油菜相關(guān)專利綜合利用技術(shù)

宋曉暉 程 潔

（國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心，江蘇 蘇州 215000）

油菜花自古以來就是文人吟詠描繪的對象，清朝乾隆皇帝就專門為此作詩《菜花》：“黃萼裳裳葉綠稠，千村新卜榨新油。愛他生計(jì)資民用，不是閑花野草流?！逼鋵?shí)，中國油菜栽培歷史十分悠久，是世界公認(rèn)最早栽培利用油菜的國家之一。那除了大家所熟知的觀賞、食用、榨油外，油菜還有哪些經(jīng)濟(jì)價(jià)值呢？

1 油菜花有顏更有料

油菜是春季開花最早、規(guī)模最大的蜜源植物，所以油菜花蜜也是最早上市的當(dāng)年新蜂蜜。油菜花期長，成規(guī)模連片種植，給蜜蜂采蜜提供了最佳環(huán)境，同時(shí)蜜蜂在采蜜時(shí)也能幫助油菜花傳粉，有利于油菜籽產(chǎn)量提高。

油菜花粉含有豐富的蛋白質(zhì)、游離氨基酸、糖類、脂類、維生素、微量元素、酶和激素等多種營養(yǎng)物質(zhì)，其不但是一種新型的植物食品資源，也具有多種生物功效。如中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測技術(shù)研究所對油菜花粉進(jìn)行提取，實(shí)驗(yàn)表明該提取物具有抗氧化能力，能很好的清除超氧陰離子自由基，可以延緩衰老，因此可以作為食品、保健品和功能性藥物，還可以加入食用、藥用或化妝品中發(fā)揮其抗氧功效作用，具有重要應(yīng)用價(jià)值（CN105326880A）。近年來國內(nèi)外研究證明油菜花粉中的甾醇類物質(zhì)具有較好的抗前列腺增生的功效，目前國內(nèi)臨床上已有普樂安、普適泰等多種油菜花粉制劑用于治療前列腺疾病。而華中農(nóng)業(yè)大學(xué)嘗試將油菜花粉破壁提取后產(chǎn)物用于降低尿酸，為從天然產(chǎn)物中篩選高效、安全的將尿酸藥物提供新的研究方向（CN108392509A、CN108379455A）。

此外，大量研究表明，在飼料中添加油菜花粉，能夠補(bǔ)充和平衡飼料中的必需營養(yǎng)成分，提高飼料轉(zhuǎn)化率，有利于機(jī)體對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，加快動(dòng)物生長，提高動(dòng)物的繁殖性能，是一種純天然的食品添加劑和免疫增強(qiáng)劑[1]。

而除了藥用外，華中科技大學(xué)提出將油菜花粉經(jīng)過預(yù)碳化，碳化，或堿性活化后二次碳化的方式獲得電容性能優(yōu)異的活性炭材料，其相比現(xiàn)在常用但是價(jià)格昂貴的石墨烯、碳納米管等碳材料而言具有明顯的成本低廉優(yōu)勢[2]。

2 秸稈利用路子多

由于油菜秸稈數(shù)量多，運(yùn)輸不便，農(nóng)民一般將其直接丟棄或者就地焚燒，焚燒后雖然能夠產(chǎn)生一定量的草木灰，但是燃燒過程會(huì)產(chǎn)生大量二氧化碳和粉塵顆粒，會(huì)加重該地區(qū)的溫室效應(yīng)和霧霾污染，并對人體健康產(chǎn)生有害影響。而研究表明，油菜秸稈平均含粗有機(jī)物質(zhì)85.0%（烘干基，下同）、氮0.87%、磷0.14%、鉀1.94%、鈣1.52%，還含有硅、鋅、鐵、錳等多種中微量元素，具有巨大的資源潛力[3]。目前油菜秸稈資源化的處理方式主要包括以下幾種：

2.1 肥料化

秸稈中含有的有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)多為大分子，不易被植物直接吸收利用，一般需要靠微生物降解為小分子有機(jī)物才能供給于植物。將油菜秸稈直接還田，降解腐熟較慢，且秸稈中可能存在一些蟲卵、菌體、雜草種子等會(huì)留在土壤里，導(dǎo)致雜草和病蟲害的發(fā)生。因此通常采用高溫發(fā)酵腐熟方法，將油菜秸稈粉碎后，加入速腐劑、尿素、草木灰，控制碳氮比例為25～30：1，含水率在35%～65%，好氧發(fā)酵處理15-20天，造粒干燥制備有機(jī)肥后施用（CN104261943B）。針對腐熟菌劑存在的功能單一、針對性不強(qiáng)和復(fù)配比例不當(dāng)，無法達(dá)到快速高效的秸稈腐解效果的問題，樂山師范學(xué)院（CN104774772B）提供了一種秸稈腐解菌劑，由黑曲霉CCTCC NO：M209125、擬康氏木霉CGMCCNO.3.6608、鮮綠青霉CGMCC NO.3.5933、解木聚糖梭菌DSM NO.6555、枯草芽胞桿菌ACCC NO.03189、圓褐固氮菌CGMCC NO.1.0142組成，該秸稈腐解菌劑可作為秸稈直接還田的菌劑，與未施用菌劑對照相比，施用該菌劑20天后油菜秸稈的總分解率提高117%，土壤氮素含量增加46.7%，作物增產(chǎn)18.7%。

2.2 飼料化

油菜秸稈具有極高的飼用價(jià)值，但是油菜秸稈中蠟質(zhì)、硅酸鹽和木質(zhì)素含量較高，木質(zhì)素與纖維素之間酯鍵結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，有異味、較粗硬，動(dòng)物直接采食的難度較大，直接用于飼養(yǎng)效果不佳。有研究發(fā)現(xiàn)在油菜秸稈中加入氨水置于氨化池中進(jìn)行氨化處理，氨化發(fā)酵生產(chǎn)出飼料柔軟多汁、氣味酸甜芳香，適口性好，能促進(jìn)消化腺的分泌，對于提高飼料的消化率有良好的作用（CN105104735A）。江西農(nóng)業(yè)大學(xué)（CN104171502B）指出在油菜秸稈加入皇竹草和的乳酸糞腸球菌復(fù)合菌菌液，置于青貯窖或青貯塔中，壓實(shí)、密封、發(fā)酵，獲得的油菜秸稈飼料pH值偏酸性且洗滌纖維含量下降，粗蛋白比例增加，營養(yǎng)價(jià)值高，更易消化。

2.3 栽培食用菌

油菜秸稈富含碳源、氮源、維生素B1等營養(yǎng)物質(zhì)，是食用菌天然的良好栽培基料，可以用于栽培平菇、香菇、金針菇、草菇等多種菌菇。油菜秸稈做基料栽培食用菌，關(guān)鍵技術(shù)在于掌握不同食用菌品種所對應(yīng)的不同基料配方，其制備工藝基本相似，以平菇栽培為例（CN104609943A），其配方為油菜秸稈30%～80%，稻草12.5%～62.5%，麥麩5%，尿素0.5%，蔗糖1%，石膏1%，制備方法如下圖：

圖1

2.4 其他資源化方式

農(nóng)作物秸稈的主要化學(xué)成分為纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，其組成與木材相似，完全可以用來替代木材制造人造板，因此在石油資源日益枯竭及秸稈治理日趨迫切的大環(huán)境下，使用油菜秸稈為原料生產(chǎn)可降解板材是一件有益無弊的事，可以將油菜秸稈與各種成型助劑混合通過壓制等特定加工工藝制備得到所需板材（CN107386013A，CN104591670B）。

其次，油菜秸稈中碳水化合物的含量超過了60%，這說明油菜秸稈非常適宜生產(chǎn)生物能源，秸稈制備生物乙醇的基本工藝可以分為預(yù)處理、酶水解、發(fā)酵和純化。具體可以采用物理方法預(yù)處理（機(jī)械粉碎）結(jié)合化學(xué)方法預(yù)處理（1.0%NaOH）預(yù)處理，以纖維素酶進(jìn)行水解糖化，用釀酒酵母進(jìn)行恒溫發(fā)酵，生產(chǎn)所得的燃料乙醇一方面可以用作汽油添加劑，生產(chǎn)乙醇汽油；另一方面可以直接用作燃料，來替代日益枯竭的化石燃料，且具有清潔、環(huán)保、可持續(xù)的優(yōu)點(diǎn)（CN102517341B）。

3 菜籽榨油營養(yǎng)高

油菜花掉落后就開始結(jié)油菜籽，一般在花期結(jié)束一個(gè)月后，就可以采收油菜籽了。油菜籽加工提取菜籽油早已是一門成熟的技術(shù)，傳統(tǒng)工藝流程如下圖，包含清理除雜、軋坯、預(yù)榨、浸出、菜籽餅脫落、浸出混合油脫溶以及毛油精練等步驟[4]。

然而隨著菜籽雙低化的推進(jìn)以及市場對優(yōu)質(zhì)菜籽餅粕需求的增加，為了充分發(fā)揮菜籽的品質(zhì)和優(yōu)勢，新的菜籽加工工藝不斷涌現(xiàn)，如低溫壓榨（CN101575369B）、水酶法（CN105331438B，CN107057830B）、膨化法（CN1207377C，CN1305661C）等等。

圖2

4 油渣也有高價(jià)值

通常每100kg菜籽，榨油后會(huì)獲得60kg菜籽餅油渣。菜籽餅含有豐富的營養(yǎng)，廣泛應(yīng)用于肥料、飼料，還可對其蛋白進(jìn)行提取或用于生產(chǎn)醬油。

4.1 肥料化

菜籽餅中（風(fēng)干基）粗有機(jī)物平均含量73.8%、有機(jī)碳為33.4%、全鉀平均為1.04%、全氮5.25%、全磷0.80%，是一種肥分濃厚的完全有機(jī)肥料?？蓪⒁欢ū戎氐牟俗扬炛苯幼鞣柿鲜褂茫话愣嗍┰诠麡?、煙草等經(jīng)濟(jì)作物上，可提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。也可先進(jìn)行發(fā)酵后再使用，以確保餅肥的使用安全及提高肥效（CN101475408B）。

4.2 飼料化

菜籽餅也是高蛋白、高能量的飼料。但由于目前種植的油菜籽中含有芥酸和硫葡萄糖甙等物質(zhì)，特別是硫葡萄糖甙在天然存在的芥子硫甙酶作用下，分解產(chǎn)生惡唑烷硫酮和異硫氰酸脂等，菜籽餅直接作飼料時(shí)，容易引起動(dòng)物代謝紊亂，以致中毒死亡。因此菜籽餅作飼料必須經(jīng)過坑埋、浸洗、發(fā)酵中和、氨處理、膨化法等脫毒處理后才可作為飼料使用（CN1044386A、CN101297677B、CN103815129B）。

4.3 提取蛋白

菜籽餅中蛋白質(zhì)含量高達(dá)35～45%，其中包含大量的必需氨基酸如賴氨酸和蛋氨酸，所以對菜籽餅中蛋白進(jìn)行高價(jià)值利用具有十分重要的意義。目前菜籽餅蛋白的制備工藝主要為溶劑萃?。–N100357315C）、水酶法提?。–N101153311B）以及發(fā)酵技術(shù)（CN101434981B）。由于菜籽餅中獲取的濃縮蛋白價(jià)格較為低廉，而且具有較優(yōu)的營養(yǎng)品質(zhì)，人們逐漸將其應(yīng)用到養(yǎng)殖業(yè)中（CN104232728B、JP特開10-229828A）。將菜籽餅中獲取的蛋白作為飼料，可取代33%的魚粉，67%的血粉及100%的芝麻餅或大豆粕，作為禽畜的飼料，還可使動(dòng)物生長速度加快27%（參見何江等“菜籽濃縮蛋白研究進(jìn)展”，中國油脂，第34卷第10期，2009年）。也可以將該蛋白添加到食品中以改善食品的營養(yǎng)特性、風(fēng)味或品質(zhì)，如伯康營養(yǎng)科學(xué)（MB）公司研究了菜籽蛋白的特定功能如溶解性、粘度、持水性、膠凝化等并利用上述功能在食物制品中廣泛應(yīng)用（CN1303894C）；南京財(cái)經(jīng)大學(xué)則提出將菜籽粕中獲取的菜籽蛋白進(jìn)行改性，再添加增塑劑后制備獲得可食性?；俗训鞍啄?，其相對于其它可食性膜具有更優(yōu)的機(jī)械性能和阻水能力（CN109401339A）。

4.4 生產(chǎn)醬油

醬油是日常生活必需的調(diào)味品之一，一般以大豆或豆餅作原料。而菜籽餅營養(yǎng)豐富，其蛋白的氨基酸組成與大豆蛋白極相似，因此可利用菜籽餅制作醬油。

上世紀(jì)八十年代提出的制備工藝主要為酸解，菜籽餅中蛋白質(zhì)經(jīng)鹽酸作用分解成各種氨基酸，而氨基酸經(jīng)純堿中和后又生成谷氨酸鈉鹽為主的各種氨基酸鈉鹽。其工藝流程如下（參見《主要油料蛋白的制取和利用》，商業(yè)部科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所編，1983年9月，修訂版）。近些年多采用蒸煮結(jié)合微生物發(fā)酵代替化學(xué)試劑處理，能提高醬油乳酸及乳酸乙酯含量，更好地解決傳統(tǒng)醬油發(fā)酵導(dǎo)致的芳香物質(zhì)含量少，造成產(chǎn)品風(fēng)味差的問題（CN102266039B）。

圖3

5 結(jié)語

綜上，我們更能更好的理解為何有俗語“油菜渾身都是寶，菜籽榨油油質(zhì)好，葉莢喂豬豬上膘，秸稈還田好肥料，種地養(yǎng)地措施好、發(fā)展農(nóng)業(yè)離不了”。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，油菜這一產(chǎn)品仍然具備廣闊的開發(fā)利用前景，必將對國家循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展和生物質(zhì)資源利用作出積極貢獻(xiàn)。