我國小桐子產業現狀及發展趨勢探析

王 輝 杜官本

(西南林業大學；云南省木材膠黏劑及膠合制品重點實驗室，昆明 650224)

小桐子，為大戟科麻瘋樹屬，學名麻瘋樹(JatrophacurcasL.)，又名膏桐、小油桐、臭油桐、青桐木、黑皂樹、木花生、老胖果等，具有較強的耐旱、耐瘠能力，環境適應性強，是干旱地區理想的造林樹種。小桐子種子具有較高的含油率，一般在38%～41%，而種仁含油在50%～62%[1-3]，為理想的生物能源植物，而且小桐子的根、莖、葉均含有多種生物活性成分、蛋白質、多肽等，是一種典型的多用途植物，具有廣闊的工業化應用前景及綜合利用價值。

1 小桐子生物學特性及資源分布概況

1.1 小桐子生物學特性

小桐子株高 2～5 m，樹皮光滑，蒼白色；枝粗壯，圓柱形，具凸起的葉痕，綠色無毛，單葉互生，葉柄為 8～18 cm，幼葉背面脈上有柔毛。5月開花，花單性，雌雄同株，聚傘花序腋生，花淡綠色或綠白色，花期4-5月，果期9-10月，一年中可多次開花結果，具有較高的產量。肉質蒴果卵形，長3～4 cm，果實幼時綠色，成熟時變為棕色，干時為黑棕色。種子橢圓形，干時黑色，平滑[4-6]。

1.2 小桐子資源分布

小桐子主要分布于熱帶和亞熱帶地區，常生于海拔 200～1 600 m的平地、丘陵、坡地、河谷和荒山。在我國主要分布于云南、貴州、四川、廣東、廣西、福建、重慶、海南、臺灣等地，品種以小桐子(J.curcasL.)、棉葉小桐子(J.gossypifoliaL.)、佛肚樹(J.podagricaHook)和珊瑚花(J.multifidaL.)為主[7]。小桐子的資源分布范圍較廣，種植區域主要集中在云南、四川、貴州、海南、廣西、福建等，尤以云南的資源產量最多，位居國內之首，分布于金沙江、瀾滄江、紅河、怒江等干熱河谷區海拔500～1 200 m的河岸，包含了15個地州的81個縣。其次為四川，集中于金沙江、雅礱江、安寧河等干熱河谷地帶，包含了4個地州的20多個縣。在貴州省，小桐子集中在南盤江、北盤江、紅水河流域等干熱河谷地區，包含4個地州市的19個縣。海南的中、西線區域小桐子較多，在三亞市、東方市、五指山市、瓊海市、儋州市、文昌市、海口市的17個縣均有小桐子的分布。在廣西壯族自治區，小桐子集中分布于西南部，以紅水河上游的南盤江兩岸較多，包含了10個地州的30多個縣。還有福建、廣州等也有不同程度的分布[8-12]。

據粗略統計，自然分布(野生)的小桐子資源約為50萬畝，主要分布在云貴川地區，其中，四川有近30萬畝，分布于攀枝花市和涼山州；云南有近18萬畝，分布于楚雄州和紅河州；貴州有近2萬畝，分布于黔西南州和黔南州[13，14]。而人工栽培種植的小桐子資源，絕大部分是在2006—2009年間由地方政府支持，以收獲種子制取柴油為目的，由企業完成種植的小桐子資源林，種植面積約為250～300萬畝[15-17]，其中云南明港生物能源發展有限公司、英國陽光集團、云南神宇新能源有限公司等20多家企業在云南省10多個州市完成種植小桐子150多萬畝。中海油基地公司、美國BECOO公司等在四川攀枝花等地投資建設小桐子種植基地50多萬畝，計劃在2015年建成550多萬畝小桐子良種繁育基地。2005年貴州金桐福生物柴油產業有限公司在貴州立項發展小桐子原料林基地30萬畝。

目前，規劃種植的小桐子都已達到了豐產期，按照平均產量200～300 kg/畝進行估算，人工種植資源總量可達到90萬t。其中，根據《全國林業生物質能源發展規劃(2011—2020年)》，云南小桐子每年果實產量可達到1.4～2萬t[18]。但由于受種質資源質量、立地生長條件等影響，資源總產量可能會有所偏低。根據國家林業局“十一五”發展規劃、國家發改委《可再生能源中長期發展規劃》等，到2016年，全國計劃種植小桐子規模達到約2 000萬畝，到2020年實現生物柴油生產量達200萬t/年[19]。雖然目前資源總量還遠低于發展規劃數量，但隨著已規劃種植小桐子的不斷成熟，小桐子的資源儲備展現出了巨大的市場開發潛力。

2 小桐子資源利用現狀

2.1 能源原料

小桐子種子具有極高的含油量，最高可達到60%以上，遠超油菜和大豆等油料作物，小桐子種子油料經過加工可制成生物柴油，油的流動性好，可與工業柴油、汽油、酒精相互摻合，長時間內不分離，適用于各種發動機，并在閃點、凝固點、硫含量、一氧化碳排放量等關鍵技術上均優于國內零號柴油，與傳統柴油相比，具有更加環保、高效和可再生的優勢，因此，被認為是一種極為適宜和具有發展前景的生物質能源[20]。

利用小桐子種子油料制備生物柴油，在美國、歐洲、印度等具有較長的研究歷史，已形成比較成熟的年產萬噸的生物柴油加工廠，生物柴油銷量占柴油銷售市場5%的份額。相比國外發展，我國在生物柴油方面的研究起步較晚，2010年起具備一定的產業規模，基本以民營企業為主。據統計2018年我國生物柴油的產量可達到100多萬t，但基本以廢棄油脂生產的生物柴油為主[21]，而以小桐子種子生產生物柴油的應用報道還比較有限，其中，具有里程碑意義的是2011年11月由云南神宇新能源公司與中石油、美國UOP公司合作生產的航空煤油，通過波音747型飛機在首都國際機場試飛成功。之后，四川長江造林局、四川大學和四川林科院聯合研究的小桐子B-15混合生物柴油完成了1.5萬km柴油機行車試驗，研發的B-20型小桐子生物柴油，在成都公共交通公司的柴油公交汽車上使用運行，達到了0號柴油的標準。貴州大學研發提煉的小桐子生物柴油通過了德國有關汽車公司的測試，可以在普通柴油中添加5%～10%比例進行混合使用[22]。

經過多年的研究，雖然在小桐子資源培育、遺傳改良、加工設備和加工工藝等方面取得了一定成果，具備了實現工業化生產的良好基礎，但由于受國際原油價格波動和相關政策引導的影響，導致小桐子生物柴油產業發展嚴重滯后，一直處于研發和小規模生產階段，尚未形成規模化小桐子生物柴油產業。因此，未來發展空間尚待深入開發。另外，小桐子油中含有21%的飽和脂肪酸和79%的不飽和脂肪酸[23]，常用于制造油漆、潤滑油、硬化油、肥皂染料、化妝品等產品。

2.2 藥用價值

小桐子的有效成分分布于種子、莖、葉、樹皮、根和乳汁中，目前，已從小桐子中分離得到的物質有萜類、黃酮類、香豆素類、脂肪類、甾醇類和生物堿、蛋白質以及多肽類等[24，25]，目前在萜類、黃酮類及蛋白質方面的研究較多。

從小桐子中分離得到的萜類物質主要是二萜和三萜類，二萜化合物是天然藥物化學中研究較為活躍的領域，具有多種生物活性，尤其在抗腫瘤和治療老年癡呆癥方面具有良好的活性，該活性成分的成功提取對于低毒高效藥物的合成具有重要指導作用[26]。而黃酮類物質在散瘀消腫、止血、止癢方面具有顯著效果，主要從小桐子新鮮葉中分離得到，在人類許多疾病的治療方面有著廣泛用途。小桐子中分離得到的蛋白質具有一定毒性，對整體動物如牲畜、人等具有致死作用，但也具有良好的抗病和殺蟲效果，是用于研制無公害和生態農產品用生物農藥、殺蟲劑、殺菌劑等很有價值的候選植物。目前，已研究的蛋白質只有二種，一種是curcain，從小桐子乳汁中分離得到的一種蛋白酶；另一種是curcin，從小桐子種子中分離得到的毒蛋白。經研究發現，curcin的毒性與蓖麻毒蛋白相似，可用于真菌抑制、腫瘤治療，雖然相關研究還處于起步階段，未來有望成為人類向腫瘤挑戰的有力武器之一[27，28]。

2.3 餅粕利用

小桐子種仁榨油后，剩余餅粕中含有豐富的蛋白質和粗脂肪、纖維素、氨基酸等營養成分，是一種極具開發潛力的副產物。目前，對小桐子餅粕的利用主要分為以下幾個方面：1)動物飼料。據測試，經過完全脫脂的小桐子餅粕中含有40%～63%粗蛋白質，其中90%是真蛋白質，遠高于大豆餅粕和棉籽餅粕中的蛋白含量，由于小桐子餅粕中的蛋白具有較強毒性，不能作為動物飼料直接飼用，而經過脫毒處理后的餅粕可以粗加工作為植物蛋白飼料應用于養殖業領域，有效解決養殖業蛋白質飼料供不應求的局面。研究發現[29]，經過脫毒處理后的小桐子餅粕所含脂肪量、鈣磷等微量元素量均有不同程度的提高，遠高于豆粕、棉粕、菜籽粕，因此，也被認為是一種優良的豆粕取代品。2)農業肥料。利用小桐子餅粕中高營養含量的特點生產高品質有機肥是對小桐子餅粕利用的又一重要途徑[30]。為了避免餅粕中毒性成分對環境、人體、生態、水體造成污染，通常采用發酵方式進行有機肥的制備，可有效脫除餅粕中的毒性成分，通過有機肥的制備銷售，不僅可以實現一定的經濟效益，還可有效解決大量的餅粕剩余物造成的環境污染。發展綠色農業來生產安全、無公害的綠色食品是未來農業發展的一大趨勢，其中，使用有機肥代替化肥是發展綠色食品最為關鍵的措施之一，因此，將小桐子餅粕用于有機肥的生產將具有廣闊的市場前景。3)工業原料。蛋白基膠黏劑的研發和應用，可以從根本上解決甲醛造成的危害性。大豆蛋白是蛋白基膠黏劑生產常用原料，而由于大豆蛋白屬于食用性植物蛋白，會造成與人爭糧的不良后果，影響其工業化進程。小桐子作為一種“不與人爭糧，不與糧爭地”的優勢植物，不僅可以提供豐富的蛋白質資源，還可有效解決與人爭糧的矛盾。利用小桐子餅粕蛋白制備木材用蛋白基膠黏劑，已有相關報道[31-33]，盡管還有許多技術問題有待解決，但小桐子所能提供的充足蛋白資源為膠黏劑的工業化生產提供了支撐，同時進一步拓展了小桐子餅粕的利用價值。

2.4 生態效應

小桐子樹根系發達，生長迅速，具有頑強的生命力，具備較強的耐干旱瘠薄能力，是干熱河谷、荒山、坡地等地區造林的優勢樹種，大力推廣種植可使貧瘠土地得到優化和改善，具有較高的環保價值和經濟價值。小桐子林枯枝落葉量大，有利于改善貧瘠土壤結構，使土地變得肥沃，防止水土流失，提高土地利用率。小桐子是理想的綠色能源樹種，發展小桐子林，可顯著減少燃燒污染物和溫室氣體的排放，調節區域環境氣候。對于水土流失嚴重的區域，引種種植小桐子可起到保水固土，增強土壤的抗沖蝕能力，利于植被恢復，促使水、土、氣的良性循環，有利于生態環境的恢復和改善，是干旱地區理想的環境綠化樹種[34，35]。

3 小桐子產業發展存在問題及建議

在我國，小桐子資源總量較為可觀，但綜合利用產業化程度很低，與發達國家相比，還存在較大差距。在小桐子資源的開發利用中仍存在諸多問題[36-38]，主要表現為：1)優質資源儲量不足。雖然小桐子資源總量數目巨大，但存在分布范圍散、密度低、優質資源缺乏等問題，導致作為油料資源時，生產成本過高，油品質量不穩定，生產力不高，缺乏足夠的市場競爭力。2)副產物加工利用效率低。由于小桐子餅粕中含量豐富的蛋白質具有較強毒性，極大地限制了其工業化應用，雖然具有廣闊的開發潛力，但受目前技術水平的限制，利用率并不高，大量的餅粕還將給環境造成一定負擔。3)缺乏政策引導與保障。長期以來，小桐子產業的發展一直存在規劃大于落實的問題，導致小桐子的發展時而熱、時而冷，其潛在價值未能得到充分開發。

針對小桐子產業發展中的問題，特做如下建議：1)加快優質資源培育。“產業發展、良種先行”，良種選育在產業發展中具有基礎性的引領作用[39]，因此，要加快對現有小桐子資源的普查、篩選，建立優質資源庫，并通過現代技術手段，創育出具有符合生態特性的優質品種。通過合理規劃種植，為工業化原料供應提供優質資源儲量。2)加大科技研發投入。建議組織相關科研單位開展對小桐子油及其副產物的深入利用研究，對小桐子油、餅粕、殼中的有效成分和利用價值進行充分挖掘。不斷加大科技投入，建立小桐子系列產品的技術研發體系，加強小桐子產品的開發力度，為小桐子的綜合利用提供科技支持和技術保障。3)加強政府引導和政策落實。為保障小桐子產業的長期持續發展，離不開國家層面的積極引導與規劃。“十一五”期間，國家財政部、發改委、農業部、稅務總局等就發展農林生物質能實施各種補助進行財稅扶持政策的出臺[40]，但由于各種原因，很多優惠政策未能及時落實到位。因此，要結合企業發展，出臺更加優惠和切實可行的減免政策，從戰略高度重新認識小桐子發展的優勢，使其真正發展為兼顧生態效益、農民增收、新藥開發的一種綠色能源植物。

4 結語

具有較高含油量的小桐子，被認為是生物質能源未來發展的主要能源植物。小桐子優良的生物學特性決定了其不僅可以用于生物質能源開發，而且在生物醫藥和農藥、工業原料、生態和經濟價值等方面均具有廣闊的開發前景。經過多年積累，目前國內已具備一定的資源量，同時隨著在小桐子種質資源優化改良、高產栽培、生物柴油轉化、活性成分及藥用開發等方面研究的不斷推進和技術的突破，將為小桐子綜合利用產業鏈的建立提供可靠支撐。

盡管小桐子具有顯著的經濟價值和生態效應，但小桐子的應用發展遠滯后于規劃設計方案，除了部分因技術瓶頸制約外，政府規劃與政策引導是推動小桐子產業發展的重要保障，只有出臺更多更好、切實可行的政策，發展小桐子能源產業才能盡快落地生根，小桐子產業鏈的建立和發展才具有現實意義。