麻疯树资源概况及其开发利用.pdf

收稿日期2005205215基金项目 贵州省科技攻关项目(2004J GY004)和贵州省优秀科技教育人才省长专项资金资助项目作者简介 张明生(1963-),男,在读博士,副教授,硕士研究生导师,从事植物生物技术研究与教学工作。3 通讯作者。文章编号100123601(2005)062032720097202麻疯树资源概况及其开发利用张明生1,2,樊卫国2,尹 杰2,李金强3,袁启凤3,杨永华3(1.南京大学 生命科学学院,南京210093;2.贵州大学 农学院,贵阳550025;3.贵州省柑桔科学研究所,罗甸550100)摘 要通过对麻疯树形态特征、生物学特性、资源分布的概述,在纵览近年来国内外关于麻疯树研究进展的基础上,着重阐述了这一宝贵资源在工业、农业、环保、医药等领域的重要用途,并展示了人类对这种多用途植物未来的综合开发与可持续利用前景。关键词麻疯树;生物学特性;资源分布;开发利用中图分类号 Q946文献标识码 ABiological Characteristic,Resource Distribution,Exploitationand Utilization of Jatropha curcasZHAN G Ming2sheng1,2,FAN Wei2guo2,YIN Jie2,LI Jin2qiang3,YUAN Qi2feng3,YANG Yong2hua3(1.The College of Lif e Science,Nangjing University,Nanjing210093;2.Agricultural College,Guizhou University,Guiyang550025;3.Guizhou Citrus Institute,Luodian550100,China)Abstract:This paper briefly reviews the important uses ofJ atropha curcas,in industry,agriculture,environment protection,medicine,etc.,after summarizing its morphological and biological characteristics,resource distribution,and a lots of advance athome and abroad.Meanwhile,the prospects of its comprehensive exploitation and sustainable utilization are revealed.Key words:J atropha curcas;biological characteristic;resource distribution;exploitation and utilization 麻疯树是一种抗旱耐瘠的速生树种,广泛分布于热带和亚热带地区,是一种多用途植物。除作绿篱栽植外,常被用作油料、药物、饲料、燃料和染料等,在干热河谷地区荒山造林、工业用油、生物病虫害防治、新药开发等方面有着潜在的重要价值。国内外的研究表明,它是保水固土、防止沙化、增殖有机土质、建造防护林的优良造林材料1,对改善生态环境和恢复植被有重要作用;全株有毒,茎、叶、树皮均有丰富的白色乳汁,内含大量毒蛋白2、麻疯酮等抗病毒、抗AIDS、抗肿瘤成分,可开发作医药、生物农药和生物杀虫剂等;种子含油量很高,除榨取能源油外,其油渣、油饼可作农药、饲料或肥料等。尽管如此,目前世界上还没有形成麻疯树的规模化产业,麻疯树尚未能发挥它应有的作用。因此,从可再生能源、环保、生态、扶贫、生物工程、高技术产品等方面进一步加强对麻疯树的研究和开发,深入挖掘其可持续综合利用的潜力,将在生态、社会和经济等方面给人类带来显著的效益。本文从麻疯树的形态特征、生物学特性、资源分布及应用价值等方面对其进行综述,以期引起研究者和开发者对这一宝贵资源的重视,使之造福于人类。1形态特征和生物学特性麻疯树(J atropha curcasL.)又名黄肿树(广东)、小桐子(云南)、假花生(广西)、臭油桐(贵州)、桐油树(台湾)、南洋油桐(日本)、吗哄罕(傣名)等,英名Physic nut或Purging2nuttree,属大戟科(Euphorbiaceae)麻疯树属(J atropha)。落叶灌木或小乔木,高25m。树皮光滑,苍灰色;幼枝粗壮,绿色,无毛,枝上具突起的叶痕,树液淡乳白色。叶互生,近圆形至卵状圆形,纸质或近膜质,长宽略相等,约818cm,先端近尖,基部心形,不分裂或35浅裂,叶面亮绿色、无毛,叶背灰绿色、初沿脉被微柔毛、后变无毛;托叶细小,有毛;叶柄长达16cm。花单性,雌雄同株;聚伞花序腋生或顶生,总花梗长610cm,无毛或稍被白色短柔毛;雄花萼片及花瓣各5枚,花瓣披针形,长于萼片1倍,雄蕊10枚,二轮,内轮花丝合生,花盘腺体5枚;雌花无花瓣,子房无毛,23室,花柱3,柱头2裂。蒴果卵形,长34cm,直径2.53cm,幼时绿色,逐渐变黄,成熟时变为棕色,干时为黑棕色,果皮平滑,成熟时裂成3个2瓣的分果片。种子椭圆形,长1520mm,直径11mm,种衣呈灰黑色,平滑。花期5月,果期610月35。麻疯树喜光,喜暖热气候;耐干旱瘠薄,在石砾质土、粗质土、石灰岩裸露地均能生长。野生麻疯树主要分布在干热的亚热带和潮湿的热带雨林,可在年降水量4802380mm,年均温18.028.5 的环境下生存,通常生于海拔7001600 m的平地、丘陵、坡地及河谷荒山坡地。一般栽培于园边作绿蓠,也有半野生状态,多生于平地路边的灌木丛中,以散生或小面积纯林形式分布。麻疯树结实丰富,种子大且萌芽性强,可点播造林,也可扦插繁殖。用种子繁殖的可生长出典型的主根和4条侧根,而扦插繁殖的则不能生长出主根6。此外,麻疯树的子叶和下胚轴均能通过组织培养分化成植株,在实验室通过组织培养技术育苗已获得成功711。2地理分布麻疯树属植物为多年生乔木、灌木或草本,全世界约有200种,分布在热带或亚热带地区,主产于美洲及非洲热带。我国栽培种有4种,为麻疯树(J.curcasL.)、棉叶麻疯树(J.gos2sypif oliaL.)、佛肚树(J.podagricaHook.)和珊瑚花(J.mul2tif idaL.),尤其是以麻疯树种植面积最大,资源较为丰富6。麻疯树原产于巴西,现主要分布于热带和亚热带地区,绝大多数生长在美洲和亚洲热带地区,如美洲的巴西、菲济、洪都拉斯、牙买加、巴拿马、波多黎哥、萨尔瓦多及美国佛罗里达的奥兰多地区、夏威夷群岛等,非洲的莫桑比克、赞比亚等国,澳大利亚的昆士兰和北澳地区,以及亚洲的印度、巴基斯坦等国都有分布12。我国的广东、广西、云南、四川、贵州、台湾、福建、海 贵州农业科学 2005,33(6):9798Guizhou Agricultural Sciences 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/南等省有栽培或半野生4,1315。3主要用途及开发利用前景3.1工业原料目前所知,野生麻疯树种子含油量最高可达60%以上,一般种子含油率在40%左右,超过油菜和大豆等常见油料作物的含油量。作为能源,麻疯树油可用于农村的燃料、工业锅炉燃料、照明等12,经催化裂解后可成为人工汽油、柴油等。近年来,我国科学工作者已从麻疯树的种子中成功提取并加工出了与柴油相似但更加环保的新型燃油 “生物柴油”16,17。据贵州大学精细化工中心的实验结果显示,这种新型燃油适用于各种柴油机,如农用发电机、拖拉机和汽车等,并且在闪点、凝固点、硫含量、一氧化碳排放量、颗粒质等方面均优于国内零号柴油。目前该中心利用麻疯树种子油加工生物柴油的工艺已使其产品达到欧洲 号排放标准。麻疯树种子油流动性大,它与柴油、汽油、酒精的掺合性好,且相互掺合后不易分离。据贵州大学农学院的试验表明,每667m2地平均可产麻疯树干果550650kg,可提取加工出约150180kg“生物柴油”。这种“生物柴油”可生物降解,无毒性,对环境无害,比传统的柴油更加清洁和高效。因此,作为可再生的生物燃料资源,麻疯树具有广阔的开发利用前景。此外,麻疯树油还可用于制造油漆、润滑油、硬化油、肥皂、染料、化妆品、防蛀剂等产品。3.2提取物及籽油加工残留物的农业用途麻疯树是开发生物农药的理想资源,其植株的提取物及籽粒过滤麻疯树油后的滤渣、油饼,主要含有麻疯树毒蛋白18,具有良好的抗病与杀虫效果13,14,是用于研制无公害农产品和生态有机农产品生产用的生物农药、杀虫剂、杀菌剂等19很有价值的候选植物。例如,麻疯树的石油醚提取物可抑制柠檬凤蝶三龄幼虫的进食,在叶面上喷洒0.3%麻疯树叶的石油醚提取物,发现 被幼 虫进食 的 叶 面积 为33.7%,而 对 照 组 为85.85%;用麻疯树叶汁可杀死葡萄球菌、杆菌和微球菌,并对传染疟疾中间寄主的幼虫具有强烈的抑制作用;麻疯树籽乙醇提取物和水提取物对钉螺均具有杀灭作用20;据日本筑波大学寄生虫研究所报道,麻疯树籽的干粉对杀灭日本血吸虫有90%的效果,认为这是一种极为廉价而有效的杀虫剂。麻疯树籽加工后的油枯,还可作为优质有机肥,既能减少化肥的施用,又可有效改良农田土质。检测结果显示,麻疯树种子蛋白质含量达8%21,尤其是油枯氨基酸含量高达47%22,是开发植物性蛋白饲料不可多得的原料。此外,油枯还可作为生产沼气的原料23。3.3环保及生态建设上的应用麻疯树是一种抗旱耐瘠的速生树种,在改善生态环境和恢复植被等方面具有重要的开发利用价值。如在我国四川、云南、贵州、西藏等水土流失严重的省区,麻疯树可作为保水固土、防治沙化、增殖有机土质、建造荒坡生态防护林的理想植物。虫蛀严重破坏水库、堤坝的寿命,对水利建设造成直接经济损失,国外研究成果表明,麻疯树提取物是最佳的、无残留毒的抗水库、堤坝虫蛀的主要产品,而且原料易得。因此,作为在国内开发抗水库、堤坝虫蛀的麻疯树类产品大有可为。此外,在麻疯树主要分布区改烧柴、烧草、烧粪为烧麻疯树油等措施,可形成有效的生态保护屏障和自产自销的生态产业。3.4药用价值过去,麻疯树多为药用栽培植物,以树皮、叶、果实(包括榨油后的渣饼)及根入药。据国外资料记载,民间使用麻疯树提取物可堕胎、止痛、利尿、催吐、止血、麻醉镇痛、泻下、驱虫,可治疗脱发、全身性水肿、腹水、烧伤、痛、惊、咳嗽、皮肤炎症、痢疾、消化不良、湿疹、丹毒、热病、淋病、疝、炎症、神经痛、麻痹、胸膜炎、肺炎、疹、风湿病、疥疮、坐骨神经痛、胃痛、梅毒、破伤风、鹅口疮、肿瘤、溃疡、指头炎、雅司病、黄热病等。另有报道,麻疯树核糖体失活蛋白具有较强的抗肿瘤活性24,25;大花麻疯树(J.macrantha)或其提取物可用来防治骨质疏松症;以麻疯树毒蛋白、麻疯酮类等高活性物质筛选抗病毒、抗AIDS、抗糖尿病、抗肿瘤药物,将成为21世纪的主要开发产品,目前已进入实质性开发阶段。麻疯树的药用功效,在于它含有众多的有效成分。目前,已从麻疯树分离得到的物质主要有萜类、黄酮类、香豆素类、脂肪类、甾醇类、生物碱、蛋白质和蛋白酶等。在萜类和黄酮类上研究得比较多而深入,萜类主要是二萜类和三萜类化合物。二萜类主要从根中得到,有四环二萜型和三环二萜型,其中四环二萜类具有抗人体鼻炎癌细胞、白血病(P2388)、小鼠肺癌的活性,并具有明显的抗真菌和病毒的作用;三萜类化合物是从树皮中分离得到的,为五环三萜。从麻疯树中分离到9种黄酮类物质,从新鲜叶中分离到5种,分别为芹素、牡丹素、异牡素、5,42二羟26,72葡萄糖苷黄酮和52羟23,7,42鼠李糖苷黄酮;从根中分离到4种,即川皮甙、52豆甾烷23,62二酮、52羟基吡咯222酮、嘧啶22,42酮,这些物质有散瘀消肿、止血止痒的作用。脂肪类物质主要分布在种仁中,目前已分离到棕榈酸、棕榈酸油、硬脂酸、油酸、亚油酸和亚麻酸。还有从叶中分离出4种甾醇类物质及从根中分离得到4种香豆素等多种物质。3.5国内外开发利用趋势近年来,联合国将麻疯树及其提取物广泛应用于贫困地区的生态建设,并作为扶贫的重大项目加以扶持。目前,国外在麻疯树的提取物制备工艺、化学成分和药理活性等方面研究得较多,研究的总趋势是:一是综合系统性、配合生态建设,用基因转染技术开发市场急需的抗肿瘤、抗病毒活性的药用品种;二是系统性开发外用抗寄生虫中间宿主及抗微生物、抗肿瘤等药用、农药原料与多种麻疯树提取物外用制剂;三是系统性开发低毒、高抗肿瘤活性的、生物半合成类的新型麻疯酮类药用原料及各种中药制剂。但是美国FDA及欧洲、日本药品评审机构,目前还没有麻疯树提取物、麻疯树提取物的功能性食品及药品所评审的公告,更不允许天然麻疯树及其产品在市场上流通;美国、日本、加拿大、欧洲等均无麻疯树及其提取物的专利。我国在麻疯树及其提取物方面的研究与国外相似,主要也是对麻疯树的化学成分、提取物和药理活性研究得较多。在国家药品监督管理局信息中心数据库,国家药品监督管理局的公告、通知,卫生部的功能性食品数据库,批准保健食品库、农药、杀虫剂均末见有麻疯树产品研制的公告。参考文献 1 何文淑,肖荣贵,杨晓琼,等.麻疯树在贫困地区农村发展和生态建设中的开发前景J.中国中医药信息杂志,2002,9(10):33236.2 Stirpe F,Pession2Brizzi A.Lorenzoni E,et al.Studies on theproteins from the seeds of Croton tiglium and Jatropha curcasJ.Biochem J,1976,156:126.3 中国油脂植物编写委员会.中国油脂植物 M.北京:科学出版社,1987.4 丘华兴.中国植物志(第四十四卷,第二分册)M.北京:科学出版社,1996.5 中国科学院华南植物研究所.海南植物志(第二卷)M.北京:科学出版社,1965.89 贵 州 农 业 科 学2005,33卷 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/文章编号100123601(2005)062032820099202蔬菜农药残留的危害、种类、超标原因及应对措施孙向东(农业部谷物及制品质量监督检验测试中心,黑龙江 哈尔滨150086)Damage,Type and Reason of Over2standard for Pesticide Reside in Vegetableand its Control MeasureSUN Xiang2dong(Center f or Quality Supervision and Inspection of Grain and its Products,Haerbin,Heilongjiang150086,China)关键词蔬菜;农药;残留中图分类号 S63;S481.8文献标识码 C 蔬菜与人们的日常生活密切相关,随着人们生活水平的提高,人们已经开始注意蔬菜的质量问题,不但蔬菜的营养成分受到关注,其可能的污染更被越来越多的人们所重视。20世纪80年代以来,温室、大棚等保护地蔬菜种植面积迅速增加,重茬、连作导致蔬菜病虫害加重,因此,造成每年蔬菜总产量损失20%以上。各地在防治蔬菜病虫害中,大量使用化学农药,如长江流域城市一般每年667m2使用农药23kg,多的5 kg以上;北方保护地蔬菜用量更大,据有关单位调查,北京郊区菜地每667m2用量9kg以上。多年来,由于大量和连续地使用化学农药,使得蔬菜病虫对化学农药产生了普遍的抗药性,菜农只能加大农药的使用量,由此,农药使用和依赖程度呈现出恶性循环状态。农药的大量使用,使得蔬菜中农药残留量超标问题突出。本文就蔬菜农药残留的危害、种类、超标原因进行简要介绍,并提出相应的对应措施。1农药残留的危害2003年,农业部组织全国部级质检中心对50多个蔬菜品种、1293个样品进行抽检,结果表明,农药残留量超标率达30%,残留浓度高者为允许残留量的几倍甚至几十倍。蔬菜中农药残留量的严重超标,导致中毒事故时有发生。1991年天津市韭菜中毒,仅南开医院就收治100多人;1991年山东省博兴县湖滨乡“1605”污染韭菜,造成120人中毒;1997年夏季高温季节,江苏省因发生食用农药残留超标的蔬菜而中毒的事件,见诸报导的达70多起;1998年山东省宁津县一菜农违反国家农药安全使用规定在韭菜上使用“1605”,造成10余人中毒,1人死亡。据卫生部统计数字,1999年我国由于农药残留引起的食品店菜性食物中毒菜有37起,急性中毒的例子,还能引起我们的重视,而慢性中毒和蓄积性中毒的情况我们就不得而知,其结果会更加可怕。目前我国残留农药的主要类型是有机磷类和有机氯类,长期食用带有农药残留的蔬菜瓜果会对人体健康造成极大危害。农药被血液吸收后,直接损害神经元,造成中枢神经坏死,导致身体各器官免疫力下降。如经常性的感冒、头晕、心悸、盗汗、失眠、健忘等;蔬菜农药残留中的甲拌磷、甲胺磷、对硫磷、氯化苯等,可促使全身各组织内细胞发生癌变。有关流行病学调查显示,恶性肿瘤的发病率逐年上升,与蔬菜中的农药残留不无关系。目前有研究证明约有近七成的恶性癌症与食用蔬菜中农药残留有关。收稿日期2004212213;2005209206修回作者简介 孙向东(1965-),男,硕士,副研究员,从事食品加工和农产品品质分析工作。6 林娟,周选围,唐克轩,等.麻疯树植物资源研究概况J.热带亚热带植物学报,2004,12(3):2852290.7 林娟,唐琳,陈放.麻疯树的组织培养及植株再生J.植物生理学通讯,2002,38(3):525.8 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J.BioresourTechn,1996,58(1):77282.18黄德如,黄宏东,郭以旋.麻疯树毒素的分离及其某些性质J.生物化学与生物物理进展,1991,18(2):1492151.19Gubitz G M,Mittelbach M,Trabi M.Exploitation of the tropicaloil seed plant Jatropha curcas LJ.Bioresourc Technol,1999,67(1):73282.20杨忠,殷关麟,范崇正,等.麻风树籽提取物杀灭钉螺的实验研究J.中国血吸虫病防治杂志,2003,15(5):3642366.21陈钰,魏琴,唐琳,等.麻疯树营养器官和种子的蛋白质组成及对水分和温度胁迫的反应J.中国油料作物学报,2003,25(4):982104.22张无敌,宋洪川,韦小岿,等.小桐子开发与元谋县生态环境保护J.云南师范大学学报,2001,21(5):37242.23Staubmann R,Foidl G,Foidl N,et al.M.Biogas Production fromJatropha curcas Press2Cake J.Applied Biochemistry and Bio2technology,1997,63/65:457.24Lin J,Yan F,Tang L,et al.Antitumor effects of curcin fromseeds of Jatropha curcas J.Acta Pharmacol Sin,2003,24(3):2412246.25林娟,颜钫,唐琳,等.麻疯树核糖体失活蛋白的分离纯化和作用机制研究J.高技术通讯,2002(11):36240.(责任编辑:赵泽英)贵州农业科学 2005,33(6):99100Guizhou Agricultural Sciences 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/