羅竹梅 楊濤 施智寶 付廣軍 王海鷹 藺雨陽

摘要通過查閱大量文獻和生產實踐相結合,對長柄扁桃油的開發現狀及產業發展以及木本生物柴油在我國未來生物柴油市場的地位進行了分析總結,并提出發展長柄扁桃等木本油料能源植物的合理化建議。
關鍵詞長柄扁桃;油料開發;產業發展
中圖分類號S7-9文獻標識碼A文章編號0517-6611(2020)15-0136-02
doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2020.15.038
開放科學(資源服務)標識碼(OSID):
The Development Status of Amygdalus pedunculata?Pall. Oil and Suggestions for Its Industrial Development
LUO Zhumei1,2, YANG Tao1,2, SHI Zhibao1,2 et al
(1.Shaanxi Academy of Forestry, Xian,Shaanxi 710082;2.Technology Research Center of Amygdalus Pedunculata of State Forestry and Grassland Administration, Yulin, Shaanxi 719000)
AbstractBased on a large number of documents and production practice, this paper analyzed and summarized the development status and industrial development of Amygdalus pedunculata?Pall. oil and the position of biodiesel in Chinas future biodiesel market, and put forward reasonable suggestions for the development of woody oil plants such as Amygdalus pedunculata?Pall..
Key wordsAmygdalus pedunculata?Pall.;Oil development;Industrial development
基金項目國家重點研發計劃項目子專題(2016YFC050080503);陜西省重點研發計劃項目(2019TSLNY03-03)。
作者簡介羅竹梅(1973—),女,陜西子洲人,工程師,從事沙區林業技術研究。
*通信作者,工程師,碩士,從事林業群落生態學和引種栽培技術研究。
收稿日期2019-12-28
我國木本油料資源豐富、樹種種類多、分布廣,多數分布在山地、丘陵和高原等地帶,在我國發展潛力巨大,市場開發前景廣闊。但由于對木本油料資源產業的發展缺乏系統性、全面性的認識,其木本油料資源開發研究結果還不能得到有效利用,具體表現為科研院所通過研究取得的成果無法轉化成生產力有效推廣應用。
長柄扁桃(Amygdalus pedunculata?Pall.)屬于薔薇科桃屬扁桃亞屬的落葉灌木[1-7],其作為毛烏素沙區治理荒漠化和發展新型食用油的木本油料樹種,已逐漸發展成為改善沙區生態環境的主要樹種和區域經濟發展的主導產業。經測定,長柄扁桃果仁含油率高達45%~58%,油脂中不飽和脂肪酸總量達98.1%[7],維生素E含量達528.9 mg/kg,3.2%的苦杏仁苷,21.4%的粗蛋白,并富含18種氨基酸和對人體有益的微量元素[8],樹葉中含有殺蟲活性物質[9],檢出多酚、黃酮和角鯊烯等生物活性成分[10]。由于長柄扁桃天然特性,可以加工成食用蛋白粉和高營養價值的功能食品,種殼可生產木煤、壓模板材、活性炭等產品。
我國木本油料資源開發與利用還處于起步階段,需綜合開發利用長柄扁桃等木本油料資源,促進我國木本油料能源產業發展。研究基于我國木本油料樹種資源開發利用與產業發展現狀,為開發新型食用植物油和沙區建設木本油料原料基地提供參考依據。
1長柄扁桃油料開發現狀
油脂既是生活必需的消費品,又是食品、醫藥、皮革、化妝和油漆等工業的重要原料新品種[11]。木本油料能源是生物質資源的組成部分,是一種清潔可再生的生物質能源,主要是指油茶、長柄扁桃、文冠果等木本植物的果實種仁所產生的植物油。木本油料資源與豆、菜油等草本油料資源經過加工后,都可生產出一種可替代化石能源油料物質,即植物燃料油[11]。
1.1食用油加工研究現狀
食用植物油是人們日常生活中的必需調味品,主要給人體提供所需的脂肪和其他營養素[12]。長期以來,我國的植物食用油以菜籽油、花生油、核桃油、玉米油等為主,但原料生產需要大量土地資源和種植成本,而且我國油料進口需求占比達60%以上。為了彌補我國食用油料資源缺口,國家先后頒布了《關于加快林下經濟發展的意見》《關于加快木本油料產業發展的意見》《全國優勢特色經濟林發展布局規劃(2013—2020年)》等[13],將木本糧油納入新時期林業發展十大主導產業,加快新時期經濟林產業發展。
隨著國家對油料行業的政策調控和國內外市場環境的變化,食用油行業正式步入新的調整期。以植物油為例,我國食用植物油作物品種由花生、菜籽、大豆、葵花籽等為主逐漸向核桃、棕櫚、長柄扁桃等木本油料作物綜合性多樣化方向發展。具有特殊功效和營養價值成分的小品種油發展較快,大力發展木本油料作物等小品種油有助于破除對國外油料的依賴。在此背景下,延長木本油料產業鏈也將成為食用油行業的重要趨勢之一。
可以充分利用荒漠地、山地、丘陵等地廣泛種植長柄扁桃,節約大量寶貴的土地資源。與常見植物油中的核桃油、菜籽油等相比較,長柄扁桃食用油的酸值、過氧化值遠低于允值量,符合《食用植物油衛生標準(GB 2716—2005)》。長柄扁桃植物食用油中含有的單不飽和脂肪酸易于被人體吸收,不易氧化沉積,可有效地防止心血管疾病、癌癥的發生。長柄扁桃油中的油酸、亞油酸和亞麻酸含量與橄欖油相當,優于核桃油、花生油等食用油。因此,長柄扁桃、油茶、文冠果等木本油料資源的開發與利用是未來國家油料發展的主要方向,具有廣闊的開發前景。
1.2生物能源油開發研究現狀
生物能源是指通過植物光合作用把太陽能轉變成有機物而儲存的能量[11],包括能源植物、生物柴油、沼氣、燃料乙醇、城鄉有機垃圾等。隨著我國人口增加、經濟發展以及汽車產業的迅速發展,世界能源供需矛盾日益突出。發展清潔可再生生物能源,已成為緩解我國能源危機和促進能源可持續發展的重要措施[11]。目前主要發展的生物能源有燃料乙醇、生物柴油和沼氣等。
生物柴油是指動植物油脂與醇之間經過脂交換反應而生成的新物質脂肪酸單烷基脂[11]。該物質與柴油性能接近,具有無污染、可再生性、能生物降解等優點和優良的潤滑性能、環保性能,是一種頗受關注的新型清潔能源。還具有硫含量低(<10 μg/g)、十六烷值高(> 56)、閃點高(>100 ℃)、冷濾點高、不含芳烴,可以任意比例與石油、柴油混兌等特點,為優質的石油、柴油代用品[11]。
隨著汽車產業的蓬勃發展,石油消費量迅速增加。對于石油資源短缺的我國而言,必須尋找可再生的替代油料能源物質。為此,木本油料樹種資源開發潛力與產業發展研究,已成為我國當前以及未來較長時間內石油市場的焦點問題之一。我國生物柴油的研究雖起步晚,但隨著對油料植物資源開發利用技術研究的不斷深入,目前正在向著產業化、規模化方向發展。所采用的原料也逐漸轉向資源清潔且潛力更大的木本油料樹種。制備生物柴油的原料油十分廣泛,利用可再生植物油脂制備生物柴油的技術已成熟,大規模利用長柄扁桃、油茶、棕櫚等木本能源植物已成為當前生物柴油產業發展的熱點。
2001年我國開始出現生物柴油生產企業,2005年啟動國家專項農林生物質工程規劃,我國生物柴油產量在2010年達200萬t/a、2020年達1 000萬t/a[13]。在以植物油為原料的生物柴油生產中,由于原來植物自身具備優良特性,在填補能源供需缺口的同時,有利于緩解生態環境危機,表現出很好的發展潛力。
經過研究發現,在長柄扁桃種仁中油脂含量為45%~58%,是一種新型的木本油料樹種。長柄扁桃作為一種油脂含量較高的油料植物,其本身具有巨大的環境生態效益,也使其價值更加突出,而且其在制備生物柴油方面具備明顯的優勢——制作方法簡單。根據檢測顯示,長柄扁桃油制作而成的生物柴油是由多種脂肪酸甲脂組成的混合物,且在一定的時間條件下制備生物柴油的轉化率和產率分別達98%、97%。經氣相色譜分析,在長柄扁桃油制備生物柴油成品中,主要含有3種物質:12-十八碳二烯酸甲酯、8-十八碳烯酸9甲酯、十六酸甲酯,這3種成分占全部混合脂肪酸甲酯的99.99%[14-15]。對長柄扁桃植物制備得到的產物柴油進行檢測后發現,其各項指標均符合國家標準《柴油機燃料調和用生物柴油(BD100)GB/T 20828—2007》的要求[15],此外,長柄扁桃制備生物柴油還具有的優勢是制成的柴油冷凝點低至-28 ℃,硫含量僅為0.001%,充分說明該生物柴油低溫流動性較好,與該植物本身生長在低溫環境有關,燃燒產生酸雨量十分少,對于環境保護效果較好[14]。
綜上所述,長柄扁桃植物制備生物柴油具有十分顯著的優勢,對其進行產業性開發應用具有較為理想的前景。將沙漠治理與新能源開發有機結合起來,可以使我國適宜沙漠地區成為新興能源基地,同時還不會與人爭地、與人爭糧,將沙化危害轉化為可供開發利用的土地資源,形成經濟效益可觀的沙漠治理新路子,對沙漠治理以及新能源的開發都具有十分重要的積極作用。
2木本油料在未來我國生物能源市場的主導地位
我國人口多、土地資源不足,發展傳統的草本油料對土地的要求高、需求量大,以傳統草本油料發展生物柴油不利于糧食供應安全。我國生產生物柴油用的豆油和棕櫚油多為進口,高運輸成本將增加生物柴油的生產成本,而且我國缺乏新型能源發展的補貼政策。隨著原料出口國生物能源產業的迅猛發展,對原料需求量的大量增加,使得價格隨原料出口量的下降而上浮,一定程度上影響著我國生物柴油產業的發展。在我國,草本油料植物并不適宜作為發展生物柴油產業的原料。由于木本油料能源植物生長在荒漠、丘陵、山地等土壤貧瘠的環境,可以充分利用我國荒漠地種植,使木本生物油料在我國未來生物能源市場占主導地位。
研究表明,長柄扁桃果仁含油率高達45%~58%,油脂中不飽和脂肪酸總量達98.1%[16],居所有植物油之榜首。用長柄扁桃油生產的生物柴油質量指標全部達標,其硫含量僅為0.000 2%,遠低于國家標準。長柄扁桃種殼質地堅硬,可以生產木煤、壓模板材、活性炭等產品[6]。
3結論及建議
目前,國內已有多家科研院所、高等院校和企業開展木本油料資源的開發利用研究,但還處于初級階段,研究內容主要集中在良種選育、油料樹種的篩選、大面積栽植及其轉化利用的工藝和設備。通過對長柄扁桃油料開發現狀及產業發展的總結分析,得出如下結論。
(1)木本油料能源樹種生產的生物柴油,在燃燒過程中,廢氣和毒物等有害物質比石化燃料少,其樹種還能綠化荒山、荒沙以及礦區植被恢復區,保持水土,調節氣候,對于維護生態平衡具有重要的作用。
(2)木本生物能源產業沒有危險性,也沒有風能、太陽能和地熱能資源的局限性,可充分利用荒山、荒坡和非耕地大面積種植,達到能源、經濟和生態效益相統一的良性循環。
(3)從長遠來看,我國木本油料植物資源,其果實種仁作為生物柴油主要原料具有較大發展空間。與草本油料作物相比,木本油料樹種具有適應性廣、保持水土及可作為某些特種化工原料等特點。
綜上所述,隨著我國木本油料能源林的大規模建立,木本生物柴油將在我國未來生物柴油市場中占據主導地位。
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