[科普中國(guó)]-石油酵母

在石油化工公司的煉油廠中，寄宿了一批愛(ài)“吃”蠟的食客，它們就是被稱(chēng)為“石油酵母”的解脂假絲酵母和熱帶假絲酵母。

介紹人們習(xí)慣把以石油衍生物作培養(yǎng)基生產(chǎn)的酵母稱(chēng)作石油酵母。確切地說(shuō),我國(guó)目前進(jìn)口的石油酵母應(yīng)稱(chēng)作正烷烴酵母(N-paraffinYeast)或石蠟酵母。
石油酵母作為蛋白源的研究開(kāi)始于70年代初期.但真正使用在70年代后期。1963年，在聯(lián)邦德國(guó)的法蘭克福召開(kāi)的第六屆世界石油會(huì)議中,英國(guó)石油公司(BP)發(fā)表了一篇題為《石袖中的蛋白質(zhì)的文章.引起各國(guó)關(guān)注，此后.EssoShell公司發(fā)表了《石油蛋白質(zhì)生產(chǎn)實(shí)用化》的報(bào)告,接著前蘇聯(lián)、捷克、印度、中國(guó)也開(kāi)始著手研究。
最初.研究石油酵母的出發(fā)點(diǎn)有兩個(gè)：一是50年代末.石油作為能源有被原子能取代的趨勢(shì).因而發(fā)達(dá)國(guó)家想開(kāi)發(fā)石油新的應(yīng)用領(lǐng)域;二是有的國(guó)家糧食短缺,尋求工業(yè)生產(chǎn)食用蛋白質(zhì)來(lái)源。前蘇聯(lián)是世界上生產(chǎn)石油酵母的大國(guó).年生產(chǎn)能力約50萬(wàn)噸,主要集中在5~6個(gè)大型生物化工廠生產(chǎn)。目前我國(guó)使用的石油酵母均從獨(dú)聯(lián)體經(jīng)邊貿(mào)易貨入境。累計(jì)約2萬(wàn)噸。從使用效果看,石油酵母完全可以作為飼用蛋白源用于飼料工業(yè)。1

吃蠟冠軍--石油酵母

石油酵母煉油廠為什么要供養(yǎng)這批食客呢？原來(lái)，石油產(chǎn)品的質(zhì)量與蠟的含量多少有很大關(guān)系。在高空飛翔的飛機(jī)，如果使用含蠟量高的汽油，那么高空的低溫會(huì)使蠟?zāi)唐饋?lái)，堵塞機(jī)內(nèi)各條輸油管，使飛機(jī)發(fā)生嚴(yán)重事故。因此，石油產(chǎn)品需要經(jīng)過(guò)脫蠟處理。工業(yè)上有多種脫蠟辦法，但是設(shè)備復(fù)雜，消耗材料和能源也多。于是，煉油廠的工程師從微生物實(shí)驗(yàn)中請(qǐng)來(lái)了這批專(zhuān)愛(ài)吃蠟的食客--石油酵母。在要脫蠟的石油產(chǎn)品中，石油酵母如魚(yú)得水，大吃特吃，把石蠟一掃而光，同時(shí)自己迅速繁殖起來(lái)。這樣，人們既得到了高級(jí)航空汽油和柴油，又獲得了大量石油酵母，真是一舉兩得。

完成了脫蠟任務(wù)的石油酵母，一個(gè)個(gè)吃得白白胖胖，含有豐富的蛋白質(zhì)和維生素，可以制成無(wú)毒高蛋白的精飼料，用于喂養(yǎng)家禽和家畜。據(jù)說(shuō)加喂1噸石油酵母飼料，可多生產(chǎn)700多公斤豬肉?？茖W(xué)家預(yù)測(cè)，石油酵母將來(lái)還可以作為色香味俱全的人類(lèi)食物！

生產(chǎn)方法最初.英國(guó)石油公司是以輕油或重質(zhì)輕油直接當(dāng)原料,一邊除去石油中的蠟一邊生產(chǎn)酵母。當(dāng)時(shí)(50年代后期)尚沒(méi)有良好的脫蠟技術(shù),用酵母脫蠟才是有效的方法:到了60年代。物理和化學(xué)方法脫蠟技術(shù)取代了生物法、石油酵母的生產(chǎn)也就不直接使用輕油或重質(zhì)輕油.而使用正烷烴了。正烷烴的含碳數(shù)為10~24.最好是14~20.可用輕油分餾。
正烷烴作為碳源、加上無(wú)機(jī)氮、磷鹽、鉀鹽及鐵鹽等微量礦物質(zhì),然后與酵母菌種一起放入發(fā)酵罐中,保持弱酸和30~36°C,發(fā)酵數(shù)小時(shí),其生產(chǎn)過(guò)程有如下特點(diǎn):

正烷烴不含氧.必須有大量空氣作為氧來(lái)源,空氣要經(jīng)過(guò)滅菌

溫度高，必須冷卻

正烷烴不溶于水，為增加其與酵母的接觸面,必須進(jìn)行攪拌。

因此，與其他碳水化合物發(fā)酵不同,要使用特殊的發(fā)酵罐，從發(fā)酵罐得到的酵母,帶有正烷烴及其他培養(yǎng)基.需經(jīng)離心分離,熱水洗滌、濃縮、噴霧干燥。有時(shí)粉狀酵母還壓成顆粒.以便于運(yùn)輸和減少浪費(fèi)。1

營(yíng)養(yǎng)價(jià)值石油酵母的粗蛋白質(zhì)一般在60%以上，，比其他酵母高10個(gè)百分點(diǎn)左右.略低于進(jìn)口魚(yú)粉,其中賴(lài)氨酸與魚(yú)粉接近,蛋氨酸或含硫氨基酸明顯偏低。1
獨(dú)聯(lián)體一廠家提供的酵母粉成分為(干基%):水分6~8.粗蛋白60~63.可消化蛋白49~51.類(lèi)脂9~14.灰分6~18;B族維生素(mg/kg)為B2.7,B2120.Be420.尼克酸420.泛酸115.膽堿4000;常量元素(%)為:磷2.5.鈣0.13.鈉0.02.鉀0.19.鎂0.23;微量元素(mg/kg)為:鐵1800,銅40.鋅450.砷0.2.鉛2.6,銻2.7,汞未檢出.氟低于250。

石油酵母作為蛋白源,介于進(jìn)口魚(yú)粉與大豆之間，從能量角度看.則優(yōu)于魚(yú)粉。一般來(lái)說(shuō),工業(yè)化生產(chǎn)的魚(yú)粉經(jīng)脫脂后,粗脂肪較低.雖然不脫脂的魚(yú)粉粗脂肪也很高.但極易氧化變質(zhì)而影響品質(zhì)。石油酵母粗脂肪含量雖高(一般可達(dá)10%以上).但在細(xì)胞質(zhì)中以結(jié)合型存在,非常穩(wěn)定.利用率也好.可作為優(yōu)質(zhì)的熱能來(lái)源。從微量成分方面分析.石油酵母的鐵含量比魚(yú)粉高,B12和碘則較少。另外、單細(xì)胞類(lèi)物質(zhì)的細(xì)胞壁含有肽、幾丁質(zhì)和β-1，3-葡聚糖等特殊物質(zhì)。經(jīng)研究，畜禽和水產(chǎn)動(dòng)物消化道或腸內(nèi)均含這些物質(zhì)的消化酶,如蛋白酶、殼多糖酶和β-1,3-葡聚糖酶等。因此.石油酵母的消化率是沒(méi)有問(wèn)題的。

石油酵母是單細(xì)胞蛋白,其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與其他酵母明顯不同,特別是與我國(guó)以餅粕作培養(yǎng)基的酵母更是差異迥然。它的能量、蛋白質(zhì)都大大優(yōu)于國(guó)產(chǎn)酵母粉,價(jià)格卻低于國(guó)產(chǎn)酵母粉.是一種良好的飼用蛋白源,效益相當(dāng)可觀。有一點(diǎn)需要說(shuō)明的是,由于石油酵母需經(jīng)噴霧干燥,因此活性受到很大影響。
在世界衛(wèi)生組織(WHO)>和其他國(guó)際組織的建議和指導(dǎo)下,通過(guò)了大量的石油酵母安全性研究試驗(yàn)。這些研究試驗(yàn)由幾十個(gè)研究院所和大專(zhuān)院校完成,重點(diǎn)是碳?xì)浠衔锏臍埩簟鏀?shù)碳原子的脂肪酸及其在肌體內(nèi)的生物轉(zhuǎn)化。安全性試驗(yàn)對(duì)幾代動(dòng)物進(jìn)行了幾千次的研究.包括白鼠、狗、兔、荷蘭豬、猴、家禽和家畜。

試驗(yàn)內(nèi)容包括:①健康狀況,如表觀、一般行為.遷移率和食欲等生長(zhǎng)狀況，如增重和飼料消耗等;各種酶的活性:④蛋白質(zhì)和類(lèi)脂的代謝:⑤血液學(xué)、病理學(xué)、組織學(xué).組織化學(xué)、免疫學(xué)等方面;@性腺體質(zhì)、胚胎中毒性、畸胎等。含石油酵母的飼料安全性試驗(yàn)是長(zhǎng)期的，一般都在二年以上,所有醫(yī)學(xué)、獸醫(yī)和動(dòng)物學(xué)的研究以及慢性毒性、急性毒性試驗(yàn)都肯定了石油酵母的生物價(jià)值，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)致畸.胚胎中毒和誘變作用。
對(duì)6~8代豬的試驗(yàn)表明,增重.代謝、生產(chǎn)性能和妊娠質(zhì)量無(wú)明顯差異。對(duì)6代產(chǎn)蛋雞的試驗(yàn)表明.從純化了的液體石蠟衍生的酵母對(duì)代謝、孵化、仔雞生長(zhǎng)、雞蛋的化學(xué)構(gòu)成和有機(jī)特性以及雞肉的化學(xué)構(gòu)成無(wú)負(fù)效益。對(duì)雞、兔和荷蘭豬的免疫研究表明,石油酵母對(duì)畜禽的后天免疫的形成無(wú)不良影響。對(duì)碳?xì)浠衔餁埩艉蛶в衅鏀?shù)碳原子的脂肪酸的研究也表明,無(wú)論是飼喂含石油酵母或是不含石油酵母的飼料后,動(dòng)物的體組織細(xì)胞中都呈現(xiàn)碳?xì)湓?。?duì)試驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行了碳?xì)渎远拘栽囼?yàn),通常認(rèn)為,碳?xì)涞淖饔脛┝繛?ml/kg體重，低于此劑量沒(méi)有任何反應(yīng)，而試驗(yàn)動(dòng)物所攝入的碳?xì)湟殉^(guò)10~100倍。放射性同位素法和生物化學(xué)方法已經(jīng)表明，碳?xì)湓趧?dòng)物體細(xì)胞中被氧化.然后最終代謝。
帶奇數(shù)碳原子的脂肪酸與帶偶數(shù)原子的脂肪酸的消化吸收的生化機(jī)理相同。
因此無(wú)論從理論上還是實(shí)踐上,石油酵母作為飼料中的一種蛋白質(zhì)來(lái)源都是安全的。那么人們?yōu)槭裁匆惶岬绞徒湍妇统謶岩蓱B(tài)度.甚至完全否定呢?其原因主要有以下三個(gè)方面:
1.如前所述,正烷烴酵母通常稱(chēng)作“石油酵母“.而“石油”一詞冠在酵母之前往往給人一種錯(cuò)覺(jué)。即動(dòng)物吃下石油,而人類(lèi)間接攝入石油。由于石油常被人們認(rèn)為是污染環(huán)境、造成公害甚至致癌的物質(zhì),因而人們懷疑石油酵母會(huì)危害飼養(yǎng)動(dòng)物,進(jìn)而間接危害人類(lèi)。
2.石油酵母曾有過(guò)兩種生產(chǎn)方法,第一種方法含有害物質(zhì).第二種方法則不含有害物質(zhì)。第一種方法是以輕油或重質(zhì)輕油直接當(dāng)原料,一邊脫蠟.一邊發(fā)酵生產(chǎn)酵母,這種方法生產(chǎn)的石油酵母確實(shí)有致癌的多環(huán)芳香族碳?xì)浠衔?主要是3,4苯丙蓖。而我國(guó)現(xiàn)在進(jìn)口使用的是第二種方法生產(chǎn)的石油酵母,即第二代石油酵母,從石油中抽出正烷烴當(dāng)原料,其分離和精制過(guò)程中也會(huì)有少量的芳香族物質(zhì),但高分子的具有致癌作用的多環(huán)芳香族物質(zhì)則已被除盡。
3.石油酵母也屬微生物的一種,而微生物中的每菌具有毒性,也使人們擔(dān)心石油酵母可能產(chǎn)生霉菌毒素(mgcotoxin)的有害物質(zhì),但迄今并沒(méi)發(fā)現(xiàn)這類(lèi)問(wèn)題的報(bào)告。1

石油酵母的應(yīng)用石油酵母開(kāi)發(fā)的初衷是用于食品.然而由于人們對(duì)食品的要求極為嚴(yán)格,且有一定保守性,加上有關(guān)技術(shù)等尚不成熟，因此直接用于食品工業(yè)還有一.定問(wèn)題,而用于飼料則比較容易。因此,目前各國(guó)都以用作飼用蛋白源作為開(kāi)發(fā)的第一步，在石油酵母開(kāi)發(fā)的初期，由于對(duì)其特點(diǎn)不甚了解,只是單純地部分取代魚(yú)粉,常引起蛋氨酸和VB12的不足,因此曾武斷地認(rèn)為其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值不好,不過(guò),石油酵母還是有個(gè)合理用量和配伍問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題解決得好,會(huì)降低飼料成本,具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益;解決得不好，可能導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)失衡,影響飼料質(zhì)量、比如從石油酵母賴(lài)氨酸高、蛋氨酸低的特點(diǎn)分析,不宜用于蛋氨酸需求量高的幼小動(dòng)物、所以,要適當(dāng)控制在幼維和仔豬飼料中的用量,或用合成蛋氨酸加以平衡，而用于成雞、產(chǎn)蛋雞和生長(zhǎng)肥育豬等飼料效果就很好。又如,從消化率和能量水平來(lái)看,成畜成雞也明顯優(yōu)于幼畜和仔雞。再如，同時(shí)考慮蛋白源和熱能時(shí)，不應(yīng)單純地取代魚(yú)粉和豆粕,而應(yīng)同時(shí)取代魚(yú)粉+油脂,并補(bǔ)以蛋氨酸,可使石油酵母具有魚(yú)粉和優(yōu)質(zhì)油脂的優(yōu)點(diǎn),提高石油酵母的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。因此,需要添加油脂的飼料,特別是肉雞后期飼料、高熱能產(chǎn)蛋雞飼料和肉豬飼料中添加石油酵母具有顯著效果。而對(duì)魚(yú)來(lái)說(shuō),由于溫水魚(yú)比冷水魚(yú)體溫高,消化道內(nèi)酶活性較強(qiáng),酵母更易于消化,因此用于鯉、鰻魚(yú)飼料中要優(yōu)于鲇魚(yú)飼料。同時(shí),用于成魚(yú)飼料中較有利。1

用于豬飼料石油酵母對(duì)提高豬的生產(chǎn)率方面的作用已在前蘇聯(lián)的不同地區(qū)的幾千頭豬的大量試驗(yàn)中得到證實(shí),試驗(yàn)豬體重為20~40~110公斤。石油酵母還作為唯一蛋白源成功地用于始重40公斤的豬飼料中，其結(jié)果是日增重提高.而飼料消耗并未增加。石油酵母用于豬飼料相當(dāng)有效,其推薦量如下:乳豬或60日齡以?xún)?nèi)的豬,添加日糧的4%或日糧粗蛋白的10%~20%;仔豬、生長(zhǎng)豬、育肥豬及后備豬、妊娠豬、泌乳豬.添加日糧粗蛋白的20%。
用于家禽飼料在不同地區(qū)對(duì)10萬(wàn)只產(chǎn)蛋雞進(jìn)行了試驗(yàn),試驗(yàn)從150~330天，歷時(shí)6個(gè)月.對(duì)產(chǎn)蛋能力、枚數(shù)、蛋重和孵化率進(jìn)行了研究。對(duì)肉雞進(jìn)行了17萬(wàn)只的試驗(yàn),替代魚(yú)粉和水解酵母,試驗(yàn)從1日齡開(kāi)始,49~56天結(jié)束。日增重和肉仔雞貯存性試驗(yàn)組與對(duì)照組無(wú)明顯差異;而試驗(yàn)組每公斤體重耗料低于對(duì)照組。其推薦量為:仔雞和成雞可添加日糧的1.5%~3%,或占日糧粗蛋白的5%~10%。但家禽飼料中通過(guò)微生物合成的蛋白質(zhì)總量不宜超過(guò)6%。

用于牛和羊?qū)?783頭牛、奶牛、羊和羊羔進(jìn)行的試驗(yàn)表明.石油酵母是牛羊冬季缺乏蛋白質(zhì)時(shí)的有效蛋白源.還可用于犢牛和羔羊的開(kāi)口配合飼料.作為代乳料。其推薦量為:冬季反芻動(dòng)物添加日糧的5%~10%.粗蛋白總量的10%~20%:犢牛、羔羊在開(kāi)口飼料中占粗蛋白總量的20%.在代乳料中占粗蛋白總量的5%~15%。

用于毛皮動(dòng)物對(duì)水貂、北極狐和狐的試驗(yàn)表明,石油酵母可在毛皮動(dòng)物飼料中作為蛋白源,部分替代肉粉和魚(yú)粉.并作為VB的來(lái)源。石油酵母在毛皮動(dòng)物中可使飼養(yǎng)成本降低.而不降低動(dòng)物的任何特性。其推薦量為:水貂添加飼料中蛋白質(zhì)總量的22%.狐、北極狐添加飼料中蛋白質(zhì)總量的35%。

用于魚(yú)飼料石油酵母對(duì)魚(yú)的生長(zhǎng)、繁殖和池塘養(yǎng)鯉無(wú)任何副效應(yīng)。其推薦量為在飼料中添加8.5%~9.6%。

應(yīng)注意的問(wèn)題能量很高。石油酵母所含脂肪大部分與細(xì)胞內(nèi)其他成分結(jié)合成結(jié)合質(zhì),多屬卵磷脂、腦磷脂型。因此，常規(guī)分析法所得脂肪含量偏低。應(yīng)先以鹽酸破壞細(xì)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，由于權(quán)威性的測(cè)定方法尚未確認(rèn)，因此無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)出粗脂肪消化率,TDN也就不易計(jì)算了,而只能以ME或DE值來(lái)測(cè)定TDN值。
蛋白質(zhì)總量不夠穩(wěn)定。由于石油酵母生產(chǎn)條件尚未固定,各廠家工藝差異等,石油酵母的粗蛋白質(zhì)和能量及其消化率都不十分穩(wěn)定,即使同一廠家的各批次產(chǎn)品也有差異。因此.最好用時(shí)對(duì)粗蛋白進(jìn)行實(shí)際測(cè)定，或者有條件地設(shè)計(jì)配方。
粗蛋白質(zhì)較高,蛋氨酸偏低。據(jù)國(guó)外資料介紹,不同石油酵母蛋氨酸含量分別為1.28%.1.81%和1.59%,但對(duì)已進(jìn)入我國(guó)的前蘇聯(lián)酵母進(jìn)行測(cè)定,蛋氨酸分別為0.71%、0.41%、0.31%。因此,在使用石油酵母作為蛋白源時(shí)，要注意用合成蛋氨酸補(bǔ)足蛋氨酸或注意基礎(chǔ)配方的氨基酸平衡。
包裝問(wèn)題較大。主要是包裝不牢,損耗較大,定量包不準(zhǔn)。前蘇聯(lián)酵母原包裝的3~4層牛皮紙,強(qiáng)度低，加之運(yùn)輸環(huán)節(jié)較多,破包散包比較嚴(yán)重,石油酵母較輕,但流動(dòng)性很好,加.上粒度極細(xì),不易回收。石油酵母原包裝為自封式紙袋,飼料行業(yè)有的稱(chēng)“閥式”,灌包為正壓氣力灌包.灌滿(mǎn)為止.裝得越滿(mǎn).封得越嚴(yán)。因此,包重差異較大。目前,我國(guó)進(jìn)口的石油酵母平均為25.0±2~3(公斤)。為了減少損失，最好加編織袋外包裝。
**不應(yīng)苛求活性。**石袖酵母基本不具活性,卻也無(wú)雜菌污染,作為飼料用蛋白源，很有應(yīng)用價(jià)值。
目前，進(jìn)入我國(guó)一部分紙漿酵母、木屑酵母.除顏色之外,其外觀和外包裝基本相同，當(dāng)然標(biāo)簽不同,但外文標(biāo)簽不易識(shí)別。這些酵母粗蛋白低10%左右。隨著邊貿(mào)易貨數(shù)量的增加,這類(lèi)酵母流入我國(guó)的數(shù)量可能增加,因此要注意區(qū)分。1

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

張磊 - 副教授 - 重慶師范大學(xué)