單細胞蛋白

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【摘要】本文簡單概述了單細胞蛋白，及單細胞蛋白在工業、農業、飼料等方面的

應用；闡明了單細胞蛋白的開發和生產前景

【關鍵詞】單細胞蛋白安全性提取制備工藝應用發展前景

目錄

引言:單細胞蛋白的營養價值極高，氨基酸的組成較為齊全，

含有人體必需的8種氨基酸，而且生產效率高，生產

原料來源廣，可以工業化生產，它不僅需要的勞動力

少，不受地區、季節和氣候的限制，而且產量高，質

量好。所生產的蛋白質等營養物質含量高，對人體無

致病作用，味道好并且易消化吸收，對培養條件要求

簡單，生長繁殖迅速等。單細胞蛋白的生產過程也比

較簡單，目前有多種提取工藝。單細胞蛋白不僅能制

成“人造肉”，供人們直接食用，還常作為食品添加

劑，用以補充蛋白質或維生素、礦物質等。單細胞蛋

白既可變廢為寶，又可獲得高層次的綜合經濟效益，解

決環境污染問題。單細胞蛋白作為飼料蛋白，已被世界

廣泛應用。作為一種新型食品原料的問世，單細胞蛋

白單細胞蛋白液受到都可接受性、安全性等問題。因

為單細胞蛋白的核酸含量在4%～18%，食用過多的核

酸可能會引起痛風等疾病。此外，單細胞蛋白作為一

種食物，人們在習慣和心理上一時也難以接受。因此

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研究單細胞蛋白的提取方法及發展方向是一個必要

的問題。

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內容：

《單細胞蛋白的提取方法及發展方向研究》

單細胞蛋白的概述

單細胞蛋白：英文名Single-Cell-Protein，簡稱SCP。是從人工培

養的單細胞生物中獲得的菌體蛋白質，又叫微生物蛋白，菌體蛋白。

作為一種生物化工高新技術產品單細胞蛋白是由許多工農業廢料及

石油廢料微生物菌體。因而，單細胞蛋白不是一種純蛋白質，而是由

蛋白質、脂肪、碳水化合物、核酸及不是蛋白質的含氮化合物、維生

素和無機化合物等混合物組成的細胞質團。

單細胞蛋白的特點：

第一，營養物質極為豐富。其中，蛋白質含量高達

40%～80%，（而作物中蛋白質含量最高的大豆僅達35％~45％），比

大豆高10%～20%，比肉、魚、奶酪高20%以上；從氨基酸的組成來看，

單細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。同時還含有多種維生素、碳水化合物、脂類、礦物質，以及

豐富的酶類和生物活性物質，如輔酶A、輔酶Q、谷胱甘肽、麥角固

醇等。

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第二，原料來源廣泛，可就地取材，廉價大量地解決原料問題。

一般有以下幾類：1.碳水化合物。2.烴類、石油、天然氣及相關產品，

如原油、柴油、甲烷、乙醇等；3.無機氣體4.有機工農業廢水（①

農業廢物、廢水，如秸稈、蔗渣、甜菜渣、木屑等含纖維素的廢料及

農林產品的加工廢水；②工業廢物、廢水，如食品、發酵工業中排出

的含糖有機廢水、亞硫酸紙漿廢液等；）

第三，單細胞蛋白質生產周期短，效率高。如酵母菌在良好

條件下每接種100千克，1天即可獲得2500千克酵母，其生長繁殖

速度約為大豆的1300倍，為動物生長的2000倍。微生物的生長速度

世代周轉迅速因此生產效率高。

第四，節約土地，可以完全工業化生產。生產不受季節

氣候的制約，易于人工控制，同時由于在大型發酵罐中立體式培養占

地面積少。單細胞蛋白生產比農業生產需要的勞動力少，又不受地區、

季節和氣候條件的制約，可在占地有限的小設備上進行，不僅數量大，

而且質量好，遠遠超過現有糧食品種的蛋白質。

第五，單細胞生物易誘變，比動、植物品種容易改良，

因此可采用物理、化學、生物學方法定向誘變育種，獲得蛋白質含量

高、質量好、味美，并易于提取蛋白質的優良菌種。

第六，核酸含量高，細菌細胞中核酸含10%-18%。酵母（干

基）6%-11%,肉只有2%。核酸過多會抑制動物的生長，若攝入過多的

核酸，會造成血液中含酸量上升，大多數動物和人代謝利用核酸的能

力有限，可導致體內尿酸積存。由于尿酸在生理的PH條件下是微溶

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的，它會在關節沉淀或析出結晶，造成痛風或風濕性關節炎；又由于

在尿中含量大于其溶解度，會在泌尿系統中沉淀成結石。

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單細胞蛋白的安全性：

核酸問題：

核酸的組成成分嘌呤堿基，在動物體內會轉變成尿酸，尿酸在

無脊椎動物、魚類、兩棲類和許多哺乳動物體內會在尿酸酶的作用下

繼續轉變成水溶性更大的尿囊素，因此飼料中即使有很高含量的嘌呤

存在不會造成危害。人體內尿酸酶含量很低，嘌呤基本分解代謝物為

低溶解度的尿酸攝入過多的嘌呤化合物則會使血漿和尿液中尿酸含

量過高從而導致它在關節與軟組織中積累和形成尿路結石。另外，細

胞中有難于消化的類脂——細胞膜，影響蛋白質等營養物質的消化吸

收。因此在使用時要限量使用。所以作為人類食品的SCP其攝入量必

須加以控制。成年人每日攝入核酸量不得超過2g，食用的SCP也必

須是除核酸產品。

食品安全對SCP的影響：

SCP作為飼料蛋白已被廣泛的應用，但作為人類食品聯合國蛋

白質咨詢組織對SCP的安全性評價做出了一系列的規定：生產菌株不

是病原菌，不產生毒素；石油原料中多環芳香族烴含量低，農產品原

料中重金屬與農藥的殘留量不能超過標準；培養及產品處理過程中無

污染，無溶劑殘留；產品中應無病原菌、無活細胞、無原料和溶劑殘

留；產品必須進行小白鼠和大白鼠的毒性試驗和兩年的致癌實驗，還

要進行傳代遺傳、哺乳、致畸及變異應實驗。這些試驗通過后，還要

安排作人的臨床試驗，測定scp對人的可接受性和耐受性。可用于食

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品的scp生產的酵母菌主要有釀酒酵母、產朊假絲酵母和乳清酵母

(脆壁克魯維酵母）等。

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單細胞蛋白的提取方法：

單細胞蛋白的生產要求：生產菌種繁殖速度快，菌體收量大；原料價

格低，易得到或利用工農業廢料；菌種營養要求底，培養方法簡單；

發酵時不易污染雜菌，分離回收容易；菌體蛋白含量高，氨基酸組成

好，適口性好；菌體及蛋白無毒性、病原性及致癌性；不產生廢水及

其他污染；易于包裝運輸和儲藏。

單細胞蛋白的生產步驟包括原料處理、發酵基質的調配、發酵條件的

控制、菌體回收及分離、純化等幾個環節。發酵過程中溫度的控制、

氧的供應及熱量的排放是生產中要注意的問題。飼用單細胞蛋白生產

可采用固體發酵，使用單細胞蛋白生產采用液體發酵工藝，發酵結束

后，收獲的方法有離心分離和壓濾法。菌體收獲后必須洗滌數次，以

盡量將培養基洗掉。藻類的培養則是在池內進行，并需要足夠的光照，

培養過程要經常攪拌以補充表面養分。

單細胞蛋白的一般工藝流程：

通氣原料——上清液

↓↓↑

菌種→種子擴大→發酵罐培養→培養液→分離→菌體

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↓

動物飼料←干燥←洗滌或分解←↓

↓

食品←干燥←純化←蛋白質抽取←分離←水解

近幾年主要的單細胞蛋白提取制備工藝技術及應用有：

（1）菌糠單細胞蛋白飼料生產方法

（2）單細胞蛋白質作為魚類和貝類飼料的用途

（3）利用皂素生產廢水發酵生產單細胞蛋白的方法

（4）單細胞蛋白材料的用途

（5）一種單細胞蛋白飼料的生產方法

（6）僅微溶于水或不溶于水的活性物質和單細胞蛋白質材料的混合

物的水分散體

（7）利用柑桔廢渣生產單細胞蛋白(SCP)飼料的方法

（8）利用提取甾體皂甙元的殘渣生產單細胞蛋白的方法

（9）一種單細胞蛋白質飼料及其加工工藝

（10）冷法絮凝提取味精廢液中單細胞蛋白質的方法

（11）單細胞蛋白和蔗糖的生產方法

（12）利用抗氨固氮菌生產富硒單細胞蛋白,維生素E和菌肥的方法

（13）固態發酵生產單細胞蛋白

（14）一種單細胞蛋白的生產方法

（15）生產甜菜渣單細胞蛋白的新方法

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（16）利用啤酒廢渣生產單細胞蛋白

（17）粗淀粉一步法生產單細胞蛋白技術

（18）固態法單細胞蛋白(SCP)塔式發酵機

（19）糟渣原料生產單細胞蛋白飼料技術

（20）一種利用濃醪酒糟生產單細胞蛋白的方法

（21）一種利用海洋酵母菌生產單細胞蛋白的工藝

（22）利用廢糖蜜生產單細胞蛋白飼料的方法

（23）用大豆乳清廢水生產單細胞蛋白的復配酵母的制備方法

（24）柑橘皮渣單細胞蛋白飼料生產技術

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單細胞蛋白的應用：

一、SCP在飼料中的應用

單細胞蛋白含有蛋白質、碳水化合物、無機鹽、維生素等，其豐

富的營養，可作為飼料的蛋白源，配制飼料可代替部分魚粉。例如用

假絲酵母及產朊酵母作為菌種，利用亞硫酸廢液或石油生產酵母菌

體，可用于牲畜飼料。用它喂養家禽、家畜，效果好、生長快，奶牛

產奶多，雞產蛋率增高，并能增強機體免疫力。據分析，酵母單細胞

蛋白中蛋白質含量為45％－55％，比大豆高30％以上；細菌的單細

胞蛋白中蛋白質的含量高達70％，比大豆高50％，比魚粉高20％。

因此，在各類飼料中加入單細胞蛋白添加劑，可以取得諸如使豬長得

更快、牛產奶更多這樣的效果。

二、SCP在食品加工中的應用：

SCP在食品加工中也有著重要作用，（1）可以增加谷類產品的

營養價值。選用高賴氨酸含量的單細胞蛋白加到面包等谷物食品中可

提高植物蛋白的生物價，也可提高谷物食品中的維生素。（2）它能

提高食品的物理性能，例如：經組織化處理的濃縮蛋白具有理想的咀

嚼性、松脆性、在水中無分散性。把活性干酵母加入意大利烘餅中可

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

肉與水及脂肪的結合能力。（3）它還能提高食品的風味，例如：酵

母的濃縮蛋白質具有顯著的鮮味，已被廣泛作為飼料、肉汁等食品的

增香劑。酵母質壁分離物可作為烘烤食品的增香劑。

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三、SCP的其他應用：

由于SCP中維生素、礦物質含量豐富，因此常用于補充許多食

物所需全部或部分的維生素和礦物質。以酵母菌和假絲酵母菌生產的

SCP，可直接用作人的食品。從酵母菌體重可提取輔酶A、細胞色素C

及維生素等藥物，此外，SCP還可用于合成現穩和粘合劑。

單細胞蛋白的發展前景：

食品安全對單細胞蛋白生產的影響：

全世界對食品安全的重視也限制了SCP的發展。食品安全不僅表現在

人的直接食品對飼料的原料的安全性也提出了要求。傳統的以石油化

工為原料為主要碳源（烴類、甲醇、乙醇、乙酸等）的SCP生產既有

安全問題又受到石油短缺的影響。廢棄物為原料的SCP粗放生產方式

生產也存在著化學和有害物質的污染問題。原料的問世，都會產生可

接受性、安全性等問題。單細胞蛋白也不例外。此外，單細胞蛋白作

為一種食物，人們在習慣上一時也難以接受。但經過微生物學家的努

力，這些問題會得到圓滿解決。

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單細胞蛋白的發展前景：

中國作為一個人口大國，人口眾多不僅糧食趨于緊張，食物結

構以植物蛋白為主，動物蛋白的攝入量與歐美各國相差懸殊，而且人

民的食品結構中存在著嚴重的蛋白質供應不足。而世紀生物科技革命

的主戰場在大農業。開展新農業科技革命，應以生物工程為中心，改

革傳統農業，創建新型農業。微生物新型農業的開發是生物工程技術

推動農業發展的主要體現。發展微生物新型農業，由植物、動物資源

為主組成的“二維結構”傳統農業，調整為植物種植業、動物養殖業

和微生物發酵轉化業的“三維結構”的新農業，這是一個產業結構健

全、資源節約型農業；此外，白色農業是節土、節水型農業，能緩解

傳統農業“與人爭地”、“與人爭水”日益尖銳的矛盾。

微生物單細胞蛋白也更適合我國的國情，一但進入大規

模的商品化生產，必將對緩解蛋白飼料緊張、促進養殖業的迅速發展、

增強人民的體質發揮重要的作用，因此發展單細胞蛋白產業具有廣闊

開發前景。

我們每年有數千萬噸的稻殼、棉籽殼、玉米芯等農業廢

棄物可以用來作為單細胞蛋白的生產原料。據有人測算，僅僅利用這

些廢棄物的２０％，就可形成年產１００萬噸單細胞蛋白的生產能

力，在工業生產的廢渣廢水中含有糖類和其他營養物質，從工廠排放

后極易發生腐敗，嚴重污染環境。利用這些廢棄資源生產單細胞蛋白

不僅可降低水的生物需氧量和化學需氧量，從而減輕環境污染。既可

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變廢為寶，又可獲得高層次的綜合經濟效益，解決環境污染問題。單

細胞蛋白作為飼料蛋白，已被世界廣泛應用。許多國家單細胞蛋白的

生產已具有+很大的規模，取得了豐碩成果。德國、美國、前蘇聯、

加拿大等國早已用單細胞高活性生物飼料代替了魚粉。

SCP單細胞蛋白的開發與生產一方面，微生物蛋白食品

的開發可以緩解耕地減少、糧食緊缺的矛盾，另一方面，高蛋白的微

生物蛋白食品的開發，也有利于改善人們的食品結構，滿足我們既要

吃飽、又要吃好的要求。不僅為解決人類食品和飼料問題開辟了新

的途徑，并且單細胞蛋白質研究發展的實驗要比研究農作物或家畜的

實驗易于進行，而且在極短的時間內就可得到有價值的數據與結果，

而人類自身也會直接從單細胞工業的發展中享受到巨大的利益。

一座占地不多，年產10萬t單細胞蛋白的微生物工廠，

能相當于11.9988×104hm2耕地生產的大豆蛋白質，或是

19.998×106hm2原飼養牛羊生產的動物蛋白質。發展白色農業，可

實現“人畜分糧”的目標，能極大地緩解糧食緊缺問題，白色農業的

微生物飼料為畜牧業的發展提供保障。我國現有秸稈6億多t，若其

中2億t秸稈通過微生物發酵工程轉化為飼料，則可得到800億kg

飼料糧，約為目前我國年用飼料糧的1/2，真正實現“人畜分糧”。

通過引進新物種，開發挖掘潛在生態位，增加多功能循環鏈，提高系

統綜合生產力。微生物肥料、食用菌和沼氣菌的引入，填補了農業生

態系統中的一些潛在生態位；微生物肥料和微生物農藥的應用，可以

減少能源、資源消耗，減輕環境污染，實現農業動植安全生產和生態

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環境保護；食用菌及沼氣菌的引入食物鏈后具有多種功能，如可實現

食品、飼料、燃料和肥料的協調生產和利用，大大提高了有機廢棄物

的利用效率；微生物生態環保護劑可清除空氣中韻有毒氣體、水和土

壤中的有害重金屬及有害化學物質，是世界上正在發展的一項環保新

產業。新型微生物農業的崛起，標志著我國新的農業科技革命的到來，

它符合生態大農業的發展要求，必將使我國的農業發展走上一條高效

和可持續發展之路

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。單細胞蛋白作為當前比較尖端的科技產品，還處于剛剛起步階段，尤其在我國還不成熟，

其發展前景是廣闊的

參考文獻：

⑴王爾冒主編食品營養與衛生科學出版社出版，2004

⑵周家春食品行業新技術化學工業出版社，2005

⑶郭雪山，肖玫單細胞蛋白的應用及其開發前景中國食物與營養2006，5，5

⑷錢愛東食品微生物學中國農業出版社2008，2、

⑸魏瑤.單細胞蛋白[J]四川糧油科技2003，4

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致謝詞

美好的大學生活，伴著這篇論文的最后一個字結束。三年的時光，學習充盈

了我知識的寶箱，生活豐盈了我稚嫩的羽翼，讓我不斷地成長。

這篇論文是我學習成果、無數教誨、關愛和幫助的結晶。很慶幸這些年來我遇到

了許多恩師益友。感恩之情難以用語言量度，謹以最樸實的話語致以最崇高的敬

意。

首先，我要感謝我的指導教師冷妍老師。不僅在論文的完成上給予我指導，

還在三年的學習上、生活上還是工作上都給予了我無私的幫助和熱心的照顧，讓

我在諸多方面都有所成長。其次，感謝我的專業課老師，你們傳授給我的知識讓

我在食品檢測和營養學的理論和實踐中不斷地前進，是我成長的源泉，也是完成

本論文的基礎。同時，我要感謝遼陽職業技術學院所有教過我的老師，是他們傳

授給我方方面面的知識，拓寬了我的知識面，培養了我的功底。還要感謝我的各

位朋友、同學、室友等能和相遇、相交、相知是人生的一大幸事。

最后，感謝我的家人，他們是我生命中永遠的依靠和支持，他們無微不至的

關懷，是我前進的動力；他們的殷殷希望，激發我不斷前行。沒有他們就沒有我，

我的點滴成就都來自他們。

本論文的完成遠非終點，文中的不足和淺顯之處則是我新的征程上一個個

新的起點。

我將繼續前行！

（注：可編輯下載，若有不當之處，請指正，謝謝!）