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天然气发酵产饲用单细胞蛋白
1.单细胞蛋白
SCP(single-cell-protein)是指利用各种基质大规模培养细菌、酵母菌、
霉菌、微藻、光合细菌等而获得的微生物蛋白,是现代饲料工业和食品工业中重
要的蛋白来源。
1966年,麻省理工学院首次提出SCP的概念,1967年在第一次全世界蛋白
会议上正式将微生物菌体蛋白统称为单细胞蛋白。
SCP营养丰富,蛋白质含量40%-80%不等,所含氨基酸组分齐全平衡,且
有多种维生素,消化利用率高(一般高于80%),其最大特点是原料来源广,微
生物繁殖快,成本低,效益高。细胞和酵母利用甲醇、乙醇、甲烷和多链烷烃生
产单细胞蛋白(SCP);利用废物中的许多物质转化为SCP,如稻秸、蔗渣、柠蒙
酸废料、果核、糖浆、动物粪便和污物等;利用藻类(如小球藻、栅藻)生产SCP。
生产SCP的微生物有酵母、非病原性细菌、放线菌和真菌及藻类等,其中饲用酵
母和藻类蛋白发展最快。
2.嗜甲烷细菌/甲烷氧化菌
甲烷氧化菌(Methanotrophs或Methane-oxidizingbacteria)是甲基氧
化菌的一个分支,它能够利用甲烷或甲醇等C1化合物作为唯一的碳源进行生
长,在全球大气甲烷的平衡中有着十分重要的作用。
利用甲烷为原料生产单细胞蛋白的细菌种类,如甲烷假单胞菌,嗜甲烷单胞
菌等。
甲烷不含芳香烃类,无致癌物质、无毒害,产品安全性高,原料蕴含丰富,
成本低,曾被当作第二代石油蛋白进行研究。但嗜甲烷生产菌往往生长缓慢,菌
体浓度低。所以其生产效率低,且尾气中的残留甲烷的利用是个问题。
3.甲烷蛋白发展史
(1)20世纪60年代,单细胞蛋白开始在各国引起重视,被称为单株蛋白
或合成蛋白。由于制造的原料是正构石蜡烃、粗柴油、甲烷、乙醇、甲醇等都属
于石油产品或者石油衍生物,因此在当时单细胞蛋白又称为石油蛋白。欧美等国
家便在那时已经开始了以天然气作为原料生产单细胞蛋白的研究,已有年产千吨
日产十吨的专利报告,其成分报导大约与鱼粉相当。
(2)我国在20世纪六七十年代时,有人在石油化工等产业中提出了利用
石油生产蛋白,当时称为“气蛋白”,但由于历史原因及资源的限制而被搁浅。
如今由于环保、资源等问题,利用天然气生产单细胞蛋白又被渐渐提上日程。国
内外很多研究机构已经开始了这方面的实践研究,但我国至今尚未对甲烷氧化菌
单细胞蛋白在饲料及食品行业的应用有专门报道。
(3)1970年英国壳牌公司在英国Sittingbourne地区建立了一个规模为
年产300t的天然气蛋白试验装置,利用的甲烷氧化菌为Methylomonas
methanica。1974年,壳牌公司宣布在英国锡廷伯恩(Sittingbourne)地区建
立一个规模更大的试验装置,并筹备在荷兰阿姆斯特丹(Amsterdam)筹备一个
规模为年产10万t装置的发展计划。但在1976年,壳牌公司决定停止该发
展计划并无限推迟,当时的原因归结为:大豆和玉米的价格很低;很多国家有
扩大现有蛋白来源的潜能;在不发达国家推广该先进工艺技术比较困难。
(4)1999年挪威国家石油公司与英国Nycomedmer-sham公司联合投资建
设了世界上第一套用天然气生产甲烷氧化菌单细胞蛋白的工业装置。该装置为
合资企业NorfermDA公司所有。这套装置具有年产1万t生物蛋白的能力。生
产单细胞蛋白的主要菌种为Methylococcuscapsulatus,并且还有一组伴生菌
的共同生长。生产出的单细胞蛋白含70%蛋白质、12%碳水化合物、10%脂肪和8%
矿物质,目前在挪威已有农业合作社作为饲料出售。
(5)欧盟已经通过了利用天然气生产单细胞蛋白的批准(Council
DirectiveNo.82/471/EEC),1995年,欧盟对甲烷蛋白在饲料中的添加比
例做出规定:猪饲料中的使用量为8%,牛饲料为8%,咸水鲑鱼饲料为33%,
淡水鲑鱼饲料为19%
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