پروتئین تک‌یاخته
پروتئین‌های تک‌یاخته (SCP) یا پروتئین‌های میکروبی به میکروب‌های تک‌سلولی خوراکی اشاره دارند. زیست‌توده یا پروتئین استخراج‌شده از کشت خالص یا مخلوط جلبک‌ها، مخمرها، قارچ‌ها و یا باکتری‌ها ممکن است به عنوان یک جزء یا جایگزین غذاهای سرشار از پروتئین استفاده شود و برای مصرف انسان یا به‌عنوان خوراک‌دام مناسب است. کشاورزی صنعتی با ردپای آب انبوه، استفاده بسیار از زمین‌ها، ازمیان‌بردن تنوع زیستی، تخریب محیط زیست عمومی عجین شده‌است و با انتشار یک‌سوم از همه گازهای گلخانه‌ای باعث تغییرات آب‌وهوایی می‌شود. تولید SCP هیچ‌یک از این اشکالات جدی را نشان نمی‌دهد. امروزه، SCP معمولاً در پسماندهای کشاورزی رشد می‌کند، و به این ترتیب جانشین ردپای بوم‌شناختی و ردپای آب کشاورزی صنعتی می‌گردد. با این حال، SCP همچنین ممکن است از راه رشد اتوتروف و کاملاً مستقل از پسماندهای کشاورزی تولید شود. به لطف تنوع بالای متابولیسم میکروبی، SCP اتوتروف چندین حالت مختلف از رشد، گزینه‌های متنوع بازیافت موادمغذی و افزایش بازدهی قابل توجهی را در مقایسه با محصولات زراعی فراهم می‌کند.
فرایند پروتئین تک‌یاخته در سطح پایه در دانش میکروبیولوژی و در سطح کاربردی در دانش زیست‌فناوری مطالعه می‌شود.
با رسیدن جمعیت جهان تا سال ۲۰۵۰ به ۹ میلیارد نفر، شواهد قوی وجود دارد مبنی بر این‌که کشاورزی توانایی پاسخگویی به تقاضا را نخواهد داشت و خطر جدی کمبود موادغذایی وجود دارد. SCP اتوتروف بیانگر گزینه‌هایی از تولید انبوه موادغذایی بدون خطر است که حتی در شرایط جوی سخت می‌تواند موادغذایی تولید کند.
در سال ۱۷۸۱، فرایندهای تهیه اشکال بسیار غلیظ از مخمر شروع شد. پژوهش‌ها در مورد فناوری پروتئین تک‌یاخته از قرن پیشین آغاز شد که مکس دلبروک و همکارانش به ارزش بالای مخمر آبجوی مازاد به عنوان یک مکمل تغذیه‌ای برای دام پی‌بردند. در طول جنگ جهانی اول و جنگ جهانی دوم، مخمر-SCP در مقیاس وسیعی در آلمان برای مقابله با کمبود مواد غذایی در طول جنگ به‌کار گرفته شد. به‌طورکلی اختراع تولید SCP غالباً نقاط عطفی در زیست‌فناوری بود: برای مثال، در سال ۱۹۱۹، سَک در دانمارک و هایدُوک در آلمان روشی به نام "Zulaufverfahren" اختراع کردند (fed-batch) که در آن محلول قند به‌طور پیوسته در سوسپانسیون مخمر با هوا تغذیه می‌شد، به‌جای استفاده از اضافه کردن مخمر به محلول قند رقیق شده (batch). در دوره پس از جنگ، سازمان غذا و کشاورزی سازمان ملل متحد (FAO) بر مشکلات گرسنگی و سوء تغذیه جهان در سال ۱۹۶۰ تأکید کرد، مفهوم شکاف پروتئینی را معرفی کرد و نشان داد که ۲۵٪ از مردم جهان در رژیم غذایی خود کمبود پروتئین دارند. همچنین این ترس وجود داشت که تولید کشاورزی نتواند پاسخ‌گوی تقاضاهای فزاینده غذای بشر باشد. در اواسط دهه ۱۹۶۰، اتحاد جماهیر شوروی تنها در سال ۱۹۷۰ حدود ۹۰۰٬۰۰۰ تن مخمر موادغذایی و مخمر علوفه تولید می‌کرد و تقریباً یک‌چهارم یک میلیون تن مخمر غذایی در دیگر مناطق جهان تولید می‌شد.
در دهه ۱۹۶۰، پژوهشگران بریتیش پترولیوم آنچه را «پروتئین از نفت» می‌نامیدند توسعه دادند: یک فناوری تولید پروتئین تک‌یاخته توسط مخمرهای تغذیه شده با پارافین‌های مومی، که محصول جانبی پالایشگاه‌های نفت می‌باشد. کار پژوهشی اولیه توسط آلفرد شامپاینیا در پالایشگاه نفت لاورا بریتیش پترولیوم در فرانسه انجام شد. یک کارخانه آزمایشی کوچک در آنجا فعالیت خود را در مارس ۱۹۶۳ آغاز کرد و ساخت کارخانه آزمایشی دوم، در پالایشگاه نفت گرنجمث در انگلیس، تصویب شد.
اصطلاح SCP در سال ۱۹۶۶ توسط کارول ویلسون از مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) ابداع شد.
ایده «غذا از نفت» در دهه ۱۹۷۰ کاملاً رواج پیدا کرد، و در سال ۱۹۷۶ جایزه علمی یونسکو به شامپاینیا اعطا شد، و تأسیسات مخمر تغذیه شده با پارافین در تعدادی از کشورها ساخته شد. اولین استفاده از این محصول به عنوان خوراک مرغ و خوراک دام بود.
اتحاد جماهیر شوروی علاقه‌مند به کارخانه‌های بزرگ BVK ("belkovo-vitamininny kontsentrat"، یعنی "کنسانتره پروتئین ویتامین") بود و آن را در کنار پالایشگاه‌های نفتی خود در کستوفو (۱۹۷۳) و کیریشی (۱۹۷۴) افتتاح کرد. وزارت صنایع میکروبیولوژیکی اتحاد جماهیر شوروی تا سال ۱۹۸۹ هشت کارخانه از این گونه داشت. با این حال، به دلیل نگرانی از سمیت آلکان‌ها (پارافین) در SCP و تحت فشار جنبش‌های محیط زیست، دولت تصمیم گرفت آن‌ها را ببندد، یا به برخی دیگر از فرایندهای میکروبیولوژیکی تبدیل کند. البته امروزه از متانول جهت تولید SCP استفاده می‌شود که فاقد معایب پارافین است.
کورن، طیف وسیعی از شبه‌گوشت گیاهخواری است که از میکوپروتئین قارچ فوزاریوم ونناتوم ساخته‌شده و در اروپا و شمال آمریکا فروخته شده‌است.
گونه دیگری از مشابه گوشتی مبتنی بر پروتئین تک‌یاخته (که از قارچ استفاده نشده، بلکه از باکتری‌ها استفاده می‌شود) کَلیستا است.
پروتئین‌های تک‌یاخته هنگامی گسترش می‌یابند که میکروب‌ها پسماندها را تخمیر می‌کنند (از جمله چوب، کاه، کنسرو و پسماند موادغذایی، پسماندهای حاصل از تولید الکل و مشروب، هیدروکربن‌ها، یا مدفوع انسان و جانوران). مشکل استخراج پروتئین‌های تک‌یاخته از پسماندها، رقیق‌سازی و هزینه آن است. آن‌ها در غلظت‌های بسیار کم، معمولاً کمتر از ۵٪ یافت می‌شوند. مهندسان روش‌هایی برای افزایش غلظت‌ها از جمله سانتریفیوژ، شناورسازی، ته‌نشینی، لخته‌سازی و غربال‌گری یا استفاده از غشاهای نیمه‌تراوا را توسعه داده‌اند.
پروتئین تک‌یاخته باید برای ذخیره‌سازی به مقدار تقریباً ۱۰٪ رطوبت کم‌آب شود (دهیدراتاسیون) یا برای انبارکردن و جلوگیری از فساد اسیدی شود. روش‌های افزایش غلظت به میزان کافی و فرایند کم‌آب‌کردن نیاز به تجهیزاتی دارد که گران هستند و همیشه برای سطوح کوچک مقرون به‌صرفه نیستند. از نظر اقتصادی معقول است که محصول را به صورت محلی و به زودی پس از تولید آن مصرف کنید.
میکروب‌های به کار رفته شامل:
تولید گسترده زیست‌توده میکروبی نسبت به روش‌های سنتی تولید پروتئین برای موادغذایی یا خوراک دام مزایای بسیاری دارد.
اگرچه SCP ویژگی‌های بسیارجذابی را به‌عنوان یک ماده مغذی برای انسان نشان می‌دهد، اما برخی از مشکلات وجود دارد که مانع از پذیرش آن به‌صورت جهانی می‌شود: