工業(yè)發(fā)酵過程實(shí)例單細(xì)胞蛋白生產(chǎn)工藝課件

與傳統(tǒng)食品營養(yǎng)成分比較，蛋白質(zhì)含量高，氨基酸組成較為齊全，含有人體必需8種氨基酸，尤其是谷物中含量較少的賴氨酸。還含有多種維生素、碳水化合物、脂類、礦物質(zhì)，以及豐富的酶類和生物活性物質(zhì)。單細(xì)胞蛋白的開發(fā)與生產(chǎn)為解決人類食品和飼料問題開辟了新的途徑。與傳統(tǒng)食品營養(yǎng)成分比較，蛋白質(zhì)含量高，氨基酸組成較為齊全，含1單細(xì)胞蛋白與傳統(tǒng)食品的各種主要營養(yǎng)成分含量比較單細(xì)胞蛋白與傳統(tǒng)食品的2

單細(xì)胞生物的特性如下：（1）營養(yǎng)豐富：蛋白質(zhì)含量高達(dá)15％，可利用氮比大豆高20％，如添加蛋氨酸則可利用氮達(dá)95％以上。（2）利用材料廣。（3）生產(chǎn)速率高。（4）勞動(dòng)生產(chǎn)率高。（5）單細(xì)胞生物易誘變，比動(dòng)、植物品種容易改良。單細(xì)胞生物的特性如下：（1）營養(yǎng)豐富：蛋白質(zhì)含量高達(dá)15％316.1作為蛋白質(zhì)資源的微生物（1）利用糖類原料發(fā)酵生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白。如釀酒酵母、假絲酵母、木霉、青霉等。（2）利用石油原料生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白。如酵母菌，細(xì)菌中的諾卡氏菌、假單胞菌、棒狀桿菌等。盡管已經(jīng)證明烴類蛋白質(zhì)沒有毒性和致癌性，但人們還是擔(dān)心其安全性。16.1作為蛋白質(zhì)資源的微生物（1）利用糖類原料發(fā)酵生產(chǎn)單4（3）利用甲烷為原料生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白。以細(xì)菌為主，如甲烷假單胞菌、嗜甲烷單胞菌等。甲烷不合芳香烴，無致癌物質(zhì)，無毒害，產(chǎn)品安全性高，原料蘊(yùn)藏豐富，成本低。但產(chǎn)生菌大多都生長較慢，菌體濃度低，所以生產(chǎn)速率低，尾氣中殘留甲烷的利用尚未完全解決。（4）利用甲醇生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白。甲烷單胞菌屬、甲基球菌屬，假單胞菌。（3）利用甲烷為原料生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白。以細(xì)菌為主，如甲烷假單胞5（5）利用乙醇原料生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白。假絲酵母、細(xì)菌、曲霉屬。（6）利用二氧化碳為碳源，氫為能源的細(xì)菌為氫細(xì)菌，多為氫單胞菌屬。（7）利用太陽光能生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白。單細(xì)胞藻類，如小球藻、螺旋藻屬及光合細(xì)菌等。（5）利用乙醇原料生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白。假絲酵母、細(xì)菌、曲霉屬。6世界上利用石油資源生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的企業(yè)世界上利用石油資源生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的企業(yè)7國內(nèi)外以農(nóng)業(yè)廢物和食品工業(yè)廢物為原料研制單細(xì)胞蛋白的主要情況國內(nèi)外以農(nóng)業(yè)廢物和食品工業(yè)廢物為原料研制單細(xì)胞蛋白的主要情況816.2用糖類原料生產(chǎn)菌體蛋白生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的糖類原料非常豐富，如糖蜜，甘薯粉、玉米粉、土豆粉、麥粉、稻草、麥稈、玉米莖和葉。其中纖維素類是生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的最佳原料之一。其優(yōu)點(diǎn)是：原料來源豐富，價(jià)廉，沒有毒性疑慮，可附帶解決城市垃圾問題，可提高纖維質(zhì)粗飼料的使用價(jià)值。16.2用糖類原料生產(chǎn)菌體蛋白生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的糖類原料非常9

天然纖維素的聚合度、結(jié)晶度很高。由β-1,4-糖苷鍵連接的D-葡萄糖殘基組成的高分子聚合物的聚合度從幾百到一萬五千。據(jù)X衍射測定，多種植物纖維素的相對結(jié)晶度在30~40之間，而棉花纖維高達(dá)70~80，且植物纖維被木質(zhì)素包蔽著，是一種具有高度抵抗生物降解的高分子聚合物。因此，纖維素在用作碳源前必須進(jìn)行預(yù)處理，這也是該原料的不足之處，因而也促使人們加以研究改進(jìn)處理技術(shù)，以適用廉價(jià)生產(chǎn)的要求。天然纖維素的聚合度、結(jié)晶度很高。由β-1,4-糖苷鍵連接的10利用纖維素原料生產(chǎn)SCP工藝流程利用纖維素原料生產(chǎn)SCP工藝流程111．纖維素原料的預(yù)處理預(yù)處理有物理、化學(xué)和物理化學(xué)等方法。如磨碎、高壓蒸煮、氧化處理、酸、堿或酶水解等，使高結(jié)晶纖維素微?；栽龃罄w維素的非結(jié)晶程度和反應(yīng)表面積。（1）粉碎：秸稈類6cm~7cm的碎片。（2）水解：常壓下2％~3％的硫酸，加壓下0.5％~1％的硫酸。2~4%的NaOH，110~130℃加熱30~60min即可。1．纖維素原料的預(yù)處理預(yù)處理有物理、化學(xué)和物理化學(xué)等方法。如12（3）中和：水解液中除含有戊糖和己糖外，還含有糠醛、萜烯、甲醇、醋酸、甲醛、甲酸等揮發(fā)性物質(zhì)。添加石灰乳中和，使pH達(dá)到6.5~6.8，然后靜止、澄清、除去石膏等，添加硫酸亞鐵等以除去單寧及其衍生物，將中和液冷卻至30℃~40℃?zhèn)溆?。選用能產(chǎn)生纖維素酶和木質(zhì)素酶的菌種，與纖維素原料一起混合發(fā)酸，使木質(zhì)纖維素不必處理而作為碳源。（3）中和：水解液中除含有戊糖和己糖外，還含有糠醛、萜烯、甲132．利用纖維素生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的工藝過程（1）生產(chǎn)菌種：中溫好氣性細(xì)菌，主要屬于纖維單胞菌屬、假單胞菌屬、纖維粘菌屬和芽孢桿菌屬等。（2）工藝流程：2．利用纖維素生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的工藝過程（1）生產(chǎn)菌種：中溫好14（3）所得產(chǎn)品與原料成分分析原料與產(chǎn)品分析（3）所得產(chǎn)品與原料成分分析原料與產(chǎn)品分析1516.3以甲醇等醇類原料生產(chǎn)菌體蛋白以甲醇為原料的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低，熔于水，缺點(diǎn)是同化甲醇的微生物比較有限，菌體收率較低、甲醇本身及其代謝產(chǎn)物甲醛有毒。但菌體分離容易，用水洗滌菌體就能將有毒物質(zhì)除去。若能提高菌體收率，那么甲醇則是一種極好的原料。16.3以甲醇等醇類原料生產(chǎn)菌體蛋白以甲醇為原料的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)16同化甲醇的細(xì)菌中，有的只同化甲烷和甲醇（有假單胞菌、甲烷單胞菌、甲基球菌、甲基單胞菌等屬的一些種)，有的除甲醇外還同化乙醇或葡萄糖類，但不同化甲烷(有精朊桿菌、假單胞菌、無色桿菌及芽孢桿菌屬的一些種)。只同化甲醇的細(xì)菌(解甲基甲烷單胞菌等)。能夠利用甲醇的酵母一般也能同化烴類。研究酵母菌體生產(chǎn)比研究細(xì)菌更重要，采用的酵母有克勒克酵母、畢赤氏酵母、漢遜氏酵母、假絲酵母、圓酵母等屬。同化甲醇的細(xì)菌中，有的只同化甲烷和甲醇（有假單胞菌、甲烷單胞17培養(yǎng)時(shí)，通常采用無機(jī)鹽培養(yǎng)基，加入玉米漿一類有機(jī)營養(yǎng)源，再補(bǔ)充所需要的維生素即可。甲醇以低濃度加入，一般采用2％~3％以下的濃度。以甲醇為原料生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白，在美、英、德、日等國和北歐都通過了中試，我國臺灣也正在開發(fā)，但開發(fā)較成功的目前只有英國的ICI公司。該公司自1968年開始，12年投資1億英鎊，于1979年形成年產(chǎn)5萬噸的甲醇蛋白工廠，產(chǎn)品行銷歐洲市場，其飼料應(yīng)用效果很好。培養(yǎng)時(shí)，通常采用無機(jī)鹽培養(yǎng)基，加入玉米漿一類有機(jī)營養(yǎng)源，再補(bǔ)18甲醇蛋白生產(chǎn)工藝流程甲醇蛋白生產(chǎn)工藝流程19以甲醇和乙醇為原料的食用單細(xì)胞蛋白生產(chǎn)方面，目前世界上已有年產(chǎn)1000噸的中間工廠。以甲醇和乙醇為原料的食用單細(xì)胞蛋白生產(chǎn)方面，目前世界上已有年20工業(yè)發(fā)酵過程實(shí)例單細(xì)胞蛋白生產(chǎn)工藝課件21與傳統(tǒng)食品營養(yǎng)成分比較，蛋白質(zhì)含量高，氨基酸組成較為齊全，含有人體必需8種氨基酸，尤其是谷物中含量較少的賴氨酸。還含有多種維生素、碳水化合物、脂類、礦物質(zhì)，以及豐富的酶類和生物活性物質(zhì)。單細(xì)胞蛋白的開發(fā)與生產(chǎn)為解決人類食品和飼料問題開辟了新的途徑。與傳統(tǒng)食品營養(yǎng)成分比較，蛋白質(zhì)含量高，氨基酸組成較為齊全，含22單細(xì)胞蛋白與傳統(tǒng)食品的各種主要營養(yǎng)成分含量比較單細(xì)胞蛋白與傳統(tǒng)食品的23

單細(xì)胞生物的特性如下：（1）營養(yǎng)豐富：蛋白質(zhì)含量高達(dá)15％，可利用氮比大豆高20％，如添加蛋氨酸則可利用氮達(dá)95％以上。（2）利用材料廣。（3）生產(chǎn)速率高。（4）勞動(dòng)生產(chǎn)率高。（5）單細(xì)胞生物易誘變，比動(dòng)、植物品種容易改良。單細(xì)胞生物的特性如下：（1）營養(yǎng)豐富：蛋白質(zhì)含量高達(dá)15％2416.1作為蛋白質(zhì)資源的微生物（1）利用糖類原料發(fā)酵生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白。如釀酒酵母、假絲酵母、木霉、青霉等。（2）利用石油原料生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白。如酵母菌，細(xì)菌中的諾卡氏菌、假單胞菌、棒狀桿菌等。盡管已經(jīng)證明烴類蛋白質(zhì)沒有毒性和致癌性，但人們還是擔(dān)心其安全性。16.1作為蛋白質(zhì)資源的微生物（1）利用糖類原料發(fā)酵生產(chǎn)單25（3）利用甲烷為原料生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白。以細(xì)菌為主，如甲烷假單胞菌、嗜甲烷單胞菌等。甲烷不合芳香烴，無致癌物質(zhì)，無毒害，產(chǎn)品安全性高，原料蘊(yùn)藏豐富，成本低。但產(chǎn)生菌大多都生長較慢，菌體濃度低，所以生產(chǎn)速率低，尾氣中殘留甲烷的利用尚未完全解決。（4）利用甲醇生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白。甲烷單胞菌屬、甲基球菌屬，假單胞菌。（3）利用甲烷為原料生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白。以細(xì)菌為主，如甲烷假單胞26（5）利用乙醇原料生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白。假絲酵母、細(xì)菌、曲霉屬。（6）利用二氧化碳為碳源，氫為能源的細(xì)菌為氫細(xì)菌，多為氫單胞菌屬。（7）利用太陽光能生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白。單細(xì)胞藻類，如小球藻、螺旋藻屬及光合細(xì)菌等。（5）利用乙醇原料生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白。假絲酵母、細(xì)菌、曲霉屬。27世界上利用石油資源生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的企業(yè)世界上利用石油資源生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的企業(yè)28國內(nèi)外以農(nóng)業(yè)廢物和食品工業(yè)廢物為原料研制單細(xì)胞蛋白的主要情況國內(nèi)外以農(nóng)業(yè)廢物和食品工業(yè)廢物為原料研制單細(xì)胞蛋白的主要情況2916.2用糖類原料生產(chǎn)菌體蛋白生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的糖類原料非常豐富，如糖蜜，甘薯粉、玉米粉、土豆粉、麥粉、稻草、麥稈、玉米莖和葉。其中纖維素類是生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的最佳原料之一。其優(yōu)點(diǎn)是：原料來源豐富，價(jià)廉，沒有毒性疑慮，可附帶解決城市垃圾問題，可提高纖維質(zhì)粗飼料的使用價(jià)值。16.2用糖類原料生產(chǎn)菌體蛋白生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的糖類原料非常30

天然纖維素的聚合度、結(jié)晶度很高。由β-1,4-糖苷鍵連接的D-葡萄糖殘基組成的高分子聚合物的聚合度從幾百到一萬五千。據(jù)X衍射測定，多種植物纖維素的相對結(jié)晶度在30~40之間，而棉花纖維高達(dá)70~80，且植物纖維被木質(zhì)素包蔽著，是一種具有高度抵抗生物降解的高分子聚合物。因此，纖維素在用作碳源前必須進(jìn)行預(yù)處理，這也是該原料的不足之處，因而也促使人們加以研究改進(jìn)處理技術(shù)，以適用廉價(jià)生產(chǎn)的要求。天然纖維素的聚合度、結(jié)晶度很高。由β-1,4-糖苷鍵連接的31利用纖維素原料生產(chǎn)SCP工藝流程利用纖維素原料生產(chǎn)SCP工藝流程321．纖維素原料的預(yù)處理預(yù)處理有物理、化學(xué)和物理化學(xué)等方法。如磨碎、高壓蒸煮、氧化處理、酸、堿或酶水解等，使高結(jié)晶纖維素微?；?，以增大纖維素的非結(jié)晶程度和反應(yīng)表面積。（1）粉碎：秸稈類6cm~7cm的碎片。（2）水解：常壓下2％~3％的硫酸，加壓下0.5％~1％的硫酸。2~4%的NaOH，110~130℃加熱30~60min即可。1．纖維素原料的預(yù)處理預(yù)處理有物理、化學(xué)和物理化學(xué)等方法。如33（3）中和：水解液中除含有戊糖和己糖外，還含有糠醛、萜烯、甲醇、醋酸、甲醛、甲酸等揮發(fā)性物質(zhì)。添加石灰乳中和，使pH達(dá)到6.5~6.8，然后靜止、澄清、除去石膏等，添加硫酸亞鐵等以除去單寧及其衍生物，將中和液冷卻至30℃~40℃?zhèn)溆?。選用能產(chǎn)生纖維素酶和木質(zhì)素酶的菌種，與纖維素原料一起混合發(fā)酸，使木質(zhì)纖維素不必處理而作為碳源。（3）中和：水解液中除含有戊糖和己糖外，還含有糠醛、萜烯、甲342．利用纖維素生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的工藝過程（1）生產(chǎn)菌種：中溫好氣性細(xì)菌，主要屬于纖維單胞菌屬、假單胞菌屬、纖維粘菌屬和芽孢桿菌屬等。（2）工藝流程：2．利用纖維素生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的工藝過程（1）生產(chǎn)菌種：中溫好35（3）所得產(chǎn)品與原料成分分析原料與產(chǎn)品分析（3）所得產(chǎn)品與原料成分分析原料與產(chǎn)品分析3616.3以甲醇等醇類原料生產(chǎn)菌體蛋白以甲醇為原料的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低，熔于水，缺點(diǎn)是同化甲醇的微生物比較有限，菌體收率較低、甲醇本身及其代謝產(chǎn)物甲醛有毒。但菌體分離容易，用水洗滌菌體就能將有毒物質(zhì)除去。若能提高菌體收率，那么甲醇則是一種極好的原料。16.3以甲醇等醇類原料生產(chǎn)菌體蛋白以甲醇為原料的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)37同化甲醇的細(xì)菌中，有的只同化甲烷和甲醇（有假單胞菌、甲烷單胞菌、甲基球菌、甲基單胞菌等屬的一些種)，有的除甲醇外還同化乙醇或葡萄糖類，但不同化甲烷(有精朊桿菌、假單胞菌、無色桿菌及芽孢桿菌屬的一些種)。只同化甲醇的細(xì)菌(解甲基甲烷單胞菌等)。能夠利用甲醇的酵母一般也能同化烴類。研究酵母菌體生產(chǎn)比研究細(xì)菌更重要，采用的酵母有克勒克酵母、畢赤氏酵母、漢遜氏酵母、假絲酵母、圓酵母等屬。同化甲醇的細(xì)菌中，有的只同化甲烷和甲醇（有假單胞菌、甲烷單胞38培養(yǎng)時(shí)，通常采用無機(jī)鹽培養(yǎng)基，加入玉米漿一類有機(jī)營養(yǎng)源，再補(bǔ)充所需要的維生素即可。甲醇以低濃度加入，一般采用2％~3％以下的濃度。以甲醇為原料生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白，在美、英