冷凍壓榨獲取食用油專利技術綜述

舒翔 邱奇琦

摘要 冷榨制油技術是一種直接將未經(jīng)軋胚或蒸炒的油料在室溫至65 ℃之間，經(jīng)低溫榨油機壓榨而獲得營養(yǎng)價值、分子結構未發(fā)生變化的油脂和餅粕的制油技術。對冷凍低溫壓榨獲取食用油技術領域的專利申請趨勢、專利申請產(chǎn)出國和申請人分布進行了統(tǒng)計分析，并對冷榨制油的技術方向和技術手段的發(fā)展脈絡進行了梳理。

關鍵詞 冷凍壓榨；食用油；專利分析

中圖分類號 S509；TS224.3 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2015）11-267-02

1 冷凍壓榨技術概述

傳統(tǒng)的油料作物制油工藝有熱榨和溶劑提取法，由于采用上述工藝制油后的餅粕中大分子營養(yǎng)物質(zhì)（蛋白質(zhì)、淀粉、膳食纖維等）存在不同程度的變性，使其僅被用于飼料加工或作肥料而未被高附加值化利用，造成嚴重的資源浪費。

伴隨著人們的健康意識和資源綜合利用意識的提高，開始探索高新技術用于同步制取高品質(zhì)植物油和餅粕中低變性營養(yǎng)物質(zhì)，以實現(xiàn)油料作物的綜合利用。國內(nèi)外專家提出了冷榨技術擬解決上述問題，并圍繞著此技術開展了大量研究，其中有冷榨制取油和低變性蛋白技術[1]、酶法制取油和蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物技術[2]、酶法預處理冷榨制油技術[3]等研究，部分研究成果得到了成功的應用和推廣，產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益。

冷凍壓榨的機械原理是由于旋轉(zhuǎn)著的螺旋軸在榨膛內(nèi)的推進作用，使榨料連續(xù)地向前推進，由于螺旋軸上榨螺螺距的縮短和根圓直徑的增大，以及榨膛內(nèi)徑的減小，使榨膛空間體積不斷縮小而對榨料產(chǎn)生壓榨作用。榨料受壓縮后，油脂從榨籠縫隙中擠壓流出，同時，榨料被壓成餅塊從榨膛末端排出。

傳統(tǒng)的熱榨制油工藝：油料→清選→殼仁分離→籽仁→干燥與冷卻→破碎脫皮→軋坯→高溫蒸炒→高溫壓榨→沉淀過濾→精練→成品油。

冷榨制油工藝：油料→清選→殼仁分離→籽仁→低溫干燥→脫紅衣→調(diào)質(zhì)→冷榨→精濾→冷榨成品油。

冷榨制油法屬于物理方法，加壓而不升溫，對油脂、營養(yǎng)物質(zhì)沒有影響[4]。同時，該工藝除了具有普通制油工藝一般的特征外，還能提高油脂品質(zhì)，避免因高溫加工而使油脂產(chǎn)生反式脂肪酸、油脂聚合體等有害物質(zhì)，保留了油中的活性物質(zhì)。以冷榨花生制油為例，冷榨制油可以避免精煉過程中，因添加化學添加劑而造成的酸、堿、重金屬等有害物質(zhì)殘留的問題，同時縮短了加工工藝，節(jié)約1/3的生產(chǎn)成本，減少了項目投資成本，增強了產(chǎn)品的市場競爭力。另外，壓榨后的花生餅粕營養(yǎng)價值得到了提高，蛋白質(zhì)、膳食纖維等營養(yǎng)成分未變性，活性物質(zhì)得以保存，確保了餅粕的開發(fā)和利用價值。因而，該技術適合應用于油料作物壓榨同步制取高品質(zhì)油脂及大分子營養(yǎng)物質(zhì)的生產(chǎn)加工中。

冷榨制油法存在的主要問題在于對設備以及原料預處理（水分、溫度等）的要求較高，參數(shù)較難確定，且冷榨餅殘油和能耗比高，相應地增加了生產(chǎn)成本，成為阻礙冷榨制油工業(yè)化進程的重要因素。為了有效發(fā)揮冷榨制油技術的優(yōu)勢，克服其存在的技術問題，國內(nèi)外的研究者一直在開展多方面的研究。筆者通過專利信息的分析對冷凍低溫壓榨制備食用油技術進行梳理和展望。

2 檢索數(shù)據(jù)庫的選擇

根據(jù)數(shù)據(jù)庫收集的文獻量及分布特點對中文和外文數(shù)據(jù)庫進行選擇，其中中文數(shù)據(jù)庫選擇CNABS數(shù)據(jù)庫，外文數(shù)據(jù)庫選擇DWPI數(shù)據(jù)庫。其中，CNABS數(shù)據(jù)庫收錄了自1985年至今在我國申請的全部專利文獻，其中整合了所收集到的中國專利數(shù)據(jù)信息、中國專利英文文摘數(shù)據(jù)、外文數(shù)據(jù)庫如DWPI和SIPOABS中收錄的中國文獻的信息，以及深加工數(shù)據(jù)庫的信息，并且包含大量豐富的字段，便于檢索和后期的技術分析。

DPWI數(shù)據(jù)庫收集了最早為1960年的約45個國家和組織的專利文獻，其中專利文獻的標題和文獻信息都由Derwent文獻工作人員重新改寫過，所以用詞比較規(guī)范，文摘中的技術內(nèi)容信息豐富，從技術方案、發(fā)明點、用途等多個角度進行闡述，便于關鍵詞的檢索和后期的閱讀標引。

考慮到該研究所分析主題的特點，筆者采用了以關鍵詞為主，分類號為輔的檢索方式，檢索時間截止到2014年5月1日。

3 冷凍壓榨制備食用油專利技術的整體情況

3.1 專利申請量趨勢分析

圖1為冷凍低溫壓榨制備食用油國內(nèi)外專利申請趨勢比對圖?？梢钥闯?，國外關于冷凍壓榨制備食用油的技術比國內(nèi)發(fā)展得更早，也更快速。檢索到的專利最早出現(xiàn)在1980年的法國，2000年開始，申請量出現(xiàn)持續(xù)快速增長，國外在2004年達到高峰。國內(nèi)從2010年開始專利申請量增長極為迅速，一直到2014年都呈現(xiàn)增加的趨勢；而國外從2008年之后申請量有所下降，有可能是由于國外在這一領域中的研究已經(jīng)趨于完備，較難出現(xiàn)更新穎的研究進展，且國外的飲食習慣不同，烹飪方式主要是烘烤，用油量較少，而國內(nèi)的主要烹飪方式是煎炒油炸，用油量較大，且研究起步較晚。因此，在進入2010年之后，國內(nèi)冷榨制油的專利申請出現(xiàn)較大規(guī)模的井噴現(xiàn)象。

相對于其他傳統(tǒng)方法制備食用油的技術，冷凍低溫壓榨法研究起步較晚，隨著國內(nèi)人們對食品健康的需求以及逐漸關注，對該技術的研發(fā)將保持持續(xù)的熱度，可以預期，該領域的專利申請量也將繼續(xù)保持穩(wěn)步增長的狀態(tài)。

3.2 專利申請產(chǎn)出國和申請人分布

專利申請產(chǎn)出國一般指一項技術的原創(chuàng)技術國，一般而言，一個國家擁有的原創(chuàng)技術越多，說明在該技術領域的研發(fā)能力和技術實力越強。

通過對所檢索到的專利文獻產(chǎn)出國進行統(tǒng)計分析（如圖2所示），排名靠前的地區(qū)依次為中國、歐洲和美國，并且排名第一的中國的申請量遠遠高于其他地區(qū)，顯示出極高的開發(fā)研究活躍度。這與我國政府近幾年對食用油對人體健康的關注有很大關系。進一步地，對國內(nèi)外申請人進行統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，大部分專利申請集中在“武漢工業(yè)學院”、“中國農(nóng)業(yè)科學院油料作物研究所”等單位，而國外的申請人較多的為“聯(lián)合利華”、“Krupp GMBH”等公司，說明了在國內(nèi)，對于冷榨技術還停留在科研階段，而國外的技術相對較為成熟，已經(jīng)投入了實際工業(yè)生產(chǎn)中。

3.3 主要技術分支

如前所述，冷榨制油法存在的主要問題在于對設備以及參數(shù)的要求較高，冷榨餅殘油和能耗比高，成為阻礙生物酶法工業(yè)化進程的重要因素。綜觀冷榨制油的專利技術，主要涉及兩大類，一類主要涉及針對不同油料的冷榨工藝，優(yōu)化調(diào)整具體的操作參數(shù)，如預處理含水量、炸膛溫度/壓力以及操作時間等，增加油料的出油量；另一類是對冷榨制油的設備進行改進，調(diào)整螺旋桿長度、螺距等具體參數(shù)，以提高原料利用率。

4 冷凍壓榨制備食用油工藝的技術發(fā)展趨勢分析

由圖3可以看出，在冷榨制油工藝改進中，最突出的技術問題是優(yōu)化工藝提高原料出油率，其次是針對不同的油料如何選擇合適參數(shù)、降低能耗比以及改進設備。

從歷年專利產(chǎn)出量來看，該領域的研發(fā)人員對各個技術問題都保持了持續(xù)性的關注（圖4）。

對于設備的改進這一技術問題最早在1980年的時候就受到了重視，涉及的專利源自歐洲（申請?zhí)朎P80101584），主要從螺距、膛腔壁厚、螺桿長度等方面進行了研究和分析；從各種不同油料中冷榨制油的技術從1991年開始受到重視，涉及的專利源自中國（申請?zhí)朇N911109218），從西紅柿籽中通過冷榨得到食用油；自2000年之后，對于如何優(yōu)化工藝參數(shù)從而提高原料的出油率這一技術問題的關注迅速提升，形成了專利產(chǎn)出高峰。

對于如何優(yōu)化工藝從而提高原料的出油率這一技術問題，該領域常用的技術手段主要有3種，包括調(diào)整油料的初始參數(shù)（如含水量、溫度等）、對油料進行預處理（如酶解、脫皮等）、調(diào)整冷榨工藝的參數(shù)（如炸膛溫度/壓力、餅粕厚度、轉(zhuǎn)速等）。從總量來看，這3種技術手段的專利產(chǎn)出量相當，除此之外也還有其他的一些技術手段，如對冷榨制得的毛油的后續(xù)處理的改進、以及對餅粕的回收利用等。

對于采用酶法輔助冷凍榨油的專利，最早于2003年（申請?zhí)枺篈U2003252766A1）由Gao Wen Fan和David Sue San Ho提出，該專利針對植物種子在冷榨制油的預處理過程中，采用乙醇和酶的混合物對去殼的種子進行處理，提高了物料的出油率以及餅粕中可溶性蛋白和碳水化合物的含量。該專利不僅實現(xiàn)了出油率的提高，而且還增加了副產(chǎn)物的營養(yǎng)價值。貴州大學的邱樹毅教授同樣在采用酶法輔助冷榨制油這一技術手段上擁有專利（申請?zhí)枺篊N201110085304），將酶的種類具體選擇為纖維素酶、果膠酶、蛋白酶和風味酶，進一步提高了出油率和餅粕的利用率。而國家糧食儲備局西安油脂科學研究設計院的一篇專利（申請?zhí)枺篊N2005100419016）采用了0.6 mol/L NaOH溶液對杏仁進行浸泡1.5 s，浸泡溫度為70 ℃，進行冷卻和水洗后烘干，然后開始進行冷榨，對于氫氧化鈉浸泡的參數(shù)調(diào)整，既能增加杏仁的產(chǎn)油率，又能避免浸泡時間過程或溫度過高造成杏仁蛋白變性，影響餅粕的使用率。

武漢工業(yè)學院的胡健華教授從事冷榨制油領域的研究多年，其中的一篇專利（申請?zhí)枺篊N021461902）涉及到了對冷榨餅粕進行進一步調(diào)質(zhì)、擠壓膨化得擠壓毛油和膨化粒料，再將膨化粒料進行浸出處理得到浸出毛油和脫皮菜籽粕，最大程度地將原料中的油分進行榨取，有效解決了前述的冷榨餅殘油量高的這一技術問題。

從1990年至今，國內(nèi)大批申請人開始著眼于將冷榨制油的方法應用到各種各樣的油料作物中，如紫蘇籽、西紅柿籽、沙蒿籽、芥末籽等原本受熱榨工藝條件限制而不容易提取出健康食用油的原料，在這些專利文件中，申請人針對這些不同的原料，不斷調(diào)整最佳的工藝參數(shù)。如申請?zhí)枮?11109218的專利說明了要將西紅柿籽晾曬至含水量在10%以下，破碎至粒度在0.40 mm3以下；申請?zhí)枮?81136168的專利公開了將紫蘇籽經(jīng)過預壓榨后的餅粕厚度為8～12 mm，殘油在15%以下，水份5%～14%，浸出溫度40～80 ℃，能夠充分獲取油料中的油分；申請?zhí)枮?005101042657的專利公開了將石榴籽烘干后放入高頻電磁振蕩器中進行振蕩處理，頻率為500～3 000次/ min，時間為5～10 min，然后進行冷榨制油步驟，電磁振蕩處理能夠使得石榴籽內(nèi)部毛細油路擴張通暢，提高冷榨的出油率。

5 結語

總的來看，國內(nèi)對于冷榨制油這一領域的專利技術持有量遠高于國外，這與我國的飲食習慣是密不可分的，而專利能夠讓企業(yè)在激烈的市場競爭中占據(jù)有利的位置，尤其是對中小型企業(yè)而言，縱觀冷榨制油的發(fā)展趨勢，呈現(xiàn)出多面發(fā)展的狀態(tài)，其中尤以如何優(yōu)化工藝為主要發(fā)展目標，而隨著目前大量轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的出現(xiàn)，開發(fā)新的油料作物勢在必行。因此，預測今后冷榨領域?qū)@一方面發(fā)展，同時也會催生大量的專利申請，研究成果將會得到成功的應用和推廣，產(chǎn)生較大的經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益。

參考文獻

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責任編輯 徐麗華 責任校對 李巖