单细胞蛋白(SCP)的生产53页PPT
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。
天然气发酵产单细胞蛋白
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
单细胞蛋白篇一：单细胞蛋白单细胞蛋白的研究及其发展前景摘要：阐述了单细胞蛋白的基本概念、单细胞蛋白的的特点、安全性以及单细胞蛋白的应用和发展前景•以期为更好地利用单细胞蛋白提供参考。
关键词：单细胞蛋白；特点;单细胞蛋白饲料；发展前景0引言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。
1单细胞的概念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。
单细胞蛋白饲料不仅蛋白质含量高（40%〜80%），还含有脂肪、碳水化合物、核酸、维生素、无机盐以及动物机体所必需的各种氨基酸，特别是植物饲料中缺乏的赖氨酸、蛋氨酸和色氨酸含量较高，生物学价值大大优于植物蛋白饲料［1］。
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。
2单细胞蛋白的特点单细胞蛋白具有以下优点。
第一，生产效率高，比动植物高成千上万倍，这主要是因为微生物的生长繁殖速率快。
第二，生产原料来源广，一般有以下几类：①农业废物、废水，如秸秆、蔗渣、甜菜渣、木屑等含纤维素的废料及农林产品的加工废水；②工业废物、废水，如食品、发酵工业中排出的含糖有机废水、亚硫酸纸浆废液等；③石油、天然气及相关产品，如原油、柴油、甲烷、乙醇等；④H2、CO2等废气。
用于生产单细胞蛋白的微生物种类很多，包括细菌、放线菌、酵母菌、霉菌以及某些原生生物。
发酵工程应用实例 单细胞蛋白生产
纤维素类原料生产SCP
有三条路线： •一是预处理-酶解 •二是酸解 •三是混合发酵法
纤维素酶分解天然纤维的先决条件是酶与纤维素相互接触，形 成复合物，但天然纤维的纤维素和其它主要成分不溶于水，并 且在细胞壁中排列成紧密的复合结构，因此，必须设法使纤维 素酶分子扩散到细胞壁内，纤维素分子的表面才能使之相互接 触并进行反应。结晶度越高，纤维表面积越小，酶解越困难。 另外，纤维素原料中的木质素会阻碍酶与纤维素接触，是影响 酶反应敏感性的另一重要因素。
以木薯为原料采用深层发酵法生产SCP的流程图
➢在SCP生产中，发酵过程必须控制温度以利于菌体的大量增殖、 生长。可以通过发酵罐内部的冷却表面散发培养液的热量，当然 也可以在罐外通过热交换器来降低培养液的温度。
➢以甘薯、木薯、玉米等淀粉质原料发酵生产SCP得率一般可超 过50％，即2t原料可生产出1t多蛋白含量超过50％的产物。每 升发酵液中生物量约为37～40g。
单细胞蛋白生产
单细胞蛋白(SCP)
指适用于食品和动物饲料应用的微生物细胞，包括酵母菌、 细菌、霉菌和高等真菌。 这些微生物大多数是富含蛋白质的单细胞生物，可以认为是 单细胞蛋白质的重要来源。
应用微生物生产单细胞蛋白的优点：
（1）细胞蛋白质含量高达50%以上，含有多种氨基酸、维 生素、矿物质、粗脂肪等营养成分，易于消化吸收。 （2）微生物生长繁殖快，短时间可获得大量产品。
➢瑞典糖业有限公司在1973年便利用土豆加工的废渣以混合培 养方法生产饲料SCP。
糖蜜原料生产SCP
糖蜜是制糖工业的主要副产品。甜菜、甘蔗糖蜜中含有多 种可利用成分，是综合利用发酵生产酵母、酒精、核苷酸 等产品的宝贵资源，而且特别适用于SCP生产。
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2
3.劳动生产率高，不受季节等因素影响:
生产过程易控制，可工业化生产，不受气候 、土壤和自然灾害的影响， 可连续生产， 成功率高。
4. 原料来源广 : 多种多样
主要有：
资源再生
环境治理
可再生的植物资源 工农业生产的废水 城市的纤维性垃圾
石油化工产品原料和副产品
5 .单细胞生物易诱变，比动、植物品种 容易改良:
(2)蛋白质粗提液
将破碎的螺旋藻细胞悬浊液在4℃下于 4000r/min离心20min，取上清液可得到含藻 蛋白的粗提液。
(3)蛋白质沉淀
•盐析法 用50％硫酸铵在较低温度下盐析24h，藻液比为5g/L 时效果更佳，必要时可用多次分段盐析。 •结晶法 先用硫酸铵盐析，然后将沉淀在40℃，放置20d 以上，再用 15% 饱和度硫酸铵沉淀可得蛋白， 纯度较高。
二、SCP的特点:
1.SCP营养丰富:
蛋白质含量很高 氨基酸含量齐全 SCP的消化率高达85％~90％。 SCP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。
2.生产速率高 :
微生物的倍增时间快，合成蛋白量大。 一头500kg公牛每天生产蛋白质0.4k 如而500kg酵母至少生产蛋白质500kg。
常用：螺旋藻和鱼腥藻
五、SCP的生产工艺
SCP的生产方法包括: 固态、液态、吸附在固体表面的膜状培养 以及其它形式的固定化细胞培养等。 常规发酵以固态发酵和液体深层发酵为主。
菌种、原料、设备及所需产品和技术等
可行性和经济效益
一般工艺流程为：
菌种 分离 菌种扩大培养 洗涤或水解 纯化与干燥
发酵罐培养
混合均匀 制成颗粒 干燥 过10~20目筛
螺旋藻片
单细胞蛋白(SCP)的生产.pptx
2.4 1.3
3.9
1.5
4.3
1.2
2.0 0.7
2.7
1.3
3.8
0.8
2.4 0.8
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3.8 0.7
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2.0
4.9
5.5
1.8
3.6 1.5
5.8
1.8
7.7
1.3
1.3 SCP 的特征
1.3.2原料来源广泛 农业副产品（糖渣、果渣、淀粉渣、饼粕）、
工业废液（酿酒工业、淀粉工业、味精工业、 柠檬酸工业副产品）、微型藻类（螺旋藻、小 球藻）等都可作为生产原料，利用这些原料来 生产SCP，不但变废为宝，增加经济效益，而 且还净化和保护了环境。
评价单细胞蛋白的营养价值, 主要考虑其营养成份、 氨基酸、维生素、核酸含量以及美味、口感、肠胃影 响等因素, 且长期使用SCP 还应考虑其毒性和致癌作 用。
细菌蛋白与鱼粉蛋白相似, 酵母蛋白类似于大豆蛋白, 真菌蛋白稍低于酵母蛋白。当然, 微生物蛋白在硫磺 氨基胱氨酸和蛋氨酸方面存在不足需补充,且赖氨酸比
由于微生物的整个生长期增殖速度并不恒定，比增殖 速度在诱导期及稳定期为0，对数生长期最大，加速 期和减速期一般依时间而变动，而仅在对数生长期内 有较长时间的恒定。
2.2稀释率
当连续培养时，培养槽内连续地一面进入培养基，一 面排出同量的培养液，槽内培养液的容量、组成、温 度等保持恒定状态。
稀释率是针对连续培养而言的。它是指单位时间内更 换的培养液所占总体积的百分比。
不论是分离出的细胞蛋白还是全部细胞物质都 称为SCP。
1.2 开发SCP的意义
动物和植物是人类食物的主要来源，由于当今世界人 口增加及生活水平的提高，社会对蛋白质食品的需求 越来越大。
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