微生物与单细胞蛋白
微生物、微生物饲料、单细胞蛋白
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。
微生物与单细胞蛋白
用 途 含酒精饮料中的活性成分 与石油混合后，可作为汽车燃料 食品、化学工业中多种用途 溶剂 药品、调味品 调味品 食品添加剂、提高油类回收率 食品添加剂、药品
发酵设备与基本工艺过程
一、 生物反应器(发酵罐)
利用生物工程技术进行生产的过程统称为生物反 应过程 。 采用活细胞(包括微生物、动植物细胞)作为生物 催化剂的生物反应过程称为发酵过程或细胞培养 过程。 采用游离或固定化酶作为生物催化剂的生物反应过程， 则称为酶反应过程。
缺点
（ 1 ）进罐空气处于负压状态，容易增加杂菌侵 入的机会。 （2）搅拌容易导致转速提高，有可能使某些微 生物的菌丝被切断，影响细胞的正常生长。
BIOTECH- X JS型机械搅拌不锈钢发酵罐
3、气升式环流反应器
类型：内环流式
外环流式
它们都是借助设在环流管底部的空气喷嘴将 空气以250～300m/s的高速喷入环流管，使气 泡分散在培养基中。
微生物与单细胞蛋白
单细胞蛋白
1单细胞蛋白的作用 1.1 作为食用蛋白质 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，远远超过了一般动植物食品，而且氨基酸的组成 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。一般成年人每天食用10～15g干酵母，就能 满足对氨基酸的需要量。单细胞蛋白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。
2 生产SCP的微生物 在工业生产中，作为蛋白质资源的微生物菌体，特别的 酵母菌和细菌，它们都能利用糖类原料生产菌体蛋白，究竟 采用酵母菌和细菌哪种更好呢？这在很大程度上取决于生产 SCP的原料。在20世纪60年代末和70年代初期，开发了多种 由烷烃类物质产生的SCP工艺，能够利用烷烃的微生物主要 有细菌和放线菌，如产碱杆菌、假单孢菌、节杆菌、短杆菌 等，其次为酵母菌属。
单细胞蛋白 名词解释
单细胞蛋白名词解释单细胞蛋白是一种高蛋白质的食品，它被制成自然来源的微生物单细胞蛋白，可有效补充人类日常饮食中蛋白质的不足。
微生物单细胞蛋白是从某些微生物培养基中提取出来的，这些微生物可以使用廉价而大量的有机原料，例如木面筋、纤维素等，进行高效的酵母发酵，从而制造出大量的蛋白质。
微生物单细胞蛋白的热量低，而且不含胆固醇、脂肪和糖分，容易消化吸收，是一种非常健康营养的蛋白质来源。
单细胞蛋白的碳水化合物含量非常低，并且是植物性蛋白质，更适合素食主义者和那些对动物蛋白质敏感或无法消化动物蛋白的人。
单细胞蛋白的制造过程相对绿色环保，生产效率很高，节省用于饲养羊、牛等牲畜的大量资源，同时还可以减少环境问题、降低温室气体排放和土地占用率。
因此，单细胞蛋白被认为是一种可持续发展的蛋白质来源，非常适合在未来的食品产业中使用。
尽管单细胞蛋白在一些发展中国家已经成功应用，但在全球范围内，单细胞蛋白的使用还处在较为初级的阶段，尚未被广泛推广和认可。
其中主要原因是，消费者对新型食品的接受程度和对健康和环境风险的担忧。
单细胞蛋白的制造技术一直在不断改进，微生物单细胞蛋白还被应用于制作其他高营养产品，如维生素、酶及脂肪酸等。
这将为人类提供更多涉及蛋白质、维生素和其他营养元素来源的选择，能够帮助解决全球食品生产和安全问题。
总之，单细胞蛋白在未来的食品生产链上肯定将扮演一个越来越重要的角色，令人们更加健康和环保，未来的发展非常值得期待。
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。
单细胞蛋白名词解释
单细胞蛋白名词解释单细胞蛋白是一种由微生物製造的蛋白质制品，用于作为食品和饲料的替代品。
它是利用微生物（如细菌、酵母、微藻等）在发酵过程中生产大量蛋白质。
这种蛋白质具有高度的营养价值和可持续性，可以提供人体所需的多种氨基酸，而无需传统农业生产方式中的大面积农田、水资源和化肥农药等资源。
单细胞蛋白的制备过程通常包括菌种培养、发酵和分离纯化。
首先，选用合适的微生物菌种进行培养，提供适当的营养条件，如碳源、氮源等，以促进其生长和繁殖。
然后，在适当的温度、pH值和氧气含量条件下，进行大规模的发酵过程，产生大量的细胞生物量。
最后，通过离心、过滤等方法将细胞分离出来，去除其他杂质物质，最终得到纯净的单细胞蛋白。
单细胞蛋白具有许多优点。
首先，它具有高蛋白质含量，通常可以达到50%以上，远高于传统食物中的蛋白质含量。
其次，它富含多种必需氨基酸，适合作为植物和动物蛋白质的替代品，可以满足人体对蛋白质的需求。
此外，它不含胆固醇、转基因成分和抗生素等有害物质，对人体健康无负面影响。
此外，单细胞蛋白的生产过程相对简单，占用空间小，使用水资源和化肥农药量少，对环境影响较小，具有良好的可持续性。
单细胞蛋白具有广阔的应用前景。
首先，它可以作为高蛋白饲料添加剂用于畜牧养殖，代替传统的鱼粉、骨粉等饲料原料。
这不仅可以降低饲料成本，还可以减少对海洋资源的压力。
其次，单细胞蛋白可以作为人类食品的重要组成部分。
在未来的食品供应中，单细胞蛋白可以作为替代肉类和植物蛋白质的有效选择，有助于解决全球食物供应和安全性的问题。
尽管单细胞蛋白在营养和可持续性方面具有许多优势，但仍然存在一些挑战。
首先，其成本相对较高，需要进一步降低生产成本才能在市场上竞争。
其次，公众对于新型食品的接受度和食品安全性的关注度较高，需要加强相关政策法规和公众宣传教育，促进单细胞蛋白的广泛应用。
此外，与传统食品相比，单细胞蛋白的口感和风味可能存在差异，需要进一步改进技术，提高其食用的可接受性。
微生物蛋白
微生物食品——单细胞蛋白舒宜宝 0953010813 潇湘学院机械设计制造及其自动化摘要：微生物都是核酸和蛋白质的实体，大多是单细胞，用发酵法生产这些单细胞微生物就可以得到极为丰富的单细胞蛋白。
微生物的繁殖速度惊人，一头体重500千克的牛，每天只能合成0.5千克的蛋白质。
而500千克的活菌体，只要有合适的条件，在24小时内能够生产1250千克的单细胞蛋白质［1］。
单细胞微生物制造出来的蛋白质可以制造人造肉、人造鱼、人造面粉等食品。
关键词：微生物、食品、单细胞蛋白、营养在日常生活中，我们不论有意无意，经常直接食用微生物或含有微生物的食品。
平常我们吃的蘑菇就是微生物的一种，令人难以置信，细菌和其他微生物含有和牛排一样多的蛋白质。
微生物食品在人类食谱中的比例越来越重。
（一）单细胞蛋白概念1966年，在麻省理工学院召开的会议上，第一次提出单细胞蛋白的概念。
单细胞蛋白又叫微生物蛋白、菌体蛋白。
按生产原料不同，可以分为石油蛋白、甲醇蛋白、甲烷蛋白等；按产生菌的种类不同，又可以分为细菌蛋白、真菌蛋白等。
1967年在第一次全世界单细胞蛋白会议上，将微生物菌体蛋白统称为单细胞蛋白［2］。
（二）单细胞蛋白含丰富营养物质及其原料来源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；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。
一般成年人每天食用10～15 g干酵母，就能满足对氨基酸的需要量。
单细胞蛋白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，如辅酶A、辅酶Q、谷胱甘肽、麦角固醇等［3］。
而且单细胞蛋白质里氨基酸的种类比较齐全,有几种在一般食物里缺少的氨基酸,再单细胞蛋白里却大量存在.另外,还含有多种维生素,这也是一般食物所不及.不仅外形相象,而且味道鲜美,营养也不亚于天然的鱼肉制品，在畜禽的饲料中,只要添加3-10%的单细胞蛋白,便能大大的提高饲料的营养价值和利用率.用来喂猪可增加瘦肉率;用来养鸡可多产蛋;用来饲养奶牛还可提高产奶量.在井冈霉素、肌苷、抗菌素等发酵它又可代替粮食原料.（三）单细胞蛋白优点第一，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。
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。
单细胞蛋白SCP的生产
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。
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单细胞蛋白不仅能制成“人造肉”，供人们直接食用， 还常作为食品添加剂，用以补充蛋白质或维生素、矿物质等。 由于某些单细胞蛋白具有抗氧化能力，使食物不容易变质， 因而常用于婴儿米粉及汤料、作料中。由于酵母的含热量低， 也常作为减肥食品的添加剂。此外，单细胞蛋白还能提高食 品的某些物理性能，如意大利烘饼中加入活性酵母，可以提 高饼的延薄性能。酵母的浓缩蛋白具有显著的鲜味，已广泛 用作食品的增鲜剂。
生物反应器：利用酶或生物体（如微生物）所具有的 生物功能，在体外进行生化反应的装置系统。
根据生物反应过程中所使用的生物催化剂 不同可将生物反应器分为：
酶反应器和细胞生物反应器。 生物反应器应具备的条件： 能维持一定的温度、pH、反应物(如营养物质、 溶解氧等)浓度 应具备良好的传质、传热和混合性能，以便为 生物反应的顺利进行提供适宜的环境条件。 细胞生物反应器除具备上述特性外，还要求有 一定的除菌及密封设备，以防止生产过程中因微 生物侵入造成的杂菌污染。
3、发酵过程反应的专一性强，可以得到较 为单一的代谢产物。 4、发酵过程中对杂菌污染的防治至关重要。
除了必须对设备进行严格消毒处理和空 气过滤外，反应必须在无菌条件下进行。如 果污染了杂菌，生产上就要遭到巨大的经济 损失，要是感染了噬菌体，对发酵就会造成 更大的危害。因而维持无菌条件是发酵成败 的关键。
纤维质原料发酵前需经合适的预处理，冷却后即可进行 酶解。参与酶解的纤维素酶系有羧甲基纤维素酶、纤维素二 糖酶和葡萄糖苷酶。三种酶的协同作用，将纤维素水解成葡 萄糖单体，为生产SCP酵母菌提供可发酵性的糖。 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，开发利用单细胞蛋白已成为许 多国家增产粮食的新途径。
发酵工业上使用的种子必须具备的条件： ①生长旺盛，活力较高，延迟期短，接种 到发酵罐后能迅速生长； ②细胞浓度适宜，以保证在大型发酵罐中 有适当的接种量； ③生理状态稳定； ④无杂菌污染； ⑤生产能力保持稳定
（三）培养基灭菌 若发酵培养基中夹杂有其他微生物，将导致 下列后果： （或为什么要对培养基灭菌）
通用机械搅拌型生物反应器内通常安装消泡 装置，抑制泡沫的形成。
附属系统是指用以观察发酵液情况的视镜装 置和强化发酵液混合的挡板等设备。
2、机械搅拌自吸式反应器
优点：
（1）可以利用搅拌器旋转时产生的抽吸力吸 入空气，不需要空气压缩机提供压缩空气， 从而省去了空气系统，使设备成本降低。 （2）其搅拌器是一个空心叶轮，叶轮快速旋 转时，液体由于离心作用而被甩出，并在叶 轮空心部分形成负压，从而将罐外的空气吸 到罐内。同时，空气因受到高速流动液体的 摩擦剪切作用而变成细小的气泡，均匀分散 在液体之中，然后借助导轮流将气液混合物 导入发酵液中并与之混合。
通气部分的作用：是从罐的底部向罐内通入 无菌空气，一般入口空气压力为0.1～ 0.2MPa(表压)，罐顶部有空气出口。
进出料口：是指进料和出料用的系统，同时 还配有补料口装置等
测量系统：作用在于测量发酵过程中的pH值、 溶解氧等相关数据，以便对发酵过程进行随 时的监测并及时对发酵参数进行调整。此外， 测量装置应能承受一定的灭菌温度并在长时 间内保持稳定。
评价生物反应器的两个重要指标：
生产能力 产品质量
微生物反应器
1、机械搅拌型微生物细胞生物反应器(通用型) 测部 主 量分 要 系、 由 统通 壳 和气 体 附部 、 属分 控 系、 温 统进 部 等出 分 组料 、 成口 搅 。、 拌
壳体的作用：为整个发酵过程提供一个密封的 环境，防止杂菌污染；同时为了能在一定压力下 进行高温灭菌，要求罐体承受的压力至少在 0.3MPa以上。
控温部分的作用：是保证发酵过程在恒温条件 下进行，并将生物氧化和机械搅拌产生的热量 及时移去
搅拌部分的作用：使罐内物料混合良好，液体中的 固形物料保持悬浮状态，这样有利于菌体与营养物 质充分接触，便于营养吸收。另一方面，搅拌器可 以打碎气泡，增加气液接触面积，提高气液间的传 质速率，加强氧的传递效果及消除泡沫。
连续培养过程中，微生物细胞所处的环境条
件，如营养物质的浓度、产物的生成速度、pH 值以及微生物细胞的浓度和比生长速度等参数 自始至终基本保持不变，甚至还可以根据需要 来调节微生物细胞的生长速度。
连续培养的最大特点：微生物细胞的生长速 度和产物的代谢生成均处于恒定状态，因而可 以达到稳定、高速培养微生物细胞或产生大量 代谢产物的目的。
3、补料分批培养 概念：根据菌株生长和初始培养基的特点， 在分批培养的某些阶段适当补加培养基，使 菌体或其代谢产物的生产时间延长。 补料分批培养在发酵工业上主要用于发酵 生产单细胞蛋白、氨基酸、抗生素、维生素、 酶制剂、有机酸以及有机溶剂等。
补料分批培养类型：
连续补料
非连续补料 多周期补料，
广义 “发酵”的定义
工业上所称的发酵:泛指利用微生物细胞制造
某些产品或净化环境的过程，它包括厌氧培养 的生产过程，如酒精、丙酮、丁醇、乳酸等， 以及通气（有氧）培养的生产过程，如抗生素、 氨基酸、酶制剂等的生产。 产品即有细胞代谢产物，也包括菌体细胞、酶 等。
发酵工程的概念：指采用现代工程技术手段， 利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用 的产品，或直接把微生物应用于生产过程的一 种新技术。
5、能够专一性地和高度选择性地对某些较为 复杂的化合物进行特定部位地氧化、还原 等化学转化反应，也可以产生比较复杂的 高分子化合物。 6、通过变异和菌种筛选，可以获得高产的优 良微生物菌种，使生产设备得到充分利用， 也可以获得按常规方法难以生产的产品。 7、工业发酵与其他工业相比，投资少，见效 快，并可以取得显著的经济效益。
基本工艺过程
（一） 微生物发酵工艺类型
1、分批培养
概念：又称分批发酵，指在一个密闭系统内 投入有限数量的营养物质后，接入少量的微 生物菌种进行培养，使微生物在特定的条件 下只完成一个生长繁殖周期的培养方法。
2、连续培养 概念：又称连续发酵，指按一定的速度向培 养系统内添加新鲜的培养基，同时培养液以 相同的速度流出，从而使发酵罐内培养物的 液量维持恒定，使微生物细胞能在相对恒定 的状态下生长。
①生产菌与杂菌在培养基中同时生长，使生
产菌丧失生产能力；
②在连续发酵过程中，杂菌有时会比生产 菌生长快，使生物反应器中杂菌占优势； ③杂菌过度生长会污染最终产品，
④杂菌代谢所产生的物质，使目的产物的 分离困难；
⑤杂菌使目的产物降解。 ⑥发酵过程中，若发生噬菌体污染，生产 菌细胞会发生溶菌现象，使发酵产物的最 终产量或活力大幅度下降。
1.2 作为畜禽饲料添加剂 中国是蛋白原料缺乏的国家，随着饲料工业的迅速发展 和生产的高度集约化，对优质饲料蛋白原料的需求日趋增大， 目前饲料优质蛋白原料的主要来源是鱼粉，而作为一种亚稀 缺资源，鱼粉已经在各主要产地如秘鲁等国受到严格限产保 护。需求的膨胀和来源的快速减少，正是目前饲料优质蛋白 原料面临的尴尬处境。一些西方发达国家先行一步，将解决 优质饲料蛋白来源的目光投向了生物技术产品—单细胞蛋白。
缺点
（ 1 ）进罐空气处于负压状态，容易增加杂菌侵 入的机会。 （2）搅拌容易导致转速提高，有可能使某些微 生物的菌丝被切断，影响细胞的正常生长。
BIOTECH- X JS型机械搅拌不锈钢发酵罐
3、气升式环流反应器
类型：内环流式
外环流式
它们都是借助设在环流管底部的空气喷嘴将 空气以250～300m/s的高速喷入环流管，使气 泡分散在培养基中。
典型的发酵过程示意图
二、发酵工程的特点
1、发酵过程一般都是在常温常压下进行的生物化 学反应，反应安全，要求条件比较简单。 2、发酵所用的原料简单粗放。 通常以淀粉、糖蜜或其他农副产品为主，只要加入 少量的有机和无机氮源就可进行反应。微生物因不 同的类别可以有选择地去利用它所需要的营养。基 于这一特性，可以利用废水和废物等作为发酵的原 料进行生物资源的改造和更新。
三、发酵工程的内容
依据最终产品的性质和特点，工业发酵过程 可归纳为： 1、以菌体为产品的发酵 生产制作面包的酵母菌 ; 生产作为人类或 动物食物的微生物细胞（即单细胞蛋白质） 2、以微生物的酶为产品的发酵 提取微生物酶制剂
3、以微生物的代谢产物为产品的发酵
当微生物进入稳定期后，代谢产生如氨基酸、
3 生产SCP对菌种的要求 SCP的生产工艺依据原料和菌种的特性的不同而异。以 淀粉质为原料生产SCP，需先将淀粉质原料水解成酵母菌能 直接利用的葡萄和麦芽糖，如产朊假丝酵母在这种底物上进 行液体深层发酵，蛋白产量高，而且菌体生长繁殖速度较快。 目前以淀粉质为原料生产SCP的最佳方法是酵母菌混合培养 法，即采用对淀粉分解活力高的酵母（或霉菌）与快速生长 的酵母混合培养。而糖蜜、单糖只需选用一种SCP生产菌即 可进行直接发酵。如尖孢镰刀霉菌、绿色木霉等可直接利用 废糖蜜原料进行液体深层发酵生产SCP。
用 途 含酒精饮料中的活性成分 与石油混合后，可作为汽车燃料 食品、化学工业中多种用途 溶剂 药品、调味品 调味品 食品添加剂、提高油类回收率 食品添加剂、药品
发酵设备与基本工艺过程
一、 生物反应器(发酵罐)
利用生物工程技术进行生产的过程统称为生物反 应过程 。 采用活细胞(包括微生物、动植物细胞)作为生物 催化剂的生物反应过程称为发酵过程或细胞培养 过程。 采用游离或固定化酶作为生物催化剂的生物反应过程， 则称为酶反应过程。
微生物与单细胞蛋白
单细胞蛋白
1单细胞蛋白的作用 1.1 作为食用蛋白质 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，远远超过了一般动植物食品，而且氨基酸的组成 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。一般成年人每天食用10～15g干酵母，就能 满足对氨基酸的需要量。单细胞蛋白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。