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Lexikon der Biologie: Einzellerprotein

Einzellerprotein, Abkürzung SCP (single cell protein), Bioprotein, die gesamte Zellmasse von Mikroorganismen (Bakterien, Hefen und andere Pilze, Mikroalgen; vgl. Tab. ), die als Nahrungsmittel oder Futtermittelzusatz Verwendung finden. Der Begriff SCP wurde 1966 am Massachusetts Institute of Technology (USA) zur Unterscheidung von Nahrungsproteinen von Tieren und Pflanzen eingeführt. Er wird i. e. S. auch nur für die Proteine aus Mikroorganismen verwendet. Der Rohproteingehalt der mikrobiellen Biomasse beträgt zwischen 35 und 80% der Trockensubstanz, für Schimmelpilze 35–45%, Hefen 45–60%, Algen ca. 70%, Bakterien bis 80%. Wegen der weltweiten Proteinknappheit wurden in den letzten Jahren viele Verfahren ausgearbeitet, um aus billigen Roh- oder Abfallstoffen Einzellerprotein mit hoher Ausbeute zu erhalten. Die Anzucht der Mikroorganismen erfolgt in Bioreaktoren (Produktionsfermenter bis 2300 m3); photosynthetische Mikroorganismen werden in flachen Teichen gezüchtet. Vorteile der Einzellerprotein-Produktion gegenüber der landwirtschaftlichen Erzeugung sind: fast immer ein höherer Proteinanteil, schnelle Vermehrungsrate, Unabhängigkeit von Klima und Vegetationsperioden, industrielle Produktion, genetische Beeinflußbarkeit der Zellzusammensetzung, geringer Energieeinsatz, leichte Lagerung, konstante Produktqualität und geringer Flächenbedarf. 500 kg methanoloxidierende Bakterien erhöhen ihren Proteinanteil pro Tag um 50 000 kg, ein gleich schweres Rind um maximal 0,5 kg. 500 kg Hefezellen erzeugen im gleichen Zeitraum 1750 kg Protein. Auch die Energiebilanz ist günstiger: Für 1 kg Einzellerprotein werden ca. 85 kJ, für die gleiche Menge Rindfleisch 2700–3400 kJ benötigt. Bei Algenzuchten (Algenkulturen, Meereswirtschaft) werden bei gleicher Fläche ca. 50fach größere Ausbeuten erreicht als bei einem Anbau von Soja (Sojabohne). Nachteile der Einzellerprotein-Produktion: hoher technischer Aufwand, steigende Substratkosten (bei Erdölkomponenten), zum Teil Gefahr der Verunreinigung mit Krankheitserregern, toxischen Stoffen oder Schwermetallen (oft Speicherung in den Zellen). Der Nucleinsäuregehalt ist fast immer höher als in normalen Futter- und Lebensmitteln: 2,5–6% bei Schimmelpilzen, 4–6% bei Algen, 6–10% bei Hefen, 10–16% bei Bakterien. SCP kann daher nur in begrenztem Umfang dem Tierfutter beigemischt werden (bis zu 50% des Gesamtproteins im Futter), und als Nahrung für den Menschen ist normalerweise erst eine Aufarbeitung notwendig, da es sonst zu schweren gesundheitlichen Schäden kommen kann (Herstellungsweg: methylotrophe Bakterien). Neben Verdauungsstörungen und allergischen Reaktionen kann sich Harnsäure anhäufen, da der Mensch keine harnsäureabbauenden Enzyme (Uricase) besitzt, so daß es zur Bildung von Gallensteinen und gichtartigen Reaktionen (Gicht) kommen kann. Einen geringen Nucleinsäuregehalt enthält das mit Fusarium graminearum (Fusarium) gewonnene Mykoprotein, das ohne aufwendige Aufarbeitung für die menschliche Ernährung zugelassen ist. Einer größeren Nutzung der aufgearbeiteten Einzellerproteine stehen, trotz toxikologischer Unbedenklichkeit und biologischer Wertigkeit, hauptsächlich psychologische Bedenken der Konsumenten entgegen. Eiweißhefe war das erste großtechnisch hergestellte Einzellerprotein. Biotechnologie.

G.S.

Lit.: Präve, P., u. a. (Hrsg.): Handbuch der Biotechnologie. München 41994. Crueger, W., Crueger, A.: Biotechnologie – Lehrbuch der angewandten Mikrobiologie. München 31989.

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