單細(xì)胞蛋白是從體外培養(yǎng)的單細(xì)胞微生物菌體中獲得的生物體蛋白質(zhì)。單細(xì)胞蛋白具有蛋白質(zhì)含量高、氨基酸組成均衡、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高且安全等特點(diǎn)，近年來(lái)倍受關(guān)注。本文綜述了生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的關(guān)鍵技術(shù)和制備工藝，以及單細(xì)胞蛋白的應(yīng)用現(xiàn)狀，以期為單細(xì)胞蛋白在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用提供參考。

一、單細(xì)胞蛋白簡(jiǎn)介

單細(xì)胞蛋白是利用工業(yè)廢水、天然氣、農(nóng)副加工產(chǎn)品以及有機(jī)垃圾等作為培養(yǎng)基，培養(yǎng)藻類、真菌或非致病性細(xì)菌等單細(xì)胞微生物體，然后經(jīng)過(guò)發(fā)酵、凈化、干燥等處理后制成的微生物蛋白，具有較高的蛋白質(zhì)含量，氨基酸含量豐富且均衡，與魚(yú)粉的氨基酸組成相似，而且還含有豐富的維生素和礦物質(zhì)元素。此外，與動(dòng)植物蛋白相比，單細(xì)胞蛋白對(duì)水資源、生產(chǎn)面積需求較小，在生產(chǎn)過(guò)程中不受環(huán)境及氣候的影響，對(duì)環(huán)境友好，而且生產(chǎn)效率高，可實(shí)現(xiàn)全年穩(wěn)定生產(chǎn)，因此，成為食品工業(yè)和飼料工業(yè)中重要的蛋白質(zhì)資源。

二、不同來(lái)源單細(xì)胞蛋白研究進(jìn)展及應(yīng)用現(xiàn)狀

（一）細(xì)菌

1.莢膜甲基球菌

莢膜甲基球菌是一種好氧、非運(yùn)動(dòng)型球型細(xì)胞，為革蘭氏陰性菌，最早由美國(guó)的Foster等從溫泉中發(fā)現(xiàn)，并且該細(xì)菌已經(jīng)測(cè)得了相對(duì)完整的基因序列，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)毒性基因的存在。利用莢膜甲基球菌發(fā)酵，可以把低值的天然氣轉(zhuǎn)化為價(jià)值提高20倍的蛋白質(zhì)產(chǎn)品，還可大幅減少甲烷排放量，這對(duì)減少碳排放有著積極的意義。

在應(yīng)用方面，已有研究報(bào)道了幾種不同甲烷細(xì)菌蛋白在水產(chǎn)動(dòng)物上的應(yīng)用。用莢膜甲基球菌蛋白投喂大西洋鮭后，大西洋鮭的存活率、生長(zhǎng)性能及健康均無(wú)顯著影響，且大西洋鮭對(duì)單細(xì)胞蛋白的消化吸收能力較強(qiáng)。

2.乙醇梭菌

乙醇梭菌是一種嚴(yán)格厭氧、運(yùn)動(dòng)型棒狀芽孢桿菌，為革蘭氏陽(yáng)性菌，在水產(chǎn)養(yǎng)殖方面的應(yīng)用已有了一定的研究，其作為水產(chǎn)動(dòng)物飼料的安全性得到初步驗(yàn)證。魏洪城等用乙醇梭菌蛋白替代豆粕飼喂草魚(yú)，當(dāng)飼料中添加乙醇梭菌蛋白為5%時(shí)，有利于草魚(yú)生長(zhǎng)，但添加量提高到10%時(shí)，則會(huì)抑制草魚(yú)的生長(zhǎng)和降低存活率，誘發(fā)肝臟損傷。在黑鯛幼魚(yú)研究中發(fā)現(xiàn)，隨著乙醇梭菌蛋白替代魚(yú)粉水平的增加，終末體重、增重率以及特定生長(zhǎng)率呈先升后降的總體趨勢(shì)，其中14.55%是最佳替代水平。

3.光合細(xì)菌

光合細(xì)菌是一種可以在光照下進(jìn)行光合作用的厭氧或兼氧生長(zhǎng)的一種細(xì)菌，屬于革蘭氏陰性菌。在投放水體應(yīng)用方面，研究表明，羅非魚(yú)養(yǎng)殖水體中加入光合細(xì)菌后，魚(yú)體內(nèi)各種酶的活性及抗菌能力均比對(duì)照組要高，而且魚(yú)苗的存活率也明顯增加。此外，光合細(xì)菌有利于加快養(yǎng)殖動(dòng)物的生長(zhǎng)速度，對(duì)動(dòng)物疾病也有一定的預(yù)防作用。在飼喂方面，光合細(xì)菌和其他餌料混合使用，仔魚(yú)在體長(zhǎng)、體重和成活率方面均有顯著提高。還有研究表明，紫色光合細(xì)菌蛋白粉可以替代66%的魚(yú)粉，而不影響海鱸的正常生長(zhǎng)。目前，針對(duì)光合細(xì)菌在水體投放與光合細(xì)菌蛋白替代魚(yú)粉飼喂這兩方面的應(yīng)用研究相對(duì)較少，光合細(xì)菌的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)還需要更多研究和實(shí)踐證明。

（二）真菌

酵母產(chǎn)品是益生菌的一種，在水產(chǎn)養(yǎng)殖中常作為飼料原料使用。酵母中含有多種免疫刺激物，可提高魚(yú)或蝦的生長(zhǎng)性能、免疫力和抗應(yīng)激能力，其中最受歡迎的菌種有曲霉菌、釀酒酵母、假絲酵母、馬克斯克魯維酵母等。酵母蛋白是真菌蛋白最典型的代表。由于蛋白質(zhì)含量高、富含維生素等有益成分，使酵母在水產(chǎn)飼料中可用來(lái)替代魚(yú)粉。大西洋鮭魚(yú)和凡納濱對(duì)蝦是近期酵母飼養(yǎng)試驗(yàn)的研究熱點(diǎn)。在大西洋鮭魚(yú)飼養(yǎng)試驗(yàn)中使用產(chǎn)朊假絲酵母、馬克斯克魯維酵母分別替代魚(yú)粉，結(jié)果顯示，產(chǎn)朊假絲酵母和馬克斯克魯維酵母可以替代飼料中多達(dá)40%的魚(yú)粉而不影響鮭魚(yú)的生長(zhǎng)性能、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)利用率以及消化率。

（三）微藻

研究表明，微藻可成功替代水產(chǎn)飼料中10%～40%的魚(yú)粉且對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物的生長(zhǎng)性能沒(méi)有負(fù)面影響。例如，螺旋藻替代異育銀鯽日糧中20%的魚(yú)粉或在虹鱒日糧中添加10%的螺旋藻，均不會(huì)對(duì)其生長(zhǎng)性能產(chǎn)生負(fù)面影響；在另一項(xiàng)虹鱒的研究中，阿爾梅利柵藻可以替代40%的魚(yú)粉，同樣對(duì)虹鱒生長(zhǎng)率也無(wú)顯著影響。值得一提的是，在珊瑚鱒魚(yú)的日糧中添加10%的螺旋藻可顯著提高珊瑚鱒魚(yú)的生長(zhǎng)性能。

四、討論

盡管單細(xì)胞蛋白是替代魚(yú)粉的重要蛋白源之一，但現(xiàn)存的一些問(wèn)題限制了單細(xì)胞蛋白的廣泛使用。首先是細(xì)菌、真菌生成的單細(xì)胞蛋白中，具有高含量的核酸，而核酸在人體內(nèi)消化后會(huì)形成尿酸，從而可能會(huì)引起人體代謝失衡。因此，在單細(xì)胞加工過(guò)程中可應(yīng)用不同的物理和化學(xué)處理手段，進(jìn)一步減少單細(xì)胞中核酸的含量，如，超聲波破碎法、濃鹽法等。超聲波破碎法是一種效果理想、條件溫和的破碎方法，適用于多數(shù)微生物破碎，但在使用過(guò)程中要嚴(yán)格把控破碎時(shí)間的長(zhǎng)短，以及破碎功率的大小，否則會(huì)導(dǎo)致單細(xì)胞蛋白的失活變性。

（作者：賀霞、吳立新、薛敏；作者單位：1.大連海洋大學(xué)；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所）