用于饲料应用的单细胞蛋白质生产

用于饲料应用的单细胞蛋白质生产

到 2050 年，世界人口将达到 93 亿。这将导致动物蛋白的需求大幅增加，达到 1250 亿吨。单细胞蛋白 (SCP)被视为应对这一挑战的可持续解决方案。它来自酵母、真菌、藻类和细菌等微生物。它是动物饲料的营养蛋白质来源，尤其是在水产养殖和家禽中。

SCP 的生产成本低廉，资源利用率高，对环境也有益。与传统农业相比，SCP 是一种更好的选择。SCP 采用新的发酵和加工方法，由不同的碳源（如糖和水果废料）制成。

本文深入探讨了 SCP 的生产细节。它介绍了 SCP 的主要部分、所用的微生物以及其生产方法。了解 SCP 的潜力可以创造一个更加可持续和粮食安全的世界。

关键精华

• 单细胞蛋白可以取代水产饲料和鸡饲养中的鱼粉，满足全球日益增长的蛋白质需求。
• SCP 生产利用微生物将各种碳源转化为营养丰富的生物质，提供一种经济高效且可持续的解决方案。
• SCP含有氨基酸、维生素、矿物质、核酸和脂质等必需营养素，是一种有价值的蛋白质补充剂。
• 多年来，SCP 生产研究一直呈现稳步增长，但需要进一步优化以提高可承受性和规模化生产。
• SCP有望为粮食安全和可持续性做出贡献，但在扩大生产规模和提高经济可行性方面仍然存在挑战。

了解单细胞蛋白质的生产

单细胞蛋白（SCP）生产培养各种微生物，如酵母、真菌、细菌和藻类在受控条件下。这个过程优化了它们的生长和蛋白质产量。这些微生物被挑选和照顾作为富含蛋白质的食物来源。它们可以作为人类食物或动物饲料。

主要部件和特性

这些微生物来源的组成差异很大。它们的蛋白质含量可占其干重的 30% 至 83%。SCP 不仅富含蛋白质，还含有维生素、氨基酸、矿物质、核酸和脂质。这使它成为一种营养丰富且用途广泛的食品成分。

SCP 的微生物来源

• 菌喜欢荧光假单胞菌蛋白质含量可占其干重的50-65％。
• 酵母通常含有占其干重 45-55％ 的蛋白质和 2-6％ 的脂肪。
• 藻类，如螺旋藻，脂肪含量可占其干重的7-20％。
• 真菌其他微生物也可以是真菌蛋白和酵母生物质.

生产机制概述

SCP 的生产方法随着时间的推移而发生了变化。早期的方法使用糖等有机底物。后来，人们开始使用非食品原料和先进的生物技术。这些方法利用微生物的快速生长和遗传灵活性。它们创造了一种可持续且用途广泛的来源藻类蛋白,细菌蛋白以及其他微生物蛋白质。

“对数千个单细胞的蛋白质形式进行全面定量可以减少信号网络建模中的假设数量并实现因果推断。”

对替代蛋白质来源的需求日益增长

预计到 2050 年，世界人口将达到 93 亿。这意味着对食物的需求将大幅增加，尤其是蛋白质。畜牧业无法以对地球有利的方式满足这种需求。它们是温室气体的主要来源，这显然表明我们需要更好的选择。

这款替代蛋白质（AP）市场在 2023 年的价值为 153 亿美元。预计到 2030 年将达到 265 亿美元。但是，2021 年对 AP 的投资下降了 42%。这表明我们需要新的想法，并让人们接受这些替代方案。植物蛋白可能很快就会像传统肉类一样实惠。然而，昆虫肉和培养肉等其他选择则因口味、成本和健康问题而面临挑战。

蛋白质来源 温室气体排放 土地使用 水足迹
黄粉虫养殖 少75倍 少102倍 少35倍
微生物来源的蛋白质 低62倍 少2000倍 无

植物、昆虫和微生物养殖对地球更有利。黄粉虫养殖尤其好，因为与饲养动物相比，它需要的土地和水要少得多。微生物蛋白质也非常环保，因为与动物产品相比，它需要的土地要少得多。

寻找发酵蛋白,新型蛋白质来源及可持续蛋白质在成长。单细胞蛋白（SCP）正受到广泛关注。SCP 由细菌、藻类、真菌和酵母制成。它被视为满足蛋白质需求和确保食品安全的一种经济有效的方式。

“农业工业废弃物可以用作培养丝状真菌的饲料，以生产蛋白质。”

微生物菌株及其应用

单细胞蛋白（SCP）来自许多微生物菌株。每种菌株都有自己的特殊特性和用途。从细菌到酵母和藻类，这些微生物展示了 SCP 如何成为一种绿色蛋白质选择。

细菌蛋白质来源

嗜热脂肪芽孢杆菌细菌可以依靠石油和天然气生存。它们将废物和副产品转化为蛋白质补充剂。它们能够在不同的地方茁壮成长，因此非常适合大规模生产 SCP。

真菌和酵母的应用

真菌和酵母菌，如酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）和念珠菌，对 SCP 很有好处。它们利用废物和副产品制造蛋白质。它们的灵活性和大量生长的能力使它们成为良好的蛋白质来源。

藻类蛋白质

藻类，包括海藻和微藻，也有利于SCP。极大节肢动物（螺旋藻）和小球藻寻常型含有大量蛋白质。藻类长期以来都是人们食用的，现在由于对地球有益，因此被用于 SCP。

微生物来源 蛋白质含量 （％） 基板
嗜热脂肪芽孢杆菌 52，65％ 碳氢化合物
酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae） 45，52％ 葡萄糖、麦芽糖、乳清
念珠菌 48，60％ 乳清、果皮、啤酒厂的废谷物
极大节肢动物（螺旋藻） 55，70％ 二氧化碳、阳光
小球藻寻常型 51，58％ 二氧化碳、阳光

基材选择和加工方法

的制作发酵蛋白或单细胞蛋白（SCP），需要正确选择和处理基材。这些替代蛋白质污染源来自许多地方。其中包括农业废弃物、工业残余物，甚至甲烷和二氧化碳等气体。

第二代基质利用废弃物或未使用材料的可再生生物转化。这有助于更循环经济。为了使这些材料可发酵，人们使用化学和酶处理等方法。这些方法将原材料分解成微生物可以利用的糖。

底物的类型及其加工方式会影响最终产品的质量和制作效果。例如，在底物中使用更多可发酵碳水化合物可以提高 SCP 产量。此外，在废物中添加挥发性脂肪酸可以帮助增加 SCP 的生物质。

基材注意事项

• 麦麸和果皮等农业废弃物可用于 SCP 的生产。
• 鱼类废弃物和乳清等工业副产品也要接受 SCP 检测。
• 甚至甲烷和二氧化碳等气体也可以被一些微生物利用来制造新的蛋白质来源.

加工技术

2. 化学处理：酸性水解将复合碳水化合物和蛋白质分解为可发酵糖。
3. 酶处理：纤维素酶等酶有助于将原料转化为可发酵底物。

通过明智地挑选和处理基质，生产者可以发酵蛋白更好。这有助于创造可持续和高效的替代蛋白质来源。它满足了日益增长的全球需求。

发酵技术和生产系统

单细胞蛋白（SCP）生产使用不同的发酵技术。这些包括固态发酵和液体发酵。选择取决于微生物菌株、基质和产品需求。

固态发酵

固态发酵最适合真菌菌株。它使用农业残留物等固体基质。这种方法比液体发酵产量更高，能耗更低。

液体发酵工艺

液体发酵用于细菌和酵母为基础的发酵蛋白和生物蛋白. 它可以实现更好的控制和高效的处理。

连续生产与批量生产

连续和间歇工艺均用于微生物蛋白生产。连续系统高效且一致。批量生产可灵活适应定制和市场变化。

“发酵技术的选择取决于微生物菌株、底物和所需产品的特性。”

选择正确的发酵技术和生产系统是关键。它平衡了生产力、成本和质量。这确保了稳定的供应替代蛋白质源。

质量控制和安全注意事项

需要单细胞蛋白（SCP）正在快速发展。确保其安全和高质量非常重要。欧盟有《一般食品法规》(EC) No 178/2002 和《饲料卫生法规》(EC) No 183/2005 等规定。这些规定有助于确保食品和饲料的 SCP 安全且一致。

检查 SCP 的质量是一项艰巨的工作。它涉及测试和观察核酸、毒素以及消化情况等。公司必须采取强有力的措施，确保其 SCP 安全可靠。

• 核酸的存在：SCP 可能比普通蛋白质含有更多的核酸。选择合适的菌株并对其进行良好的加工有助于降低这种风险。
• 潜在毒素：用于制造 SCP 的一些微生物可能会产生有害物质。仔细测试和检查这些产品非常重要。
• 消化率：SCP 的消化率会因微生物和其制造方式而变化。测试其消化率是确保其对我们有益且不会引起胃部不适的关键。

公司需要在质量控制上投入大量资金。这包括使用先进的测试和严格的测试计划。通过关注安全和质量，单细胞蛋白行业可以赢得人们的信任。这将有助于这些替代蛋白质来源成为我们食物和饲料的重要组成部分。

“确保单细胞蛋白的安全性和高质量是其被广泛接受的关键新型蛋白质来源“做好测试和检查，避免风险，赢得大家的信任，非常重要。”

经济可行性和市场潜力

经济可行性替代蛋白质像单细胞蛋白 (SCP) 这样的生产取决于几个因素。通过使用废物和改进发酵可以降低成本。由于对单细胞蛋白的需求，SCP 的需求正在增长可持续蛋白质在动物饲料和可能的人类食物中。

生产成本分析

SCP 的生产成本高昂，需要大量资金进行设置。初创公司很难为这些昂贵的项目筹集资金。合作是发展 SCP 的关键，需要建立长期的合作伙伴关系来分担成本和风险。

SCP 生产商还面临着与传统饲料相比定价的挑战。他们正在努力制定能够体现 SCP 可持续性优势的定价。这可能会使 SCP 更具竞争力。

市场机会

• 水产养殖业是SCP的巨大市场，它可以提供鱼粉的绿色替代品。
• 研究表明，SCP 可以替代动物饲料中的植物蛋白和鱼粉。它可以促进动物生长并提高饲料效率。
• 在生物精炼厂中使用 SCP 可以促进循环生物经济。这可以扩大动物饲料和新食品的 SCP 市场。

应用程序 可持续性影响 市场潜力
动物饲料 减少对鱼粉和大豆等传统蛋白质的依赖 水产养殖和畜牧业需求旺盛
人类食物 全新替代蛋白质绿色饮食的选择 更多人想要新型蛋白质选择
生物精炼一体化 助力循环生物经济 可能带来更多收入和市场覆盖面

随着绿色蛋白质需求的不断增长，SCP的市场潜力正在上升。它具有经济和环境效益。

“整个价值链的合作对于成功扩大SCP规模至关重要，需要长期的合作伙伴关系来分担挑战和投资。”

环境影响和可持续性效益

单细胞蛋白 (SCP) 生产对环境和可持续性有很多好处。与动物蛋白相比，它占用的土地和水更少。这使其成为一种更环保的选择。可持续蛋白质微生物产生的热量也有助于减少浪费并支持循环经济。

微生物可以将甲烷和二氧化碳等废物转化为蛋白质。这是解决废物和替代蛋白质来源问题。它还可以减少温室气体排放，保护我们的地球免遭森林砍伐和生物多样性丧失。

SCP 技术效率更高，而且易于推广。它不需要像传统农业那样多的土地或水。通过使用 SCP，您可以帮助实现可持续发展目标并减少食品系统对环境的影响。

常见问题

什么是单细胞蛋白（SCP）以及它是如何产生的？

单细胞蛋白 (SCP) 是由酵母和细菌等微生物培养而成的蛋白质。这些微生物在受控条件下生长，以产生更多蛋白质。

SCP 生产的主要优势是什么？

SCP 生产速度快，占用土地和水资源少。它不依赖天气。这使得它成为解决蛋白质短缺和帮助养活更多人的一种经济有效的方法。

用于 SCP 生产的不同微生物来源有哪些？

SCP 中使用的微生物种类繁多，每种微生物都有各自的优势。这些微生物包括细菌、真菌、酵母和藻类。每种微生物的选择都基于其特定用途。

哪些类型的底物可用于 SCP 生产？

SCP 可以由多种物质制成，例如农场废物和工业废料。甚至可以使用甲烷等气体。这有助于更好地利用资源并减少浪费。

SCP生产采用了哪些发酵技术？

SCP 的制作方法多种多样，例如在固体或液体环境中生长。选择的方法取决于微生物、所用材料以及产品需求。

SCP 生产的质量控制和安全考虑是什么？

安全生产 SCP 非常重要，尤其是食品。制定规则以确保其安全。测试检查有害物质以及其消化情况。

SCP生产的经济可行性和市场潜力如何？

SCP 的盈利能力取决于材料成本、工艺效率和需求。利用废弃物和改进工艺可以降低成本。鱼粉市场是 SCP 发展的巨大机会。

SCP生产对环境和可持续性有哪些益处？

生产 SCP 对地球有益。它消耗更少的土地和水资源，碳足迹也更低。它还有助于利用废物，对环境更有利。