SCP(Singlecellprotein，单细胞蛋白)是指利用各种基质大规模培养微生物所获得的菌体蛋白。在当今世界蛋白质资源严重不足情况下，应用微生物转化技术来开发新的饲料资源、生产SCP饲料越来越受到人们的重视。近年来，利用微生物生产的酶制剂、抗生素、维生素、氨基酸、益生菌和SCP等饲料产品的使用使微生物转化技术在饲料工业上得到了更广泛的应用，这些产品弥补了常规饲料中氨基酸的缺乏，同时起到降低粗纤维、改变蛋白质品质、发酵脱毒、产生促生长因子等作用，能使其他粗饲料原料营养成分迅速转化，达到增强消化吸收利用的效果。
马铃薯渣(potatopulp)是马铃薯淀粉生产过程中产生的副产物，含有大量淀粉、纤维素、半纤维素、果胶、游离氨基酸、寡肽、多肽和灰分等可利用成分，有很高的开发利用价值。我国每年马铃薯淀粉加工产生多万T废渣，薯渣处理及利用成为马铃薯加工业中一个十分突出的问题。研究表明，通过微生物发酵处理可大幅度提高薯渣的蛋白质含量，从发酵前占干重4.62％增加到57.49％。利用马铃薯渣作为微生物发酵底物，通过微生物转化提高蛋白质含量并改善其营养配比，改善粗纤维的结构，增加适口性，可以将马铃薯渣转化为高品质SCP饲料，实现资源化利用。
1利用马铃薯渣发酵SCP饲料的微生物菌株及组合年，美国FDA批准了41种认为是安全有效、对人畜无害、可用作饲料添加剂的微生物。年12月我国农业部发布《饲料添加剂品种目录()》，公布了16种可作为饲料级微生物添加菌种。用于生产SCP饲料的微生物应具备以下条件：能有效利用基质中的碳源、氮源，生长速率快、SCP含量高，产品安全无毒副作用，菌种性能稳定。发酵马铃薯渣生产SCP饲料常用的微生物主要有酵母菌、霉菌、芽孢杆菌和乳酸菌等。
1.1酵母菌
酵母菌体中含有非常丰富的蛋白质、B族维生素、脂肪、糖、酶等多种营养成分。酵母在提高动物免疫力、提高动物生产性能和减少应激等方面均起作用。S.cerevisiae、C.utilis、C.tropicalis、C.humicola、C.curvata、R.glutinis，S.fragilis，S.fibuligera、S.alluvius等菌株可以利用马铃薯加工中的废液和废渣，将其中的有机物转变成SCP，酵母菌对有机碳的生物转化率可达70％~90％。
1.2霉菌
霉菌在马铃薯渣中生长的最大优势是它能产生淀粉水解酶，可以省去培养前先将马铃薯淀粉水解的步骤。G.candidum、A.niger、A.oryzae、A.foetidus、A.awamoriT.koningiiOudem、T.viride、T.album、T.candida、T.wittenbergi、P.notatum、P.digitatum、G.deliguescens、E.fibuliger、C.lichorniae等在马铃薯渣培养基中发酵，可将马铃薯渣转化成SCP。
1.3芽孢杆菌
芽孢杆菌能够产生B族维生素、维生素C、蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶以及多种代谢产物，对饲料的降解消化吸收和动物的营养代谢起到促进作用。目前饲用芽孢杆菌常用的有B.subtilis、B.cereus、B.lincheniformis、B.brevisMigula等。
1.4乳酸菌
乳酸菌被广泛用作微生物添加剂和饲料发酵剂，在家畜饲养和饲料环节中发挥着重要作用，乳酸菌发酵产生的酸性环境可抑制和杀死饲料中的有害微生物，改善饲料的适口性，提高饲料消化率和营养价值。常用于饲料发酵的乳酸菌有Lactobacillusdelbrueckii、L.helveticus、L.acidophilus、L.bulgaricus、L.asel、L.breris和L.fermentum等。
1.5菌株的组合
从目前报道的资料来看，发酵方式由单一菌种趋向于复合菌株的协同发酵，同时注重不同微生物之间的协同性、互补性，总体上发挥出正组合效应。从组合情况看，转化马铃薯渣的菌种应包括纤维分解菌、氮素转化菌、增加适口性的菌。霉菌、酵母菌和乳酸菌的组合发酵为多，由于木霉、黑曲霉等霉菌同化淀粉、纤维素的能力强，将马铃薯渣中的淀粉和纤维素降解为酵母能利用的简单糖类物质，使酵母得以良好生长繁殖，而利用乳酸菌产生乳酸等则可改善发酵饲料的适口性。混合发酵增加了发酵中许多基因的功能，通过不同代谢能力的组合，完成单个菌种难以完成的复杂代谢反应，促进生长代谢，提高生产效率。混合发酵中酶促反应生成的糖立即被发酵糖的微生物所利用，消除了降解物对酶合成的阻遏，也解除了反应终产物对酶的反馈抑制，缩短发酵过程。协同发酵形式对各种原料的有效转化、SCP饲料的品质提高起到了重要作用。
在菌株选育和应用方面，Gelinas等、Wang等、台湾学者ShangShyngyang等进行了发酵马铃薯渣高产菌株的筛选；张宗舟等、张向阳等分别采用航天诱变、重离子束辐照选育发酵马铃薯渣优良菌株；程方等、江成英等通过发酵试验确定最佳菌种组合。发酵马铃薯渣饲料的微生物菌株及组合见表1。
2微生物转化马铃薯渣SCP饲料的发酵工艺微生物转化生产SCP饲料的方法包括固态发酵、液态发酵、吸附在固体表面的膜状培养以及其它形式的固定化细胞培养等。常规发酵以固态发酵和液体深层发酵为主。
2.1马铃薯渣液态发酵
多菌种液态发酵马铃薯渣制备SCP饲料，是马铃薯渣转化的一个有效途径。液态发酵具有发酵充分、微生物生长快、产量大、机械化程度高、易于监控、适合工业化生产等优势，但存在耗能大、成本高、适口性及营养价值有待改善等不足。液态发酵马铃薯渣生产SCP饲料的产业化实现仍然较为困难。
为解决液态发酵中营养供给不适宜、抑制性物质积累和发酵液流变学特性的影响等限制因素，可采用分批发酵、分批补料、重复补料和连续发酵的发酵方式。Schugerl等利用C.cellulolyticum对纤维素和马铃薯渣进行分批发酵和反复分批发酵生产SCP。AzizNH和MohsenGI等将薯渣用HCl水解后经γ-射线照射处理，分别接种F.moniliform和S.cerevisiae以及它们的混合菌进行液态深层发酵，其混合菌株能快速高效利用自由糖，微生物量和蛋白质含量均有提高。杨谦等采用C.utilis、T.virid、P.chrysogenum等多菌种制作混合菌剂，液态发酵马铃薯渣，12～15d完成生物转化，获得了粗蛋白含量42％的高品质SCP饲料。
2.2马铃薯渣半固态、固态发酵
半固态、固态发酵马铃薯渣生产SCP饲料，是目前马铃薯渣转化饲料研究中广泛采用的方法。以对原料处理条件的不同，可分为生料发酵和熟料发酵。
生料发酵是将马铃薯渣脱水后的半固态发酵。生料发酵耗能低，适合工业化生产，但染菌几率大，工艺参数难以测准和控制。负建民等以马铃薯渣为主要原料，麸皮和蚕豆秸秆粉等为辅料，用纤维素酶对混合生料进行降解处理，再经A.niger和T.koningiiOudem制备的糖化菌剂糖化降解，最后选用G.candidum、C.utilis、S.cerevisiae3种SCP发酵菌种，生料固态发酵马铃薯渣SCP饲料。赵萍等将G.candidum、A.niger、Schwanniomyces对马铃薯渣进行生料二次发酵。赵凤敏等筛选出糖化菌株T-1和高蛋白菌株D-1，生料固态发酵马铃薯渣生产SCP饲料，对发酵产品进行了氨基酸检测和安全性分析。
熟料发酵是将马铃薯渣糖化后再发酵的一种处理工艺，染菌率小，发酵条件易控制，可将非还原糖转化为还原糖，增加了发酵过程中的可利用碳源，可提高SCP产量，但耗能较高，劳动强度大，经济效益差。史琦云等采用A.niger和G.candidum多菌协生固态发酵马铃薯渣，生产SCP饲料。杨希娟等以A.niger、G.candidum、C.tropicalis为发酵菌种，优化马铃薯渣固态发酵生产SCP饲料工艺。刘陇生等对马铃薯渣进行熟料固态发酵，先经淀粉酶和A.niger糖化，纤维素酶降解处理后，采用G.candidum、C.utilis和S.cerevisiae3株菌种协同发酵。
Liu等采用固态一液态两步发酵处理马铃薯渣生产SCP。郝军元等人以马铃薯加工废水、废渣和秸秆为原料，液体制种、固体发酵，通过B.subtilis、C.tropicalis、Acetobacterium等多种微生物发酵制备颗粒型SCP饲料。
3马铃薯渣SCP饲料的生物学价值评价及应用有研究者考察了马铃薯渣SCP饲料的生物学价值和安全性，但这方面的研究仍然非常有限。任雅萍等采用固态发酵及比色法对马铃薯渣发酵饲料进行了品质分析。考虑到马铃薯中含有龙葵素，Wang等对马铃薯渣发酵产品进行了相关的毒理性试验和安全性分析。江成英等采用乙醇一乙酸提取法，研究了马铃薯渣发酵过程中龙葵素含量变化。张向东等对马铃薯渣发酵饲料进行了大鼠急性毒理试验和小鼠采食量与增重试验。
在饲料应用研究方面，Li等和Xue等采用固态厌氧发酵马铃薯渣，生产商品猪和哺乳期母猪饲料。刘震等固态发酵马铃薯渣生产反刍动物饲料。徐兴军等研究了马铃薯渣SCP饲料对肉兔的体质量、兔肉品质、免疫功能、血液生化指标以及病理特征的影响。张伟伟对马铃薯渣发酵饲料在鸡生产上的应用做了多篇报道，研究了饲料料重比以及对鸡的生产性能和肉、蛋品质的影响。张凡华等、张永根等分别进行了马铃薯渣饲料的发酵以及对育肥肉羊和奶牛的饲喂饲喂试验。
4存在的问题及今后的研究方向微生物转化马铃薯渣生产SCP饲料已成为研究热点，取得了一定的研究进展和成果。各国学者在对原料性质、菌种选育、发酵工艺、营养学等方面进行了广泛而系统的研究，重点集中在马铃薯渣的前处理；利用DNA分子重组和诱变技术构建新菌种；建立发酵工艺理论模型，从理论推导出微生物发酵的最优条件。此方面的研究定会对马铃薯渣资源化利用起到积极的推动作用。
4.1存在的问题
4.1.1固有技术屏障
鲜马铃薯渣含水量高达80％以上，粘性大，具有典型胶体物化特性，脱水困难，前处理成本高。自带菌多，不易储存运输，易腐败，给培养料灭菌和纯种培养带来困难。工业化生产存在固有的技术屏障。
4.1.2经济效益问题
马铃薯渣的蛋白质含量较低，粗纤维含量较高，营养物质缺乏，适口性差，饲料品质上没有竞争优势，薯渣转化产品的效益较差。马铃薯淀粉加工具有明显季节性，利用马铃薯渣生产SCP饲料难以持续生产，空闲时间长。现有研究大多停留在实验室或中试阶段，工业化生产的报道少，市场化推广难度大。
4.1.3食用安全性问题
马铃薯渣中可能存在龙葵素等毒素富集和二次工业污染的危险，且不同菌种发酵的马铃薯渣所含成分也有较大差别。目前国内外关于马铃薯渣饲料的生物学价值评价和毒理学研究少，仅有部分饲喂动物实验的研究。马铃薯渣发酵饲料的安全性有待评价。
4.1.4发酵机理研究方面的不足
目前马铃薯渣SCP饲料的生产还存在生产菌株性能不稳定，耐受性低，某些活菌制剂难保存，有益菌群协同作用机制或拮抗作用机理不明等问题。
4.2研究方向
4.2.1发酵技术基础研究
今后的研究应着重于筛选高性能、高耐受性的菌株，利用基因工程技术对菌株进行遗传改造，从生理、代谢和遗传角度深入研究多菌株发酵的协同作用机制，促进生料发酵的应用。
4.2.2发酵工艺研究
主要包括马铃薯渣发酵菌种的筛选及发酵条件控制，发酵设备及其技术参数设置，系统和规范的饲料化生产工艺，发酵工艺模型建立，饲料发酵行业标准制定等。
4.2.3饲料品质研究
马铃薯渣SCP饲料的生物学价值评价和毒理学研究有待强化。在改善适口性方面，发酵过程中可以添加产生香味的菌种如R.oryzae、G.candidum等，改善粗纤维结构，产生清香味，改善饲料品质。也可以将马铃薯淀粉渣与其他农副产品混合发酵，改善饲料的适口性，同时可以扩大饲料资源。
利用微生物转化技术，对马铃薯渣等可再生资源进行工业化生产SCP饲料，发展前景广阔。发酵生产SCP饲料，是未来马铃薯渣资源化利用最具发展潜力的方向。
注：本文由生物饲料开发国家工程研究中心（BFC）小编整理发布，如有任何建议或意见及投稿等，请您加小编北京中科白癜风崔永玲中科白癜风专家国庆会诊
