单细胞蛋白

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。

工艺 技术单细胞蛋白及其在食品工业中的应用　郭小鹏 刘涛 徐慧 刘鑫 徐海涛 黄岛海关 青岛市食品药品检验研究院单细胞蛋白（Ｓｉｎｇｌｅ　ｃｅｌｌ　ｐｒｏｔｅｉｎ　简称ＳＣＰ）是指从酵母或细菌等微生物中获取的蛋白质。

酵母菌体中单细胞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　％；单细胞藻类如小球藻等蛋白质占干物质的５５　％～６０　％；霉菌菌丝体蛋白质占干物质的３０　％～５０　％。

此外，微生物细胞中含有丰富的碳水化合物及脂类、维生素、矿物质等营养物质，所以微生物菌体可以作为食品和饲料的原料。

单细胞蛋白的种类和特点真菌蛋白。

（１）酵母蛋白。

①菌种：酵母属中绝大多数菌种都能够用来生产ＳＣＰ，主要包括：酵母属、假丝酵母属、球拟酵母属、红酵母属、圆酵母属等。

②特点：酵母属的特点是营养丰富。

如粗蛋白质４５％～６０％含有几乎所有的必需氨基酸，尤其是赖氨酸、亮氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸等含量高，其中赖氨酸５％～７％，蛋氨酸＋胱氨酸２％～３％，还含有丰富的ＶＢ１、Ｖｎｚ、Ｖｅ６、ＶＢ１２和泛酸、烟酸、糖类等。

（２）其他真菌蛋白。

①菌种：地霉属、根霉属、木霉属、曲霉属、镰刀菌属和伞菌目的霉菌等。

②特点：营养价值接近酵母蛋白，但没有酵母蛋白口感好和安全性高，大规模生产受到限制。

藻类蛋白。

（１）藻类种类：主要有小球藻属、栅列藻属和螺旋藻属等。

其中研究、利用最多的是螺旋藻。

（２）特点：小球藻为绿藻门自养型单细胞藻类，是第一种人工培养的微藻。

小球藻富含蛋白质、脂质、多糖、食用纤维、维生素、微量元素和活性代谢产物，具有很好的保健和药理作用。

细菌蛋白。

（１）菌种：常见的有甲烷极毛杆菌属、氢极毛杆菌属以及放线菌属中的分枝杆菌、小球菌、甲基极毛杆菌等非病原性细菌和光合细菌。

目前，生产细菌蛋白的菌种主要以光合细菌为主，包括似真细菌的红螺细菌、绿硫细菌、着色细菌及似藻的蓝细菌。

（２）特点：光合细菌能进行光合作用，营养丰富，含有６０％以上的蛋白质以及多种维生素，特别是维生素Ｂ２、叶酸、生物素的含量是酵母的几十倍。

第六节单细胞蛋白生产工艺单细胞蛋白质（single-cell protein,SCP）是通过培养单细胞生物而获得的菌体蛋白质。

由于生产SCP的单细胞生物包括微型藻类、非病原细菌、酵母菌和真菌。

它们可利用各种基质如碳水化合物、碳氢化合物、石油副产品、氢气及有机废水等在适宜的培养条件下生产单细胞蛋白。

单细胞蛋白质的含量达40%~80%，单细胞蛋白中的赖氨酸含量高，但含硫氨基酸的含量较低。

由于世界人口急增，人口每年增加速度约为2%以上，但粮食方面仅靠高等植物的传统生产方法，其增长率已赶不上世界人口的增加率。

同时由于世界经济日趋富裕，生活水平的不断提高，对动物蛋白质的需求量增加很多。

然而，生产动物蛋白却需要消耗很多植物蛋白，如要获得牛蛋白1kg，需消耗植物蛋白3-4kg；要得家畜蛋白1kg，需植物蛋白7-10kg，很不经济。

并且某些家禽与人类争粮食。

由此可见，粮食不足中最严重的是蛋白质不足的问题。

人类认识到作为取代蛋白质资源的微生物具有的重要性，已有相当长的历史。

第一次世界大战中，苦于粮食不足的德国，将食用酵母投入了生产，最初是用糖生产酵母，后来发展到从造纸工业的亚硫酸废液制造饲料酵母。

各种农业森林或家畜工业的废料生产SCP也已开发。

目前对于生产SCP的廉价原料已成为研究的热点，如法国正在开发以木薯制造SCP的技术。

利用无限再生的二氧化碳为资源的自养微生物制造SCP的研究也受到重视，目前正在研究的无机物光能利用菌包括藻类、光合细菌。

另一类为无机物化能利用菌，以氢细菌为最有希望。

从工业观点来看，嗜热氢细菌可以减少污染的危险，节省冷却水用量，现已获得在较高温度下、生长速率高的菌株。

目前，我国已有近百家工厂生产饲料酵母、食用酵母和药用酵母，年产量为30多万吨，饲料酵母产量7.5万吨，主要出口，与实际需要近500万吨蛋白饲料还相差甚远。

近年来我国重视SCP的开发工作，据报道利用味精废水生产热带假丝酵母SCP，含蛋白质达60%，产品用作饲养禽畜，效果与鱼粉相同。

单细胞蛋白质组流程细胞是生物体的基本单位，而蛋白质是细胞内最为重要的分子之一。

单细胞蛋白质组研究着眼于探索单个细胞中蛋白质的组成和功能，以揭示细胞的生命活动和调控机制。

下面将介绍单细胞蛋白质组研究的流程。

1. 细胞的采集与处理单细胞蛋白质组研究的第一步是采集细胞样品。

研究者通常选择细胞培养物或体液中的细胞进行采集。

采集后，需要对细胞进行处理，如洗涤、离心等，以获得纯净的细胞样品。

2. 细胞的裂解与蛋白质提取为了获得细胞内的蛋白质，需要将细胞进行裂解。

裂解的方法有多种，如超声波法、高压法等。

裂解后，可通过离心等方法将细胞碎片与其他细胞成分分离开来，从而得到蛋白质。

3. 蛋白质的分离与富集由于细胞中蛋白质的丰富性和复杂性，为了更好地研究蛋白质组，需要对蛋白质进行分离和富集。

常用的方法包括凝胶电泳、液相色谱等。

这些方法可以将蛋白质按照大小、电荷、亲疏水性等性质进行分离，从而得到不同的蛋白质组分。

4. 蛋白质的消化与鉴定蛋白质组中的蛋白质通常是由多肽链组成的，为了进一步研究蛋白质的结构和功能，需要将蛋白质进行消化，将其分解为肽段。

常用的消化方法是胰蛋白酶消化。

消化后的肽段可以通过质谱仪等设备进行鉴定和分析，以确定蛋白质的序列和修饰等信息。

5. 数据分析与解读单细胞蛋白质组研究产生了大量的数据，这些数据需要进行分析和解读。

数据分析的方法包括生物信息学分析、统计学分析等，通过比对数据库、寻找差异表达等，可以揭示细胞中蛋白质的功能和相互作用等重要信息。

6. 结果的验证与应用研究者需要对研究结果进行验证和应用。

验证可以通过实验室外部的合作实验室进行，也可以通过基因敲除等方法进行内部验证。

应用方面，单细胞蛋白质组研究可以为疾病诊断、药物研发等领域提供重要的参考信息。

通过以上流程，单细胞蛋白质组研究可以揭示细胞的生命活动和调控机制，为生物学研究和医学应用提供重要的支持。

希望未来在单细胞蛋白质组研究领域取得更多的突破，为人类健康和生命科学的发展做出更大的贡献。

单细胞蛋白(SCP)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，开发单细胞蛋白，正是用生物技术解决这一问题的一条重要途径。

单细胞蛋白营养价值高，含有40—80％粗蛋白质。

氨基酸组成齐全，配比良好。

尤为可贵的是赖氨酸含量多，可与植物性蛋白质配合强化作用。

此外还含有丰富的B类维生素。

单细胞蛋白的氨基酸组成不亚于动物蛋白质，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％。

微生物细胞中除含蛋白质外，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。

微生物是以“分”和“秒”的水平计算年龄的，而动植物则是以“季”或“年”来衡量的。

粮食，每年只能收获1次或2次。

1头500公斤的牛，每24小时只能合成0.5公斤蛋白质；而500公斤活菌体，在24小时内，只要条件合适，就能生产出1250公斤蛋白质。

生产单细胞蛋白的原料来源极为广泛，一般有四类：一是糖质原料，如淀粉或纤维素的水解液、亚硫酸纸浆废液、制粮的废蜜等；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，如农村加工产品的下脚料、食品工厂的废水下脚料等。

这些资料数量多，而且用后可以再生。

单细胞蛋白的生产可以完全工业化。

它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。

单细胞蛋白在饲料和食品工业中有着极重要的作用。

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，可直接用作人的食品。

将单细胞蛋白从发酵液分离的方法
将单细胞蛋白从发酵液中分离的方法有以下几种：
1. 超滤法：利用超滤膜进行分离，选择合适的孔径超滤膜，将发酵液通过超滤膜，使单细胞蛋白和较大分子物质（如细胞碎片、菌体等）被滤除，较小分子物质（如蛋白质）通过滤膜，实现分离。

2. 蛋白质沉淀法：利用化学药剂（如盐酸、硫酸等）或有机溶剂（如醇类）将单细胞蛋白沉淀下来，然后通过离心等方法将沉淀物与上清液分离。

3. 聚丙烯酰胺凝胶电泳法：将发酵液样品施加在聚丙烯酰胺凝胶电泳上进行电泳分离，通过移动电场的作用，使不同分子质量的蛋白质在凝胶中移动，实现分离。

4. 逆流凝胶过滤法：将发酵液通过特殊的过滤介质，利用逆流的方式进行过滤，将单细胞蛋白与其他物质分离。

5. 有机溶剂抽提法：利用有机溶剂（如醇类）的溶解性差异，将单细胞蛋白与其他组分进行分离，然后通过溶剂的蒸发和回收，得到单细胞蛋白。

以上方法可以根据具体的实验条件和要求进行选择和优化，以实现高效的单细胞蛋白分离。