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食品蛋白新资源 微生物菌体蛋白 又称单细胞蛋白 1 一 微生物菌体蛋白 单细胞蛋白 的特点 1单细胞蛋白 SingcellProtein SCP 有称为微生物蛋白或菌体蛋白 是指酵母菌 霉菌 非病原细菌等单细胞委身物体所含的蛋白质 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 2 2单细胞蛋白的优点 1 原料广泛 利用原料广可就地取材 廉价大量地解决原料问题 生产单细胞蛋白的原料来源极为广泛 一般分为四类 一是糖质原料 如淀粉或纤维素的水解液 亚硫酸纸浆废液 制糖的废蜜等 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 如农林加工产品的下脚料 食品工厂的废水下脚料等 这些资源数量多 而且用后可以再生 还可实现环境保护 3 2 营养丰富 除蛋白质还有维生素 核酸 矿物质等 SCP营养丰富与黄豆粉相比 蛋白质含量高达15 而可利用氮比大豆高20 如添加蛋氨酸则可利用氮达95 以上 如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 4 3 生产速率高一般蛋白质生产速度同猪 牛 羊等体重的倍增时间成正比 微生物的倍增时间比牛 猪 鸡等快千万倍 如细菌 酵母菌的倍增时间为20 120h 霉菌和绿藻类为2 6h 植物1 2周 牛1 2个月 猪4 6周 据估计 一头500kg 牛每天生产蛋白质0 4kg 而500kg酵母至少生产蛋白质500kg 5 4 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tSCP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 6 5 可以完全工业化生产 单细胞蛋白生产比农业生产需要的劳动力少 又不受地区 季节和气候条件的制约 可在占地有限的小设备上进行 不仅数量大 而且质量好 远远超过现有粮食品种的蛋白质 许多国家单细胞蛋白的生产已具有很大的规模 取得了丰硕成果 前苏联年产单细胞蛋白质达数百万吨以上 保加利亚也有几十万吨之多 德国 美国 前苏联 加拿大等国早已用单细胞高活性生物饲料代替了鱼粉 7 6 单细胞生物易诱变 比动 植物品种容易改良可采用物理 化学 生物学方法定向诱变育种 获得蛋白质含量高 质量好 味美 并易于提取蛋白质的优良菌种 8 二 单细胞蛋白应用 1在饲料业的应用 单细胞蛋白作为饲料蛋白 已被世界广泛应用 例如用假丝酵母及产朊酵母作为菌种 利用亚硫酸废液或石油生产酵母菌体 可用于牲畜饲料 用它喂养家禽 家畜 效果好 生长快 奶牛产奶多 鸡产蛋率增高 并能增强机体免疫力 9 2在食品工业中的应用 1 直接作为食品 以酵母菌和假丝酵母菌生产的单细胞蛋白 可直接用作人的食品 2 强化营养的添加剂 提高各类产品的蛋白质生物价 补充许多食物所需全部或部分的维生素和矿物质 3 改变食品的风味和理化性质 例如 把活性干酵母加入意大利烘饼中可提高其延薄性能把食用酵母以1 3 的比例加入肉制品中可提高肉与水及脂肪的结合能力 酵母的浓缩蛋白质具有显著的鲜味 已被广泛作为饲料 肉汁等食品的增香剂 10 三 生产单细胞蛋白的微生物资源 生产单细胞蛋白的基本要求 1 对基质的菌体产率高 生长速度快 2 菌体细胞以大的为好 并含较多的蛋白质 3 培养的最适温度较高 其生长pH以偏酸为佳 4 能耐浓度高的基质 5 使用菌种应无毒性 在培养期间不使基质产生有害物质 11 1酵母 特点 原料广泛 生产上适应于低pH下培养 不易污染 因个体大 比细菌更易从培养介质中回收 容易被人接受2细菌 特点 生长速度快 生产效率高 蛋白质含量高 必须氨基酸齐全等 但个体小 产品回收困难 核酸含量高作食品困难 适合做饲料 12 3霉菌 特点 蛋白质含量低 但糖化能力高 直接利用淀粉原料生产SCP 4藻类 能利用二氧化碳 阳光生产 蛋白质高 品质好 可供人食用 如螺旋藻 小球藻等 但成本高 13 单细胞蛋白生产中常用的微生物种类示例 14 四 单细胞蛋白安全性 安全性评价是关系到单细胞蛋白能否作为饲料和食品的首要问题 联合国蛋白质咨询组 PAG 对其安全性评价作出规定为 生产用菌株不能是病原菌 生产用菌株不产生毒素 生产用资源和过程严格要求 例如重金属和农药残留含量 不能超过要求 在培养条件和产品处理中要求无污染 无溶剂残留和热损害 最终产品应无病菌 无活细胞 无原料和溶剂残留 对最终产品还必须进行小动物毒性试验 小白鼠和大白鼠 等 15 单细胞蛋白在我国的应用 近年来 我国先后对以石油 石蜡 甲烷 甲醇 乙醇 酸水解棉籽壳 酶解糖糟渣 酶水解蔗渣 酶水解木屑 酶水解秸秆纤维及食品 发酵工业等废液为原料生产单细胞蛋白饲料进行了广泛的研究 取得了不少研究成果 现已建成单细胞蛋白主产工厂50多家 年产量达1万多吨 如广东微生物研究所利用固体发酵法生产蛋白草