单细胞蛋白的生产现状及发展前景
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。
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。
单细胞蛋白论文2
2单细胞蛋白2.1单细胞蛋白概述2.1.1单细胞蛋白单细胞蛋白（英文名Single-Cell-Protein，简称SCP）是生物化工高新技术产品又叫微生物蛋白、菌体蛋白。
一般是指大规模培养系统中生长的酵母、非致病性细菌、微型菌、真菌等单细胞生物体内所含蛋白质，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。
其按生产原料不同，可以分为石油蛋白、甲醇蛋白、甲烷蛋白等；按产生菌的种类不同，又可以分为细菌蛋白、真菌蛋白等。
1967年在第一次全世界单细胞蛋白会议上，将微生物菌体蛋白统称为单细胞蛋白。
2.1.2单细胞蛋白的特性（1）在理想情况下，菌种甚易使单细胞蛋白质产量倍加，而其所需时间要比使农作物蛋白质量倍增所消耗时间快500倍，比其他一般饲养家畜产量所耗的时间倍增快1000-5000倍。
（2）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）单细胞蛋白质的生产不受季节，空间，阳光的种种限制。
另外据单细胞蛋白质的原料主要来自石油，不仅价格低，稳定，而且蕴藏量丰富，我们也不用经常担心制造来源的匮乏酵母菌的占45%～65%，而且它们的生长繁殖速度很快。
因此，许多国家就利用淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液、石化产品等为原料，通过发酵获得大量的微生物菌体。
这种微生物菌体就叫做单细胞蛋白。
2.2单细胞蛋白的生产2.2.1单细胞生物的定义及特点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。
单细胞生物特性：（1）SCP营养丰富与黄豆粉相比，蛋白质含量高达15%，而可利用氮比大豆高20%，如添加蛋氨酸则可利用氮达95%以上。
（2）利用原料广可就地取材，廉价大量地解决原料问题。
生产单细胞蛋白的原料来源极为广泛，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。
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 饲料标准
单细胞蛋白饲料标准全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：单细胞蛋白是一种由微生物菌株产生的高蛋白成分，常用于动物饲料中作为蛋白质来源。
由于其良好的蛋白质含量和营养价值，单细胞蛋白在畜牧业和水产养殖业中得到了广泛应用。
为了规范单细胞蛋白饲料的生产和使用，制定了相应的饲料标准，以确保动物获得合适的营养和生长条件。
1. 单细胞蛋白的特点单细胞蛋白是来源于微生物的一种天然蛋白质，通常由酵母、藻类或细菌等微生物生产。
它具有高蛋白质含量（通常在40%-80%之间）、易于消化吸收和营养均衡等特点，能够提供动物所需的蛋白质和营养物质，促进动物的生长和发育。
与传统蛋白质来源相比，单细胞蛋白具有以下几个优势：（1）高蛋白质含量：单细胞蛋白的蛋白质含量较高，能够有效提供动物所需的蛋白质，满足其生长发育的需要。
（2）优质蛋白：单细胞蛋白中的蛋白质组成精良，含有丰富的必需氨基酸，具有高生物利用率，有利于动物的生长发育。
（3）易于消化吸收：单细胞蛋白颗粒小，表面积大，易于动物消化吸收，避免浪费和大量的粪便排泄。
（4）绿色环保：单细胞蛋白的生产需要较少的资源和能源，减少了对环境的影响，是一种绿色环保的蛋白质来源。
为了确保单细胞蛋白饲料的质量和安全性，制定了相关的饲料标准，包括以下几个方面：（1）蛋白含量：单细胞蛋白饲料的蛋白含量应符合国家标准，一般在40%以上。
（2）氨基酸含量：单细胞蛋白饲料中必需氨基酸的含量应符合动物的需求，保证其营养均衡。
（3）微生物检测：单细胞蛋白饲料应定期进行微生物检测，确保生产过程中没有受到外部微生物的污染。
（4）添加剂使用：单细胞蛋白饲料生产中使用的添加剂应符合国家规定，避免对动物造成不良影响。
（5）产品质量检测：单细胞蛋白饲料出厂前应经过质量检测，确保其符合标准和要求。
单细胞蛋白饲料广泛应用于畜牧业和水产养殖业中，可以作为鱼饲料、鸡饲料和猪饲料的替代品。
在提高动物的生长速度和生产效益的也有助于减少对传统蛋白质来源的依赖，节约资源和保护环境。
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 名词解释
单细胞蛋白名词解释单细胞蛋白是一种高蛋白质的食品，它被制成自然来源的微生物单细胞蛋白，可有效补充人类日常饮食中蛋白质的不足。
微生物单细胞蛋白是从某些微生物培养基中提取出来的，这些微生物可以使用廉价而大量的有机原料，例如木面筋、纤维素等，进行高效的酵母发酵，从而制造出大量的蛋白质。
微生物单细胞蛋白的热量低，而且不含胆固醇、脂肪和糖分，容易消化吸收，是一种非常健康营养的蛋白质来源。
单细胞蛋白的碳水化合物含量非常低，并且是植物性蛋白质，更适合素食主义者和那些对动物蛋白质敏感或无法消化动物蛋白的人。
单细胞蛋白的制造过程相对绿色环保，生产效率很高，节省用于饲养羊、牛等牲畜的大量资源，同时还可以减少环境问题、降低温室气体排放和土地占用率。
因此，单细胞蛋白被认为是一种可持续发展的蛋白质来源，非常适合在未来的食品产业中使用。
尽管单细胞蛋白在一些发展中国家已经成功应用，但在全球范围内，单细胞蛋白的使用还处在较为初级的阶段，尚未被广泛推广和认可。
其中主要原因是，消费者对新型食品的接受程度和对健康和环境风险的担忧。
单细胞蛋白的制造技术一直在不断改进，微生物单细胞蛋白还被应用于制作其他高营养产品，如维生素、酶及脂肪酸等。
这将为人类提供更多涉及蛋白质、维生素和其他营养元素来源的选择，能够帮助解决全球食品生产和安全问题。
总之，单细胞蛋白在未来的食品生产链上肯定将扮演一个越来越重要的角色，令人们更加健康和环保，未来的发展非常值得期待。
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SCP1.1.1 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。
单细胞蛋白研究现状和前景展望
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单 细 胞 蛋 白研 究 现 状 和 前 景 展 望
曾智科 刁治民 徐广 王坚 肖前* ( * 海师范大学 生命与地理科学学院 * 海西宁 61009)
摘 要 : 本文概括了生产单细胞蛋白的单细胞生物特性、生产单细胞蛋白的原料、在饲料和食品工业中的应用以及生产原理. 阐明了 单细胞蛋白开发价值、存在问题以及解决方法. 展望了生产前景。 关健词 单细胞蛋白 小球藻 真菌 细菌 中圈分类号:TQ 04 文献标识码:A 文t 编号 1672- 3791(2007)08(a)- 0217- 02 单细胞蛋白亦称微生物蛋白， 缩写为5 印 . 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(广义的还包括细胞体)称 为单细胞蛋白质， 前工业化生产的单细胞蛋 目 白几乎都是来 自 酵母菌。早在 1967 年5 月25 日 美国应用科学与工程顾问委员会对联合国经 社理事会提出的报告书中 就提到 :在开展人类 新的食用产品方面， 单细胞蛋白质在开展人类 新的食用产品方面， 目 是 前最有希望最有前途 最可行的。单细胞蛋白具有营养高(据测定， 一 般单 细胞蛋白蛋白质含量为《,‘- W/.， , 其中酵 母类4 5%- 55%,霉菌类 30%- 50% 细菌高达 69%- 80% 藻类6 0%- 70%1.21 成本低、产 ., 1 ). 盘高、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
被杂菌污染等 。 3 .2 生产旅程 菌种的选育， 可获得高产菌种。 菌种的活化，扩大培养与进一步扩大培 养， 得到大量菌株。
发 酵原料 的预处理 、发酵 培养基 的配置及
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
内蒙古师范大学学院：生命科学与技术学院班级:2010级生物技术1班姓名：王祖喜学号：20101105977题目：单细胞蛋白指导老师：牛艳芳日期：2012年6月25日单细胞蛋白生命科学与技术学院 2010级生物技术1班王祖喜指导老师：牛艳芳摘要单细胞蛋白是生物化工高新技术产品。
有独特的生产特性和开发、应用价值，并在解决人口问题上有重要意义，除此，对其的发展前景有所把握。
关键词单细胞蛋白生物化工生产特性应用价值人口问题发展前景随着世界人口的不断增长，人类正面临着蛋白质短缺。
目前，要解决这一问题，首选生物工程技术之微生物合成单细胞蛋白。
因此，我们有必要了解相关单细胞蛋白的知识。
1单细胞蛋白概述1.1单细胞蛋白单细胞蛋白（英文名Single-Cell-Protein，简称SCP）是生物化工高新技术产品又叫微生物蛋白、菌体蛋白。
一般是指大规模培养系统中生长的酵母、非致病性细菌、微型菌、真菌等单细胞生物体内所含蛋白质，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。
其按生产原料不同，可以分为石油蛋白、甲醇蛋白、甲烷蛋白等；按产生菌的种类不同，又可以分为细菌蛋白、真菌蛋白等。
1967年在第一次全世界单细胞蛋白会议上，将微生物菌体蛋白统称为单细胞蛋白。
1.2单细胞蛋白的特性（一）营养特性单细胞蛋白质饲料由于原料及生产工艺不同，其营养成分组成变化较大，一般风干制品中含粗蛋白质在50%以上。
因为这类蛋白质是由多个独立生存的单细胞构成，所以富含多种酶系。
动物对其消化率高。
例如，猪对啤酒酵母的消化率可达92％，对木糖酵母的消化率可达88％。
必需氨基酸组成和利用率与优质豆饼相似。
单细胞生物是B族维生素的良好来源，如啤酒酵母含核黄素38．5 mg/kg，硫胺素94．6 mg／kg。
微量元素中富含有铁、锌、硒。
酵母类单细胞生物一般具有苦味，适口性不佳，因此，在配合日粮时比例不宜太高。
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。
微生物发酵木质纤维素类物质生产单细胞蛋白质的研究状况
下 ，利用 Ａ ｐ ｒｉｕ ｉ ｒ 酵经 预 处 理过 的稻 壳 ，／ ｓｅｇｌｓｎｇ 发 ｌ ｅ ＣＮ为
株为生产菌 ， 利用厚层通 风田体发酵法糖化玉米秸秆纤维 素 ， 其发酵作用的最适 ｐ Ｈ是 ５ ， ． 最适 温度是 ３ ５ ５℃ ， 酵完成 后 发 的还原糖生成 率可 达 ２ ％ ，每 １０ｍ ６ ０ Ｌ糖化液 （ 含还原糖
上最 为丰富的可再生资源 。我 国有十分丰富的纤维素资源 ， 据农业 部项 目专 家的预测【】 ００年 ， ｌ２０ ， 作物秸秆 的总产量约 ６４ ．８亿 ｔ到 ２ １ ， ， ０ ０年 将达到 ７２ ．６亿 ｔ 目前 ， 秆利用率很 。 秸 低， 大量 的秸 秆被粗 放式地 当作燃料焚烧 ， 或被 弃置在公路 旁河沟 内， 造成 了严重 的环境 问题 ， 同时也 浪费了丰富 的可 再生能源 。 利用微生物发酵秸秆生产单细胞蛋 白质是解决 资 源浪 费和环境污染 的重要途径 。 所谓单 细胞蛋 白质 ， 的是 从纯 培养或混合培养 的微生 指 物 细胞 中提取 的总蛋 白 ，它 可以作为 人或 动物蛋 白的补充 【 】 ２ 微 生物发 酵秸秆类物质生产 Ｓ Ｐ作为补充世界粮食 紧缺 Ｃ 的来源似乎很难被广泛接受 ， 但用其来解决农作物秸秆 的利 用 问题具有重 大的创 新意义。近几 年来 ， 国研究人 员相继 各 广泛展 开了利用微生 物转化木 质纤 维素类 物质为 Ｓ Ｐ的研 Ｃ 究 ， 中秸秆类物质是备受瞩 目的 Ｓ Ｐ生产底物… 。 其 Ｃ
秸秆等 ） 为碳源 发酵生 产 Ｓ Ｐ Ｃ 。李 白刚等【】 ， 对玉米秸秆在不 灭 菌条件下利用绿 色木霉菌 Ｇ ６ 和 Ｇ ９ ２ Ｍａ Ｍ ８ ３两个菌株发酵
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。
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%；单细胞藻类如小球藻等蛋白质占干物质的55%～60%，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%。
单细胞蛋白的氨基酸组成不亚于动物蛋白质，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。
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。
单细胞蛋白(SCP)的生产
1.3 SCP 的特征
1.3.2原料来源广泛 农业副产品（糖渣、果渣、淀粉渣、饼 粕）、工业废液（酿酒工业、淀粉工业、味精 工业、柠檬酸工业副产品）、微型藻类（螺旋 藻、小球藻）等都可作为生产原料，利用这些 原料来生产SCP，不但变废为宝，增加经济效 益，而且还净化和保护了环境。
1.3 SCP 的特征
1 生产SCP微生物的种类
根据原料的不同选择生产SCP微生物的种类
（1）利用糖质原料生产SCP. 酿酒酵母：利用葡萄糖、蔗糖为碳源。 假丝酵母：利用戊糖为碳源。 木糖、青霉：利用纤维素为碳源。
（2）利用石油原料生产SCP。 假丝酵母属的酵母菌。 （3）利用甲醇原料生产SCP。以细菌为主。 甲烷单胞菌属、甲基球菌属：甲烷专性营养。 假单胞菌：甲醇兼性营养。
4.4 淀粉质原料生产SCP
淀粉类物质是生产SCP 的一种传统原料, 甘薯、 木薯以及马铃薯等淀粉质原料的最大特点是产 量高,但蛋白质含量很低。 我国目前薯类原料产量约为1. 57 亿t , 若能 通过微生物发酵将其中的一部分淀粉转化为 SCP, 将在很大程度上缓解人类蛋白食品的不 足。据估计,1hm2 马铃薯转化成的SCP 可以相 当于3 hm2 土地生产的大豆蛋白质。
单细胞生物体与传统食品的各种营养成分含量比较水分脂肪可消化碳水化合物纤维灰分bp正烷酵母45541782393671bp石油酵母45685151502179esso细菌6273101510612纸浆酵母60460233544657螺旋藻6268231820大米137813129755088106小麦13496127280921大豆11193699177624854746各种单细胞蛋白的氨基酸组成及含量色氨酸精氨酸组氨酸赖氨酸fao参考40704025大豆粉253422170632112906鱼粉243721241339154312酵母正烷烃273924200727133808酵母甲醇263723240833113609细菌甲醇365629380737154920霉菌乙酸558243495518小球藻光合成42815136155818771313scp的特征132原料来源广泛农业副产品糖渣果渣淀粉渣饼粕工业废液酿酒工业淀粉工业味精工业柠檬酸工业副产品微型藻类螺旋藻小球藻等都可作为生产原料利用这些原料来生产scp不但变废为宝增加经济效益而且还净化和保护了环境
单细胞蛋白概况及其应用的探讨
维普资讯
第 ６期 总 第 １ ４期 ７
２０ ０ ７年 １ ２月
农 业 科 技 与 装 备
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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。
据估计，一头500kg公牛每天生产蛋白质0.4kg，而500kg酵母至少生产蛋白质500kg。
［3］1.1.4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。
［1］1.1.5 可以完全工业化生产单细胞蛋白生产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。
许多国家单细胞蛋白的生产已具有很大的规模，取得了丰硕成果。
前苏联年产单细胞蛋白质达数百万吨以上，保加利亚也有几十万吨之多。
德国、美国、前苏联、加拿大等国早已用单细胞高活性生物饲料代替了鱼粉。
1.1.6单细胞生物易诱变，比动、植物品种容易改良可采用物理、化学、生物学方法定向诱变育种，获得蛋白质含量高、质量好、味美，并易于提取蛋白质的优良菌种。
1.2单细胞蛋白的营养特性单细胞蛋白质饲料由于原料及生产工艺不同，其营养成分组成变化较大，一般风干制品含粗蛋白质在50%以上。
因为这类蛋白质是由多个独立生存的单细胞构成，所以富含多种酶系。
动物对其消化率高。
例如，猪对啤酒酵母的消化率可达92％，对木糖酵母的消化率可达88％。
必需氨基酸组成和利用率与优质豆饼相似。
单细胞生物是B族维生素的良好来源，如啤酒酵母含核黄素每千克38．5毫克，硫胺素每千克94．6毫克。
微量元素中富含有铁、锌、硒。
［2］酵母类单细胞生物一般具有苦味，适口性不佳，因此，在配合日粮时比例不宜太高。
1.3单细胞蛋白的生产特性单细胞蛋白质生产周期短。
单细胞生物繁殖特别快，世代周转迅速。
如酵母菌在良好条件下每接种100千克，1天即可获得2500千克酵母，其生长繁殖速度约为大豆的1300倍，为动物生长的2000倍。
所以，这类饲料生长速度快，世代周转迅速。
［2］生产单细胞蛋白质饲料产品的原料多为烃类及其衍生物、天然气、石油加工副产品、有机垃圾、纸浆、糖蜜、蒿秆粉等，原料来源广，可充分利用工农业的废物，净化污水，减少环境污染；另一方面，可以工业化生产，不与农业争地，也不受气候条件限制。
2. 生产单细胞蛋白的原料2.1 糖类包括造纸废液、淀粉废液、甜菜渣、甘蔗渣、糖蜜废液、棉籽饼、木材水解废液、玉米淀粉渣、果渣、饴糖渣、各种农作物的秸秆。
特别是秸秆，因为秸秆产量大、来源广，我国每年达7亿t以上。
所以，以秸秆作为原料生产SCP具有广阔的前景。
［3］2.2 醇类主要包括酒精废液、白酒糟、啤酒糟、果酒渣、甲醇、乙醇等工业废液和废渣。
如能依托酿酒厂来制造SCP，则既能降低污染又能获得SCP，从而提高经济效益。
2.3 烃以及烃的衍生物类主要包括石油原料，如柴油、石蜡、正烷烃、天然气等以及煤炭的干馏产物，如多种芳香族化合物等。
2.4 有机酸类主要包括工业废液类醋糟、醋酸、生产味精的废液。
2.5 氢、无机碳主要生产氢细菌蛋白，氢细菌属于自养菌，可以利用无机碳作为唯一碳源，以分子氢作为能源，进行化能自养型生长。
生产蛋白含量极高的SCP。
自养产碱杆菌是当前氢细菌中被研究最多，最优秀的SCP生产菌，这种菌体蛋白质含量高达70%一80%。
［4］2.6 光能和无机碳源主要指一些能进行光合作用的自养微生物，如小球藻、蓝藻等。
3. 单细胞蛋白的生产特点和生产流程3.1 生产特点一般具有以下特点：原料来源广泛且多、生产周期快、效率高、单细胞蛋白营养丰富、工业化生产、技术和设备要求较高、易被杂菌污染等。
3.2 生产流程3.2.1菌种的选育，可获得高产菌种。
3.2.2菌种的活化、扩大培养与进一步扩大培养,得到大量菌株。
3.2.3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。
3.2.4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。
3.2.5代谢产物和细胞的分离再经过干燥获得单细胞蛋白。
4. SCP的用途4.1动物饲料可作为鱼类、猪、鸡、鸭等家禽以及牛、羊、马的饲料,能提高肉、蛋、奶产量。
4.2 食品早在第一次世界大战,德国为解决食品短缺就开发了酵母蛋白. 单细胞蛋白具有很高的营养价值.它的蛋白质含量可达到40-80%,远远超过一般的动植物食品.而且单细胞蛋白质里氨基酸的种类比较齐全,.另外,还含有多种维生素、多糖和脂类,这也是一般食物所不及.正是由于单细胞蛋白具有这些突出的优点,所以SCP具有诱人的前景和广阔的市场。
4.3 其他酵母本身可为药，如用之为治疗消化不良，SCP可用于抗癌细胞，此外可供合成纤维、粘合剂、农药等。
5. SCP的安全性绝大多数生产SCP的微生物是营腐生生活，广泛的原料来源有可能使SCP带有某些重金属、农药残留物等有毒物质以及有害病原菌。
SCP虽然营养丰富,但核酸含量较高,如酵母为6% ～11%,细菌为10% ～18%，螺旋藻4%～6%。
核酸在牲畜体内消化后形成尿酸,因家畜无尿酸酶,尿酸不能分解,随血液循环在家畜的关节处沉淀或结晶, 引起痛风症或风湿性关节炎。
在人体内产生尿酸,引起结石病、肠胃病、痛风。
因此，在生产SCP的过程中如何除去核酸是开发SCP所面临的重要问题，通常用化学和热处理方法降低。
6.开发单细胞蛋白的意义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，生物技术开发单细胞蛋白是解决这一问题的重要途径。
单细胞蛋白是现代饲料工业和食品工业中重要的蛋白来源。
单细胞蛋白的氨基酸组成不亚于动物蛋白质，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。
中国作为一个人口大国，人口多、耗地少，不仅粮食趋于紧张，而且人民的食品结构中存在着蛋白质供应不足的严重矛盾，因此发展单细胞蛋白产业对我国具有重大现实意义。
再说我们也有发展该产业的有利条件，我们每年有数千万吨的稻壳、棉籽壳、玉米芯等农业废弃物可以用来作为单细胞蛋白的生产原料。
据有人测算，仅仅利用这些废弃物的２０％，就可形成年产１００万吨单细胞蛋白的生产能力，这实在是一条变废为宝的好途径。
鉴于此，近年来我国十分重视发展单细胞蛋白产业，全国有数十家的工厂和研究单位，投入到单细胞蛋白的生产和开发中去。
［3］单细胞蛋白工业自七十年代以来得到了迅速的发展，这一方面是由于蛋白饲料的需求增加所推动，另一方面更得益于原料和菌株的改进。
在过去的时日里，单细胞蛋白作为粮食、大豆的代用饲料，不仅为节约粮食立下了赫赫战功，同时也创造出了巨大的经济效益，促进了畜牧业的发展。
特别是像前苏联这样粮食紧张，肉类需求量大的国家，对发展单细胞生产犹为积极。
其他如英国等国家利用廉价的天然气生产出蛋白质含量高的单细胞产品，也取得了较为理想的经济效益。
人类自身也会直接从单细胞工业的发展中享受到巨大实惠。
一方面，微生物蛋白食品的开发可以缓解耕地减少、粮食紧缺的矛盾，另一方面，高蛋白的微生物蛋白食品的开发，也有利于改善人们的食品结构，满足我们既要吃饱、又要吃好的要求。
据专家分析，用微生物发酵法生产的单细胞蛋白与肉类食品一样具有人体必须的八种氨基酸，且价格便宜。
因此，单细胞蛋白可作为人造肉来补充人体所需的蛋白质。
此外，单细胞蛋白的味道也不错，可以用来作为食品的添加剂。
比如说，在做面包的时候，加入一些酵母培养物，不仅可使面包膨松可口，又可增加营养。
总之，微生物单细胞工业在我国大有潜力可挖，也更适合我国的国情，一但进入大规模的商品化生产，必将对缓解蛋白饲料紧张、促进养殖业的迅速发展、增强人民的体质发挥重要的作用。
7. SCP的生产现状及前景展望7．1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。