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第五章 废物资源化工程 第一节　　单细胞蛋白 一、概念 　　单细胞蛋白(Single　Cell　Protein，SCP)是指利用各种基质大规模培养细菌、酵母菌、霉菌、微型藻等而获得的微生物蛋白，是现代食品工业和饲料工业的重要的蛋白来源。 SCP营养丰富，蛋白质含量40%～80%不等，所含氨基酸组分齐全，且有多种维生素。最大特点是原料来源广，微生物繁殖快，成本低，效益高。 因此，在当今世界蛋白质资源严重不足情况下，发展SCP愈来愈受各国重视，目前已发展成为一项具有巨大经济效益的生物工程产业。在我国生物技术发展规划的重点中就有蛋白质生物工程项目。 二、历史 　 我国SCP生产，始于20年代初，但80年代以后才有较大的发展，主要是利用工农业中各项可再生资源生产食用酵母或饲料酵母，如利用造纸废液、味精厂废液、糖蜜酒精废液酒糟、淀粉厂废水废渣、油脂工业废水、果渣、石油、天然气等，筛选优良菌种，通过现代微生物发酵工程技术或基因工程技术，生产出等级不同的产品。 另一类SCP就是微型藻蛋白，目前主要是螺旋藻和小球藻。螺旋藻被誉为“21世纪的理想食品”，可列为现代保健的营养药品。人工养殖的主要有两个种:钝顶螺旋藻和极大螺旋藻。其蛋白质含量高达62～70%，氨基酸组成均衡合理。还富含胡萝卜素、藻兰蛋白、藻酸钠及类胰岛素等活性物质。 我国在50年代末60年代初曾兴起一阵小球藻生产热，但终因该藻较难收集，细胞壁较厚，不易消化，研究和生产均趋入低靡，但现在日本仍然把它推崇为药效食品。日本药效食品疗法研究会会长中山流石教授，经30多年研究，解决了破壁技术，故其产品在市面上颇为流行。　 三、相对动植物蛋白有许多优点 （1）蛋白质含量高，营养价值高 （2）生产速率快 （3）占地小，不依赖气候。（劳动生产率高） （4）原料广泛，低廉 （5）易操作 四、生产SCP需注意的问题 （1）菌种要求 （2）原料价廉 （3）易分离回收 （4）无杂菌污染 （5）无二次污染 （6）菌体蛋白质含量高，氨基酸组成好 （7）适口性好 （8）易储藏包装 五、生产SCP的微生物 1.生产SCP微生物的特征 细菌——速度快，蛋白质含量高，可用糖类和烃类，难分离、难消化，含有有毒性物质 丝状真菌——速度慢，蛋白质含量低，易于回收，质地良好 酵母菌——体大，易分离，回收，蛋白质易于吸收 藻类——蛋白质难消化 2.生产微生物的种类 （1）利用糖质原料发酵生产SCP （2）利用石油原料生产SCP （3）利用甲烷原料生产SCP （4）利用甲醇原料生产SCP （5）利用乙醇原料生产SCP （6）利用CO2为碳源，氢为能源的细菌 （7）利用太阳光能生产SCP 六、原料（生产SCP的基质） 1.农业废弃物：秸秆 2.烃类及其衍生物 3.高浓度有机废水 4.固体废气物 5.工业废气 七、SCP生产的工艺技术 1.藻类SCP的培养生产 （1）培养条件 （2）工艺过程 2.细菌SCP和放线菌SCP的培养生产 3.酵母SCP的培养生产 （1）培养条件 （2）工艺过程 4.霉菌SCP和高等真菌SCP的培养 （1）培养条件 （2）工艺过程 八、SCP生产及研究展望 （1）采用低价值的原料或废料 （2）在SCP生产同时得到副产物 （3）选育倍增时间短、蛋白质含量高、耐高温；抗污染的优良菌种 （4）开发高效、节能的发酵设备 （5）开发新蛋白质资源 第二节 纤维质原料生产酒精 一、生产酒精的原料 酒清发酵所用原料主要有纤维质原料、淀粉质原料、糖质原料和其他原料。 (一)纤维质原料 纤维类物质是自然界中的可再生资源。其含量十分丰富。天然纤维原料由纤维素、半纤维素和木质素三大成分组成，它们均较难被降解，长期以来人们都在研究如何利用纤维质原料来生产酒精及其他化工产品。 用于酒精生产的纤维质原料包括农作物纤维质下脚料(稻草、麦草、玉米秆、玉米芯、花生壳、稻壳、棉籽壳等)，森林和木材加工工业的下脚料(树枝、木屑等)，工厂纤维素和半纤维素下脚料(甘蔗渣、废甜菜丝、废纸浆等)及城市废纤维垃圾等四类。 (二)淀粉质原料 淀粉质原料是生产酒精的主要原料。我国发酵酒精的80%是用淀粉质原料生产的，其中以甘薯干等薯类为原料的约占45%，玉米等谷物为原料的约占35%。 1.薯类原料 薯类原料包括甘薯、木薯和马铃薯等 2.谷物原料(粮食原料) 谷物原料包括玉米、小麦、高梁、大米等。 (三)糖质原料 常用的糖质原料有糖蜜、甘蔗、甜菜和甜高梁等。 (四)其他原料 主要指亚硫酸盐纸浆废液、甘薯和马铃薯淀粉渣、各种野生植物和乳清等。用这些原料生产酒精目前还不多见。 二、纤维的预处理 1、氢氧化钠处理法 2、溶剂处理法 3、稀酸预处理法 4、分解木质素