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新型藤本油料植物白木通的开发与利用



全 文 :江西农业学报 2014,26(9) :20 ~ 22
Acta Agriculturae Jiangxi
新型藤本油料植物白木通的开发与利用
鄢帮有1,张时煌2* ,刘梅影1,杨志平1,李 微3
收稿日期:2014 - 03 - 31
作者简介:鄢帮有(1963─) ,研究员,博士,主要从事流域综合治理与开发示范研究工作。* 通讯作者:张时煌。
(1.江西省山江湖开发治理委员会办公室,江西 南昌 330046;2.中国科学院 地理科学与资源研究所 生态系统网络观测与模拟重点实
验室,北京 100101;3.海南大学,海南 海口 570100)
摘 要:论述了新型藤本油料植物白木通籽油的性状特点以及由白木通籽制成的生物柴油的理化性能。白木通籽油
的基本成分、理化指标、脂肪酸组成和热氧化稳定性均优于一般食用油的。由白木通籽制成的生物柴油的各项理化性能指
标均符合或优于国家生物柴油标准。认为白木通的开发与利用潜力巨大。
关键词:白木通;油料植物;生物柴油;食用油;开发;利用
中图分类号:Q949. 746. 6 文献标志码:A 文章编号:1001 - 8581( 2014) 09 - 0020 - 03
Exploitation and Utilization of New - type Liana Oil Plant Akebia trifoliata ssp. australis
YAN Bang - you1,ZHANG Shi - huang2* ,LIU Mei - ying1,YANG Zhi - ping1,LI Wei3
( 1. Office of Mountain - River - Lake Development and Management Committee of Jiangxi Province,Nanchang 330046,Chi-
na; 2. Key Laboratory of Ecosystem Network Observation and Modeling,Institute of Geographic Sciences and Natural Resources,
Chinese Academy of Sciences,Beijing 100101,China; 3. Hainan University,Haikou 570100,China)
Abstract: The author summarized the characteristics of seed - oil of new - type liana oil plant Akebia trifoliata ( Thunb. )
Koidz. ssp. australis ( Diels) T. Shimizu,and described the physical and chemical properties of biodiesel made from the seeds of
Akebia trifoliata ssp. australis. The basal components,physical and chemical indexes,composition of fatty acids,and thermal - oxi-
dative stability of seed - oil of Akebia trifoliata ssp. australis were better than those of common edible oil. The various physical and
chemical indexes of biodiesel made from the seeds of Akebia trifoliata ssp. australis all accorded with or were superior to the national
standard for biodiesel. So the exploitation and utilization potentials of Akebia trifoliata ssp. australis were huge.
Key words: Akebia trifoliata ssp. australis; Oil plant; Biodiesel; Edible oil; Exploitation; Utilization
白木通[Akebia trifoliata (Thunb.)Koidz. ssp. aust-
ralis (Diels)T. Shimizu]属木通科木通属植物,为三叶
木通[Akebia trifoliata (Thunb.)Koidz.]的南部亚种,
俗称八月瓜藤、地海参,为木质藤本半落叶植物,主要
分布于江西、江苏、浙江、广西、湖南、湖北、山西、四川
等地。野生白木通多生长在气候温和湿润的荒野山
坡、灌丛及沟谷疏林中。木通属(Akebia)植物一直被当
作药用植物,国内外对该属植物的根、茎、叶、果、种皮
等化学成分研究较为深入,发现其主要成分为三萜皂
苷[1 - 3]。野生白木通果肉含粗脂肪 4. 03%、粗蛋白
2. 45%、粗纤维 3. 86%、灰分 6. 38%、总糖 50. 32%,并
含有丰富的 VC 和 Na、Mg、Fe、K、Cu、Zn、Co 等矿质元
素,同时至少含有 17 种氨基酸,其中 7 种为必需氨基
酸[4]。白木通味苦,性微寒,入心、小肠、膀胱经,具有
清心泻火、疏肝益肾、通经散瘀、除烦利尿之功效[3]。
民间多用白木通治疗胸中烦热、喉痹咽痛、水肿、周身
挛痛、肝胃气痛、疝气、腰痛、妇女血瘀经闭、风寒湿痹
等症。白木通籽油富含油酸和亚油酸[5];其籽油中油
酸和亚油酸的比例为 1∶ 1左右,与米糠油的类似(油酸
42%,亚油酸 38%) ,符合国际卫生组织推荐的油酸和
亚油酸最佳比例(1∶ 1)[6],因此白木通籽油是一种营养
丰富、值得开发与研究的植物油脂。经中石化九江石
化集团检测,白木通果实又富含碳氢化合物(籽油加工
后得到生物柴油)和碳水化合物(果肉及果皮加工处理
后得到生物乙醇) ,其油品的主要技术指标均优于生物
柴油国家标准,所以,白木通又是一种值得大力开发的
油料能源植物。然而,国内外对木通科植物特别是白
木通作为生物质能源植物进行品种选育、栽培技术研
究等工作,目前尚无相关报道,仅见“井冈山国家级自
然保护区林木生物质能树种资源调查”[7]和“三峡库区
能源植物资源调查研究”[8]等少数几篇论文将其分类
为能源植物。
野生白木通果实小且结果率低。近 5 ~ 6 年来,以
江西省山江湖开发治理委员会办公室为主要核心的研
究团队科研人员经过研究,通过人工驯化,使野生白木
通果实的产量获得了大幅度的提升,果实平均产量可
达 30000 kg /hm2,种子产量亦可达 3000 kg /hm2。
1 白木通籽油作为食用油的性状特点
1. 1 白木通籽的基本成分 白木通籽富含油脂和蛋
白,其中粗脂肪含量高达 39. 33%,粗蛋白含量为
17. 97%。与实验测得的野生白木通籽粗脂肪含量
(30. 28%)相比,白木通籽的粗脂肪含量较高。由此可
知,改良后的白木通是一种能够提供丰富油脂和蛋白
的优质植物[5]。
1. 2 白木通籽油的理化指标 白木通籽油的酸价为
1. 28 mg KOH /g,小于 3 mg KOH /g;过氧化值为 0. 57
mmol /kg,低于 6 mmol /kg,符合四级食用油国家标准。
白木通籽油的碘值为 74. 12 g /100 g,低于一般油脂,表
明白木通籽油的不饱和程度较低。白木通籽油的皂化
值为 198. 6 mg KOH /g,高于一般食用油,说明白木通
籽油脂肪酸的平均链长较短,相对分子质量较小[5]。
1. 3 白木通籽油的脂肪酸组成 由表 1 可知,白木通
籽油富含油酸和亚油酸,其中油酸含量为 38. 03%,亚
油酸含量为 33. 85%,不饱和脂肪酸含量达 70. 00%,棕
榈酸、油 酸 和 亚 油 酸 含 量 占 总 脂 肪 酸 含 量 的
93. 73%[5]。野生白木通籽油的脂肪酸组成与白木通
籽油相似,但棕榈酸含量较高(26. 62%) ,总不饱和脂
肪酸的含量低于白木通籽油。另外,白木通籽油的油
酸和亚油酸的比例为 1∶ 1左右,符合国际卫生组织推荐
的油酸和亚油酸最佳比例(1∶ 1)[6];其饱和脂肪酸、单
元不饱和脂肪酸和多元不饱和脂肪酸的比例分别为
25. 31%、38. 03%和 34. 46%,也即 1∶ 1. 50∶ 1. 36,接近
于最佳比例 1∶(1. 1 ~ 1. 2)∶ 1。因此白木通籽油是一
种非常理想的食用油。
表 1 白木通籽油的主要脂肪酸含量[5] %
项目 棕榈酸 棕榈油酸 硬脂酸 油酸 亚油酸 亚麻酸
白木通籽油 21. 85 0. 21 3. 49 38. 03 33. 85 0. 61
野生白木通籽油 26. 62 0. 09 2. 27 36. 73 31. 71 0. 48
1. 4 白木通籽油的热氧化稳定性 两种白木通籽油
在 100 mL /min空气流量的条件下,在 220 ℃以下时热
氧化稳定性均较好,超过 220 ℃时热氧化稳定性均
较差[5]。
2 由白木通籽制成生物柴油的理化性能
从表 2 可以看出,由白木通籽制成的生物柴油的
各项理化指标均符合或优于国家生物柴油标准,无论
是密度(20 ℃)、运动粘度(40 ℃)、闪点、冷滤点、凝固
点、硫含量、10%蒸余物残炭、硫酸盐灰分、水含量、机
械杂质、铜片腐蚀(50 ℃,3 h)、十六烷值、氧化安定性
(110 ℃)、酸值、游离甘油含量、总甘油含量,还是 90%
回收温度都在国家生物柴油标准允许的范围之内。而
由光皮树籽油制成的生物柴油的十六烷值偏低;由文
冠果和黄连木籽油制成的生物柴油的闪点都偏低;由
麻疯树籽油制成的生物柴油的冷滤点却偏高。
表 2 由白木通籽制成的生物柴油的理化性能分析结果
理化性能指标
实测值
白木通 光皮树[9 - 10] 文冠果[11] 黄连木[14] 麻疯树[16]
国家标准 GB /T
20828—2007
试验方
法 S500
密度(20 ℃)/(kg /m2) 848 891 830 880 850 820 ~ 900 GB /T 2540
运动粘度(40 ℃)/(mm2 /s) 4. 20 5. 60 3. 15 4. 20 3. 90 1. 90 ~ 6. 00 GB /T 265
闪点(闭口)/℃ 220 170 > 105 135 158 ≥130 GB /T 261
冷滤点 /℃ - 7. 3 0 - 8 - 2 1 ≤0 SH /T 0248
凝固点 /℃ - 10 / - 17 / / ≤0 GB /T 510
硫含量(质量分数)/% 0. 035 0. 002 / 0. 003 0. 002 ≤0. 050 SH /T 0689
10%蒸余物残炭(质量分数)/% 0. 22 0. 10 / 0. 03 0. 05 ≤0. 30 GB /T 17144
硫酸盐灰分(质量分数)/% 0. 016 < 0. 008 / 0. 012 0. 008 ≤0. 020 GB /T 2433
水含量(质量分数)/% 0. 04 0. 001 0 0 0. 02 ≤0. 05 SH /T 0246
机械杂质 0 0 0 0 0 0 GB /T 511
铜片腐蚀(50 ℃,3 h)/级 0. 99 1 / 1 1 ≤1 GB /T 5096
十六烷值 52. 8 38. 0 ~ 41. 0 63. 0 56. 9 65. 0 ≥49. 0 GB /T 386
氧化安定性(110 ℃)/h 7. 8 0. 6 / / 9. 2 ≥6. 0 EN 14112
酸值 /(mg KOH/g) 0. 68 0. 15 0. 58 0. 32 0. 32 ≤0. 80 GB /T 264、GB /T 5530
游离甘油含量(质量分数)/% 0. 019 / / / 0. 012 ≤0. 02 ASTMD 6584
总甘油含量(质量分数)/% 0. 218 0. 110 / / 0. 050 ≤0. 240 ASTMD 6584
90%回收温度 /℃ 349 340 / 344 320 ≤360 GB /T 6536
从几种油料植物的种子含油率和产量来看:光皮
树果实含油率为 33% ~36%[12],盛产期种子产量可达
3000 ~ 6000 kg /hm2[15];文冠果种子含油率为 30% ~
36%,种仁含油率为 55% ~67%,盛产期种子产量可达
1500 ~ 4500 kg /hm2[15],每公顷能生产生物柴油 2250
kg以上[13];黄连木种子含油量为 42. 5%,种仁含油量
129 期 鄢帮有等:新型藤本油料植物白木通的开发与利用
为 56. 7%[12],盛产期种子产量可达 1500 ~ 4500 kg /
hm2[15];麻疯树种子含油率在 40%以上,种仁含油率为
50. 2% ~61. 5%,盛产期种子产量可达 3000 ~ 6000 kg /
hm2[15];而白木通种子含油率达 45. 5%,盛产期种子产
量可达 4500 ~ 6000 kg /hm2。因此,白木通作为制取生
物柴油的新型藤本油料能源植物,值得大力开发与推
广,其发展前景十分广阔。
3 白木通作为油料植物的开发利用潜力
3. 1 种植白木通的产量与效益 白木通野生资源在
我国长江流域多个省份以及广西、陕西等省都有大范
围的分布,是一种极易开发又最具我国特色的藤本经
济植物资源,其涉及面广,与农村经济特别是山区及丘
陵区农民关联度大。白木通一次种植,多年收益,稳产
收获期可达 28 年以上;白木通病虫害发生少,基本上
不用喷施农药,所以它又是一种纯绿色植物。据测算,
种植 1 hm2 高产良种白木通,每年至少可收获 30000 kg
的鲜果产量,得到 3000 kg 左右的种子,按种子含油率
40%计算,可制取 1200 kg 的白木通高级健康食用油
脂。目前江西婺源当地白木通籽油的销售价格达 40
元 /kg,因此,种植白木通每公顷可以收获毛利(含果
品)10. 8 万元左右;扣除成本后,每公顷纯经济收益也
可达到 5. 25 万元左右,远高于种植油菜、花生或大豆
的纯经济收益,这还不包括白木通的副产品(药材、鲜
食果品等)收益。农户种植 0. 667 hm2 优质白木通,稳
产期每年收入至少可达 3. 5 万元左右。因此,发展白
木通种植产业可以缓解我国食用油供需矛盾,是振兴
山区及丘陵区经济、促进白木通主产区社会主义新农
村建设、加快山区及丘陵区群众致富的重要途径。
3. 2 白木通作为油料植物种植的发展潜力 随着我
国社会、经济的快速发展,人口增长与耕地减少间的矛
盾日益突出,南方诸多省份(如江西、福建、浙江、广东、
湖南)的人均耕地面积已经接近或低于联合国规定的
耕地警戒线(0. 053 hm2)。据统计,我国人均耕地面积
仅为世界人均耕地面积的 40%左右,我国人均占有可
耕土地已从 2001 年的 0. 100 hm2 下降到 2008 年的
0. 092 hm2。因此目前人口持续增长与耕地不断减少
间的矛盾已对我国未来的粮食安全构成潜在的威胁。
因此,利用野生或半野生的非粮、油料植物资源发展食
用油生产和生物质能源,达到“不与人争粮、不与粮争
地”的目的,对缓解我国粮食安全危机具有重要的
意义。
虽然我国油料植物资源丰富,但开发利用程度与
国外相比差距很大,仍处于初级阶段,很多优良的油料
植物尚处于野生或半野生状态,未被驯化栽培。白木
通适应性强,耐瘠薄,基本上都可种植在荒山荒坡地或
者林地,不占用农业耕地。我国拥有丰富的荒山荒坡
等土地资源(6000 多万 hm2) ,可以用来发展白木通种
植产业。经驯化、改良后的白木通果实大、产量高,种
子含油率高。在实验室制得的白木通籽油比野生白木
通籽油颜色浅,不饱和程度高,在室温下储存不易凝
固[5],其品质好,起烟点也较高,是一种非常健康、理想
的烹调和食用油脂。由白木通籽制成的生物柴油的各
项理化性能指标均符合或优于国家生物柴油标准,是
一种非常理想的生物柴油。因此,白木通是一种重要
的具有巨大开发潜力的新型藤本油料能源植物。
4 讨论
综上所述,发展白木通种植产业,无论是对缓解我
国食用油供需矛盾,还是对维护国家粮油及能源安全
都具有非常重要的现实意义和长远的战略意义。就白
木通作为油料植物的开发利用途径来说,我们认为:首
先要开展白木通种质资源的全面调查,完善种质资源
名录,建立白木通物种资源数据库;其次是开展高含油
及高产优质白木通优良品种的选育研究;第三是开展
白木通高效栽培关键技术的研究,形成一套白木通高
效栽培技术体系及管理规程;最后是开展白木通高效
栽培模式集成研究与示范,集成和提炼出适应不同立
地条件的白木通高效栽培集成模式,并建立规模化示
范基地。
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22 江 西 农 业 学 报 26 卷
grans Lour.)、连翘(Forsythia suspensa)等。紫色系象征
高贵和庄重,如:紫藤(Wisteria sinensis)、紫薇(Lager-
stroemia indica)、紫荆(Cercis chinensis Bunge)、紫玉兰
(Magnolia. liliflora)、木槿(Hibiscus syriacus Linn.)、桔
梗(Platycodon grandiflorus A. DC.)等。红色系象征崇
高和庄严,如:红枫(Acer palmatum Thunb.)、梅花
(Philadelphus incanus Koehne)、红瑞木(Swida alba
Opiz)、火棘(Pyracantha fortuneana Li.)、红叶李(prunns
cerasifera)等。
树木的形态也具有不同的意义和景观效果,尖塔、
圆锥形、垂直向上的有庄严肃穆之感,如:雪松、水杉
(Metasequoia glyptoboides)等。垂枝、拱形的则表达哀
伤和思亲的情绪,如柳树、龙爪槐等。灌木大叶黄杨、
海桐等修剪枝条显得整齐而又庄重。植物的配置根据
不同的环境和功能,运用不同的艺术手法进行搭配,如
逝者若为烈士可选用“岁寒三友”,墓旁种植松树、竹子
和梅花,表达长青和永垂不朽。
3. 6 人文化景观的体现 纪念性场所是和人紧密联
系在一起的,所以人文景观在公园中的体现也尤为重
要。墓园中,伟人、革命烈士、知名人士的形象是重要
的文化景观,在这里,人们在缅怀、瞻仰逝者的同时可
以激励后人,教育下一代。如园区中孙中山雕像上刻
有其经典语录“天下为公”和“革命尚未成功,同志仍需
努力”的话语,其旁种植水杉和侧柏,象形的雕塑和周
围的环境,让人肃然起敬,令人觉得其只是躯体的消
亡,而精神却永存于世。
墓志铭的撰写可用逝者生前喜爱的话语或其人生
追求,一改中国传统中规中矩的写法。墓志铭可折射
墓主的人生态度,如作家费希特的墓志铭:“剧终”,十
分简洁又具有幽默性。墓志铭的多样化体现了墓园设
计的亲和性,使亲属在追忆的同时不会感到哀伤和
悲痛。
由于对待死亡的态度,纪念墓园产生了关注死者
而不是生者的转变,而且在纪念墓园中自然被完全征
服而只成为一个“被动的背景”[9],而福寿生命公园将
植物、纪念性建筑、景观小品等融合在一起塑造了一种
安静、舒适、祥和的人文景观。使逝者在自然中得到超
脱,生者同样在这里得到心灵的净化和精神上的洗礼。
4 结语
墓园是历史文化的载体,它体现了建筑、雕塑、景
观、文学、艺术等各个方面在各个时期的特征和变化,
是一本活的历史书籍,是一个历史博物馆。现代化的
城市墓园可成为园林艺术、建筑艺术、雕塑艺术和墓志
铭艺术的荟萃地,成为先哲精神财富的展示地[10]。福
寿生命公园在继承传统墓园建设的同时跟随社会发展
的变革,将其综合性墓园的性质发挥得淋漓尽致,在生
态效益、社会效益、经济效益等发面都以获得初步成
效。对于探索设计符合我国国情和丧葬习俗的墓园建
设具有一定的借鉴意义。
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62 江 西 农 业 学 报 26 卷