[发明专利]一种单细胞蛋白的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工技术领域。

背景技术

微生物油脂，是由酵母、霉菌、细菌和藻类等微生物在一定条件下利用碳水化合物等物质通过一系列生化反应合成的油脂。微生物油脂是制备生物柴油的良好原料。微生物油脂提取是生物柴油生产关键环节之一。微生物提油后残渣主要含碳水化合物，蛋白质等物质，因此在微生物制备高品质生物柴油生产系统中，若对以上提油后残渣不加以利用将造成提油后微生物残渣高价值多元组成的浪费和环境污染。实际上，微生物提油后残渣是重要的生物质资源。通过合适的生物方法可以将微生物提油后残渣转化成单细胞蛋白等产品。

单细胞蛋白(SCP) 也叫微生物蛋白，主要由细菌、酵母、藻类等低等微生物繁殖生长而来。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。单细胞蛋白用途广泛：作为食品或食品添加剂，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。作为饲料蛋白，也在世界范围内得到了广泛应用。用作医药等领域，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。

单细胞蛋白的生产过程比较简单：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，收集菌体，最后经过干燥处理，就制成了单细胞蛋白成品。目前单细胞蛋白来源有二种方式：一种是从自然界获得，如藻类；另一种是人类主导的工业化生产，如酵母蛋白，石油酵母蛋白等。据联合国粮农组织(FAO)统计，到2010年，全球的单细胞蛋白产量约为3000万吨。当前单细胞蛋白生产存在以下问题：第一种方式产量有限，生产受季节和地域限制，且难以满足人类不断增长的需求；第二种方式生产成本偏高；所产蛋白营养价值有待提高。

发明内容

针对现有技术生物柴油生产系统中微生物提油后残渣未被充分利用，单细胞蛋白生产成本偏高、质量有待提高的问题，本发明的目的在于提供一种利用提油后微生物残渣生产单细胞蛋白的方法，通过温度调控，提高细胞蛋白质含量，该方法产率高、生产成本低、所产单细胞蛋白质量高、可再生。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种单细胞蛋白的生产方法，其特征在于按以下步骤。

（1）将微生物提油后残渣（干物质）与溶菌酶以20~200∶1的质量比混匀，置于反应器中，磁力搅拌下反应，温度40~60℃，初始pH 5.0~7.0，搅拌转速50~200转/分钟，时间2~5小时，反应结束后105℃处理10~30分钟，得到微生物残渣酶解液。

（2）将水与微生物残渣酶解液按5~2:1的质量比，并加入5~150mg/L的硫酸镁，100~200mg/L的氯化铁和5~50mg/L的磷酸二氢钠，经115~121℃，15~30分钟灭菌，用作培养液。

（3）将螺旋藻和酵母同时接种于步骤（2）的培养液中，置于发酵罐中生长。采用基于温度调控的二阶段培养法：第一阶段培养温度25~30℃、pH 6.0~8.0、通气量0.1~5.0vvm，时间48~108小时；第二阶段培养温度35~40℃、pH 6.0~8.0、通气量0.1~5.0vvm，时间24~36小时。

（4）收集步骤（3）中的微生物生物质，用水冲洗，冷冻干燥机干燥，即得到单细胞蛋白产品。

本发明步骤（3）中，也可以环绕发酵罐外置一串的人工灯。

本发明步骤（3）所述的基于温度调控的二阶段培养法的最佳培养温度是：第一培养阶段温度30℃，第二培养阶段温度40℃。