单细胞蛋白_什么是单细胞蛋白_单细胞蛋白的生产

如何利用现代微生物技术将生物质资源转化为蛋白质含量丰富、营养效价高的单细胞蛋白(SCP)饲料,解决资源紧缺和环境污染问题已经成为微生物领域的研究热点之一，尽管微生物混合发酵生产SCP仍面临很多问题,但作为一个生物混合体系,其中的微生物之间具有生长代谢协调作用,可以代替许多单菌发酵所不能进行的生产,因此微生物混合发酵应用将十分广泛。

1 单细胞蛋白

2 单细胞蛋白制取工艺

国内外对SCP的制取主要集中于固态发酵工艺,即利用特定微生物对原材料纤维素、半纤维素、木质素等的降解能力,通过微生物的糖化发酵,达到产生大量菌体蛋白的目的。目前,在相关研究中,大多采用双菌种混合发酵,该方法的核心是选取分解纤维素和半纤维素能力较强的霉菌和酵母菌同时糖化发酵。在发酵过程中,霉菌、酵母共生,霉菌通过对纤维素的糖化为酵母提供碳源,酵母通过消耗还原糖解除其对霉菌生长的产物抑制作用。

3 微生物混合发酵

混合发酵(MixedFermentation)一般指2种或2种以上的微生物发酵,是纯种发酵技术的新发展,也是一种不需要进行复杂的DNA体外重组,却可取得类似效果的新型发酵技术。如最常见的利用纤维素进行发酵,其底物常采用自然界中存在的纤维素类物质,如玉米秸秆、糠类、酒糟等废弃物,产物一般为饲料蛋白、食品和一些化合物。混合发酵中涉及到的微生物组成种类繁多,可以是细菌与细菌、细菌与真菌、真菌与真菌等几种组合方式,这几种组合方式的应用方向大致相同,主要是利用微生物降解环境污染物,从而生产单细胞蛋白。

3.1 微生物混合发酵的特点

3.1.1 酶系互补协作 某些微生物具有对某种底物的特异降解能力,但却缺乏对其他某些物质的降解能力,若能根据具体情况,对已明确的微生物进行必要的组合,使其和谐共存、协同作用,则可大大提高工作效率。李海红等利用从牛胃中分离到的真菌发酵玉米秸秆,发现在单菌种发酵中,绿色木霉的降解效果明显好于白腐菌和曲霉的降解效果,但三者结合使用的降解效果比单纯使用绿色木霉的高16%,原因是白腐菌能分解秸秆中的木质素成分,为木霉和曲霉对纤维素的降解提供了便利。

Glancer研究发现,选用P.stipitis和T.penicillatum混合发酵可将玉米秸秆的稀酸水解物转化为菌体蛋白,而选用P.tannophilus和T.fermentaus亦可产生类似的效果,在该体系中,P.stipitis和P.tannopHilus均可将木糖发酵成乙醇,而T.penicillatum和T.fermentaus则以乙醇为碳源。

3.1.2 降低酶的反馈抑制 在通常情况下, 混合发酵比单一纯种培养发酵更快、更彻底。这其中的一个重要原因是在多菌发酵过程中,由于不同微生物对代谢途径中不同物质的及时利用有效地降低了底物的反馈抑制作用。司美茹等通过研究假丝酵母对黑曲霉和烟曲霉固态发酵中纤维素酶及淀粉酶活性的影响,结果表明:接入少量假丝酵母可大幅度提高曲霉菌纤维素酶体系中滤纸酶(FPA)、羧甲基纤维素酶(CMCase)、微晶纤维素酶(I)及淀粉酶的活性,这可能是酵母菌利用了水解形成的纤维二糖等小分子还原糖,从而解除了纤维二糖对纤维素酶和淀粉酶合成的阻遏,进而提高发酵产物的酶活性。

3.1.3 菌种互利共生 蒲一涛等 将固氮菌(Azotobac tersp.)和纤维素分解菌(TrichodermapseudokoningiRifi)进行混合发酵,结果表明:这2种菌的生长和固氮菌的固氮作用均高于各自单独培养,这与固氮菌在土壤中固氮能力比纯培养条件下高的实际情况相吻合。其原因是固氮菌除了能固定大气中的氮素外,还能形成维生素和异生长素,不仅能刺激农作物生长发育,而且能加强其它根际微生物的生命活动。