更神奇的單細(xì)胞蛋白

單細(xì)胞蛋白（SingleCellProtein，簡稱SCP），也叫菌體蛋白、微生物蛋白，它是以各種有機或無機營養(yǎng)物為培養(yǎng)基，在適宜條件下培養(yǎng)酵母菌、非病原細(xì)菌等單細(xì)胞微生物，使其大量增殖，并將菌體收集、加工后產(chǎn)生的蛋白質(zhì)。

單細(xì)胞蛋白中蛋白質(zhì)含量高，可達(dá)40%-80%，富含人類所需的必需氨基酸，可補充人體所需營養(yǎng)，去除核酸后可作為食品蛋白直接食用。與動物蛋白和植物蛋白相比，單細(xì)胞蛋白生產(chǎn)周期短、原料來源廣、能源利用率高，且對環(huán)境的影響和依賴性很小，可作為動植物蛋白食品的替代來源。

單細(xì)胞蛋白還含有多種維生素、不飽和脂肪酸和無機鹽，營養(yǎng)價值高，可用于生產(chǎn)功能性食品。此外，鑒于單細(xì)胞蛋白良好的水合性、膠凝性、乳化性和組織成型性等功能特性，其亦可作為食品添加劑應(yīng)用于食品加工。

蛋白加工廠：天然微生物

目前利用一碳化合物生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的天然微生物主要有甲醇酵母、化能自養(yǎng)菌和光合自養(yǎng)微生物三大類。

其中甲醇酵母以甲醇為底物，生產(chǎn)的單細(xì)胞蛋白中蛋白質(zhì)含量較高，富含必需氨基酸和維生素，且酵母菌體較大易于分離回收。

化能自養(yǎng)菌生長速度快，包括乙醇梭菌和好氧甲烷氧化菌等，其中乙醇梭菌以CO為底物，而好氧甲烷氧化菌以CH4為底物，利用它們生產(chǎn)的單細(xì)胞蛋白不僅蛋白質(zhì)和必需氨基酸含量高，還具有較高的消化吸收率，但單細(xì)胞蛋白核酸含量較高。

光合自養(yǎng)微生物包括微藻和光合細(xì)菌兩類，二者均以CO2為底物。微藻光合固碳效率較高，生產(chǎn)的單細(xì)胞蛋白富含葉綠素、維生素和不飽和脂肪酸，且核酸含量較低，但微藻細(xì)胞壁不易消化；光合細(xì)菌單細(xì)胞蛋白含有豐富的必需氨基酸、類胡蘿卜素、維生素和聚羥基脂肪酸酯，可用于生產(chǎn)功能性食品。

寶石藍(lán)的藻藍(lán)蛋白

藻藍(lán)蛋白是某些藻類特有的重要捕光色素蛋白，藻藍(lán)蛋白擁有較寬的光譜范圍、較高的熒光產(chǎn)率和良好的水溶性，這使得它們能在免疫檢測、熒光顯微術(shù)和流式細(xì)胞儀技術(shù)方面作為一種良好的生物化學(xué)示蹤物。藻藍(lán)蛋白呈現(xiàn)鮮艷的寶石藍(lán)色，天然無毒，還可以作為色素被廣泛應(yīng)用于食品、化妝品、染料等工業(yè)。

近年研究表明，藻藍(lán)蛋白在抗輻射、抑制腫瘤、抗過敏、抗疲勞、增強免疫力等方面有較高的活性。如魚腥藻藻藍(lán)蛋白（APC）的體外抗氧化作用時發(fā)現(xiàn)，一定濃度范圍內(nèi)不同純度的APC的總抗氧化能力呈現(xiàn)一定的量效關(guān)系，能清除O2-.和·OH及抑制MDA的生成，這說明了APC在一定濃度范圍內(nèi)具有抗氧化作用。

開發(fā)應(yīng)用的N種可能

真菌、細(xì)菌、微藻等微生物具有適應(yīng)力強、生物效能滿足需求和無毒害等諸多優(yōu)勢，這些微生物均可生產(chǎn)SCP產(chǎn)品。其中，螺旋藻等微型光合菌能夠利用二氧化碳、光能進行光合作用，生長并生產(chǎn)SCP和其他有營養(yǎng)價值副產(chǎn)物。有些SCP具有抗氧化能力，后續(xù)未來可以應(yīng)用于嬰兒食品及輔料中。

此外，有些可以利用無機氮生產(chǎn)SCP的微生物還能積累生物聚合物，增加SCP的生物營養(yǎng)性。有研究發(fā)現(xiàn)，利用酵母生產(chǎn)的發(fā)酵產(chǎn)品營養(yǎng)豐富，更有有利于人類的身體健康。螺旋藻和小球藻等藻類生產(chǎn)的蛋白質(zhì)含量一般在60%~70%。而細(xì)菌生長速度快，其蛋白質(zhì)產(chǎn)量高，可以作為產(chǎn)優(yōu)質(zhì)蛋白的新型來源，可以有效低蛋白質(zhì)生產(chǎn)成本，更好的滿人類對于蛋白質(zhì)的需求。

前景無限，大有可為

微生物單細(xì)胞蛋白還可作為多種食品添加劑，用于食品加工。酵母濃縮蛋白具有顯著的鮮味，已被廣泛用于醬汁、肉汁等食品的增味。新鮮酵母和活性干酵母可作為發(fā)酵劑，用于饅頭、面包的加工；此外，酵母細(xì)胞壁多糖β-葡聚糖可作為乳化穩(wěn)定劑用于乳制品加工。利用單細(xì)胞蛋白良好的水合性，將其用于肉制品和焙烤食品的制作，可減少加工過程中水分的流失，保持食品良好的口感和風(fēng)味。

微藻單細(xì)胞蛋白中含有豐富的色素，可生產(chǎn)食用天然色素。微藻單細(xì)胞蛋白還富含天然抗氧化劑，包括類胡蘿卜素、酚類化合物、維生素和植物甾醇等，可用于食物保存。有研究表明，添加微藻單細(xì)胞蛋白可顯著提高魚肉對1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基的清除能力，延緩脂肪氧化，延長肉制品保質(zhì)期。

技術(shù)成熟，安全不可忽視

影響單細(xì)胞蛋白安全性的因素包括微生物生產(chǎn)原料的安全性、單細(xì)胞蛋白的RNA含量、微生物本身是否產(chǎn)生毒素以及潛在的過敏原等。根據(jù)上面的安全性原則，主要就是：

1）生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白菌株不能是病原菌，菌株不產(chǎn)生毒素；

2）生產(chǎn)原料中重金屬殘留含量不能超過要求；

3）在微生物培養(yǎng)和產(chǎn)品處理中要求無污染、無溶劑殘留和熱損害；

4）最終產(chǎn)品應(yīng)無病菌、無活細(xì)胞、無溶劑殘留；

5）單細(xì)胞蛋白產(chǎn)品必須進行動物毒 性試驗和致癌實驗，還要進行人體臨床試驗，測定人體對單細(xì)胞蛋白的耐受性和可接受性，才能用于食品生產(chǎn)。

由于微生物具有自身代謝的獨特特點，為了使單細(xì)胞蛋白符合作為食物的要求，一般采用特定的后處理來提高這種產(chǎn)品的消化性和可接受性。如微藻細(xì)胞具有細(xì)胞壁，生產(chǎn)微藻單細(xì)胞蛋白時需要將細(xì)胞壁破碎，使單細(xì)胞蛋白更容易被人體消化。細(xì)菌和真菌等微生物生長快速，其細(xì)胞含有高含量核酸，這致使相應(yīng)微生物單細(xì)胞蛋白或多或少都含有部分核酸，尤其是RNA。

當(dāng)單細(xì)胞蛋白用于食品生產(chǎn)時，高核酸含量是一個問題。人體攝入RNA分解產(chǎn)生的嘌呤化合物會增加血漿中的尿酸濃度，而人體缺乏尿酸酶，尿酸會在體內(nèi)積累，積累過多甚至?xí)?dǎo)致腎結(jié)石和痛風(fēng)。因此，利用單細(xì)胞蛋白生產(chǎn)食品蛋白時，需要增加核酸脫除環(huán)節(jié)，添加核糖核酸酶使RNA降解，將核酸含量減小到規(guī)定的限值以下。

作者簡介：

Martin.Yu，食品科技工作者、營養(yǎng)師，長期負(fù)責(zé)特殊食品研發(fā)工作，主要方向為：FSMP、益生菌、特膳食品。