单细胞蛋白
微生物与单细胞蛋白
用 途 含酒精饮料中的活性成分 与石油混合后，可作为汽车燃料 食品、化学工业中多种用途 溶剂 药品、调味品 调味品 食品添加剂、提高油类回收率 食品添加剂、药品
发酵设备与基本工艺过程
一、 生物反应器(发酵罐)
利用生物工程技术进行生产的过程统称为生物反 应过程 。 采用活细胞(包括微生物、动植物细胞)作为生物 催化剂的生物反应过程称为发酵过程或细胞培养 过程。 采用游离或固定化酶作为生物催化剂的生物反应过程， 则称为酶反应过程。
缺点
（ 1 ）进罐空气处于负压状态，容易增加杂菌侵 入的机会。 （2）搅拌容易导致转速提高，有可能使某些微 生物的菌丝被切断，影响细胞的正常生长。
BIOTECH- X JS型机械搅拌不锈钢发酵罐
3、气升式环流反应器
类型：内环流式
外环流式
它们都是借助设在环流管底部的空气喷嘴将 空气以250～300m/s的高速喷入环流管，使气 泡分散在培养基中。
微生物与单细胞蛋白
单细胞蛋白
1单细胞蛋白的作用 1.1 作为食用蛋白质 单细胞蛋白所含的营养物质极为丰富。其中，蛋白质含 量高达40%～80%，比大豆高10%～20%，比肉、鱼、奶酪高 20%以上，远远超过了一般动植物食品，而且氨基酸的组成 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。一般成年人每天食用10～15g干酵母，就能 满足对氨基酸的需要量。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。
2 生产SCP的微生物 在工业生产中，作为蛋白质资源的微生物菌体，特别的 酵母菌和细菌，它们都能利用糖类原料生产菌体蛋白，究竟 采用酵母菌和细菌哪种更好呢？这在很大程度上取决于生产 SCP的原料。在20世纪60年代末和70年代初期，开发了多种 由烷烃类物质产生的SCP工艺，能够利用烷烃的微生物主要 有细菌和放线菌，如产碱杆菌、假单孢菌、节杆菌、短杆菌 等，其次为酵母菌属。
单细胞蛋白
生产单细胞蛋白的糖类原料非常丰富，如糖蜜， 甘薯粉、玉米粉、土豆粉、麦粉、稻草、麦秆、 玉米茎和叶。 其中纤维素类是生产单细胞蛋白的最佳原料之 一。 其优点是：原料来源丰富，价廉，没有毒性疑 虑，可附带解决城市垃圾问题，可提高纤维质 粗饲料的使用价值。
天然纤维素的聚合度、结晶度很高。由β-1,4糖苷键连接的D-葡萄糖残基组成的高分子聚合 物的聚合度从几百到一万五千。 据X衍射测定，多种植物纤维素的相对结晶度 在30~40之间，而棉花纤维高达70~80，且植物 纤维被木质素包蔽着，是一种具有高度抵抗生 物降解的高分子聚合物。 因此，纤维素在用作碳源前必须进行预处理， 这也是该原料的不足之处，因而也促使人们加 以研究改进处理技术，以适用廉价生产的要求。
中国广泛栽培的食用菌有蘑菇、香菇、草菇、 木耳、银耳、平菇、滑菇等7类，1982年总产 量约15万吨，在掌握选育优良品种、改进制种 和栽培技术的基础上，食用菌的发展速度正迅 速提高。科学家们预言，21世纪食用菌将发展 成为人类主要的蛋白质食品之一。
2、间接应用——食品添加剂 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。
（1）生产菌种：中温好气性细菌，主要属于纤维单胞 菌属、假单胞菌属、纤维粘菌属和芽孢杆菌属等。 （2）工艺流程：
以甲醇为原料的优点是价格低，熔于水，缺点 是同化甲醇的微生物比较有限，菌体收率较低、 甲醇本身及其代谢产物甲醛有毒。 但菌体分离容易，用水洗涤菌体就能将有毒物 质除去。 若能提高菌体收率，那么甲醇则是一种极好的 原料。
单细胞蛋白的前世今生
饲料与添加剂6我国饲料蛋白严重不足，每年需进口大量的鱼粉以满足需要。
随着世界鱼类资源的减少，国际鱼粉市场供应也日趋紧张，我国不可能长期依靠进口鱼粉来弥补饲料蛋白的不足。
因此，根据我国国情，加强单细胞蛋白的研究与开发，利用现代微生物技术开发无粮型高效能蛋白营养饲料，争取早日实现工业化，其市场前景将十分广阔。
一、什么是单细胞蛋白单细胞蛋白亦称微生物蛋白、菌体蛋白，是指细菌、真菌和微藻等在其生长过程中利用各种基质，在适宜的培养条件下，培养细胞或丝状微生物的个体而获得的菌体蛋白。
随着畜牧业的发展，传统饲料已不能满足饲料市场需求。
单细胞蛋白营养物质丰富，菌体中蛋白质含量高达40％～80％，其中氨基酸组分齐全，赖氨酸等必需氨基酸含量较高，同时富含维生素。
与豆粉相比，用于生产单细胞蛋白的微生物蛋白质含量高出10%～20%，可利用的氮比大豆高20％，在有蛋氨酸添加时可利用氮甚至能超过95％。
因此，利用非食用资源和废弃资源(如农副产品下脚料和工业废液等)，生产单细胞蛋白，已成为补充饲料蛋白质来源不足的重要途径。
二、单细胞蛋白的来源目前用于生产单细胞蛋白的微生物主要包括4大类群，即非致病和非产毒的酵母菌、细菌、真菌和微藻。
1.酵母菌酵母菌应用最为广泛，其蛋白含量高达60％，几乎含所有的氨基酸，尤其是赖氨酸、苏氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸等必需氨基酸的含量高。
维生素含量也比较丰富。
常用的酵母菌有啤酒酵母和假丝酵母。
其中假丝酵母能够同化六碳糖和五碳糖，能忍抚顺市农业特产学校刘海杰毛治安耐高浓度的二氧化硫，菌体中蛋白质含量高，并含有大量的赖氨酸和较多的维生素及许多微量元素。
2.细菌用于生产单细胞蛋白的细菌包括光合细菌和氢细菌。
其原料主要为植物性纤维及石油衍生物，如甲醇和乙醇等。
与其他菌株相比，由病原菌生产的菌体蛋白，含有毒物质的可能性较大，因此在加工过程中必须经过处理，确保食用动物安全。
目前研究较多的细菌为红色光合细菌和自养产碱杆菌。
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
饲料蛋白资源——单细胞蛋白
６ ％， ０ 而作物 中含蛋 白质最高 的是大豆 ， 其蛋 白质含
量 也不 过是 ３ ％～ ０ ５ ４ ％。
人则误认为海尔蒙特是在 １４ 年做的这个实验 ， ６８ 显 然 这是错 误 的 。 海尔蒙特通过柳枝实验所得到的结论虽 然是不 完全 正确 的 （ 们今 天知道 植物 进行 光合 作用 产 生有 我
了较 为 深入 的研究 ，说 明 了 胃之 酸 以及 十二 指 肠 之 碱 ， 提 出食 物在 胃中的消 化受 到 了某种 化学 物质 的 并
的代表人物 ， 由此可见 ， 海尔蒙特最具代表性 的身份 可能还是“ 化学家” 更合适。 １４ ６４年 １ 月 ３ ２ ０日，海尔蒙特在其后半生一直 居 住 的维 尔 福 德去 世 ， 了纪念 他 ， 为 这座 小 城 的一 条
“
为 二 氧 化 碳 。 因 此 ，海 尔 蒙 特 被 认 为 是 气 体 化 学
（ ｎ ｕ ｔ ｈ ｍ ｓ ｙ 最初 的创 立 者之 一 ， Ｐ ｅ ｍａｉ Ｃ ｅ ｉ ｒ ） ｃ ｔ 而今 天 的
科 学 界将 海 尔 蒙特 视 为 使 化学 从炼 金术 转 变为 科 学
壤。海尔蒙特引起 了科学界对此问题 的广泛关注 ， 在 此 之后 人们 仅 用 了 大约 １０年 的 时 间便基 本 发现 了 ５ 光合作用的原理。今天， 在任何一本生物学教科书上 几乎都对海尔蒙特的柳枝实验进行 了介绍。 ＼ 为 一个 医生 ， 尔蒙 特对食 物 的消 化过 程进 行 ＼ 作 海
维普资讯
第 ２ ４卷第 ７期
２０ ０ ８拄
中 学 生 物 学
Ｍｉ ｄ ｅ Ｓ ｈ ｏ ｉ ｌ ｇ ｄ ｌ ｃ ｏ ｌ Ｂ ｏｏ ｙ
Ｖ０ ． ４ Ｎｏ ７ １ ． ２
文件编 号 ： ０ ３—７ ８ （０ ８ ０ ５０ ０ １０ ５ ６ ２ ０ ） ７ ０ ４—０ ２
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ppt课件
2.2劳动生产率高
生产不受季节气候的制约，易于人工控制，同 时由于在大型发酵罐中立体式培养占地面积少。 如年产10万t SCP工厂，以酵母计，按含蛋白质 45%计算，一年所产蛋白质为45000t。一亩大 豆按亩产200kg计，含蛋白质40%，则一年为 80kg蛋白质，所以，一个SCP工厂所产蛋白质 相当于562500亩土地所产的大豆。
4.作为蛋白质资源的微生物
（1）利用糖类原料发酵生产单细胞蛋白。如 酿酒酵母、假丝酵母、木霉、青霉等。
（2）利用石油原料生产单细胞蛋白。如酵母 菌，细菌中的诺卡氏菌、假单胞菌、棒状杆菌 等。
尽管已经证明烃类蛋白质没有毒性和致癌性， 但人们还是担心其安全性。
（3）利用甲烷为原料生产单细胞蛋白。以细 菌为主，如甲烷假单胞菌、嗜甲烷单胞菌等。
（6）利用二氧化碳为碳源，氢为能源的细菌 为氢细菌，多为氢单胞菌属。
（7）利用太阳光能生产单细胞蛋白。单细胞 藻类，如小球藻、螺旋藻属及光合细菌等。
这些微生物通常要具备下列条件：所生产的蛋 白质等营养物质含量高，对人体无致病作用， 味道好并且易消化吸收，对培养条件要求简单， 生长繁殖迅速等。单细胞蛋白的生产过程也比 较简单：在培养液配制及灭菌完成以后，将它 们和菌种投放到发酵罐中，控制好发酵条件， 菌种就会迅速繁殖；发酵完毕，用离心、沉淀 等方法收集菌体，最后经过干燥处理，就制成 了单细胞蛋白成品。
2.6易改良
单细胞蛋白质研究发展的实验要比研究农作物 或家畜的实验易於进行，而且在极短的时间内 就可得到有价值的数据与结果。
3.单细胞蛋白存在的问题
单细胞蛋白含有较多的核酸(6～18％)。这种核酸 过多会抑制动物的生长，而且大多数动物和人代 谢利用的能力有限，还可导致体内尿酸积存。另 外，细胞中有难于消化的类脂——细胞膜，影响蛋 白质等营养物质的消化吸收。因此在使用时要限 量使用。但生产上发现在家禽业和水产养殖业中 应用效果很好，已经广泛应用；在营养平衡的条 件下，可以代替鱼粉。随着科学的发展，有可能 辨认生产内源性核糖核酸酶的微生物和酶解细胞 膜的酶解物，上述问题是可以解决的。
微生物与单细胞蛋白
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， 因而常用于婴儿米粉及汤料、作料中。由于酵母的含热量低， 也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。
生物反应器：利用酶或生物体（如微生物）所具有的 生物功能，在体外进行生化反应的装置系统。
根据生物反应过程中所使用的生物催化剂 不同可将生物反应器分为：
酶反应器和细胞生物反应器。 生物反应器应具备的条件： 能维持一定的温度、pH、反应物(如营养物质、 溶解氧等)浓度 应具备良好的传质、传热和混合性能，以便为 生物反应的顺利进行提供适宜的环境条件。 细胞生物反应器除具备上述特性外，还要求有 一定的除菌及密封设备，以防止生产过程中因微 生物侵入造成的杂菌污染。
3、发酵过程反应的专一性强，可以得到较 为单一的代谢产物。 4、发酵过程中对杂菌污染的防治至关重要。
除了必须对设备进行严格消毒处理和空 气过滤外，反应必须在无菌条件下进行。如 果污染了杂菌，生产上就要遭到巨大的经济 损失，要是感染了噬菌体，对发酵就会造成 更大的危害。因而维持无菌条件是发酵成败 的关键。
纤维质原料发酵前需经合适的预处理，冷却后即可进行 酶解。参与酶解的纤维素酶系有羧甲基纤维素酶、纤维素二 糖酶和葡萄糖苷酶。三种酶的协同作用，将纤维素水解成葡 萄糖单体，为生产SCP酵母菌提供可发酵性的糖。 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，开发利用单细胞蛋白已成为许 多国家增产粮食的新途径。
单细胞蛋白及其在食品工业中的应用
工艺 技术单细胞蛋白及其在食品工业中的应用 郭小鹏 刘涛 徐慧 刘鑫 徐海涛 黄岛海关 青岛市食品药品检验研究院单细胞蛋白（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。
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。
【最新精选】单细胞蛋白生产工艺
第六节单细胞蛋白生产工艺单细胞蛋白质（single-cell protein,SCP）是通过培养单细胞生物而获得的菌体蛋白质。
由于生产SCP的单细胞生物包括微型藻类、非病原细菌、酵母菌和真菌。
它们可利用各种基质如碳水化合物、碳氢化合物、石油副产品、氢气及有机废水等在适宜的培养条件下生产单细胞蛋白。
单细胞蛋白质的含量达40%~80%，单细胞蛋白中的赖氨酸含量高，但含硫氨基酸的含量较低。
由于世界人口急增，人口每年增加速度约为2%以上，但粮食方面仅靠高等植物的传统生产方法，其增长率已赶不上世界人口的增加率。
同时由于世界经济日趋富裕，生活水平的不断提高，对动物蛋白质的需求量增加很多。
然而，生产动物蛋白却需要消耗很多植物蛋白，如要获得牛蛋白1kg，需消耗植物蛋白3-4kg；要得家畜蛋白1kg，需植物蛋白7-10kg，很不经济。
并且某些家禽与人类争粮食。
由此可见，粮食不足中最严重的是蛋白质不足的问题。
人类认识到作为取代蛋白质资源的微生物具有的重要性，已有相当长的历史。
第一次世界大战中，苦于粮食不足的德国，将食用酵母投入了生产，最初是用糖生产酵母，后来发展到从造纸工业的亚硫酸废液制造饲料酵母。
各种农业森林或家畜工业的废料生产SCP也已开发。
目前对于生产SCP的廉价原料已成为研究的热点，如法国正在开发以木薯制造SCP的技术。
利用无限再生的二氧化碳为资源的自养微生物制造SCP的研究也受到重视，目前正在研究的无机物光能利用菌包括藻类、光合细菌。
另一类为无机物化能利用菌，以氢细菌为最有希望。
从工业观点来看，嗜热氢细菌可以减少污染的危险，节省冷却水用量，现已获得在较高温度下、生长速率高的菌株。
目前，我国已有近百家工厂生产饲料酵母、食用酵母和药用酵母，年产量为30多万吨，饲料酵母产量7.5万吨，主要出口，与实际需要近500万吨蛋白饲料还相差甚远。
近年来我国重视SCP的开发工作，据报道利用味精废水生产热带假丝酵母SCP，含蛋白质达60%，产品用作饲养禽畜，效果与鱼粉相同。
单细胞蛋白质组流程
单细胞蛋白质组流程细胞是生物体的基本单位，而蛋白质是细胞内最为重要的分子之一。
单细胞蛋白质组研究着眼于探索单个细胞中蛋白质的组成和功能，以揭示细胞的生命活动和调控机制。
下面将介绍单细胞蛋白质组研究的流程。
1. 细胞的采集与处理单细胞蛋白质组研究的第一步是采集细胞样品。
研究者通常选择细胞培养物或体液中的细胞进行采集。
采集后，需要对细胞进行处理，如洗涤、离心等，以获得纯净的细胞样品。
2. 细胞的裂解与蛋白质提取为了获得细胞内的蛋白质，需要将细胞进行裂解。
裂解的方法有多种，如超声波法、高压法等。
裂解后，可通过离心等方法将细胞碎片与其他细胞成分分离开来，从而得到蛋白质。
3. 蛋白质的分离与富集由于细胞中蛋白质的丰富性和复杂性，为了更好地研究蛋白质组，需要对蛋白质进行分离和富集。
常用的方法包括凝胶电泳、液相色谱等。
这些方法可以将蛋白质按照大小、电荷、亲疏水性等性质进行分离，从而得到不同的蛋白质组分。
4. 蛋白质的消化与鉴定蛋白质组中的蛋白质通常是由多肽链组成的，为了进一步研究蛋白质的结构和功能，需要将蛋白质进行消化，将其分解为肽段。
常用的消化方法是胰蛋白酶消化。
消化后的肽段可以通过质谱仪等设备进行鉴定和分析，以确定蛋白质的序列和修饰等信息。
5. 数据分析与解读单细胞蛋白质组研究产生了大量的数据，这些数据需要进行分析和解读。
数据分析的方法包括生物信息学分析、统计学分析等，通过比对数据库、寻找差异表达等，可以揭示细胞中蛋白质的功能和相互作用等重要信息。
6. 结果的验证与应用研究者需要对研究结果进行验证和应用。
验证可以通过实验室外部的合作实验室进行，也可以通过基因敲除等方法进行内部验证。
应用方面，单细胞蛋白质组研究可以为疾病诊断、药物研发等领域提供重要的参考信息。
通过以上流程，单细胞蛋白质组研究可以揭示细胞的生命活动和调控机制，为生物学研究和医学应用提供重要的支持。
希望未来在单细胞蛋白质组研究领域取得更多的突破，为人类健康和生命科学的发展做出更大的贡献。
单细胞蛋白
单细胞蛋白(SCP)蛋白质是维持生命的基本物质，它是组成人体器官、组织和体内酶、激素以及免疫球蛋白的主要成分。
全世界蛋白质缺乏的问题已存在多年，开发单细胞蛋白，正是用生物技术解决这一问题的一条重要途径。
单细胞蛋白营养价值高，含有40—80％粗蛋白质。
氨基酸组成齐全，配比良好。
尤为可贵的是赖氨酸含量多，可与植物性蛋白质配合强化作用。
此外还含有丰富的B类维生素。
单细胞蛋白的氨基酸组成不亚于动物蛋白质，而作物中含蛋白质最高的是大豆，其蛋白质含量也不过是35～40％。
微生物细胞中除含蛋白质外，还含有丰富的碳水化合物以及脂类、维生素、矿物质，因此单细胞蛋白营养价值很高。
微生物是以“分”和“秒”的水平计算年龄的，而动植物则是以“季”或“年”来衡量的。
粮食，每年只能收获1次或2次。
1头500公斤的牛，每24小时只能合成0.5公斤蛋白质；而500公斤活菌体，在24小时内，只要条件合适，就能生产出1250公斤蛋白质。
生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、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。
单细胞蛋白的生产可以完全工业化。
它比农业生产需要的劳动力少，又不受地区、季节和气候条件的制约，可在占地有限的小设备上进行，不仅数量大，而且质量好，远远超过现有粮食品种的蛋白质。
单细胞蛋白在饲料和食品工业中有着极重要的作用。
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，可直接用作人的食品。
微生物与单细胞蛋白
若需要进一步提高单细胞蛋白的纯度，可采用溶剂 提取、色谱分离等纯化方法进行处理。
04
微生物发酵生产单细胞蛋白实例分析
04
微生物发酵生产单细胞蛋白实例分析
酵母菌发酵生产SCP过程剖析
酵母菌选育
选择高产、优质、耐高渗透压的酵母菌 株，如酿酒酵母、面包酵母等。
发酵条件优化
控制温度、pH值、溶氧等发酵参数， 提高酵母菌生长速度和SCP产量。
培养基配制
采用富含碳源、氮源及生长因子的培 养基，如葡萄糖、酵母浸出物等。
产物分离纯化
通过离心、过滤等方法分离酵母菌体， 再经干燥、粉碎等处理得到SCP产品。
酵母菌发酵生产SCP过程剖析
酵母菌选育
选择高产、优质、耐高渗透压的酵母菌 株，如酿酒酵母、面包酵母等。
发酵条件优化
控制温度、pH值、溶氧等发酵参数， 提高酵母菌生长速度和SCP产量。
微生物与单细胞蛋白
目
CONTENCT
录
• 微生物概述 • 单细胞蛋白简介 • 微生物发酵生产单细胞蛋白技术 • 微生物发酵生产单细胞蛋白实例分
析 • 微生物和单细胞蛋白在食品和医药
行业应用 • 总结与展望
目
CONTENCT
录
• 微生物概述 • 单细胞蛋白简介 • 微生物发酵生产单细胞蛋白技术 • 微生物发酵生产单细胞蛋白实例分
03
微生物发酵生产单细胞蛋白技术
发酵原料选择与预处理
原料选择
选用碳源丰富、氮源适中、无机盐及 生长因子等营养全面的原料，如工农 业废弃物、石油废料等。
预处理
对原料进行粉碎、浸泡、蒸煮等处理， 以破坏原料中的抗营养因子，提高营 养物质的利用率和可消化性。
将单细胞蛋白从发酵液分离的方法
将单细胞蛋白从发酵液分离的方法
将单细胞蛋白从发酵液中分离的方法有以下几种：
1. 超滤法：利用超滤膜进行分离，选择合适的孔径超滤膜，将发酵液通过超滤膜，使单细胞蛋白和较大分子物质（如细胞碎片、菌体等）被滤除，较小分子物质（如蛋白质）通过滤膜，实现分离。
2. 蛋白质沉淀法：利用化学药剂（如盐酸、硫酸等）或有机溶剂（如醇类）将单细胞蛋白沉淀下来，然后通过离心等方法将沉淀物与上清液分离。
3. 聚丙烯酰胺凝胶电泳法：将发酵液样品施加在聚丙烯酰胺凝胶电泳上进行电泳分离，通过移动电场的作用，使不同分子质量的蛋白质在凝胶中移动，实现分离。
4. 逆流凝胶过滤法：将发酵液通过特殊的过滤介质，利用逆流的方式进行过滤，将单细胞蛋白与其他物质分离。
5. 有机溶剂抽提法：利用有机溶剂（如醇类）的溶解性差异，将单细胞蛋白与其他组分进行分离，然后通过溶剂的蒸发和回收，得到单细胞蛋白。
以上方法可以根据具体的实验条件和要求进行选择和优化，以实现高效的单细胞蛋白分离。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
•世界范围的酿造业是当前商业当中最具有稳定经济效益的行业。
葡萄酒
红葡萄酒：是把黑葡萄压碎，而后整个发
酵而成。 白葡萄酒：须把黑葡萄的皮去掉，或直接 利用白葡萄。 玫瑰红葡萄酒：由带少许皮的红葡萄发酵 而来，若把其中的糖分完全发酵就成了干 葡萄酒，若仍留下少，拓宽了饲料来源，缓解粮食不足问题，
减少环境污染，促进畜牧业的发展。可以说发展单细 胞蛋白生产，是实现农业工业化的一条新途径，具有 广阔的发展前景。 尽管单细胞蛋白具有许多优点，但据试验研究，单细 胞蛋白在添加量上不宜超过10%，否则会造成负面影 响。
第二节 食品和饮料的发酵生产
第三节 新型甜味剂
甜味剂可用于软饮料、糖果点心、果酱和果冻、冰淇淋、罐
头食品、烘烤食品、发酵食品、腌制食品和调味汁，以及肉 产品等。 美国和欧洲的甜味剂年人均消耗量约为57kg蔗糖等同物。
阿斯巴甜
1965年发现 一种二肽，L-天冬酰-L-苯丙氨酸甲酯 甜度为蔗糖的200倍，又比一般蔗糖含更少的热量 不升高血糖，适合糖尿病、高血压、肥胖症、心血管 疾病患者使用 年消费增长率在20%以上 目前应用阿斯巴甜获得相同甜度的成本比蔗糖低30%50% 阿斯巴甜在安全性上是研究得最完全的一种食品添加 剂
使最后的产品不含活的微生物并可存放于 货架上出售；而馒头则是用蒸熟来代替烘 烤。
除了酵母酶有很重要的作用外，其他的酶如淀粉酶加入也帮助混合、发酵，有利于 面包的烘烤和最终存放。现代生物技术将更多利用改良的酶来控制这一复杂过程。
世界范围内，发酵奶制品占所有发酵食品的 10%。
奶制品
乳酸杆菌：对人无害，但对许多不良细菌有抑制作
因阿斯巴甜甜味高和热量低，主要添加于饮料、维他命含片或口香糖代替糖的使用。 许多糖尿病患者、减肥人士都以阿斯巴甜做为糖的代用品。但因高温会使其分解而失 去甜味，所以阿斯巴甜不适合用于烹煮和热饮。
第四节 转基因食品（GM Food）
法国大孔奶酪
世界奶酪市场每年销售额超过2.1亿美元，年产量超过25万升。
蛋白质的水解是由于凝乳酶的作用，凝乳酶能使蛋白质
形成一种凝胶，凝胶分离出来后，经过切块、脱水、压 制成一定形状、熟化成奶酪。 粗制凝乳酶的作用是牧民在用动物的胃来盛奶的过程中 发现的。当牛奶用这种方法运输时，受太阳加温，由细 菌发酵变酸，再与胃中的凝乳酶混合。这些作用导致牛 奶转变成为固体凝乳和乳清，再经过脱水、盐制，就可 以食用很久。
干酪制造工艺流程示意图
凝 结 沥干 成 熟
牛乳
酪蛋白 凝胶
乳清
鲜凝 块
成熟 干酪
乳乳 酶酸 菌 凝
酸切搅压加 化割拌榨热
通过乳酸菌将乳糖转化为乳酸。蛋白质水解 和酸化联合作用使酪蛋白凝结。
凝 微 乳 乳 生 中 酶 物 天 酶 然 酶
蔬菜的发酵（腌制）
泡菜的制作
切碎的卷心菜加盐封好，隔绝空气，
肉类转移的趋势，这就导致了个人的粮食消耗量大增。
人们在不断地寻求蛋白质资源，推广新兴农业，培育高蛋白谷
物，如大豆、花生等作物；另外利用微生物作为蛋白质的生产 工厂也已经获得成功。这就是所谓的“单细胞蛋白”的开发， 它是指生产蛋白质的生物都是单细胞或丝状微生物个体，而不 是多细胞复杂结构的生物。
单细胞蛋白
•谷类食品 •奶制品 •腌制品 •酒精饮料
谷 类 食 品 发 酵
面包 面包的质地受脂肪、乳化
剂、氧化剂等的影响，而 面包发酵的速度（在商业 上有重要意义）则由酵母、 脂肪、氧化剂、减弱剂等 决定。
整个发酵过程要达到三个主要目标： 发酵（产生CO2）、
出味、
面团疏松膨胀。 在发酵的最后，把酸面团放在炉中烘烤，
盐起脱水的作用，使糖从菜叶中渗 出。然后乳酸杆菌开始繁殖，产生 乳酸，降低pH，阻止有害菌的生长。 精确控制温度、盐浓度和保证不透 气，可以做成很好的能长期保存的 泡菜。
酒精饮料
酒精发酵的原材料主要
包括两种：糖类物质 （水果汁、树汁、蜂蜜 等）和淀粉类物质（谷 物或块根类等），后者 需要在发酵前水解成单 糖。
指从纯培养的微生物细胞中提取的总蛋白。
主要指酵母、细菌、真菌等微生物蛋白资源 是食品工业和饲料工业重要蛋白质来源。
发酵法生产SCP的优越性
微生物菌体生长速度快，蛋白质含量高 原料来源丰富，矿物物质（石油、甲烷等）、纤维素
类（秸秆、木屑、蔗渣等）、糖类（薯类淀粉、废糖 蜜等）、石油二次制品（甲醇、乙醇、醋酸等） 生产过程易控制，可工业化生产，不受自然条件、季 节等因素的影响 营养丰富，除蛋白质、粗脂肪外，还富含维生素
引自：栾玉静。 2004。单细胞蛋白 的开发利用。饲料 博览，（2）：4647
生产SCP的一般工艺
•作为动物饲料的SCP，一般只把离心收集的菌种经过洗涤进行喷雾干燥或滚筒干燥
•作为食品则需要除去大部分核酸，因为人体不大容易消化核酸，而微生物含有较多的 DNA和RNA，核酸代谢会产生大量的尿酸，可能导致肾结石或痛风，因此SCP产品在 食用前要先加工去除大量的核酸。
校主页/精品课程/教师课程群/海院 /
Contents
第一节 单细胞蛋白
第二节 食品和饮料的发酵生产 第三节 新型甜味剂
第四节 转基因食品
第一节 单细胞蛋白 (single cell protein,SCP)
无论是发达国家还是不发达国家，其饮食结构都有从谷物类向
用，因此使奶制品能保存；可改善奶制品的口味和 质地；对正常肠道微生物生态有着十分有利的作用 乳酸杆菌在奶中生长时，将乳糖转变为乳酸，还会 发生其他反应，使奶制品具有独特的口味和外观， 如奶油、酸奶和各种奶酪。
蓝霉奶酪
奶酪 —” 西洋臭豆腐“ 奶酪的生产是目前奶制品业中最主
要的产品 奶酪是一种具有极高营养价值的乳 制品，每公斤奶酪制品都是由10公 斤的牛奶浓缩而成，含有丰富的蛋 白质、钙、脂肪、磷和维生素等营 养成分，是纯天然的食品。