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单细胞蛋白的开发及在饲料业中的应用

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论文导读：我国是饲料生产和需求大国，但又是饲料蛋白贫乏大国，每年缺口达1200万吨，严重制约了畜牧业的发展。单细胞蛋白恰是饲料生产的上好蛋白原料，开发生产单细胞蛋白是解决这一难题的重要途径。

关键词：单细胞蛋白，饲料，畜禽

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单细胞蛋白（SigleCellProtien,简称SCP）一词是1966年在美国麻省理工学院命名的，单细胞蛋白又称生物菌体蛋白或微生物蛋白，是指酵母菌、真菌、霉菌、非致病性细菌等单细胞微生物体内所产生的菌体蛋白质，蛋白质含量一般占菌体干物质的40%-80%[1]。SCP蛋白质含量比豆粉高10%-20%，可利用氮比大豆高20%。

当前全世界面临三大难题：食物、环境和能源。我国是饲料生产和需求大国，但又是饲料蛋白贫乏大国，每年缺口达1200万吨，严重制约了畜牧业的发展。如何解决蛋白饲料匮乏和有效利用粗纤维及工业废弃物是解决人类食物，改善环境，节约能源的重要环节。单细胞蛋白恰是饲料生产的上好蛋白原料，开发生产单细胞蛋白是解决这一难题的重要途径。

我国进行SCP生产始于20世纪20年代初，但80年代以后才有较大的发展，主要是利用工农业中的可再生资源生产食用酵母或饲料酵母，如利用造纸厂、酒精厂、味精厂、豆腐厂、淀粉厂等的废水废渣，筛选优良菌种，通过现代微生物发酵工程技术或基因工程技术生产和合成高质量的SCP。

1.生产SCP的微生物种类

目前生产SCP的微生物有四大类,即非致病和非产毒的细菌、酵母、真菌和藻类。至今,很少有病毒、立克次氏体、支原体、螺旋体和原生动物饲料微生物的报道。主要细菌有乳酸菌、粪链球菌、双歧杆菌、纤维素分解菌等。细菌的生产原料广泛,生产周期短,且生产的蛋白含量高,但细菌含有较复杂的其他成分,核酸含量高,且细菌个体小难分离,因此目前微生物蛋白的开发重点集中在其他三大类群。主要酵母有啤酒酵母、热带假丝酵母、产朊假丝酵母、解脂假丝酵母等。酵母菌核酸含量低,容易收获,且在偏酸环境下容易生长,可减少污染。主要霉菌有根霉、曲霉、青霉和木霉。真菌菌丝生产慢且易受污染,因此必须在无菌条件下培养。主要藻类有螺旋蓝藻和小球藻等。螺旋藻蛋白质含量(50%-70%)是已知动植物中最高的一种,同时还含有18种氨基酸(包括8种必须氨基酸),是人类理想的蛋白质宝库。

2.SCP的特点

2.1.SCP营养丰富

SCP蛋白质含量很高,细菌蛋白质含量为69%-80%，酵母为45%-55%，霉菌为30%-50%，藻类为60%-70%,并且氨基酸含量齐全,特别是植物饲料中缺乏的赖氨酸，蛋氨酸和色氨酸含量较多，生物学价值大大优于植物蛋白质，单细胞蛋白的消化率高达85%-90%。

2.2.生产速率高

微生物的倍增时间比猪、牛、羊等快千万倍。细菌的重量倍增时间20-120min，酵母的重量倍增时间为40-120min,而猪却需要4-6周,牛则需要1-2个月。据估计,一头500kg公牛每天生产蛋白质0.4kg,而500kg酵母至少生产蛋白质500kg。酵母合成蛋白的时间比植物快500倍,比动物快2500倍。

2.3.劳动生产率高，不受季节等因素影响

培养单细胞蛋白,在常温、常压、弱酸或弱碱条件下即可进行,不会污染环境,不受土地、气候的限制,一年四季均可生产。一座年产10万吨的单细胞蛋白的微生物工厂,能生产相当于180万hm2（12万亩）耕地生产的蛋白质。正因为如此,单细胞蛋白饲料的生产近年来已引起世界各国的重视,都在进行迅速的研究和开发,得了丰硕的成果。

2.4.原料来源广

生产SCP的原料来源一般分为四类：一是糖质原料。如淀粉或纤维素的水解液，亚硫酸纸浆废液制糖的废蜜等；二是石油原料。如柴油、正己烷、天然气等；三是石油化工产品。如醋酸、甲醇、乙醇等；四是氢气和碳酸气。这些原料大都是工农业生产活动的下脚料,价格低廉、原料利用率低或污染环境而引起人们的观注。通过微生物发酵、废弃物综合利用和环境保护三者有机结合起来,不仅弥补了我国动物性蛋白饲料的不足,并且有效的降低了环境污染。

3.SCP存在的问题与对策

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。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,起痛风症或风湿性关节炎。因此,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,通常用脱核酸技术生产脱核酸SCP，未脱核酸的SCP在使用时应控制用量[2-3]。

SCP还存在着氨基酸不平衡问题。可采用多种不同单细胞蛋白相互混合作用,使各种氨基酸平衡。

4.SCP在畜禽生产上的应用效果

黄群等人采用SCP替代进口鱼粉进