值得开发利用的蛋白油料树种——水黄皮

值得开发利用的蛋白油料树种——水黄皮一文创作于：2023-04-12 05:13:36，全文字数：20718。

值得开发利用的蛋白油料树种——水黄皮

��花似紫藤，具有极高的观赏价值，是优良的绿化树种，广泛植于公园、庭院、街道、河岸等[3]。

水黄皮含油量同大豆，产量接近油棕[3]，最近，美国率先把水黄皮豆加工成食用油与食用蛋白，水黄皮利用迈上新台阶。

3 油用与蛋白质应用

水黄皮籽粒产量大，油酯与蛋白质含量高，产油量高于其他生物柴油植物，是一种具有极大利用潜力的木本豆类[15]。水黄皮种子长2.2 cm、宽1.3 cm，平均籽粒重量为1.3~2.6 g，平均重为2 g，最重可达3 g，含油率为30%~41%[20]。风干的种仁含有27.5%油、17.4%蛋白质、6.6%淀粉、7.3%粗纤维和2.3%灰分[16]。种子含有油酸、硬脂酸、亚麻酸、亚油酸等[5]。

在中国及南亚，水黄皮种子作为药用，主要利用籽粒含有的次生物质如黄酮类化合物、生物碱、苷类等[6,7,9,26]。现在，已发现水黄皮种子内含有karanjin、pongamol、pongagalabrone、pongapin、pinnatin、kanjone、pongol等次生物质[19,26]。通过压榨法与溶剂提取法（常用正己烷）制取水黄皮油，为橙黄色到红棕色非干性油，含有苦味的黄酮类化合物如karanjin、pongapin、pongaglubin等物质[5,7]。这些生物活性成分有极大的利用价值，但也严重影响水黄皮籽粒的食用性与饲用性[7,26-27]。水黄皮油有不愉快的气味、味苦，食之后引起恶心与呕吐，是一种非食用油[5]。因此，一直以来认为水黄皮种子不能食用与直接饲用，榨取的油只能作为工业用油与生物柴油，籽饼作为生物肥[16]。

油酸是高质量生物柴油中一种关键的脂肪酸，水黄皮油酸含量高，为55%[20]。制取的粗油进一步脱胶与精炼，在KOH催化剂存在下与甲醇发生脂肪酸甲基酯化反应转化为甲酯（生物柴油）[28-29]。作为生物柴油与航空柴油，是一种无硫排放和无腐蚀性清洁燃料，能满足欧洲标准。

种子及提取油含有生物活性物质，具有特殊的生物功能，分离出来可供医药、日化及农业应用[23,26,30,31]。黄酮pongamol是水黄皮籽油中一种主要生物活性成分，有抗癌、抗炎、抗氧化功效[26,31]。Katekhaye等[30]与Raghav等[32]研究发现，种子油中的karanjin对人的毒性很低，而且具有多种生物功能，可用作医药与生物农药。

水黄皮豆及脱酯后副产品（籽粕）含有丰富的蛋白质，但含有生物碱以及其他抗营养因子，不能食用与直接饲用[33]。水黄皮籽粒的蛋白为优质植物蛋白，氨基酸组成相似于大豆，有强凝胶与乳化特性，引起过敏性蛋白含量低[33]。脱酯后籽粕含有生物碱，仍需要深加工去除豆粕中生物碱，不经过处理，也不适合食用与饲用，仅作为有机肥料应用[33]。Housman等[34]研究发现，通过压榨法与溶剂提取法获得水黄皮籽饼，可以作为牛饲料蛋白补充物，而采用溶剂提取法获得籽饼对牛适口性好于压榨法，然后这2种方法所获籽饼均使牛消化率降低。

育种改良与深加工是降低油料作物有毒成分和抗营养因子的有效方法。诚如棉籽与油菜籽一样，二者均是重要的食用油与植物蛋白资源，棉籽含有棉酚，油菜籽含有硫代葡萄糖苷与芥酸等有毒成分，在深加工过程中去除有毒成分，可满足食用要求[35-36]。早在20世纪80年代，曾尝试把水黄皮油通过精炼方法去除有毒化合物黄酮karanjin与pongamol，消除苦味感与不愉快口味气味，将其作为食用油来用[37]。精炼后，发现水黄皮油成分确实相似大豆油，然而，经过毒理检验，精炼后的水黄皮油仍不能供食用[37]。美国农业科技企业TerViva与达能集团合作，通过具有知识产权深加工技术，将榨取的水黄皮油进行精炼，去除了有毒成分与抗营养因子，把水黄皮油加工成烹饪用油。同时，通过深加工方法去除水黄皮籽粕中有害成分与抗营养物质，把籽粕转化为食用蛋白与饲用蛋白。

影响食用与饲用的成分往往是生物活性物质，如生物碱、黄酮等，分离出来供药用与其他应用[26,32]。水黄皮籽粒中含有丰富的黄酮类等次生物质，具有抗氧化、抗微生物、抗发炎及抗糖尿病活性，对哺乳动物细胞低毒性[26]。美国企业采用物理与化学方法（技术没有公开）去除水黄皮油有害成分（生物活性物质）与抗营养因子，把水黄皮油加工食用油，回收加工副产品——有害成分（生物活性物质）用于医药、化妆品与农用，从而提高了产业附加值。同样，籽粒与籽饼经过物理与化学处理，去除有害物质与抗营养因子，加工成可食用植物蛋白——水黄皮豆粉，去除的有害成分再回收供药用或其他应用。

植物蛋白与植物油可通过遗传育种方法与深加工方法改善其食用品质。现在水黄皮种子内一些关键成分合成途径已经清楚[38]，将来可以通过生物技术手段来抑制或降低生物活性物质合成，类似选育的低棉酚棉花品种与双低油菜品种（低硫苷与低芥酸)，满足食用目标。同时，通过多学科相结合不断改进深加工方法，提高水黄皮油酯与蛋白的食用品质，回收生物活性成分，提高水黄皮附加值。

4 育种与栽培

在亚洲，水黄皮仍为野生树种，鲜有人工驯化与改良[15]。水黄皮作为多用途树种，目前驯化改良目标仍是提高籽粒产量与含油率，增强对病虫害的抗性[3,6,39]。水黄皮繁殖是由蜂类传粉的异型交配策略，而且在世界上分布广、遗传多样性丰富、变异大，这给水黄皮驯化与遗传改良提供了机遇[1,3,6,15,20,39-41]。可充分利用种内遗传变异的潜力，采用选择育种方法选择优株优树，培育高油无性系，提高产油量[1,3,4,6,15,20,21,39,42]。

虽然水黄皮驯化改良历史很短，但在一些基础研究方面也取得进展。Aminah等[15]研究发现，不同基因型之间油酯与蛋白质含量有显著差异，并且籽粒油含量与蛋白质含量呈正相关。籽粒是经济收获产品，籽粒产量是重要选择指标，而荚果产量变化大，籽粒产量不能仅依据荚果产量，表观性状树冠形状、枝条数、繁殖效率与籽粒产量密切相关[43]。这些可以为野外选择高油与高蛋白质优树提供参考。

水黄皮为多年生木本植物，遗传改良耗时长[1]。应开展优树苗期选择（早期选择），缩短育种时间，提高选择效率[1]。Kumar等[6]研究了含油量变异与苗期性状表现关系，为优树（苗期）早期选择提供了基础。在前期选择的优树基础上，利用优树作为亲本进一步杂交育种选育出新品种。Prasad[43]建立了基于籽粒丰产、含油高野外优树早期选择方法。表观性状树冠体积、树冠面积、荚果去壳率、单株籽粒总产量等稳定指标与籽粒产量相关。因此，优树选择标准为：优树树冠半径至少比非优树长3 m，树冠面积至少比非优树多12 m2，荚果去壳率至少比非优树多40%，单株籽粒产量至少比非优树多50 kg。这些指标均容易测量，适合在野外应用。

因此，充分利用野外变异，选择优良表现型，进一步深度驯化与改良[6,20,39-40]。选择的具有优良性状的无性系通过无性繁殖方法（扦插、嫁接和组织培养）保存下来，建立无性系种质园，然后进行规模

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