全 文 ：中国农业大学学报　２０１２，１７（６）：２３９－２４６
Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
亚麻荠作为生物柴油原料树种的研究现状与前景分析
谢光辉　秦 烁　薛 帅　梁振兴
（中国农业大学 农学与生物技术学院／国家能源非粮生物质研发中心，北京１００１９３）
摘　要　亚麻荠（Ｃａｍｅｌｉｎａ　ｓａｔｉｖａ（Ｌ．）Ｃｒａｎｔｚ）是一种新兴的柴油植物。笔者就国内外亚麻荠的研究现状与前景
进行综合述评，从其生物学及农艺学研究现状入手，阐述亚麻荠的生物学特点、栽培特性、良种选育、抗旱及抗病虫
害特性，重点介绍了亚麻荠油脂和油脂甲酯的理化性质及其生产生物柴油的可行性研究进展。最终还论述了亚麻
荠在我国的发展前景，并根据现阶段存在的问题，给出了相应的建议。
关键词　生物能源；柴油植物；亚麻荠；研究进展
中图分类号　ＴＱ　６４６．１；Ｓ　５６５．９　　　文章编号　１００７－４３３３（２０１２）０６－０２３９－０８　　　文献标志码　Ａ
收稿日期：２０１２－０７－１２
基金项目：国家科技基础性工作专项重点项目（２００８ＦＹ１１０４００）
第一作者：谢光辉，教授，主要从事非粮生物质原料研究，Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｉｅｇｈ＠ｃａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ　ｏｆ　Ｃａｍｅｌｉｎａ　ｓａｔｉｖａ （Ｌ．）Ｃｒａｎｔｚ
ａｓ　ａ　ｐｌａｎｔ　ｏｆ　ｂｉｏｄｉｅｓｅｌ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ
ＸＩＥ　Ｇｕａｎｇ－ｈｕｉ，ＱＩＮ　Ｓｈｕｏ，ＸＵＥ　Ｓｈｕａｉ，ＬＩＡＮＧ　Ｚｈｅｎ－ｘｉｎｇ
（Ｃｏｌｅｇｅ　ｏｆ　Ａｇｒｏｎｏｍｙ　ａｎｄ　Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ／Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｒ＆Ｄ　Ｃｅｎｔｅｒ　ｆｏｒ　Ｎｏｎ－ｆｏｏｄ　Ｂｉｏｍａｓｓ，
Ｃｈｉｎａ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１００１９３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｅ　ａｉｍ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｒｅｐｏｒｔ　ｉｓ　ｔｏ　ｒｅｖｉｅｗ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　ｃａｍｅｌｉｎａ　ｗｈｉｃｈ　ｗａｓ　ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ　ａｓ　ａ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｂｉｏｄｉｅｓｅｌ
ｐｌａｎｔ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｅ　ｉｔｓ　ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ．Ｔｈｅ　ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｃｕｌｔｉｖａｔｅｄ　ｃｈａｒａｃｔｅｒ，ｂｒｅｅｄｉｎｇ，ｄｒｏｕｇｈｔ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ａｎｄ
ｐｅｓｔ－ｒｅｓｉｓｔａｎｔ　ａｒｅ　ｆｉｒｓｔｌｙ　ｒｅｖｉｅｗｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ｔｈｅ　ｒｅｐｏｒｔ　ｆｏｃｕｓｅｓ　ｏｎ　ｐｒｅｓｅｎｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｃａｍｅｌｉｎａ
ｓｅｅｄ　ｏｉｌ　ａｎｄ　ｍｅｔｈｙｌ　ｅｓｔｅｒ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｏｆ　ｕｓｉｎｇ　ｉｔｓ　ｏｉｌ　ｆｏｒ　ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ　ｂｉｏｄｉｅｓｅｌ　ｆｕｅｌ．Ｆｉｎａｌｙ，
ｔｈｅ　ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ　ｏｆ　ｃａｍｅｌｉｎａ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ａｎｄ　ｏｕｒ　ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　ｅｆｅｃｔｉｖｅ　ｆｕｔｕｒｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃａｍｅｌｉｎａ
ｓｅｅｄ　ｏｉｌ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ　ａｒｅ　ｏｆｅｒｅｄ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｕｒｅｎｔ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｔｈａｔ　ｌｉｍｉｔ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｃａｍｅｌｉｎａ．
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ｂｉｏｅｎｅｒｇｙ；ｂｉｏｄｉｅｓｅｌ　ｐｌａｎｔ；ｃａｍｅｌｉｎａ；ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｐｒｏｇｒｅｓｓ
　　随着化石能源消耗对全球经济、政治及环境所
带来的负面效应的显现，寻找开发清洁可替代的可
再生能源已成为紧迫任务。生物质能作为可再生能
源，其原料具有良好的稳定性和储能性，产品具有多
样性，能量生产过程具有环保和资源循环利用功能，
而被认定为替代化石能源最具有前景的新能源［１－２］。
生物柴油作为生物质能的一种，其能量密度高、便于
储存与运输、固有润滑性及安全性能高［３］，已在西方
国家产业化发展与市场化利用。但是随着整条产业
链的快速发展，诸如原料短缺、原料成本过高等问题
开始凸现并限制了产业发展速度，致使全球生物柴
油产业进入瓶颈发展期。比如由于原料短缺，我国
２００７年的生物柴油产量仅有约３０万ｔ，产能利用率
只有１０％［４］。
为解决原料匮乏问题，全世界范围内都在积极
寻找适合各地区气候与生态条件的柴油植物类型。
依据高产油量、低农业投入、可利用农闲季节或在贫
瘠边际地生产、副产品可再开发利用等标准，筛选出
了诸如麻疯树［５－６］、海滨锦葵［７－８］、工程微藻［９］等优良
柴油植物。亚麻荠（Ｃａｍｅｌｉｎａ　ｓａｔｉｖａ （Ｌ．）Ｃｒａｎｔｚ）
作为一种抗逆性极强的油料作物，随着对其油脂及
油脂甲酯理化性质和用其生产生物柴油可行性分析
中 国 农 业 大 学 学 报 ２０１２年 第１７卷　
研究的不断深入［１０－１４］，而被认定为发展潜力巨大的
新兴柴油作物。我国的亚麻荠种植及研究历史较
短，且集中在对其食用性质及栽培技术方面的研
究［１５－１７］，对其能源性质方面鲜有报道。为此，本文就
国内外亚麻荠研究现状尤其是对其能源性质进行详
细述评并对亚麻荠在我国的发展前景进行展望。
１　亚麻荠生物学及农艺学研究现状
１．１　植物学特点
亚麻荠（Ｃａｍｅｌｉｎａ　ｓａｔｉｖａ （Ｌ．）Ｃｒａｎｔｚ）属于十
字 花 科 （Ｂｒａｓｓｉｃａｃｅａｅ），亚 麻 荠 属 （Ｃａｍｅｌｉｎａ
Ｃｒａｎｔｚ），该属有１０多个品种和变种，我国有５个品
种和１个变种。目前我国栽培的亚麻荠分为冬型和
春型两大类型，均为长日照的一年生草本植物。株
高８０～１４０ｃｍ，直根系，叶披针形，有全缘叶和缺刻
型叶等多种形态，长１～１５ｃｍ，宽１．５～３．０ｃｍ。茎
木质化程度中等，在短缩茎和伸长茎上可出生多个
分枝，并发育为总状花序，花黄色［１５］。花序呈疏松
伞状，在果期伸长，长达２０ｃｍ以上。角果呈倒梨
形，长６～１４ｍｍ，宽４．５～５．５ｍｍ，每株可结荚
５００～２　０００个以上，单荚种子粒数一般为１６～２０
粒［１８］。种子棕褐色，卵圆形，种子小，长约１．２ｍｍ，
宽０．８～１ｍｍ，千粒重一般为０．９６～１．２１ｇ，最高
可达１．８１ｇ［１９］。
１．２　栽培特性
亚麻荠是一种低投入的油料作物，主要原因是
需肥量低、耐旱和抗病虫害［２０］。油料作物的产量及
品质主要受水分和氮肥的限制，而亚麻荠需水量及
用肥量都明显低于小麦和油菜等作物。在养分平衡
的土壤中，增加氮肥施用量能提高其种子含油量和
蛋白质产量［２１，２３－２４］。相比于氮肥，亚麻荠对田间土
壤含水量变化的反应更敏感，田间土壤湿度过大及
水分缺失对亚麻荠的生长均会产生不利影响［２１－２２］。
Ｂｅｒｔｉ［２０］研究发现亚麻荠种子产量与播种日期、种植
品种和环境条件三者交互作用有显著相关关系，但
对某一固定品种而言，播种日期对其种子产量没有
显著影响。据Ｃｒｏｗｌｅｙ［２５］研究，每公顷５ｋｇ的播种
量在田间可有较好的长势和产量，而在我国条件下
每公顷２．５ｋｇ的播种量（条播）即可保证足够的株
数和产量，栽培行距一般为２０～３０ｃｍ。但在干旱
条件下，可通过提高播种密度的方式（≥１１０万株／
ｈｍ２）来提高产量［２６］。通过对亚麻荠成熟期的表现
性状研究表明，当８０％的角果由黄色变成淡褐色时
开始成熟［２７］，且成熟时角果果皮较硬，不易破碎，成
熟后较长的时间内不会裂开，即使成熟后延迟一个
月收获也不易造成产量损失［２５］。这可以延长亚麻
荠的收获时间，使其可在成熟后最适宜的天气条件
下收获，以减少收获过程中的损失。
１．３　我国的良种选育
我国亚麻荠野生资源丰富，据《中国植物志》第
３３卷记载，在我国有亚麻荠属５个种和１个变形，
它们分别是亚麻荠（Ｃａｍｅｌｉｎａ　ｓａｔｉｖａ　Ｃｒａｎｔｚ）、小果
亚麻荠（Ｃ．ｍｉｃｒｏｃａｒｐａ Ａｎｄｒｚ）、小叶亚麻荠（Ｃ．
ｍｉｃｒｏｐｈｙｌｌａ　Ｚ．Ｘ　Ａｎ）、森林亚麻荠（野生亚麻荠）
（Ｃ．ｓｙｌｖｅｓｔｒｉｓ　Ｗａｌｒ）、云南亚麻荠（Ｃ．ｙｕｎａｎｅｎｓｉｓ
Ｓｍｉｔｈ）和长柄亚麻荠（Ｃ．ｍｉｃｒｏｃａｒｐａｆ．ｌｏｎｇｉｓｔｉｐａｔａ
Ｚ．Ｘ　Ａｎ），占全世界野生资源的５０％，但栽培历史
较短。为了解决规模化生产中品种短缺的问题，国
内科学家在育种技术方面进行了诸多探索。张永泰
等以亚麻荠无菌苗幼叶为试验材料，建立原生质体
培养及植株再生的实用技术体系，为开展原生质体
融合及遗传转化提供条件［２８］。中国农业大学与北
京康福多生物技术发展有限公司合作，采用由国外
引进的栽培亚麻荠与国内野生的长柄亚麻荠进行杂
交培育成了一种适合于国内栽培的亚麻荠品种，并
在配套栽培技术措施方面也进行了深入研究。在
２００２—２００４年，该品种在我国山西、新疆、河南、山
东和河北５个省市进行了示范种植［２９－３１］。近几年
来，中国农业大学亚麻荠研究组一直致力于新品种
选育研究，通过引种、选择育种、诱变育种等技术，目
前已经选育出适合春播的春性品系１０余份，适合广
大北方地区秋播种植的冬性品系２０余份。
１．４　抗旱性及抗旱机理
Ｈｕｎｓａｋｅｒ［２６］基于亚麻荠整个生育期的水分蒸
腾量模拟了其根系生长的动态模型并用于预测不同
生育时期的水分消耗量。研究结果表明，亚麻荠在
干旱地区生长良好且不影响产量。主要原因为其种
子外层含有５．６７％的胶质，这层胶质可吸贮种子重
量１８１．７２倍以上的水分，使种子在很短的时间即可
吸足大量水分，供给萌发及苗期所需，因而亚麻荠具
有极强的抗旱性能［３２］。另外，亚麻荠的根系能深入
到土壤下１．４ｍ，吸水能力强。虽然如此，当植株处
在极端水分胁迫下时，其产量仍会下降［２６］。
１．５　抗病虫害特性及机理
亚麻荠抗病虫害能力强，对十字花科中常见的
黑斑病和炭疽病高抗［３３］，仅有霜霉病在年际间重复
０４２
　第６期 谢光辉等：亚麻荠作为生物柴油原料树种的研究现状与前景分析
发生和萝卜菜跳甲有时存在着较大的种群数
量［３４－３５］。主要原因是亚麻荠叶组织在接受到少量的
病原物侵染后会迅速产生并积累一种植物抗毒素，
以阻止病原物在叶面上定殖，而这种抗毒素对许多
真菌和细菌具有较强的抗性，此种机制使亚麻荠有
较强的抗病害能力［３６］。另外，Ｓéｇｕｉｎ－Ｓｗａｒｔｚ［３３］还
发现亚麻荠新品种能抗茎腐、根腐、霜霉病等多种病
害。邓曙东［３７］的实验表明，亚麻荠叶片对小菜蛾初
孵幼虫具有较强的致死作用（３ｄ后校正死亡率为
７９．２％）。
２　亚麻荠种子油脂及油脂甲酯特性研究进展
２．１　种子的油脂组成
亚麻荠籽含油率约为４０％［３８－４１］，但不同年际
间、不同气候及水肥条件下会有所变动［２０，２３，４２－４５］，且
生长条件还会影响亚麻荠油的脂肪酸组成［４６］。通
常种子油脂中α－亚麻酸和亚油酸等不饱和脂肪酸
含量高，而饱和脂肪酸含量较低。以下以 Ｍｏｓｅｒ［１１］
的研究为例，种子油脂中不饱和脂肪酸含量高达
８５．５％以上，而饱和脂肪酸含量仅为１１％（表１）。
虽然油脂中含有高浓度的不饱和脂肪酸，但是其冷
榨油具有较高的稳定性，主要是其中维生素Ｅ（含量
达７００ｍｇ／ｋｇ）、极性酚类化合物（含量达１２８ｍｇ／
ｋｇ）等抗氧化类物质含量丰富［１１，４７］，保证了不饱和
脂肪酸不被自然因子所氧化。另外，这些不饱和脂
肪酸中含有营养丰富的ω－３［４６］，其对动物肉的品质
有改善作用［４８－４９］。油脂中还含有大量的固醇类物
质，其中菜籽甾醇和胆固醇含量极高［４０］。
表１　亚麻荠籽油和油菜籽油的脂肪酸组成
Ｔａｂｌｅ　１　Ｆａｔｔｙ　ａｃｉｄ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃａｍｅｌｉｎａ　ｏｉｌ　ａｎｄ　ｃａｎｏｌａ　ｏｉｌ ％
脂肪酸种类 棕榈酸 硬脂酸 油酸 亚油酸 亚麻酸 花生酸 二十碳烯酸 芥酸 其他
亚麻荠油 ６．８　 ２．７　 １８．６　 １９．６　 ３２．６　 １．５　 １２．４　 ２．３　 ３．５
油菜籽油 ４．６　 ２．１　 ６４．３　 ２０．２　 ７．６　 ０．７　 ０．０　 ０．０　 ０．５
　　注：数据来源于 Ｍｏｓｅｒ［１１］。
　　从表１可以看出，亚麻荠油脂的多不饱和脂肪
酸（不饱和键≥２）的含量非常高（５２．２％），几乎是油
菜油脂含量（２７．８％）的２倍；长链脂肪酸含量高，尤
其是二十碳烯酸（Ｃ２０：１＞１０％）。Ｂｕｄｉｎ［５０］的研究
表明，由于多不饱和脂肪酸（ＰＵＦＡ）相比于单不饱
和脂肪酸（ＭＵＦＡ）对油脂氧化性的影响更大，所以
ＰＵＦＡ／ＭＵＦＡ比饱和脂肪酸／不饱和脂肪酸能更
好的作为其抗氧化性指标。而在亚麻荠油脂中，这
个比率和大豆相似，高于加拿大油菜，但低于亚麻和
向日葵［４０］，说明仅从油脂组成的角度而言亚麻荠油
脂的抗氧化性能力仅次于加拿大油菜。
２．２　种子油脂特性
从作为生物柴油原料的角度衡量亚麻荠油脂特
性，它表现出如下特点，如表２所示。
表２　亚麻荠籽油和油菜籽油的物理化学性质
Ｔａｂｌｅ　２　Ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｃａｍｅｌｉｎａ　ｏｉｌ　ｗｉｔｈ　ｃａｎｏｌａ　ｏｉｌ　ｓｈｏｗｎ　ｆｏｒ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ
性 质 倾点／℃ 浊点／℃ １１０℃氧化安定性／ｈ　 ４０℃运动黏度／（ｍｍ２／ｓ） 酸值／（ｍｇ　ＫＯＨ／ｇ）碘值／（ｇ　Ｉ２／１００ｇ）
亚麻荠油 －１０ －１７　 ２．２　 ２８．２８　 ２．０６　 １５１
油菜籽油 －９ －２１　 １０．３　 ３６．２８　 ０．０４　 １１０
　　注：数据来源于 Ｍｏｓｅｒ［１１］。
　　１）碘值作为反映油脂或油脂甲酯的不饱和程度
的指标与不饱和脂肪酸的含量成正比。亚麻荠油脂
的碘值（１５１ｇ　Ｉ２／１００ｇ）较高且显著超出了欧盟生
物柴油标准的最高限值（１２０ｇ　Ｉ２／１００ｇ）。而随着
不饱和脂肪酸含量的增加，脂肪酸甲酯的不稳定性
增强，表现为氧化速率将成几十倍的增长［５１］，与之
相反的是低温流动性的增强。鉴于亚麻荠油脂高含
量的不饱和脂肪酸，其油脂甲酯在高温条件下抗氧
化性较差（１１０℃条件下的氧化诱导期仅为２．２ｈ），
但抗低温能力较强（倾点为－１０℃）。
２）亚麻荠油脂的运动黏度较大（２８．２８ｍｍ２／ｓ，
４０℃），不能在现有压缩柴油机中顺利燃烧，需要对
１４２
中 国 农 业 大 学 学 报 ２０１２年 第１７卷　
其改造以使其运动黏度减小到合理水平。经过转酯
化反应后，其油脂甲酯的运动黏度减小到了原来的
１／７，可直接用于未改造的压缩柴油机并表现出良好
的燃烧性能。
３）据Ｂｅｒｎａｒｄｏ［１３］研究表明，亚麻荠油的最大输
出功率（４３．２５ｋＷ）比２号矿物油的输出功率
（３８．５０ｋＷ）高１２．３％，因此亚麻荠油更适合做为商
用车或航空燃料的来源，也预示其在生物能源领域
有巨大的开发潜力。
４）亚麻荠油脂含有高浓度的游离脂肪酸，其酸
值（２．０６ｍｇ　ＫＯＨ／ｇ）显著高于油菜籽油的酸值
（０．０４ｍｇ　ＫＯＨ／ｇ），致使其油脂甲酯化需要采用与
油菜油脂不同的工艺。据Ｆｒｈｌｉｃｈ［１０］研究发现在
实验室条件下未经前处理的亚麻荠油脂的甲酯产率
仅为８６％，远低于油菜油脂的９７．４％，而经过脱酸
处理后的亚麻荠油脂的甲酯产率达９７．８％，还略高
于油菜油脂的甲酯产率。
对亚麻荠油脂特性分析结果表明，除了具有较
高的碘值与酸值外其它理化特性都优越于现有的生
物柴油原料类型。Ｚａｌｅｃｋａｓ［５２］的研究表明，上述缺
陷可以通过与废食用油混合使用得到解决。因此，
亚麻荠种子油脂在生物质能源领域的具有广阔的发
展潜力。
２．３　亚麻荠种子油脂甲酯的重要特性
亚麻荠种子油脂甲酯化产物形成的生物柴油，
已经在波音７４７－３０飞机及美国战斗机上进行试验，
表明喷气式飞机无需进行发动机改造就可以采用亚
麻荠柴油调合油作为动力来源［１３－１４，５３］。从表３可以
看出，在亚麻荠油甲酯的理化指标数据中除了碘值
与氧化安定性超出标准之外，其他各项指标均符合
国家《柴油机燃料调和用生物柴油（ＢＤ１００）国家标
准》（ＧＢ／Ｔ　２０８２８）。低含硫量，高十六烷值及原料
来源的可再生性，是低硫柴油无法与亚麻荠柴油比
拟的优势。
表３　亚麻荠油甲酯的理化特性及与低硫柴油和国标ＧＢ／Ｔ　２０８２８的比较
Ｔａｂｌｅ　３　Ｐｈｙｓｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｃａｍｅｌｉｎａ　ｏｉｌ　ｍｅｔｈｙｌ　ｅｓｔｅｒ　ｗｉｔｈ　ｌｏｗ　ｓｕｌｆｕｒ　ｄｉｅｓｅｌ
ａｎｄ　Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓｔａｎｄａｒｄ　ＧＢ／Ｔ　２０８２８ｓｈｏｗｎ　ｆｏｒ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ
性 质　　　 冷滤点／℃
１１０℃氧化
安定性／ｈ
４０℃运动
黏度／（ｍｍ２／ｓ）
酸值／
（ｍｇ／ｇ）ＫＯＨ
碘值／
（ｇ／１００ｇ）Ｉ２
十六烷值 硫含量／１０－６
国标ａ 报告 ＞６　 １．９～６．０ ＜０．８０　 １２０ｂ ＞４９ ＜５０
亚麻荠油甲酯 －３　 ２．５　 ４．１５　 ０．３１　 １５１　 ５２．８　 ３
低硫柴油 －１７ ＞２４　 ２．３０　 ０ —ｃ　 ４１．４　 ８
　　注：数据来源于 Ｍｏｓｅｒ［１１］；ａ国标指ＧＢ／Ｔ　２０８２８．；ｂ欧盟标准；ｃ没有测定。
　　运动黏度作为衡量流体内部摩擦阻力大小的尺
度，影响燃料的流动性能及雾化性能［５４］。燃料在发
动机的燃烧过程中首先在喷油口处进行雾化，然后
喷射入压缩缸中进行燃烧。运动黏度影响燃料雾化
颗粒的尺寸及在喷油口处的渗透性能［５５］。燃料运
动黏度高，导致其流动性差、雾化后的油滴颗粒直径
大，表现为喷油器喷油困难、混合气组成不均匀、燃
烧不完全、燃料消耗量增大；而运动黏度过低，燃料
流动性能过强，导致燃料流失，表现为喷入气缸的燃
料减少，发动机效率下降。这也正是要将植物油脂
进行甲酯化的真正原因：植物油脂甲酯的运动黏度
（２～８ｍｍ２／ｓ）仅为植物油脂黏度（４０～６０ｍｍ２／ｓ）
的１／８左右。据实验室测定，亚麻荠柴油运动黏度
为４．１５ｍｍ２／ｓ（４０℃）（表３），符合我国生物柴油标
准对运动黏度的限定范围（１．９～６．０ｍｍ２／ｓ）。
生物柴油的低温流动性能是限制其使用区域的
重要指标，通常用冷滤点、倾点、浊点表示。冷滤点
作为最接近柴油实际最低使用温度的指标，是生物
柴油低温流动性能的一个最为科学的表征参数。但
由于我国纬度范围跨度大，南北气温特别是南北冬
季气温的差异极大，以单一的冷滤点对全国的冬用
生物柴油做出限制是不科学且不可行的。因此，国
标ＧＢ／Ｔ　２０８２８对生物柴油冷滤点没有做硬性规
定，但需要报告。亚麻荠柴油冷滤点较高为－３℃，
与柴油（冷滤点－１７℃）（表３）相比，其使用地区会
受到一定限制。但是可以通过与其他矿物柴油或者
生物柴油混合，来扩大其使用范围。据Ｆｒｈｌｉｃｈ［１０］
研究，将亚麻荠柴油与矿物柴油按照１０∶０，６∶４，
４∶６，０∶１０的比例混合后，混合柴油的冷滤点从
－３℃降低到－１５℃。由此可以看出，冷滤点较高
２４２
　第６期 谢光辉等：亚麻荠作为生物柴油原料树种的研究现状与前景分析
并不能真正限制亚麻荠柴油的使用。
氧化安定性是生物柴油作为燃料的一个非常重
要的指标。不饱和脂肪酸的自动氧化主要受其双键
数量和位置的影响，其过程尚未摸清。一般来说不
饱和脂肪酸含量越高，氧化安定性越差［５６－５７］。亚麻
荠油甲酯的氧化安定性（２．５）低于国标的最低标准
值（６）（表３），但可以通过添加抗氧化剂和稳定剂的
方式提高其抗氧化性能，Ｚａｌｅｃｋａｓ还通过研究筛选
出了高效的抗氧化剂和稳定剂［５２］。
柴油的经济性能是消费者选择哪类柴油的首要
参考指标。Ｆｒｈｌｉｃｈ［１０］的车试结果表明（表４）无论
采用何种发动机，测试多远的距离，亚麻荠柴油与矿
物柴油在燃料经济性能方面均没有显著性的差异。
在五十铃越野车上亚麻荠柴油的燃料经济性能只比
矿物柴油的低２％，而在标志３０６上的测试结果低
１．５％～４．６％。Ｂｅｒｎａｒｄｏ［１２］有相似的研究结果，亚
麻荠柴油的燃料经济指标为１２．５７ｋｍ／Ｌ，略低于２
号矿物柴油（１４．０３ｋｍ／Ｌ）。日本在波音７４７－３００
上使用由亚麻荠油（８４％）、麻疯树油（１５％）、藻类
（１％）精制混合的生物燃料与普通航空燃油混制而
成的“混合生物航空燃油”进行了１．５ｈ的试飞。试
飞结果表明，由生物燃料混合燃油驱动的发动机的
性能没有任何不同［１３］。美国可持续油品公司
（Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ　Ｏｉｌｓ）使用５０％亚麻荠油混配物的
ＨＲＪ８－ＪＰ８燃料在美国空军 Ａ－１０Ｃ飞机上试飞，与
石油喷气燃料相比，该燃料可减少超过８０％的碳排
放量［１４，５３］。
表４　亚麻荠油甲酯与矿物柴油在五十铃越野车
及标志３０６中的燃料经济性能比较
Ｔａｂｌｅ　４　Ｆｕｅｌ　ｅｃｏｎｏｍｙ　ｏｆ　ｃａｍｅｌｉｎａ　ｅｓｔｅｒ　ａｎｄ　ｄｉｅｓｅｌ　ｏｉｌ
ｉｎ　Ｉｓｕｚｕ　Ｔｒｏｏｐｅｒ　ａｎｄ　Ｐｅｕｇｅｏｔ　３０６
ｆｏｒ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ
测试车辆
型号
测试
距离／ｋｍ
测试用油
类型
燃料经济性／
（ｋｍ／Ｌ）
五十铃越野车 ７５０９ 亚麻荠柴油 １０．９２
８９１５ 矿物柴油 １１．１８
标志３０６　 ５８ 亚麻荠柴油 １７．６１
矿物柴油 １８．０７
１０１ 亚麻荠柴油 １８．０６
矿物柴油 １８．９３
　　注：数据来源于Ｆｒｈｌｉｃｈ［１０］。
Ｈｏｅｋｍａｎ［５６］的研究认为，影响生物柴油燃料的
两个关键指标是低温流动性和氧化安定性。从以上
对亚麻荠油脂甲酯特性的分析结果表明，虽然上述
两个指标均未达到国家标准值，但可以通过加工、混
合的方法使其达到标准。亚麻荠柴油与矿物柴油在
燃料经济性能方面也没有显著性的差异。因此，亚
麻荠柴油可以在我国作为矿物柴油的替代燃料进行
利用。
３　国内外有关亚麻荠作生物柴油的可行性
研究
　　亚麻荠作为生物柴油的原料植物被许多国家的
学者认可，他们针对大规模种植和应用问题，从油脂
特性、栽培措施、生产成本、市场概况与制造工艺等
方面进行了研究并依据各地条件进行可行性分析。
Ｚａｌｅｃｋａｓ［５２］分析了在立陶宛用亚麻荠油生产生
物柴油的可行性，认为影响生物柴油品质的主要因
素是油脂中的碘值与氧化安定性，并对其改造以使
其达到立陶宛的生物柴油标准。
在生物柴油生产成本方面的研究表明加拿大油
菜和芥菜的成本为 ＭＹＭ８１０／ｈｍ２，而亚麻荠的成
本仅为 ＭＹＭ４９０／ｈｍ２［２０］，主要原因是亚麻荠是一
种低投入性的作物，并且副产物ω－３可以作药物。
而当前亚麻荠发展的最大的障碍是市场需求小，所
以开辟新的市场是亚麻荠生物柴油得以发展和应用
的关键。另外，目前亚麻荠生物柴油的生产成本还
高于２号石化柴油，产业发展还需要政府的扶持。
Ｙｏｕｎｇ［５９］从农艺特性、风险管理及市场的不稳
定性等方面进行分析，认为亚麻荠并不适合在华盛
顿地区种植用以生产生物柴油。
Ｓｈｏｎｎａｒｄ［５３］用生命周期评价的方法分析了亚
麻荠柴油混配物的碳排放量，显示这种燃料可比石
化燃料减少７５％～８０％的碳排放；另外，通过分析
亚麻荠的栽培特点也证明了其适合在美国北部地区
轮作。
亚麻荠的入侵风险也有学者进行了评估，分析
结果表明亚麻荠的生态入侵能力非常低［６０－６１］，可安
全种植。
亚麻荠生物柴油生产工艺条件的优化也是研究
的热点。Ｗｕ［５８］用碱催化转酯法，通过分析设计的
１６个正交试验结果确定了亚麻荠生物柴油的最佳
生产工艺。研究结果表明，工艺条件对产品质量影
响的重要性依次为催化浓度＞反应时间＞反应温
３４２
中 国 农 业 大 学 学 报 ２０１２年 第１７卷　
度＞甲醇／油；亚麻荠柴油生产工艺的催化浓度、反
应时间、反应温度、甲醇／油分别为１％，７０ｍｉｎ，５０
℃，８∶１。基于这种条件下生产的生物柴油其特性
符合美国标准ＡＳＴＭ　Ｄ６５７１和欧盟标准ＥＮ１４２１４。
４　亚麻荠在中国的发展前景及建议
４．１　亚麻荠柴油产业的发展前景
国内外的诸多研究表明，亚麻荠可以作为生物
柴油，特别是生物质航空用柴油的主要原料作物，它
在我国有巨大的发展潜力和广阔的前景，对我国非
粮生物质能源的研发及利用有重要现实意义和战略
意义。我国发展亚麻荠生产及利用其油脂生产生物
柴油有多方面的优势。
１）亚麻荠具有抗旱﹑抗寒﹑耐瘠﹑耐盐碱、抗
病虫害等优良特性，可以利用我国广阔的边际性土
地进行种植。依据国土资源部１９９６年的全国土地
资源调查、２００２年的土地利用变更调查、２００３年国
土资源部“耕地后备资源调查”显示，我国有自然条
件相对较好，经适当改良即可种植能源植物的边际
性土地约２　１３６×１０４　ｈｍ２。按照１０％的种植比例，
可年产亚麻荠生物柴油１４０～１６０万ｔ，仅此一项即
可替代约１％的柴油消费量（以２０１１年消费量为基
准）。
２）亚麻荠作为节肥﹑节水﹑节药的低投入型的
新兴作物，农户的接受程度高。据中国农业大学研
究表明，亚麻荠生产投入成本仅为油菜生产成本的
６０％。在规模种植条件下，可以利用稍加改造的现
有的油菜、小麦生产机械即可完成播种、田间管理和
收获等生产环节，减少前期研发投入，缩短了投资回
报周期。
３）亚麻荠的加工副产物较多，可以通过高附加
值产品的开发增加利润，降低亚麻荠油脂生产生物
柴油的成本。亚麻荠果皮重量约占种子的６％，果
皮中含有大量天然果胶。原料种子经剥壳（去皮）后
加工冷榨，不仅提高油的品质，去除某些不利成分，
还可生产提炼食用果胶。经冷榨后亚麻荠饼粕中的
蛋白质含量约为４２％～４５％之间，可做为饲料出
售，还可以深加工成食用蛋白质粉、蛋白质饮料、活
性肽和活性蛋白等。初榨油中的维生素Ｅ可单独
提取纯化作为医药和化妆品的原料，深加工后利润
空间更大。
４）亚麻荠油脂甲酯热值高﹑燃料经济性能好﹑
碳排放低，环保效益高。经美国军方初步测试，与石
油喷气燃料相比，５０％亚麻荠柴油与５０％可再生加
氢喷气（ＨＲＪ）混配物的混合动力燃料可以减少超过
８０％的碳排放量，且混合燃油驱动的发动机的性能
没有任何不同［１４］。
５）我国的科学工作者已经利用多种育种手段和
技术，培育出适合我国秋冬播种和春播的多类型亚
麻荠品种（品系），并在我国北京、河北、河南、山东、
山西、陕西、甘肃、新疆、云南和江西等地试种成功，
并形成了各种植区域及高产优质种植模式，为大规
模种植提供技术支持。
４．２　建议
虽然用亚麻荠发展非粮生物质能源的优势明
显，但由于国内研究力量较为薄弱且研究经费较少，
我国的亚麻荠研究工作还处于起步阶段，而亚麻荠
柴油制备工艺研究工作还刚刚开始。为了加速亚麻
荠生物燃料产业的发展，建议从以下几个方面入手。
１）组织专家评估论证亚麻荠作为生物燃料原料
的可行性，为产业发展提供理论支持。通过做亚麻
荠柴油生命周期评价，亚麻荠可种植区域划分，亚麻
荠柴油产业对环境影响等项目，形成亚麻荠在中国
发展生物质能源的可行性分析报告。
２）根据可行性评估报告，制定亚麻荠生物柴油
产业的中长期发展规划，并投入相应资金保证产业
的健康持续发展。中长期规划应着重以下两个方
面：①加速亚麻荠新品种选育工作。将常规育种与
分子育种技术相结合，培育出适合各个生态区域种
植的高含油量、高产量、高抗逆的更适合生产生物柴
油的亚麻荠新品种。为亚麻荠柴油产业发展提供原
料保障；②支持扶植企业研发亚麻荠种子的优化制
油工艺和转化工艺，为亚麻荠生物能源产业化铺垫
道路。
３）加快以亚麻荠种子为原料的高附加值产品开
发。通过研发亚麻酸提取技术、亚麻荠油脂维生素
Ｅ提取技术、果胶提取加工技术、饼粕饲料化、食品
化等先进技术，以提高亚麻荠油脂附加产品的利润，
使亚麻荠柴油取得价格优势。
４）加强媒体宣传与试点研究，深化大众对亚麻
荠的认识，促进对亚麻荠柴油及附加产品的消费，以
保证产业健康快速发展。
参　考　文　献
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５４２
中 国 农 业 大 学 学 报 ２０１２年 第１７卷　
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Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ，Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｉｚａｔｉｏｎ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ
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Ｉｓｓｕｅｓ　ｉｎ　Ｎｅｗ　Ｃｒｏｐｓ　ａｎｄ　Ｎｅｗ　Ｕｓｅｓ．Ａｌｅｘａｎｄｒｉａ：ＡＳＨＡ　Ｐｒｅｓｓ，
２００７：１２４－１３１
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ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ａｎｄ　ｓｕｌｐｈｕｒ　ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ａｆｒｉｃａｎ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ
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责任编辑：袁文业
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