我国山苍子的研究现状及展望.pdf

第 3 7卷 第 2期 2 0 1 0年 6月 福 建 林 业 科 技 J o u r o f F u j i a n F o r e s t r y S c i a n d T e c h Vo I 3 7 No 2 J u n ， 2 0 1 0 d o i ： 1 0 ， 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 7 3 5 1 2 0 1 0 0 2 0 3 8 我国 山苍子 的研究现状及展望 赵婷 ， 陈 国华 ， 张鼎 华 ( 福建师范大学生命科学学院， 福建 福州 3 5 0 1 0 8 ) 摘要： 综述了山苍子的生物学特征、 用途， 以及近年来山苍子的繁殖技术、 造林技术、 精油的提取纯化等方面的研究进展； 总 结 了山苍子资 源开发利用 中存在的问题 ， 提出山苍子研究的方向。 关键词 ：山苍子 ； 研究现状 ； 研究展望 中图分类号： $ 5 7 3 8 文献标识码 ： A 文章编号：1 0 0 2 7 3 5 1 ( 2 0 1 0 ) 0 2 0 1 5 8 0 5 The Re s e ar c h S t at u s a nd Pr o s p e c t o f Lit s e a c u b e b a i n Chi n a ZHAO T i n g ， CHEN Gu o - h u a， ZHANG Di n g - h u a ( S c h o o l o fL if e S c i e n c e ， F u j i a n N o r m a l U n i v e r s i ty， F u z h o u 3 5 0 1 0 8 ， F u j i a n ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h i s p a p e r r e v i e w e d t h e L i t s e a c u b e b a b i o l o g i c a l c h a r a c t e ri s t i c s a n d u s e s I t ma i n l y i n t r o d u c e d t h e r e c e n t r e s e arc h p r o g r e s s o f L i t s e a c u b e b a i n a r e a s i n c l u d i n g r e p r o d u c t i o n t e c h o n l o g y， a ff o r e s t a t i o n t e c h n o l o g y ， o i l e x t r a c t i o n a n d p u ri f i c a t i o n An d i t a l s o s u m ma r i z e d t h e p r o b l e ms o f t h e d e v e l o p me n t a n d u t i l i z a t i o n o f r e s o u r c e s a n d d i s c u s s e d t h e r e s e a r c h d i r e c t i o n o f L i t s e a c u b e b a Ke y wor ds： L i t s e a c u b e b a； r e s e a r c h s t a t u s； r e s e a r c h pr o s p e c t 山苍子( L i t s e a c u b e b a ) 为我国南方重要香料和生物质能源树种。近些年来 ， 国际市场 山苍子油价格一 路飙升， 至 2 0 0 8年底 ， 含 7 0 以上柠檬醛 的山苍子油价格 为 1 0万元 t 以上。我国年产 山苍子油达 2 0 0 0 0 多 t ， 为世界上最大的生产国和出口国， 年出口量达 3 5 0 0 t 左右 ， 产品远销美 、 日、 法 、 德 、 瑞士、 荷兰 等国， 享誉国内外。 山苍子种仁是重要的生物质能源， 含油率达 4 0 以上。随着国际石油价格不断攀升 ， 生物质能源利 用越来越引起人们的重视。近些年来， 我国大力发展生物质能源， 但重点放在了农田发展方面， 如采用大 量甘蔗 、 玉米等进行发酵生产燃料 乙醇 ， 从而造成了糖和 由玉米为主的产品大幅提价 ， 国家发改委紧急叫 停了许多用玉米 、 甘蔗生产燃料乙醇的厂家。随着资源的日益匮乏， 仅仅只利用天然资源和农田作物 已远 远不能满足市场的需求 ， 这也为山地人工培育生物质能源植物提供了广 阔的空间。而 山苍子正是一种将 生态 、 经济、 社会效益高度统一的树种。本文对山苍子的生物学特征、 繁殖造林技术 、 精油的提取纯化利用、 山苍子资源开发利用中存在的问题进行了总结 ， 旨在为将来对山苍子资源更好的开发利用提供参考。 1 山苍子的生物学特征及用途 1 1 形态 特征 山苍子又名木姜子、 山鸡椒、 花椒， 为樟科( L a u r a c e a e ) 木姜子属落叶灌木或小乔木 ， 高3 1 0 m 。山 苍子幼树树皮为黄绿色 ， 老时变成灰褐色， 有 白色斑点 ， 全树具有芳香气味。单叶互生 ， 为披针形或矩圆 形 ， 叶片光滑 ， 羽状脉。花单性 ， 雌雄异株 ， 腋生伞形花序有总梗 ， 花 4 6朵 ， 为黄色小花 ， 花被片 6 ， l 1 月 着生花蕾 ， 翌年 2 月开花。果实为近球形的核果 ， 有短柄 ， 无毛。果实成熟期分 2种 ： 7月 中、 下旬左右 为炼油成熟期 ， 柠檬醛含量最多， 所以采集的果实最适于炼油 ， 此时果皮呈青色， 有 白色的小斑点 ， 破裂后 有强烈的芳香气味； 8 - _ 9月为采种成熟期 ， 采集的种子发芽率可达 7 0 以上 ， 此时果皮 呈黑色 ， 无白色的 收稿 日期 ： 2 0 0 91 11 9 ； 修 回 日期 ： 2 0 0 91 23 1 基金项目： 福建省科技厅重点科技攻关项 目资助( 2 0 0 8 N 0 0 3 5 ) 作者简介 ： 赵婷 ( 1 9 8 7 ) ， 女 ， 安徽 安庆人 ， 福建师 范大学生命科学学院在读硕士研究 生 ， 从事生态学研究。 通讯作者 ： 张鼎华 ， 电话 ： 1 3 3 5 8 2 7 5 6 6 5 。 第 2期 赵婷， 等 ： 我国山苍子的研究现状及展望 小斑点 ， 果皮发皱 ， 柔软易破 ， 破裂后芳香气味较淡。 1 2 自然分布 山苍子喜温湿的环境 ， 主要生长在阳坡 、 采伐迹地 、 火烧迹地 、 荒山灌丛 和稀疏林 中 j ， 要求年平均温 度 1 01 8 ， 可耐 一1 2 c c 低温 ， 年降水量 1 2 0 01 8 0 0 m m， 分布在海拔高度 3 0 01 8 0 0 m的低丘和山地 阳坡 ， p H值 5 6的酸性红壤或黄壤 ， 适与杉木 、 油桐 、 油茶 、 松树等混交种植 。 在全世界范 围内， 山苍子共有 2 5 0余种 ， 主产区在亚洲东部 、 大洋洲和太平洋诸 岛。中国约有 4 6种山 苍子 ， 主要分布于浙江 、 福建 、 湖南 、 湖北 、 江西 、 广东 、 广西 、 云南 、 贵州 、 台湾等省 ( 区) ， 印度 、 印度尼西亚 、 马来西亚等国也有分布 。 1 3利用价值 1 3 1 药用价值 山苍子根 、 茎 、 叶和果实均可人药 ， 可用于治疗风寒感 冒、 劳倦乏力 、 久行脚肿 、 急性乳 腺类疾病 、 虚寒型胃痛 、 外伤出血 、 毒蛇咬伤、 痧胀腹痛腹胀和风湿关节痛等疾病 ， 能治疗血吸虫病 ， 有抗血 栓 、 抗哮喘病和抗过敏功效。 1 3 2 食用价值精制 的山苍子油具有新鲜柠檬果香 味， 是我国 G B 2 7 6 0 -8 6规定 允许使用 的食用香 料 ， 可直接用于糖果糕点 、 口香糖 、 冰淇淋 、 饮料 、 酱类调味品、 调味油及焙烤食品等的调味增香 。 1 3 3 工业价值 山苍子芳香油经分馏得到柠檬醛 ， 可进一步用于生产香皂 、 牙膏 、 香水和香粉等 日用品 和化妆品。从 山苍子 中提取的脂肪油可以制成金属离子沉淀剂 ， 用于对重金属污水 的处理。以山苍子脂 肪油为原料生产的润滑油添加剂 ， 能使润滑油在 6 O低温下不结冻 ， 而高于 6 0又能增加润滑的粘度 ， 因而可用于生产机械工业部门的润滑油和航空润滑油。国外还将 山苍子核仁油及其主要成分月桂酸广泛 用在医药、 冶金 、 化工 、 建筑 、 化学 、 环境保护 、 电子工业等方面 。 1 3 4 农业价值山苍子油具有广谱抑菌性 ， 对黄盐霉 、 桔青霉 、 总状毛霉 、 米根霉等多种霉菌均有较强 的抗菌作用。可以直接消除稻谷中的黄曲霉 ， 对蚕豆 、 玉米的成虫都有较高熏杀作用 ， 能防治茶树 、 棉花黄 萎病和茶毛虫 、 红锈革病 ， 并且对人体无毒 ， 不污染环境 ， 又有宜人 的香味。因此 ， 山苍子油的主要成分柠 檬醛在防治储粮害虫 、 食 品害虫 、 卫生害虫 、 杀菌 防霉及 防治作物病 害等方面具 有突 出优点 ， 发展前景 广阔 。 1 3 5 其他价值山苍子是速生树种 ， 萌芽力强 、 繁殖快 ， 树下植被稀疏 ， 几乎没有茅草等易燃草类 ， 能减 少森林火灾的发生和减缓森林火灾 的蔓延 ， 又因为它是落叶小乔木 ， 而森林火灾大多发生在风干物燥的冬 初 ， 这就避免了冠上火的发生 ， 从而减缓 了林火的蔓延速度 ， 利于扑火 。山苍子可作为南方林 区， 特别是森 林火灾多发地区的生物防火带和天然更新树种 J 。山苍子 的适应性广 ， 生长快 ， 根 系分布广 ， 根蘖多 ， 截 水固土性能好 ， 可用于治理疏林地水土流失 。 2 研究现状 2 1繁 殖技 术 的研究 2 1 1 播种繁殖 山苍子的采种宜选择树龄为 68年生 的优 良单株， 留作采种母树 。在 8月底或 9月 初 ， 当果实表皮呈紫黑色时， 即可采种。种子采 回， 完成后熟作用后 ， 拣去果柄 和枝叶 。如果播种 未经 任何处理的种子 ， 其发芽率仅为 1 7 ， 而除去果皮果肉后 ， 出芽率则上升为 5 1 ， 因为种子含有抑制其发 芽的抑制物质 ， 陈卫军等( 2 0 0 4 ) 研究发现利用草木灰揉搓种子 、 用 H 0 ： 浸种均可以去除山苍子种子中的 抑制物质， 提高其发芽率 ， 发芽率分别高达 6 7 5 和 7 1 0 ， 说 明去除山苍子种子中的抑制物质 ， 是提高 种子发芽率的关键 。如果需要保存种子 ， 可以采回果实去除果皮和果 肉后 ， 用 5 的高锰酸钾溶液消毒 处理 3 5 h ， 取出阴干 ， 然后按 1 ： 3的比例混沙贮藏 ， 沙 的湿度 以能用手捏成团松手 即散开为宜。以后每 隔 2 d翻动种子 1 次 ， 并注意保持沙的湿度 ， 可用喷雾器喷少量 的水保湿 。 2 1 2 扦插繁殖 陈卫军等( 2 0 0 4 ) 通过实验证明山苍子插条 的采集部位与其成活率有很大的关系 ， 从 根颈部位采集萌芽条作为扦插材料 比从树冠南 、 北部采集嫩枝扦插生根成活率要高得多， 其生根成活率可 达 7 0 O 。如因扦插繁殖材料来源有限 ， 也可采用树冠 E嫩枝 给予适 当生根措施来处 理和繁殖 ， 其生根 福 建林 业 科 技 第3 7卷 成活率亦可达到 5 1 7 和 5 5 0 3 1 。赵海鹄等( 2 0 0 8 ) 研究 了不同扦插时间和不同生根试剂及浓度对扦 插生根的影响， 结果表明随着气温升高插条生根需要的时间缩短， 成活率提高。1 1 月份扦插， 温度低， 光 照弱插条生根慢 ； 3月份气温逐渐 回升， 扦插生根快， 且成活率可达到 6 7 以上， 扦插育苗宜选择在春季 3 月份进行。经 1 0 0、 5 0 m g L 的 I B A和 A B T 处理的插条 ， 平均根长较长 ， 侧根多 ， 且根系粗壮 ， 表 明低浓度的生根试剂对根系生长有一定促进作用 。 2 I 3 组织培养繁殖马崇坚等( 2 0 0 5 ) 通过对山苍子不同外植体 的组织培养 的研究结果表明： 山苍子 芽的萌动最早 ， 且成活率高， 生长时问短 ， 诱导效率高达 6 3 7 ， 适合于作为快速繁殖材料 ； 茎的愈伤形成 率为 5 3 0 1 ， 速度较慢 ， 但形成愈伤组织颗粒大， 且茎横放时的诱导速度较快 ， 诱导出的愈伤多， 取材方 便 ， 因而亦比较适合大规模生产 ； 叶的愈伤形成率为 1 0 2 6 ， 生长速度慢 ， 且极易褐变 ， 产生愈伤组织的 能力差 ， 因而不宜用作组织培养材料 。 2 ， 2 造林技术的研究 2 2 1 直播造林一般在 8月下旬一9月底播种最适宜 ， 种子最好是随采 随播 ， 选择肥沃、 疏松 、 向阳且 排灌条件良好 ， p H为 4 5 6 0的沙壤土 ， 整地后 ， 每个穴 ( 宽 3 0 m、 深 1 5 c m) 内播种 6 8粒 ， 覆土 2 e m。 次年春天出苗， 出土 1 5 d后除草、 松土， 7 8月再进行 1 次松土 、 除草 。 2 2 2 苗木造林一般多采用野生苗移栽 ， 少量的可育苗移栽。3 _ 4月 ， 挖取 12年生 、 直径 1 e m左 右 、 无病虫害 、 生长健壮的山苍子苗 ， 苗高5 0 8 0 e m以上 ， 随挖 、 随运 、 随栽 ， 株行距以 I m1 m为宜 ， 每 隔 3 5行可栽 1 行雄株作为授粉树 ， 也可采取隔一定株数的母株混栽 1 棵雄株的配置方法 ， 以提高结实 率。如果在杉木 、 油茶及其他林 内混栽 ， 要以不影响杉木 、 油茶生长为原则 。 2 2 3 扦插造林宜在早春进行。插条从生长健壮无病虫害的雄株以及结果丰产 的雌株上剪取， 插条长 1 5 e m左右， 扦插株行距 1 0 e m1 5 e m， 插条三分之二人土 ， 浇足水 ， 一般成活率 9 0 1 5 j 。 2 2 4 人工促进天然山苍子林更新这是一种简单易行的好方法。其方法是在分布较集 中、 结实较好的 野生山苍子纯林或混交林中， 加强人工抚育管理 ， 去杂去密、 补稀填空 、 调整林相密度 ， 使之成为高产的山 苍子林。对结实较差 、 树势衰老或分布不均的野生山苍子林地 ， 可于 3 月或 7 8月 山苍子成熟后 ， 割 除林地杂草 、 灌木， 火烧后整地， 将落在地上的山苍子种子翻人土 内， 出苗后 ， 经过 2 3 a的抚育管理 ， 山 苍子幼树平均高可达 3 4 m， 成为一片高产 山苍子林 。 2 3 山苍子油的研究 2 3 1 提取及纯化方法的研究 1 ) 精油提取 。从山苍子植物中提取精油一般用水蒸汽蒸馏 ， 其 中又分水中蒸馏 、 水上蒸馏 和水汽蒸 馏 3种。以水汽蒸馏最好， 提取率可达 9 8 。鲍逸培 ( 1 9 9 5 ) 提出了压榨一减压精馏法工艺， 可分提取和 分离 2个步骤。首先采取机械压榨法将山苍子汁液压榨出来 ， 压榨后的残渣再进行水蒸气蒸馏 ， 可将有效 成分完全提尽 ” 。 2 ) 柠檬醛提纯 。山苍子精油的主要成分是柠檬醛， 传统 的柠檬醛提纯方法有水蒸气蒸馏法 、 亚硫酸 氢钠加成法 、 减压蒸馏法 、 微波萃取法 。此外还有陈学恒的三温段减压蒸馏法 ， 杨兆娟等设 计的真空减压蒸馏法 ， 张德权的二氧化碳超临界流体技术萃取 山苍子油研究 | 2 和王发松等的分子蒸 馏技术纯化柠檬醛 。 3 ) 核仁油的分离纯化。水解是 山苍子核仁油开发利用的重要一步 ， 油脂的水解方法主要有皂化酸化 法、 常压催化水解法( T w i t e h e l l 法 ) 、 加酶水解法、 低压 ( 催化或无催化) 间歇水解法、 中压间歇水解法和高 压连续无催化水解法 。周根大等( 1 9 9 4 ) 对山苍子核仁油进行 了脂肪酸分离提取和烷基醇酰胺合成的 实验 ， 并对 比作了初步 的经济分析 ， 为山苍子核仁油开发利用的工业生产提供 了一定依据 。朱 伟等 ( 1 9 9 7 ) 将相转移催化技术用于山苍子核仁油的水解 ， 大大缩短了反应时间 ， 简化 了工艺步骤 ， 而且反应条 件温和， 达到 9 7 水解率仅需 8 h ， 而传统的 T w i t e h e l l 法需 2 4 h以上 。 2 3 2 山苍子精油的研究 1 ) 提取方法对山苍子精油含量的影响。传统的提取山苍子精油的方法是水蒸气蒸馏法， 近年来又出 第 2期 赵婷 ， 等 ： 我 国山苍 子的研究现状及展望 现了一些新的精油提取技术 ： 采用微波辐照从山苍子中提取制备柠檬醛 ， 精油的得率较传统的直拉水蒸气 蒸馏法平均提高 2 4 8 以上 ； 运用超临界 c O 流体技术萃取山苍子油 ， 萃取率可达 3 0 以上 ； 将 山 苍子籽粉碎后 ， 用水 中蒸馏法 提取 山苍子油 ， 可缩短提油 时间 1 42 3 mi n mL ， 即省时 3 7 1 3 7 8 2 8 j ； 山苍子油经磁化后 ， 柠檬醛的含量提高 2 7 。 2 ) 不 同器官山苍子精油得率的研究 。山苍子 的果实、 花 、 叶和根均含有精油， 不 同器官的精油得率有 很大的差异 ： 新鲜果实精油得率为 3 0 6 0 ， 果皮精油得率一般在 3 0 4 O 之 间 3 o i ； 雄花含油 率为 1 6 1 7 ， 雌花含油率为 1 ， 雄花含油率高于雌花 ； 树干出油率为 0 5 2 3 E 3 1 ； 鲜 叶精 油含量一般为 0 O 1 0 0 2 3 2 1 ； 根精油含量一般为 0 1 0 3 ， 老根得油率低于嫩根 ” J 。 3 山苍子资源开发 利用中存在的 问题及研 究展 望 我国山苍子产品虽然产量高， 但整体生产水平低 ， 出口以初级原油为主 ， 实属高成本低产出的作坊模 式。在科研方面 ， 虽然山苍子精油和柠檬醛的提取等方面已有诸多研究 ， 但是得率依然不高， 提取方法有 待进一步改善。另外 ， 大部分实验还是以野生山苍子为材料 ， 对于各地产的山苍子还没有系统 的研究 ， 没 有确定哪里的山苍子种源具有最高的经济效益 。这些应该是 目前山苍子研究的重要方向。 为了更合理地利用我国山苍子资源 ， 使资源优势转化为经济优势 ， 特提出以下开发利用建议 ： 选择 优 良品种 ， 在适宜的林地上建立原料基地 ， 统一管理 ， 既能保证充足优质的原料供应 ， 又能提高山苍子油的质 量； 保护现有野生资源 ， 指导林农合理采收山苍子 ， 防止对资源的掠夺性利用 ； 加强基地建设 ， 提高经营水 平， 形成规模效益； 加强新技术新工艺 的研究和推广 ， 树立品牌 ， 参与国际竞争 ； 深化体制改革 ， 组建山苍子 产业集团 ， 创出品牌 ， 进一步巩固和提高我 国山苍子在国际上的地位 。 山苍子主要分布于我国， 国外少有分布 ， 长期 以来 ， 国外主要从我国进 口山苍子油 ， 在国际市场上占有 举足轻重的地位 。山苍子油作为植物天然成分提取物 ， 具有多项生理功效 ， 且绿色环保 ， 深受人们喜爱， 具 有很大的发展潜力。开发利用山苍子资源有广 阔的空间 ， 无论在今天的科研还是在 以后的工业 中必将得 到 广泛 的应 用 参考 文献 ： 1 钟东洋， 钟文静浅谈 山苍子的利用与产业化开发措施 J 科技信息， 2 0 0 8 ( 2 5 ) ： 3 6 3 2 赵海鹄 ， 江泽鹏 ， 王冬 雪， 等 山苍子扦插 试验 J 广西林业科学 ， 2 0 0 8 ， 3 7 ( 4 ) ： 2 0 6 2 0 8 3 陈卫军， 龚洵胜， 游小敏 山苍子播种繁殖及扦插育苗初探 J 经济林研究， 2 0 0 4 ， 2 2 ( 4 ) ： 5 9 6 0 4 陈小凤 利用山苍子治理疏林地水土流失 J 福建水土保持， 1 9 9 2 ( 1 ) ： 3 7 3 8 5 曹光球， 林思祖 福建山苍子资源及 其以生物质能源为主的综合利用初探 J 生物质化学工程， 2 0 0 6 ， 4 0 ( B 1 2) 2l121 3 6 余伯 良， 吴士业 高效 经济林木 山苍子 J 农村 经济与科技 ， 1 9 9 9， 1 0 ( 1 1 ) ： 2 8 2 9 7 袁先友， 陈铁壁， 黄火秀 山苍子核仁油的提取及应用 J 湖南科技学院学报， 2 0 0 6 ， 2 7 ( 1 1 ) ： 1 8 11 8 2 8 赵铭钦， 苏长涛， 姬小明， 等 山苍子油综合利用研究进展 J 安徽农业科学， 2 0 0 7 ， 3 5 ( 2 5 ) ： 7 8 6 6 7 8 6 8 9 林丽华 山苍子 森林 防火显身手 J 浙江林业 ， 2 0 0 3 ( 7 ) ： 3 3 1 0 朱才 熙 山苍子 的生长特 性与栽培技术 J 云 南科技 管理 ， 2 0 0 0 ， 1 3 ( 3 ) ： 6 3 1 1 吴松城 ， 樊光毅， 谢宗仁 山苍子的开发利用及栽培技术 J 江西林业科技， 2 0 0 3 ( 1 ) ： 1 51 6 1 2 马崇坚， 胡嘉凯， 王羽梅 山苍子不同外植体的组织培养 J 广东农业科学， 2 0 0 5 ( 2 ) ： 3 03 1 1 3 王 松雨 山苍子的栽培技术 J 农家科技 ， 2 0 0 9 ( 4 ) ： 2 0 1 4 张文刚 ， 刘 学英 山苍子人 工栽培 技术 J 特种经济动植 物， 2 0 0 4 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