单细胞蛋白的生产
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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。
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2）、纤维素
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。
第19讲 单细胞蛋白的生产
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教学目的与要求
1.了解单细胞蛋白的生产现状； 2.熟悉生产用菌种的特性、原料种类及特点; 3.掌握单细胞的工艺过程及关键工艺控制;
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主要内容
1 概述 2 生产SCP的微生物 3 生产SCP的基质 4 SCP的生产 5 生产及使用注意事项
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1 概述
1.1 单细胞蛋白的概念
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SCP与传统食品营养成分比较，蛋白 质含量高，氨基酸组成较为齐全，含有人体 必需8种氨基酸，尤其是谷物中含量较少的赖 氨酸。
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 。
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。
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单细胞蛋白与传统食品的 各种主要营养成分含量比较
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预处理过程
① 粉碎：秸秆类6cm-7cm的碎片。 ② 水解：常压下2％-3％的硫酸，加压下0.5％ -1％的硫酸。2-4%的NaOH，110-130℃加热3060 min即可。
2、生产SCP的微生物
2.1 单细胞生物的特性如下：
（1）营养丰富：蛋白质含量高达15％，可利用氮比 大豆高20％，如添加蛋氨酸则可利用氮达95％以上。 （2）利用材料广。 （3）生产速率高。 （4）劳动生产率高。 （5）单细胞生物易诱变，比动、植物品种容易改良 。
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2.2 微生物种类
根据利用原料种类的不同分类： （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。
▪ （4）利用甲醇生产单细胞蛋白。甲烷单胞菌属、 甲基球菌属，假单胞菌。
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▪ （5）利用乙醇原料生产单细胞蛋白。假丝酵母、 细菌、曲霉属。
▪ （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。
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4、SCP的生产
4.1 单细胞蛋白生产中应该考虑的问题：
（1）菌种应增殖速度快，营养要求低，易于培养 ，可连续发酵，菌体收量大； （2）原料低廉，能大量供给，或直接利用工农业 废料； （3）菌体分离回收容易； （4）不易被杂菌污染； （5）生产过程排放废水少； （6）菌体蛋白质含量高，氨基酸组成好；
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2）、用途广泛
作为人类食品 作为饲料 作为工业原料（微生物培养基成分、合成纤 维的亲水剂、各种填料、增稠剂、乳化剂及稳定剂 等）
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1.3 SCP生产的现状及其发展趋势
世界上利用石油资源生产单细胞蛋白的企业
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国内外以农业废物和食品工业废物为原料研制单细 胞蛋白的主要情况
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它们可利用各种基质在适宜的培养条件下生产 单细胞蛋白。
菌体中蛋白质含量随所用菌种及基质而异，一 般含量达40％-80％。
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1.2. 开发SCP的意义
1)、微生物蛋白的营养价值 微生物菌体的70％～85％为水分，干物质中的
主要成分是糖类、蛋白质、核酸、脂类及灰分。 粗蛋白的含量： 细菌：40％～80％ 酵母菌：35％～60％ 丝状真菌：15％～50％
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。
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▪ （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。
▪ 甲烷不合芳香烃，无致癌物质，无毒害，产品 安全性高，原料蕴藏丰富，成本低。
▪ 但产生菌大多都生长较慢，菌体浓度低，所以 生产速率低，尾气中残留甲烷的利用尚未完全解 决。
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（7）无毒性、病原菌及致癌物质； （8）适口性好； （9）易于储藏、包装。
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4.2 SCP生产的工艺
单细胞蛋白生产的一般工艺过程
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发 酵 车 间 一 角
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发 酵 车 间
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4.3 用糖类原料生产菌体蛋白
1）原料： 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。
单细胞蛋白（Single-Cell-Protein,简称 SCP)一词是由美国麻省理工学院（MIT)的Carroll Wilson教授于1966年首先提出的。
通常SCP是指通过培养单细胞生物而获得的生物 菌体蛋白质，又称微生物蛋白。
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用于生产单细胞蛋白的单细胞生物包括微型藻 类、非病原细菌、酵母菌类和真菌等。
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3、生产SCP的基质
3.1 适于生产SCP的有机物需满足的条件： 价廉 易于被微生物降解 原料能常年可靠地供应并能够安全、经济地储存 能经济地将原料运往工厂 质量稳定且可预测
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3.2 用于生产SCP的常见废弃物：
农业废弃物，需经粉碎、碱处理以提高可消 化性。
烃类及其衍生物 高浓度有机废水 固体废弃物 工业废气
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2.3 生长特性
细菌：生长速度快，蛋白质含量高，能利用糖类和烃 类，但个体小，分离困难，且蛋白质不如酵母菌易于 消化吸收。 丝状真菌：易于回收，但生产速度慢，蛋白质含量较 低。 藻类：纤维质的细胞壁不易为人体消化，且具有富集 重金属的问题。 酵母菌： 个体大，易于分离、回收，且蛋白质易于吸 收，目前生产上采用较多。
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。
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3）利用纤维素原料生产SCP工艺流程
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4）纤维素原料的预处理
预处理有物理、化学和物理化学等方法。如磨 碎、高压蒸煮、氧化处理、酸、碱或酶水解等，使 高结晶纤维素微粒化，以增大纤维素的非结晶程度 和反应表面积。
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。
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2）、纤维素
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。
第19讲 单细胞蛋白的生产
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教学目的与要求
1.了解单细胞蛋白的生产现状； 2.熟悉生产用菌种的特性、原料种类及特点; 3.掌握单细胞的工艺过程及关键工艺控制;
精品课件
主要内容
1 概述 2 生产SCP的微生物 3 生产SCP的基质 4 SCP的生产 5 生产及使用注意事项
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1 概述
1.1 单细胞蛋白的概念
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SCP与传统食品营养成分比较，蛋白 质含量高，氨基酸组成较为齐全，含有人体 必需8种氨基酸，尤其是谷物中含量较少的赖 氨酸。
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 。
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。
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单细胞蛋白与传统食品的 各种主要营养成分含量比较
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预处理过程
① 粉碎：秸秆类6cm-7cm的碎片。 ② 水解：常压下2％-3％的硫酸，加压下0.5％ -1％的硫酸。2-4%的NaOH，110-130℃加热3060 min即可。
2、生产SCP的微生物
2.1 单细胞生物的特性如下：
（1）营养丰富：蛋白质含量高达15％，可利用氮比 大豆高20％，如添加蛋氨酸则可利用氮达95％以上。 （2）利用材料广。 （3）生产速率高。 （4）劳动生产率高。 （5）单细胞生物易诱变，比动、植物品种容易改良 。
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2.2 微生物种类
根据利用原料种类的不同分类： （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。
▪ （4）利用甲醇生产单细胞蛋白。甲烷单胞菌属、 甲基球菌属，假单胞菌。
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▪ （5）利用乙醇原料生产单细胞蛋白。假丝酵母、 细菌、曲霉属。
▪ （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。
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4、SCP的生产
4.1 单细胞蛋白生产中应该考虑的问题：
（1）菌种应增殖速度快，营养要求低，易于培养 ，可连续发酵，菌体收量大； （2）原料低廉，能大量供给，或直接利用工农业 废料； （3）菌体分离回收容易； （4）不易被杂菌污染； （5）生产过程排放废水少； （6）菌体蛋白质含量高，氨基酸组成好；
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2）、用途广泛
作为人类食品 作为饲料 作为工业原料（微生物培养基成分、合成纤 维的亲水剂、各种填料、增稠剂、乳化剂及稳定剂 等）
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1.3 SCP生产的现状及其发展趋势
世界上利用石油资源生产单细胞蛋白的企业
精品课件
国内外以农业废物和食品工业废物为原料研制单细 胞蛋白的主要情况
精品课件
它们可利用各种基质在适宜的培养条件下生产 单细胞蛋白。
菌体中蛋白质含量随所用菌种及基质而异，一 般含量达40％-80％。
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1.2. 开发SCP的意义
1)、微生物蛋白的营养价值 微生物菌体的70％～85％为水分，干物质中的
主要成分是糖类、蛋白质、核酸、脂类及灰分。 粗蛋白的含量： 细菌：40％～80％ 酵母菌：35％～60％ 丝状真菌：15％～50％
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。
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▪ （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。
▪ 甲烷不合芳香烃，无致癌物质，无毒害，产品 安全性高，原料蕴藏丰富，成本低。
▪ 但产生菌大多都生长较慢，菌体浓度低，所以 生产速率低，尾气中残留甲烷的利用尚未完全解 决。
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（7）无毒性、病原菌及致癌物质； （8）适口性好； （9）易于储藏、包装。
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4.2 SCP生产的工艺
单细胞蛋白生产的一般工艺过程
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发 酵 车 间 一 角
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发 酵 车 间
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4.3 用糖类原料生产菌体蛋白
1）原料： 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。
单细胞蛋白（Single-Cell-Protein,简称 SCP)一词是由美国麻省理工学院（MIT)的Carroll Wilson教授于1966年首先提出的。
通常SCP是指通过培养单细胞生物而获得的生物 菌体蛋白质，又称微生物蛋白。
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用于生产单细胞蛋白的单细胞生物包括微型藻 类、非病原细菌、酵母菌类和真菌等。
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3、生产SCP的基质
3.1 适于生产SCP的有机物需满足的条件： 价廉 易于被微生物降解 原料能常年可靠地供应并能够安全、经济地储存 能经济地将原料运往工厂 质量稳定且可预测
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3.2 用于生产SCP的常见废弃物：
农业废弃物，需经粉碎、碱处理以提高可消 化性。
烃类及其衍生物 高浓度有机废水 固体废弃物 工业废气
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2.3 生长特性
细菌：生长速度快，蛋白质含量高，能利用糖类和烃 类，但个体小，分离困难，且蛋白质不如酵母菌易于 消化吸收。 丝状真菌：易于回收，但生产速度慢，蛋白质含量较 低。 藻类：纤维质的细胞壁不易为人体消化，且具有富集 重金属的问题。 酵母菌： 个体大，易于分离、回收，且蛋白质易于吸 收，目前生产上采用较多。
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。
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3）利用纤维素原料生产SCP工艺流程
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4）纤维素原料的预处理
预处理有物理、化学和物理化学等方法。如磨 碎、高压蒸煮、氧化处理、酸、碱或酶水解等，使 高结晶纤维素微粒化，以增大纤维素的非结晶程度 和反应表面积。