求微生物論文 關(guān)于單細(xì)胞蛋白的生產(chǎn)及發(fā)展前景

【專家解說】：不是專業(yè)人士,帶你找你資料,希望對你有幫助.1蛋白質(zhì)1.1蛋白質(zhì)概述1.1.1蛋白質(zhì)的定義蛋白質(zhì)是生物體最重要的組成成分之一，它通常認(rèn)為是由α-氨基酸通過肽鍵構(gòu)成的高分子化合物。1.1.2蛋白質(zhì)的特性（1）具有兩性蛋白質(zhì)分子中存在羧基與氨基，與氨基酸相似，具有兩性。（2）可發(fā)生水解反應(yīng)蛋白質(zhì)在酸、堿或酶的作用下發(fā)生水解反應(yīng)，經(jīng)過多肽，最后得到多種α-氨基酸。（3）溶水具有膠體的性質(zhì)有些蛋白質(zhì)能夠溶解在水里（例如雞蛋白能溶解在水里）形成溶液。蛋白質(zhì)的分子直徑達(dá)到了膠體微粒的大小（10-9～10-7m）時，所以蛋白質(zhì)具有膠體的性質(zhì)。(4) 加入電解質(zhì)可產(chǎn)生鹽析作用少量的鹽（如硫酸銨、硫酸鈉等）能促進(jìn)蛋白質(zhì)的溶解，如向蛋白質(zhì)水溶液中加入濃的無機鹽溶液，可使蛋白質(zhì)的溶解度降低，而從溶雍中析出，這種作用叫做鹽析．這樣鹽析出的蛋白質(zhì)仍舊可以溶解在水中，而不影響原來蛋白質(zhì)的性質(zhì)，因此鹽析是個可逆過程．利用這個性質(zhì)，采用鹽析方法可以分離提純蛋白質(zhì)．（5）蛋白質(zhì)的變性在熱、酸、堿、重金屬鹽、紫外線等作作用下，蛋白質(zhì)會發(fā)生性質(zhì)上的改變而凝結(jié)起來．這種凝結(jié)是不可逆的，不能再使它們恢復(fù)成原來的蛋白質(zhì)．蛋白質(zhì)的這種變化叫做變性．蛋白質(zhì)變性后，就失去了原有的可溶性，也就失去了它們生理上的作用．因此蛋白質(zhì)的變性凝固是個不可逆過程．（6）顏色反應(yīng)蛋白質(zhì)可以跟許多試劑發(fā)生顏色反應(yīng)．例如在雞蛋白溶液中滴入濃硝酸，則雞蛋白溶液呈黃色．這是由于蛋白質(zhì)（含苯環(huán)結(jié)構(gòu)）與濃硝酸發(fā)生了顏色反應(yīng)的緣故．利用這種顏色反應(yīng)可以鑒別蛋白質(zhì)．1.2蛋白質(zhì)組學(xué)1.2.1蛋白質(zhì)組學(xué)研究的研究意義和背景隨著人類基因組計劃的實施和推進(jìn)，生命科學(xué)研究已進(jìn)入了后基因組時代。在這個時代，生命科學(xué)的主要研究對象是功能基因組學(xué)，包括結(jié)構(gòu)基因組研究和蛋白質(zhì)組研究等。盡管現(xiàn)在已有多個物種的基因組被測序，但在這些基因組中通常有一半以上基因的功能是未知的。目前功能基因組中所采用的策略，如基因芯片、基因表達(dá)序列分析(Serial analysis of gene expression_r, SAGE)等，都是從細(xì)胞中mRNA的角度來考慮的，其前提是細(xì)胞中mRNA的水平反映了蛋白質(zhì)表達(dá)的水平。但事實并不完全如此，從DNA mRNA 蛋白質(zhì)，存在三個層次的調(diào)控，即轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控(Transcriptional control )，翻譯水平調(diào)控(Translational control)，翻譯后水平調(diào)控(Post-translational control )。從mRNA角度考慮，實際上僅包括了轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控，并不能全面代表蛋白質(zhì)表達(dá)水平。實驗也證明，組織中mRNA豐度與蛋白質(zhì)豐度的相關(guān)性并不好，尤其對于低豐度蛋白質(zhì)來說，相關(guān)性更差。更重要的是，蛋白質(zhì)復(fù)雜的翻譯后修飾、蛋白質(zhì)的亞細(xì)胞定位或遷移、蛋白質(zhì)－蛋白質(zhì)相互作用等則幾乎無法從mRNA水平來判斷。毋庸置疑，蛋白質(zhì)是生理功能的執(zhí)行者，是生命現(xiàn)象的直接體現(xiàn)者，對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的研究將直接闡明生命在生理或病理條件下的變化機制。蛋白質(zhì)本身的存在形式和活動規(guī)律，如翻譯后修飾、蛋白質(zhì)間相互作用以及蛋白質(zhì)構(gòu)象等問題，仍依賴于直接對蛋白質(zhì)的研究來解決。雖然蛋白質(zhì)的可變性和多樣性等特殊性質(zhì)導(dǎo)致了蛋白質(zhì)研究技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)比核酸技術(shù)要復(fù)雜和困難得多，但正是這些特性參與和影響著整個生命過程。1.2.2蛋白質(zhì)組學(xué)研究的策略和范圍蛋白質(zhì)組學(xué)一經(jīng)出現(xiàn)，就有兩種研究策略。一種可稱為“竭澤法”，即采用高通量的蛋白質(zhì)組研究技術(shù)分析生物體內(nèi)盡可能多乃至接近所有的蛋白質(zhì)，這種觀點從大規(guī)模、系統(tǒng)性的角度來看待蛋白質(zhì)組學(xué)，也更符合蛋白質(zhì)組學(xué)的本質(zhì)。但是，由于蛋白質(zhì)表達(dá)隨空間和時間不斷變化，要分析生物體內(nèi)所有的蛋白質(zhì)是一個難以實現(xiàn)的目標(biāo)。另一種策略可稱為“功能法”，即研究不同時期細(xì)胞蛋白質(zhì)組成的變化，如蛋白質(zhì)在不同環(huán)境下的差異表達(dá)，以發(fā)現(xiàn)有差異的蛋白質(zhì)種類為主要目標(biāo)。這種觀點更傾向于把蛋白質(zhì)組學(xué)作為研究生命現(xiàn)象的手段和方法。早期蛋白質(zhì)組學(xué)的研究范圍主要是指蛋白質(zhì)的表達(dá)模式（expression_r profile）, 隨著學(xué)科的發(fā)展，蛋白質(zhì)組學(xué)的研究范圍也在不斷完善和擴充。蛋白質(zhì)翻譯后修飾研究已成為蛋白質(zhì)組研究中的重要部分和巨大挑戰(zhàn)。蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用的研究也已被納入蛋白質(zhì)組學(xué)的研究范疇。而蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的解析即傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)生物學(xué)，雖也有人試圖將其納入蛋白質(zhì)組學(xué)研究范圍，但目前仍獨樹一幟。1.2.3蛋白質(zhì)組學(xué)研究技術(shù)可以說，蛋白質(zhì)組學(xué)的發(fā)展既是技術(shù)所推動的也是受技術(shù)限制的。蛋白質(zhì)組學(xué)研究成功與否，很大程度上取決于其技術(shù)方法水平的高低。蛋白質(zhì)研究技術(shù)遠(yuǎn)比基因技術(shù)復(fù)雜和困難。不僅氨基酸殘基種類遠(yuǎn)多于核苷酸殘基（20/ 4），而且蛋白質(zhì)有著復(fù)雜的翻譯后修飾，如磷酸化和糖基化等，給分離和分析蛋白質(zhì)帶來很多困難。此外，通過表達(dá)載體進(jìn)行蛋白質(zhì)的體外擴增和純化也并非易事，從而難以制備大量的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)組學(xué)的興起對技術(shù)有了新的需求和挑戰(zhàn)。蛋白質(zhì)組的研究實質(zhì)上是在細(xì)胞水平上對蛋白質(zhì)進(jìn)行大規(guī)模的平行分離和分析，往往要同時處理成千上萬種蛋白質(zhì)。因此，發(fā)展高通量、高靈敏度、高準(zhǔn)確性的研究技術(shù)平臺是現(xiàn)在乃至相當(dāng)一段時間內(nèi)蛋白質(zhì)組學(xué)研究中的主要任務(wù)。1.2.4蛋白質(zhì)組研究中的樣品分離和分析 利用蛋白質(zhì)的等電點和分子量通過雙向凝膠電泳的方法將各種蛋白質(zhì)區(qū)分開來是一種很有效的手段。它在蛋白質(zhì)組分離技術(shù)中起到了關(guān)鍵作用。如何提高雙向凝膠電泳的分離容量、靈敏度和分辨率以及對蛋白質(zhì)差異表達(dá)的準(zhǔn)確檢測是目前雙向凝膠電泳技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵問題。國外的主要趨勢有第一維電泳采用窄pH梯度膠分離以及開發(fā)與雙向凝膠電泳相結(jié)合的高靈敏度蛋白質(zhì)染色技術(shù)，如新型的熒光染色技術(shù)?！　≠|(zhì)譜技術(shù)是目前蛋白質(zhì)組研究中發(fā)展最快，也最具活力和潛力的技術(shù)。它通過測定蛋白質(zhì)的質(zhì)量來判別蛋白質(zhì)的種類。當(dāng)前蛋白質(zhì)組研究的核心技術(shù)就是雙向凝膠電泳－質(zhì)譜技術(shù)，即通過雙向凝膠電泳將蛋白質(zhì)分離，然后利用質(zhì)譜對蛋白質(zhì)逐一進(jìn)行鑒定。對于蛋白質(zhì)鑒定而言，高通量、高靈敏度和高精度是三個關(guān)鍵指標(biāo)。一般的質(zhì)譜技術(shù)難以將三者合一，而最近發(fā)展的質(zhì)譜技術(shù)可以同時達(dá)到以上三個要求，從而實現(xiàn)對蛋白質(zhì)準(zhǔn)確和大規(guī)模的鑒定。蛋白質(zhì)的含氮量比較恒定，平均約為16%。1.2.5蛋白質(zhì)組學(xué)的目標(biāo)蛋白質(zhì)組學(xué)的研究目標(biāo)，應(yīng)該是在蛋白質(zhì)組研究的基礎(chǔ)上，分別向其上游和下游拓展。向上則是追究產(chǎn)生特定蛋白質(zhì)組的緣由，進(jìn)而找到應(yīng)對的策略，人為地控制蛋白質(zhì)組的表達(dá)，從某種意義上說，這方面的研究就是所謂的表達(dá)蛋白質(zhì)組；向下則是闡明已得到的蛋白質(zhì)又將產(chǎn)生哪種后果，有關(guān)的研究也許可歸屬于功能蛋白質(zhì)組的范疇?？傊瑥恼w水平了解蛋白質(zhì)組的來龍去脈。就此而言，蛋白質(zhì)組學(xué)的研究無疑涵蓋了生物化學(xué)很大一部分的內(nèi)容。1.3蛋白質(zhì)與健康 蛋白質(zhì)是荷蘭科學(xué)家格里特在1838年發(fā)現(xiàn)的。他觀察到有生命的東西離開了蛋白質(zhì)就不能生存。蛋白質(zhì)是生物體內(nèi)一種極重要的高分子有機物，占人體干重的54%。蛋白質(zhì)主要由氨基酸組成，因氨基酸的組合排列不同而組成各種類型的蛋白質(zhì)。人體中估計有10萬種以上的蛋白質(zhì)。生命是物質(zhì)運動的高級形式，這種運動方式是通過蛋白質(zhì)來實現(xiàn)的，所以蛋白質(zhì)有極其重要的生物學(xué)意義。人體的生長、發(fā)育、運動、遺傳、繁殖等一切生命活動都離不開蛋白質(zhì)。生命運動需要蛋白質(zhì)，也離不開蛋白質(zhì)?！　∪梭w內(nèi)的一些生理活性物質(zhì)如胺類、神經(jīng)遞質(zhì)、多肽類激素、抗體、酶、核蛋白以及細(xì)胞膜上、血液中起“載體”作用的蛋白都離不開蛋白質(zhì)，它對調(diào)節(jié)生理功能，維持新陳代謝起著極其重要的作用。人體運動系統(tǒng)中肌肉的成分以及肌肉在收縮、作功、完成動作過程中的代謝無不與蛋白質(zhì)有關(guān)，離開了蛋白質(zhì)，體育鍛煉就無從談起?！　≡谏飳W(xué)中，蛋白質(zhì)被解釋為是由氨基酸借肽鍵聯(lián)接起來形成的多肽，然后由多肽連接起來形成的物質(zhì)。通俗易懂些說，它就是構(gòu)成人體組織器官的支架和主要物質(zhì)，在人體生命活動中，起著重要作用，可以說沒有蛋白質(zhì)就沒有生命活動的存在。每天的飲食中蛋白質(zhì)主要存在于瘦肉、蛋類、豆類及魚類中。蛋白質(zhì)缺乏：成年人：肌肉消瘦、肌體免疫力下降、貧血，嚴(yán)重者將產(chǎn)生水腫。未成年人：生長發(fā)育停滯、貧血、智力發(fā)育差，視覺差。蛋白質(zhì)過量：蛋白質(zhì)在體內(nèi)不能貯存，多了肌體無法吸收，過量攝入蛋白質(zhì)，將會因代謝障礙產(chǎn)生蛋白質(zhì)中毒甚至于死亡。 2單細(xì)胞蛋白2.1單細(xì)胞蛋白概述2.1.1單細(xì)胞蛋白單細(xì)胞蛋白（英文名Single-Cell-Protein，簡稱SCP）是生物化工高新技術(shù)產(chǎn)品又叫微生物蛋白、菌體蛋白。一般是指大規(guī)模培養(yǎng)系統(tǒng)中生長的酵母、非致病性細(xì)菌、微型菌、真菌等單細(xì)胞生物體內(nèi)所含蛋白質(zhì)，其粗蛋白含量可達(dá)45％~70％（而作物中蛋白質(zhì)含量最高的大豆僅達(dá)35％~45％），且各種氨基酸搭配合理，維生素含量高。其按生產(chǎn)原料不同，可以分為石油蛋白、甲醇蛋白、甲烷蛋白等；按產(chǎn)生菌的種類不同，又可以分為細(xì)菌蛋白、真菌蛋白等。1967年在第一次全世界單細(xì)胞蛋白會議上，將微生物菌體蛋白統(tǒng)稱為單細(xì)胞蛋白。2.1.2單細(xì)胞蛋白的特性（1）在理想情況下，菌種甚易使單細(xì)胞蛋白質(zhì)產(chǎn)量倍加，而其所需時間要比使農(nóng)作物蛋白質(zhì)量倍增所消耗時間快500倍，比其他一般飼養(yǎng)家畜產(chǎn)量所耗的時間倍增快1000-5000倍。（2）單細(xì)胞蛋白質(zhì)研究發(fā)展的實驗要比研究農(nóng)作物或家畜的實驗易於進(jìn)行，而且在極短的時間內(nèi)就可得到有價值的數(shù)據(jù)與結(jié)果。（3）單細(xì)胞蛋白質(zhì)的生產(chǎn)不受季節(jié)，空間，陽光的種種限制。另外據(jù)單細(xì)胞蛋白質(zhì)的原料主要來自石油，不僅價格低，穩(wěn)定，而且蘊藏量豐富，我們也不用經(jīng)常擔(dān)心制造來源的匱乏酵母菌的占45%～65%，而且它們的生長繁殖速度很快。因此，許多國家就利用淀粉或纖維素的水解液、制糖工業(yè)的廢液、石化產(chǎn)品等為原料，通過發(fā)酵獲得大量的微生物菌體。這種微生物菌體就叫做單細(xì)胞蛋白。2.2單細(xì)胞蛋白的生產(chǎn)2.2.1單細(xì)胞生物的定義及特點 單細(xì)胞蛋白是通過培養(yǎng)單細(xì)胞生物而獲得的菌體蛋白質(zhì)。用于生產(chǎn)SCP的單細(xì)胞生物包括微型藻類、非病原細(xì)菌、酵母菌類和真菌。單細(xì)胞生物特性：（1）SCP營養(yǎng)豐富 與黃豆粉相比，蛋白質(zhì)含量高達(dá)15%，而可利用氮比大豆高20%，如添加蛋氨酸則可利用氮達(dá)95%以上。（2）利用原料廣 可就地取材，廉價大量地解決原料問題。生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的原料來源極為廣泛，一般分為四類：一是糖質(zhì)原料，如淀粉或纖維素的水解液、亞硫酸紙漿廢液、制糖的廢蜜等；二是石油原料，如柴油、正烷烴、天然氣等；三是石油化工產(chǎn)品，如醋酸、甲醇、乙醇等；四是氫氣和碳酸氣。最有前途的原料是可再生的植物資源，如農(nóng)林加工產(chǎn)品的下腳料、食品工廠的廢水下腳料等。這些資源數(shù)量多，而且用后可以再生，還可實現(xiàn)環(huán)境保護(hù)。（3）生產(chǎn)速率高 一般蛋白質(zhì)生產(chǎn)速度同豬、牛、羊等體重的倍增時間成正比。微生物的倍增時間比牛、豬、雞等快千萬倍，如細(xì)菌、酵母菌的倍增時間為20～120h，霉菌和綠藻類為2～6h，植物1～2周，牛1～2個月，豬4～6周。據(jù)估計，一頭500kg公牛每天生產(chǎn)蛋白質(zhì)0.4kg，而500kg酵母至少生產(chǎn)蛋白質(zhì)500kg。（4）勞動生產(chǎn)率高 生產(chǎn)不受季節(jié)氣候的制約，易于人工控制，同時由于在大型發(fā)酵罐中立體式培養(yǎng)占地面積少。如年產(chǎn)10萬t SCP工廠，以酵母計，按含蛋白質(zhì)45%計算，一年所產(chǎn)蛋白質(zhì)為45000t。一畝大豆按畝產(chǎn)200kg計，含蛋白質(zhì)40%，則一年為80kg蛋白質(zhì)，所以，一個SCP工廠所產(chǎn)蛋白質(zhì)相當(dāng)于562500畝土地所產(chǎn)的大豆。（5）可以完全工業(yè)化生產(chǎn) 單細(xì)胞蛋白生產(chǎn)比農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要的勞動力少，又不受地區(qū)、季節(jié)和氣候條件的制約，可在占地有限的小設(shè)備上進(jìn)行，不僅數(shù)量大，而且質(zhì)量好，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)有糧食品種的蛋白質(zhì)。許多國家單細(xì)胞蛋白的生產(chǎn)已具有很大的規(guī)模，取得了豐碩成果。前蘇聯(lián)年產(chǎn)單細(xì)胞蛋白質(zhì)達(dá)數(shù)百萬噸以上，保加利亞也有幾十萬噸之多。德國、美國、前蘇聯(lián)、加拿大等國早已用單細(xì)胞高活性生物飼料代替了魚粉。（6）單細(xì)胞生物易誘變，比動、植物品種容易改良 可采用物理、化學(xué)、生物學(xué)方法定向誘變育種，獲得蛋白質(zhì)含量高、質(zhì)量好、味美，并易于提取蛋白質(zhì)的優(yōu)良菌種。2.2.2單細(xì)胞蛋白提取制備工藝技術(shù)及應(yīng)用（1）菌糠單細(xì)胞蛋白飼料生產(chǎn)方法（2）單細(xì)胞蛋白質(zhì)作為魚類和貝類飼料的用途（3）利用皂素生產(chǎn)廢水發(fā)酵生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的方法（4）單細(xì)胞蛋白材料的用途（5）一種單細(xì)胞蛋白飼料的生產(chǎn)方法（6）僅微溶于水或不溶于水的活性物質(zhì)和單細(xì)胞蛋白質(zhì)材料的混合物的水分散體（7）利用柑桔廢渣生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白(SCP)飼料的方法（8）利用提取甾體皂甙元的殘渣生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的方法（9）一種單細(xì)胞蛋白質(zhì)飼料及其加工工藝（10）冷法絮凝提取味精廢液中單細(xì)胞蛋白質(zhì)的方法（11）單細(xì)胞蛋白和蔗糖的生產(chǎn)方法（12）利用抗氨固氮菌生產(chǎn)富硒單細(xì)胞蛋白,維生素E和菌肥的方法（13）固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白（14）一種單細(xì)胞蛋白的生產(chǎn)方法（15）生產(chǎn)甜菜渣單細(xì)胞蛋白的新方法（16）利用啤酒廢渣生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白（17）粗淀粉一步法生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白技術(shù)（18）固態(tài)法單細(xì)胞蛋白(SCP)塔式發(fā)酵機（19）糟渣原料生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白飼料技術(shù)（20）一種利用濃醪酒糟生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的方法（21）一種利用海洋酵母菌生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的工藝（22）利用廢糖蜜生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白飼料的方法（23）用大豆乳清廢水生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的復(fù)配酵母的制備方法2.3單細(xì)胞蛋白的應(yīng)用2.3.1單細(xì)胞蛋白可作為飼料蛋白 例如用假絲酵母及產(chǎn)朊酵母作為菌種，利用亞硫酸廢液或石油生產(chǎn)酵母菌體，可用于牲畜飼料。用它喂養(yǎng)家禽、家畜，效果好、生長快，奶牛產(chǎn)奶多，雞產(chǎn)蛋率增高，并能增強機體免疫力。以酵母菌和假絲酵母菌生產(chǎn)的單細(xì)胞蛋白，可直接用作人的食品。由于單細(xì)胞蛋白氨基酸組成齊全，因此，常作為營養(yǎng)強化劑而添加到食品中，用以提高各類產(chǎn)品的蛋白質(zhì)生物價。由于單細(xì)胞蛋白中維生素、礦物質(zhì)含量豐富，因此常用于補充許多食物所需全部或部分的維生素和礦物質(zhì)。此外，單細(xì)胞蛋白在食品加工中也有著重要作用。它能提高食品的物理性能，例如：把活性干酵母加入意大利烘餅中可提高其延薄性能，把食用酵母以1%～3%的比例加入肉制品中可提高肉與水及脂肪的結(jié)合能力。它還能提高食品的風(fēng)味，例如：酵母的濃縮蛋白質(zhì)具有顯著的鮮味，已被廣泛作為飼料、肉汁等食品的增香劑。2.3.2單細(xì)胞蛋白是很好的飼料添加劑 據(jù)分析，酵母單細(xì)胞蛋白中蛋白質(zhì)含量為45％－55％，比大豆高30％以上；細(xì)菌的單細(xì)胞蛋白中蛋白質(zhì)的含量高達(dá)70％，比大豆高50％，比魚粉高20％。因此，在各類飼料中加入單細(xì)胞蛋白添加劑，可以取得諸如使豬長得更快、牛產(chǎn)奶更多這樣的效果?！　∪祟愖陨硪矔苯訌膯渭?xì)胞工業(yè)的發(fā)展中享受到巨大實惠。一方面，微生物蛋白食品的開發(fā)可以緩解耕地減少、糧食緊缺的矛盾，另一方面，高蛋白的微生物蛋白食品的開發(fā)，也有利于改善人們的食品結(jié)構(gòu)，滿足我們既要吃飽、又要吃好的要求?！　?jù)專家分析，用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)的單細(xì)胞蛋白與肉類食品一樣具有人體必須的八種氨基酸，且價格便宜。因此，單細(xì)胞蛋白可作為人造肉來補充人體所需的蛋白質(zhì)。此外，單細(xì)胞蛋白的味道也不錯，可以用來作為食品的添加劑。比如說，在做面包的時候，加入一些酵母培養(yǎng)物，不僅可使面包膨松可口，又可增加營養(yǎng)。　　中國作為一個人口大國，人口多、耗地少，不僅糧食趨于緊張，而且人民的食品結(jié)構(gòu)中存在著蛋白質(zhì)供應(yīng)不足的嚴(yán)重矛盾，因此發(fā)展單細(xì)胞蛋白產(chǎn)業(yè)對我國具有重大現(xiàn)實意義。再說我們也有發(fā)展該產(chǎn)業(yè)的有利條件，要知道，我們每年有數(shù)千萬噸的稻殼、棉籽殼、玉米芯等農(nóng)業(yè)廢棄物可以用來作為單細(xì)胞蛋白的生產(chǎn)原料?！　?jù)有人測算，僅僅利用這些廢棄物的２０％，就可形成年產(chǎn)１００萬噸單細(xì)胞蛋白的生產(chǎn)能力，這實在是一條變廢為寶的好途徑。鑒于此，近年來我國十分重視發(fā)展單細(xì)胞蛋白產(chǎn)業(yè)，全國有數(shù)十家的工廠和研究單位，投入到單細(xì)胞蛋白的生產(chǎn)和開發(fā)中去?！　〕宿r(nóng)作物廢棄物之外，我們在利用糖蜜、酒精廢液、甘蔗渣等作為原料生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的研究方面，均取得了很大的進(jìn)展。總之，微生物單細(xì)胞工業(yè)在我國大有潛力可挖，也更適合我國的國情，一但進(jìn)入大規(guī)模的商品化生產(chǎn)，必將對緩解蛋白飼料緊張、促進(jìn)養(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展、增強人民的體質(zhì)發(fā)揮重要的作用。2.3.3單細(xì)胞蛋白的其他應(yīng)用微生物工程目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)牧業(yè)，在促進(jìn)作物生長、防治疫病等方面作用很大。此外，它還可以用于農(nóng)產(chǎn)品的深加工。例如，赤霉素的使用已經(jīng)證明是雜交水稻制種中控制花期的一項重要舉措。玉米赤霉烯酮用于北京鴨和肉牛，可以獲得增重的效果。利用微生物發(fā)酵，在農(nóng)業(yè)上還可以生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白、畜用抗生素、氨基酸、維生素等，用來作為飼料的添加劑。農(nóng)作物的秸桿、谷殼、木屑、糖渣、木薯等經(jīng)過微生物發(fā)酵就可以轉(zhuǎn)化成高效再生能源，例如酒精、甲烷等，這種生物能源有一個形象的稱呼：綠色石油。另外，利用微生物工程可以生產(chǎn)微生物肥以及各種制劑，被廣泛應(yīng)用于農(nóng)作物種植和家禽家畜的飼養(yǎng)上。1988年，巴西農(nóng)民在1000萬公頃的土地上收獲了1800萬噸土豆，共占全年總出口量的13％，從國際市場上賺取了30.5億美元。這其中的原因就是巴西的科學(xué)家找到了一種固氮菌作為氮肥的代用品。固氮茵不僅能夠在熱性和酸性的土壤中生活，而且還能夠抵抗大豆根莖里的其他細(xì)菌，固氮菌保證了當(dāng)年巴西土豆的大豐收。 3單細(xì)胞蛋白的開發(fā)和發(fā)展前景3.1單細(xì)胞蛋白的開發(fā)3.1.1單細(xì)胞蛋白在飼料和食品工業(yè)中有著極重要的作用單細(xì)胞蛋白具有如此奇妙的功能，其開發(fā)和生產(chǎn)在我國更具有廣闊的前景。我國現(xiàn)在單細(xì)胞蛋白年產(chǎn)僅數(shù)千噸。上海酵母廠通過特異生物技術(shù)培育成能富積微量元素的微生物，如硒酵母、鋅酵母等。我國是農(nóng)業(yè)大國，食物結(jié)構(gòu)以植物蛋白為主，動物蛋白的攝入量與歐美各國相差懸殊，為了提高人民群眾的體質(zhì)，SCP單細(xì)胞蛋白的開發(fā)與生產(chǎn)為解決人類食品和飼料問題開辟了新的途徑。3.1.2單細(xì)胞蛋白也是很好的飼料添加劑據(jù)分析，酵母單細(xì)胞蛋白中蛋白質(zhì)含量為45％－55％，比大豆高30％以上；細(xì)菌的單細(xì)胞蛋白中蛋白質(zhì)的含量高達(dá)70％，比大豆高50％，比魚粉高20％。因此，在各類飼料中加入單細(xì)胞蛋白添加劑，可以取得諸如使豬長得更快、牛產(chǎn)奶更多這樣的效果?！　∪祟愖陨硪矔苯訌膯渭?xì)胞工業(yè)的發(fā)展中享受到巨大實惠。一方面，微生物蛋白食品的開發(fā)可以緩解耕地減少、糧食緊缺的矛盾，另一方面，高蛋白的微生物蛋白食品的開發(fā)，也有利于改善人們的食品結(jié)構(gòu)，滿足我們既要吃飽、又要吃好的要求?！　?jù)專家分析，用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)的單細(xì)胞蛋白與肉類食品一樣具有人體必須的八種氨基酸，且價格便宜。因此，單細(xì)胞蛋白可作為人造肉來補充人體所需的蛋白質(zhì)。此外，單細(xì)胞蛋白的味道也不錯，可以用來作為食品的添加劑。比如說，在做面包的時候，加入一些酵母培養(yǎng)物，不僅可使面包膨松可口，又可增加營養(yǎng)?！　≈袊鳛橐粋€人口大國，人口多、耗地少，不僅糧食趨于緊張，而且人民的食品結(jié)構(gòu)中存在著蛋白質(zhì)供應(yīng)不足的嚴(yán)重矛盾，因此發(fā)展單細(xì)胞蛋白產(chǎn)業(yè)對我國具有重大現(xiàn)實意義。再說我們也有發(fā)展該產(chǎn)業(yè)的有利條件，要知道，我們每年有數(shù)千萬噸的稻殼、棉籽殼、玉米芯等農(nóng)業(yè)廢棄物可以用來作為單細(xì)胞蛋白的生產(chǎn)原料?！　?jù)有人測算，僅僅利用這些廢棄物的20％，就可形成年產(chǎn)100萬噸單細(xì)胞蛋白的生產(chǎn)能力，這實在是一條變廢為寶的好途徑。鑒于此，近年來我國十分重視發(fā)展單細(xì)胞蛋白產(chǎn)業(yè)，全國有數(shù)十家的工廠和研究單位，投入到單細(xì)胞蛋白的生產(chǎn)和開發(fā)中去?！　〕宿r(nóng)作物廢棄物之外，我們在利用糖蜜、酒精廢液、甘蔗渣等作為原料生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的研究方面，均取得了很大的進(jìn)展。3.2開發(fā)單細(xì)胞蛋白的意義 蛋白質(zhì)是維持生命的基本物質(zhì)，它是組成人體器官、組織和體內(nèi)酶、激素以及免疫球蛋白的主要成分。全世界蛋白質(zhì)缺乏的問題已存在多年，生物技術(shù)開發(fā)單細(xì)胞蛋白是解決這一問題的重要途徑。單細(xì)胞蛋白是現(xiàn)代飼料工業(yè)和食品工業(yè)中重要的蛋白來源。3.3單細(xì)胞的發(fā)展前景本世紀(jì)生物科技革命的主戰(zhàn)場在大農(nóng)業(yè)。開展新農(nóng)業(yè)科技革命，應(yīng)以生物工程為中心，改革傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，創(chuàng)建新型農(nóng)業(yè)。微生物新型農(nóng)業(yè)的開發(fā)是生物工程技術(shù)推動農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要體現(xiàn)。發(fā)展微生物新型農(nóng)業(yè)，由植物、動物資源為主組成的“二維結(jié)構(gòu)”傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，調(diào)整為植物種植業(yè)、動物養(yǎng)殖業(yè)和微生物發(fā)酵轉(zhuǎn)化業(yè)的“三維結(jié)構(gòu)”的新農(nóng)業(yè)，這是一個產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)健全、資源節(jié)約型農(nóng)業(yè)；此外，白色農(nóng)業(yè)是節(jié)土、節(jié)水型農(nóng)業(yè)，能緩解傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)“與人爭地”、“與人爭水”日益尖銳的矛盾。一座占地不多，年產(chǎn)10萬t單細(xì)胞蛋白的微生物工廠，能相當(dāng)于11.9988×104 hm2耕地生產(chǎn)的大豆蛋白質(zhì)，或是19.998×106 hm2原飼養(yǎng)牛羊生產(chǎn)的動物蛋白質(zhì)。發(fā)展白色農(nóng)業(yè)，可實現(xiàn)“人畜分糧”的目標(biāo)，能極大地緩解糧食緊缺問題，白色農(nóng)業(yè)的微生物飼料為畜牧業(yè)的發(fā)展提供保障。我國現(xiàn)有秸稈6億多t，若其中2億t秸稈通過微生物發(fā)酵工程轉(zhuǎn)化為飼料，則可得到800億kg飼料糧，約為目前我國年用飼料糧的1/2，真正實現(xiàn)“人畜分糧”。通過引進(jìn)新物種，開發(fā)挖掘潛在生態(tài)位，增加多功能循環(huán)鏈，提高系統(tǒng)綜合生產(chǎn)力。微生物肥料、食用菌和沼氣菌的引人，填補了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的一些潛在生態(tài)位；微生物肥料和微生物農(nóng)藥的應(yīng)用，可以減少能源、資源消耗，減輕環(huán)境污染，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)動植安全生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)；食用菌及沼氣菌的引入食物鏈后具有多種功能，如可實現(xiàn)食品、飼料、燃料和肥料的協(xié)調(diào)生產(chǎn)和利用，大大提高了有機廢棄物的利用效率；微生物生態(tài)環(huán)保護(hù)劑可清除空氣中韻有毒氣體、水和土壤中的有害重金屬及有害化學(xué)物質(zhì)，是世界上正在發(fā)展的一項環(huán)保新產(chǎn)業(yè)。新型微生物農(nóng)業(yè)的崛起，標(biāo)志著我國新的農(nóng)業(yè)科技革命的到來，它符合生態(tài)大農(nóng)業(yè)的發(fā)展要求，必將使我區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展走上一條高效和可持續(xù)發(fā)展之路 4單細(xì)胞與疾病 酵母雙雜交已經(jīng)成為建立蛋白質(zhì)組范圍內(nèi)蛋白質(zhì)——蛋白質(zhì)相互作用圖譜最常用的方法。這是一種以位點特異的轉(zhuǎn)錄激活域的模塊特性為基礎(chǔ)的基因檢測。一些在酵母中產(chǎn)生雜交的蛋白質(zhì)，分別是與DNA結(jié)合域融合的蛋白質(zhì)X和與轉(zhuǎn)錄激活域融合的蛋白質(zhì)Y。如果蛋白質(zhì)X和蛋白質(zhì)Y相互作用，這樣將重新構(gòu)成一個轉(zhuǎn)錄因子，并導(dǎo)致報道基因的表達(dá)。選擇報道基因的原則是能后容易檢測的、在一定介質(zhì)中能生長的酵母的產(chǎn)物。 腫瘤的轉(zhuǎn)移和侵襲與蛋白酶密切相關(guān)。最近，利用基因芯片技術(shù)可以檢測與腫瘤相關(guān)的基因和其表達(dá)的蛋白質(zhì)。在此項技術(shù)中，最常用的96種基因中蛋白酶竟有20種，它們的抑制劑也有8種。參與腫瘤轉(zhuǎn)移和侵襲的蛋白酶有3類：絲氨酸蛋白酶、半胱氨酸蛋白酶和金屬蛋白酶。在于腫瘤有關(guān)的絲氨酸蛋白酶中，研究的最多的是纖溶酶，因為纖溶酶具有很廣的底物譜，能降解細(xì)胞外基質(zhì)中的很多蛋白質(zhì)，諸如纖連蛋白、層連蛋白和4型膠原等，而且還能激活其他一些蛋白酶的酶原，如膠原酶和溶基質(zhì)酶的酶原（基質(zhì)金屬蛋白酶的前體）。另一種絲氨酸蛋白酶是尿纖溶酶原激活劑（也稱為尿激酶）尿激酶除了能激活纖溶酶酶原外，還可以激活一些金屬蛋白酶的酶原。而且在很多腫瘤細(xì)胞表面都有尿激酶受體的表達(dá)。為此，增強了尿激酶在腫瘤轉(zhuǎn)移中發(fā)揮作用的潛能。尿激酶、纖溶酶原激活劑的抑制劑（PAI-1和PAI2）被認(rèn)為是與腫瘤有關(guān)的蛋白質(zhì)。單細(xì)胞蛋白在飼料和食品工業(yè)中有著極重要的作用。單細(xì)胞蛋白具有如此奇妙的功能，其開發(fā)和生產(chǎn)在我國更具有廣闊的前景。我國現(xiàn)在單細(xì)胞蛋白年產(chǎn)僅數(shù)千噸。上海酵母廠通過特異生物技術(shù)培育成能富積微量元素的微生物，如硒酵母、鋅酵母等。我國是農(nóng)業(yè)大國，食物結(jié)構(gòu)以植物蛋白為主，動物蛋白的攝入量與歐美各國相差懸殊，為了提高人民群眾的體質(zhì)，SCP單細(xì)胞蛋白的開發(fā)與生產(chǎn)為解決人類食品和飼料問題開辟了新的途徑。單細(xì)胞蛋白作為當(dāng)前比較尖端的科技產(chǎn)品，還處于剛剛起步階段，尤其在我國還不成熟，其發(fā)展前景是廣闊的空間