小桐子的應(yīng)用及發(fā)展前景

1、.學(xué)科分類號(hào)（二級(jí)）本科學(xué)生期末論文題目小桐子的應(yīng)用及發(fā)展前景 姓名劉云謠學(xué)號(hào) 124120434 院、系 生命科學(xué)學(xué)院 專業(yè)生物技術(shù)小桐子的應(yīng)用及發(fā)展前景摘要：能源植物小桐子(Jatropha curcase L)為大戟科麻瘋樹(shù)屬落葉灌木或小喬木，適應(yīng)范圍廣，耐干旱瘠薄，其毒性和生物活性物質(zhì)可用于生產(chǎn)殺蟲(chóng)劑和中藥制劑，種子油可用做生物柴油，廣泛分布和栽培于熱帶、亞熱帶地區(qū)，是一種極具經(jīng)濟(jì)價(jià)值和發(fā)展前景可觀的樹(shù)種。本文通過(guò)對(duì)小桐子的分布、生物學(xué)特征、藥用價(jià)值、能源開(kāi)發(fā)潛質(zhì)和現(xiàn)狀及前景進(jìn)行簡(jiǎn)要的論述，為新能源小桐子生物柴油的發(fā)展提供一個(gè)參考。關(guān)鍵詞：小桐子；生物柴油；應(yīng)用；藥用價(jià)值；發(fā)展前景能源

2、緊缺和環(huán)境污染成為當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展的兩大難題。國(guó)際油價(jià)日益不斷攀升，大氣污染嚴(yán)重，酸雨現(xiàn)象普遍，溫室效應(yīng)引起全球變暖等問(wèn)題，都是因?yàn)榇罅肯牟豢稍偕茉疵禾亢褪鸵鸬?。?jù)預(yù)測(cè)，地球上蘊(yùn)藏的可以開(kāi)發(fā)利用的煤和石油化石能源將分別在200年、40年內(nèi)耗竭，而天然氣也只能用60年左右1。能源植物(energy plant又稱“石油植物)是一種可再生清潔能源，通常是指可產(chǎn)生接近石油成分和可替代石油使用的產(chǎn)品或富含油脂的植物。能源植物經(jīng)加工可獲取生物柴油(Bio-diesel)。生物柴油具有能量密度高，潤(rùn)滑性能好，儲(chǔ)運(yùn)安全，抗爆性好，燃燒充分，環(huán)境友好和可再生等優(yōu)良性能2。篩選和種植優(yōu)質(zhì)、高

3、效的能源植物，并將之轉(zhuǎn)化為氣體或液體燃料，不但可以彌補(bǔ)化石燃料的不足，緩解過(guò)分依賴大量進(jìn)口石油的被動(dòng)局面，實(shí)現(xiàn)中國(guó)能源安全戰(zhàn)略，而且通過(guò)開(kāi)發(fā)種植能源植物，有助于水土保持和對(duì)低效土壤的改良，達(dá)到保護(hù)和建設(shè)生態(tài)環(huán)境的目的。目前發(fā)現(xiàn)并且已經(jīng)開(kāi)發(fā)使用的能源植物主要有小桐子、烏桕樹(shù)、黃連木、油菜、大豆、綠玉樹(shù)、木薯、油桐和棕櫚等。小桐子種子含油率高達(dá)40，超過(guò)油菜和大豆等常見(jiàn)的油料作物，且流動(dòng)性好，與柴油、汽油、酒精的摻合性很好，相互摻合后，在長(zhǎng)時(shí)間不分離。其果實(shí)的30經(jīng)過(guò)醋化作用處理后可以提供油料，65的果實(shí)可以用于做成油塊。是優(yōu)質(zhì)的可再生石油植物，可直接生產(chǎn)生物柴油3-4。在我國(guó)小桐子的主要分布于云

4、南、四川和貴州等地，數(shù)量多，分布較散，但是對(duì)于中國(guó)的能源發(fā)展有著極其重要的意義。1 小桐子的簡(jiǎn)要介紹小桐子(Jatropha curcaseL)為大戟科(Euphorbiaceae)麻瘋樹(shù)屬(JatrophaLinn)落葉灌木或小喬木，又名麻瘋樹(shù)、假花生(廣西)、臭油桐(貴州)、桐油樹(shù)(臺(tái)灣)、南洋油桐(日本)、嗎哄罕(傣名)、膏桐、黑皂樹(shù)、木花生、油蘆子、老胖果等，英文名Physic nut或Purging nuttree，樹(shù)高25m，樹(shù)皮光滑，樹(shù)液或枝液呈淡乳白色，葉互生，呈圓形、有長(zhǎng)柄，叢集樹(shù)端，全緣或35緣淺裂，長(zhǎng)lO1 5cm，寬度亦同?；▎涡裕菩弁?。聚傘花序脈生，總花梗長(zhǎng)，無(wú)毛

5、或稍被白毛，長(zhǎng)圓形的花瓣呈淡綠色，雄花上部花梗有節(jié)，雌花上部花梗無(wú)節(jié)，花細(xì)小，鄂瓣均5裂：雌蕊812枚，子房2-4室。果實(shí)呈黃色、球形似枇杷；成熟的種子為黑色，種衣呈灰黑色、平滑，除去外殼內(nèi)有l(wèi)3個(gè)似花生樣的籽，籽長(zhǎng)圓形，長(zhǎng)1 8-20ram，直徑l.lmm，個(gè)體差異明顯，小桐子是多倍體，其染色體數(shù)為22。小桐子適應(yīng)范圍廣，耐干旱瘠薄，由于其根系發(fā)達(dá)，可以在貧瘠的荒地(石礫質(zhì)土、粗質(zhì)土、石灰?guī)r裸露地等)上生長(zhǎng)；性喜光，喜暖熱氣候。野生小桐子主要分布在干熱的亞熱帶和潮濕的熱帶雨林，可在年降雨量4802380mm，年均溫18.025.0的環(huán)境下生存通常生長(zhǎng)在海拔高度為7001600m的平地，丘陵及

6、河谷荒山坡地，冬季無(wú)重霜，短時(shí)極端最低溫度不低于-4的地區(qū)均生長(zhǎng)良好。對(duì)生長(zhǎng)地的土壤肥力要求不高，只要pH值56，排水良好即可。小桐子結(jié)實(shí)豐富，種子大且萌芽性強(qiáng)，可點(diǎn)播造林，也可扦插繁殖麻瘋樹(shù)一般栽培在園邊作綠蘺，也有半野生狀態(tài)，多生長(zhǎng)在平地路邊的灌木從中，以散生或小面積純林形式分布5。小桐子原產(chǎn)于巴西?，F(xiàn)主要分布于熱帶和亞熱帶地區(qū)，絕大多數(shù)生長(zhǎng)在美洲和亞洲熱帶地區(qū)，如美洲的巴西、斐濟(jì)、洪都拉斯、牙買加、巴拿馬、波多黎哥、薩爾瓦多及美國(guó)佛羅里達(dá)的奧蘭多地區(qū)、夏威夷群島等，非洲的莫桑比克、贊比亞等圍，澳大利亞的昆士蘭和北澳地區(qū)亞洲的印度、巴基斯坦等國(guó)也有分布6。2 小桐子的應(yīng)用2.1 小桐子在醫(yī)

7、藥方面的應(yīng)用麻瘋樹(shù)的莖、葉、皮的白色乳劑內(nèi)含有毒蛋白、酮類、氰氫酸與川芎嗪等成分；果仁含油、蛋白質(zhì)、多種氨基酸、萜類、酮類、醇類物質(zhì)及衍生物以及蛋白質(zhì)和多肽等物質(zhì)。在實(shí)驗(yàn)室里，毒蛋白、酮類、多肽類成分有明顯的抗腫瘤細(xì)胞與抗HIV(艾滋病病毒)的作用，一些生物堿具有收斂作甩果仁中的油類有潤(rùn)腸通便的瀉下作用，去毒后的蛋白質(zhì)與必需氨基酸可以作為營(yíng)養(yǎng)飼料并有望開(kāi)發(fā)出人用營(yíng)養(yǎng)品。小桐子果仁中富含必需氨基酸，如蘇氨酸、甘氨酸、纈氨酸、蛋氨酸等，有良好的營(yíng)養(yǎng)作用；小桐子枝的水溶性提取物在實(shí)驗(yàn)室里可明顯抑制HIV誘導(dǎo)的細(xì)胞變性，且本身對(duì)細(xì)胞的毒性較低，有良好的抗菌、抗病毒、殺蟲(chóng)作用；小桐子提取物中的毒蛋白(C

8、uicin)，對(duì)人肝癌實(shí)驗(yàn)鼠有抗腫瘤作用，對(duì)宮頸癌傳代細(xì)胞和正常細(xì)胞沒(méi)有毒性。除此之外小桐子對(duì)胃腸道和血液有良好的藥用價(jià)值，還可以用于糖尿病的治療。2.2 小桐子在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面的應(yīng)用麻瘋樹(shù)全株有毒，莖、葉、樹(shù)皮、根及種子含有大量毒蛋白及其他活性物質(zhì)對(duì)一些動(dòng)物及人類表現(xiàn)出一定的毒性。且具有致死作用。麻瘋樹(shù)葉的石油醚提取物可抑制檸檬風(fēng)蝶3齡幼蟲(chóng)的進(jìn)食7；小桐子對(duì)有的軟體動(dòng)物也有一定的防治效果，對(duì)真菌、細(xì)菌和病毒有明顯的抑制作用。日本筑波大學(xué)寄生蟲(chóng)研究所報(bào)道小桐子籽的干粉對(duì)殺滅日本血吸蟲(chóng)有90的效果。在國(guó)外，小桐子提取物已被廣泛應(yīng)用于殺釘螺絲和血吸蟲(chóng)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)也有殺釘螺藥劑海棠堿出售。相關(guān)研究還表明

9、。小桐子提取物是最佳的、無(wú)殘留的抗水庫(kù)、堤壩蟲(chóng)蛀的主要產(chǎn)品。而且原料易得8。2.3小桐子在生產(chǎn)生物柴油方面應(yīng)用小桐子被譽(yù)為“世界公認(rèn)的最有可能在未來(lái)替代石油能源的、極具開(kāi)發(fā)潛力的樹(shù)種”，適應(yīng)性強(qiáng)、生長(zhǎng)迅速、開(kāi)花結(jié)實(shí)早、產(chǎn)量高，種仁含油一般在3550之間。最高可達(dá)60以上。在光照條件好、溫度較高的地區(qū)一年可開(kāi)花結(jié)實(shí)23次。陳波濤等9對(duì)貴州省麻瘋樹(shù)資源的調(diào)查研究表明，麻瘋樹(shù)正常單株(45年)種子產(chǎn)量為24kg，盛期(1020年)可達(dá)15kg，每公頃麻瘋樹(shù)年產(chǎn)900012000kg麻瘋果，可獲麻瘋果油約27004050kg。印度在人工栽培灌溉條件下種植6年的麻瘋樹(shù)公頃種子產(chǎn)量達(dá)到12000kg，按種

10、仁含油率50計(jì)算，每公頃產(chǎn)麻瘋樹(shù)籽油6000kg；國(guó)內(nèi)相關(guān)研究表明，每公頃地平均可產(chǎn)麻瘋樹(shù)干果82509750kg，可加工提取約22502700kg生物柴油。目前栽培麻瘋樹(shù)的干果產(chǎn)量為900012000kghm2，平均產(chǎn)量約9900kghm210。利用小桐子生產(chǎn)生物柴油起初采用的方式是由脂肪酶對(duì)其進(jìn)行裂解，從而產(chǎn)生生物柴油，但是由于脂肪酶的活性低，已經(jīng)不再使用。后來(lái)有采用復(fù)合固定化脂肪酶催化小桐子油生產(chǎn)生物柴油，高靜，馬麗等人通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出最佳的復(fù)合脂肪酶使用量：復(fù)合酶用量為小桐子油質(zhì)量的13.5，復(fù)合酶配比為0.15(質(zhì)量)，底物配比為10.10(摩爾比)，理論生物柴油得率為72.55，與74

11、.34的實(shí)驗(yàn)值吻合較好。建立了復(fù)合固定化脂肪酶催化小桐子油合成生物柴油的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型11。除此之外，鄧欣，方真，張帆等人通過(guò)實(shí)驗(yàn)利用超聲波協(xié)同納米催化劑用小桐子油制備生物柴油，得出的最佳方式為：以小桐子油為原料，協(xié)同納米催化劑制備生物柴油的最佳工藝條件：超聲波功率210 W、醇油摩爾比41、催化劑用量為油質(zhì)量的1.2 %和反應(yīng)溫度60，生物柴油收率94.3%12。2012年中科院西雙版納植物園生物能源組，從造紙廠“黑水”中提取木質(zhì)素為原料合成的碳質(zhì)固體酸催化劑，并用于生產(chǎn)生物柴油。所制備的催化劑用于催化油酸與甲醇的酯化反應(yīng)，在80反應(yīng)5 h，酯化率可達(dá)97；用于催化高酸值小桐子油與甲醇的轉(zhuǎn)酯

12、化反應(yīng)，在120反應(yīng)5 h，生物柴油率可達(dá)9613。2.4小桐子油餅的應(yīng)用餅粕作為小桐子生物柴油生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的最大宗副產(chǎn)物，能否有效利用對(duì)小桐子生物柴油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有極其重要的作用。小桐子餅含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，將其發(fā)酵制成有機(jī)肥是人們最常采用的方法。我國(guó)是化肥施用大國(guó)，常年施用量在4000萬(wàn)噸左右。據(jù)預(yù)測(cè)，我國(guó)2030年化肥需求量將達(dá)6800萬(wàn)噸，如此巨大的施用量不僅社會(huì)、經(jīng)濟(jì)所付代價(jià)十分巨大，也是土壤、環(huán)境難以承受的。隨著人民生活水平的不斷提高，發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)來(lái)生產(chǎn)安全、無(wú)公害的綠色食品是大勢(shì)所趨。生產(chǎn)綠色食品過(guò)程中要求不用或盡量少用化學(xué)肥料、化學(xué)農(nóng)藥和其它化學(xué)物質(zhì)。使用有機(jī)肥代替化肥是發(fā)展

13、綠色食品最為關(guān)鍵的措施之一，使用有機(jī)肥不但能緩和或減少農(nóng)產(chǎn)品污染，而且能夠改善農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)，有廣闊的市場(chǎng)前景14。小桐子餅含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，可以利用小桐子餅高營(yíng)養(yǎng)含量的特點(diǎn)來(lái)生產(chǎn)高品質(zhì)的有機(jī)肥。未經(jīng)發(fā)酵的小桐子餅中含有毒性很強(qiáng)的成分，直接施用于田地，餅中含有的毒性成分會(huì)溶入周圍水體，對(duì)環(huán)境會(huì)造成污染，破壞生態(tài)平衡，施用在人直接食用的植物上，對(duì)人的健康會(huì)造成較大的危害。利用小桐子餅生產(chǎn)有機(jī)肥，工藝簡(jiǎn)單，技術(shù)可行，產(chǎn)品市場(chǎng)廣闊。可以有效防止小桐子餅的毒性成分對(duì)環(huán)境的污染，并能產(chǎn)出一定的經(jīng)濟(jì)效益，不失為一種有效利用小桐子餅的工藝路線。3 我國(guó)發(fā)展生物柴油的現(xiàn)狀及對(duì)策3.1 發(fā)展現(xiàn)狀對(duì)于發(fā)展生物柴油

14、我國(guó)還存在著一些問(wèn)題，我國(guó)是一個(gè)人口大國(guó)，對(duì)于糧食的需求比較大，所以我們不能像歐洲和美國(guó)一樣用油菜籽和大豆來(lái)生產(chǎn)生物柴油。主要要采用非糧作物（如小桐子、黃連木、木薯等）來(lái)生產(chǎn)生物柴油。雖然我國(guó)有著極大數(shù)量的能源植物，但是由于這些植物的分布散亂，種質(zhì)差，產(chǎn)量低，造成我國(guó)在生產(chǎn)生物柴油方面的成本低，難以大量生產(chǎn)和推廣使用。3.2 發(fā)展現(xiàn)狀的對(duì)策根據(jù)國(guó)內(nèi)外能源植物研究情況, 按照碳水化合物類、油脂類和烴類能源植物對(duì)我國(guó)不同區(qū)域內(nèi)的重要能源植物做重點(diǎn)考察和收集, 摸清能源植物資源在我國(guó)分布的基本格局和資源數(shù)量, 并對(duì)其潛在的開(kāi)發(fā)利用價(jià)值、途徑和技術(shù)方法進(jìn)行評(píng)價(jià), 為我國(guó)能源植物戰(zhàn)略資源儲(chǔ)備和篩選優(yōu)良能

15、源植物提供參考和科學(xué)依據(jù)。為發(fā)展生物柴油提供政策扶持，建設(shè)完整的生產(chǎn)鏈。對(duì)于重要的能源植物, 在研究其生物學(xué)特性和主要化學(xué)成分的基礎(chǔ)上, 開(kāi)展選擇育種研究工作。選擇產(chǎn)量高且出油率高的品種(系) , 利用雜交育種、誘變育種(輻射誘變、化學(xué)誘變、航天育種、離子束注入誘變育種)等方法培育新型的能源植物。對(duì)具有良好前景的能源植物, 充分利用大量的荒山荒地等非糧食生產(chǎn)土地, 選擇適宜地區(qū), 通過(guò)豐產(chǎn)栽培試驗(yàn)示范, 提出高產(chǎn)栽培配套技術(shù)與最佳發(fā)展模式, 使能源植物種植規(guī)?；? 為能源植物的開(kāi)發(fā)利用提供充足的原料.對(duì)具有良好前景的能源植物，充分利用大量的荒山荒地等非糧食生產(chǎn)土地，選擇適宜地區(qū)，通過(guò)豐產(chǎn)栽培試

16、驗(yàn)示范，提出高產(chǎn)栽培配套技術(shù)與最佳發(fā)展模式，使能源植物種植規(guī)模化，為能源植物的開(kāi)發(fā)利用提供充足的原料。小桐子作為可持續(xù)的再生資源，與其他油料作物相比，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。據(jù)專家預(yù)測(cè)。生物質(zhì)能源將成為未來(lái)能源的重要組成部分，到2015年。全球總能源消費(fèi)的40將來(lái)自生物質(zhì)能源主要通過(guò)生物質(zhì)能發(fā)電和生物質(zhì)液體燃料的產(chǎn)業(yè)化來(lái)實(shí)現(xiàn)15，而小桐子將成為其中的主角。通過(guò)改進(jìn)小桐子生產(chǎn)生物柴油的技術(shù)，培育新的品種，提高小桐子種子的含油量，大力發(fā)展和推廣小桐子生物柴油的生產(chǎn)和銷售。為世界能源發(fā)展戰(zhàn)略做出一丁點(diǎn)貢獻(xiàn)。參考文獻(xiàn)1白魯剛.廢棄生物質(zhì)的開(kāi)發(fā)利用J.新能源,2000,22(4)：34-382趙宗寶，華艷艷，劉

17、波中國(guó)如何突破生物柴油產(chǎn)業(yè)的原料瓶頸J中國(guó)生物工程雜志,2005,25(11)：1-63陳鈺，魏琴，唐琳，等麻瘋樹(shù)植物資源利用概況J中國(guó)油料作物學(xué)報(bào),2003,25(4)：98-1044林娟，周選圍，唐克軒等麻瘋樹(shù)植物資源研究概況J熱帶亞熱帶植物學(xué)報(bào),2004。12(3)：285-2905Joachim Heller,Physic nut Jatropha curcas.L Promoang the conser-vation and use of undemtilized and neglected crops1Intematinnal Plant Genetic Resomces Inst

18、imte(IPGRI)，JOL, 1996-03-076 Openshaw KA review of Jatmpha curcas：An oil plant unfulfilled promiseJBiomass Bioenergy，2000，19(1)：1-157Fagbenro-BeyiokuAF,0yiboWA.AnuformoBC.Disinfeetants anfiparasitic activities of Jstropha curcasJEast Aft Med J，1998。75(9)：5055118唐敏桂西南麻瘋樹(shù)生長(zhǎng)、種仁含油率及其與環(huán)境相關(guān)性研究D南寧：廣西大學(xué)，20089陳波濤，鄧伯龍，郁建平，黃海貴州省麻瘋樹(shù)資源調(diào)查研究J中國(guó)林副特產(chǎn)，2006，85(6)：55-5710何慧書(shū)麻瘋樹(shù)及其開(kāi)發(fā)利