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單細胞蛋白

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單細胞蛋白,也叫微生物蛋白,它是用許多工農業廢料及石油廢料人工培養的微生物菌體。因而,單細胞蛋白不是一種純蛋白質,而是由蛋白質、脂肪碳水化合物核酸及不是蛋白質的含氮化合物、維生素和無機化合物混合物組成的細胞質團。單細胞蛋白中重要的是酵母蛋白、細菌蛋白和藻類蛋白,它們的化學組成中一般以蛋白質、脂肪為主。
中文名
單細胞蛋白
別    名
微生物蛋白
分    類
石油蛋白、甲醇蛋白、甲烷蛋白等
命名日期
1967年

單細胞蛋白分類

按生產原料不同,可以分為石油蛋白、甲醇蛋白、甲烷蛋白等;按產生菌的種類不同,又可以分為細菌蛋白、真菌蛋白等。1967年在第一次全世界單細胞蛋白會議上,將微生物菌體蛋白統稱為單細胞蛋白。 [1] 

單細胞蛋白優點

單細胞蛋白具有以下優點:第一,生產效率高,比動植物高成千上萬倍,這主要是因為微生物的生長繁殖速率快。第二,生產原料來源廣,一般有以下幾類:①農業廢物、廢水,如秸稈、蔗渣、甜菜渣、木屑等含纖維素的廢料及農林產品的加工廢水;②工業廢物、廢水,如食品、發酵工業中排出的含糖有機廢水、亞硫酸紙漿廢液等;③石油、天然氣及相關產品,如原油、柴油、甲烷、乙醇等;④H2、CO2等廢氣。第三,可以工業化生產,它不僅需要的勞動力少,不受地區、季節和氣候的限制,而且產量高,質量好。

單細胞蛋白生產過程

單細胞蛋白的生產過程也比較簡單:在培養液配製及滅菌完成以後,將它們和菌種投放到發酵罐中,控制好發酵條件,菌種就會迅速繁殖;發酵完畢,用離心、沉澱等方法收集菌體,最後經過乾燥處理,就製成了單細胞蛋白成品 [1] 

單細胞蛋白營養特性

單細胞蛋白是一類凝縮的蛋白類產品,含粗蛋白50%~85%,其中氨基酸組分齊全,可利用率高,還含維生素、無機鹽、脂肪和糖類等,其營養價值優於魚粉和大豆粉 [1] 
在礦物質元素中,富鋅、硒,尤其含鐵量很高。近年來酵母產品不斷開發,有含硒酵母、含鉻酵母,均有其特殊營養功能。不同原料、不同酵母菌生成的飼料酵母營養成分不同,石油酵母的粗蛋白質含量高達60%,依次為啤酒酵母和紙漿廢液酵母,粗蛋白質含量分別為47.2%和45%。從環保及物盡其用的原則出發,後兩者最具有開發前途。 [2] 

單細胞蛋白舉例

單細胞蛋白酵母蛋白

真菌中的酵母在食品加工中應用較早,包括釀造、烘烤等食品。酵母中蛋白質的含量超過了乾重的一半,但相對缺乏含硫氨基酸。另外,由於酵母中含有較高量的核酸,若攝入過量的酵母蛋白則會造成血液的尿酸水平升高,引起機體的代謝紊亂。

單細胞蛋白細菌蛋白

細菌蛋白的生產一般是以碳氫化合物(如天然氣或瀝青)或甲醇作為底物,它們的蛋白質含量佔乾重的3/4以上,必需氨基酸組成中同樣缺乏含硫氨基酸,另外它們所含的脂肪酸也多為飽和脂肪酸。
這兩種微生物蛋白一般不能能夠直接食用,需要除去其中的細胞壁、核酸和灰分等雜質,其原理在工藝上與大豆的加工處理類似。細菌蛋白提取處理後得到細菌分離蛋白,它的化學組成與大豆分離蛋白相近,並且在補充含硫氨基酸以後,它的營養價值與大豆分離蛋白也相近。

單細胞蛋白藻類蛋白

以小球藻和螺旋藻最引人注目,它們是在海水中快速生長的兩種微藻,二者的蛋白含量分別為50%、60%(乾重),必需氨基酸中除含硫氨基酸較少外,其他的必需氨基酸卻很豐富。

單細胞蛋白生物種類

用於生產單細胞蛋白的微生物種類很多,包括細菌、放線菌、酵母菌、黴菌以及某些原生生物。這些微生物通常要具備下列條件:所生產的蛋白質等營養物質含量高,對人體無致病作用,味道好並且易消化吸收,對培養條件要求簡單,生長繁殖迅速等。單細胞蛋白的生產過程也比較簡單:在培養液配製及滅菌完成以後,將它們和菌種投放到發酵罐中,控制好發酵條件,菌種就會迅速繁殖;發酵完畢,用離心、沉澱等方法收集菌體,最後經過乾燥處理,就製成了單細胞蛋白成品。

單細胞蛋白應用範圍

20世紀80年代中期,全世界的單細胞蛋白年產量已達2.0×106 t,廣泛用於食品加工和飼料中。單細胞蛋白不僅能製成“人造肉”,供人們直接食用,還常作為食品添加劑,用以補充蛋白質或維生素、礦物質等。由於某些單細胞蛋白具有抗氧化能力,使食物不容易變質,因而常用於嬰兒粉及湯料、作料中。乾酵母的含熱量低,常作為減肥食品的添加劑。此外,單細胞蛋白還能提高食品的某些物理性能,如意大利烘餅中加入活性酵母,可以提高餅的延薄性能。酵母的濃縮蛋白具有顯著的鮮味,已廣泛用作食品的增鮮劑。單細胞蛋白作為飼料蛋白,也在世界範圍內得到了廣泛應用。
任何一種新型食品原料的問世,都會產生可接受性、安全性等問題。單細胞蛋白也不例外。例如,單細胞蛋白的核酸含量在4%~18%,食用過多的核酸可能會引起痛風等疾病。此外,單細胞蛋白作為一種食物,人們在習慣上一時也難以接受。但經過微生物學家的努力,這些問題會得到圓滿解決。

單細胞蛋白相關物質

單細胞蛋白所含的營養物質極為豐富。其中,蛋白質含量高達40%~80%,比大豆高10%~20%,比肉、魚、奶酪高20%以上;氨基酸的組成較為齊全,含有人體必需的8種氨基酸,尤其是穀物中含量較少的賴氨酸。一般成年人每天食用10~15 g乾酵母,就能滿足對氨基酸的需要量。單細胞蛋白中還含有多種維生素、碳水化合物脂類礦物質,以及豐富的酶類和生物活性物質,如輔酶A、輔酶Q、谷胱甘肽、麥角固醇等。
參考資料
  • 1.    汪東風.食品化學:化學工業出版社,2007
  • 2.    單細胞蛋白  .動物科學與動物醫學共享中心 [引用日期2013-08-23]