单细胞蛋白
莫希文
摘要：单细胞蛋白，也叫微生物蛋白，它是用许多工农业废料及石油废料人工培养的微生物菌体。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。 关键词：微生物、食品、单细胞蛋白、营养、食用菌、食品添加剂
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。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。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。目前，世界上还有2/3的人营养不良，缺少动物性蛋白，可见人类对蛋白质的需要越来越大。毕竟地球上的动植物有限，产生的蛋白质更是有限的，因此需要在微生物方面做文章，势在必行。
（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。
（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。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.
原料来源广泛：可作为单细胞蛋白生产原料的资源有：矿物(石油、液蜡、甲烷、泥炭等)、纤维资源(秸秆、木屑、糠稗、蔗渣等)、糖类资源(糖蜜、甘薯、木薯等)、工业有机废液(味精废液、淀粉废液、豆制品废液、酒精废液等)等。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。有些原料目前用于生产尚困难，但潜力很大，有广阔开发前景。
（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。微生物世代间隔很短，生长速度比高等动、植物快得多。肉牛体重加倍周期，肉牛为2个月，肉鸡为l0天，豆科牧草为2周，藻类6小时，酵母1～3小时，细菌只有0．5—1小时。500公斤的奶牛，平均每天生产0．5公斤的蛋白质；而500公斤酵母种，1天可生产1250公斤蛋白质。单细胞蛋白的生产投资如按年产1吨100％的蛋白质计算，分别为近海渔业、养蛋鸡和养猪业投资的56％、47％和12．7％
第二，生产原料来源广，一般有以下几类：
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； ③石油、天然气及相关产品，如原油、柴油、甲烷、乙醇等；④H2、CO2等废气。 第三，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。工业化生产单细胞蛋白，不与粮食和牧草争土地，不受气候的影响和约束，生产环境易控制，并能连续生产。微生物是在大型立体的发酵罐中培养，即是在小面积的土地上生产大量菌体，不受季节及阳光的限制，且生产效率高，生产能力可达每时每立方米2～6公斤。
（四）单细胞蛋白存在的问题
单细胞蛋白含有较多的核酸(6～18％)。这种核酸过多会抑制动物的生长，而且大多数动物和人代谢利用的能力有限，还可导致体内尿酸积存。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。但生产上发现在家禽业和水产养殖业中应用效果很好，已经广泛应用；在营养平衡的条件下，可以代替鱼粉。随着科学的发展，有可能辨认生产内源性核糖核酸酶的微生物和酶解细胞膜的酶解物，上述问题是可以解决的。
（五）用于生产单细胞蛋白的微生物种类
用于生产单细胞蛋白的微生物种类很多，包括细菌、放线菌、酵母菌、霉菌以及某些原生生物。这些微生物通常要具备下列条件：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：在培养液配制及灭菌完成以后，将它们和菌种投放到发酵罐中，控制好发酵条件，菌种就会迅速繁殖；发酵完毕，用离心、沉淀等方法收集菌体，最后经过干燥处理，就制成了单细胞蛋白成品。
（六）单细胞蛋白的应用
早在第一次世界大战期间，德国的科学家就提出了大量培养微生物来补充人和动物的蛋白来源以解决食物短缺问题，并付诸实践。他们不仅研制成功了大规模培养酵母以生产蛋白质的方法，而且创造出了营养丰富、味道鲜美的人造肉，开创了利用微生物生产蛋白质，造福于人类的先例。
1、直接应用——食用蛋白，食用菌
近几十年来，人们逐渐认识了食用菌的生长规律，改进了古老的依靠孢子、菌丝自然传播的生产方式。人工培养栽培种的菌丝，加快了食用菌的繁殖速度和获得高产的可能性。有些国家还建成了年产鲜菇千吨以上的工厂。1950年，全世界较大面积的栽培食用菌约5类，产量约7万吨，西欧一些生产蘑菇的国家，每平方米栽培面积的平均产量约为2000克左右。到1980年，栽培种类已超过12类，产量约121万吨、有的国家每平方米的产量已提高到27千克。近年来，还发展了既供观赏又供食品的家庭种菇和用菌丝体液体发酵生产食品添加剂的技术。中国广泛栽培的食用菌有蘑菇、香菇、草菇、木耳、银耳、平菇、滑菇等7类，1982年总产量约15万吨，在掌握选育优良品种、改进制种和栽培技术的基础上，食用菌的发展速度正迅速提高。科学家们预言，21世纪食用菌将发展成为人类主要的蛋白质食品之一。20世纪80年代中期，全世界的单细胞蛋白年产量已达2.0×106 t，广泛用于食品加工和饲料中。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，因而常用于婴儿粉及汤料、作料中。
任何一种新型食品原料的问世，都会产生可接受性、安全性等问题。单细胞蛋白也不例外。例如，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。
2、间接应用——食品添加剂
20世纪80年代中期，全世界的单细胞蛋白年产量已达2.0×106 t，广泛用于食品加工和饲料中。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，因而常用于婴儿粉及汤料、作料中。干酵母的含热量低，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。单细胞蛋白作为饲料蛋白，也在世界范围内得到了广泛应用。任何一种新型食品原料的问世，都会产生可接受性、安全性等问题。单细胞蛋白也不例外。例如，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。
总之，微生物单细胞蛋白工业在我国大有潜力可挖，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。
参考文献：
[1]卢金星.微生物与健康.北京,化学工业出版社,2004.8
[2]单细胞蛋白生产与应用
http://hi.baidu.com/moncia/blog/item/e33ac1f59e2cc620bc310988.html
[3]单细胞蛋白
http://www.farmer.com.cn/hy/xmsy/slyyy/200806/t20080603_394662.htm
单细胞蛋白
莫希文
摘要：单细胞蛋白，也叫微生物蛋白，它是用许多工农业废料及石油废料人工培养的微生物菌体。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。 关键词：微生物、食品、单细胞蛋白、营养、食用菌、食品添加剂
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。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。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。目前，世界上还有2/3的人营养不良，缺少动物性蛋白，可见人类对蛋白质的需要越来越大。毕竟地球上的动植物有限，产生的蛋白质更是有限的，因此需要在微生物方面做文章，势在必行。
（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。
（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。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.
原料来源广泛：可作为单细胞蛋白生产原料的资源有：矿物(石油、液蜡、甲烷、泥炭等)、纤维资源(秸秆、木屑、糠稗、蔗渣等)、糖类资源(糖蜜、甘薯、木薯等)、工业有机废液(味精废液、淀粉废液、豆制品废液、酒精废液等)等。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。有些原料目前用于生产尚困难，但潜力很大，有广阔开发前景。
（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。微生物世代间隔很短，生长速度比高等动、植物快得多。肉牛体重加倍周期，肉牛为2个月，肉鸡为l0天，豆科牧草为2周，藻类6小时，酵母1～3小时，细菌只有0．5—1小时。500公斤的奶牛，平均每天生产0．5公斤的蛋白质；而500公斤酵母种，1天可生产1250公斤蛋白质。单细胞蛋白的生产投资如按年产1吨100％的蛋白质计算，分别为近海渔业、养蛋鸡和养猪业投资的56％、47％和12．7％
第二，生产原料来源广，一般有以下几类：
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； ③石油、天然气及相关产品，如原油、柴油、甲烷、乙醇等；④H2、CO2等废气。 第三，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。工业化生产单细胞蛋白，不与粮食和牧草争土地，不受气候的影响和约束，生产环境易控制，并能连续生产。微生物是在大型立体的发酵罐中培养，即是在小面积的土地上生产大量菌体，不受季节及阳光的限制，且生产效率高，生产能力可达每时每立方米2～6公斤。
（四）单细胞蛋白存在的问题
单细胞蛋白含有较多的核酸(6～18％)。这种核酸过多会抑制动物的生长，而且大多数动物和人代谢利用的能力有限，还可导致体内尿酸积存。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。但生产上发现在家禽业和水产养殖业中应用效果很好，已经广泛应用；在营养平衡的条件下，可以代替鱼粉。随着科学的发展，有可能辨认生产内源性核糖核酸酶的微生物和酶解细胞膜的酶解物，上述问题是可以解决的。
（五）用于生产单细胞蛋白的微生物种类
用于生产单细胞蛋白的微生物种类很多，包括细菌、放线菌、酵母菌、霉菌以及某些原生生物。这些微生物通常要具备下列条件：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：在培养液配制及灭菌完成以后，将它们和菌种投放到发酵罐中，控制好发酵条件，菌种就会迅速繁殖；发酵完毕，用离心、沉淀等方法收集菌体，最后经过干燥处理，就制成了单细胞蛋白成品。
（六）单细胞蛋白的应用
早在第一次世界大战期间，德国的科学家就提出了大量培养微生物来补充人和动物的蛋白来源以解决食物短缺问题，并付诸实践。他们不仅研制成功了大规模培养酵母以生产蛋白质的方法，而且创造出了营养丰富、味道鲜美的人造肉，开创了利用微生物生产蛋白质，造福于人类的先例。
1、直接应用——食用蛋白，食用菌
近几十年来，人们逐渐认识了食用菌的生长规律，改进了古老的依靠孢子、菌丝自然传播的生产方式。人工培养栽培种的菌丝，加快了食用菌的繁殖速度和获得高产的可能性。有些国家还建成了年产鲜菇千吨以上的工厂。1950年，全世界较大面积的栽培食用菌约5类，产量约7万吨，西欧一些生产蘑菇的国家，每平方米栽培面积的平均产量约为2000克左右。到1980年，栽培种类已超过12类，产量约121万吨、有的国家每平方米的产量已提高到27千克。近年来，还发展了既供观赏又供食品的家庭种菇和用菌丝体液体发酵生产食品添加剂的技术。中国广泛栽培的食用菌有蘑菇、香菇、草菇、木耳、银耳、平菇、滑菇等7类，1982年总产量约15万吨，在掌握选育优良品种、改进制种和栽培技术的基础上，食用菌的发展速度正迅速提高。科学家们预言，21世纪食用菌将发展成为人类主要的蛋白质食品之一。20世纪80年代中期，全世界的单细胞蛋白年产量已达2.0×106 t，广泛用于食品加工和饲料中。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，因而常用于婴儿粉及汤料、作料中。
任何一种新型食品原料的问世，都会产生可接受性、安全性等问题。单细胞蛋白也不例外。例如，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。
2、间接应用——食品添加剂
20世纪80年代中期，全世界的单细胞蛋白年产量已达2.0×106 t，广泛用于食品加工和饲料中。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，因而常用于婴儿粉及汤料、作料中。干酵母的含热量低，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。单细胞蛋白作为饲料蛋白，也在世界范围内得到了广泛应用。任何一种新型食品原料的问世，都会产生可接受性、安全性等问题。单细胞蛋白也不例外。例如，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。
总之，微生物单细胞蛋白工业在我国大有潜力可挖，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。
参考文献：
[1]卢金星.微生物与健康.北京,化学工业出版社,2004.8
[2]单细胞蛋白生产与应用
http://hi.baidu.com/moncia/blog/item/e33ac1f59e2cc620bc310988.html
[3]单细胞蛋白
http://www.farmer.com.cn/hy/xmsy/slyyy/200806/t20080603_394662.htm