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。

4、单细胞蛋白的生产特点

（1）原料来源广泛

生产单细胞蛋白可利用工农业废弃物与下脚料、石油化工副产品等作为原料，既可变废为宝，又可获得高层次的综合经济效益，起到保护环境、减少农田及江河污染的作用。

（2）工业化生产

与有关工业产品配套生产，不与粮食和牧草争地，不受季节和气候条件的限制。同时，因单细胞生物的培养过程是生物学过程，所用菌种均安全无毒，不会引起环境污染。

（3）生产周期快、效率高

在适宜条件下，细菌O.5~1h，酵母1~3h，微型藻2~6h即可增殖一倍。单细胞生物合成蛋白质的速度比植物快数百倍，比动物快数千倍。在良好培养条件下，接种100kg酵母菌种，一天之后可得2500kg干酵母，增长竞达25倍。

5、单细胞蛋白在饲料中的应用

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，鸡产蛋率增高，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。

本次主要讨论饲料级酵母单细胞蛋白的生产。

二、饲料级酵母单细胞蛋白生产及其工艺流程

1、单细胞蛋白饲料(Single Cell Protein)

指通过发酵方法生产的酵母菌、细菌、霉菌及藻类细胞生物体等。单细胞蛋白饲料营养丰富、蛋白质含量较高，且含有18～20种氨基酸，组份齐全，富含多种维生素。除此之外，单细胞蛋白饲料的生产具有繁育速度快、生产效率高、占地面积小、不受气候影响等优点。因此，在当今世界蛋白质资源严重不足的情况下，发展单细胞蛋白饲料的生产越来越受到各国的重视，其生产成本低，作为蛋白质含量较高的饲料已被养殖户接受。

2、基本原理

单细胞蛋白(饲料酵母或称菌体蛋白)是利用食品发酵行业排放的有机废液，培养酵母菌细胞合成效价蛋白质，并能同化各种碳水化合物以及各种含氧化合物，在利用酵母菌迅速繁殖的生理特点，使废液通过发酵获得大量的菌体蛋白，采用高效节能的发酵设备，实现全废液饲料化，使发酵生产基本没有废液排出。

3、产品的质量标准

饲料级酵母单细胞蛋白添加剂的建议标准为：

干物质90%—92%；水分8%—10%；

粗蛋白45%—50%；灰分16%—20%；

粗纤维1.5%—2.0%；酵母菌体数≦150亿个/g。

4、培养基的制备

（1）培养基的配方

液量

/(m3/a) 干物质浓

度/%

干物量

/(t/a)

糖度

/%

含糖量

/(t/a)

玉米浸泡水256000 7 17920 2.0 5120 玉米皮渣水解液500000 7 35000 2.5 12500 废蜜糖12511 75 9383 3.0 5630

黄浆废水6488.89 1.5 97.33

营养盐3875

其它

（消泡剂、碱）

总量

781488 8.48 66275 23250

（2）培养基配方指标要求

培养基总量78000 m3/a；培养基干物浓度8.5%；

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。

微生物好氧发酵无菌空气的制备，一般是把吸气口吸人的空气先经过压缩前过滤，然后进入空气压缩机，从空气压缩机出来的空气(一般压

力在2．Okg／cm2以上，温度120～150℃)，先冷却至适当温度(接近或达到露点温度：20～25℃)除去油和水，再加热至50℃左右，最后通过总空气

过滤器和分过滤器(除菌)，从而获得洁净度、压力、温度和流量都符合工艺要求的无菌空气。

6、菌种与种子的扩大培养

(1)菌种：

我们选育的热带假丝酵母F1能广泛利用各种碳源，如六碳糖、五碳糖以及各种有机酸等。在发酵罐中能耐较高的温度35℃。目前，在生产上已用于味精废液，粉丝废液水，玉米原料