单细胞蛋白研究现状和前景展望1由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“单细胞测序研究现况”。
单细胞蛋白研究现状和前景展望
曾智科刁治民徐广王坚肖前青
(青海师范大学 生命与地理科学学院青海西宁81008)
摘要: 本文概括了生产单细胞蛋白的单细胞生物特性、生产单细胞蛋白的原料、在饲料和食品工业中的应用以及生产原理;阐明
单细胞蛋白开发价值、存在问题以及解决方法;展望了生产前景。
关键词:单细胞蛋白小球藻真菌
单细胞蛋白亦称微生物蛋白,缩写为SCP,主要是从酵母菌、细菌、放线菌、霉菌、微型藻等单细胞生物和具有简单结构的多细胞生物中所提取的蛋白质(广义的还包括细胞体)称为单细胞蛋白质,目前工业化生产的单细胞蛋白几乎都是来自酵母菌。早在1967年5月25日美国应用科学与工程顾问委员会对联合国经社理事会提出的报告书中就提到:在开展人类新的食用产品方面,单细胞蛋白质在开展人类新的食用产品方面,是目前最有希望最有前途最可行的。单细胞蛋白具有营养高(据测定,一般单细胞蛋白蛋白质含量为40%-80%,其中酵母类45%-55%,霉菌类30%-50%,细菌高达69%-80%,藻类60%-70%)、成本低、产量高、原料广等特点,特别对于缓解世界面临食物短缺、环境污染和能源缺乏等问题尤其显得重要。单细胞蛋白的种类和特点
1.1 真菌蛋白
1.1.1酵母蛋白
1.1.1.1菌种
酵母属中绝大多数菌种都能够用来生产SCP,主要有以下菌种:酵母属、球拟酵母属、假丝酵母属、红酵母属、圆酵母属等。
1.1.1.2特点
营养丰富:粗蛋白质45％～60％含有几乎所有的必需氨基酸,尤其是赖氨酸、苏氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸等必需氨基酸含量高,其中赖氨酸5％～7％,蛋氨酸＋胱氨酸2％～3％,还含有丰富的VB1,Vnz,Ve6,VB12、和烟酸、泛酸、糖类等。
1.1.2其他真菌蛋白
1.1.2.1菌种
地霉属、曲霉属、根霉属、木霉属、镰刀菌属和伞菌目的霉菌等。
1.1.1.2特点
营养价值接近酵母蛋白,但没有酵母蛋白口感好和安全性高,大规模生产受到限制。
1.2 藻类蛋白
1.2.1藻类种类
主要有小球藻属、栅列藻属和螺旋藻属等。研究、利用最多的是螺旋藻。
1.2.2特点
小球藻为绿藻门自养型单细胞藻类,是第一种人工培养的微藻。小球藻富含蛋白质、脂质、多糖、食用纤维、维生素、微量元素和活性代谢产物,具有很好的保健和药理作用。小球藻光合效率高,且易培养。
1.3 细菌蛋白
1.3.1 菌种
常见的有甲烷极毛杆菌属、氢极毛杆属以及放线菌属中的分枝杆菌、小球菌、甲基极毛杆菌等非病原性细菌和光合细菌。目前生产细菌蛋白的菌种主要以光合细菌为主,包括似真细菌的红螺细菌、绿硫细菌、着色细菌及似藻的蓝细菌。
1.3.2 特点
光合细菌能进行光合作用,营养丰富:含有60％以上的蛋白质以及多种维生素,特别是维生素 B2、叶酸、生物素的含量是酵母的几十倍。此外,含有生物活性物质,如辅酸Q10、抗病毒物质及促生长因子等。最近研究表明细菌蛋白可对抗癌症细胞,这为细菌蛋白的利用开辟一条新途径。生产单细胞蛋白的原料
1)糖类包括造纸废液、淀粉废液、甜菜渣、甘蔗渣、糖蜜废液、棉籽饼、木材水解废液、玉米淀粉渣、果渣、饴糖渣、各种农作物的秸秆。特别是秸秆,因为秸秆产量大、来源广,我国每年达7 亿t 以上。所以,以秸秆作为原料生产SCP 具有广阔的前景。
2)醇类主要包括酒精废液、白酒糟、啤酒糟、果酒渣、甲醇、乙醇等工业废液和废渣。如能依托酿酒厂来制造SCP,则既能降低污染又能获得SCP,从而提高经济效益。
3)烃以及烃的衍生物类主要包括石油原料, 如柴油、石蜡、正烷烃、天然气等以及煤炭的干馏产物,如多种芳香族化合物等。
4)有机酸类主要包括工业废液类醋糟、醋酸、生产味精的废液。
5)氢、无机碳主要生产氢细菌蛋白,氢细菌属于自养菌,可以利用无机碳作为唯一碳源,以分子氢作为能源,进行化能自养型生长。生产蛋白含量极高的SCP。自养产碱杆菌是当前氢细菌中被研究最多,最优秀的SCP生产菌,这种菌体蛋白质含量高达70%～80%。
6)光能和无机碳源主要指一些能进行光合作用的自养微生物,如小球藻、蓝藻等。3 单细胞蛋白的生产特点和生产流程
3.1 生产特点
一般具有以下特点:原料来源广泛且多、生产周期快、效率高、单细胞蛋白营养丰富、工业化生产、技术和设备要求较高、易被杂菌污染等。
3.2 生产流程
菌种的选育,可获得高产菌种。菌种的活化、扩大培养与进一步扩大培养,得到大量菌株。发酵原料的预处理、发酵培养基的配置及灭菌,为发酵作准备。大型发酵,可在大型发酵操作,注意调节Ph、温度、溶氧和削泡等。代谢产物和细胞的分离再经过干燥获得单细胞蛋白。4 SCP的用途
4.1动物饲料
可作为鱼类、猪、鸡、鸭等家禽以及牛、羊、马的饲料,能提高肉、蛋、奶产量。
4.2 食品
早在第一次世界大战,德国为解决食品短缺就开发了酵母蛋白。单细胞蛋白具有很高的营养价值。它的蛋白质含量可达到40-80%,远远超过一般的动植物食品。而且单细胞蛋白质里氨基酸的种类比较齐全。另外,还含有多种维生素、多糖和脂类,这也是一般食物所不及。正是由于单细胞蛋白具有这些突出的优点,所以SCP 具有诱人的前景和广阔的市场。
4.3 其他
酵母本身可为药,如用之为治疗消化不良,SCP 可用于抗癌细胞,此外可供合成纤维、粘合剂、农药等。SCP的安全性
绝大多数生产SCP 的微生物是营腐生生活,广泛的原料来源有可能使SCP 带有某些重金属、农药残留物等有毒物质以及有害病原菌。SCP 虽然营养丰富,但核酸含量较高,如酵母为6%～11%,细菌为10%～18%,螺旋藻4%～6%。核酸在牲畜体内消化后形成尿酸,因家畜无尿酸酶,尿酸不能分解,随血液循环在家畜的关节处沉淀或结晶, 引起痛风症或风湿性关节炎。在人体内产生尿酸,引起结石病、肠胃病、痛风。因此,在生产SCP 的过程中如何除去核酸是开发SCP 所面临的重要问题,通常用化学和热处理方法降低。
