环境生物技术第三组夏伟康.ppt
废物资源化的生物技术-生产单细胞蛋白,目录,1.单细胞蛋白的生产 夏伟康,2.生产单细胞蛋白的工艺 陈一超,3.农林废弃物生产单细胞蛋白 郭思璇,4.工业废弃物生产单细胞蛋白 曹喆,5.生产单细胞蛋白的展望 陈加贺,单细胞蛋白（single cell protein 简称 SCP），SCP是指通过培养单细胞生物而获得的生物体蛋白质，又称微生物蛋白，包括细菌、放线菌中的非病原菌、酵母菌、霉菌和微型藻类等。,单细胞蛋白：,单细胞蛋白的主要用途,作为饲料,作为人类食品,作为工业原料,单细胞蛋白的主要用途,单细胞蛋白的主要用途,1,4,单细胞蛋白中含有高的蛋白、8种必需的氨基酸、多种维生素、辅酶、固醇等生长因子。,微生物质量倍增时间短，生产蛋白质的速率远高于动植物。,通过微生物发酵将资源开发和环境保护有机结合起来。,2,3,单细胞蛋白生产不受地区、季节和气候条件的制约。,单细胞蛋白的优点,以碳氢化合物为原料（石油）,二氧化碳为碳源，氢为能源,以乙醇为原料,以甲烷为原料,小球藻，螺旋藻及光合细菌等,细菌为主,氢单胞菌,酵母菌为主，细菌和霉菌为辅,酿酒酵母、假丝酵母、木霉、青霉素等,细菌为主,利用光能,以甲醇为原料,Title in here,生产SCP的微生物,用于生产SCP的常见废弃物,农林废弃物,高浓度有机废水,固体废弃物,工业废弃物,70%,50%,83%,90%,65%,75%,50%,65%,生产单细胞蛋白的一般工艺,工艺,液态微生物发酵,固态微生物发酵,在实际生产中，应根据所用菌种、原料、设备及所需产品和技术等，比较两种工艺的可行性和经济性,选择具体发酵工艺。,液态发酵工艺由 EmerL.GadenJr于 20世纪40年代提出。该方法具有产量大、易监控、机械化程度高、适合工业化生产等特点，其生产规模和产量均大大超过固体发酵。,液态发酵工艺,液态发酵工艺流程图,根据菌种的需要控制不同的发酵条件，例如在高密度发酵中，主要限制因子为营养供给不适宜、抑制性物质的积累和发酵液流变学特性的影响，可采用分批补料、重复补料的发酵方式，保持一定的溶氧使菌体生长旺盛。,液态发酵工艺,固态微生物发酵,Content 03,Content 02,Content 01,固态湿培养基的含水量一般为30%70%，而无游离水流出。,固态发酵具有易干燥、低能耗、高回收、可对发酵物质全部利用等特点。,可提高风味和营养价值。,feature 01,feature 02,发酵,预处理,酸解,发酵,预处理,酶解,A 处理,B 处理,C 处理,农林废弃物生产单细胞蛋白,农林废弃物生产单细胞蛋白,酸解,酶解,使用少,使用多,酸解法条件剧烈，可生成糠醛等有毒的分解产物，而且成本高,对设备有腐蚀作用，所以不宜在发酵工业中使用。,秸秆纤维素经酶水解后获得可发酵性糖，是秸秆纤维素利用的重要途径，但目前纤维素酶的活性偏低，且这一过程存在严重的产物反馈抑制，使得酶解糖化效率较低。,提高酶解速率,Content 03,Content 02,Content 01,邱向锋选取了4种处理方法，对玉米秸秆进行预处理，经过预处理后，秸秆纤维素的酶解率均有不同程度的提高。稀碱预处理后的转化率最高。,陈育如将纤维素原料经机械粉碎、稀酸处理、氨处理、蒸爆水洗预处理后，用里氏木霉所产纤维素酶和米根霉对其进行糖化发酵生产L-乳酸。,沈雪亮将固定化纤维二糖酶、固定化乳酸杆菌和纤维素酶水解有机耦合在串联式生物反应器中，加强纤维素酶的协同降解作用。,甘薯、玉米等淀粉类农林产品是生产单细胞蛋白的传统 原料，其产量较高，但蛋白质含量较低。目前薯类原料产量约为1.57亿t，若能通过微生物发酵将其中的一部分淀粉转化为单细胞蛋白，可在很大程度上缓解我国蛋白食品的不足。,农林废弃物生产单细胞蛋白,王立梅以玉米皮渣和玉米浆为原料，产朊假丝酵母、热带假丝酵母、酿酒酵母为发酵菌种进行正交试验，通过固态发酵法生产单细胞蛋白。,01,02,03,用淀粉废水培养微生物生产单细胞蛋白，不仅产量高，而且氨基酸含量也较高。,豆制品废水中含有大量的可溶性蛋白和还原性糖等天然有机物，是培养和生产单细胞蛋白的理想原料。,啤酒糟、柠檬酸废水、红霉素废液、味精废水等有机负荷高的废渣、废水均可作为生产单细胞蛋白的优质原料。,淀粉废水,豆制品废水,其他废水,工业废弃物生产单细胞蛋白,谭新国利用腐乳酿造过程中排放的废水，以白地霉为菌种,采用液体深层发酵培养技术。,豆制品废水生产单细胞蛋白,蛋白产率达到 10 g/L，产品的蛋白质含量达41.6%。,对产朊假丝酵母、热带假丝酵母、白地霉、解脂假丝酵母解脂变种和扣囊拟内孢霉5种工业生产酵母的最佳培养条件进行研究。,生产单细胞蛋白的展望,完全依靠农牧业生产迅速解决蛋白质缺乏的状况比较困难。,中国SCP生产始于1922年，但前期发展缓慢，直到20世纪80年代才迅速发展。,随着社会的飞速发展，大量对人类生存环境具有威胁的废弃物越来越多。,展望,展望,Level 1,Level 2,Level 3,Level 4,Level 5,1987年1.55万t,1992年8万t,2000年15万t,2008年32万t,2012年40.5万t,我国单细胞蛋白产量趋势,核酸尤其是 RNA摄入量过多时,引起关节痛、肾结石等病症。,人们常持有戒心而难以接受。,核酸含量高,在生产单细胞蛋白的过程中如何去除核酸是急需解决的问题。,01,微生物腐生生活,02,微生物生产单细胞蛋白,广泛的原料来源有可能使单细胞蛋白带有有毒物质以及有害病原菌。,03,存在的问题,可取得一定的经济效益。可降低废弃物中有机污染物的浓度，减轻后续处理负担。达到降低环境影响和获取经济效益的双重目的。,生产单细胞蛋白的展望,Thank You!,
