第19讲 单细胞蛋白的生产 PPT
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单细胞蛋白生产工艺
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。
单细胞蛋白的生产与应用
单细胞蛋白的生产与应用
单细胞蛋白是一种以微生物为原料制备的高蛋白质饲料，常用微
生物包括酵母、融合菌、单细胞藻等。
单细胞蛋白具有蛋白质含量高、营养全、成分稳定等特点，成为畜牧养殖业中替代传统蛋白质饲料的
重要选择。
单细胞蛋白的生产方式包括发酵、培养等，以酵母为例，先将酵
母培养至一定密度，然后将其转移到发酵罐中进行培养，最终通过分离、脱水等工艺制得单细胞蛋白。
除了畜牧养殖业之外，单细胞蛋白还可以应用于人类食品、化妆
品等领域。
在未来，随着科技进步和环保意识的增强，单细胞蛋白的
生产和应用前景将更加广阔。
单细胞蛋白
如年产10万t SCP工厂，以酵母计，按含蛋白质45%计 算，一年所产蛋白质为45000t。 一亩大豆按亩产200kg计， 含蛋白质40%，则一年为80kg蛋白质，所以，一个SCP工 厂所产蛋白质相当于562500亩土地所产的大豆。
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4．不用或少用土地,适于工业化生产
微生物培养是在立体发酵罐或培养池中进行，可以节约 占地面积。
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（二）细菌 细菌主要用于甲醇、氢和CO2以及垃圾、粪便为原料 的单细胞蛋白的研究和生产中。例如(lìrú)：
1）利用甲烷或甲醇原料的微生物。如甲烷假单孢菌 等。 2）利用乙醇原料的微生物。 3）利用CO2为碳源，氢为能源的以氢细菌 ； 4）利用醋酸的细菌有短杆菌属、棒杆菌属的细菌； 5）利用纤维素的细菌如纤维杆菌属 、纤维单胞菌属 。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 2．营养丰富
除含有丰富的蛋白质，组成蛋白质的氨基酸种类 (zhǒnglèi)齐全外，还含有丰富的碳水化合物、多 种维生素（B2、B6）与无机盐（P、K），同时 胡萝卜素与麦角甾醇含量也很高，这些都是人与 动物不可少的营养物质。
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3．生产速率高
单细胞蛋白是靠微生物快速繁殖积累的。 由于微生物生 产速度快，其生产速率是动、植物不可比拟(bǐnǐ)的。
其次，单细胞蛋白大规模连续培养的工业化问题，在工 程上，如发酵(fā jiào)设备和工艺条件的参数还不够充分。
第三，采用常规技术生产单细胞蛋白经济上并不可行。 单细胞蛋白的生产成本较鱼类和大豆蛋白质高。
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生产(shēngchǎn)单细胞蛋白的 微生物类群
（一）酵母菌
是最早用于单细胞蛋白的生产菌。酵母菌的生长率比藻 类和霉菌高。由于酵母细胞中含有丰富(fēngfù)的蛋白质， 其氨基酸组成同动物蛋白质相当，可以作为饲料添加剂， 以提高饲料的营养价值。在大量饲养家禽时尤其有用。 同时，酵母菌核酸含量低，色、香、味易为人们接受， 便于加工成维生素、氨基酸类的食物强化剂。
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4．不用或少用土地,适于工业化生产
微生物培养是在立体发酵罐或培养池中进行，可以节约 占地面积。
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（二）细菌 细菌主要用于甲醇、氢和CO2以及垃圾、粪便为原料 的单细胞蛋白的研究和生产中。例如(lìrú)：
1）利用甲烷或甲醇原料的微生物。如甲烷假单孢菌 等。 2）利用乙醇原料的微生物。 3）利用CO2为碳源，氢为能源的以氢细菌 ； 4）利用醋酸的细菌有短杆菌属、棒杆菌属的细菌； 5）利用纤维素的细菌如纤维杆菌属 、纤维单胞菌属 。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 2．营养丰富
除含有丰富的蛋白质，组成蛋白质的氨基酸种类 (zhǒnglèi)齐全外，还含有丰富的碳水化合物、多 种维生素（B2、B6）与无机盐（P、K），同时 胡萝卜素与麦角甾醇含量也很高，这些都是人与 动物不可少的营养物质。
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3．生产速率高
单细胞蛋白是靠微生物快速繁殖积累的。 由于微生物生 产速度快，其生产速率是动、植物不可比拟(bǐnǐ)的。
其次，单细胞蛋白大规模连续培养的工业化问题，在工 程上，如发酵(fā jiào)设备和工艺条件的参数还不够充分。
第三，采用常规技术生产单细胞蛋白经济上并不可行。 单细胞蛋白的生产成本较鱼类和大豆蛋白质高。
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生产(shēngchǎn)单细胞蛋白的 微生物类群
（一）酵母菌
是最早用于单细胞蛋白的生产菌。酵母菌的生长率比藻 类和霉菌高。由于酵母细胞中含有丰富(fēngfù)的蛋白质， 其氨基酸组成同动物蛋白质相当，可以作为饲料添加剂， 以提高饲料的营养价值。在大量饲养家禽时尤其有用。 同时，酵母菌核酸含量低，色、香、味易为人们接受， 便于加工成维生素、氨基酸类的食物强化剂。
单细胞蛋白及其发酵生产与工艺流程
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
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。
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％。
256000
7
17920
2.0
5120
玉米皮渣水解液
500000
7
35000
2.5
12500
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
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。
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％。
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玉米皮渣水解液
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2.5
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单细胞蛋白ppt课件
2.2劳动生产率高
生产不受季节气候的制约，易于人工控制，同 时由于在大型发酵罐中立体式培养占地面积少。 如年产10万t SCP工厂，以酵母计，按含蛋白质 45%计算，一年所产蛋白质为45000t。一亩大 豆按亩产200kg计，含蛋白质40%，则一年为 80kg蛋白质，所以，一个SCP工厂所产蛋白质 相当于562500亩土地所产的大豆。
4.作为蛋白质资源的微生物
（1）利用糖类原料发酵生产单细胞蛋白。如 酿酒酵母、假丝酵母、木霉、青霉等。
（2）利用石油原料生产单细胞蛋白。如酵母 菌，细菌中的诺卡氏菌、假单胞菌、棒状杆菌 等。
尽管已经证明烃类蛋白质没有毒性和致癌性， 但人们还是担心其安全性。
（3）利用甲烷为原料生产单细胞蛋白。以细 菌为主，如甲烷假单胞菌、嗜甲烷单胞菌等。
（6）利用二氧化碳为碳源，氢为能源的细菌 为氢细菌，多为氢单胞菌属。
（7）利用太阳光能生产单细胞蛋白。单细胞 藻类，如小球藻、螺旋藻属及光合细菌等。
这些微生物通常要具备下列条件：所生产的蛋 白质等营养物质含量高，对人体无致病作用， 味道好并且易消化吸收，对培养条件要求简单， 生长繁殖迅速等。单细胞蛋白的生产过程也比 较简单：在培养液配制及灭菌完成以后，将它 们和菌种投放到发酵罐中，控制好发酵条件， 菌种就会迅速繁殖；发酵完毕，用离心、沉淀 等方法收集菌体，最后经过干燥处理，就制成 了单细胞蛋白成品。
2.6易改良
单细胞蛋白质研究发展的实验要比研究农作物 或家畜的实验易於进行，而且在极短的时间内 就可得到有价值的数据与结果。
3.单细胞蛋白存在的问题
单细胞蛋白含有较多的核酸(6～18％)。这种核酸 过多会抑制动物的生长，而且大多数动物和人代 谢利用的能力有限，还可导致体内尿酸积存。另 外，细胞中有难于消化的类脂——细胞膜，影响蛋 白质等营养物质的消化吸收。因此在使用时要限 量使用。但生产上发现在家禽业和水产养殖业中 应用效果很好，已经广泛应用；在营养平衡的条 件下，可以代替鱼粉。随着科学的发展，有可能 辨认生产内源性核糖核酸酶的微生物和酶解细胞 膜的酶解物，上述问题是可以解决的。
单细胞蛋白的生产
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。
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。
单细胞蛋白
六、SCP 在食品中的应用前景
20 世纪80 年代中期，全世界的SCP 年产量已达200 万t ， 生产SCP 已为全世界所关注，它对于解决人类面临的粮食短 缺问题有着很重要的意义。其在食品中的应用有以下几方面： ①SCP 含有丰富的蛋白质及多种维生素和无机盐，是一种营 养较为全面的理想蛋白质来源,用它掺和在饼干、饮料、奶 制品中，能提高这些传统食品的营养价值； ②单细胞蛋白 质除直接作为食品应用外，还可作为一种食品蛋白质组分添 加到汤料或饮料中强化营养、增加食品的强度；③利用单细 胞蛋白质的蛋白质组织形成性可用于制造“人造肉”等新食 品；④SCP 还常作为食品添加剂，用以补充蛋白质或维生素、 矿物质等；⑤SCP 运用于肉制品和焙烤食品的制作中，可保 持食品水分、口感和风味等； ⑥SCP 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提高饼的延薄性能， 酵母浓缩蛋白具有显著的鲜味而广泛用作食品的增鲜剂。
用于SCP生产的原料 三、用于SCP生产的原料
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、 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， 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 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。
用于SCP生产的微生物 二、用于SCP生产的微生物
目前工业上生产SCP的微生物是酵母， 目前工业上生产SCP的微生物是酵母， 主要有酿酒酵母、产阮假丝酵母和脆壁克 鲁维酵母。产碱杆菌、假单胞菌、节杆菌、 短杆菌等细菌能够良好的利用烷烃生产 SCP，但是细菌容易感染噬菌体，而且核 SCP，但是细菌容易感染噬菌体，而且核 酸含量高，用于食用较困难。真菌用于生 产SCP也受到广泛关注，因为它含有丰富 SCP也受到广泛关注，因为它含有丰富 的木质素、纤维素降解酶系，可以利用廉 价的废弃碳水化合物原料进行SCP生产。 价的废弃碳水化产的一般工艺流程 SCP生产的一般工艺流程
【最新精选】单细胞蛋白生产工艺
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。
单细胞蛋白的生产流程
繁殖快, 生产周期短, 生产效率高
易诱变, 比动含量过高, 尤其是RNA 的含量高
细菌蛋白中RNA 含量为13 g/100g ~ 22 g/100g, 酵母菌中RNA 含量为6 g/100g ~ 41 g/100g。
某些单细胞蛋白还可能对动物具有毒性作用, 尤其是 细菌蛋白和培养基中含有石油衍生物时
利用原料广
e.g.苯酚，对苯二甲酸，肌苷废水，玉米芯，蓝藻，烤鳗蒲烧废水，泥炭，酒 糟，甜菜糖蜜，糖化醋渣，甘蔗渣，夏橙皮，黄岑药渣，大豆乳清废水，秸秆， 木材，木薯渣，马铃薯渣，辣椒粕，抗生素发酵废渣，etc.
可提供稳定的蛋白质来源：可进行连续的工 业化生产，不受季节、土地和气候的限制 使用设备简单, 占地面积小
三、单细胞蛋白的优势
营养丰富, 生物效能高：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；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；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
单细胞蛋白的生产流程：
1、菌种——菌种扩大培养——发酵罐培养——培养液——分 离——菌体 2、菌体——洗涤或水解——干燥——动物饲料 3、菌体——水解——分离——蛋白质提取——纯化——干燥— —食品
Examples
酵 母
螺旋藻
小球藻
二、单细胞蛋白的用途
动物饲料：促进动物的新陈代谢, 有利于充分发 挥畜禽的生产潜力
[25]王战勇,苏婷婷.泥炭固体发酵生产单细胞蛋白研究.氨基酸和生物资源,2007(3) [26]赵蕾,张克英,丁雪梅,刘雅石,吕刚.夏橙皮渣产单细胞蛋白菌种筛选和发酵条件的优化.食品与发酵工业,2008(10) [27]刘慧,杨柳燕,肖琳,陈鹏.酵母菌降解苯酚同时生产单细胞蛋白.农业环境科学学报,2004(4) [28]陈彦,林晓艳,尹淑媛.制备单细胞蛋白的玉米芯原料酸水解催化剂选择与多目标优化.化学研究与应用,2004(5) [29] 杨威. 黄岑药渣固态发酵生产单细胞蛋白.哈尔滨商业大学学报(自然科学版),2006(5) [30] 熊征,刘友勋,颜克亮,陈景波,张晓昱.高浓度肌苷废水中白地霉发酵生产研究.食品科技,2008(3) [31]/Paleobotany/UploadFiles/200706/20070615104400684.jpg [32]/83/21/01300000180919122754212482912.jpg [33]/cpxc/UploadFiles_7581/200902/20090205104731499.jpg [34]/eproduct/images/59413307.jpg [35]/images/aboutEM2_3.jpg [36]/admin/UploadFile/200744190528.jpg [37]/images/UF/2007-9/200793856_179559.jpg [38]/images/UF/2009-2/2009217149_179559.jpg [39]/life/sites/bio2/page/images/mj/baidimei.JPG [40]/photobank/hsfeed20060731034825.jpg [41]/ccccc/153.jpg [42]/goods_images/0008180001-0008200000/0008187401-0008187600/8187514.jpg [43]/img/offer/15/51/13/08/6/155113086 [44]/bbs/attachments/month_0907/20090701_978cff5286944d8735070OXXXDoNhzTE.jpg [45]/HomePic/200903/23/38035_1237848458Hs7T.jpg [46]/image/2f0j01aBeEcZGRvtqkM/%E5%A4%A9%E7%84%B6%E8%90%A5%E5%85%BB%E9%85%B 5%E6%AF%8D%E7%B2%89.jpg /images/200905/1242739948183613994.jpg [47]/wikipedia/commons/d/d0/Terephthalic-acid-chemical-synthesis.png [48]/images/200906/1245394803901533836.jpg [49]/upfile/pro/20090302/ori/0907436135.jpg [50]/0/10/44/97/10449773_985497.jpg [51]/UploadPic/temp/2008-8/2008082515444400001(%EF%BC%91).jpg [52]/upload/27/13/92/1404271392.10973805.jpg [53]/2008-08-15/20088159409907_2.jpg
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细菌：生长速度快，蛋白质含量高，能利用糖类和烃 类，但个体小，分离困难，且蛋白质不如酵母菌易于 消化吸收。 丝状真菌：易于回收，但生产速度慢，蛋白质含量较 低。 藻类：纤维质的细胞壁不易为人体消化，且具有富集 重金属的问题。 酵母菌： 个体大，易于分离、回收，且蛋白质易于吸 收，目前生产上采用较多。
▪ （4）利用甲醇生产单细胞蛋白。甲烷单胞菌属、 甲基球菌属，假单胞菌。
▪ （5）利用乙醇原料生产单细胞蛋白。假丝酵母、 细菌、曲霉属。
▪ （6）利用二氧化碳为碳源，氢为能源的细菌为氢 细菌，多为氢单胞菌属。
▪ （7）利用太阳光能生产单细胞蛋白。单细胞藻类 ，如小球藻、螺旋藻属及光合细菌等。
2.3 生长特性
第19讲 单细胞蛋白的生产
教学目的与要求
1. 了解单细胞蛋白的生产现状； 2. 熟悉生产用菌种的特性、原料种类及特点; 3.掌握单细胞的工艺过程及关键工艺控制;
主要内容
1 概述 2 生产SCP的微生物 3 生产SCP的基质 4 SCP的生产 5 生产及使用注意事项
1 概述
1.1 单细胞蛋白的概念
（7）无毒性、病原菌及致癌物质； （8）适口性好； （9）易于储藏、包装。
4.2 SCP生产的工艺
单细胞蛋白生产的一般工艺过程
发 酵 车 间 一 角
发 酵 车 间
4.3 用糖类原料生产菌体蛋白
1）原料： 生产单细胞蛋白的糖类原料非常丰富，如糖蜜，
甘薯粉、玉米粉、土豆粉、麦粉、稻草、麦秆、玉 米茎和叶。
尽管已经证明烃类蛋白质没有毒性和致癌性，但人 们还是担心其安全性。
▪ （3）利用甲烷为原料生产单细胞蛋白。以细菌为 主，如甲烷假单胞菌、嗜甲烷单胞菌等。
▪ 甲烷不合芳香烃，无致癌物质，无毒害，产品 安全性高，原料蕴藏丰富，成本低。
▪ 但产生菌大多都生长较慢，菌体浓度低，所以 生产速率低，尾气中残留甲烷的利用尚未完全解 决。
4、SCP的生产
4.1 单细胞蛋白生产中应该考虑的问题：
（1）菌种应增殖速度快，营养要求低，易于培养 ，可连续发酵，菌体收量大； （2）原料低廉，能大量供给，或直接利用工农业 废料； （3）菌体分离回收容易； （4）不易被杂菌污染； （5）生产过程排放废水少； （6）菌体蛋白质含量高，氨基酸组成好；
它们可利用各种基质在适宜的培养条件下生产单 细胞蛋白。
菌体中蛋白质含量随所用菌种及基质而异，一般 含量达40％-80％。
1.2. 开发SCP的意义
1)、微生物蛋白的营养价值 微生物菌体的70％～85％为水分，干物质中的主
要成分是糖类、蛋白质、核酸、脂类及灰分。 粗蛋白的含量： 细菌：40％～80％ 酵母菌：35％～60％ 丝状真菌：15％～50％
3、生产SCP的基质
3.1 适于生产SCP的有机物需满足的条件： 价廉 易于被微生物降解 原料能常年可靠地供应并能够安全、经济地储存 能经济地将原料运往工厂 质量稳定且可预测
3.2 用于生产SCP的常见废弃物：
农业废弃物，需经粉碎、碱处理以提高可消化 性。
烃Hale Waihona Puke 及其衍生物 高浓度有机废水 固体废弃物 工业废气
单细胞蛋白（Single-Cell-Protein,简称SCP)一 词是由美国麻省理工学院（MIT)的Carroll Wilson教 授于1966年首先提出的。
通常SCP是指通过培养单细胞生物而获得的生物 菌体蛋白质，又称微生物蛋白。
用于生产单细胞蛋白的单细胞生物包括微型藻类 、非病原细菌、酵母菌类和真菌等。
其中纤维素类是生产单细胞蛋白的最佳原料之一 。
其优点是：原料来源丰富，价廉，没有毒性疑虑 ，可附带解决城市垃圾问题，可提高纤维质粗饲料 的使用价值。
2）、纤维素
天然纤维素的聚合度、结晶度很高。由β-1,4-糖 苷键连接的D-葡萄糖残基组成的高分子聚合物的聚 合度从几百到一万五千。
据X衍射测定，多种植物纤维素的相对结晶度在 30-40之间，而棉花纤维高达70-80，且植物纤维被 木质素包蔽着，是一种具有高度抵抗生物降解的高 分子聚合物。
SCP与传统食品营养成分比较，蛋白质 含量高，氨基酸组成较为齐全，含有人体必 需8种氨基酸，尤其是谷物中含量较少的赖氨 酸。
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。
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。
大家应该也有点累了，稍作休息 大家有疑问的，可以询
预处理过程
① 粉碎：秸秆类6cm-7cm的碎片。 ② 水解：常压下2％-3％的硫酸，加压下0.5％1％的硫酸。2-4%的NaOH，110-130℃加热3060 min即可。
③ 中和：水解液中除含有戊糖和己糖外，还含有糠 醛、萜烯、甲醇、醋酸、甲醛、甲酸等挥发性物质 。
添加石灰乳中和，使pH达到6.5-6.8，然后静止 、澄清、除去石膏等，添加硫酸亚铁等以除去单宁 及其衍生物，将中和液冷却至30℃-40℃备用。
单细胞蛋白与传统食品的 各种主要营养成分含量比较
2）、用途广泛
作为人类食品 作为饲料 作为工业原料（微生物培养基成分、合成纤维 的亲水剂、各种填料、增稠剂、乳化剂及稳定剂等 ）
1.3 SCP生产的现状及其发展趋势
世界上利用石油资源生产单细胞蛋白的企业
国内外以农业废物和食品工业废物为原料研制单细 胞蛋白的主要情况
因此，纤维素在用作碳源前必须进行预处理，这 也是该原料的不足之处，因而也促使人们加以研究 改进处理技术，以适用廉价生产的要求。
3）利用纤维素原料生产SCP工艺流程
4）纤维素原料的预处理
预处理有物理、化学和物理化学等方法。如磨碎 、高压蒸煮、氧化处理、酸、碱或酶水解等，使高 结晶纤维素微粒化，以增大纤维素的非结晶程度和 反应表面积。
2、生产SCP的微生物
2.1 单细胞生物的特性如下：
（1）营养丰富：蛋白质含量高达15％，可利用氮比大 豆高20％，如添加蛋氨酸则可利用氮达95％以上。 （2）利用材料广。 （3）生产速率高。 （4）劳动生产率高。 （5）单细胞生物易诱变，比动、植物品种容易改良 。
2.2 微生物种类
根据利用原料种类的不同分类： （1）利用糖类原料发酵生产单细胞蛋白。如酿酒酵母 、假丝酵母、木霉、青霉等。 （2）利用石油原料生产单细胞蛋白。如酵母菌，细 菌中的诺卡氏菌、假单胞菌、棒状杆菌等。
▪ （4）利用甲醇生产单细胞蛋白。甲烷单胞菌属、 甲基球菌属，假单胞菌。
▪ （5）利用乙醇原料生产单细胞蛋白。假丝酵母、 细菌、曲霉属。
▪ （6）利用二氧化碳为碳源，氢为能源的细菌为氢 细菌，多为氢单胞菌属。
▪ （7）利用太阳光能生产单细胞蛋白。单细胞藻类 ，如小球藻、螺旋藻属及光合细菌等。
2.3 生长特性
第19讲 单细胞蛋白的生产
教学目的与要求
1. 了解单细胞蛋白的生产现状； 2. 熟悉生产用菌种的特性、原料种类及特点; 3.掌握单细胞的工艺过程及关键工艺控制;
主要内容
1 概述 2 生产SCP的微生物 3 生产SCP的基质 4 SCP的生产 5 生产及使用注意事项
1 概述
1.1 单细胞蛋白的概念
（7）无毒性、病原菌及致癌物质； （8）适口性好； （9）易于储藏、包装。
4.2 SCP生产的工艺
单细胞蛋白生产的一般工艺过程
发 酵 车 间 一 角
发 酵 车 间
4.3 用糖类原料生产菌体蛋白
1）原料： 生产单细胞蛋白的糖类原料非常丰富，如糖蜜，
甘薯粉、玉米粉、土豆粉、麦粉、稻草、麦秆、玉 米茎和叶。
尽管已经证明烃类蛋白质没有毒性和致癌性，但人 们还是担心其安全性。
▪ （3）利用甲烷为原料生产单细胞蛋白。以细菌为 主，如甲烷假单胞菌、嗜甲烷单胞菌等。
▪ 甲烷不合芳香烃，无致癌物质，无毒害，产品 安全性高，原料蕴藏丰富，成本低。
▪ 但产生菌大多都生长较慢，菌体浓度低，所以 生产速率低，尾气中残留甲烷的利用尚未完全解 决。
4、SCP的生产
4.1 单细胞蛋白生产中应该考虑的问题：
（1）菌种应增殖速度快，营养要求低，易于培养 ，可连续发酵，菌体收量大； （2）原料低廉，能大量供给，或直接利用工农业 废料； （3）菌体分离回收容易； （4）不易被杂菌污染； （5）生产过程排放废水少； （6）菌体蛋白质含量高，氨基酸组成好；
它们可利用各种基质在适宜的培养条件下生产单 细胞蛋白。
菌体中蛋白质含量随所用菌种及基质而异，一般 含量达40％-80％。
1.2. 开发SCP的意义
1)、微生物蛋白的营养价值 微生物菌体的70％～85％为水分，干物质中的主
要成分是糖类、蛋白质、核酸、脂类及灰分。 粗蛋白的含量： 细菌：40％～80％ 酵母菌：35％～60％ 丝状真菌：15％～50％
3、生产SCP的基质
3.1 适于生产SCP的有机物需满足的条件： 价廉 易于被微生物降解 原料能常年可靠地供应并能够安全、经济地储存 能经济地将原料运往工厂 质量稳定且可预测
3.2 用于生产SCP的常见废弃物：
农业废弃物，需经粉碎、碱处理以提高可消化 性。
烃Hale Waihona Puke 及其衍生物 高浓度有机废水 固体废弃物 工业废气
单细胞蛋白（Single-Cell-Protein,简称SCP)一 词是由美国麻省理工学院（MIT)的Carroll Wilson教 授于1966年首先提出的。
通常SCP是指通过培养单细胞生物而获得的生物 菌体蛋白质，又称微生物蛋白。
用于生产单细胞蛋白的单细胞生物包括微型藻类 、非病原细菌、酵母菌类和真菌等。
其中纤维素类是生产单细胞蛋白的最佳原料之一 。
其优点是：原料来源丰富，价廉，没有毒性疑虑 ，可附带解决城市垃圾问题，可提高纤维质粗饲料 的使用价值。
2）、纤维素
天然纤维素的聚合度、结晶度很高。由β-1,4-糖 苷键连接的D-葡萄糖残基组成的高分子聚合物的聚 合度从几百到一万五千。
据X衍射测定，多种植物纤维素的相对结晶度在 30-40之间，而棉花纤维高达70-80，且植物纤维被 木质素包蔽着，是一种具有高度抵抗生物降解的高 分子聚合物。
SCP与传统食品营养成分比较，蛋白质 含量高，氨基酸组成较为齐全，含有人体必 需8种氨基酸，尤其是谷物中含量较少的赖氨 酸。
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。
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。
大家应该也有点累了，稍作休息 大家有疑问的，可以询
预处理过程
① 粉碎：秸秆类6cm-7cm的碎片。 ② 水解：常压下2％-3％的硫酸，加压下0.5％1％的硫酸。2-4%的NaOH，110-130℃加热3060 min即可。
③ 中和：水解液中除含有戊糖和己糖外，还含有糠 醛、萜烯、甲醇、醋酸、甲醛、甲酸等挥发性物质 。
添加石灰乳中和，使pH达到6.5-6.8，然后静止 、澄清、除去石膏等，添加硫酸亚铁等以除去单宁 及其衍生物，将中和液冷却至30℃-40℃备用。
单细胞蛋白与传统食品的 各种主要营养成分含量比较
2）、用途广泛
作为人类食品 作为饲料 作为工业原料（微生物培养基成分、合成纤维 的亲水剂、各种填料、增稠剂、乳化剂及稳定剂等 ）
1.3 SCP生产的现状及其发展趋势
世界上利用石油资源生产单细胞蛋白的企业
国内外以农业废物和食品工业废物为原料研制单细 胞蛋白的主要情况
因此，纤维素在用作碳源前必须进行预处理，这 也是该原料的不足之处，因而也促使人们加以研究 改进处理技术，以适用廉价生产的要求。
3）利用纤维素原料生产SCP工艺流程
4）纤维素原料的预处理
预处理有物理、化学和物理化学等方法。如磨碎 、高压蒸煮、氧化处理、酸、碱或酶水解等，使高 结晶纤维素微粒化，以增大纤维素的非结晶程度和 反应表面积。
2、生产SCP的微生物
2.1 单细胞生物的特性如下：
（1）营养丰富：蛋白质含量高达15％，可利用氮比大 豆高20％，如添加蛋氨酸则可利用氮达95％以上。 （2）利用材料广。 （3）生产速率高。 （4）劳动生产率高。 （5）单细胞生物易诱变，比动、植物品种容易改良 。
2.2 微生物种类
根据利用原料种类的不同分类： （1）利用糖类原料发酵生产单细胞蛋白。如酿酒酵母 、假丝酵母、木霉、青霉等。 （2）利用石油原料生产单细胞蛋白。如酵母菌，细 菌中的诺卡氏菌、假单胞菌、棒状杆菌等。