Protein sel tunggal merupakan produk pengembangan bahan makanan berkadar protein tinggi yang berasal dari mikroba melalui mekanisme biteknologi. Istilah protein sel tunggal (PST) digunakan untuk membedakan bahwa protein sel tunggal berasal dari mikro organisme bersel tunggal atau banyak, contohnya seperti bakteri atau alga. Pemanfaatan mikroorganisme tersebut dilakukan untuk menghasilkan kualitas produk makanan berprotein tinggi.
Sejarah penggunaan protein sel tunggal secara komersial dimulai pada era Perang Dunia pertama di negara Jerman dengan memproduksi khamir torula.
Operasi utama dalam memproduksi protein sel tunggal adalah dengan cara fermentasi yang bertujuan untuk mengoptimalkan konversi substrat menjadi massa mikrobial.
Contoh penggunaanna antara lain Mikoprotein dari Fusarium, Substrat: tepung gandum dan ketan serta Spirulina dan Chlorella. Contoh diatas dipilih oleh para ilmuwan dalam mengembangkan protein sel tunggal disebabkan kadar protein lebih tinggi dari protein kedelai atau hewan dan memiliki pertumbuhan yang cepat dan tepat
Kejadian kekurangan pangan dan malnutrisi di dunia pada tahun 1970 telah meningkatkan perhatian para ilmuwan biologi pada pemanfaatan sel tunggal. Sebagian besar dari bobot kering sel dari hampir semua spesies memiliki kandungan protein yang tinggi. Oleh karena itu, bobot kering sel tunggal memiliki nilai gizi yang tinggi untuk dikembangkan sebagai alternatif makanan baru.
Mikroorganisme yang dibiakkan untuk protein sel tunggal dan digunakan sebagai sumber protein untuk hewan atau pangan harus mendapat perhatian secara khusus. Mikroorganisme yang cocok antara lain memiliki sifat tidak menyebabkan penyakit terhadap tanaman, hewan, dan manusia. Selain itu, nilai gizinya baik, dapat digunakan sebagai bahan pangan atau pakan, tidak mengandung bahan beracun serta biaya produk yang dibutuhkan rendah. Mikroorganisme yang umum digunakan sebagai protein sel tunggal, antara lain alga Chlorella, Spirulina, dan Scenedesmus; dari khamir Candida utylis; dari kapang berfilamen Fusarium gramineaum; maupun dari bakteri.
Protein sel tunggal yang berasal dari kapang berfilamen disebut mikroprotein. Di Amerika Serikat, mikroprotein telah diproduksi secara komersial bernama quorn. Quorn dibuat dengan cara menanam kapang ditempat peragian yang berukuran besar. Setelah membuang air dari tempat peragian, makanan berharga yang tertinggal dicetak menjadi balok-balok yang mudah dibawa.
Produk protein sel tunggal sangat bergantung pada perkembangbiakan skala besar dari mikroorganisme tertentu yang diikuti dengan proses pendewasaan dan pengolahan menjadi bahan pangan. Ada dua faktor pendukug pengembangbiakan mikroorganisme untuk protein sel tunggal, yaitu:
a. laju pertumbuhan sangat cepat jika dibandingkan dengan sel tanaman atau sel hewan dan waktu yang diperlukan untuk penggandaan relatif singkat;
b. berbagai macam substrat yang digunakan bergantung pada jenis mikroorganisme yang digunakan.
Langkah-langkah produk protein sel tunggal sebagai berikut.
a. Pemilihan dan penyiapan sumber karbon, beberapa perlakuan fisik dan kimiawi terhadap bahan dasar yang diperlukan
b. Penyiapan media yang cocok dan mengandung sumber karbon, sumber nitrogen, fosfor, dan unsur-unsur lain yang penting
c. Pencegahan kontaminasi media
d. Pembiakan mikroorganisme yang diperlukan
e. Pemisahan biomassa microbial dari cairan fermentasi
f. Penanganan lanjut biomassa
Kelebihan protein sel tunggal adalah sebagai berikut:
a. laju pertumbuhan sangat cepat yaitu dalam ukuran jam dan masih bisa ditingkatkan lagi
b. dapat menggunakan bermacam-macam media atau substrat
c. produksi protein sel tunggal tidak bergantung pada iklim dan musim
d. memiliki kandungan protein lebih tinggi daripada hewan dan tumbuhan.
