单细胞蛋白生产及在水产饲料中的应用

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单细胞蛋白生产及在水产饲料中的应用

中国工程院麦康森 院士

中国海洋大学

一、蛋白质是生命的物质基础

※2018年全球有76亿人，到2050年全球有96亿人，如何满足全球96亿人的蛋白质需求是一个很严肃的话题和科学任务；

※全球人口蛋白质需求大趋势：到2050年，比目前增加75-100%；

全球80%的农用地用于动物养殖，到2050年食物增量的土地空间很有限，全球69%的土地资源是草地；

※大于三分之一的粮食收成用于动物饲料生产，中国是一个饲料大国，2018年商品饲料产量2.2亿吨，非商品饲料约1亿吨，同时中国也是一个人口大国，饲料争粮的现象日益突出；如何提高饲料效率就是一个很好的突破口。

※水产养殖是饲料效率最高的动物蛋白食物生产方式（料肉比，1.1:1，同时水产养殖比畜禽养殖更节约粮食，更少污染环境）同时单细胞蛋白可以替代现在的鱼粉，节约鱼粉的用量

二、单细胞蛋白的生产

※优势：不与人争地，不与人争粮，循环经济，变废为宝，可以“无中生有”。

单细胞生物（微藻、细菌、放线菌、酵母、真菌）可以和常用饲料原料代谢产生的非营养物质，比如甲烷，一氧化氮、氨气、二氧化碳等反生快速反应，产生的物质为蛋白质和活性物质，减少其他蛋白质的浪费。

（一）单细胞蛋白作为水产饲料蛋白源的基本要求

1、适口性好，对摄入量不产生负面影响

2、对成活和生长不会造成负面影响

3、安全性好，对动物健康不产生负面影响

4、使用现用技术，利于配方设计和饲料加工

5、生产成本适宜，能为多数养殖动物饲料采用

6、不与粮食生产争地、争水、对空间、水需求量极低

7、生产不受季节、气候影响

（二）“无中生有”的蛋白质生产范例（无机C\N+单细胞生物—有机C/N）

1、荚膜甲基球菌：广泛分布于土壤等环境中，以甲烷为唯一碳源和能源，在温室气体循环中起重要作用；

通过荚膜甲基球菌发酵，把低值的天然气转化为价值提高20倍的蛋白质、益生素、乳酸、生物活性等产品；

产出的甲烷氧化菌蛋白，和鱼粉相比，粗蛋白为69.5，核酸是鱼粉的9倍，氨基酸平衡方面只有赖氨酸比鱼粉低17个点（鱼粉为48.6，甲烷氧化蛋白为31.5）

通过鱼粉和甲烷氧化蛋白对大西洋鲑的生产性能的对比得出以下结论

※与鱼粉对照组相比，用细菌蛋白取代鱼粉，使得大西洋鲑的生长更好。

※大西洋鲑对细菌蛋白中的高含量铜和核酸没有不良反应。

※大西洋鲑的生长性能改善表明该产品中存在生长刺激因子，但是需要进一步研究。

※甲烷氧化菌蛋白能够预防有豆粕引起的的大西洋鲑肠炎（表现为细菌蛋白的抗炎作用）。

2、乙醇梭菌（由比利时Abrini等1994年从兔子粪便中分离得到。以一氧化碳为唯一碳源和能源，在合成乙醇的同时，生产高质量的菌体蛋白）

（2）乙醇梭菌菌体蛋白的基本营养特性

1、蛋白质含量高：粗蛋白含量80以上，同时富含多种微量元素，不含抗营养因子和动物源性成分；

2、氨基酸种类齐全，平衡性好，富含18种氨基酸（氨基酸组成接近鱼粉），总氨基酸含量在75以上，其中赖氨酸含量7.5以上；

3、消化率高

胃蛋白酶消化率在90.2%，易于动物消化吸收；

（3）乙醇梭菌菌体蛋白的饲料加工特性

在膨化过程中，菌体蛋白的粘性高于低温鱼粉，加工性能良好；

（4）乙醇梭菌菌体蛋白在水产饲料中的应用

菌体蛋白替代鱼粉0-20%，对大口黒鲈的摄氏、生长和饲料系数没有明显影响；

用菌体蛋白替代豆粕5-10%，对草鱼的生长、饲料效率、蛋白质沉积率有正面的改善作用；

用菌体蛋白替代4.5%的鱼粉，对黒鲈的生长性能有改善作用，使用量达到18%对生产性能没有显著影响。

乙醇梭菌蛋白改善生产性能和肠道健康、肝脏功能说明具有一定的益生作用，尚待进一步深入研究。

三、展望

地球微生物计划披露：地球上大约有一万亿种微生物。它们在地球上已经生活了34亿年，而人类只有700万年，它们才是地球的主人；

现代生物技术、未来创新的生物技术让微生物更好地为人类提供服务。

比如 基因编辑技术 合成生物学技术等；

也许将来我们不用养牛，也能够吃上同样的牛排，并且周期更短、成本更低，发挥你的想象力，用生物技术创造无尽可能。

原创： DDC     来源：大帝汉克
听课笔记由成都大帝汉克生物科技有限公司营销部王银星、殷继勋现场整理