油菜相关专利综合利用技术

2022-04-24宋晓晖

农村实用技术 2022年3期

宋晓晖程洁

（国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心，江苏苏州 215000）

油菜花自古以来就是文人吟咏描绘的对象，清朝乾隆皇帝就专门为此作诗《菜花》：“黄萼裳裳叶绿稠，千村新卜榨新油。爱他生计资民用，不是闲花野草流。”其实，中国油菜栽培历史十分悠久，是世界公认最早栽培利用油菜的国家之一。那除了大家所熟知的观赏、食用、榨油外，油菜还有哪些经济价值呢？

1 油菜花有颜更有料

油菜是春季开花最早、规模最大的蜜源植物，所以油菜花蜜也是最早上市的当年新蜂蜜。油菜花期长，成规模连片种植，给蜜蜂采蜜提供了最佳环境，同时蜜蜂在采蜜时也能帮助油菜花传粉，有利于油菜籽产量提高。

油菜花粉含有丰富的蛋白质、游离氨基酸、糖类、脂类、维生素、微量元素、酶和激素等多种营养物质，其不但是一种新型的植物食品资源，也具有多种生物功效。如中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所对油菜花粉进行提取，实验表明该提取物具有抗氧化能力，能很好的清除超氧阴离子自由基，可以延缓衰老，因此可以作为食品、保健品和功能性药物，还可以加入食用、药用或化妆品中发挥其抗氧功效作用，具有重要应用价值（CN105326880A）。近年来国内外研究证明油菜花粉中的甾醇类物质具有较好的抗前列腺增生的功效，目前国内临床上已有普乐安、普适泰等多种油菜花粉制剂用于治疗前列腺疾病。而华中农业大学尝试将油菜花粉破壁提取后产物用于降低尿酸，为从天然产物中筛选高效、安全的将尿酸药物提供新的研究方向（CN108392509A、CN108379455A）。

此外，大量研究表明，在饲料中添加油菜花粉，能够补充和平衡饲料中的必需营养成分，提高饲料转化率，有利于机体对营养物质的吸收，加快动物生长，提高动物的繁殖性能，是一种纯天然的食品添加剂和免疫增强剂[1]。

而除了药用外，华中科技大学提出将油菜花粉经过预碳化，碳化，或碱性活化后二次碳化的方式获得电容性能优异的活性炭材料，其相比现在常用但是价格昂贵的石墨烯、碳纳米管等碳材料而言具有明显的成本低廉优势[2]。

2 秸秆利用路子多

由于油菜秸秆数量多，运输不便，农民一般将其直接丢弃或者就地焚烧，焚烧后虽然能够产生一定量的草木灰，但是燃烧过程会产生大量二氧化碳和粉尘颗粒，会加重该地区的温室效应和雾霾污染，并对人体健康产生有害影响。而研究表明，油菜秸秆平均含粗有机物质85.0%（烘干基，下同）、氮0.87%、磷0.14%、钾1.94%、钙1.52%，还含有硅、锌、铁、锰等多种中微量元素，具有巨大的资源潜力[3]。目前油菜秸秆资源化的处理方式主要包括以下几种：

2.1 肥料化

秸秆中含有的有机营养物质多为大分子，不易被植物直接吸收利用，一般需要靠微生物降解为小分子有机物才能供给于植物。将油菜秸秆直接还田，降解腐熟较慢，且秸秆中可能存在一些虫卵、菌体、杂草种子等会留在土壤里，导致杂草和病虫害的发生。因此通常采用高温发酵腐熟方法，将油菜秸秆粉碎后，加入速腐剂、尿素、草木灰，控制碳氮比例为25～30：1，含水率在35%～65%，好氧发酵处理15-20天，造粒干燥制备有机肥后施用（CN104261943B）。针对腐熟菌剂存在的功能单一、针对性不强和复配比例不当，无法达到快速高效的秸秆腐解效果的问题，乐山师范学院（CN104774772B）提供了一种秸秆腐解菌剂，由黑曲霉CCTCC NO：M209125、拟康氏木霉CGMCCNO.3.6608、鲜绿青霉CGMCC NO.3.5933、解木聚糖梭菌DSM NO.6555、枯草芽胞杆菌ACCC NO.03189、圆褐固氮菌CGMCC NO.1.0142组成，该秸秆腐解菌剂可作为秸秆直接还田的菌剂，与未施用菌剂对照相比，施用该菌剂20天后油菜秸秆的总分解率提高117%，土壤氮素含量增加46.7%，作物增产18.7%。

2.2 饲料化

油菜秸秆具有极高的饲用价值，但是油菜秸秆中蜡质、硅酸盐和木质素含量较高，木质素与纤维素之间酯键结构坚固，有异味、较粗硬，动物直接采食的难度较大，直接用于饲养效果不佳。有研究发现在油菜秸秆中加入氨水置于氨化池中进行氨化处理，氨化发酵生产出饲料柔软多汁、气味酸甜芳香，适口性好，能促进消化腺的分泌，对于提高饲料的消化率有良好的作用（CN105104735A）。江西农业大学（CN104171502B）指出在油菜秸秆加入皇竹草和的乳酸粪肠球菌复合菌菌液，置于青贮窖或青贮塔中，压实、密封、发酵，获得的油菜秸秆饲料pH值偏酸性且洗涤纤维含量下降，粗蛋白比例增加，营养价值高，更易消化。

2.3 栽培食用菌

油菜秸秆富含碳源、氮源、维生素B1等营养物质，是食用菌天然的良好栽培基料，可以用于栽培平菇、香菇、金针菇、草菇等多种菌菇。油菜秸秆做基料栽培食用菌，关键技术在于掌握不同食用菌品种所对应的不同基料配方，其制备工艺基本相似，以平菇栽培为例（CN104609943A），其配方为油菜秸秆30%～80%，稻草12.5%～62.5%，麦麸5%，尿素0.5%，蔗糖1%，石膏1%，制备方法如下图：

图1

2.4 其他资源化方式

农作物秸秆的主要化学成分为纤维素、半纤维素和木质素，其组成与木材相似，完全可以用来替代木材制造人造板，因此在石油资源日益枯竭及秸秆治理日趋迫切的大环境下，使用油菜秸秆为原料生产可降解板材是一件有益无弊的事，可以将油菜秸秆与各种成型助剂混合通过压制等特定加工工艺制备得到所需板材（CN107386013A，CN104591670B）。

其次，油菜秸秆中碳水化合物的含量超过了60%，这说明油菜秸秆非常适宜生产生物能源，秸秆制备生物乙醇的基本工艺可以分为预处理、酶水解、发酵和纯化。具体可以采用物理方法预处理（机械粉碎）结合化学方法预处理（1.0%NaOH）预处理，以纤维素酶进行水解糖化，用酿酒酵母进行恒温发酵，生产所得的燃料乙醇一方面可以用作汽油添加剂，生产乙醇汽油；另一方面可以直接用作燃料，来替代日益枯竭的化石燃料，且具有清洁、环保、可持续的优点（CN102517341B）。

3 菜籽榨油营养高

油菜花掉落后就开始结油菜籽，一般在花期结束一个月后，就可以采收油菜籽了。油菜籽加工提取菜籽油早已是一门成熟的技术，传统工艺流程如下图，包含清理除杂、轧坯、预榨、浸出、菜籽饼脱落、浸出混合油脱溶以及毛油精练等步骤[4]。

然而随着菜籽双低化的推进以及市场对优质菜籽饼粕需求的增加，为了充分发挥菜籽的品质和优势，新的菜籽加工工艺不断涌现，如低温压榨（CN101575369B）、水酶法（CN105331438B，CN107057830B）、膨化法（CN1207377C，CN1305661C）等等。

图2

4 油渣也有高价值

通常每100kg菜籽，榨油后会获得60kg菜籽饼油渣。菜籽饼含有丰富的营养，广泛应用于肥料、饲料，还可对其蛋白进行提取或用于生产酱油。

4.1 肥料化

菜籽饼中（风干基）粗有机物平均含量73.8%、有机碳为33.4%、全钾平均为1.04%、全氮5.25%、全磷0.80%，是一种肥分浓厚的完全有机肥料。可将一定比重的菜籽饼直接作肥料使用，一般多施在果树、烟草等经济作物上，可提高作物的产量和品质。也可先进行发酵后再使用，以确保饼肥的使用安全及提高肥效（CN101475408B）。

4.2 饲料化

菜籽饼也是高蛋白、高能量的饲料。但由于目前种植的油菜籽中含有芥酸和硫葡萄糖甙等物质，特别是硫葡萄糖甙在天然存在的芥子硫甙酶作用下，分解产生恶唑烷硫酮和异硫氰酸脂等，菜籽饼直接作饲料时，容易引起动物代谢紊乱，以致中毒死亡。因此菜籽饼作饲料必须经过坑埋、浸洗、发酵中和、氨处理、膨化法等脱毒处理后才可作为饲料使用（CN1044386A、CN101297677B、CN103815129B）。

4.3 提取蛋白

菜籽饼中蛋白质含量高达35～45%，其中包含大量的必需氨基酸如赖氨酸和蛋氨酸，所以对菜籽饼中蛋白进行高价值利用具有十分重要的意义。目前菜籽饼蛋白的制备工艺主要为溶剂萃取（CN100357315C）、水酶法提取（CN101153311B）以及发酵技术（CN101434981B）。由于菜籽饼中获取的浓缩蛋白价格较为低廉，而且具有较优的营养品质，人们逐渐将其应用到养殖业中（CN104232728B、JP特开10-229828A）。将菜籽饼中获取的蛋白作为饲料，可取代33%的鱼粉，67%的血粉及100%的芝麻饼或大豆粕，作为禽畜的饲料，还可使动物生长速度加快27%（参见何江等“菜籽浓缩蛋白研究进展”，中国油脂，第34卷第10期，2009年）。也可以将该蛋白添加到食品中以改善食品的营养特性、风味或品质，如伯康营养科学（MB）公司研究了菜籽蛋白的特定功能如溶解性、粘度、持水性、胶凝化等并利用上述功能在食物制品中广泛应用（CN1303894C）；南京财经大学则提出将菜籽粕中获取的菜籽蛋白进行改性，再添加增塑剂后制备获得可食性酰化菜籽蛋白膜，其相对于其它可食性膜具有更优的机械性能和阻水能力（CN109401339A）。

4.4 生产酱油

酱油是日常生活必需的调味品之一，一般以大豆或豆饼作原料。而菜籽饼营养丰富，其蛋白的氨基酸组成与大豆蛋白极相似，因此可利用菜籽饼制作酱油。

上世纪八十年代提出的制备工艺主要为酸解，菜籽饼中蛋白质经盐酸作用分解成各种氨基酸，而氨基酸经纯碱中和后又生成谷氨酸钠盐为主的各种氨基酸钠盐。其工艺流程如下（参见《主要油料蛋白的制取和利用》，商业部科学技术情报研究所编，1983年9月，修订版）。近些年多采用蒸煮结合微生物发酵代替化学试剂处理，能提高酱油乳酸及乳酸乙酯含量，更好地解决传统酱油发酵导致的芳香物质含量少，造成产品风味差的问题（CN102266039B）。