天然气发酵产单细胞蛋白

1、天然气发酵产饲用单细胞蛋白单细胞蛋白SCP( single-cell-protein)是指利用各种基质大规模培养细菌、酵母菌、霉菌、微藻、光合细菌等而获得的微生物蛋白，是现代饲料工业和食品工业中重要 的蛋白来源。1966年，麻省理工学院首次提出SCP的概念，1967年在第一次全世界蛋白 会 议上正式将微生物菌体蛋白统称为单细胞蛋白。SCP营养丰富，蛋白质含量40%-80 %不等，所含氨基酸组分齐全平衡，且有多 种维生素，消化利用率高(一般高于80%)，其最大特点是原料来源广，微生物繁殖 快，成本低，效益高。细胞和酵母利用甲醇、乙醇、甲烷和多链烷烃生产单细胞蛋 白(SCP);利用废物中的许多物质

2、转化为SCP如稻秸、蔗渣、柠蒙酸废料、果核、糖 浆、动物粪便和污物等；利用藻类(如小球藻、栅藻)生产SCP。生产SCP的微生物 有酵母、非病原性细菌、放线菌和真菌及藻类等，其中饲用酵母和藻类蛋白发展最 快。嗜甲烷细菌/甲烷氧化菌甲烷氧化菌(Methanotrophs 或 Methane-oxidizing bacteria )是甲基氧 化菌的一 个分支，它能够利用甲烷或甲醇等C1化合物作为唯一的碳源进行生长，在全球大气 甲烷的平衡中有着十分重要的作用。利用甲烷为原料生产单细胞蛋白的细菌种类，如甲烷假单胞菌，嗜甲烷单胞菌 等。甲烷不含芳香烃类，无致癌物质、无毒害，产品安全性高，原料蕴含丰富，成本

3、 低，曾被当作第二代石油蛋白进行研究。但嗜甲烷生产菌往往生长缓慢，菌体浓度 低。所以其生产效率低，且尾气中的残留甲烷的利用是个问题。甲烷蛋白发展史20世纪60年代，单细胞蛋白开始在各国引起重视，被称为单株蛋白或 合成蛋白。由于制造的原料是正构石蜡烃、粗柴油、甲烷、乙醇、甲醇等都属 于石油 产品或者石油衍生物，因此在当时单细胞蛋白又称为石油蛋白。欧美等国家便在那 时已经开始了以天然气作为原料生产单细胞蛋白的研究，已有年产千吨日产十吨的 专利报告，其成分报导大约与鱼粉相当。 我国在20世纪六七十年代时，有人在石油化工等产业中提出了利用石 油生产蛋白，当时称为“气蛋白”，但由于历史原因及资源的限制而

4、被搁浅。如 今由于环保、资源等问题，利用天然气生产单细胞蛋白又被渐渐提上日程。国内 外很多研究机构已经开始了这方面的实践研究，但我国至今尚未对甲烷氧化菌单细 胞蛋白在饲料及食品行业的应用有专门报道。1970年英国壳牌公司在英国Sittingbourne地区建立了一个规模为年产 300 t的天然气蛋白试验装置，利用的甲烷氧化菌为Methylomonas methanica。1974年，壳牌公司宣布在英国锡廷伯恩(Sittingbourne)地区建立一个规模更大的 试验装置，并筹备在荷兰阿姆斯特丹(Amsterdam)筹备一个规模为年产10万t装置的发展计划。但在1976年，壳牌公司决定停止该发展

5、计划 并无限推迟，当时的原因归结为：大豆和玉米的价格很低；很多国家有扩大现有蛋白 来源的潜能；在不发达国家推广该先进工艺技术比较困难。1999年挪威国家石油公司与英国Nycomedmer-sham公司联合投资建 设了世界上第一套用天然气生产甲烷氧化菌单细胞蛋白的工业装置。该装置为合资 企业Norferm DA公司所有。这套装置具有年产1万t生物蛋白的能力。生产单细胞 蛋白的主要菌种为Methylococcus capsulatus，并且还有一组伴生菌的共同生长。生 产出的单细胞蛋白含70%蛋白质、12%碳水化合物、10%脂肪和8%矿物质，目前在 挪威已有农业合作社作为饲料出售。欧盟已经通过了利

6、用天然气生产单细胞蛋白的批准(Council Directive No. 82 / 471 /EEC) ，1995年，欧盟对甲烷蛋白在饲料中的添加比例做出规 定：猪饲料中的使用量为8%，牛饲料为8%，咸水鲑鱼饲料为33%，淡水鲑鱼饲 料为19%。2009年，欧盟对蛋白质来源做了修订(Regulation ( EC) No767/2009，对利用天然气发酵制备的单细胞蛋白有了进一步的促进，进而促使了这 类单细胞蛋白的发展和使用，确定了其作为单胃动物未来营养来源的地位。6) 2016年美国Calysta公司和嘉吉公司准备在美国孟菲斯投资建立世界 上最大的天然气发酵工厂，以进行FeedKind蛋白的

7、生产。预计，该工厂能在2019年 投入使用，每年生产2万吨的FeedKind蛋白；实现满负荷工作后，工厂的年产量将达到20万吨。另外，公司还在英国设有工厂，向用户提供FeedKind蛋白的样本。美国Calysta公司为我们打开了一种未来的可能性：从燃料中获得食物。这个看似异想天开的想法实际上已经于2011年获得欧盟的批准，可用于各类动物饲料 当中，并且已经在挪威和大西洋的三文鱼养殖中得到应用。美国Calysta公司的技术来源就是挪威的石油公司Stateoil，其在1999年建成年产 一万吨的生物蛋白工厂，但由于天然气价格过高且未在欧盟获批，最后关停技术转 让给了 Calysta公司I。蛋白组成

8、分析表1甲烷蛋白与几种参考蛋白质在氨基酸组成上的比较（g/16君蛋白）甲烷蛋白豆粕鱼粉甲醇蛋白必需氨基酸精氨酸6.3 土 0.37.40.56.20.64.6组氨酸2.20.22,70.22,50.41”9异亮氨酸4.40.470.34.70.34.3亮氨酸7,50.27+90.47+0赖氨酸5.60.46.10.38.20.36.0蛋氨酸2.60.2L30.12.4苯丙氨酸4.2025,00.34.1 0.24J苏氨酸4.30.33.90.34.00.64.6色氨酸2.20.81.4().90.9缄氨酸5.80.34.80.4530.15.6 -非必需氨甚酸丙氨酸 灭冬氨酸 胱氨酸 谷氨酸 甘氨酸 脯氨酸 丝氨酸 酪氨酸7土 0.44.20.46J0.17J8.50.411.20.79.91.28.80.70.11.50.20.90.20.710.6+0.618.21.412.61.00.64,90.34.2036.00.85.73,80.35,0034.3 土 02.93,60.25,2034J033.33.6 土 0.33,8033,2