利用豆腐黄水发酵成产单细胞蛋白研究报告.doc

第十一届“挑战杯”辽宁省大学生课外学术科技作品竞赛利用豆腐黄水发酵成产单细胞蛋白研究报告杨贺龙 殷连保 冯颖目录摘要：2关键词：2一前言2二研究目标及基本思路2三、创新点3四、技术关键和技术指标4五、作品的科学性和先进性4六作品的设计和实验56.1实验76.1.1主要原料76.1.2酵母单词包蛋白的制备76.1.3酵母单细胞蛋白的特点86.2结论8七应用范围和应用前景预测8八参考文献10利用豆腐黄水发酵生产单细胞蛋白摘要：以豆腐黄水为主要原料，经过预处理、发酵、离心、沉淀及烘干等工艺制备酵母单细胞蛋白。该方法为豆腐黄水的合理利用开辟了一条新的途径，有利于防止其污染环境及资源浪费。主要原料不依赖农业产品及石化资源，成本低廉，制备的产品经加工可应用于饲料、食品及药物等领域，是一种绿色环保的单细胞蛋白的制作新方法。关键词：豆腐黄水 酵母单细胞蛋白 环保 成本低廉一前言广州市区大豆制品厂,包括豆腐乳、豆腐、豆干等生产厂,每天有豆腐废水(黄浆水)约100吨,这些废水一般是稍经沉淀后即排放于下水道.这种废水经化验,其化学需氧量(COD)达20000mg/l以上,若不加处理,直接排放,造成环境污染,尤其夏天,废水贮池臭气熏天,厂区空气污染严重. 豆腐废水含还原糖0.120.13g/dl,总糖0.520.8g/dl.总氮0.070.08g/dl,可以培养微生物,获取单细胞蛋白,是一种综合利用的途径.南京市酿化厂利用豆腐废水添加糖蜜培养酵母取得良好效果.但未见有培养酵母后发酵废液如何经净化后排放的报导. 本研究的目的在于利用豆腐废水制取单细胞蛋白后,再将培养后的废液用活性污泥处理,得到多方效益.所以利用豆腐黄水制作酵母单细胞蛋白具有可开发前景二研究目标及基本思路1、研究目标：开发合理利用豆腐黄水的新途径，利用豆腐黄水制备可用于生产生活各个领域的单细胞蛋白，挖掘了豆腐黄水的使用价值，杜绝资源浪费和危害环境，降低成产生活垃圾对环境的污染，同时补充了单细胞蛋白的生产量。2、基本思路：利用豆腐黄水和水（1:3）配比作为培养基，调节pH为5.0左右，调节温度为2030，发酵酵母菌。当酵母菌繁殖到一定数量时，将酵母菌菌体用离心、沉淀等方法收集菌体，最后经过干燥即可得到酵母单细胞蛋成品。再经加工可制得单细胞蛋白饲料、食品、药物等三、创新点（1）利用非灭菌的无需添加任何营养物质的豆腐黄水作为培养基，通过低廉的生产成本不仅处理了食品废水，还达到变废为宝的目的。（2）生产过程成本低廉，工艺简单，不产生二次污染。（3）豆腐黄水经酵母菌发酵后的废水再经活性污泥处理即可直接排放。四、技术关键和技术指标1.关键技术问题（1）发酵前发酵液中豆腐黄水和水的配比，以及发酵液的pH、温度、溶氧和消泡是技术关键。(2)发酵过程中发酵液的pH和温度的适时调节是技术关键。(3)对发酵液中营养成分的利用的检测，对酵母单细胞蛋白过滤分离的时间控制和防止发酵环境被杂菌污染是技术关键。2.技术指标酵母单细胞蛋白成品含有人体必需8氨基酸中的7种，以及脂类、维生素、矿物质等多种营养成分，等多种营养成分，深加工可作为高营养食品，药物等。五、作品的科学性和先进性科学性对蛋白质缺乏日益严重,传统的借助于农耕土地和饲养畜禽来解决人类对蛋白质需求已越来越不可能得到满足，为此研究开发和应用推广微生物生产单细胞蛋白成为一条重要的途径，日益受到普遍关注。酵母单细胞蛋白含有人体必需8种氨基酸中的7种，以及脂类、维生素、矿物质等多种营养成分，是纯天然绿色食物，无论是作为食物还是饲料，都具有很高的营养价值。而且生产效率高，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时间倍增快1000-5000倍。是目前市场上供不应求的产品，所以具有很好的市场经济价值和开发远景。(2) 发酵后的豆腐黄水再经活性污泥处理，可达到国家食品废水处理标准。先进性(1）酵母单细胞蛋白的发酵生产不受季节、空间、阳光的种种限制。而且豆制品生产已成规模，因此豆腐黄水来源丰富，而且价格低廉，稳定。(2）利用此工艺，不仅处理了废水，降低废水对环境的污染，还通过酵母菌的分解利用，实现了废物二次利用，加工生产了营养价值可观的酵母单细胞蛋白。(3）目前，许多国家利用淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废水、石化产品等为原料，发酵获得大量微生物菌体，从而得到单细胞蛋白。但是相对本工艺原材料价格稍高，而且工艺流程相对复杂。六作品的设计和实验· 单细胞蛋白（single-cell protein，SCP）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。（表1）。 单细胞蛋白营养比例湿重干重蛋白质核酸脂肪碳水化合物非蛋白质含氮化合物由表可知， 单细胞蛋白在营养质量上具有明显的优越性。豆腐黄水本身呈液态，经过简单的发酵、提纯后，就能完成成产过程，所以发酵生产单细胞方法的出现使单细胞蛋白成本大大降低，使之得到迅速发展。因此，但细胞蛋白及其制品早已发展成为农业、食品。制药等领域内一个重要的独立分支。目前，一些发达国家，单细胞蛋白及其制品的工业产值已超过其他蛋白质产值的总和目前国内对单细胞的研究虽多，但是未曾见过用豆腐黄水制备单细胞蛋白的相关文献。为进一步探究单细胞蛋白的合成工艺，本课题以豆腐黄水为主原料，预处理后经过离心、烘干后制成单细胞蛋白。6.1实验6.1.1主要原料豆腐黄水（从学校食堂自行收集处理）；甘油（天津市百世化工有限公司）；邻苯二甲酸酐（沈阳新兴试剂厂）；松香；领苯二甲酸酯。6.1.2单细胞蛋白的制备第一步：将豆腐黄水及多元醇按质量比为（25）:1混合加入反应器中，加入带水剂在100条件下进行脱水处理。第二步：蒸干体系内部水分及带水剂，加入催化剂，通氮气保护，缓慢升温至190220，使其醇解46h得到单脂肪酸甘油酯9。 第三步：降温到80左右，调节pH值，加入多元酸或酸酐，其质量为地沟油质量的1/51/4，升温到210220，维持此温度36h，使其充分发生缩聚反应，得到不干性醇酸树脂即压敏胶的主要成分。第四步：降温至90100加入助剂，降温至60左右出料。6.1.3单细胞蛋白的特点1.外观：室温下为固体，呈黄色。2.物理常量：软化点：64±33.粘黏度：初粘性：62mm 持粘性：0.020mm/s剥离强度：0.8kN/m4.其它特性：不干性：5060d 酸值：pH=56.2结论以豆腐黄水为主原料，控制发酵反应条件，最后经离心，烘干得到合适产品，在对成品进行营养成分的分析。证明了利用豆腐黄水发酵生产的酵母单细胞蛋白具有良好食用价值和可持续发展的广阔前景。七应用范围和应用前景预测应用范围（1）据分析，酵母单细胞蛋白中蛋白质含量为4555，比大豆高30以上；细菌的单细胞蛋白中蛋白质的含量高达70，比大豆高50，比鱼粉高20。因此，在各类饲料中加入单细胞蛋白添加剂，可以取得诸如使猪长得更快、牛产奶更多这样的效果。（2）蛋白质是一切生物最重要的组成部分,也是人和动物主要的营养物质.目前全世界人口已超过40亿,每年约需要动物蛋白6,000万吨,但实际年产量才有2,500万吨.这一巨大差额要靠发展传统农业、畜牧业来弥补是不可能的,必须开辟一条新的途径.近年来,单细胞蛋白的研究和生产的发展,为人们对蛋白质需求量的紧张问题解决了很多难题。（3）医药领域：酵母本身即可作为药物，例如；可治疗消化不良症，scp可应用于抗癌药物，此外，还可供合成纤维、粘合物、农药等。应用前景预测利用豆腐黄水发酵生产酵母单细胞蛋白，成本低廉，制作简单，产品用途广泛，是世界上正在发展的一项环保新型产业。新型微生物农业的崛起，标志着我国新的农业科技革命的到来，它符合生态大农业的发展要求，必将使我区的农业发展走上一条高效和可持续发展之路。目前，单细胞蛋白市场需求量高，但供应不足，因此；单细胞蛋白工业在我国大有潜力可挖，也更适合我国的国情，一但进入大规模的商品化生产，必将对蛋白饲料紧张、食物蛋白不足以及能促进养殖业的迅速发展、增强人民的体质等问题具有重要意义。就我国而言，我国是豆制品大国，且国内对豆制品废水利用尚少，如稍加处理或直接排放对环境污染影响十分严重。因而，此工艺秉承环保的观念，实现废物利用，合理的工艺流程。因此，本课题具有可开发的实际意义和实用前景。八参考文献【1】：张玉墀 豆腐废水综合利用的研究 调味副食品科技 1983年04.【2】李丽立 杨坤明 现代生物技术与畜牧业 科学出版社 2002【3】张柏林 生物技术与食品加工 化学出版社 2005【4】郭维烈 郭庆华 新型发酵蛋白 科学技术出版社【5】郭雪山 单细胞的应用及开发前景 中国食品与营养 2006第05期。【6】谢炳辉 食品与发酵科技 2012年第02期【7】郭建华 单细胞蛋白。 2003【8】古玉冰 食品科技 1981。附录附录一：专利申请受理通知书附录二：科技查新报告附录三：论文附录四：应用证明附录五：获奖证书附录六：实物照片附录三：专家推荐（院士推荐）国家比赛附录一 专利申请受理通知书附录二 科技查新报告附录三 专家推荐附录四：实物照片地沟油热熔压敏胶实物照片