山桐子產(chǎn)業(yè)在我國的開發(fā)利用情況

方曉璞，李 欣，魯海龍，史宣明

(1.西安中糧工程研究設計院有限公司，西安 710082； 2.中國科學院植物研究所，北京 100093)

山桐子(IdesiapolycarpaMaxim.)是大風子科(Flacourtiaceae)落葉喬木植物，高8～12 m，跨亞熱帶與暖溫帶，在中國、日本、韓國都有分布，是東亞特有的樹種，在我國主要分布于西南三省、甘肅、陜西、山西、河南、臺灣等17個省區(qū)。山桐子分布于海拔300～1 200 m山坡，山谷兩側的疏林或林緣。山桐子樹干通直，不裂、耐寒、抗旱，適應性強，且山桐子樹干高大，樹冠廣展，花色黃綠，紅果累累，果實含油率高，是優(yōu)良的木本油料樹種和良好的綠化及觀賞樹種[1]。

山桐子果實中提取的油脂可以加工出優(yōu)良的保健食用油、生物柴油以及潤滑油等，其油脂經(jīng)深加工還可用于制藥，具有降低血脂、血壓等功效[2]，應用前景廣闊。最近數(shù)年，全國出現(xiàn)“山桐子熱”，全國已有十多個省、市在發(fā)展山桐子產(chǎn)業(yè)。本文從山桐子國家扶持政策、良種選育、人工栽培、山桐子油食用安全性、山桐子油加工工藝及深加工方面論述了山桐子在我國的開發(fā)利用情況，以供參考。

1 山桐子產(chǎn)業(yè)國家扶持政策

自1981—1985年四川省科委將“毛葉山桐子生物學特性及油脂食用衛(wèi)生安全性研究”列為該省研究課題以來，國家對山桐子產(chǎn)業(yè)進行了大力扶持。2004年四川師范大學尤炳清教授主持的“毛葉山桐子開發(fā)應用”被國家科技部列為“國家星火計劃項目”。江蘇省林業(yè)科學研究院于2004年承擔了國家“948項目——山桐子樹種優(yōu)良種資源及培育技術引進”。2007年9月22日，國備院辦公廳印發(fā)《關于促進油料生產(chǎn)發(fā)展的意見》指出：食用植物油(油茶籽油、核桃油、牡丹籽油、橄欖籽油、山桐子油等)是城鄉(xiāng)居民重要的生活必需品。2009年，國家財政撥款150萬元在四川省青川縣建設山桐種質(zhì)基因庫，國家計劃投資634萬元，占地10 hm2，收集全國各地山桐子種質(zhì)資源，每份種植30株。2011年3月11日，財政部印發(fā)《關于整合和統(tǒng)籌資金，支持木本油料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的意見》，決定從2011年起，整合和統(tǒng)籌資金支持油茶、核桃、油橄欖、山桐子等木本油料產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2013年1月22日，國家林業(yè)局發(fā)布《中華人民共和國植物新品種保護名錄(林業(yè)部分)第五批》。第五批林業(yè)植物新品種各錄包含120個植物的屬或種，山桐子屬作為必須保護的植物新品種寫入了保護名錄中。2014年4月，國家林業(yè)局發(fā)布了《關于印發(fā)文冠果原料林可持續(xù)培育指南和山桐子原料林可持續(xù)培育指南的通知》。2014年5月，國家林業(yè)局、國家發(fā)改委、財政部印發(fā)《全國優(yōu)勢特色經(jīng)濟林發(fā)展布局規(guī)劃(2013—2020年)的通知》，規(guī)劃指出，在陜西、四川兩省發(fā)展10個重點基地縣，在四川新發(fā)展山桐子4 000 hm2，改造山桐子4 800 hm2，規(guī)劃期內(nèi)重點發(fā)展特色木本食用油料山桐子經(jīng)濟速豐林。

2 山桐子良種選育

經(jīng)課題組與多個合作單位共同努力，已發(fā)掘10多個山桐子良種，現(xiàn)將其中5個良種進行介紹。

(1)欣桐1號，學名毛葉山桐子(IdesiapolycarpaMaxim. Var. Vestita Diels)。樹高4.1 m，胸徑6.5 cm，冠幅2.1 m×2.5 m，樹齡6年，2018年產(chǎn)果31.5 kg。果色深紅，圓球形，果徑0.4～0.7 cm，單果重0.2～0.4 g。每個果序果數(shù)89～126個，果序重13.6～24.8 g。

(2)欣海2號，學名山桐子(IdeslapolycarpaMaxim. Var. polycarpa)。樹高7.1 m，胸徑14 cm，冠幅8 m×8.5 m，樹齡5年，2018年產(chǎn)果72 kg。果色鮮紅，圓球形，果徑0.5～0.8 cm，單果重0.5～0.9 g。每個果序果數(shù)181～208個，果序重71.8～98.5 g。特點：單株產(chǎn)果多；無大小年、每年豐產(chǎn)。

(3)欣海4號，學名山桐子(IdesiapolycarpaMaxim. Var. polycarpa)。樹高6.2 m，胸徑11.5 cm，冠幅5 m×5.5 m，樹齡5年，2018年產(chǎn)果28 kg。果色金黃，圓形，果徑0.6～0.9 cm,單果重0.5～0.7 g。每個果序果數(shù)90～150個，果序重70～120 g。

(4)欣波1號，學名長果山桐子(IdesiapolycarpaMaxim. Var. longicarpa S.S. Lai)。樹高10 m，胸徑22.4 cm，冠幅7.2 m×8.3 m，樹齡20年，2018年產(chǎn)果135 kg。果色鮮紅色，倒卵形長圓形，果長1.3～1.8 cm，果徑0.7～0.9 cm，單果重0.6～0.9 g。每個果序果數(shù)65～98個，果序重55～91 g。長果山桐子為稀少品種，因此較珍貴。

(5)欣波2號，學名毛葉山桐子(IdesiaPolycarpaMaxim. Var. Vestita Diels)。樹高7.1 m，胸徑16.5 cm，冠幅4.3 m×4.5 m，樹齡19年，2018年產(chǎn)果56 kg。果棕色，圓形，果特大，果徑1.2～1.5 cm，單果重1.1～1.5 g，每個果序果數(shù)108～228個，果序重128～256 g。其中有一個果序，長52 cm，有果400多個，該果序重約500 g。特點：果實特大，冠幅小。

表1為課題組測得的5個品種山桐子果相關指標。從表1可知，山桐子果實中平均含油量超過25%，其中脂肪酸組成中亞油酸含量最高，超過了60%。

表1 不同品種山桐子果特征指標 %

3 山桐子人工栽培

3.1 山桐子人工栽培情況

1959年中國科學院植物研究所在北京香山櫻桃溝栽種的兩株毛葉山桐子，是我國人工栽培山桐子屬植物最早的記錄。之后國家林業(yè)部門和各地政府積極支持山桐子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，鼓勵并支持企業(yè)大面積種植山桐子。目前四川從事山桐子產(chǎn)業(yè)開發(fā)的企業(yè)有20多家，人工栽培基地超過6 666.67 hm2(10萬畝)。

2017年廣東鼎峰生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司投資1.3億元，在廣東、河南、貴州、四川、吉林等省建有數(shù)十萬畝山桐子人工栽培基地，并建有山桐子組培室，獲8項國家發(fā)明專利；湖北旭舟林農(nóng)科技有限公司投資數(shù)億元，建有山桐子組培育苗室和數(shù)萬畝山桐子人工栽培基地；河南林達山桐子新能源有限公司在河南省臨穎縣3個區(qū)域投資1 000萬元，建有80 hm2(1 200畝)育苗基地，目前培育一年生苗300萬株，兩年生苗50萬株。云南鎮(zhèn)雄華林種植發(fā)展有限公司已在云南昭通市種植約5 333 hm2(8萬多畝)山桐子，2019年準備再種植2萬hm2(30萬畝)的山桐子。湖南省懷化市準備在2019年大力發(fā)展山桐子產(chǎn)業(yè)，山東省壽光市已培育出大量的山桐子苗木，準備在山東省大力發(fā)展山桐子產(chǎn)業(yè)。

3.2 栽種過程中注意事項

3.2.1 山桐子栽種密度

山桐子栽種密度要根據(jù)優(yōu)株的類型確定，如植株矮小、冠幅小的“欣桐1號”應按2 m×4 m的株行距，每畝栽83.3株，其中雌株82株，冠幅較大的例如欣海2號，采用3 m×5 m株行距，每畝栽44.4株為宜。

3.2.2 雌雄株比例

現(xiàn)在各地的山桐子基地，多數(shù)雄株占30%左右，根據(jù)北京香山櫻桃溝，兩株山桐子雌株，百米以外才有雄株，而每年都能結果，在中國科學院植物所宿舍五號樓北面，種的多株山桐子均為雌株，只在離此地200 m以外才有雄株，可是每年結果很多，因此雌雄株比例100∶1即可。

3.2.3 山桐子林下套種見效快的經(jīng)濟作物

栽種山桐子4～5年才能結果，要等4年出售果實才有收入，大大影響了種植山桐子的積極性。栽種的山桐子行距有4～5 m，如能在山桐子林下套種見效快的經(jīng)濟作物，當年有收益，就可大大提高種戶的積極性。山桐子林下可套種蛋白草，當年栽種，當年見效，種后每月收割此草做飼料或出售給加工廠。山桐子林下套種蛋白草，當年可產(chǎn)蛋白草15～20 t，第2年產(chǎn)鮮草25 t以上，按收購價400元/t計算，當年收益可達6 000～8 000元。山桐子林下還可套種魔芋、丹參、黃精、花生、黃豆、紅苕等，各地可根據(jù)當?shù)貧夂蛲寥捞攸c，選擇適合套種的作物，使山桐子種植戶當年就有經(jīng)濟收入。

3.2.4 山桐子樹的成活率問題

在栽種山桐子過程中，存在成活率低的問題，課題組采用“ABT”生根粉進行了初步試驗，具體試驗過程及結果為：用“ABT”生根粉浸泡山桐子一年生苗2 h再移栽，成活率為90%，而未用生根粉的只有50%；浸泡山桐子2～3年生苗2 h，浸后用苔蘚裹包，放樹蔭下，10 d后再移栽，成活率80%，對照苗移栽后，全部死亡。

4 山桐子油安全性研究

魏明山等[3]通過對照試驗對小白鼠食用毛葉山桐子油后的健康狀況、食欲和病理組織學進行了比較，未發(fā)現(xiàn)有明顯的區(qū)別。并且對陜西省漢中寧強縣長期食用該油的人群進行了調(diào)查，也未發(fā)現(xiàn)有因食用毛葉山桐子油而中毒者。

李蘊濤等[4]通過動物的急性毒性試驗、亞慢毒性試驗、致畸致突變試驗、一代繁殖試驗和壽命觀察，均未發(fā)現(xiàn)異常。并且對四川省廣元食用山桐子油地區(qū)的人群健康狀況進行了調(diào)查，結果表明惡性腫瘤死亡率、高血壓患病率、常見先天性畸形及遺傳性疾病與正常人比較屬低水平或者在正常范圍內(nèi)，與相同生活環(huán)境下食用菜籽油人群比較，差別無統(tǒng)計學意義。按化學物質(zhì)經(jīng)口急性毒性分級標準，毛葉山桐子油屬于無毒范圍。

吳全珍等[5]對四川廣元產(chǎn)區(qū)馬家等8個鄉(xiāng)祖輩食用毛葉山桐子油的19 790人進行了健康狀況流行病學調(diào)查：確認食用毛葉山桐子熟油后無不適，總血脂、膽固醇水平、外周血淋巴細胞微核率、孕婦早產(chǎn)及死產(chǎn)發(fā)生率、惡性腫瘤標準化死亡率、高血壓患病率、先天畸形及遺傳性疾病患病率都在正常范圍內(nèi)，與食用菜籽油組和兩種油都吃的人相比無統(tǒng)計學差異。

目前，我院聯(lián)合湖北旭舟農(nóng)林科技有限公司，就山桐子油作為新食品原料進行相關毒理學實驗。

5 山桐子油的加工

王國禮等[6]在實驗室中采用化學堿煉法和水蒸氣蒸餾法精煉山桐子毛油；周伯川等[7]研究了山桐子油的工業(yè)化生產(chǎn)；王金錫等[8]報道了四川省林業(yè)科學研究院已能將毛葉山桐子油的異味消除。根據(jù)課題組的反復研究及試驗確定了如下的制備及精煉工藝。

5.1 制備生產(chǎn)工藝

前處理：先在原料中加水濕潤壓坯，然后在95℃下蒸坯30 min，使物料水分保持在15%左右。后在溫度100～105℃下炒坯20～30 min，經(jīng)蒸坯、炒坯后的物料水分控制在5%～8%。

壓榨：采用202-3型預榨機進行預榨。將預榨機預熱到85～90℃，調(diào)整好榨條間隙和壓榨進料速度及出料速度，開始壓榨?？刂茐赫ワ灥臍堄托∮?5%。

浸出：用6號溶劑對壓榨餅進行浸出，浸出條件為料液比1∶1.2、溶劑溫度50℃、浸出時間120 min、蒸脫機預脫層溫度80℃、脫溶溫度90℃、烘干溫度110℃，浸出后使餅中殘油降低至1%左右。

5.2 精煉生產(chǎn)工藝

脫膠：取一定量的山桐子毛油，加熱至50～60℃，加入山桐子油質(zhì)量0.2%的磷酸和3%～4%的水，慢速攪拌15 min，升溫至75℃，保溫4 h后過濾。

堿煉脫酸：由于毛葉山桐子油酸價(KOH)通常較高，在20 mg/g以上，故需進行兩次堿煉。第一次堿煉需用濃堿，將脫膠油加熱至40℃，根據(jù)酸價計算加堿量，加入質(zhì)量分數(shù)為17.81%的氫氧化鈉溶液，攪拌10 min，升溫至60℃，靜置，使油皂分離，對上層油相進行二次堿煉；二次堿煉用稀堿，加入質(zhì)量分數(shù)為8.07%的氫氧化鈉溶液(按山桐子油質(zhì)量的0.2%～0.4%超堿量加入)，在油溫70℃左右下攪拌堿煉，加完堿后升溫到90℃左右保溫沉淀。放掉油腳，加入油質(zhì)量10%的熱水將油層洗至中性并進行脫水。經(jīng)兩次堿煉后山桐子油的酸價(KOH)降至1 mg/g左右。

脫色：將脫酸油加入5%的白土，在真空下加熱至180～200℃，攪拌脫色20～30 min后，停止加熱，冷卻至室溫過濾。

表2為課題組采用此工藝研究的不同活性白土添加量對山桐子油脫色效果的影響結果。

表2 不同活性白土添加量對山桐子油脫色效果

脫臭：將脫色油倒入脫臭裝置中，在真空壓力300 Pa，溫度220～250℃通入水蒸氣(通氣量為10%左右)0.5～2 h，即得精煉油。

表3為課題組采用此脫臭工藝，在脫臭時間90 min下，不同脫臭溫度下的脫臭山桐子油指標。

表3 不同脫臭溫度下山桐子油脫臭效果

6 山桐子油的深加工

6.1 提取亞油酸

亞油酸能中和人體血液中的膽固醇，具有抗輻射、降低膽固醇和抗動脈硬化等保健作用，因此在醫(yī)療上亞油酸經(jīng)常用于治療血脂過高動脈硬化等癥，對高血壓、心血管疾病、冠心病等有較好的療效。最新的研究指出，亞油酸可促進人體生長發(fā)育，增強機體的免疫力乃至養(yǎng)顏、美發(fā)，含山桐子花蜜的蜜糖，具有降血壓和利濕的效果[9]。針對毛葉山桐子油富含亞油酸的特性開發(fā)出制備高純度亞油酸工藝，汪全義等[10]分離得到高純度的亞油酸。經(jīng)工藝優(yōu)化后，亞油酸收率為47.5%，純度高達98.5%。

6.2 制備共軛亞油酸

共軛亞油酸是亞油酸的同分異構體，具有降脂、抗癌、調(diào)節(jié)人體代謝、減肥、提高免疫力、抗氧化、調(diào)節(jié)血壓、降低血脂、調(diào)節(jié)血糖、防治糖尿病、提高骨骼密度、抗動脈粥樣硬化等保健功能。共軛亞油酸的合成主要有微生物發(fā)酵法、化學法及酶催化異構化法等。汪全義等[10]以山桐子油中提取的亞油酸為原料，經(jīng)過工藝優(yōu)化后，在最優(yōu)條件下制備可以得到共軛亞油酸，得率為77%，純度為88.92%。

6.3 制備潤滑油

通過化學改性的方法制備環(huán)境友好型生物潤滑油基礎油，可以解決植物油基礎油熱氧化穩(wěn)定性低、低溫流動性較差的缺陷，可直接作為潤滑油使用。朱衛(wèi)霞等[11]采用環(huán)氧化對山桐子油進行改性制備潤滑油，制備的潤滑油基礎油黏度22 mm2/s、傾點-48℃、閃點213℃。

7 結束語

近兩年的中央1號文件明確提出：結合重大生態(tài)工程，加快發(fā)展木本油料等特色經(jīng)濟林。山桐子作為我國中南省份山地區(qū)域的特色樹種，是一種典型的木本油料作物，同時具備經(jīng)濟林的優(yōu)勢。通過良種選育選擇高產(chǎn)優(yōu)良的山桐子種苗進行栽培，可用于園林綠化和防止水土流失；在栽培過程中進行林下套種見效快的經(jīng)濟作物和藥材，可有助于當?shù)亓洲r(nóng)收入的提高，助力國家精準扶貧政策的落實。山桐子油若作為食用油，可緩解我國食用油的對外依存度，同時其還可作為原料制備生物柴油、潤滑油基礎油。因此，山桐子產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>