第19讲 单细胞蛋白的生产
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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。
目录1 前言 (2)单细胞蛋白饲料的优点 (2)1.1.1蛋白质含量丰富 (2)1.1.2原材料来源广泛 (3)1.1.3生长速度快 (3)1.1.4不受季节和气候等条件的影响 (3)细胞蛋白生产的菌种类型 (3)单细胞蛋白的生产工艺的类型 (4)1.3.1液体深层发酵法[4] (4)1.3.2固体发酵法 (4)单细胞蛋白饲料的应用 (4)2 菌种的选育 (5)菌种的选取及筛选 (5)2.1.1菌种的选取 (5)2.1.2菌种的采集 (6)2.1.3培养菌 (6)2.1.4菌种的初筛 (6)2.1.5菌种的复筛[11] (6)诱变育种 (7)菌种的保藏 (7)3 培养基的配制 (8)配置培养基的原则 (8)培养基类型 (8)3.2.1孢子培养基 (8)3.2.2种子培养基 (9)3.2.3发酵培养基 (9)热带假丝酵母菌的培养基及培养条件 (9)培养基的设计 (10)3.4.1碳源 (10)3.4.2 氮源 (10)3.4.3 水 (10)3.4.3无机盐及微量元素 (10)4 灭菌 (11)仪器灭菌 (11)培养基灭菌 (11)4.2.1分批灭菌 (12)4.2.2连续灭菌 (12)空气除菌 (12)发酵罐除菌 (12)5 种子扩大培养 (13)实验室种子的制备 (13)生产车间种子制备 (13)6 发酵罐的工艺设计 (14)发酵罐的结构 (14)发酵罐的工艺尺寸 (15)h-底封头或顶封头高度 (15)6.2.1发酵罐的工艺计算 (16)6.2.2物料衡算 (17)7 发酵工艺控制[16] (17)发酵过程温度的影响及控制 (17)pH对假丝酵母生长的影响 (18)KH2P04含量对假丝酵母生长的影响 (18)氧气对酵母菌生长的影响 (18)染菌的控制 (19)8下游加工 (19)预处理和固液分离 (19)提取和干燥 (20)参考文献 (22)20摘要:单细胞蛋白(Single cell protein,简称SCP)指的是单细胞菌体蛋白,其蛋白含量高,营养丰富。
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。
单细胞蛋白的生产流程Producing single-cell protein is a complex process that involves various steps and considerations. First and foremost, selecting the right microorganism is crucial for the successful production of single-cell protein. Different microorganisms have different growth rates, nutrient requirements, and characteristics that can impact the final product. It is important to choose a microorganism that can efficiently convert the chosen substrate into protein while minimizing waste products.选择合适的微生物对于成功生产单细胞蛋白至关重要。
不同的微生物具有不同的生长速率、营养需求和特性,这些因素可能会影响最终的产品。
选择一个能够高效将选择的基质转化为蛋白质的微生物,同时尽量减少废物产生,是非常重要的。
In addition to selecting the right microorganism, the production process itself must be carefully controlled to ensure optimal conditions for growth and protein synthesis. This includes adjusting factors such as temperature, pH, oxygen levels, and nutrient availability to create an environment that promotes the efficientproduction of single-cell protein. Monitoring the progress of the production process and making adjustments as needed is essential to achieve high yields of protein.除了选择合适的微生物外,生产过程本身必须被仔细控制,以确保生长和蛋白质合成的最佳条件。