我国单细胞蛋白的开发利用现状与前景

我国单细胞蛋白的开发利用现状与前景

　章练红　王翠娥　李运景 韩　琴

(河南省农业科学院信息所　郑州　450002)　(郑州畜牧专科学校)

提　要　以丰富的数据概述了我国近10年来以工业废液、农副产品加工下脚料,以及各类植物纤维素为原料研究与开发生产单细胞蛋白所取得的可喜进展,并详细论述了我国生产单细胞蛋白的潜力与开发前景。

关键词　单细胞蛋白　开发利用

单细胞蛋白(Single Cell Pratein,SCP)是指用各种基质大规模培养细菌、酵母菌、霉菌、藻类和担子霉获得的微生物蛋白(或菌体蛋白),是食品工业和饲料工业的重要蛋白质来源。SCP营养丰富,蛋白质含量40%～80%,比大豆高33%,且含有18～20种氨基酸,组分齐全,富含多种维生素;SCP生产原料来源广、繁殖速度快、生产效率高、占地面积小、不受气候影响等优点;目前已发展成为一项具有巨大经济效益的生物工程产业。

1　单细胞蛋白的开发利用现状

我国SCP生产始于1922年,但前期发展缓慢。80年代以来,发展迅速,主要产品为酵母、饲料酵母(包括固体发酵产品,亦称固体酵母)。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10万t,到2000年预计发展到15万t[1]　。

111　利用工业废液生产SCP

1.1.1　造纸废液的利用　吉林省石砚造纸厂于60年代末期建成一套利用亚硫酸盐法将制浆废液连续发酵、生产饲料酵母的设备,生产能力1200t, 1991年生产800t[2]　。

11112　味精废液的利用　以味精废液为原料生产SCP的厂家有10个,总生产能力6500t/a,1991年生产3150t[2]。江苏如东生物化学厂、常州味精厂等相继建成年产500t的车间,周口味精厂建成年产2000t的车间。福州味精厂于1987年由西德引进4台套HDB-50型碟片离心机,首家用于分离谷氨酸菌体蛋白,制备SCP,年产量约500～600t。沈阳味精厂研制出可生产蛋白质含量66%菌体蛋白的全溶气共絮气浮法工艺,于1996年通过专家鉴定。11113　酒精废液的利用　以酒精废液为原料生产SCP的厂家有9家,主要有连云港糖厂、福建云肖糖厂、广西南宁糖厂、北京酒精厂、浙江新市酒厂等,总生产能力6900t/a,1991年生产3200t,产品粗蛋白含量45%～50%[2]。广东江门甘蔗化工厂建成年产1000t的酵母车间,国家科委在广东江门也建成一座万吨级SCP试验工厂,引进国外先进设备,用糖密酒精废液生产SCP,1991年已投入生产。北京酒精厂、安徽宿县酒精厂、河南南阳酒精厂从国外引进成套设备,用以薯干淀粉制酒精的废液生产SCP饲料。

11114　淀粉废水的利用　近年来有不少单位以此为原料开展研究,取得一些进展。辽宁省淡水水产研究所通过筛选酵母菌种,培养出蛋白质含量为65.87%的饲料酵母。广西大学化学系利用木薯淀粉废水,采用混种发酵法生产出蛋白质含量达50%以上的SCP。

11115　丙酮丁醇废液的利用　北京市营养源研究所用丝甚霉BN99对丙酮丁醇废水处理,获得蛋白质含量30%～35%的SCP。广西轻工所和南宁糖厂协作将丙酮丁醇废液的悬浮固体滤出,将剩余清液培养成饲料酵母,获得率为0145%～0171%。11116　柠檬酸废液的利用　无锡轻工业学院自1981年开展这项研究,完成了一整套工艺。最近与江苏清江食品工业总厂合作建成一座利用柠檬酸废

收稿日期:1998-03-31,修回日期:1998-04-17

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中国农学通报　1998年　第14卷　第3期

水生产饲料酵母的车间。广东微生物研究所(1994)应用固体发酵技术,把酸性不适口的柠檬酸渣,变成中性味香适口的高级菌体蛋白饲料[3]。11117　油脂工业废水的利用　商业部饲料工业技术开发中心通过5年努力,研究选育出优良J S酵母菌种,每吨油脂废水可生产酵母粉11.5kg,蛋白质含量为35%～38%,废水COP和BOD去除率达90%以上。商业部武汉粮食科学研究设计所利用综合处理技术也获得类似结果。

112　利用农副产品加工下脚料生产SCP

11211　以淀粉渣生产SCP　80年代以来,该研究进展较大,广东微生物研究所以木薯和玉米淀粉渣为原料,采用双菌协生配伍敞开式固体发酵技术生产4320菌体蛋白饲料,蛋白质含量由6%～8%提高到38%～45%[3]。广东春湾糖厂从国外引进一条自动化生产线,建成全国第一家大型4320菌体蛋白饲料厂,年产SCP1.2亿t。内蒙古包头市蛋白饲料添加剂厂以玉米为原料,建成一条年产1500t 活性SCP饲料生产线。四川宜宾、内蒙古资阳已拥有实现600～1000t的生产装置。

11212　以酒糟生产SCP　近年来,以酒糟为原料生产SCP的研究受到重视。吉林省白城市洮儿河蛋白饲料有限公司于1996年承担了1.2万t生物蛋白饲料工程项目,在全国首次采用混合深层发酵技术,应用4台100m3射流混合自吸充氧发酵罐,生产SCP,产品蛋白质达45%,废渣中COD降低80%。四川沪州老窖酒厂、山西农科院玉米所等单位分别采用固体发酵法开发出SCP饲料。山东省农科院以啤酒糟为原料生产的Y-37饲料酵母,其粗蛋白含量由原来的15.7%提高到58.07%,1990年通过中试鉴定。宁夏银川市兴华生物研究所(1995)研制了用啤酒糟吸附无机氮及碳水化合物,经多菌发酵后,将无机氮转化为有机蛋白质,干燥后除去纤维素、木质素,再经浓缩处理后成为高活性饲料酵母,目前已建成年产100t的中试车间。11213　以糖渣生产SCP　浙江温州市粮食局以糖渣等下脚料制成含粗蛋白49.02%的酵母蛋白粉,并建成年产1000t的酵母蛋白厂,产品销往天津和广东等省市。中国科学院环境化学所用固态转化法、武汉大学生物系应用多菌种混合培养技术生产甜菜渣SCP取得成功。

11214　以果渣生产SCP　山东大学以苹果渣皮为原料,筛选到能在固态培养基中旺盛生长的丝孢酵母菌,经过固态发酵研制出粗蛋白含量30%的SCP。水利部中科院水库渔业研究所1994年选育的My-931霉菌-酵母混合培养物能迅速地将沙棘果渣转变为SCP,其粗蛋白含量达44.1%。

11215　以饼粕生产SCP　棉籽饼因含有毒物质不能用作饲料,一些单位采用生物技术将其开发为SCP饲料。山东曲阜师范大学(1997)利用近4年时间进行了以棉仁饼为主要原料生产CET高蛋白活性饲料酵母的研究,产品蛋白含量为55.57%,游离棉酚含量由0.134%降到0.0012%。

113　利用植物纤维素生产SCP

早在50年代末期,黑龙江南岔木材水解厂采用稀酸加压渗滤法以木材水解液生产SCP,年生产能力2000t,积累了丰富的经验[4]。

11311　稻壳的利用　湖南彬州SCP研究所承担了省“七五”重点攻关项目,研制了“循环式二级稀酸水解稻壳生产SCP工艺”,将稻壳中的多糖转化为单糖,经配入适量营养盐后,作酵母培养基,然后采用连续发酵工艺生产粗蛋白含量46%～52% SCP饲料,其工艺达到国内先进水平。采用此项技术,用6t稻壳能生产1t SCP,还可回收糠醛80kg。轻工业部发酵研究所水解室于1986年完成稻壳水解制饲料酵母的中试,具备了设计建厂全部数据。11312　秸秆的利用　济宁市化工研究所(1994)经多年努力筛选出优良的适于玉米秸秆发酵的菌种,建立了年处理玉米秸秆100t的固体发酵装置。青海畜牧兽医学院(1995)以稻草、麦秸等秸秆为基料,采用自行分离驯化选育的酵母菌株进行发酵处理生产酵母饲料。发酵后玉米秸、稻草、小麦秸的粗蛋白分别提高43%、20.3%和58%。

2　生产单细胞蛋白的潜力与开发前景

我国再生资源十分丰富,据不完全统计,全国适于SCP生产的工业废液7200万t以上,废渣7500万t以上,还有数量可观的农村废弃物,因此,发展SCP潜力大,具有广阔的开发前景。

211　轻工、粮油、食品、发酵工业生产SCP潜力21111　酿酒工业　全国共有大小酒精厂500多个,年产130万t酒精,占世界第四。按每生产1t酒精可排放废液12t计,全国共排放废弃液约1560万t。无论是用糖密酒精废液还是用薯干酒精废液生产SCP,国内已有较成熟的经验,每吨废液可产7.5～8kg饲料酵母,全国1560万t酒精废液可生产SCP万t。我国酒糟资源亦十分丰富, 1.3t啤酒糟干粉可生产1t饲料酵母干粉,以此计算,全国废酒糟(干计)约为120万t,可生产SCP饲料90多万t。

21112　味精工业　全国共有大小味精厂200多个,

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·Chinese Agricultural Science Bulletin　1998　Vol.14　No.3