单细胞蛋白(SCP)的生产
啤酒发酵工艺流程
实验一单细胞蛋白（SCP）的生产一、实验目的1．了解单细胞蛋白的开发优势及技术现状。
2．掌握单细胞蛋白的液体深层培养法及工艺控制规律。
3．了解发酵过程中菌体浓度及生物量的一般检测方法。
二、实验原理所谓SCP（SingleCellProtein）就是指那些工厂化大规模培养、作为人类食品和动物饲料的蛋白质来源的酵母、细菌、放线菌、霉菌、藻类和高等真菌等微生物的干细胞。
SCP工业，主要是饲料酵母工业。
酵母是一种单细胞微生物，生长繁殖快，菌体营养丰富。
饲料酵母是一种营养价值很高的蛋白饲料，成品呈微黄色粉末状，具有酵母特殊香味。
酵母蛋白质含量一般都在70%左右，比大豆高1倍。
与肉蛋白、鸡蛋蛋白、大豆蛋白相比，单细胞蛋白所含的氨基酸组分齐全，有18-20种氨基酸，尤其是谷物中所缺乏赖氨酸含量较高。
此外，维生素含量也十分丰富。
每千克酵母类单细胞可使奶牛的产奶量增加6-7㎏，用含有10%单细胞蛋白饲料养鸡，产蛋提高21%-35%。
1吨单细胞蛋白可节约5-7吨饲料粮，可产1.5吨鸡肉或3万枚鸡蛋。
我国单细胞蛋白（酵母）年产量近3万吨，多用于医药、面包生产和饲料。
用于生产饲料酵母的原料来源广泛，有矿物资源（如石油、甲烷、泥炭等）、纤维资源（如秸杆、木屑等）、糖类资源（如糖蜜、红薯等）、石油二次制品、废弃资源（包括有机废水、废渣、动物粪便等）。
从我国目前的情况出发，生产饲料酵母等单细胞蛋白值得优先开发的原料有废糖蜜、薯干、纸浆废液，豆制品厂、味精厂、淀粉加工厂的废液等，用这些原料生产饲料酵母，首先是产品无毒性，另外也有利于解决工厂和城市的污染问题。
酵母细胞的发酵特点：目前，最广泛用于生产作为蛋白资源的酵母是假丝酵母，该酵母生长繁殖速度快，每2-4小时可繁殖一代，培养10小时左右就能繁殖到种子菌体量的15倍。
发酵过程中，要保证罐内的液体混合良好和较适当地提供氧气，还要控制好温度和pH。
采用流加间歇发酵可以保证糖被具有良好活性的酵母呼吸消耗，以达到最适产量。
工业发酵过程实例-单细胞蛋白生产工艺
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（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。
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世界上利用石油资源生产单细胞蛋白的企业
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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
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16.2 用糖类原料生产菌体蛋白
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。 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。
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培养时，通常采用无机盐培养基，加入玉米 浆一类有机营养源，再补充所需要的维生素 即可。甲醇以低浓度加入，一般采用2％~3％ 以下的浓度。
以甲醇为原料生产单细胞蛋白，在美、英、 德、日等国和北欧都通过了中试，我国台湾 也正在开发，但开发较成功的目前只有英国 的ICI公司。 该公司自1968年开始，12年投资1亿英镑，于 1979年形成年产5万吨的甲醇蛋白工厂，产品 行销欧洲市场，其饲料应用效果很好。
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单细胞蛋白与传统食品的 各种主要营养成分含量比较
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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。
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作为蛋白质资源的微生物
固态白酒丢糟生产单细胞蛋白(SCP)的研究
的最适工 艺。利用丢糟 生产 Ｓ Ｐ 极 大地提 高丢糟的营养水平 ， Ｃ， 以图更好地将丢糟运 用于饲料 的生产加工。 关键词 ： 产朊假丝酵母 ； 单细胞蛋白 ； 生物调 制
中 图分 类 号 ： Ｓ ６ ．； Ｓ ６ ．； Ｑ９ ０ Ｔ ２２ Ｔ ２１ Ｔ ２． ３ ９ 期
２００９ 年 １ １月
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文 章 编 号 ： ０ — １Ｏ ２ Ｏ ）６ ０ ３— ２ １ ２ ８ ｌ （Ｏ ９ Ｏ — ０ １ ０ ０
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０ 前言
白酒丢糟的特点是 ： 酸度大 、 水份大 、 残余营养丰富 ， 极易 腐烂霉变 。 高达 ６ ％一 ５ ｏ ６ ％的水份 ， 使干燥的困难很大 。 另外 ， 酒糟干物质 中难 以分解利用 的稻壳就 占 ５ ％～ ０ ，这 使酒 ０ ６％
Ｓｕ ｙ ｏ ｈ ｉｇｅ ＣｅｌＰ ｏｅｎ （ＣＰ ｒ ｄ ｃｉｎ Ｗ ｉ ｔｄ ｎ ｔｅ Ｓｎ ｌ ｌ ｒ ｔｉ Ｓ ）Ｐ ｏ ｕ ｔ ｔ ｏ ｈ
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。
单细胞蛋白及其发酵生产与工艺流程
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
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。
微生物生产单细胞蛋白的技术研究
微生物生产单细胞蛋白的技术研究单细胞蛋白，简称SCP，指的是采用微生物为原料，通过高温高压或者生物反应器等方式得到的富含蛋白质的食品，是一种富含营养、无污染、可循环利用的新型食品。
而制备SCP的主要方式之一就是利用微生物生产。
1. 微生物生产SCP的基本原理微生物生产SCP是利用合适的微生物菌种，将含有丰富营养成分的废弃物、油脂及其他天然有机物质等作为微生物的营养源，通过微生物的生长代谢，合成并积累蛋白质。
常用的微生物菌种包括真菌、细菌、酵母等。
微生物生产SCP的原理基于微生物菌种的特殊性质，通过培养条件的调控，可以调节微生物的代谢途径，促进蛋白质合成。
2. 微生物选材及菌种的实验室培养微生物的选材十分重要，只有选对优质的微生物菌种，才能生产出高品质的SCP。
首先需要明确自己需要什么性质的SCP，然后通过筛选找到合适的微生物菌种。
实验室培养是微生物生产SCP的基础，微生物的培养过程中要注意温度、酸碱度和氧气含量等因素的控制，保证微生物的正常生长。
此外，还要及时调整培养基环境，如控制 pH 值、添加必要的营养物质等，以保持微生物的健康生长。
3. 培养方法及条件的控制微生物生产SCP的关键是培养方法及条件的控制。
常见的方法包括静态培养法、摇瓶培养法和生物反应器培养法等。
在不同的培养方法中，需要注意控制好培养温度、氧气条件、培养液pH值、营养源供应等参数，并且要进行适当的搅拌、通气等处理，以保证微生物的健康生长。
4. SCP离子液体深度加工技术的研究SCP离子液体深度加工技术是指利用离子液体具有极低挥发性和良好的化学稳定性这一特性，将SCP悬浮液或SCP干粉在离子液体中进行加工处理，以改善SCP的品质和性能。
研究表明，SCP离子液体深度加工技术可以调节SCP的蛋白质含量、脂类组成、颜色、味道，从而优化SCP的食用性。
5. 微生物生产SCP的应用前景随着人类对食品的需求不断增加，微生物生产SCP也成为了未来的研究热点之一。