無患子屬研究現狀綜述

田坤　李春蘋　羅筱韓　王連春

摘 要：無患子（Sapindus L.）是一種集生物質能源、藥用、天然洗滌劑、農藥、日化和工業等多功能于一身、綜合開發價值極高的經濟樹種。近年來，由于其極高的綜合開發價值而受到研究者的廣泛關注，推動了無患子產業的發展。該文主要從無患子皂苷分離提取及其活性物質、種質資源評價、種油脂提取應用及理化性質、生理生化特性、遺傳多樣性和栽培撫育經營等方面進行了綜述，并對目前無患子研究存在的不足進行了剖析，以期為無患子屬高效利用及合理開發利用提供參考。

關鍵詞：無患子屬;開發利用;綜述

中圖分類號 S759.4 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2022）07-0065-05

無患子屬（Sapindus L.）為無患子科的一種落葉喬木，其集生物質能源、天然洗滌原料、藥用和水土保持[1]等多用途于一身，綜合開發價值高，且種仁含有豐富的油脂。其油脂主要由C18～C20不飽和脂肪酸組成，具有潤滑、軟化、調和、潤膚等作用而被廣泛應用于工業和日化等領域，同時也可作為表面活性劑、包埋劑及聚烯類產品的原料[2]。由于無患子的多功能性，綜合開發價值高，應用前景廣闊而受到國內外學者的關注，并取得了豐富的研究成果，然而目前關于無患子綜合論述仍然少見。徐圓圓等[65]綜述了無患子皂苷研究進展，劉濟銘等[66]對國內外種質研究現狀進行介紹，賈黎明等[67]從優株選育、種植培育和經濟產品加工等方面對無患子進行論述，但關于多方面對無患子進行綜合論述的文獻幾乎沒有。因此，筆者從無患子屬種質資源篩選評價、皂苷提取工藝及應用、生理生化特性、種仁油的提取應用理化性質、種質多樣性和栽培撫育經營等方面進行了綜述，以期為無患子屬優良種質篩選、高效利用及合理開發提供參考。

1 種質資源篩選

無患子屬綜合利用價值高，具有較高的經濟和生態效益，但其生存空間和分布廣闊，樹體和果實性狀分化嚴重，造成了屬內經濟性狀差異大、親本選擇困難等問題，因此對無患子屬進行種質資源評價，篩選出高產高品質良種對于推動無患子產業發展具有重要意義。目前，國內對無患子屬優質種質資源篩選評價已有多篇報道，吳際友等[3]研究了湖南6個不同產地無患子果實經濟性狀變異情況及果皂苷含量差異，并篩選出了果用型無患子優株;劉濟銘等[4]利用主成分分析確定了油用、皂用及綜合利用較高的最優種質;曾為琳等[5]分析了云南省16個種源地川滇無患子果皮皂苷和多酚含量差異，并利用聚類分析挑選了高皂苷及高多酚單株;孫操穩等[6]評價了無患子果實經濟性狀地理變異，并篩選了優株;刁松峰等[7]研究了天臺縣108株無患子主要種實性狀變異，運用主成分分析篩選了高產、高含油、高皂苷及復合型優良單株。此外，范輝華[8]，邵文浩[9]、辜夕容[10]、萬泉[11]也對各產地無患子種質資源進行了評價與篩選（表1）。

目前，對無患子種質資源的評價和篩選多集中于果皮皂苷含量和種仁油含量的研究，而對其內含物質、抗逆性、穩定性和樹體大小年情況對其經濟價值影響的研究較少，特別是種仁內含物研究（如種仁蛋白質、糖類等）對經濟價值影響的研究甚少。川滇無患子為我國特有樹種，其果實形態及物候等明顯區別于其他無患子，具有豐富的遺傳變異，但目前對川滇無患子研究也較少，僅蔡光輝等[12]、但漢龍等[13]、曾為琳等[14]、孫操穩[6]和劉濟銘等[4]少數學者針對川滇無患子經濟性狀進行了評價。此外，對無患子屬種質資源的篩選多集中于種實部分經濟價值的評價，評價指標仍然不夠全面。因此，全面評價應考慮其產量、生態適應性、穩定性、種油脂肪酸及其他內含物對種實品質的影響。

2 皂苷的提取工藝及其應用

皂苷是評價無患子果皮經濟價值的主要性狀，是無患子經濟價值的重要組成部分，主要是萜類、苯丙素和糖類等[15]。目前，皂苷提取常用的方法為水提取、有機溶劑提取、超聲法、微波輔助提取和酶法等。馬曉江等[16]以水為提取劑，應用減壓提取法優化了工藝參數，當水和樣品比為1∶14（g∶mL）時60℃下提取1h，產率可達15.34%;趙璐等[17]指出最佳工藝為60%乙醇（體積分數）和樣品比為1∶7，在超聲功率為100W輔助下于50℃提取1h，無患子皂苷產率為21.56%，較加熱回流法提高44.02%;楊安平等[18]利用正交試驗確定了當加酶量為0.015%、pH=4時，50℃水浴條件下提取2h可獲得最高提取率38.98%。Wu等[19]采用水提取法進行提取，結果表明當溶劑料為1∶7，40℃條件下提取7h皂苷得率為33.41%，純度為45.17%;Chen等[20]研究了不同提取劑（水和乙醇）及工藝參數對皂苷產率的影響并對其進行了優化，在最佳條件（液料比為6∶1水提4h）下收率為30.48%，純度為61.38%。

目前，對無患子皂苷活性物質的研究多集中于醫藥、日化、工業、環境修復和材料保護等領域。Shinobu等[21]研究了無患果皮水醇提取物對體外白色念珠感菌的抑制活性，表明其提取物可通過細胞膜破壞機制對白色念珠菌表現出特異性的抗真菌活性;Wei等 [22]報道了無患子皂苷提取物對痤瘡皮膚桿菌具有抑制活性（MIC=0.125mg/L）;Marinho等[23]指出無患子提取液對真菌炭疽病菌的抑制性，濃度為100mg/mL時可導致菌絲斷體破裂;Samal等[24]系統測試了無患子皂苷對去除廢水中甲基紫的作用，指出無患子皂苷膠束增溶作用是增強吸附的主要動力;Mondal等[25]報道了從無患子中提取天然表面活性劑對污染水中六價鉻離子修復的應用;Sharma等[26]分析了無患子水提液對鋁的酸性腐蝕的緩蝕性，結果表明當濃度為2000mg/L時，無患子的緩蝕率達98%;此外，Kuo等[27]研究表明無患子皂苷對VGH、NCL、HeLa、MED等人腫瘤細胞具有殺滅活性;Zhang等[28]從無患子中分離出了能夠抑制肺癌、乳腺癌等細胞增殖的有效物質;盧文顯等[30]指出無患子皂苷活性物質可以抑制人肝癌細胞Huh7的增殖且可有效將其阻滯在G0/G1期。

3 多樣性研究

物種在形成過程為適應自然條件，會產生與之相適應的遺傳變異，同一物種在不同生態因子下的表型是環境和基因共同決定的結果。了解植物遺傳多樣性對于認識植物遺傳結構，揭示植物同生態因子間的響應關系具有重要意義，可為種質資源的評價、保存和開發利用提供指導。無患子在亞洲、非洲和南美洲均有分布，而無患子多為單株散生或小群體，分布廣且零星，難以通過其他媒介進行基因交流，因此在長期的自然選擇和進化過程中無患子屬內容易出現明顯分化，產生豐富的遺傳多樣性。姜翠翠等[31]應用ISSR分析了不同種源地多樣性，ISSR擴增表明其多態性比例為88.24%;刁松鋒等[32]利用ISSR分子標記法對18個居群的265株無患子遺傳多樣性進行分析，表明物種和居群水平多態性比率分布為95.37%和57.82%，分析指出無患子遺傳變異主要發生在居群內;劉寶等[33]以12個種源地無患子為材料進行SRAP擴增，并應用UPGMA進行聚類分析和Dice遺傳相似度計算，分析其親緣關系，結果表明無患子間遺傳相似系數為0.739，種內具有較高的相似度;洪莉等[34]對不同種源地無患子利用ISSR和SRAP進行分子標記，發現不同種源地多態性較高，遺傳多樣性豐富。此外，研究表明無患子種實形態、種籽含油率及其油脂成分、果皮皂苷含量也表現出一定的多樣性，邵文浩等[35]研究表明無患子經濟性狀在種群間及種群內均存在差異顯著，并指出高緯度更容易獲得高產油優良單株;刁松鋒等[36]同樣也指出無患子種實形態在居群間和居群內都表現出豐富的變異，居群間變異系數大于居群內，種實形態未表現出連續地理變異模式;趙曉霞等[37]分析了不同產地無患子含油率及種仁油脂肪酸差異，結果表明不同產地無患子種仁含油率差異極顯著，種仁油脂肪酸成分含量也呈現出一定的差異;孫操穩等[6]也指出種油脂肪酸成分含量在無患子屬內呈現出不同程度多樣性;柏明娥等[38]研究發現，無患子屬果皮皂苷含量在居群間及居群內單株間存在差異。ISSR和SRAP分子標記技術從分子角度表明了無患子屬的遺傳差異，揭示了其豐富的遺傳多樣性及不同種源地間的親緣關系，而種實表型性狀、含油率及皂苷含量的差異則對無患子屬居群間和居群內的遺傳變異豐富度進行了更加全面的展示。

4 種仁油提取、理化性質及其應用

無患子油提取主要以加熱回流提取、索式提取、超聲波法、微波輔助和臨界提取法為主，而籽油成分分析則多采用氣相色譜法和GC-MS。種仁油作為無患子最重要的經濟特征之一，探究其最佳提取條件，獲取最佳經濟效益，深度剖析籽油理化性質，為無患子籽油的開發利用提供理論，這對推動無患子產業發展具有重要意義。Hu等[39]研究了微波輔助法操作工藝對無患子油提取率的影響，在最佳條件下（微波功率80W，溶劑料比8mL/g，于72℃提取42min）產油率為42.12%，與索式產率（40.16%）相近;Zhang等[40]評估了響應面法優化超聲輔助提取法對無患子油脂的提取，在最優條件（超聲功率109W、65℃提取2h、液固比9mL/g）時籽油得率高達43.67%;秦愉等[41]研究結果表明當液料比1∶20浸泡6h后，于90℃提取8h，無患子油脂產率為43.31%;氣相分析表明其油脂由13種脂肪酸組成，其中油酸（48.41%）、順-11-二十碳烯酸（27.58%）等含量較高，另外碘值（102.36g/100g）、皂化值（190.26mg/g）、酸值（4.132mg/g）符合生物柴油標準;陳茜文等[42]探究了工藝參數變化對籽油產率的影響，利用GC-MS鑒別了其主要成分，表明最佳條件下其產率可達41.36%，共檢測到油酸和亞油酸等11種脂肪酸，另外其皂化值、酸值和碘值分別為202.46mg/g、2.46mg/g、0.985g/g。此外，王建章[43]（40.70%）、王娜[44]（36.21%）和劉光斌[45]（42.0%）等學者利用不同方法對無患子籽油進行了提取。

無患子籽油熱穩定好，其皂化值、碘值和酸值也符合生物柴油標準，可作為生產生物柴油的來源，近年來許多學者也對無患子生物柴油的制備進行了研究。Pelegrini等[46]將甲酯化無患子籽油和石油柴油按體積比（5%、10%、20%、25%）混合，對生物柴油和混合物的流變特性和熱分布進行評估，發現其運動粘度和熱穩定均優于石油柴油;Chen等[47]利用無患子生物柴油高冷凝點和麻風樹生物柴油氧化穩定性差等特點，將二者混合后成功制備了適宜的生物柴油;Chakrabrty等[48]以無患子籽油為原材料，利用兩階段酯交換法制備出了密度為876kg/m3，40℃運動粘度為4.63mm2/s，熱穩性較好的生物柴油;Chen等[49]指出無患子籽油冷凝點為6℃，碘值為83.6g/100g，燃點為177℃，運動粘性為4.88mm2/s，并將其與石油柴油混合，得到了適合柴油組合。

5 生理生化特性

生理生化是生命體活動的基本過程，通過測定生理生化指標，探究生命活動的本質，揭示植物體物質代謝、能量轉移和發育等規律和機理，認識植物體內、體外環境對其生命活動的影響，為研究植物生長發育的調控提供理論依據。鄭玉琳等[50]測定無患子種實形態、皂苷含量及種仁含油率的發育動態變化，確定了最佳采果期;田秋玲等[51]探討了無患子在酸性土壤下的生長和光合作用響應機制，指出弱酸性土壤條件下幼樹通過增強葉片光捕獲面積，減少有機物質的消耗而表現出較強的適應性;韓繼紅等[52]報道了無患子硬枝扦插過程中的生理特性，指出第10天開始出現愈傷組織，50d達到峰值，第40天開始出現根穗，70d達到峰值， GA和IAA共同促進不定根的生長且均在關鍵時期達到峰值;張天宇等[53]對無患子苗期生長動態進行研究，指出6—9月為無患子幼苗生長高峰期，而地徑生長旺期則出現在8—9月;Xu等[54]應用超高效液相色譜-高分辨質譜儀分析了果實發育動態過程代謝組學，結果表明從早期（S1～S2）到發育期（S3～S5）到成熟期（S6～S8）果皮代謝成分有明顯變化，發現了57種代謝差異物，而果實發育早期（S1～S2）以脂肪酸和有機酸為代謝物特征，到成熟期（S6～S8）則以高含量活性物質為主;高媛等[67]對無患子的物候期、花期和結果期特性進行了跟蹤研究，揭示無患子生長習性，為其修剪、花果調控和經營管理提供了理論指導;邵文豪等[55]對不同采果期無患子質量、含水率、果肉可溶性糖含量和皂苷發育動態進行了測定，并結合果實脫落規律提出了最佳采果期。

6 栽培與撫育經營技術

無患子目前種植面積25萬hm2左右，但由于幼苗良莠不齊，缺乏精細化經營管理，造成了樹體高、冠幅窄和少花少果等現象。因此，探究科學有效的培育技術和經營理論對推動無患子產業的發展、提高經濟價值具有重要意義。經過幾十年的發展，對無患子栽培撫育經營方面的研究也取得了一定的進展。其中，播種、嫁接、扦插和組織培養等是目前無患子最常見的栽培技術。史雙龍等[56]研究了無患子嫩枝扦插繁育技術，結果表明速效磷含量在無患子嫩枝扦插中發揮了極大作用;張天宇等[57]以1年生的砧木和接穗為研究對象，指出2月底至4月中旬為嫁接的最佳時期，揭示了不同嫁接時間對無患子嫁接苗生長的影響;仲俊橋等[58]分析了無患子嫩枝莖段和嫩葉為外植體的組織培養技術，探明了組織消毒、培養基組合、初代培養及繼代培養等方面的最佳參數;邢建宏等[59]篩選了誘導無患子組織培養的最佳組合，結果表明：當培養基組合為MS+2.0mg/L 6-BA+0.1mg/L NAA+20.0g/L蔗糖時萌發率最高，在1/3MS+0.5mg/L 6-BA+0.7mg/L 2，4-D作為培養基組合時生根率最高，在MS+0.7mg/L 6-BA+0.1mg/L KT中增殖倍數最大;孟德悅等[60]研究了層積催發對萌發的影響，并分析了層積催發對苗期生長的影響。此外，無患子經營撫育管理方面，衛星杓等[61]利用“3414”隨機區組法設計分析了N、P、K對產量和葉片養分的影響，結果表明最佳氮肥、磷肥和鉀肥施肥量分別為773、273、557kg/hm2。田秋玲等[62]分析了環割、氮磷添加量、環割和氮磷添加量交互作用對無患子幼苗生長和光合作用的影響;高媛等[63]通過整形修剪改變骨干枝數目和開張角度、結果枝數量等因素來調整樹體結構，探究其光環境對產量的影響，表明當骨干枝為3、開張角為60°、保留16～18結果枝時，可有效提高產量2～3倍;張天宇等[64]研究表明輕度和中度修剪處理可顯著或極顯著提高開花枝和坐果枝數量。

7 展望

無患子一種綜合開發價值高的多功能型經濟樹種，國內對于無患子的研究近年來雖迅猛發展，但仍處于起步階段，需做進一步研究開發。目前對于無患子的研究仍存在一些亟需解決的關鍵性問題：種質資源的評價與篩選雖已經進行了多年，但對無患子優良種質資源的評價多集中于種實部分，評價指標不夠全面，全面的評價應綜合考慮其產量、樹體大小年、生態適應性、抗逆性和穩定性等;另外對于種仁油脂肪酸組分、內含物（糖、蛋白質等）對種實品質影響的研究更是甚少;已有大量文獻表明其無患子皂苷活性物質具有抗菌、抗癌等功效，但其分子機制還沒有完全闡明;川滇無患子作為中國特有樹種，其果實形態、物候等指標明顯區別于其他無患子，具有豐富的遺傳變異，但目前對于川滇無患子的研究甚少，關于其物候、基礎生物學等方面的報道更是甚少。因此，對于無患子產業的發展，應加強對其基礎生物學的研究，篩選評價應考慮綜合指標對其綜合評價的影響，以篩選出優質、抗病和穩定的特異性優良種質。此外，應加強各個科研單位間的交流合作，擴大對無患子屬種質資源的采集范圍，豐富其基因庫，系統評價和比較分布區內的種質評價差異。

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（責編：徐世紅）

Overview of Advances in Researches in Sapindus L.

TIAN Kun1，2? ?LI Chunping2? ?LUO Xiaohan1，3? ?WANG Lianchun1，2

（1College of Forestry，Southwest Forestry University， Kunming 650224， China; 2Key Laboratory for Forest Resources Conservation and Utilization in the Southwest Mountain of China， Southwest Forestry University， Kunming 650224， China; 3Administrative and Protection Bureau of China Precambrian Provincial Geological Nature Reserve， Kunming 650600， China）

Abstract： Sapindus L. is a kind of economic tree with high comprehensive development value，which biomass resource、medicine、natural detergent、pesticides、daily chemical products and integrates with industry. In recent years， it has received extensive attention of researchers and promoted the development of sapindus-free industry due to its high value of comprehensive development.In this paper，the extracting and separating of saponins and this bioactive substance，evaluation of germplasm resources，extraction and physicochemical properties of seed oil，physiology biochemistry characteristics，genetic diversity and cultivation and tending management were summarized. At the same time， the deficiency and prospect of the current research on Sapindus were also discussed to provide reference for provide reference? and promoting the development of Sapindus L.

Key words： Sapindus L; Development and utilization; Summary

基金項目：云南森林資源培育與利用協同創新中心資助項目（51400604）。

作者簡介：田坤（1995—），男，云南墨江人，碩士研究生，研究方向：經濟林栽培與利用。

通訊作者：王連春（1973—），男，博士，副教授，研究方向：經濟林栽培與利用。? 收稿日期：2021-12-24