利用微生物菌体开发蛋白饲料资源(2)

这些行业是以粮食与农副产品为主要原料的加工行业，年消耗粮食2000多万吨，（占我国玉米产量的30%），年消耗农副产品4000多万吨，总计6000多万吨。食品与发酵行业尽管大都采用玉米、薯干、麦子、大米等作为原料，但并不是利用这些原料的全部，而只是利用这些原料的淀粉部分（大多情况下是如此）其它部分（如蛋白，脂肪，纤维，矿物质等）则限于技术、投资、管理等原因基本上没有加以利用。如果按粮食原料淀粉含量70%计，按生产工艺的淀粉利用率为40%计，则整个行业全年有近1000多万吨原料转化为废渣水，其中又有相当一部分随洗涤水、冷却水等排入环境中，既浪费资源，又严重污染环境，破坏生态。

表五为1988年全国食品与发酵行业产量，企业个数，年排渣，糟，水量的统计表。

表5：1988年食品发酵行业主要废渣水排放量（万吨）

注：年排废渣水总量指；废液，废渣，冲洗水，冷却水，洗涤水等

从表中可知：这些废渣水年总排放量达到20亿吨，其中主要渣液达0.6亿吨，分析表明，粮薯酒精糟、糖蜜酒精糟、黄浆、大米渣、废酵母、玉米浆渣、麦糟、果渣等均含有丰富的蛋白质、氨基酸、维生素、糖类和多种微量元素，是理想的饲料源，也可为微生物增埴提供必要的营养物质。以玉米酒精行业为例，理论上投料3吨玉米，可产酒精、蛋白饲料、二氧化碳各一吨，国外采用先进的生产工艺已实实现主副产品总量2.7吨的水平，损失率仅为10%，而我国大部分厂只能得到主副产品总量1.3吨，损失率高达57%！可见开发的潜力非常大。

2.2.1 固态发酵开发途径：

常采用的方法是，加入麦夫、棉菜籽粕、次粉，玉米蛋白粉及其它非常规饲料进行废渣水的吸附，适度灭菌之后，接种囊拟内孢霉酵母菌，或米曲霉、黑曲霉、白地霉、产黄青霉、假丝酵母、光合细菌、乳酸菌等进行发酵，烘干而制成蛋白饲料。

这种方法尤其适合于那些含有大量非蛋白氮如硫酸铵、尿素的废渣水的处理。典型的有味精废母液、酶制剂废水、柠檬酸废母液等。因为这些非蛋白氮的存在，使它难以作为单胃动物的饲料而使用。而通过固态发酵处理，则可将其中的70的非蛋白氮转化为真蛋白的菌体蛋白。工艺如下：

2.2.2 烘干处理途径：

对于有些废渣可直接烘干作为饲料使用，如啤酒酵母泥、麦根、麦糟、酒精糟等

2.2.3 液体深层发酵处理：

例如：江苏如东生物化工厂、常州味精厂、烟台味精厂、浙江味精厂、利用味精废水生产味精酵母，总生产能力达到6500吨/年，1991年共生产3150吨，粗蛋白达60%，产品售价在2400元/吨---2800元/吨之间（1991年）

福建云肖糖厂、广西南宁糖厂、浙江新市酒厂等利用酒精废水生产菌体蛋白，总能力已达到6900吨/年，1991年生产3220吨，粗蛋白达45—50%，售价在2200—2400元/吨。（91年）

广东江门甘蔗化工厂也建成万吨级饲料酵母深层发酵生产基地，以糖蜜、酒精废液为原料生产SCP；河南南阳酒精厂、山东临沂酒厂、浙江德清饲料酵母厂等则利用薯干淀粉制酒精废液生产SCP；南宁糖厂利用丙酮丁醇废液生产SCP；江苏靖江食品工业总公司利用柠檬酸废液生产SCP；辽宁淡水厂产研究所利用淀粉废液（黄浆水）生产SCP；四川宜宾饲料公司、兰州牧工商联合总公司利用食品加工厂废液深层发酵生产SCP。

这些都是液体深层发酵生产酵母的典型例子，其特点是机械化程度高，产品细胞含量大，杂菌含量少，但也存在高耗能，高投资，原料不易收集，或存在固形物浓度太低，不浓缩和回收，设备腐蚀快，动力消耗大，产品生物活性物质相对偏低，核酸含量高等缺点。尽管如此，利用深层发酵处理废液，以及从草炭，人造腐殖酸盐，稻壳及稻草等纤维原料水解液制取酵母，仍然是今后的发展方向。因为它能有效地、充分地再生资源，并减轻食品与发酵工业废水的环境污染。

典型的液本深层发酵工艺路线如下：（以酒清废水为例）将糟液分离得到的废糟水，添加营养盐和适当的玉米浆（作为生长素源），调节PH值到4.4左右，接种假丝酵母等多株菌种混合发酵，再经分离干燥而得成品：（见下图）：

　　2.3 利用自养微生物生产菌体蛋白：

二氧化碳是一种可以自给，又能无限循环利用的碳源，因此利用二氧化碳的自养微生物受到各国的重视；况且，自养微生物在同化二氧化碳的同时，很多菌种还释放出氧气，这无疑改善了大气环境，具有重要的环保意义。目前用得最多的是藻类和光合细菌。

自养微生物分光合微生物和化能合成微生物。光合微生物中具有叶绿素的藻类和具有相似色素的光合细菌，可用作食品的有属于单细胞真核生物的绿藻中的小球藻和栅列藻，以及属于原核生物的蓝藻中的一种大型螺旋藻spinrulina。但这些藻类大量迅速培养时，由于要受光照而处于光照的开放环境中，如何高效地供给二氧化碳及保持光能都是有待解决的问题，且占地面积也很大。太阳能尽管很大，但由于昼夜、季节、气候的变化以及大气层的阻挡过滤，真正到达地面的能量很弱，按照每千焦耳能量藻体收率只相当于5mg左右，则单位土地的面积的产量不大。实际上只利用二氧化碳为单一碳源生产SCP的产量只占一部分，包括螺旋藻在内的SCP还必须添加醋酸进行培养，价格较高，一般作为动物的生长促进剂和保健食品。

光合细菌适合于处理含氮量很高的废水，可考虑培养红色假单胞菌Rhodopseudomonas、红螺菌Rhodospirillum等红色非硫细菌作为饲料和饵料，并可净化鱼塘水质，减少换水次数，增加鱼类抗病能力，减少鱼死亡率，促进鱼体生长整齐，使鱼产品颜色鲜艳自然。国内的河北沧州厚德生物技术研究所和上海交大生物技术研究所，和江西省宜春高新技术专利产品开发中心（本中心）均开发有该产品。近年来由于水体污染，环境恶化等原因，造成水产养殖中因污染引起的病毒病、流行病、暴发病等时有发生，给养殖户造成巨大的损失。而采用化学水体消毒法如石灰、高锰酸钾、漂白粉、次氯酸钙、二氧化氯等又常常利少弊多，效果不太理想。利用经特殊培养的光合细菌培养液来防治水体污染，则是近年来一种有益的尝试，在许多地方获得了成功。光合细菌作用于水体，能刺激鱼虾的生长发育，提高产卵、孵化成活率，并能预防和治疗疾病，提高非特异性免疫功能，抑制病菌生长和侵入鱼体。如红色非硫假单胞菌PSB可降低水体氨氮含量和供氢体有机物含量，将有毒的硫化物转化为硫化单体，能将鱼虾排泄物、残饵充分利用，减少换水，投入产出比达到1：40以上。表6为自养微生物：

表6：能固定二氧化碳的主要自养微生物

2.4 从石油类资源中生产菌体蛋白

1963年法国BP公司的A.champagnat等发表了从粗柴油中中制造酵母的方法，其后，各国相继建立了以石油化工产品如正烷烃、甲醇、乙醇等为原料，用酵母和细菌制造蛋白质的方法。

表7：由石化原料开发的微生物菌体蛋白产品

英国石油公司最早建成年产4000吨的工厂，并投入生产，罗马尼亚引进日本墨水化学工业株式会社的技术，建成年产60000吨工厂，1980年投产，前苏联在这方面投入很大，年产量要达到近100万吨，这些研究与生产均是在世界蛋白质资源严重短缺时达到高潮的，但随着石油这类不可再生资源的日益减少，人们将把注意力逐步转移到可再生资源的开发与巨大的海洋资源的开发中来。