发酵罐及冲地水外，没有废液排放。COD的去除率可达97％。
256000
7
17920
2.0
5120
玉米皮渣水解液
500000
7
35000
2.5
12500
单细胞蛋白的生产现状及发展前景
单细胞蛋白的生产现状及发展前景摘要：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。
因此，本文就单细胞蛋白的生产现状与发展前景作一阐述。
关键词：单细胞蛋白生产前景单细胞蛋白（简称SCP）主要是从酵母菌、细菌、放线菌、霉菌、微型藻等单细胞生物和具有简单结构的多细胞生物中所提取的蛋白质,称为单细胞蛋白质，目前工业化生产的单细胞蛋白几乎都是来自酵母菌。
单细胞蛋白其粗蛋白含量可达45％～70％（而作物中蛋白质含量最高的大豆仅达35％～45％），且各种氨基酸搭配合理，维生素含量高。
成本低、产量高、原料广等特点，特别对于缓解世界面临食物短缺、环境污染和能源缺乏等问题尤其显得重要。
1、单细胞蛋白的特性1.1单细胞蛋白的生物特性单细胞蛋白是通过培养单细胞生物而获得的菌体蛋白质。
用于生产SCP的单细胞生物包括微型藻类、非病原细菌、酵母菌类和真菌。
1.1.1SCP营养丰富蛋白质含量高达40%～80%，比大豆高10%～20%，比肉、鱼、奶酪高20%以上；氨基酸的组成较为齐全，含有人体必需的8种氨基酸，尤其是谷物中含量较少的赖氨酸。
单细胞蛋白中还含有多种维生素、碳水化合物、脂类、矿物质，以及丰富的酶类和生物活性物质，如辅酶A、辅酶Q、谷胱甘肽、麦角固醇等。
［2］1.1.2 生产单细胞蛋白的原料来源极为广泛，成本较低。
一般分为四类：一是糖质原料，如淀粉或纤维素的水解液、亚硫酸纸浆废液、制糖的废蜜等；二是石油原料，如柴油、正烷烃、天然气等；三是石油化工产品，如醋酸、甲醇、乙醇等；四是氢气和碳酸气。
最有前途的原料是可再生的植物资源，如农林加工产品的下脚料、食品工厂的废水下脚料等。
这些资源数量多，而且用后可以再生，还可实现环境保护。
1.1.3 生产速率高一般蛋白质生产速度同猪、牛、羊等体重的倍增时间成正比。
微生物的倍增时间比牛、猪、鸡等快千万倍，如细菌、酵母菌的倍增时间为20～120h，霉菌和绿藻类为2～6h，植物1～2周，牛1～2个月，猪4～6周。
单细胞蛋白名词解释
单细胞蛋白名词解释单细胞蛋白是一种由微生物製造的蛋白质制品，用于作为食品和饲料的替代品。
它是利用微生物（如细菌、酵母、微藻等）在发酵过程中生产大量蛋白质。
这种蛋白质具有高度的营养价值和可持续性，可以提供人体所需的多种氨基酸，而无需传统农业生产方式中的大面积农田、水资源和化肥农药等资源。
单细胞蛋白的制备过程通常包括菌种培养、发酵和分离纯化。
首先，选用合适的微生物菌种进行培养，提供适当的营养条件，如碳源、氮源等，以促进其生长和繁殖。
然后，在适当的温度、pH值和氧气含量条件下，进行大规模的发酵过程，产生大量的细胞生物量。
最后，通过离心、过滤等方法将细胞分离出来，去除其他杂质物质，最终得到纯净的单细胞蛋白。
单细胞蛋白具有许多优点。
首先，它具有高蛋白质含量，通常可以达到50%以上，远高于传统食物中的蛋白质含量。
其次，它富含多种必需氨基酸，适合作为植物和动物蛋白质的替代品，可以满足人体对蛋白质的需求。
此外，它不含胆固醇、转基因成分和抗生素等有害物质，对人体健康无负面影响。
此外，单细胞蛋白的生产过程相对简单，占用空间小，使用水资源和化肥农药量少，对环境影响较小，具有良好的可持续性。
单细胞蛋白具有广阔的应用前景。
首先，它可以作为高蛋白饲料添加剂用于畜牧养殖，代替传统的鱼粉、骨粉等饲料原料。
这不仅可以降低饲料成本，还可以减少对海洋资源的压力。
其次，单细胞蛋白可以作为人类食品的重要组成部分。
在未来的食品供应中，单细胞蛋白可以作为替代肉类和植物蛋白质的有效选择，有助于解决全球食物供应和安全性的问题。
尽管单细胞蛋白在营养和可持续性方面具有许多优势，但仍然存在一些挑战。
首先，其成本相对较高，需要进一步降低生产成本才能在市场上竞争。
其次，公众对于新型食品的接受度和食品安全性的关注度较高，需要加强相关政策法规和公众宣传教育，促进单细胞蛋白的广泛应用。
此外，与传统食品相比，单细胞蛋白的口感和风味可能存在差异，需要进一步改进技术，提高其食用的可接受性。
单细胞蛋白
六、SCP 在食品中的应用前景
20 世纪80 年代中期，全世界的SCP 年产量已达200 万t ， 生产SCP 已为全世界所关注，它对于解决人类面临的粮食短 缺问题有着很重要的意义。其在食品中的应用有以下几方面： ①SCP 含有丰富的蛋白质及多种维生素和无机盐，是一种营 养较为全面的理想蛋白质来源,用它掺和在饼干、饮料、奶 制品中，能提高这些传统食品的营养价值； ②单细胞蛋白 质除直接作为食品应用外，还可作为一种食品蛋白质组分添 加到汤料或饮料中强化营养、增加食品的强度；③利用单细 胞蛋白质的蛋白质组织形成性可用于制造“人造肉”等新食 品；④SCP 还常作为食品添加剂，用以补充蛋白质或维生素、 矿物质等；⑤SCP 运用于肉制品和焙烤食品的制作中，可保 持食品水分、口感和风味等； ⑥SCP 能提高食品的某些物理 性能，如：意大利烘饼中加入活性酵母可提高饼的延薄性能， 酵母浓缩蛋白具有显著的鲜味而广泛用作食品的增鲜剂。
用于SCP生产的原料 三、用于SCP生产的原料
产单细胞蛋白的原料来源极为广泛，一般有 四类：一是糖质原料，如淀粉或纤维素的水解液、 四类：一是糖质原料，如淀粉或纤维素的水解液、 亚硫酸纸浆废液、制粮的废蜜等；二是石油原料， 亚硫酸纸浆废液、制粮的废蜜等；二是石油原料， 如柴油、正烷烃、天然气等；三是石油化工产品， 如柴油、正烷烃、天然气等；三是石油化工产品， 如醋酸、甲醇、乙醇等；四是氢气和碳酸气。最 如醋酸、甲醇、乙醇等；四是氢气和碳酸气。最 有前途的原料是可再生的植物资源，如农村加工 产品的下脚料、食品工厂的废水下脚料等。这些 资料数量多，而且用后可以再生。
用于SCP生产的微生物 二、用于SCP生产的微生物
目前工业上生产SCP的微生物是酵母， 目前工业上生产SCP的微生物是酵母， 主要有酿酒酵母、产阮假丝酵母和脆壁克 鲁维酵母。产碱杆菌、假单胞菌、节杆菌、 短杆菌等细菌能够良好的利用烷烃生产 SCP，但是细菌容易感染噬菌体，而且核 SCP，但是细菌容易感染噬菌体，而且核 酸含量高，用于食用较困难。真菌用于生 产SCP也受到广泛关注，因为它含有丰富 SCP也受到广泛关注，因为它含有丰富 的木质素、纤维素降解酶系，可以利用廉 价的废弃碳水化合物原料进行SCP生产。 价的废弃碳水化产的一般工艺流程 SCP生产的一般工艺流程
单细胞蛋白
生产单细胞蛋白的微生物类群
（一）酵母菌 是最早用于单细胞蛋白的生产菌。酵母菌的生长率比藻 类和霉菌高。由于酵母细胞中含有丰富的蛋白质，其氨 基酸组成同动物蛋白质相当，可以作为饲料添加剂，以 提高饲料的营养价值。在大量饲养家禽时尤其有用。同 时，酵母菌核酸含量低，色、香、味易为人们接受，便 于加工成维生素、氨基酸类的食物强化剂。
生产单细胞蛋白的原理及工艺
单细胞蛋白的生产实质是以工业方式培养微生物菌体， 工艺过程如下：
水、基质营养物、氨 ↓ 斜面菌种→种子扩大培养→发酵罐培养→培养液 ↗ ↖ 上清液 通气搅拌 ↗ →分离菌体→水解→蛋白质抽取→纯化→干燥→食品 ↘ 洗涤或水解→干燥→动物饲料
由正烷烃生产SCP
云南永胜程海湖纯天然螺旋藻， 特点是： 1.营养丰富：含有1人 体需要的全部18种氨基酸； 2.绿色纯天然：来自中国唯一的天然 螺旋藻湖泊——程 海 湖，无任何工业污染； 3.容易吸收：细胞 壁结构的纤维素极少而且其蛋白质为水溶性蛋白，所含的18种氨 基酸之间含量的比例又与人体吸收的比例非常接近， 消化吸收 率可达90%-95%，是其它蛋白产品所无法企及的。
2．营养丰富
除含有丰富的蛋白质，组成蛋白质的氨基酸种类 齐全外，还含有丰富的碳水化合物、多种维生素 （B2、B6）与无机盐（P、K），同时胡萝卜素 与麦角甾醇含量也很高，这些都是人与动物不可 少的营养物质。
3．生产速率高 单细胞蛋白是靠微生物快速繁殖积累的。 由于微生物 生产速度快，其生产速率是动、植物不可比拟的。
李氏木霉产生的纤维素酶能分解不溶性的结晶纤维素。 可发酵生产真菌蛋白，
利用农作物秸杆，通过真菌生产的单细胞蛋白可能是人 类未来蛋白质的主要来源。此外英国国会已批准用禾赤 镰孢菌制造单细胞蛋白投入生产。
单细胞蛋白及其发酵生产与工艺流程
单细胞蛋白及其发酵生产与工艺流程单细胞蛋白及其发酵生产与工艺流程一、单细胞蛋白1、单细胞概述单细胞生物产生的细胞蛋白质称为单细胞蛋d (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，它的生产占用土地棋少，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口资源。
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。
2、单细胞蛋白的含义及氨基酸组成单细胞蛋白(Single-Cell-Protein,简称SCP)是从酵母或细菌等微生物菌体中获取的蛋口质。
微生物细胞中含有丰富的蛋口质，例如酵母菌蛋口质含量占细胞干物质的45%〜55%；细菌蛋白质占干物质的60%〜80%；霉菌丝体蛋白质占干物质的30%〜50%；单细胞藻类如小球藻等蛋白质占干物质的55%〜60%,而作物中含蛋口质最高的是大豆，其蛋口质含量也不过是35%〜40%。
单细胞蛋口的氨基酸组成不亚于动物蛋口质，如酵母菌体蛋白，其营养十分丰富，人体必需的8种氨基酸，除蛋氨酸外，它具备7种，故有“人造肉”之称。
一般成人每天吃干酵母10〜15g,蛋白质的需要量就足够了。
微生物细胞中除含有蛋口质外，还含有丰富的碳水化合物以及脂类、维生素、矿物质，因此单细胞蛋口营养价值很高。
3、生产单细胞蛋白的原料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)工农业糟渣类包括口酒糟、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、正烷烧、甲醇、乙醇、醋酸等。
单细胞蛋白质饲料的开发及在动物生产中的应用
使 菌 体 大 量 生 长 繁 殖 并 生 产 单 细 胞 蛋 白 质 得 以 用 于饲 料
工 业 上 ． 替 代 一 部 分 蛋 白质 原 料 （ 粕 、 可 豆 鱼粉 等 ） 本 文 主 。 要 对 单 细 胞 蛋 白质 饲料 的 营 养特 性 、 产 工 艺 及其 在 动 物 生 生 产 中的 应 用 加 以 综述 关 键 词 ： 细 胞 蛋 白质 ： 单 营养 特 性 ： 物 生产 动
利用。
３２ 酵 母 ．
品 、 维 素 等 可 再 生 的植 物 资 源 ． 些 资 源 数 量 纤 这
多 ， 且用 后 可 以再 生 ： 而 二是 生 产 下脚 料 ， 亚硫 如 酸 纸浆 废 液 、 糖 、 品加 工 的下 脚料 、 机 废 水 蜜 食 有 等， 可实 现环境 保 护 。
单 细胞 蛋 白质 （ ｉｇ ｅ ｒｔｉ ，Ｃ ） Ｓｎ ｌ ｃｌ ｐｏ ｎ Ｓ Ｐ 又称 ｅ ｌ ｅ
微生 物 蛋 白或 菌体 蛋 白 ， 利用 工 业废 水 、 气 、 是 废
天然气 、 石油烷 烃类 、 副加 工产 品 以及有 机垃圾 农 等作 为培养 基 ， 养酵母 、 病源性 细 菌 、 型菌 、 培 非 微 真菌等 单细胞 生物 体 ．然后经 过 净化 干燥 处理后 制 成 ． 食 品工 业 和饲料 工业 的重要 蛋 白质 来源 是
的 影 响 ． 以在 工 厂 里 进 行 ． 传 统 的农 业 生 产 可 与
方 式相 比 。 程 易 于控 制 ， 以节 省 耕地 、 力 和 过 可 人
能源 。
２３ 生 长 速 度 快 －
近 年来 ． 界 许 多 国家 已将 微 生 物发 酵技 术 世 逐 步应 用 到饲 料 工业 生 产上 目前 ． 内外 都 在 国
单细胞蛋白及其在食品工业中的应用
单细胞蛋白及其在食品工业中的应用作者：郭小鹏刘涛徐慧刘鑫徐海涛来源：《食品界》2019年第02期单细胞蛋白（Single cell protein 简称SCP）是指从酵母或细菌等微生物中获取的蛋白质。
酵母菌体中单细胞蛋白质含量占细胞干物质的45 %～55 %；细菌蛋白质占干物质的60%～80 %；单细胞藻类如小球藻等蛋白质占干物质的55 %～60 %；霉菌菌丝体蛋白质占干物质的30 %～50 %。
此外，微生物细胞中含有丰富的碳水化合物及脂类、维生素、矿物质等营养物质，所以微生物菌体可以作为食品和饲料的原料。
单细胞蛋白的种类和特点真菌蛋白。
（1）酵母蛋白。
①菌种：酵母属中绝大多数菌种都能够用来生产SCP，主要包括：酵母属、假丝酵母属、球拟酵母属、红酵母属、圆酵母属等。
②特点：酵母属的特点是营养丰富。
如粗蛋白质45%～60%含有几乎所有的必需氨基酸，尤其是赖氨酸、亮氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸等含量高，其中赖氨酸5%～7%，蛋氨酸+胱氨酸2%～3%，还含有丰富的VB1、Vnz、Ve6、VB12和泛酸、烟酸、糖类等。
（2）其他真菌蛋白。
①菌种：地霉属、根霉属、木霉属、曲霉属、镰刀菌属和伞菌目的霉菌等。
②特点：营养价值接近酵母蛋白，但没有酵母蛋白口感好和安全性高，大规模生产受到限制。
藻类蛋白。
（1）藻类种类：主要有小球藻属、栅列藻属和螺旋藻属等。
其中研究、利用最多的是螺旋藻。
（2）特点：小球藻为绿藻门自养型单细胞藻类，是第一种人工培养的微藻。
小球藻富含蛋白质、脂质、多糖、食用纤维、维生素、微量元素和活性代谢产物，具有很好的保健和药理作用。
细菌蛋白。
（1）菌种：常见的有甲烷极毛杆菌属、氢极毛杆菌属以及放线菌属中的分枝杆菌、小球菌、甲基极毛杆菌等非病原性细菌和光合细菌。
目前，生产细菌蛋白的菌种主要以光合细菌为主，包括似真细菌的红螺细菌、绿硫细菌、着色细菌及似藻的蓝细菌。
（2）特点：光合细菌能进行光合作用，营养丰富，含有60%以上的蛋白质以及多种维生素，特别是维生素B2、叶酸、生物素的含量是酵母的几十倍。
微生物制造单细胞蛋白的技术路线和产业挖掘前景
微生物制造单细胞蛋白的技术路线和产业挖掘前景随着全球人口的不断增长和生活水平的提高，食品供应的问题日益突出。
传统的农田耕作和畜牧业生产已经无法满足人们对高质量蛋白质的需求。
在这样的背景下，微生物制造单细胞蛋白成为了一种有望解决食品供应问题的革新技术。
本文将深入探讨微生物制造单细胞蛋白的技术路线和其在产业挖掘方面的前景。
微生物制造单细胞蛋白技术是指利用微生物生产蛋白质的方法。
与传统的农业生产方式相比，微生物制造单细胞蛋白具有多项优势。
首先，微生物制造单细胞蛋白具有高生产效率。
微生物的繁殖速度快，生产周期短，以大肠杆菌、酵母等常见微生物为材料，能够在短时间内大规模生产蛋白质，满足人们对食品的需求。
其次，微生物制造单细胞蛋白无需大面积土地和大量的水资源。
相比之下，传统农业生产蛋白质需要大量土地用于种植作物或放牧，并且需要大量的水来灌溉。
微生物制造单细胞蛋白摆脱了对土地和水资源的依赖，在缓解土地资源紧张、节约水资源方面具有明显的优势。
此外，微生物制造的蛋白质具有较高的纯度和合成特性可调控。
通过基因工程等技术手段，可以控制微生物产生特定类型、纯度高的蛋白质，在满足人们对营养需求的同时，还能满足特殊人群对特定蛋白质的需求。
制造单细胞蛋白的技术路线主要包括菌种筛选、菌种培养、发酵工艺优化和蛋白质提取四个步骤。
首先是菌种筛选，常用的微生物菌种有大肠杆菌、酵母等，根据生产需求和菌种的适应性选择合适的菌种。
接下来是菌种培养，通过悬浮培养或固定化培养，利用适当的培养基和条件，使菌种快速繁殖并合成蛋白质。
发酵工艺优化是提高蛋白质产量和纯度的关键步骤，包括调整培养基成分、优化环境条件和进一步改良菌株。
最后是蛋白质提取，通过离心、超滤、纯化等方法将微生物中的单细胞蛋白提取出来，然后进行结构分析、功能研究和安全性评价。
微生物制造单细胞蛋白产业的挖掘前景巨大。
首先，单细胞蛋白可以广泛应用于食品工业和饲料工业。
由于其高蛋白含量、高营养价值和可调控性，单细胞蛋白可以作为肉制品、乳制品以及各类加工食品的替代品。
单细胞蛋白
单细胞蛋白单细胞蛋白，也叫微生物蛋白，它是用许多工农业废料及石油废料人工培养的微生物菌体。
因而，单细胞蛋白不是一种纯蛋白质，而是由蛋白质、脂肪、碳水化合物、核酸及不是蛋白质的含氮化合物、维生素和无机化合物等混合物组成的细胞质团。
其具有以下优点：单细胞蛋白具有以下优点：第一，生产效率高，比动植物高成千上万倍，这主要是因为微生物的生长繁殖速率快。
第二，生产原料来源广，一般有以下几类：①农业废物、废水，如秸秆、蔗渣、甜菜渣、木屑等含纤维素的废料及农林产品的加工废水；②工业废物、废水，如食品、发酵工业中排出的含糖有机废水、亚硫酸纸浆废液等；③石油、天然气及相关产品，如原油、柴油、甲烷、乙醇等；④H2、CO2等废气。
第三，可以工业化生产，它不仅需要的劳动力少，不受地区、季节和气候的限制，而且产量高，质量好。
1发展前景20世纪80年代中期，全世界的单细胞蛋白年产量已达2.0×106 t，广泛用于食品加工和饲料中。
单细胞蛋白不仅能制成“人造肉”，供人们直接食用，还常作为食品添加剂，用以补充蛋白质或维生素、矿物质等。
由于某些单细胞蛋白具有抗氧化能力，使食物不容易变质，因而常用于婴儿粉及汤料、作料中。
干酵母的含热量低，常作为减肥食品的添加剂。
此外，单细胞蛋白还能提高食品的某些物理性能，如意大利烘饼中加入活性酵母，可以提高饼的延薄性能。
酵母的浓缩蛋白具有显著的鲜味，已广泛用作食品的增鲜剂。
单细胞蛋白作为饲料蛋白，也在世界范围内得到了广泛应用。
任何一种新型食品原料的问世，都会产生可接受性、安全性等问题。
单细胞蛋白也不例外。
例如，单细胞蛋白的核酸含量在4%～18%，食用过多的核酸可能会引起痛风等疾病。
此外，单细胞蛋白作为一种食物，人们在习惯上一时也难以接受。
但经过微生物学家的努力，这些问题会得到圆满解决。
2、生产原料及其微生物原料：糖质原料石油原料CO2、、H2 、光（藻类）生产SCP微生物：酵母菌细菌霉菌担子菌藻类3、SCP用途SCP含有蛋白质、碳水化合物，核酸、脂质、无机盐、维生素、酶……。
单细胞蛋白的生产与应用
单细胞蛋白的生产与应用姚峰【期刊名称】《当代畜禽养殖业》【年(卷),期】2013(000)006【总页数】3页(P7-9)【作者】姚峰【作者单位】安徽农业大学动物科技学院 230036【正文语种】中文传统蛋白质饲料主要是植物性蛋白饲料和动物性蛋白饲料。
植物性蛋白饲料的蛋白含量为20%～50%，包括大豆及其饼粕、棉籽饼粕、菜籽饼粕、花生饼粕、葵花饼粕、亚麻籽饼粕、玉米蛋白粉及其加工副产品玉米麸料和玉米胚芽粕。
动物性蛋白饲料的蛋白含量为40%～90%，包括鱼粉、肉骨粉、肉粉、血粉、羽毛粉、蚕蛹粉及蚕蛹饼、血浆蛋白粉、奶粉和酪蛋白。
20 世纪以来，随着人口的增加，传统蛋白质饲料产量已满足不了养殖需求，各国都在寻求其他的饲料蛋白源。
单细胞蛋白（SCP）饲料就是在这种背景下发展起来的。
1 单细胞蛋白的概念单细胞蛋白(SCP)是指利用各种基质大规模培养酵母菌、细菌、真菌和微藻等而获得的微生物蛋白。
SCP 的蛋白含量高达40%～80%。
酵母是最早广泛用于生产单细胞蛋白的微生物。
酵母中含蛋白质45%～55%，是一种接近鱼粉的优质蛋白。
细菌蛋白的蛋白含量占干重的3/4 以上，在补充含硫氨基酸以后，它的营养价值与大豆分离蛋白相近。
用于生产单细胞蛋白的细菌较多，研究较多的细菌为光合细菌和自养产碱杆菌。
自养产碱杆菌的菌体蛋白质含量高达60%～80%。
应用较多的真菌有曲霉和青霉。
主要利用糖蜜、酒糟、纤维类农副产品下脚料生产单细胞蛋白。
霉菌丝体蛋白质占干物质的30%～50%。
利用水域培养藻类获得蛋白质也是很好的途径。
开发利用较多的是小球藻和螺旋藻，产品蛋白含量可达55%～70%。
2 单细胞蛋白饲料的特点2.1 生产效率高比动植物高成千上万倍，这主要是因为微生物的生长繁殖速率快。
在适宜条件下细菌0.5～1h、酵母1～3h、微型藻类2～6h 即可增殖1 倍。
2.2 原料丰富工农业废物、废水，如秸秆、蔗渣、甜菜、木屑、废糖蜜、废酒糟水、亚硫酸纸浆废液等；石油、天然气及相关产品，如原油、柴油、甲烷、甲醇、乙醇、CO2、H2等，都可作为基质原料。
单细胞蛋白SCP的生产
单细胞蛋白SCP的生产引言单细胞蛋白是一种具有巨大潜力的生物资源，它能够广泛应用于医药、食品、化工等领域。
在过去的几十年中，单细胞蛋白的生产技术得到了长足的发展，其中最具代表性的就是单细胞蛋白SCP的生产。
本文将介绍单细胞蛋白SCP的生产工艺及其应用。
单细胞蛋白SCP的概述单细胞蛋白SCP（Single-cell Protein）是指通过利用微生物细胞进行发酵或培养得到的一种富含蛋白质的产物。
SCP具有高蛋白质含量、氨基酸组成均衡、营养价值丰富等特点，可用作饲料、食品添加剂、营养补充剂等。
单细胞蛋白SCP的生产工艺单细胞蛋白SCP的生产工艺主要包括菌种培养、发酵和提取等环节。
菌种培养菌种培养是单细胞蛋白SCP生产的关键环节。
首先选择适合生产SCP的微生物菌种，常用的包括酵母菌、蓝藻、真菌等。
然后将选定的菌种进行预处理和扩大培养，确保菌种的活力和数量达到要求。
发酵发酵是SCP生产的核心步骤。
通过给菌种提供适当的营养物质和环境条件，促使其进行充分的生长和代谢，产生大量的蛋白质。
发酵条件包括温度、pH值、氧气供应等，需要根据具体菌种和工艺进行调控。
提取提取是将发酵过程中产生的SCP从发酵液中分离出来的过程。
常用的提取方法包括沉淀法、离心法、过滤法等。
通过这些方法，可以获得高纯度的SCP产物。
SCP的应用领域单细胞蛋白SCP具有广泛的应用领域。
饲料领域由于SCP具有高蛋白质含量和良好的营养价值，它在饲料领域具有广泛的应用前景。
SCP可以用作动物饲料的蛋白质来源，提高饲料的蛋白质含量，增加动物的生长速度和抵抗力。
食品添加剂领域SCP可以提取得到多种氨基酸，这些氨基酸可以作为食品添加剂，提供食品的口感和营养价值。
另外，SCP还可以作为替代性蛋白质来源，用于制备素食产品和代餐食品。
化工领域SCP中的蛋白质可以通过加工处理，提取出特定的功能性物质。
这些功能性物质可以用于化工领域的合成反应、生物降解材料等方面，具有很高的应用潜力。
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天然气发酵产饲用单细胞蛋白
1.单细胞蛋白
SCP（single-cell-protein）是指利用各种基质大规模培养细菌、酵母菌、霉菌、微藻、光合细菌等而获得的微生物蛋白，是现代饲料工业和食品工业中重要的蛋白来源。
1966年，麻省理工学院首次提出SCP的概念，1967年在第一次全世界蛋白会议上正式将微生物菌体蛋白统称为单细胞蛋白。
SCP营养丰富，蛋白质含量40％-80％不等，所含氨基酸组分齐全平衡，且有多种维生素，消化利用率高(一般高于80％)，其最大特点是原料来源广，微生物繁殖快，成本低，效益高。
细胞和酵母利用甲醇、乙醇、甲烷和多链烷烃生产单细胞蛋白(SCP)；利用废物中的许多物质转化为SCP，如稻秸、蔗渣、柠蒙酸废料、果核、糖浆、动物粪便和污物等；利用藻类(如小球藻、栅藻)生产SCP。
生产SCP的微生物有酵母、非病原性细菌、放线菌和真菌及藻类等，其中饲用酵母和藻类蛋白发展最快。
2.嗜甲烷细菌/甲烷氧化菌
甲烷氧化菌（Methanotrophs 或 Methane-oxidizing bacteria）是甲基氧化菌的一个分支，它能够利用甲烷或甲醇等 C1 化合物作为唯一的碳源进行生长，在全球大气甲烷的平衡中有着十分重要的作用。
利用甲烷为原料生产单细胞蛋白的细菌种类，如甲烷假单胞菌，嗜甲烷单胞菌等。
甲烷不含芳香烃类，无致癌物质、无毒害，产品安全性高，原料蕴含丰富，成本低，曾被当作第二代石油蛋白进行研究。
但嗜甲烷生产菌往往生长缓慢，菌体浓度低。
所以其生产效率低，且尾气中的残留甲烷的利用是个问题。
3.甲烷蛋白发展史
（1）20 世纪 60 年代，单细胞蛋白开始在各国引起重视，被称为单株蛋白或合成蛋白。
由于制造的原料是正构石蜡烃、粗柴油、甲烷、乙醇、甲醇等都属
于石油产品或者石油衍生物，因此在当时单细胞蛋白又称为石油蛋白。
欧美等国家便在那时已经开始了以天然气作为原料生产单细胞蛋白的研究，已有年产千吨日产十吨的专利报告，其成分报导大约与鱼粉相当。
（2）我国在 20 世纪六七十年代时，有人在石油化工等产业中提出了利用石油生产蛋白，当时称为“气蛋白”，但由于历史原因及资源的限制而被搁浅。
如今由于环保、资源等问题，利用天然气生产单细胞蛋白又被渐渐提上日程。
国内外很多研究机构已经开始了这方面的实践研究，但我国至今尚未对甲烷氧化菌单细胞蛋白在饲料及食品行业的应用有专门报道。
（3）1970 年英国壳牌公司在英国 Sittingbourne 地区建立了一个规模为年产 300 t 的天然气蛋白试验装置，利用的甲烷氧化菌为 Methylomonas methanica。
1974年，壳牌公司宣布在英国锡廷伯恩（Sittingbourne）地区建立一个规模更大的试验装置，并筹备在荷兰阿姆斯特丹（Amsterdam）筹备一个规模为年产 10 万 t装置的发展计划。
但在 1976 年，壳牌公司决定停止该发展计划并无限推迟，当时的原因归结为：大豆和玉米的价格很低；很多国家有扩大现有蛋白来源的潜能；在不发达国家推广该先进工艺技术比较困难。
（4）1999年挪威国家石油公司与英国 Nycomedmer-sham 公司联合投资建设了世界上第一套用天然气生产甲烷氧化菌单细胞蛋白的工业装置。
该装置为合资企业 Norferm DA 公司所有。
这套装置具有年产1万t生物蛋白的能力。
生产单细胞蛋白的主要菌种为 Methylococcus capsulatus，并且还有一组伴生菌的共同生长。
生产出的单细胞蛋白含 70%蛋白质、12%碳水化合物、10%脂肪和 8%矿物质，目前在挪威已有农业合作社作为饲料出售。
（5）欧盟已经通过了利用天然气生产单细胞蛋白的批准（Council Directive No． 82／471／EEC），1995年，欧盟对甲烷蛋白在饲料中的添加比例做出规定：猪饲料中的使用量为8％，牛饲料为8％，咸水鲑鱼饲料为33％，淡水鲑鱼饲料为19％。
2009年，欧盟对蛋白质来源做了修订（Regulation（EC）No 767／2009，对利用天然气发酵制备的单细胞蛋白有了进一步的促进，进而促使了这类单细胞蛋白的发展和使用，确定了其作为单胃动物未来营养来源的地位。
（6）2016年美国Calysta公司和嘉吉公司准备在美国孟菲斯投资建立世界
上最大的天然气发酵工厂，以进行FeedKind蛋白的生产。
预计，该工厂能在2019年投入使用，每年生产2万吨的FeedKind蛋白；实现满负荷工作后，工厂的年产量将达到20万吨。
另外，公司还在英国设有工厂，向用户提供FeedKind蛋白的样本。
美国Calysta公司为我们打开了一种未来的可能性：从燃料中获得食物。
这个看似异想天开的想法实际上已经于2011年获得欧盟的批准，可用于各类动物饲料当中，并且已经在挪威和大西洋的三文鱼养殖中得到应用。
美国Calysta公司的技术来源就是挪威的石油公司Stateoil，其在1999年建成年产一万吨的生物蛋白工厂，但由于天然气价格过高且未在欧盟获批，最后关停技术转让给了Calysta公司。
4.蛋白组成分析
5.成本核算
利用甲烷生产单细胞蛋白，其主要的对手是传统饲料原料豆粕和鱼粉，以及发展最为快速的酵母单细胞蛋白，酵母单细胞蛋白的碳源以葡萄糖计。
上述产品价格如下表：
名称豆粕鱼粉酵母蛋白甲烷蛋白
价格元/吨2900～3400 9000～13500 6000～7500
成本。