蛋白的天然制造工厂：单细胞蛋白

更神奇的单细胞蛋白

单细胞蛋白（SingleCellProtein，简称SCP），也叫菌体蛋白、微生物蛋白，它是以各种有机或无机营养物为培养基，在适宜条件下培养酵母菌、非病原细菌等单细胞微生物，使其大量增殖，并将菌体收集、加工后产生的蛋白质。

单细胞蛋白中蛋白质含量高，可达40%-80%，富含人类所需的必需氨基酸，可补充人体所需营养，去除核酸后可作为食品蛋白直接食用。与动物蛋白和植物蛋白相比，单细胞蛋白生产周期短、原料来源广、能源利用率高，且对环境的影响和依赖性很小，可作为动植物蛋白食品的替代来源。

单细胞蛋白还含有多种维生素、不饱和脂肪酸和无机盐，营养价值高，可用于生产功能性食品。此外，鉴于单细胞蛋白良好的水合性、胶凝性、乳化性和组织成型性等功能特性，其亦可作为食品添加剂应用于食品加工。

蛋白加工厂：天然微生物

目前利用一碳化合物生产单细胞蛋白的天然微生物主要有甲醇酵母、化能自养菌和光合自养微生物三大类。

其中甲醇酵母以甲醇为底物，生产的单细胞蛋白中蛋白质含量较高，富含必需氨基酸和维生素，且酵母菌体较大易于分离回收。

化能自养菌生长速度快，包括乙醇梭菌和好氧甲烷氧化菌等，其中乙醇梭菌以CO为底物，而好氧甲烷氧化菌以CH4为底物，利用它们生产的单细胞蛋白不仅蛋白质和必需氨基酸含量高，还具有较高的消化吸收率，但单细胞蛋白核酸含量较高。

光合自养微生物包括微藻和光合细菌两类，二者均以CO2为底物。微藻光合固碳效率较高，生产的单细胞蛋白富含叶绿素、维生素和不饱和脂肪酸，且核酸含量较低，但微藻细胞壁不易消化；光合细菌单细胞蛋白含有丰富的必需氨基酸、类胡萝卜素、维生素和聚羟基脂肪酸酯，可用于生产功能性食品。

宝石蓝的藻蓝蛋白

藻蓝蛋白是某些藻类特有的重要捕光色素蛋白，藻蓝蛋白拥有较宽的光谱范围、较高的荧光产率和良好的水溶性，这使得它们能在免疫检测、荧光显微术和流式细胞仪技术方面作为一种良好的生物化学示踪物。藻蓝蛋白呈现鲜艳的宝石蓝色，天然无毒，还可以作为色素被广泛应用于食品、化妆品、染料等工业。

近年研究表明，藻蓝蛋白在抗辐射、抑制肿瘤、抗过敏、抗疲劳、增强免疫力等方面有较高的活性。如鱼腥藻藻蓝蛋白（APC）的体外抗氧化作用时发现，一定浓度范围内不同纯度的APC的总抗氧化能力呈现一定的量效关系，能清除O2-.和·OH及抑制MDA的生成，这说明了APC在一定浓度范围内具有抗氧化作用。

开发应用的N种可能

真菌、细菌、微藻等微生物具有适应力强、生物效能满足需求和无毒害等诸多优势，这些微生物均可生产SCP产品。其中，螺旋藻等微型光合菌能够利用二氧化碳、光能进行光合作用，生长并生产SCP和其他有营养价值副产物。有些SCP具有抗氧化能力，后续未来可以应用于婴儿食品及辅料中。

此外，有些可以利用无机氮生产SCP的微生物还能积累生物聚合物，增加SCP的生物营养性。有研究发现，利用酵母生产的发酵产品营养丰富，更有有利于人类的身体健康。螺旋藻和小球藻等藻类生产的蛋白质含量一般在60%~70%。而细菌生长速度快，其蛋白质产量高，可以作为产优质蛋白的新型来源，可以有效低蛋白质生产成本，更好的满人类对于蛋白质的需求。

前景无限，大有可为

微生物单细胞蛋白还可作为多种食品添加剂，用于食品加工。酵母浓缩蛋白具有显著的鲜味，已被广泛用于酱汁、肉汁等食品的增味。新鲜酵母和活性干酵母可作为发酵剂，用于馒头、面包的加工；此外，酵母细胞壁多糖β-葡聚糖可作为乳化稳定剂用于乳制品加工。利用单细胞蛋白良好的水合性，将其用于肉制品和焙烤食品的制作，可减少加工过程中水分的流失，保持食品良好的口感和风味。

微藻单细胞蛋白中含有丰富的色素，可生产食用天然色素。微藻单细胞蛋白还富含天然抗氧化剂，包括类胡萝卜素、酚类化合物、维生素和植物甾醇等，可用于食物保存。有研究表明，添加微藻单细胞蛋白可显著提高鱼肉对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基的清除能力，延缓脂肪氧化，延长肉制品保质期。

技术成熟，安全不可忽视

影响单细胞蛋白安全性的因素包括微生物生产原料的安全性、单细胞蛋白的RNA含量、微生物本身是否产生毒素以及潜在的过敏原等。根据上面的安全性原则，主要就是：

1）生产单细胞蛋白菌株不能是病原菌，菌株不产生毒素；

2）生产原料中重金属残留含量不能超过要求；

3）在微生物培养和产品处理中要求无污染、无溶剂残留和热损害；

4）最终产品应无病菌、无活细胞、无溶剂残留；

5）单细胞蛋白产品必须进行动物毒 性试验和致癌实验，还要进行人体临床试验，测定人体对单细胞蛋白的耐受性和可接受性，才能用于食品生产。

由于微生物具有自身代谢的独特特点，为了使单细胞蛋白符合作为食物的要求，一般采用特定的后处理来提高这种产品的消化性和可接受性。如微藻细胞具有细胞壁，生产微藻单细胞蛋白时需要将细胞壁破碎，使单细胞蛋白更容易被人体消化。细菌和真菌等微生物生长快速，其细胞含有高含量核酸，这致使相应微生物单细胞蛋白或多或少都含有部分核酸，尤其是RNA。

当单细胞蛋白用于食品生产时，高核酸含量是一个问题。人体摄入RNA分解产生的嘌呤化合物会增加血浆中的尿酸浓度，而人体缺乏尿酸酶，尿酸会在体内积累，积累过多甚至会导致肾结石和痛风。因此，利用单细胞蛋白生产食品蛋白时，需要增加核酸脱除环节，添加核糖核酸酶使RNA降解，将核酸含量减小到规定的限值以下。

作者简介：

Martin.Yu，食品科技工作者、营养师，长期负责特殊食品研发工作，主要方向为：FSMP、益生菌、特膳食品。