酒精发酵与单细胞蛋白的概念是什么?
酒精发酵
是在无氧条件下,微生物(如酵母菌)分解葡萄糖等有机物,产生酒精、二氧化碳等不彻底氧化产物,同时释放出少量能量的过程。在高等植物中,存在酒精发酵和乳酸发酵,并习惯称之为无氧呼吸。
单细胞蛋白
单细胞蛋白,也叫微生物蛋白,它是用许多工农业废料及石油废料人工培养的微生物菌体。因而,单细胞蛋白不是一种纯蛋白质,而是由蛋白质、脂肪、碳水化合物、核酸及不是蛋白质的含氮化合物、维生素和无机化合物等混合物组成的细胞质团。
单细胞蛋白又叫微生物蛋白、菌体蛋白。按生产原料不同,可以分为石油蛋白、甲醇蛋白、甲烷蛋白等;按产生菌的种类不同,又可以分为细菌蛋白、真菌蛋白等。1967年在第一次全世界单细胞蛋白会议上,将微生物菌体蛋白统称为单细胞蛋白。
单细胞蛋白所含的营养物质极为丰富。其中,蛋白质含量高达40%~80%,比大豆高10%~20%,比肉、鱼、奶酪高20%以上;氨基酸的组成较为齐全,含有人体必需的8种氨基酸,尤其是谷物中含量较少的赖氨酸。一般成年人每天食用10~15 g干酵母,就能满足对氨基酸的需要量。单细胞蛋白中还含有多种维生素、碳水化合物、脂类、矿物质,以及丰富的酶类和生物活性物质,如辅酶A、辅酶Q、谷胱甘肽、麦角固醇等。
单细胞蛋白具有以下优点:第一,生产效率高,比动植物高成千上万倍,这主要是因为微生物的生长繁殖速率快。第二,生产原料来源广,一般有以下几类:①农业废物、废水,如秸秆、蔗渣、甜菜渣、木屑等含纤维素的废料及农林产品的加工废水;②工业废物、废水,如食品、发酵工业中排出的含糖有机废水、亚硫酸纸浆废液等;③石油、天然气及相关产品,如原油、柴油、甲烷、乙醇等;④H2、CO2等废气。第三,可以工业化生产,它不仅需要的劳动力少,不受地区、季节和气候的限制,而且产量高,质量好。
用于生产单细胞蛋白的微生物种类很多,包括细菌、放线菌、酵母菌、霉菌以及某些原生生物。这些微生物通常要具备下列条件:所生产的蛋白质等营养物质含量高,对人体无致病作用,味道好并且易消化吸收,对培养条件要求简单,生长繁殖迅速等。单细胞蛋白的生产过程也比较简单:在培养液配制及灭菌完成以后,将它们和菌种投放到发酵罐中,控制好发酵条件,菌种就会迅速繁殖;发酵完毕,用离心、沉淀等方法收集菌体,最后经过干燥处理,就制成了单细胞蛋白成品。
20世纪80年代中期,全世界的单细胞蛋白年产量已达2.0×106 t,广泛用于食品加工和饲料中。单细胞蛋白不仅能制成“人造肉”,供人们直接食用,还常作为食品添加剂,用以补充蛋白质或维生素、矿物质等。由于某些单细胞蛋白具有抗氧化能力,使食物不容易变质,因而常用于婴儿粉及汤料、作料中。干酵母的含热量低,常作为减肥食品的添加剂。此外,单细胞蛋白还能提高食品的某些物理性能,如意大利烘饼中加入活性酵母,可以提高饼的延薄性能。酵母的浓缩蛋白具有显著的鲜味,已广泛用作食品的增鲜剂。单细胞蛋白作为饲料蛋白,也在世界范围内得到了广泛应用。
任何一种新型食品原料的问世,都会产生可接受性、安全性等问题。单细胞蛋白也不例外。例如,单细胞蛋白的核酸含量在4%~18%,食用过多的核酸可能会引起痛风等疾病。此外,单细胞蛋白作为一种食物,人们在习惯上一时也难以接受。但经过微生物学家的努力,这些问题会得到圆满解决。
酵母是最常见的单细胞蛋白,酒精行业发酵的残渣中含有大量的酵母菌,这些残渣可以作为多种动物的饲料,酵母单细胞蛋白就是其中最重要的营养组分。
单细胞蛋白质(Singlecell protein)的培养,是利用一种特殊的微生物作为菌种如酵母或细菌於正烷烃类(n-alkane)中培养而成
1967年5月25日美国应用科学与工程顾问委员会(Advisoryof Committee on the Application of Science and Technology)对联合国经社理事会提出的报告书中提到:在开展人类新的食用产品方面,单细胞蛋白质是目前最有希望最有前途的。它不仅将是食用蛋白质的主要来源,并且单细胞蛋白质的制造与发展是不受农地面积限制的。
单细胞蛋白质与其他来自农业生产的蛋白质比较之下,除了它不受天候与收成上各种因素影响外,还有下列三优点:
1·在理想情况下,菌种甚易使单细胞蛋白质产量倍加,而其所需时间要比使农作物蛋白质量倍增所消耗时间快500倍,比其他一般饲养家畜产量所耗的时间倍增快1000-5000倍。
2·单细胞蛋白质研究发展的实验要比研究农作物或家畜的实验易於进行,而且在极短的时间内就可得到有价值的数据与结果。
3·单细胞蛋白质的生产不受季节,空间,阳光的种种限制。另外据单细胞蛋白质的原料主要来自石油,不仅价格低,稳定,而且蕴藏量丰富,我们也不用经常担心制造来源的匮乏。
http://203.68.192.9/SCIENCE/content/1971/00080020/0009.htm
生产单细胞蛋白质的原料相当广泛;对藻类而言,只要二氧化碳和日光就够了,而细菌、酵母及霉菌,则需要碳水化合物、乙醇及碳氢化合物等,生产单细胞蛋白质碳源及能源的含碳物质。此外原料中也包括了氮源(如铵盐或硝酸盐)和无机元素(如钙、磷、铁及镁等),不过由於含碳物质用量最多,成本也最大
从单细胞微生物中提取出的蛋白。由于微生物繁殖速度快,原料要求低(包括农林副产物及废料,食品加工后的废物、副产品,石油衍生原料,厌氧废物处理过程中产生的生物质副产品等),营养价值高(含有碳水化合物、脂肪、维生素和矿物质等多种营养成分),是人类和动物获得蛋白质的手段之一。
基本介绍中文名 :单细胞蛋白质 外文名 :single cell protein 概念 :用单细胞微生物发酵生产的蛋白质 优点 :微生物的生长速率远较动 介绍,概念,优点,原料,微生物,用途, 介绍 英文:single cell protein;SCP 从单细胞微生物中提取出的蛋白。由于微生物繁殖速度快,原料要求低(包括农林副产物及废料,食品加工后的废物、副产品,石油衍生原料,厌氧废物处理过程中产生的生物质副产品等),营养价值高(含有碳水化合物、脂肪、维生素和矿物质等多种营养成分),是人类和动物获得蛋白质的手段之一。可制取蛋白质的微生物,包括含有叶绿素能进行光合作用的单细胞藻类和不能进行光合作用的微生物,如细菌等。按使用的微生物种类可分为:酵母蛋白、细菌蛋白、霉菌蛋白等。按所得产品用途,可分为饲料蛋白、食用蛋白。按利用的碳源种类,可分为石油蛋白、乙醇蛋白。可用于饲料工业和食品工业,作为补充蛋白质的配料。利用其功能性质,还可用于制乳化剂、分散剂、起泡剂或作组织蛋白,用于仿肉制品等。 当今国际市场上,出现了一种新食品。它们的样子很像鸡、鱼或猪肉,但却不是农家饲养的畜亲禽制品,也不是耕种收获的五谷杂粮,而是用微生物生产的微生物蛋白质成品,有人称它为“人造肉”。 蛋白质是生命活动的基础,一切有生命的地方都有蛋白质,微生物也不例外。不过到目前为止,能够担当生产微生物蛋白质的菌种还不多,主要是一些不会引起疾病的细菌、酵母和微型藻类。因为它们的结构非常简单,一个个体就是一个细胞,所以这样的蛋白又叫单细胞蛋白。 在生产单细胞蛋白的工厂里,人们为微生物安排了最适宜居住的环境,这就是一个个大小不等的发酵罐,罐里存放著适合不同种类微生物“胃口”的食料,保证它们在这里能吃饱喝足,迅速繁殖。当发酵罐里的繁殖到足够数量时,便可收集起来加工利用了。 单细胞蛋白具有很高的营养价值。它的蛋白质含量可达到40-80%,远远超过一般的动植物食品。而且单细胞蛋白质里胺基酸的种类比较齐全,有几种在一般食物里缺少的胺基酸,再单细胞蛋白里却大量存在。另外,还含有多种维生素,这也是一般食物所不及。正是由于单细胞蛋白具有这些突出的优点,人们用它加上相应的调味品做成鸡、鱼、猪肉的代替品,不仅外形相象,而且味道鲜美,营养也不亚于天然的鱼肉制品;用它掺和在饼干、饮料、奶制品中,则能提高这些产品的营养价值。在畜禽的饲料中,只要添加3-10%的单细胞蛋白,便能大大的提高饲料的营养价值和利用率。用来喂猪可增加瘦肉率用来养鸡可多产蛋;用来饲养奶牛还可提高产奶量。在井冈霉素、肌苷、抗菌素等发酵它又可代替粮食原料。单细胞用途广泛,前程远大。 概念 用单细胞微生物发酵生产的蛋 白质称为单细胞蛋白质。 优点 ①单细胞蛋白质可以不受气候等外界条件的影响,能够工业化进行生产。 ②微生物的生长速率远较动、植物快,并且能在发酵罐中进行,因而可以在短时间内,在有限的体积内生产出大量的菌体,如500kg的牛每24h只能合成0.5kg蛋白质,而500kh活菌体,在24h内,只要条件合适,能够生产出1250kg蛋白质。 ③微生物菌体内含量较多的蛋白质和较多种类的胺基酸,有的还富含维生素。 ④由于微生物培养是在工厂发酵罐中进行,因而可以节约土地面积。 虽然单细胞蛋白质具有上述优点,但由于它的安全性和价格上的因素,难以大规模地发展。 原料 生产单细胞蛋白质的原料比较丰富,一般有以下4类: ①糖质原料,如亚硫酸盐、纸浆废液、糖蜜、淀粉或纤维素的水解液等。 ②石油原料,如柴油、正烷烃和天然气等。 ③石油化工产物,如醋酸、甲醇和乙醇等。 ④氢气和碳酸气。 微生物 生产单细胞蛋白质的微生物种类很多,有酵母菌、细菌、霉菌和担子菌等。 糖质原料:酵母属和假丝酵母属为主要生产菌。 正烷烃:假丝酵母为最主要利用菌。 甲烷:能利用甲烷作为唯一碳源的微生物,主要是细菌,如甲烷假单胞菌等。 甲醇:主要以细菌为主,放线菌、酵母菌和霉菌次之。甲烷利用菌也为甲醇利用菌,但反之不一定。甲醇利用菌多数为革兰氏阴性细菌。 乙醇:以酵母占多数,其次为细菌和霉菌。酵母菌中有假丝酵母属、酵母属等。 醋酸:细菌中有短杆菌属等,酵母中有假丝酵母属等,霉菌中有曲霉属等。 氢气和碳酸气:能以CO2为唯一碳源,氢气为唯一能源的细菌称为氢细菌。氢细菌在分类学上为氢单胞菌属。 用途 ①用作食品有些单细胞蛋白质,特别是用农产品培养生长的酵母菌菌体可用作食品(必要时要先经过处理)。 ②用作饲料用单细胞蛋白质作为饲料,可以节约粮食,促进畜牧业发展。 ③用作其他从单细胞蛋 白质中可提取许多有用之物,如辅酶A,细胞色素C和辅酶I等医药产品,如酵母浸出汁等生物试剂。