[科普中国]-石油酵母

在石油化工公司的炼油厂中，寄宿了一批爱“吃”蜡的食客，它们就是被称为“石油酵母”的解脂假丝酵母和热带假丝酵母。

介绍人们习惯把以石油衍生物作培养基生产的酵母称作石油酵母。确切地说,我国目前进口的石油酵母应称作正烷烃酵母(N-paraffinYeast)或石蜡酵母。
石油酵母作为蛋白源的研究开始于70年代初期.但真正使用在70年代后期。1963年，在联邦德国的法兰克福召开的第六届世界石油会议中,英国石油公司(BP)发表了一篇题为《石袖中的蛋白质的文章.引起各国关注，此后.EssoShell公司发表了《石油蛋白质生产实用化》的报告,接着前苏联、捷克、印度、中国也开始着手研究。
最初.研究石油酵母的出发点有两个：一是50年代末.石油作为能源有被原子能取代的趋势.因而发达国家想开发石油新的应用领域;二是有的国家粮食短缺,寻求工业生产食用蛋白质来源。前苏联是世界上生产石油酵母的大国.年生产能力约50万吨,主要集中在5~6个大型生物化工厂生产。目前我国使用的石油酵母均从独联体经边贸易货入境。累计约2万吨。从使用效果看,石油酵母完全可以作为饲用蛋白源用于饲料工业。1

吃蜡冠军--石油酵母

石油酵母炼油厂为什么要供养这批食客呢？原来，石油产品的质量与蜡的含量多少有很大关系。在高空飞翔的飞机，如果使用含蜡量高的汽油，那么高空的低温会使蜡凝固起来，堵塞机内各条输油管，使飞机发生严重事故。因此，石油产品需要经过脱蜡处理。工业上有多种脱蜡办法，但是设备复杂，消耗材料和能源也多。于是，炼油厂的工程师从微生物实验中请来了这批专爱吃蜡的食客--石油酵母。在要脱蜡的石油产品中，石油酵母如鱼得水，大吃特吃，把石蜡一扫而光，同时自己迅速繁殖起来。这样，人们既得到了高级航空汽油和柴油，又获得了大量石油酵母，真是一举两得。

完成了脱蜡任务的石油酵母，一个个吃得白白胖胖，含有丰富的蛋白质和维生素，可以制成无毒高蛋白的精饲料，用于喂养家禽和家畜。据说加喂1吨石油酵母饲料，可多生产700多公斤猪肉。科学家预测，石油酵母将来还可以作为色香味俱全的人类食物！

生产方法最初.英国石油公司是以轻油或重质轻油直接当原料,一边除去石油中的蜡一边生产酵母。当时(50年代后期)尚没有良好的脱蜡技术,用酵母脱蜡才是有效的方法:到了60年代。物理和化学方法脱蜡技术取代了生物法、石油酵母的生产也就不直接使用轻油或重质轻油.而使用正烷烃了。正烷烃的含碳数为10~24.最好是14~20.可用轻油分馏。
正烷烃作为碳源、加上无机氮、磷盐、钾盐及铁盐等微量矿物质,然后与酵母菌种一起放入发酵罐中,保持弱酸和30~36°C,发酵数小时,其生产过程有如下特点:

正烷烃不含氧.必须有大量空气作为氧来源,空气要经过灭菌

温度高，必须冷却

正烷烃不溶于水，为增加其与酵母的接触面,必须进行搅拌。

因此，与其他碳水化合物发酵不同,要使用特殊的发酵罐，从发酵罐得到的酵母,带有正烷烃及其他培养基.需经离心分离,热水洗涤、浓缩、喷雾干燥。有时粉状酵母还压成颗粒.以便于运输和减少浪费。1

营养价值石油酵母的粗蛋白质一般在60%以上，，比其他酵母高10个百分点左右.略低于进口鱼粉,其中赖氨酸与鱼粉接近,蛋氨酸或含硫氨基酸明显偏低。1
独联体一厂家提供的酵母粉成分为(干基%):水分6~8.粗蛋白60~63.可消化蛋白49~51.类脂9~14.灰分6~18;B族维生素(mg/kg)为B2.7,B2120.Be420.尼克酸420.泛酸115.胆碱4000;常量元素(%)为:磷2.5.钙0.13.钠0.02.钾0.19.镁0.23;微量元素(mg/kg)为:铁1800,铜40.锌450.砷0.2.铅2.6,锑2.7,汞未检出.氟低于250。

石油酵母作为蛋白源,介于进口鱼粉与大豆之间，从能量角度看.则优于鱼粉。一般来说,工业化生产的鱼粉经脱脂后,粗脂肪较低.虽然不脱脂的鱼粉粗脂肪也很高.但极易氧化变质而影响品质。石油酵母粗脂肪含量虽高(一般可达10%以上).但在细胞质中以结合型存在,非常稳定.利用率也好.可作为优质的热能来源。从微量成分方面分析.石油酵母的铁含量比鱼粉高,B12和碘则较少。另外、单细胞类物质的细胞壁含有肽、几丁质和β-1，3-葡聚糖等特殊物质。经研究，畜禽和水产动物消化道或肠内均含这些物质的消化酶,如蛋白酶、壳多糖酶和β-1,3-葡聚糖酶等。因此.石油酵母的消化率是没有问题的。

石油酵母是单细胞蛋白,其营养价值与其他酵母明显不同,特别是与我国以饼粕作培养基的酵母更是差异迥然。它的能量、蛋白质都大大优于国产酵母粉,价格却低于国产酵母粉.是一种良好的饲用蛋白源,效益相当可观。有一点需要说明的是,由于石油酵母需经喷雾干燥,因此活性受到很大影响。
在世界卫生组织(WHO)>和其他国际组织的建议和指导下,通过了大量的石油酵母安全性研究试验。这些研究试验由几十个研究院所和大专院校完成,重点是碳氢化合物的残留、带奇数碳原子的脂肪酸及其在肌体内的生物转化。安全性试验对几代动物进行了几千次的研究.包括白鼠、狗、兔、荷兰猪、猴、家禽和家畜。

试验内容包括:①健康状况,如表观、一般行为.迁移率和食欲等生长状况，如增重和饲料消耗等;各种酶的活性:④蛋白质和类脂的代谢:⑤血液学、病理学、组织学.组织化学、免疫学等方面;@性腺体质、胚胎中毒性、畸胎等。含石油酵母的饲料安全性试验是长期的，一般都在二年以上,所有医学、兽医和动物学的研究以及慢性毒性、急性毒性试验都肯定了石油酵母的生物价值，没有发现致畸.胚胎中毒和诱变作用。
对6~8代猪的试验表明,增重.代谢、生产性能和妊娠质量无明显差异。对6代产蛋鸡的试验表明.从纯化了的液体石蜡衍生的酵母对代谢、孵化、仔鸡生长、鸡蛋的化学构成和有机特性以及鸡肉的化学构成无负效益。对鸡、兔和荷兰猪的免疫研究表明,石油酵母对畜禽的后天免疫的形成无不良影响。对碳氢化合物残留和带有奇数碳原子的脂肪酸的研究也表明,无论是饲喂含石油酵母或是不含石油酵母的饲料后,动物的体组织细胞中都呈现碳氢原子。对试验动物进行了碳氢慢性毒性试验,通常认为,碳氢的作用剂量为5ml/kg体重，低于此剂量没有任何反应，而试验动物所摄入的碳氢已超过10~100倍。放射性同位素法和生物化学方法已经表明，碳氢在动物体细胞中被氧化.然后最终代谢。
带奇数碳原子的脂肪酸与带偶数原子的脂肪酸的消化吸收的生化机理相同。
因此无论从理论上还是实践上,石油酵母作为饲料中的一种蛋白质来源都是安全的。那么人们为什么一提到石油酵母就持怀疑态度.甚至完全否定呢?其原因主要有以下三个方面:
1.如前所述,正烷烃酵母通常称作“石油酵母“.而“石油”一词冠在酵母之前往往给人一种错觉。即动物吃下石油,而人类间接摄入石油。由于石油常被人们认为是污染环境、造成公害甚至致癌的物质,因而人们怀疑石油酵母会危害饲养动物,进而间接危害人类。
2.石油酵母曾有过两种生产方法,第一种方法含有害物质.第二种方法则不含有害物质。第一种方法是以轻油或重质轻油直接当原料,一边脱蜡.一边发酵生产酵母,这种方法生产的石油酵母确实有致癌的多环芳香族碳氢化合物,主要是3,4苯丙蓖。而我国现在进口使用的是第二种方法生产的石油酵母,即第二代石油酵母,从石油中抽出正烷烃当原料,其分离和精制过程中也会有少量的芳香族物质,但高分子的具有致癌作用的多环芳香族物质则已被除尽。
3.石油酵母也属微生物的一种,而微生物中的每菌具有毒性,也使人们担心石油酵母可能产生霉菌毒素(mgcotoxin)的有害物质,但迄今并没发现这类问题的报告。1

石油酵母的应用石油酵母开发的初衷是用于食品.然而由于人们对食品的要求极为严格,且有一定保守性,加上有关技术等尚不成熟，因此直接用于食品工业还有一.定问题,而用于饲料则比较容易。因此,目前各国都以用作饲用蛋白源作为开发的第一步，在石油酵母开发的初期，由于对其特点不甚了解,只是单纯地部分取代鱼粉,常引起蛋氨酸和VB12的不足,因此曾武断地认为其营养价值不好,不过,石油酵母还是有个合理用量和配伍问题。这个问题解决得好,会降低饲料成本,具有明显的经济效益和社会效益;解决得不好，可能导致营养失衡,影响饲料质量、比如从石油酵母赖氨酸高、蛋氨酸低的特点分析,不宜用于蛋氨酸需求量高的幼小动物、所以,要适当控制在幼维和仔猪饲料中的用量,或用合成蛋氨酸加以平衡，而用于成鸡、产蛋鸡和生长肥育猪等饲料效果就很好。又如,从消化率和能量水平来看,成畜成鸡也明显优于幼畜和仔鸡。再如，同时考虑蛋白源和热能时，不应单纯地取代鱼粉和豆粕,而应同时取代鱼粉+油脂,并补以蛋氨酸,可使石油酵母具有鱼粉和优质油脂的优点,提高石油酵母的经济价值。因此,需要添加油脂的饲料,特别是肉鸡后期饲料、高热能产蛋鸡饲料和肉猪饲料中添加石油酵母具有显著效果。而对鱼来说,由于温水鱼比冷水鱼体温高,消化道内酶活性较强,酵母更易于消化,因此用于鲤、鳗鱼饲料中要优于鲇鱼饲料。同时,用于成鱼饲料中较有利。1

用于猪饲料石油酵母对提高猪的生产率方面的作用已在前苏联的不同地区的几千头猪的大量试验中得到证实,试验猪体重为20~40~110公斤。石油酵母还作为唯一蛋白源成功地用于始重40公斤的猪饲料中，其结果是日增重提高.而饲料消耗并未增加。石油酵母用于猪饲料相当有效,其推荐量如下:乳猪或60日龄以内的猪,添加日粮的4%或日粮粗蛋白的10%~20%;仔猪、生长猪、育肥猪及后备猪、妊娠猪、泌乳猪.添加日粮粗蛋白的20%。
用于家禽饲料在不同地区对10万只产蛋鸡进行了试验,试验从150~330天，历时6个月.对产蛋能力、枚数、蛋重和孵化率进行了研究。对肉鸡进行了17万只的试验,替代鱼粉和水解酵母,试验从1日龄开始,49~56天结束。日增重和肉仔鸡贮存性试验组与对照组无明显差异;而试验组每公斤体重耗料低于对照组。其推荐量为:仔鸡和成鸡可添加日粮的1.5%~3%,或占日粮粗蛋白的5%~10%。但家禽饲料中通过微生物合成的蛋白质总量不宜超过6%。

用于牛和羊对1783头牛、奶牛、羊和羊羔进行的试验表明.石油酵母是牛羊冬季缺乏蛋白质时的有效蛋白源.还可用于犊牛和羔羊的开口配合饲料.作为代乳料。其推荐量为:冬季反刍动物添加日粮的5%~10%.粗蛋白总量的10%~20%:犊牛、羔羊在开口饲料中占粗蛋白总量的20%.在代乳料中占粗蛋白总量的5%~15%。

用于毛皮动物对水貂、北极狐和狐的试验表明,石油酵母可在毛皮动物饲料中作为蛋白源,部分替代肉粉和鱼粉.并作为VB的来源。石油酵母在毛皮动物中可使饲养成本降低.而不降低动物的任何特性。其推荐量为:水貂添加饲料中蛋白质总量的22%.狐、北极狐添加饲料中蛋白质总量的35%。

用于鱼饲料石油酵母对鱼的生长、繁殖和池塘养鲤无任何副效应。其推荐量为在饲料中添加8.5%~9.6%。

应注意的问题能量很高。石油酵母所含脂肪大部分与细胞内其他成分结合成结合质,多属卵磷脂、脑磷脂型。因此，常规分析法所得脂肪含量偏低。应先以盐酸破坏细胞后,再行萃取,若用氯仿甲醇混合萃取,可溶出更多脂肪。然而，由于权威性的测定方法尚未确认，因此无法准确测出粗脂肪消化率,TDN也就不易计算了,而只能以ME或DE值来测定TDN值。
蛋白质总量不够稳定。由于石油酵母生产条件尚未固定,各厂家工艺差异等,石油酵母的粗蛋白质和能量及其消化率都不十分稳定,即使同一厂家的各批次产品也有差异。因此.最好用时对粗蛋白进行实际测定，或者有条件地设计配方。
粗蛋白质较高,蛋氨酸偏低。据国外资料介绍,不同石油酵母蛋氨酸含量分别为1.28%.1.81%和1.59%,但对已进入我国的前苏联酵母进行测定,蛋氨酸分别为0.71%、0.41%、0.31%。因此,在使用石油酵母作为蛋白源时，要注意用合成蛋氨酸补足蛋氨酸或注意基础配方的氨基酸平衡。
包装问题较大。主要是包装不牢,损耗较大,定量包不准。前苏联酵母原包装的3~4层牛皮纸,强度低，加之运输环节较多,破包散包比较严重,石油酵母较轻,但流动性很好,加.上粒度极细,不易回收。石油酵母原包装为自封式纸袋,饲料行业有的称“阀式”,灌包为正压气力灌包.灌满为止.装得越满.封得越严。因此,包重差异较大。目前,我国进口的石油酵母平均为25.0±2~3(公斤)。为了减少损失，最好加编织袋外包装。
**不应苛求活性。**石袖酵母基本不具活性,却也无杂菌污染,作为饲料用蛋白源，很有应用价值。
目前，进入我国一部分纸浆酵母、木屑酵母.除颜色之外,其外观和外包装基本相同，当然标签不同,但外文标签不易识别。这些酵母粗蛋白低10%左右。随着边贸易货数量的增加,这类酵母流入我国的数量可能增加,因此要注意区分。1

本词条内容贡献者为:

张磊 - 副教授 - 重庆师范大学