单细胞蛋白，也叫微生物蛋白，它是用许多工农业废料及石油废料人工培养的微生物菌体。因而，单细胞蛋白不是一种纯蛋白质，而是由蛋白质、脂肪、碳水化合物、核酸及不是蛋白质的含氮化合物、维生素和无机化合物等混合物组成的细胞质团。单细胞蛋白中重要的是酵母蛋白、细菌蛋白和藻类蛋白，它们的化学组成中一般以蛋白质、脂肪为主。

按生产原料不同，可以分为石油蛋白、甲醇蛋白、甲烷蛋白等；按产生菌的种类不同，又可以分为细菌蛋白、真菌蛋白等。1967年在第一次全世界单细胞蛋白会议上，将微生物菌体蛋白统称为单细胞蛋白。

单细胞蛋白具有以下优点：第一，生产效率高，比动植物高成千上万倍，这主要是因为微生物的生长繁殖速率快。第二，生产原料来源广，一般有以下几类：①农业废物、废水，如秸秆、蔗渣、甜菜渣、木屑等含纤维素的废料及农林产品的加工废水；②工业废物、废水，如食品、发酵工业中排出的含糖有机废水、亚硫酸纸浆废液等；③石油、天然气及相关产品，如原油、柴油、甲烷、乙醇等；④H2、CO2等废气。第三，可以工业化生产，它不仅需要的劳动力少，不受地区、季节和气候的限制，而且产量高，质量好。

单细胞蛋白的生产过程也比较简单：在培养液配制及灭菌完成以后，将它们和菌种投放到发酵罐中，控制好发酵条件，菌种就会迅速繁殖；发酵完毕，用离心、沉淀等方法收集菌体，最后经过干燥处理，就制成了单细胞蛋白成品。

单细胞蛋白是一类凝缩的蛋白类产品，含粗蛋白50%~85%，其中氨基酸组分齐全，可利用率高，还含维生素、无机盐、脂肪和糖类等，其营养价值优于鱼粉和大豆粉。

在矿物质元素中，富锌、硒，尤其含铁量很高。近年来酵母产品不断开发，有含硒酵母、含铬酵母，均有其特殊营养功能。不同原料、不同酵母菌生成的饲料酵母营养成分不同，石油酵母的粗蛋白质含量高达60%，依次为啤酒酵母和纸浆废液酵母，粗蛋白质含量分别为47.2%和45%。从环保及物尽其用的原则出发，后两者最具有开发前途。

真菌中的酵母在食品加工中应用较早，包括酿造、烘烤等食品。酵母中蛋白质的含量超过了干重的一半，但相对缺乏含硫氨基酸。另外，由于酵母中含有较高量的核酸，若摄入过量的酵母蛋白则会造成血液的尿酸水平升高，引起机体的代谢紊乱。

细菌蛋白的生产一般是以碳氢化合物（如天然气或沥青）或甲醇作为底物，它们的蛋白质含量占干重的3/4以上，必需氨基酸组成中同样缺乏含硫氨基酸，另外它们所含的脂肪酸也多为饱和脂肪酸。

这两种微生物蛋白一般不能能够直接食用，需要除去其中的细胞壁、核酸和灰分等杂质，其原理在工艺上与大豆的加工处理类似。细菌蛋白提取处理后得到细菌分离蛋白，它的化学组成与大豆分离蛋白相近，并且在补充含硫氨基酸以后，它的营养价值与大豆分离蛋白也相近。

以小球藻和螺旋藻最引人注目，它们是在海水中快速生长的两种微藻，二者的蛋白含量分别为50%、60%（干重），必需氨基酸中除含硫氨基酸较少外，其他的必需氨基酸却很丰富。

用于生产单细胞蛋白的微生物种类很多，包括细菌、放线菌、酵母菌、霉菌以及某些原生生物。这些微生物通常要具备下列条件：所生产的蛋白质等营养物质含量高，对人体无致病作用，味道好并且易消化吸收，对培养条件要求简单，生长繁殖迅速等。单细胞蛋白的生产过程也比较简单：在培养液配制及灭菌完成以后，将它们和菌种投放到发酵罐中，控制好发酵条件，菌种就会迅速繁殖；发酵完毕，用离心、沉淀等方法收集菌体，最后经过干燥处理，就制成了单细胞蛋白成品。

20世纪80年代中期，全世界的单细胞蛋白年产量已达2.0×106 t，广泛用于食品加工和饲料中。单细胞蛋白不仅能制成“人造肉”，供人们直接食用，还常作为食品添加剂，用以补充蛋白质或维生素、矿物质等。由于某些单细胞蛋白具有抗氧化能力，使食物不容易变质，因而常用于婴儿粉及汤料、作料中。干酵母的含热量低，常作为减肥食品的添加剂。此外，单细胞蛋白还能提高食品的某些物理性能，如意大利烘饼中加入活性酵母，可以提高饼的延薄性能。酵母的浓缩蛋白具有显著的鲜味，已广泛用作食品的增鲜剂。单细胞蛋白作为饲料蛋白，也在世界范围内得到了广泛应用。

任何一种新型食品原料的问世，都会产生可接受性、安全性等问题。单细胞蛋白也不例外。例如，单细胞蛋白的核酸含量在4%～18%，食用过多的核酸可能会引起痛风等疾病。此外，单细胞蛋白作为一种食物，人们在习惯上一时也难以接受。但经过微生物学家的努力，这些问题会得到圆满解决。

单细胞蛋白所含的营养物质极为丰富。其中，蛋白质含量高达40%～80%，比大豆高10%～20%，比肉、鱼、奶酪高20%以上；氨基酸的组成较为齐全，含有人体必需的8种氨基酸，尤其是谷物中含量较少的赖氨酸。一般成年人每天食用10～15 g干酵母，就能满足对氨基酸的需要量。单细胞蛋白中还含有多种维生素、碳水化合物、脂类、矿物质，以及丰富的酶类和生物活性物质，如辅酶A、辅酶Q、谷胱甘肽、麦角固醇等。