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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。
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。
单细胞蛋白从发酵液中提取的方法标题：单细胞蛋白的提取方法引言：单细胞蛋白是一种以微生物为原料，通过发酵工艺生产的蛋白质。
在当前全球粮食资源紧缺的情况下，单细胞蛋白作为一种优质的蛋白质来源备受关注。
本文将介绍一种常用的方法，即从发酵液中提取单细胞蛋白的技术。
一、发酵液的制备在进行单细胞蛋白的提取前，首先需要制备含有丰富蛋白质的发酵液。
一般来说，选择适宜的微生物菌种，并在合适的培养条件下进行发酵。
发酵液中的微生物会合成大量的蛋白质，为后续的提取工作提供了基础。
二、离心分离制备好的发酵液需要进行离心分离，以分离出微生物细胞。
首先，将发酵液倒入离心管中，并进行高速离心。
通过离心作用，微生物细胞会沉淀在离心管底部，而上层液体则是含有单细胞蛋白的上清液。
三、蛋白质沉淀为了将单细胞蛋白从上清液中进一步提取出来，我们需要进行蛋白质的沉淀。
将上清液转移到一个新的容器中，并加入适量的盐酸或硫酸，使pH值降低至4-5。
然后，将溶液放置在低温环境中静置一段时间，使蛋白质沉淀。
沉淀后，用离心将蛋白质沉淀物分离出来。
四、蛋白质洗涤为了去除蛋白质沉淀中的杂质和残留的盐酸或硫酸，需要进行蛋白质的洗涤步骤。
将蛋白质沉淀物溶解在适量的洗涤缓冲液中，然后进行适当的搅拌和离心操作。
重复此步骤数次，直到蛋白质沉淀物的洗涤液呈现无色透明。
五、蛋白质的干燥通过前面的步骤，我们已经得到了纯净的单细胞蛋白。
为了长期保存和便于使用，需要将蛋白质进行干燥处理。
将蛋白质沉淀物放置在干燥器或真空干燥箱中，利用适当的温度和气流进行干燥。
干燥后的单细胞蛋白可以长期保存，并用于食品、饲料或其他领域的应用。
结论：单细胞蛋白的提取过程是一个相对简单但关键的步骤。
通过合理的发酵液制备、离心分离、蛋白质沉淀、蛋白质洗涤和干燥等步骤，可以高效地提取出纯净的单细胞蛋白。
这种提取方法可广泛应用于单细胞蛋白的生产与开发中，为解决全球粮食资源紧缺问题提供了一种重要的途径。
单细胞蛋白SCP的生产引言单细胞蛋白是一种具有巨大潜力的生物资源，它能够广泛应用于医药、食品、化工等领域。
在过去的几十年中，单细胞蛋白的生产技术得到了长足的发展，其中最具代表性的就是单细胞蛋白SCP的生产。
本文将介绍单细胞蛋白SCP的生产工艺及其应用。
单细胞蛋白SCP的概述单细胞蛋白SCP（Single-cell Protein）是指通过利用微生物细胞进行发酵或培养得到的一种富含蛋白质的产物。
SCP具有高蛋白质含量、氨基酸组成均衡、营养价值丰富等特点，可用作饲料、食品添加剂、营养补充剂等。
单细胞蛋白SCP的生产工艺单细胞蛋白SCP的生产工艺主要包括菌种培养、发酵和提取等环节。
菌种培养菌种培养是单细胞蛋白SCP生产的关键环节。
首先选择适合生产SCP的微生物菌种，常用的包括酵母菌、蓝藻、真菌等。
然后将选定的菌种进行预处理和扩大培养，确保菌种的活力和数量达到要求。
发酵发酵是SCP生产的核心步骤。
通过给菌种提供适当的营养物质和环境条件，促使其进行充分的生长和代谢，产生大量的蛋白质。
发酵条件包括温度、pH值、氧气供应等，需要根据具体菌种和工艺进行调控。
提取提取是将发酵过程中产生的SCP从发酵液中分离出来的过程。
常用的提取方法包括沉淀法、离心法、过滤法等。
通过这些方法，可以获得高纯度的SCP产物。
SCP的应用领域单细胞蛋白SCP具有广泛的应用领域。
饲料领域由于SCP具有高蛋白质含量和良好的营养价值，它在饲料领域具有广泛的应用前景。
SCP可以用作动物饲料的蛋白质来源，提高饲料的蛋白质含量，增加动物的生长速度和抵抗力。
食品添加剂领域SCP可以提取得到多种氨基酸，这些氨基酸可以作为食品添加剂，提供食品的口感和营养价值。
另外，SCP还可以作为替代性蛋白质来源，用于制备素食产品和代餐食品。
化工领域SCP中的蛋白质可以通过加工处理，提取出特定的功能性物质。
这些功能性物质可以用于化工领域的合成反应、生物降解材料等方面，具有很高的应用潜力。
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。
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，玉米原料酒精废液，淀粉厂玉米浸泡水等为原料生产饲料酵母，废水经此酵母发酵后，COD含量能降低60％左右，所以它是一株利用食品发酵工业废液生产单细胞蛋白的优良菌株。
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％。
(4)种子制备及主发酵工艺设备
菌种培育及配套设备和理化检测仪器仪表及摇床等；一级种子罐(夹套换热)V=0．5 m3／台，2台；二级种子罐喷射器2台；三级种子罐喷射器2台；主发酵罐喷射器：每罐8只，80台。
一级种子罐配用专项气液两相泵2台；二级种子罐配用专项气液两相泵2台；三级种子罐配用专琐气液两棚泵2台；主发酵罐配用专项气液两相泵40台。
发酵醪贮罐V=265 m3台，4台；发酵醪输液泵Q=150m3／台，25 m3／h，6台。
(5)种子扩大培养的任务
要得到纯而壮的菌体，而且要得到活力旺盛的、接种数量足够的菌体。
种子制备的过程
菌种进入种子罐有两种方法：
孢子进罐法（图一）
摇瓶菌丝进罐法（图二）
图一
图二
7、发酵工艺流程
菌种
（斜面）——→摇床
∣
↓ ——————空气
一级种子 喷射器←—
∣
↓
二级种子 换热器
∣ ↓ ↓
三级种子——→主发酵工艺←———
气液两相泵—
发酵贮桶
∣
包装入库←—干燥工艺 ←—浓缩工艺←
8、发酵后的技术操作
发酵过程的控制条件一定要保证达到；有关总量各厂的排放量都不一样，所以只能用一参考数来平衡计算。
发酵醪浓缩工艺，采用节能的热利用率高的板式蒸发器，蒸发速率快，热利用系数高，节能又节水，建筑面积很小(1:0.25左右，每蒸发1t 水耗0.25t 蒸汽)。
干燥设备采用高速离心或压力喷雾干燥器，出来的产品成颗粒状成品。
包装采用药用真空包装不透气塑料等。
种子培养系统也采用喷射自吸式循环发酵.采用“板式蒸发工艺装置”，每小玉米浸泡液 玉米皮渣水解液 玉米黄浆废水 玉米废蜜糖 其他（营养盐等）。
