耐鹽經(jīng)濟植物海濱錦葵綜合利用研究進展

孫建國　張煥仕　宰學明　欽佩　何林池　張衛(wèi)明

摘要：海濱錦葵（Kosteletzkya virginica）是優(yōu)良的耐鹽經(jīng)濟植物，對開發(fā)鹽土資源、發(fā)展鹽土農(nóng)業(yè)有重要的研究和應用價值。綜述了我國20多年來開發(fā)利用海濱錦葵種子、葉片、莖稈、塊根、花朵等方面的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：海濱錦葵；綜合利用；耐鹽植物；研究進展

中圖分類號： S565.909.9 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2015）10-0440-03

海濱錦葵（Kostelezkya virginica）是錦葵科錦葵屬草本植物，天然分布于美國東部沿海的特拉華州至得克薩斯州的鹽沼海岸帶。海濱錦葵作為開發(fā)利用海濱灘涂的候選物種之一，在1992年由南京大學欽佩教授引種至我國，目前其分布區(qū)域已從最初引種地江蘇省北部沿海灘涂擴展到山東省黃河入?？跐竦睾瓦|寧省灘涂區(qū)等地。該物種的天然分布區(qū)基質(zhì)含鹽量在0.3%～2.5%[1]，而研究發(fā)現(xiàn)其植株用0.5%～15% 的鹽水澆灌也能生長良好，在2.5%的土壤鹽度條件下產(chǎn)量仍可達 1 460 kg/hm2[2]。在我國長達20多年的種植結(jié)果表明，海濱錦葵不僅耐鹽，還具有抗旱、抗蟲、耐澇等多重抗逆特性，且植株粗壯分枝多，株高1.5～2.0 m，花大而多、花期長，地下塊根膨大而發(fā)達，為多年生宿根植物。

近年來，國內(nèi)以南京大學為首的各科研機構(gòu)對海濱錦葵的引種育種[3-4]、生物特性[5]、耐鹽生理[6]、栽培生理[7]、生態(tài)功能[8]及綜合開發(fā)利用[9]等方面進行了大量研究和應用。隨著江蘇沿海大開發(fā)上升為國家戰(zhàn)略，為充分利用大量有待開發(fā)的鹽土資源發(fā)展可持續(xù)性鹽土農(nóng)業(yè)，提高海濱灘涂地區(qū)人民的生態(tài)和經(jīng)濟效益，本研究總結(jié)了我國綜合開發(fā)利用海濱錦葵的研究進展和發(fā)展趨勢。

1 種子利用研究

海濱錦葵種子黑色、 腎形，含有豐富的營養(yǎng)成分[10]，如蛋白質(zhì)含量高達27.4% ～ 29.6%，其中籽粒粗蛋白含量在24%左右；還含有谷氨酸、天冬氨酸和精氨酸等多種氨基酸，且不飽和脂肪酸含量高達70%，明顯大于飽和脂肪酸含量（30%）；種子K、Ca含量僅略低于大豆，卻遠大于其他一些常見農(nóng)作物（如大米、小麥、大麥）；這種優(yōu)質(zhì)蛋白符合人體與動物的需要，既可做優(yōu)質(zhì)飼料，也可開發(fā)低Na高K的保健品，有利于對高血壓的控制。此外，采用超聲波法、DEAE-纖維素柱層析和濃度梯度洗脫模式等一系列方法從錦葵種子中提取分離的活性蛋白表現(xiàn)出較好的促進脾淋巴細胞增殖和抑制HepS細胞增殖的生物活性，依據(jù)這些生物活性可根據(jù)需要制成膠囊、片劑、口服液、針劑等保健品、藥品[11]。

海濱錦葵還被譽為“生物柴油”植物。所謂生物柴油就是可再生的油脂資源（如動植物油脂、微生物油脂以及餐飲廢油等）經(jīng)過化學改性得到的液體燃料，其性能與普通柴油非常相似，是優(yōu)質(zhì)的石化燃料替代品[12]。海濱錦葵在美國的種子產(chǎn)量為800～1 500 kg/hm2、含油量為22%[2]，在國內(nèi)阮成江等采用系統(tǒng)選育的方法已選育出灘涂種子產(chǎn)量為957 kg/hm2、種子含油量達20%以上的海濱錦葵新品系[4]。由于海濱錦葵的種植可以利用鹽堿灘涂地，具有不與糧食作物爭地等優(yōu)點，因此可以作為生物柴油原料，具有很大的發(fā)展?jié)摿?。聶小安等利用氣相色譜及化學分析法研究了海濱錦葵油合成生物柴油工藝，并分析了海濱錦葵油生物柴油的燃燒性[13]。結(jié)果表明，采用生物柴油與化工產(chǎn)品綜合生產(chǎn)線，所得生物柴油十六烷值達56，硫的質(zhì)量分數(shù)為 0.003 8%，主要技術(shù)指標達到甚至超過 GB/T 20828—2007《柴油機燃料調(diào)合用生物柴油（BD100）》標準要求。楊慶利等也研究確定了海濱錦葵油制備生物柴油的最佳工藝參數(shù)，并在超聲波輔助下對制備工藝進行了優(yōu)化，使酯交換率達到99.85%[14-15]。為了提高海濱錦葵籽的利用價值，楊慶利等研究確定了超臨界CO2流體萃取技術(shù)提取海濱錦葵籽油的最佳工藝參數(shù)，其得率達到19.35%，而利用水酶法提取海濱錦葵籽油的得率則達到了24.281%[16-17]。

2 葉片利用研究

在海濱錦葵引種過程中，通過對其病蟲害發(fā)生規(guī)律的系統(tǒng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在周圍雜草被害蟲大量啃噬的情況下，海濱錦葵植株上的害蟲種類和數(shù)量卻很少，害蟲種群發(fā)展緩慢。據(jù)此推測，海濱錦葵體內(nèi)可能存在某些抗蟲或具有驅(qū)蟲、殺蟲生物活性的物質(zhì)。周福才等用海濱錦葵葉片的乙醇粗提物處理煙粉虱成蟲，結(jié)果表明乙醇粗提物對煙粉虱谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶和羧酸酯酶均有明顯影響，提取液的250倍液對煙粉虱成蟲具有明顯的驅(qū)避作用[18]。這顯示出海濱錦葵葉片提取物開發(fā)為植物保護劑具有一定可行性。此外，欽佩和朱海亮利用海濱錦葵葉片含有活性多糖、黃酮、皂甙類等化合物的特性，采用鮮葉浸泡或干燥葉片提取物炮制酒等方式制備海濱錦葵藥酒[19-20]。這種藥酒具有海濱錦葵特有的獨特風味口感，并有增強免疫的功效，開創(chuàng)了新的酒類飲品市場。

3 莖稈利用研究

目前我國森林面積急劇縮小，木材供給能力大幅度下降，而隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，板材消費量不斷增加。為保護森林資源、保護環(huán)境，國家積極引導和鼓勵利用非木纖維板以代替木質(zhì)纖維板。海濱錦葵植株高達1.5～2.0 m，莖稈半木質(zhì)化，生物量達79.32 t/hm2，是非木纖維的重要來源。欽佩等發(fā)明了利用海濱錦葵秸稈和環(huán)保型膠黏劑異氰酸酯為主要原料生產(chǎn)中密度纖維板的方法[21]。這種方法一方面克服了大量固化農(nóng)作物秸稈不能還田的不足，使更多農(nóng)作物秸稈能用做家畜飼料或有機肥還田；另一方面在纖維板生產(chǎn)過程中，海濱錦葵秸稈可溶性提取物也被提取出來作為添加劑用作食品、飼料、醫(yī)藥，進一步提高了海濱錦葵的經(jīng)濟附加值。宰學明等則利用海濱錦葵秸稈發(fā)酵制作成人工草炭，以用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的育苗基質(zhì)或栽培基質(zhì)[22]。

研究表明，海濱錦葵莖皮占莖稈的13% ～ 17%，通過單細胞纖維形態(tài)的分析，可知莖皮單細胞纖維長度為1.5～8 mm，聚合度也好，是優(yōu)良的紡織原料。樊理山等對海濱錦葵韌皮采用“除雜—浸酸預處理—堿煮—水洗—皂洗—水洗—給油—烘干—后處理”的工序制取的錦葵韌皮纖維長度為35～45 mm，細度為2.8～3.5 dtex，強度接近于苧麻，達到4.5 ～ 6 cN/dtex[23]。利用這種錦葵纖維和棉纖維混紡制成的紗線織制的機織物不僅平挺、耐磨，而且具有抗菌等功能[24]。而采用錦葵纖維和海藻纖維混紡紗所制成的織物則具有較好的吸濕透氣性、抗皺性、手感柔軟及抑菌、遠紅外保健及防輻射功能[25]。endprint

海濱錦葵莖皮中還含有大量果膠，可在食品、醫(yī)藥、紡織及日化等行業(yè)廣泛應用。趙磊等采用鹽酸、硫酸及酒石酸酸的稀釋溶液對錦葵莖皮進行提取，所獲得的莖皮果膠與桑皮果膠成分基本相同[26]。真絲織物經(jīng)過錦葵莖皮果膠容易整理后，織物風格產(chǎn)生一定的變化，具有良好的防紫外性能，且拉伸性能也有所提高。近期，趙磊等又對錦葵莖皮果膠的提取工藝進行了優(yōu)化，純棉織物經(jīng)果膠溶液整理后的防紫外性能進一步提高[27]。

4 塊根利用研究

海濱錦葵的地下塊根特別發(fā)達，美國東部印第安土著有用其治療上呼吸道炎癥的習慣，且可生食、可烹炸、可作茶飲，焙干碾碎后可用來制作糖果和口香糖以增加膠黏度[28]，平時被用作蔬菜食用，饑荒時可作為主食，根部浸出液可濃縮至蛋清狀并替代蛋清使用。目前已有研究表明，海濱錦葵塊根含三大類活性成分——多糖、總黃酮、皂苷，具有很好的增強機體免疫力及抗炎功效[29-32]。李思宇等采用超聲波法對塊根中的皂苷和多糖進行粗提，通過大孔樹脂柱層析法和DEAE-纖維素柱層析分別對皂苷粗提取物和粗多糖溶液進行提純，并測定了皂苷和多糖的免疫功能，結(jié)果表明，海濱錦葵塊根皂苷提取率為0.089%，粗多糖提取率為5.10%；海濱錦葵塊根皂苷及皂苷元有抑制小鼠HepS增殖的作用，多糖能顯著促進淋巴細胞體外增殖[29]。張煥仕等研究認為，錦葵塊根所含黃酮類化合物主要屬于黃酮或黃酮醇類，經(jīng)過分離提純的總黃酮在60 g/mL時對小鼠胸腺和脾臟淋巴細胞增值起顯著促進作用，在80 g/mL時對于腫瘤細胞增殖具有較強的抑制作用[30]。此外，將海濱錦葵塊根粉按0.5%、1%添加量加入豬飼料中飼喂斷奶仔豬1個月后，與對照組相比，添加酶制劑組、0.5%海濱錦葵塊根粉組和1%海濱錦葵塊根粉組的豬瘟疫苗抗體效價分別提高了15.27%、18.18%和51.54%[31]。對肉仔雞的添加飼喂試驗也得到了類似結(jié)果[32]。吳雙等研究得出錦葵塊根的乙酸乙酯提取物具有較強的抗氧化活性，其中的總黃酮和總酚含量分別達到49.24、50.3 mg/g[33]。這表明海濱錦葵可作為天然的抗氧化物質(zhì)資源，具有潛在的開發(fā)利用價值。

香豆素并木脂素（coumarino-lignoid）為近年來發(fā)現(xiàn)的具有抗腫瘤、保肝、抑菌和抗氧化等生物活性的一類化合物。陳雨等通過有機溶劑或水提取、低極性溶劑萃取、大孔樹脂柱層析等方法從海濱錦葵塊根或莖葉中得到的木脂素提取物含有Jatrocin B、臭矢菜素A、臭矢菜素B、臭矢菜素C、臭矢菜素D或丁香樹脂酚等成分[34]。此外，從錦葵塊根中還分離出1種新杜松烷型倍半萜類化合物，命名為海濱錦葵素（virginicin）[35]。該化合物對大麗輪枝菌具有較強殺滅作用，可用于棉花黃萎病的防治。鑒于海濱錦葵塊根具有很好的增強機體免疫力、抗炎、抗癌及其他生物活性，朱海亮等利用錦葵塊根制作成果酒、藥酒等酒類飲品[36]；邱啟程等則開發(fā)出了含海濱錦葵成分的玉米乳[37]。

5 花朵利用研究

海濱錦葵的花期較長（2～3個月），花朵較大，盛開時有約5.27 cm的直徑，呈粉紅、紫紅和白色，通常每朵花在清晨05：00開花，下午16：00閉花，具有很好的美化景觀價值?？梢?，穩(wěn)定的規(guī)?；暮I錦葵植被對于海濱鹽土旅游業(yè)、養(yǎng)蜂業(yè)也是一個很好的選擇。實際上，南京大學朱海亮課題組目前已從海濱錦葵花朵中分離出了若干令人振奮的新化合物，有望為我國生物醫(yī)藥研發(fā)提供更多的選擇。

6 其他利用研究

目前已有多種耐鹽林木能在適當鹽度的海濱鹽土上栽植，但是在土壤鹽度高于0.5%～1.0%的海濱鹽土中，少有樹種能引種成活；而海濱錦葵能耐受1.0%以上的鹽漬脅迫，并且具有抗旱、抗?jié)?、抗蟲等多重抗性，因此，海濱錦葵可作為海濱鹽土美化綠化、鹽土改良，甚至是碳匯林的先鋒植物。周建等在研究種植條件下海濱鹽土理化性狀與生物學特征時發(fā)現(xiàn)，海濱錦葵種植3年后鹽土電導率明顯下降，有機質(zhì)含量顯著升高，對土壤有明顯改良作用[38]。吳向華研究發(fā)現(xiàn)，種植海濱錦葵改變了海濱鹽土的通氣性和透水性，有利于養(yǎng)分轉(zhuǎn)化，同時為土壤微生物和作物根系呼吸提供條件[39]。周明曦等的調(diào)查也表明，外來種海濱錦葵可以與本土植物良好共生，從而改善江蘇省海濱鹽土植物多樣性[8]。另有研究證明，海濱錦葵在鹽土中具有修復重金屬污染的潛質(zhì)[40]。

7 結(jié)論

具有多重抗性的海濱錦葵集油料、飼料、醫(yī)藥和觀賞價值于一身，在沿海灘涂或鹽堿地上進行種植，不但可以發(fā)揮其綠化美化海濱灘涂、 改良利用鹽堿荒地、降低碳排放的生態(tài)價值，還可以在能源、飼料、紡織、醫(yī)藥、食品、保健品、日化等眾多行業(yè)的生物基產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈的開發(fā)中創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟價值。因此，將來通過分子生物技術(shù)、超臨界流體萃取、酶工程技術(shù)以及半仿生提取法等高新技術(shù)方法的應用，對海濱錦葵高產(chǎn)品系、生物活性成分、生態(tài)功能等進一步發(fā)掘，這一外來物種必將有力地促進我國鹽土農(nóng)業(yè)更好更快的發(fā)展。

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