单细胞蛋白

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【摘要】本文简单概述了单细胞蛋白，及单细胞蛋白在工业、农业、饲料等方面的

应用；阐明了单细胞蛋白的开发和生产前景

【关键词】单细胞蛋白安全性提取制备工艺应用发展前景

目录

引言:单细胞蛋白的营养价值极高，氨基酸的组成较为齐全，

含有人体必需的8种氨基酸，而且生产效率高，生产

原料来源广，可以工业化生产，它不仅需要的劳动力

少，不受地区、季节和气候的限制，而且产量高，质

量好。所生产的蛋白质等营养物质含量高，对人体无

致病作用，味道好并且易消化吸收，对培养条件要求

简单，生长繁殖迅速等。单细胞蛋白的生产过程也比

较简单，目前有多种提取工艺。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。单细胞蛋

白既可变废为宝，又可获得高层次的综合经济效益，解

决环境污染问题。单细胞蛋白作为饲料蛋白，已被世界

广泛应用。作为一种新型食品原料的问世，单细胞蛋

白单细胞蛋白液受到都可接受性、安全性等问题。因

为单细胞蛋白的核酸含量在4%～18%，食用过多的核

酸可能会引起痛风等疾病。此外，单细胞蛋白作为一

种食物，人们在习惯和心理上一时也难以接受。因此

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研究单细胞蛋白的提取方法及发展方向是一个必要

的问题。

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内容：

《单细胞蛋白的提取方法及发展方向研究》

单细胞蛋白的概述

单细胞蛋白：英文名Single-Cell-Protein，简称SCP。是从人工培

养的单细胞生物中获得的菌体蛋白质，又叫微生物蛋白，菌体蛋白。

作为一种生物化工高新技术产品单细胞蛋白是由许多工农业废料及

石油废料微生物菌体。因而，单细胞蛋白不是一种纯蛋白质，而是由

蛋白质、脂肪、碳水化合物、核酸及不是蛋白质的含氮化合物、维生

素和无机化合物等混合物组成的细胞质团。

单细胞蛋白的特点：

第一，营养物质极为丰富。其中，蛋白质含量高达

40%～80%，（而作物中蛋白质含量最高的大豆仅达35％~45％），比

大豆高10%～20%，比肉、鱼、奶酪高20%以上；从氨基酸的组成来看，

单细胞蛋白中除含硫氨基酸不足外，其他氨基酸含量充足并保持良好

的平衡。同时还含有多种维生素、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。

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第二，原料来源广泛，可就地取材，廉价大量地解决原料问题。

一般有以下几类：1.碳水化合物。2.烃类、石油、天然气及相关产品，

如原油、柴油、甲烷、乙醇等；3.无机气体4.有机工农业废水（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；）

第三，单细胞蛋白质生产周期短，效率高。如酵母菌在良好

条件下每接种100千克，1天即可获得2500千克酵母，其生长繁殖

速度约为大豆的1300倍，为动物生长的2000倍。微生物的生长速度

世代周转迅速因此生产效率高。

第四，节约土地，可以完全工业化生产。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。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。

第五，单细胞生物易诱变，比动、植物品种容易改良，

因此可采用物理、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。

第六，核酸含量高，细菌细胞中核酸含10%-18%。酵母（干

基）6%-11%,肉只有2%。核酸过多会抑制动物的生长，若摄入过多的

核酸，会造成血液中含酸量上升，大多数动物和人代谢利用核酸的能

力有限，可导致体内尿酸积存。由于尿酸在生理的PH条件下是微溶

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的，它会在关节沉淀或析出结晶，造成痛风或风湿性关节炎；又由于

在尿中含量大于其溶解度，会在泌尿系统中沉淀成结石。

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单细胞蛋白的安全性：

核酸问题：

核酸的组成成分嘌呤碱基，在动物体内会转变成尿酸，尿酸在

无脊椎动物、鱼类、两栖类和许多哺乳动物体内会在尿酸酶的作用下

继续转变成水溶性更大的尿囊素，因此饲料中即使有很高含量的嘌呤

存在不会造成危害。人体内尿酸酶含量很低，嘌呤基本分解代谢物为

低溶解度的尿酸摄入过多的嘌呤化合物则会使血浆和尿液中尿酸含

量过高从而导致它在关节与软组织中积累和形成尿路结石。另外，细

胞中有难于消化的类脂——细胞膜，影响蛋白质等营养物质的消化吸

收。因此在使用时要限量使用。所以作为人类食品的SCP其摄入量必

须加以控制。成年人每日摄入核酸量不得超过2g，食用的SCP也必

须是除核酸产品。

食品安全对SCP的影响：

SCP作为饲料蛋白已被广泛的应用，但作为人类食品联合国蛋

白质咨询组织对SCP的安全性评价做出了一系列的规定：生产菌株不

是病原菌，不产生毒素；石油原料中多环芳香族烃含量低，农产品原

料中重金属与农药的残留量不能超过标准；培养及产品处理过程中无

污染，无溶剂残留；产品中应无病原菌、无活细胞、无原料和溶剂残

留；产品必须进行小白鼠和大白鼠的毒性试验和两年的致癌实验，还

要进行传代遗传、哺乳、致畸及变异应实验。这些试验通过后，还要

安排作人的临床试验，测定scp对人的可接受性和耐受性。可用于食

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品的scp生产的酵母菌主要有酿酒酵母、产朊假丝酵母和乳清酵母

(脆壁克鲁维酵母）等。

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单细胞蛋白的提取方法：

单细胞蛋白的生产要求：生产菌种繁殖速度快，菌体收量大；原料价

格低，易得到或利用工农业废料；菌种营养要求底，培养方法简单；

发酵时不易污染杂菌，分离回收容易；菌体蛋白含量高，氨基酸组成

好，适口性好；菌体及蛋白无毒性、病原性及致癌性；不产生废水及

其他污染；易于包装运输和储藏。

单细胞蛋白的生产步骤包括原料处理、发酵基质的调配、发酵条件的

控制、菌体回收及分离、纯化等几个环节。发酵过程中温度的控制、

氧的供应及热量的排放是生产中要注意的问题。饲用单细胞蛋白生产

可采用固体发酵，使用单细胞蛋白生产采用液体发酵工艺，发酵结束

后，收获的方法有离心分离和压滤法。菌体收获后必须洗涤数次，以

尽量将培养基洗掉。藻类的培养则是在池内进行，并需要足够的光照，

培养过程要经常搅拌以补充表面养分。

单细胞蛋白的一般工艺流程：

通气原料——上清液

↓↓↑

菌种→种子扩大→发酵罐培养→培养液→分离→菌体

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↓

动物饲料←干燥←洗涤或分解←↓

↓

食品←干燥←纯化←蛋白质抽取←分离←水解

近几年主要的单细胞蛋白提取制备工艺技术及应用有：

（1）菌糠单细胞蛋白饲料生产方法

（2）单细胞蛋白质作为鱼类和贝类饲料的用途

（3）利用皂素生产废水发酵生产单细胞蛋白的方法

（4）单细胞蛋白材料的用途

（5）一种单细胞蛋白饲料的生产方法

（6）仅微溶于水或不溶于水的活性物质和单细胞蛋白质材料的混合

物的水分散体

（7）利用柑桔废渣生产单细胞蛋白(SCP)饲料的方法

（8）利用提取甾体皂甙元的残渣生产单细胞蛋白的方法

（9）一种单细胞蛋白质饲料及其加工工艺

（10）冷法絮凝提取味精废液中单细胞蛋白质的方法

（11）单细胞蛋白和蔗糖的生产方法

（12）利用抗氨固氮菌生产富硒单细胞蛋白,维生素E和菌肥的方法

（13）固态发酵生产单细胞蛋白

（14）一种单细胞蛋白的生产方法

（15）生产甜菜渣单细胞蛋白的新方法

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（16）利用啤酒废渣生产单细胞蛋白

（17）粗淀粉一步法生产单细胞蛋白技术

（18）固态法单细胞蛋白(SCP)塔式发酵机

（19）糟渣原料生产单细胞蛋白饲料技术

（20）一种利用浓醪酒糟生产单细胞蛋白的方法

（21）一种利用海洋酵母菌生产单细胞蛋白的工艺

（22）利用废糖蜜生产单细胞蛋白饲料的方法

（23）用大豆乳清废水生产单细胞蛋白的复配酵母的制备方法

（24）柑橘皮渣单细胞蛋白饲料生产技术

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单细胞蛋白的应用：

一、SCP在饲料中的应用

单细胞蛋白含有蛋白质、碳水化合物、无机盐、维生素等，其丰

富的营养，可作为饲料的蛋白源，配制饲料可代替部分鱼粉。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。据分析，酵母单细胞

蛋白中蛋白质含量为45％－55％，比大豆高30％以上；细菌的单细

胞蛋白中蛋白质的含量高达70％，比大豆高50％，比鱼粉高20％。

因此，在各类饲料中加入单细胞蛋白添加剂，可以取得诸如使猪长得

更快、牛产奶更多这样的效果。

二、SCP在食品加工中的应用：

SCP在食品加工中也有着重要作用，（1）可以增加谷类产品的

营养价值。选用高赖氨酸含量的单细胞蛋白加到面包等谷物食品中可

提高植物蛋白的生物价，也可提高谷物食品中的维生素。（2）它能

提高食品的物理性能，例如：经组织化处理的浓缩蛋白具有理想的咀

嚼性、松脆性、在水中无分散性。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。（3）它还能提高食品的风味，例如：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。酵母质壁分离物可作为烘烤食品的增香剂。

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三、SCP的其他应用：

由于SCP中维生素、矿物质含量丰富，因此常用于补充许多食

物所需全部或部分的维生素和矿物质。以酵母菌和假丝酵母菌生产的

SCP，可直接用作人的食品。从酵母菌体重可提取辅酶A、细胞色素C

及维生素等药物，此外，SCP还可用于合成现稳和粘合剂。

单细胞蛋白的发展前景：

食品安全对单细胞蛋白生产的影响：

全世界对食品安全的重视也限制了SCP的发展。食品安全不仅表现在

人的直接食品对饲料的原料的安全性也提出了要求。传统的以石油化

工为原料为主要碳源（烃类、甲醇、乙醇、乙酸等）的SCP生产既有

安全问题又受到石油短缺的影响。废弃物为原料的SCP粗放生产方式

生产也存在着化学和有害物质的污染问题。原料的问世，都会产生可

接受性、安全性等问题。单细胞蛋白也不例外。此外，单细胞蛋白作

为一种食物，人们在习惯上一时也难以接受。但经过微生物学家的努

力，这些问题会得到圆满解决。

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单细胞蛋白的发展前景：

中国作为一个人口大国，人口众多不仅粮食趋于紧张，食物结

构以植物蛋白为主，动物蛋白的摄入量与欧美各国相差悬殊，而且人

民的食品结构中存在着严重的蛋白质供应不足。而世纪生物科技革命

的主战场在大农业。开展新农业科技革命，应以生物工程为中心，改

革传统农业，创建新型农业。微生物新型农业的开发是生物工程技术

推动农业发展的主要体现。发展微生物新型农业，由植物、动物资源

为主组成的“二维结构”传统农业，调整为植物种植业、动物养殖业

和微生物发酵转化业的“三维结构”的新农业，这是一个产业结构健

全、资源节约型农业；此外，白色农业是节土、节水型农业，能缓解

传统农业“与人争地”、“与人争水”日益尖锐的矛盾。

微生物单细胞蛋白也更适合我国的国情，一但进入大规

模的商品化生产，必将对缓解蛋白饲料紧张、促进养殖业的迅速发展、

增强人民的体质发挥重要的作用，因此发展单细胞蛋白产业具有广阔

开发前景。

我们每年有数千万吨的稻壳、棉籽壳、玉米芯等农业废

弃物可以用来作为单细胞蛋白的生产原料。据有人测算，仅仅利用这

些废弃物的２０％，就可形成年产１００万吨单细胞蛋白的生产能

力，在工业生产的废渣废水中含有糖类和其他营养物质，从工厂排放

后极易发生腐败，严重污染环境。利用这些废弃资源生产单细胞蛋白

不仅可降低水的生物需氧量和化学需氧量，从而减轻环境污染。既可

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变废为宝，又可获得高层次的综合经济效益，解决环境污染问题。单

细胞蛋白作为饲料蛋白，已被世界广泛应用。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。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。

SCP单细胞蛋白的开发与生产一方面，微生物蛋白食品

的开发可以缓解耕地减少、粮食紧缺的矛盾，另一方面，高蛋白的微

生物蛋白食品的开发，也有利于改善人们的食品结构，满足我们既要

吃饱、又要吃好的要求。不仅为解决人类食品和饲料问题开辟了新

的途径，并且单细胞蛋白质研究发展的实验要比研究农作物或家畜的

实验易于进行，而且在极短的时间内就可得到有价值的数据与结果，

而人类自身也会直接从单细胞工业的发展中享受到巨大的利益。

一座占地不多，年产10万t单细胞蛋白的微生物工厂，

能相当于11.9988×104hm2耕地生产的大豆蛋白质，或是

19.998×106hm2原饲养牛羊生产的动物蛋白质。发展白色农业，可

实现“人畜分粮”的目标，能极大地缓解粮食紧缺问题，白色农业的

微生物饲料为畜牧业的发展提供保障。我国现有秸秆6亿多t，若其

中2亿t秸秆通过微生物发酵工程转化为饲料，则可得到800亿kg

饲料粮，约为目前我国年用饲料粮的1/2，真正实现“人畜分粮”。

通过引进新物种，开发挖掘潜在生态位，增加多功能循环链，提高系

统综合生产力。微生物肥料、食用菌和沼气菌的引入，填补了农业生

态系统中的一些潜在生态位；微生物肥料和微生物农药的应用，可以

减少能源、资源消耗，减轻环境污染，实现农业动植安全生产和生态

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环境保护；食用菌及沼气菌的引入食物链后具有多种功能，如可实现

食品、饲料、燃料和肥料的协调生产和利用，大大提高了有机废弃物

的利用效率；微生物生态环保护剂可清除空气中韵有毒气体、水和土

壤中的有害重金属及有害化学物质，是世界上正在发展的一项环保新

产业。新型微生物农业的崛起，标志着我国新的农业科技革命的到来，

它符合生态大农业的发展要求，必将使我国的农业发展走上一条高效

和可持续发展之路

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。单细胞蛋白作为当前比较尖端的科技产品，还处于刚刚起步阶段，尤其在我国还不成熟，

其发展前景是广阔的

参考文献：

⑴王尔冒主编食品营养与卫生科学出版社出版，2004

⑵周家春食品行业新技术化学工业出版社，2005

⑶郭雪山，肖玫单细胞蛋白的应用及其开发前景中国食物与营养2006，5，5

⑷钱爱东食品微生物学中国农业出版社2008，2、

⑸魏瑶.单细胞蛋白[J]四川粮油科技2003，4

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致谢词

美好的大学生活，伴着这篇论文的最后一个字结束。三年的时光，学习充盈

了我知识的宝箱，生活丰盈了我稚嫩的羽翼，让我不断地成长。

这篇论文是我学习成果、无数教诲、关爱和帮助的结晶。很庆幸这些年来我遇到

了许多恩师益友。感恩之情难以用语言量度，谨以最朴实的话语致以最崇高的敬

意。

首先，我要感谢我的指导教师冷妍老师。不仅在论文的完成上给予我指导，

还在三年的学习上、生活上还是工作上都给予了我无私的帮助和热心的照顾，让

我在诸多方面都有所成长。其次，感谢我的专业课老师，你们传授给我的知识让

我在食品检测和营养学的理论和实践中不断地前进，是我成长的源泉，也是完成

本论文的基础。同时，我要感谢辽阳职业技术学院所有教过我的老师，是他们传

授给我方方面面的知识，拓宽了我的知识面，培养了我的功底。还要感谢我的各

位朋友、同学、室友等能和相遇、相交、相知是人生的一大幸事。

最后，感谢我的家人，他们是我生命中永远的依靠和支持，他们无微不至的

关怀，是我前进的动力；他们的殷殷希望，激发我不断前行。没有他们就没有我，

我的点滴成就都来自他们。

本论文的完成远非终点，文中的不足和浅显之处则是我新的征程上一个个

新的起点。

我将继续前行！

（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）