酶解脱脂豆粕生产单细胞蛋白：利用Candida utilis和Komagataella pastoris提升营养价值与可持续性

推荐：为解决脱脂豆粕(D-SBM)中难消化碳水化合物限制其饲料价值的问题，研究人员开展了酶解D-SBM生产单细胞蛋白(SCP)的研究。通过优化酶解工艺（22 mg蛋白·g-1 D-SBM）获得33.0%单糖得率，并利用Candida utilis和Komagataella pastoris发酵生产SCP，蛋白质含量达41%，赖氨酸和蛋氨酸分别提升67%和52%。该研究为农业副产物高值化利用提供了创新方案。

　　

背景与挑战
全球每年生产超过3.94亿吨大豆，其加工副产品脱脂豆粕(D-SBM)虽含40-50%蛋白质，但30-35%的难消化碳水化合物（如棉子糖、水苏糖）限制了其在非反刍动物饲料中的应用。传统处理方式无法有效解决这一难题，而将碳水化合物转化为高附加值产品（如单细胞蛋白SCP）成为研究热点。SCP作为富含必需氨基酸的微生物蛋白，可弥补植物蛋白中蛋氨酸和赖氨酸的不足，但现有生产工艺面临底物利用率低、菌株安全性等问题。

研究设计与方法
美国研究团队在《Journal of Agriculture and Food Research》发表研究，首次系统评估D-SBM酶解产物作为碳源生产SCP的潜力。采用多酶协同水解（Termamyl^?
预处理+α-淀粉酶/果胶酶/木聚糖酶），通过HPLC监测糖类转化，并选用GRAS认证的Candida utilis和Komagataella pastoris进行发酵实验。关键指标包括最大比生长速率(μ_max
)、蛋白质得率（g·g^-1
糖消耗）及氨基酸组成分析。

主要结果
3.1 化学组成分析
D-SBM含21.3%葡聚糖和11%半乳聚糖，总碳水化合物达40.8%。与文献相比，该研究D-SBM的阿拉伯聚糖（4.3%）和木聚糖（4.2%）含量显著高于常规豆粕，可能源于脱脂工艺差异。

3.2 酶解优化
热预处理（90°C, 2h）使单糖得率翻倍至33.0±1.6%。酶加载量22 mg·g^-1
时达到平台期，其中葡萄糖和半乳糖得率提升85.9%和81.8%，但五碳糖转化率不足30%。大规模实验显示93.4%葡聚糖被水解，但60%以寡糖形式存在，提示需要针对性补充糖苷酶。

3.3 SCP生产性能
两株酵母在2-8h进入指数生长期，μ_max
分别为0.268 h^-1
（C. utilis）和0.177 h^-1
（K. pastoris）。尽管K. pastoris对木糖利用能力弱，但其通过持续水解寡糖维持生长，最终生物量达1.3 g蛋白·g^-1
糖，与C. utilis（1.2 g·g^-1
）相当。

3.4 氨基酸谱突破
K. pastoris SCP的赖氨酸（7.71 mg·g^-1
）和蛋氨酸（1.14 mg·g^-1
）较D-SBM提升67%和52%，显著优于C. utilis（28%和25%）。但两种SCP的蛋氨酸/FAO推荐值仍仅0.6-0.7，提示需进一步代谢工程改造。

结论与展望
该研究开创性地将D-SBM碳水化合物转化为高营养SCP，通过精确控制酶解和发酵条件，实现蛋白质含量41%且必需氨基酸强化的目标。尤其值得注意的是K. pastoris在缺乏五碳糖代谢途径时仍通过"酶解-发酵耦合"策略高效生长，为复杂底物利用提供了新思路。未来研究可聚焦于：1）添加α-半乳糖苷酶提升低聚糖水解效率；2）构建重组菌株强化蛋氨酸合成通路；3）开发D-SBM与其它农业废弃物的共发酵工艺。这项工作为循环农业和替代蛋白产业提供了关键技术支撑。