可被微生物变成蛋白质的原料

可被微生物变成蛋白质的原料

以前的SCP生产原料比较昂贵。

最开始人们生产单细胞蛋白是用石油为原料。不是有些专吃石油的微生物吗？只要把其中一些含蛋白成分多、可食用的微生物扩大培养规模，就生产出石油蛋白来了。石油经过提炼加工后的产品比原油更纯净，用它们生产的微生物蛋白往往可以直接供人们食用。我国石油里的重质油成分比较多，利用微生物“吃掉”石油里的蜡，既可以得到凝固点低的优质油，又可以收获大量的微生物蛋白，可说是一举两得。

有一些微生物能利用甲烷作为自己的食物，我国的天然气资源不少，甲烷是它的主要成分，有些天然气的甲烷含量多达95%，这对生产微生物蛋白十分有利。甲烷不含致癌的稠环芳烃等杂质，不过那些利用甲烷长身体的微生物往往在产蛋白的同时还产生许多成分复杂的副产品，而且菌体生长慢，转化率低，最危险的是甲烷与空气混合后容易爆炸，这就给人们用甲烷大规模生产带来极大不便。

后来人们发现用甲醇来生产SCP是一个不错的主意，甲醇可以从天然气、石油、煤等多种原料获得，在生产过程中，又是许多工厂的副产品，价廉物美，又易于大规模生产。与以石油、石蜡、甲烷作为原料所进行的生产流程相比，甲醇这种原料具有能与水互溶，在生产过程中耗氧少、发热量低、产物成分单一、产品不需纯化等优点。

还有人用乙醇作为SCP生产的原料。乙醇纯净无毒，以乙醇培养的酵母可供直接食用，或做食品蛋白添加剂，或加工成奶酪、红肠之类的代用品。在美国，肉类和大豆产量大，蛋白质供应充分，但乙醇蛋白仍在市场上占有一席之地，原因就在于与牛肉相比，它的蛋白质含量更高，维生素含量多，营养丰富，而且制品风味鲜美。在尝试开发SCP生产之初，石油、甲烷、乙醇等这些原料广泛存在，贮量大，成分纯净，用它们生产食品易于人们接受，所以进行了一些规模性生产，可实际上以石油、乙醇等来生产蛋白质还是比较昂贵的，因为菌体对它们的利用率相对于这些原料的价值来说是过低了。这也是SCP产品在市场上价格居高不下，与动植物蛋白在市场竞争中具有优势的原因。

从可再生资源生产SCP是一个变废为宝的好方法。随着许多工业都开发利用石油、甲醇为原材料，而且全世界都出现了能源危机，石油、甲醇越来越少了，价格越来越高，作为单细胞蛋白的原料就不合适了。地球上每年再生资源（就是可再利用的垃圾、废弃物等）主要是碳水化合物，包括纤维素、淀粉和粮类。碳水化合物在动物和人体里只有一小部分被利用，转化为脂肪，大部分成为废物被抛弃。人们开始把目光转向利用废弃物以及其他便宜的原料上。用再生资源生产单细胞蛋白有以下几个优点：（1）利用废弃资源生产单细胞蛋白有利于化废为宝，使资源充分利用；（2）废水、废渣等用来生产蛋白后，污染物含量明显降低，利于环境保护；（3）利用废弃资源生产单细胞蛋白有利于降低成本；（4）以植物光合作用为来源的各种农林废物用之常有，永无枯竭。

有些废弃资源是可以直接作为单细胞蛋白利用的，例如利用微生物发酵生产柠檬酸、葡萄糖酸、青霉素、糖化酶等的工厂生产过有机酸后剩下的微生物菌体废渣等本身就是单细胞蛋白，只要很简单地将菌体收集起来就可直接用作配合饲料的蛋白质添加剂。其他一些工厂的含糖和淀粉的废水可以用来培养微生物制成单细胞蛋白。而大量的纤维素废物，则需要经过加酸或加酶水解后才可用作生产单细胞蛋白。自然界像含糖和淀粉的废水、纤维素废物等废弃物中可供微生物“食用”的多半是其中所含的糖类物质，人们通常用这些含糖类物质的原料来培养醇母菌生产SCP而不用真菌，因为真菌生长慢，蛋白质含量低而不予重视。但人们除了不断发掘新的SCP生产原料，还开始考虑用多种不同种类的微生物作为可食用菌来培养。于是除酵母菌外也用本来不受重视的真菌进行SCP生产。科学工作者们通过研究发现一些真菌不但生长快，含蛋白质多，而且还耐酸生长，不易染菌，操作粗放，不要求严格的培养条件，而且菌丝体大，易于筛滤收集。在有些真菌的身体里还有活力很高的淀粉酶和纤维素酶，这样它们就可以直接“吃”淀粉和纤维素来生产单细胞蛋白而不必经过复杂的预处理过程。其实曲霉和根霉等丝状真菌长期应用于发酵食品制造，公众早已习惯，不存在接受性问题。例如一种叫禾镰刀菌的真菌，它所生产的单细胞蛋白其实就是它自己的菌丝体，这种真菌来自土壤，能吃糖类和含糖的废液。它生长很快，菌丝体大，过滤容易，加工后可制成类似肉结构的产品，吃起来味道鲜美，很受欢迎。

用废水原料生产SCP可分为以下几类：

1．纸浆废水：造纸厂每生产1吨纸就要排出几吨废水，这些废水里含有许多种糖类物质，例如葡萄糖、半乳糖等，还有一些有机酸类物质，这些有机物质随污水排出，既污染环境又浪费资源，人类就利用这种纸浆废水来培养圆酵母和假丝酵母，发酵生产单细胞蛋白。这类菌好气培养，不产酒精，耐酸性，不易污染，可长年连续培养。培养时只需在废水中补加一些必要的氮、磷、钾等元素，不需其他生长因子。用产阮假丝酵母为生产菌时，产品可供食用，但生产过程中酵母浆必须经反复水洗干净。我国纸浆废液产量大，大多未加利用或治理，污染江河。其实用纸浆废液生产蛋白质既避免了污染环境，又可使养鱼、养猪或养鸡等投资率低，收效快。世界上用纸浆废液生产单细胞蛋白比较广泛，年产量曾达30万吨以上。

2．淀粉废水：一般生产淀粉的蛋白洗水中含固形物1．7%，其中主要是蛋白质和糖类，如果用鲜薯生产淀粉含糖量可高达1%以上，因而用于生产SCP可获得良好效率。一家30吨淀粉工厂，其废水可生产干酵母45吨。现在人们感兴趣的是将谷物、薯类、淀粉及水果加工厂的渣滓和废液直接培养微生物，制造SCP，廉价原料加上简化工艺，生产饮料蛋白更有实用价值。

3．发酵废水：我国每年用发酵法生产酒精上百万吨，无论用糖蜜还是用粮食原料生产酒精，每产1吨酒精要排出废液12～15吨，全国一年排出的废液达几千万吨。如果加以利用，每年可生产酵母达数万吨，不加利用废液则成为一种巨大的污染源。味精废液也是可以利用的一项可观资源，生产1吨味精排出25吨废水。味精废液中含糖及有机物，可以不经过滤，补加氮源后直接用于培养菌体，每4吨味精废液便可制造1吨酵母，成本低廉，有一定经济效益。

用纤维素原料生产SCP。纤维素是由葡萄糖通过化学键结合在一起的复杂的有机物，分解后就可得到葡萄糖。但由于植物材料中纤维素呈微晶结构并被木质素隔离，水分难以渗入，酸和纤维素酶不能与基质充分接触，作用缓慢，通常纤维素原料必须经过预处理才能用于生产SCP。因为必须先经过物理化学的方法进行预处理，再将纤维素水解糖化，才能进一步培养生产酵母，这就增加了成本，使得以纤维素为原料大量生产SCP尚未工业化。

其他再生性资源，例如泥炭也有被用作SCP生产原料的报道。连泥炭都能用来生产SCP吗？是的，泥炭又称草炭或泥煤，它是植物残体与植物分解物的混合体，有机质含量在50%以上。欧亚大陆每平方米泥炭堆积厚度为0．45毫米，是一种不断形成的潜在资源。如果能加以利用，那么SCP生产泥料不就取之不尽，用之不竭了吗？含80%的泥炭1吨可生产单细胞蛋白91．8千克，收率可达11．5%。其他一些废弃物，如牛粪、柑橘皮等，也可用作SCP生产原料培养微生物。