油菜相關專利綜合利用技術

宋曉暉 程 潔

（國家知識產權局專利局專利審查協作江蘇中心，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。愛他生計資民用，不是閑花野草流?！逼鋵?，中國油菜栽培歷史十分悠久，是世界公認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，油菜還有哪些經濟價值呢？

1 油菜花有顏更有料

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

油菜花粉含有豐富的蛋白質、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物質，其不但是一種新型的植物食品資源，也具有多種生物功效。如中國農業科學院農業質量標準與檢測技術研究所對油菜花粉進行提取，實驗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、藥用或化妝品中發揮其抗氧功效作用，具有重要應用價值（CN105326880A）。近年來國內外研究證明油菜花粉中的甾醇類物質具有較好的抗前列腺增生的功效，目前國內臨床上已有普樂安、普適泰等多種油菜花粉制劑用于治療前列腺疾病。而華中農業大學嘗試將油菜花粉破壁提取后產物用于降低尿酸，為從天然產物中篩選高效、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，能夠補充和平衡飼料中的必需營養成分，提高飼料轉化率，有利于機體對營養物質的吸收，加快動物生長，提高動物的繁殖性能，是一種純天然的食品添加劑和免疫增強劑[1]。

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

2 秸稈利用路子多

由于油菜秸稈數量多，運輸不便，農民一般將其直接丟棄或者就地焚燒，焚燒后雖然能夠產生一定量的草木灰，但是燃燒過程會產生大量二氧化碳和粉塵顆粒，會加重該地區的溫室效應和霧霾污染，并對人體健康產生有害影響。而研究表明，油菜秸稈平均含粗有機物質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

秸稈中含有的有機營養物質多為大分子，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、雜草種子等會留在土壤里，導致雜草和病蟲害的發生。因此通常采用高溫發酵腐熟方法，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%，好氧發酵處理15-20天，造粒干燥制備有機肥后施用（CN104261943B）。針對腐熟菌劑存在的功能單一、針對性不強和復配比例不當，無法達到快速高效的秸稈腐解效果的問題，樂山師范學院（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18.7%。

2.2 飼料化

油菜秸稈具有極高的飼用價值，但是油菜秸稈中蠟質、硅酸鹽和木質素含量較高，木質素與纖維素之間酯鍵結構堅固，有異味、較粗硬，動物直接采食的難度較大，直接用于飼養效果不佳。有研究發現在油菜秸稈中加入氨水置于氨化池中進行氨化處理，氨化發酵生產出飼料柔軟多汁、氣味酸甜芳香，適口性好，能促進消化腺的分泌，對于提高飼料的消化率有良好的作用（CN105104735A）。江西農業大學（CN104171502B）指出在油菜秸稈加入皇竹草和的乳酸糞腸球菌復合菌菌液，置于青貯窖或青貯塔中，壓實、密封、發酵，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，營養價值高，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等營養物質，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，關鍵技術在于掌握不同食用菌品種所對應的不同基料配方，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

農作物秸稈的主要化學成分為纖維素、半纖維素和木質素，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境下，使用油菜秸稈為原料生產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生物能源，秸稈制備生物乙醇的基本工藝可以分為預處理、酶水解、發酵和純化。具體可以采用物理方法預處理（機械粉碎）結合化學方法預處理（1.0%NaOH）預處理，以纖維素酶進行水解糖化，用釀酒酵母進行恒溫發酵，生產所得的燃料乙醇一方面可以用作汽油添加劑，生產乙醇汽油；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、環保、可持續的優點（CN102517341B）。

3 菜籽榨油營養高

油菜花掉落后就開始結油菜籽，一般在花期結束一個月后，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，傳統工藝流程如下圖，包含清理除雜、軋坯、預榨、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以及市場對優質菜籽餅粕需求的增加，為了充分發揮菜籽的品質和優勢，新的菜籽加工工藝不斷涌現，如低溫壓榨（CN101575369B）、水酶法（CN105331438B，CN107057830B）、膨化法（CN1207377C，CN1305661C）等等。

圖2

4 油渣也有高價值

通常每100kg菜籽，榨油后會獲得60kg菜籽餅油渣。菜籽餅含有豐富的營養，廣泛應用于肥料、飼料，還可對其蛋白進行提取或用于生產醬油。

4.1 肥料化

菜籽餅中（風干基）粗有機物平均含量73.8%、有機碳為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肥料?？蓪⒁欢ū戎氐牟俗扬炛苯幼鞣柿鲜褂?，一般多施在果樹、煙草等經濟作物上，可提高作物的產量和品質。也可先進行發酵后再使用，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，特別是硫葡萄糖甙在天然存在的芥子硫甙酶作用下，分解產生惡唑烷硫酮和異硫氰酸脂等，菜籽餅直接作飼料時，容易引起動物代謝紊亂，以致中毒死亡。因此菜籽餅作飼料必須經過坑埋、浸洗、發酵中和、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

菜籽餅中蛋白質含量高達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行高價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）以及發酵技術（CN101434981B）。由于菜籽餅中獲取的濃縮蛋白價格較為低廉，而且具有較優的營養品質，人們逐漸將其應用到養殖業中（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，還可使動物生長速度加快27%（參見何江等“菜籽濃縮蛋白研究進展”，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特性、風味或品質，如伯康營養科學（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用（CN1303894C）；南京財經大學則提出將菜籽粕中獲取的菜籽蛋白進行改性，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的機械性能和阻水能力（CN109401339A）。

4.4 生產醬油

醬油是日常生活必需的調味品之一，一般以大豆或豆餅作原料。而菜籽餅營養豐富，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。

上世紀八十年代提出的制備工藝主要為酸解，菜籽餅中蛋白質經鹽酸作用分解成各種氨基酸，而氨基酸經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》，商業部科學技術情報研究所編，1983年9月，修訂版）。近些年多采用蒸煮結合微生物發酵代替化學試劑處理，能提高醬油乳酸及乳酸乙酯含量，更好地解決傳統醬油發酵導致的芳香物質含量少，造成產品風味差的問題（CN102266039B）。

圖3

5 結語

綜上，我們更能更好的理解為何有俗語“油菜渾身都是寶，菜籽榨油油質好，葉莢喂豬豬上膘，秸稈還田好肥料，種地養地措施好、發展農業離不了”。隨著科學技術發展，油菜這一產品仍然具備廣闊的開發利用前景，必將對國家循環農業發展和生物質資源利用作出積極貢獻。