全 文 ：辣木种子组成及蛋白的开发利用
段琼芬 1 ,陈思多2 ,马李一 1 ,张重权 1 ,王有琼 1
(1.中国林业科学研究院资源昆虫研究所 ,云南昆明 650224;2.四川省林业科学研究院 ,四川成都 610081)
摘要 研究辣木种子的组成 ,探讨辣木种子蛋白的开发利用价值。根据国内外相关文献报道及试验结果 , 分析了辣木果实的生物学性
状、辣木种子的物理构成和化学组成 ,介绍了辣木蛋白在饲料、净水和化妆品方面的应用研究情况 ,同时展望了辣木蛋白在我国饲料、净
水方面的应用前景 ,并对在有关产业化应用中可能出现的问题进行了分析且提出了解决问题的建议。
关键词 辣木;蛋白质;净水;饲料;化妆品;产业化
中图分类号 S729.99 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2008)32-14084-03
CompositionofMoringaSeedsandUtilizationofItsProtein
DUANQiong-fenetal (ResaerchInstituteofResourceInsects, ChineseAcademyofForestry, Kunming, Yunnan650224)
Abstract ThecompositionofMoringaoleiferaLam.seedsandtheutilizationvalueoftheproteinswerestudied.Basedonourstudyandrela-
tivereports, thebiologicalproperties, physicalcharactersandchemicalcompositionswereanalyzed.Itsapplicationstatusinfodder, purifying
waterandcosmeticwasintroduced.Andtheapplicationprospectofitsproteininfodderandpurifyingwaterwereforecasted.Theproblemsand
solutionsforMoringaoleiferaindustrializationwerealsoproposed.
Keywords MoringaoleiferaLam.;Protein;Purifyingwater;Fodder;Cosmetic;Industrialization
基金项目 林业公益性行业科研专项资助项目(200704007);“十一五 ”
国家科技支撑计划资助项目(2006BAD18B04)。
作者简介 段琼芬(1954-),女 ,云南石林人 ,副研究员 , 从事天然产物
的研究与开发。
收稿日期 2008-09-10
辣木(MoringaoleiferaLam.)是辣木科(Moringaceae)辣
木属(MoringaAdans.)14个种 [ 1]中栽培最广泛的一个。辣
木叶和种子中均含有丰富的矿物元素 、纤维 、油 、蛋白质 、维
生素 、氨基酸和甾醇等。 20世纪 90年代以来 ,我国开始从印
度 、缅甸 、非洲等地引进辣木 ,并在干热河谷地区如云南的元
江 、红河等地试种成功 ,目前在广东 、海南 、福建等地都有栽
培 。随着国内栽培规模的扩大 ,兴起了一些加工企业 ,主要
侧重于辣木叶的产品开发 ,如辣木茶 、辣木叶粉等 ,对辣木蛋
白的研究和开发相对较少;但从笔者现阶段的研究结果来
看 ,在辣木所含的功能成分中 ,辣木蛋白是一种很有开发价
值的功能性材料。为了让人们更好地认识其开发价值 ,笔者
拟在充分检索分析国内外有关文献的基础上 ,结合笔者研究
组自己的研究成果 ,介绍辣木果实的生物学性状 、辣木种子
的物理构成和化学组成 ,简述国内外有关辣木蛋白在饲料 、
净水和化妆品方面的研究情况 ,并就辣木蛋白在我国饲料 、
净水方面的应用前景以及在产业化过程中可能出现的问题
提出分析和建议。
1 辣木果实的生物学性状
张燕平等从缅甸 、印度引进了辣木种子 ,在具有干热河
谷气候特点的云南元阳县进行了种源试验及繁殖栽培试
验 [ 2] 。观察到辣木果实为三棱状 、下垂 ,早期浅绿色 、细软 ,
后变成深绿色 ,成熟后呈褐色;充分成熟的荚果横切面近圆
形或三棱形 ,长 30.0 ～ 130.0 cm(荚果的长度因种类不同而
差异较大),直径约 1.8 cm,两端尖细 ,横切面近圆形或三棱
形 ,干燥后纵裂成 3部分 ,每荚果内有种子 12 ～ 35粒。完全
成熟的辣木种子呈圆形或三角形 ,深褐色 ,具 3条纸质种翅 ,
种仁呈白色有棱球体。花期 1 ～ 2个月 ,花粉传播以虫媒为
主 ,单株种仁产量达 1.65 kg,种仁油脂质量分数约 37.8%。
该研究组近期的研究结果还表明 ,不同来源地和不用种源的
辣木种子的颜色 、形状和纸质种翅没有多少差异 ,但粒度大
小 、种仁饱满度有不同 ,含油量和蛋白质也差异甚多 。如有
的树每年可产 15 000 ～ 25 000粒种子 ,含油质量分数约
30.0%。Babu等的研究结果与张燕平等的有所不同 ,他们得
出的结果是 ,亚洲的果实成熟期多在 5 ～8月 ,部分地区每年
开花结实 2次 ,时间分别是 12月 ～翌年 1月以及 8 ～ 9月 [ 3] 。
《中国植物志 》上记载的花期是全年 ,果期 6 ～ 12月 [ 4] 。三者
的结果都有差异 ,这可能与种源 、气候 、立地条件等有关 ,因
此 ,如果要投资种植辣木时 ,不能盲目地去做 ,需在专家的指
导下进行以减少损失。
2 辣木种子的组成
2.1 物理构成 为了系统地研究辣木种子的组成 ,以充分
利用种子的功能性成分 ,系统地开发高附加值的产品 ,段琼
芬研究组对辣木种子的物理构成进行了分析。试验样品采
自云南元江和缅甸产的辣木种子 ,参考有关种子测定的国家
标准进行测定。结果显示 ,元江辣木种子的质量比为种子∶
种仁∶种皮为 100∶26∶74,缅甸辣木种子为种子∶种仁∶种皮为
100∶63∶37;元江种子千粒重 281g,堆积密度 303.5 g/L,含水
率 5%～ 17%。种子的性状与上文所述相近。用红墨水染色
法确定有无胚乳并在解剖镜下观察胚的结构和子叶构成情
况。结果显示 ,辣木种子由双子叶 、胚构成 ,无胚乳 、胚直 ,除
种皮以外还有一层膜包裹着种仁 ,这层膜应该不是内种皮而
是退化了的胚乳层 。发芽试验可观察到 ,辣木在刚刚出土时
是顶着一对对称的复叶出来的 ,之后叶片互生 ,双子叶留在
土里的根部。
根据以上研究情况 ,我们在开发产品的时候 ,如果要将
种仁作为主要目标原料的话 ,很显然应该采用缅甸产的辣木
籽 ,因为它的种仁所占质量分数大;相反如果要以种皮为主
要原料的话 ,则应采用国产的较好一些 ,因为它的种皮占质
量分数大。当然这个结果代表性不是很强 ,不能代表所有的
国产种子 ,也有可能会出现刚好相反的结果 ,原因是受样品
来源的限制 ,此结论仅限于笔者的此项研究。
2.2 化学组成 Anwar等分析了巴基斯坦产野生辣木种子
责任编辑 李菲菲 责任校对 吴晓燕安徽农业科学 , JournalofAnhuiAgri.Sci.2008, 36(32):14084-14086
各组分的质量分数分别为:油 34.80%、蛋白质 31.65%、纤维
7.54%、水分 8.90%和灰分 6.53%,维生素 E(生育酚 α、γ、
δ)140.5, 63.18和 61.70 mg/kg,甾醇的主要成分为 46.16%
的 β -谷甾醇 、17.59%的菜油甾醇和 18.80%的豆甾醇 [ 5] 。
Anwar等测得油的质量分数为 38.00% ～ 42.00%,蛋白质
26.50% ～ 32.00%,纤维 5.80% ～ 9.29%,灰分 5.60% ～
7.50%[ 6] 。
段琼芬研究组测定了种仁 、辣木油脂肪酸以及种皮的主
要化学成分。结果显示 ,在国产辣木种仁中 ,各主要组分的
质量分数为:油 34.00%、蛋白 37.00%、水分 5.80%、淀粉
6.10%、单宁 3.03%、可溶性总糖 17.10%、蔗糖 2.80%、还原
糖 8.45%、粗纤维 2.90%、灰分 3.48%、游离脂肪酸 8.00%。
种皮各主要组分的质量分数为:粗纤维 73.40%、水分
9.90%、灰分 2.30%。
从以上数据可以看出 ,无论是国内引种栽培的还是原产
地的辣木种子 ,其蛋白的含量均在 26%～ 37%,与含蛋白最
多的大豆(平均含蛋白质 27%)相近 [ 7] ,有一定的开发价值 。
3 辣木蛋白应用研究情况简述
3.1 动物饲料 Reyes等用辣木饲料饲喂奶牛 ,观察奶牛的
产奶量 、体重增重率 、奶品质量和对饲料的消化吸收率 [ 8] 。
结果显示 ,当母牛的食粮中添加了辣木时 ,可提高奶牛的摄
食量 、增加体重和提高产奶量 ,并且不会改变牛奶的品质 。
Akinbanij等研究了辣木饲料对反刍动物营养状况的影响 ,证
明了辣木的高生物量和 25%的蛋白质含量 ,能够增加极限热
量 [ 9] 。一项最近对奶牛的研究试验结果表明 ,用添加了辣木
的食粮饲养奶牛 ,比那些只喂常规食粮的生长快 。因此 ,尽
管辣木在非洲的栽培比较分散 ,但作为一种丰富的动物饲料
资源来说 ,具有相当大的研究价值。
国内有关辣木饲料的研究报告不多 ,只见李树荣等根据
辣木的营养特性 ,结合黄羽肉鸡(狄高鸡)对饲料转化率高的
特点 ,运用辣木作为黄羽肉鸡饲料添加剂 ,观察了黄羽肉鸡
在含不同比例的辣木饲料下的生长情况 [ 10] 。结果表明 ,在
饲料中添加 10% ～ 20%的辣木叶粉的效果较好 ,因为它对蛋
白质的利用率以及体重净增率都比对照组的高 ,而且完成一
个饲养周期所消耗的饲料总量比对照组的要少 30%左右 。
照此结果计算 ,采用辣木叶饲料饲养狄高鸡 ,可以使生产成
本降低 30%以下 ,提升利润收益率 30%以上。该试验还证
明 ,在饲料中添加到 30%的辣木叶对动物来说都是安全的 ,
至于超过这个界限的安全性如何 ,目前还没有试验报道。
3.2 净水功能 辣木种子含有很好的絮凝活性成分 ,可用
于原水 、废水 、饮料等的净化。Ndabigengesere等的试验结果
显示 ,辣木净水活性蛋白是由 2个分子量为 6.5 kDa的蛋白
质亚基组成 , 2个蛋白质亚基通过 S—S键连接 [ 11] 。 Okuda
等通过盐析 、脱酯 、离子交换等一系列方法纯化的一个净水
活性成分不含蛋白质 ,该活性成分对浊度很低的水也具有很
好的净水活性 [ 12] 。Ghebremichael等的试验表明 ,辣木的盐
水和蒸馏水的提取物 ,其中的絮凝活性成分都是蛋白质 [ 13] 。
由此可见 ,不同的纯化方法所得到的絮凝活性成分有所不
同 。在非洲马拉维的一个中试试验中 [ 14] ,将辣木种子粉末
与水按 1∶24的比例配制成乳浊液过筛后滤液用于自然河水
的净化 ,效果非常好。辣木种子用于废水及中 、高碱性的地
下水处理时也表现出很好的效果 [ 15] ,除此之外 ,还能在净水
过程中同时杀菌消毒。
段琼芬研究组在辣木饮用水及辣木净水剂的研制方面
做了一些研究工作 ,得出了一种能将混浊度在 400 NTU的地
表水降低到 1 NTU以下的净水工艺 ,比较了不同化学净水剂
与辣木净水效果的区别 ,同时也比较了不同辣木净水剂产品
净水效果的区别。根据试验结果 ,笔者认为 ,安全 、无毒 、对
环境友好的天然辣木净水剂 ,将会以较好的净水效果和相对
较低的净水成本以及较简单的操作性 ,替代或部分替代化学
净水剂的使用。
3.3 化妆品添加剂 辣木蛋白在化妆品中的应用已有产品
面市 ,主要用于抗细菌 、粉尘 、烟气 、废气和重金属的污染和
保水方面的各种膏 、霜 、剂 ,市场售价也不菲 ,属高端护肤品。
现在市面上宝洁公司的 ilume和索福特公司的 Purisoft产
品 ,就是添加了辣木的萃取物 ,它们不仅可以有效地清除皮
肤表面的污染 ,而且还能深入肌肤 ,达到深度清洁肌肤的效
果 ,在价格上也有很好的表现 ,如 ilume伊奈美 80 ml的水肌
凝乳的市场售价就高达 300 RMB, ilume伊奈美 150 ml的水
肌液的售价也在 190RMB[ 16] ,是一个辣木蛋白高附加值开发
利用的成功案例 。美国专利第 6、500、470号也介绍了一种
辣木化妆品 ,它是将辣木种子的萃取物即蛋白质添加到化妆
品中 ,利用其能为皮肤提供水分以避免干燥 、抗皱纹和抗污
染的功效 ,用作皮肤 、嘴唇 、指甲或头发的保养化妆品。
4 辣木蛋白在饲料 、净水方面的应用前景
如前所述 ,辣木叶中蛋白质的质量分数在 21% ～ 39%,
平均约 27%;种子蛋白质含量在 26% ～ 37%,平均约 31%,
两者的含量都很高 ,与大豆相近 ,是一种很有开发利用价值
的富蛋白植物。所以 ,我们将探讨的有关辣木蛋白开发利用
的问题中 ,包含了叶蛋白和种子蛋白 2个部分。由于辣木蛋
白在食品 、保健品 、化妆品等方面的开发利用已有许多产品
问世 ,因此以下笔者仅从现阶段尚处于开发薄弱环节的方面
即在饲料 、净水方面的利用前景来讨论。
辣木作为动物饲料可谓得天独厚 ,因为首先它含有动物
所需要的一切营养物质 ,包括氨基酸 、蛋白质 、粗纤维 、矿物
元素和维生素;其次 ,组成饲料的各种成分的含量都很高 ,是
一种优良的天然复合动物饲料资源 。在实际应用中 ,我们不
仅可以根据不同的喂养对象 ,将辣木叶 、种皮及油粕结合起
来复配 ,做到资源利用的最大化 ,还可以调整原料配比生产
出不同的产品 ,如高纤维饲料应以辣木种皮为主要原料 ,因
为在辣木种皮中 ,粗纤维的质量分数高达 73%,而且辣木种
皮的质量大约占种子的一半以上。如果要用来饲喂猪 ,则应
以含蛋白质较高的部分如种子 、叶子为主要原料。目前 ,我
国的水产养殖总量 、生猪饲养量 、蛋鸡和肉鸭饲养量均居世
界第一 ,饲料市场前景广阔 ,潜力巨大;但辣木饲料的生产和
利用在世界各国都很少 ,我国也没有任何生产厂家 ,即使是
实验室研究也鲜有报道。目前 ,段琼芬研究组正在国家 “十
一五 ”科技支撑项目和林业公益性行业科研专项项目的资助
下 ,开展有关辣木饲料开发的试验 ,包括辣木叶 、辣木油粕用
于生长猪等的试验 ,从饲养成本 、体重净增率 、饲料转化率等
1408536卷 32期 段琼芬等 辣木种子组成及蛋白的开发利用
多个生产性能指标来评价辣木饲料的开发价值。可以预见 ,
辣木饲料除了具有促进生长的作用外 ,还能降低生长猪的胆
固醇 、血酯 ,增强免疫力等 ,同时不会对人体产生副作用 ,作
为一种绿色安全的新型健康饲料 ,将会产生显著的经济效益
和社会效益。
饮用水的净化现在已经是一个全世界共同关注的课题 。
在发展中国家 ,饮用水的质量通常得不到保障;而在发达国
家 ,长期应用化学净水剂 ,残留在水中的化学物质可能损害
健康 ,净水之后的残渣造成的环境问题不容忽视 。因此 ,天
然净水剂以其成本和环境友好的优势重新引起人们的重视 。
辣木净水剂的一系列优点使其成为天然净水剂的首选 。但
是 ,要使辣木净水剂真正得到商业化的大规模应用 ,还有一
些问题需要研究解决 ,包括辣木栽培 、净水剂的大规模纯化 、
净水设备的配套 、天然净水剂产品的生产和应用的规范化 、
标准化;系统的经济性评估等相关多学科的综合研究;通过
严格的毒理学研究结果取得相关卫生主管部门的应用许可 ,
从而进行市场开发等工作 。真正大规模应用之后 ,辣木的培
育 、种植 ,辣木油 、辣木净水剂等相关产品的深加工等都会有
相当好的经济效益 ,这反过来又会促进辣木产业的发展 ,促
进辣木净水剂的广泛应用 。
5 问题与建议
辣木蛋白的开发利用在产业化方面可能出现的问题主
要会在原料成本方面 ,至于它的深加工产品 ,不管是用来做
饲料 、净水还是做化妆品 、保健品 ,如果价格合适的话 ,市场
将会是比较乐观的 ,以下主要从原料 、成本 2方面来分析。
5.1 原料基地问题 辣木由于是一种从热带亚热带引进的
植物 ,我国的适生区主要在云南 、两广 、福建 、四川的攀枝花
等地 ,使得在规模化种植上受到了地理 、气象等条件的限制 ,
影响了原料基地的建设。另一方面 ,虽然说辣木是一种耐贫
瘠 、耐干旱的植物 ,但仍然还是会受水肥 、立地条件的限制 ,
如栽在肥力较好的耕地里一年就可长到 8、9 m高 , 10 cm左
右粗 ,当年就可开花结实;但是如果是长在贫瘠的荒野或者
造林困难的地方 ,虽然与某些植物相比 ,确实长得相对好一
些 ,但一年也仅长 3、4 m高 , 4 cm左右粗细 ,而且叶子和果实
的生物量都较低。要想使辣木蛋白的加工利用产业形成规
模 ,就需要大量地种植辣木 ,这样才能有原料来源保障 。最
好的办法是根据地区的实际产业结构情况 ,在某些地区实行
产业结构的调整 ,提高土地的利用价值 ,将收益率较低的农
作物种植换成收益率较高的辣木 ,这样既能保证辣木原料的
基地建设得以实现 ,又能让农民增加收入。
5.2 成本问题 如前所说 ,辣木是一种外来植物 ,对它的生
长习性需要进行较为持久的研究 ,以提高辣木叶和果荚的生
物量 ,降低原料价格 ,从而降低产品价格 。目前国内市场上
的辣木种子主要以供应种植为主 ,很少用来开发产品 ,当然
也有少量的产品 ,如没有经过加工的纯粹的辣木种子 ,售价
100元 /kg左右 ,如果按此价格计算原料成本的话 ,那辣木蛋
白的生产成本将会很高 ,可以说无应用价值。要想开发辣木
蛋白产品 ,就必须使辣木种子原料的成本降下来 ,降到 20
元 /kg以下 ,企业才会有利润空间 。此外 ,辣木蛋白的生产成
本也是不容忽视的 ,其中高效 、低耗的蛋白提取分离技术可
以降低生产成本以及开发精深加工产品 ,提升产品品质。对
此 ,可以采取企业投资 、科技界投技术的产 、学 、研结合的路
子 ,利用企业的产供销优势和科研机构人才 、设备等方面的
研究力量 ,共同开发辣木蛋白的提取分离技术 ,互惠互利 ,成
果共享 。
总之 ,大力开展辣木优良品种筛选技术 、无性繁殖技术 、
叶用辣木定向培育与规范种植技术 、果用辣木林农复合经营
技术等方面的研究 ,将研究成果大面积推广 ,最好是推广到
每一家农户 ,实行 “农户 +企业 +科研 ”的产业结构链 ,大规
模地建设辣木原料基地。企业 、科研挂钩开发辣木蛋白的提
取分离技术 ,使研究成果及时转化成生产力 ,是辣木蛋白价
值的开发利用得以实现的有效保障。
参考文献
[ 1] 刘昌芬 ,李国华.辣木的研究现状及其开发前景 [ J].云南热作科技,
2002, 25(3):20-24.
[ 2] 张燕平 ,段琼芬 ,苏建荣.辣木的开发与利用 [ J].热带农业科学, 2004,
24(4):42-48.
[ 3] BABUK, RAJANS.Floralbiologyofannualdrumstick[ J].Journalof
TropicalAgriculture, 1996, 34(2):133-135.
[ 4] 吴征镒.中国植物志 [ M].北京:科学出版社 , 2003:6-8.
[ 5] ANWARFAROOQ,UMERR.Physico-chemicalcharacteristicsofMoringa
olerferaseedsandseedoilfromawildprovenanceofpakistan[J].PakJ
Bot, 2007, 39(5):1443-1453.
[ 6] ANWARFAROOQ, BHANGERMI.AnalyticalcharacterizationofMoringaoleiferaseedoilgrownintemperateregionsofPakistan[J] .JournalofAg-
riculturalandFoodChemistry, 2003, 51(22):6558-6563.
[ 7] 中国预防医学科学院,营养与食品卫生研究所.食物成分表[ M].北京:
人民卫生出版社 , 1992.
[ 8] REYESSN.Moringaoleiferaandcratyliaargentea:Potentialfodderspe-
ciesforruminantsinNicaragua[ J] .ActaUniversityofAgriculturalSci-
ences, 2006, 1:7050.
[ 9] AKINBAMIJOOO,ADEDIRANSA, NOUALAS,etal.Moringafodderin
ruminantnutritionintheGambia[EB/OL].[ 2008-09-01] .htp://www.
moringanews.org/documenbs/fodder.doc.[ 10] 李树荣,许琳 ,毛夸云 ,等.添加辣木对肉用鸡的增重试验[ J].云南大
学学报, 2006, 21(4):545-549.
[ 11] NDABIGENGESEREA, NARASIAHKS.Qualityofwatertreatedbyco-
agulationusingMoringaoleiferaseeds[ J].WaterRes, 1998, 32:781-
789.
[ 12] OKUDAT, BAESAU, NISHIJIMAW, etal.Isolationandcharacterisation
ofcoagulantextractedfromMoringaoleiferaseedbysaltsolution[J] .Wa-
terRes, 2001, 35:405-410.
[ 13] GHEBREMICHAELKA,GUNARATNAKR, HENRIKSSONH,etal.A
simplepurificationandactivityassayofthecoagulantproteinfromMorin-gaoleiferaseed[J] .WaterRes, 2005, 39:2338-2344.
[ 14] MCCONNACHIEGL, FOLKARDGK, MTAWALIMA,etal.Fieldtrails
ofappropriatehydraulicflocculationprocesses[J] .WatRes, 1999, 33(6):
1425-1434.
[ 15] ANWARF, LATIFS, ASHRAFM, etal.Moringaoleifera:Afoodplant
withmultiplemedicinaluses[J].PhytotherRes, 2007, 21:17– 25.
[ 16] 新浪女性.ilume北京炫目发布新品莹润系列[ EB/OL].(2007-11-09)
[ 2008-09-01] .htp://www.sina.com.cn.
14086 安徽农业科学 2008年