微生物与单细胞蛋白

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1、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。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

2、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。1.2作为畜禽饲料添加剂中国是蛋白原料缺乏的国家，随着饲料工业的迅速发展和生产的高度集约化，对优质饲料蛋白原料的需求日趋增大，目前饲料优质蛋白原料的主要来源是鱼粉，而作为一种亚稀缺资源，鱼粉已经在各主要产地如秘鲁等国受到严格限产保护。需求的膨胀和来源的快速减

3、少，正是目前饲料优质蛋白原料面临的尴尬处境。一些西方发达国家先行一步，将解决优质饲料蛋白来源的目光投向了生物技术产品—单细胞蛋白。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。3生产SCP对菌种的要求SCP的生产工艺依据原料

4、和菌种的特性的不同而异。以淀粉质为原料生产SCP，需先将淀粉质原料水解成酵母菌能直接利用的葡萄和麦芽糖，如产朊假丝酵母在这种底物上进行液体深层发酵，蛋白产量高，而且菌体生长繁殖速度较快。目前以淀粉质为原料生产SCP的最佳方法是酵母菌混合培养法，即采用对淀粉分解活力高的酵母（或霉菌）与快速生长的酵母混合培养。而糖蜜、单糖只需选用一种SCP生产菌即可进行直接发酵。如尖孢镰刀霉菌、绿色木霉等可直接利用废糖蜜原料进行液体深层发酵生产SCP。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

5、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。发酵工程概述发酵一词的来源“发酵”（Fermentation）一词是拉丁语“沸腾”（fervere）的派生词，它描述酵母作用于果汁或麦芽浸出液时产生气泡的现象。产生气泡的现象是由浸出液中的糖在缺氧条件下降解而产生的二氧化碳所引起的。狭义“发酵”的定义在生物化学上发酵:指微生物在无氧条件下，分解各种有机物质产生能量

6、的一种方式。如葡萄糖在无氧条件下被微生物利用产生酒精并放出二氧化碳。同时获得能量，丙酮酸被还原为乳酸而获得能量等等。广义“发酵”的定义工业上所称的发酵:泛指利用微生物细胞制造某些产品或净化环境的过程，它包括厌氧培养的生产过程，如酒精、丙酮、丁醇、乳酸等，以及通气（有氧）培养的生产过程，如抗生素、氨基酸、酶制剂等的生产。产品即有细胞代谢产物，也包括菌体细胞、酶等。发酵工程的概念：指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于生产过程的一种新技术。典型的发酵过程示意图二、发酵工程的特点1、

7、发酵过程一般都是在常温常压下进行的生物化学反应，反应安全，要求条件比较简单。2、发酵所用的原料简单粗放。通常以淀粉、糖蜜或其他农副产品为主，只要加入少量的有机和无机氮源就可进行反应。微生物因不同的类别可以有选择地去利用它所需要的营养。基于这一特性，可以利用废水和废物等作为发酵的原料进行生物资源的改造和更新。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

8、，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。5、能够专一性地和高度选择性地对某些较为复杂的化合物进行特定部位地氧化、还原等化学转化反应，也可以产生比较复杂的高分子化合物。6、通过变异和菌种筛选，可以获得高产的优良微生物菌种，使生产