小桐子的应用及发展前景

. 学科分类号二级本科学生期末论文题目小桐子的应用与开展前景姓名云谣学号124120434 院、系 生命科学学院专业生物技术小桐子的应用与开展前景摘要：能源植物小桐子(Jatropha curcase L)为大戟科麻疯树属落叶灌木或小乔木，适应围广，耐干旱瘠薄，其毒性和生物活性物质可用于生产杀虫剂和中药制剂，种子油可用做生物柴油，广泛分布和栽培于热带、亚热带地区，是一种极具经济价值和开展前景可观的树种。本文通过对小桐子的分布、生物学特征、药用价值、能源开发潜质和现状与前景进展简要的论述，为新能源小桐子生物柴油的开展提供一个参考。关键词：小桐子；生物柴油；应用；药用价值；开展前景能源紧缺和环境污染成为当今世界经济持续快速开展的两大难题。国际油价日益不断攀升，大气污染严重，酸雨现象普遍，温室效应引起全球变暖等问题，都是因为大量消耗不可再生石化能源煤炭和石油引起的。据预测，地球上蕴藏的可以开发利用的煤和石油化石能源将分别在200年、40年耗竭，而天然气也只能用60年左右1。能源植物(energy plant又称“石油植物)是一种可再生清洁能源，通常是指可产生接近石油成分和可替代石油使用的产品或富含油脂的植物。能源植物经加工可获取生物柴油(Bio-diesel)。生物柴油具有能量密度高，润滑性能好，储运平安，抗爆性好，燃烧充分，环境友好和可再生等优良性能2。筛选和种植优质、高效的能源植物，并将之转化为气体或液体燃料，不但可以弥补化石燃料的缺乏，缓解过分依赖大量进口石油的被动局面，实现中国能源平安战略，而且通过开发种植能源植物，有助于水土保持和对低效土壤的改进，到达保护和建立生态环境的目的。目前发现并且已经开发使用的能源植物主要有小桐子、乌桕树、黄连木、油菜、大豆、绿、木薯、油桐和棕榈等。小桐子种子含油率高达40，超过油菜和大豆等常见的油料作物，且流动性好，与柴油、汽油、酒精的掺合性很好，相互掺合后，在长时间不别离。其果实的30经过醋化作用处理后可以提供油料，65的果实可以用于做成油块。是优质的可再生石油植物，可直接生产生物柴油3-4。在我国小桐子的主要分布于、和等地，数量多，分布较散，但是对于中国的能源开展有着极其重要的意义。1 小桐子的简要介绍小桐子(Jatropha curcaseL)为大戟科(Euphorbiaceae)麻疯树属(JatrophaLinn)落叶灌木或小乔木，又名麻疯树、假花生(XX)、臭油桐()、桐油树()、南洋油桐(日本)、吗哄罕(傣名)、膏桐、黑皂树、木花生、油芦子、老胖果等，英文名Physic nut或Purging nuttree，树高25m，树皮光滑，树液或枝液呈淡乳白色，叶互生，呈圆形、有长柄，丛集树端，全缘或35缘浅裂，长lO1 5cm，宽度亦同。花单性，雌雄同株。聚伞花序脉生，总花梗长，无毛或稍被白毛，长圆形的花瓣呈淡绿色，雄花上部花梗有节，雌花上部花梗无节，花细小，鄂瓣均5裂：雌蕊812枚，子房2-4室。果实呈黄色、球形似枇杷；成熟的种子为黑色，种衣呈灰黑色、平滑，除去外壳有l3个似花生样的籽，籽长圆形，长1 8-20ram，直径l.lmm，个体差异明显，小桐子是多倍体，其染色体数为22。小桐子适应围广，耐干旱瘠薄，由于其根系兴旺，可以在贫瘠的荒地(石砾质土、粗质土、石灰岩裸露地等)上生长；性喜光，喜暖热气候。野生小桐子主要分布在干热的亚热带和潮湿的热带雨林，可在年降雨量4802380mm，年均温18.025.0的环境下生存通常生长在海拔高度为7001600m的平地，丘陵与河谷荒山坡地，冬季无重霜，短时极端最低温度不低于-4的地区均生长良好。对生长地的土壤肥力要求不高，只要pH值56，排水良好即可。小桐子结实丰富，种子大且萌芽性强，可点播造林，也可扦插繁殖麻疯树一般栽培在园边作绿蓠，也有半野生状态，多生长在平地路边的灌木从中，以散生或小面积纯林形式分布5。小桐子原产于巴西。现主要分布于热带和亚热带地区，绝大多数生长在美洲和亚洲热带地区，如美洲的巴西、斐济、洪都拉斯、牙买加、巴拿马、波多黎哥、萨尔瓦多与美国佛罗里达的奥兰多地区、夏威夷群岛等，非洲的莫桑比克、赞比亚等围，澳大利亚的昆士兰和北澳地区亚洲的印度、巴基斯坦等国也有分布6。2 小桐子的应用2.1 小桐子在医药方面的应用麻疯树的茎、叶、皮的白色乳剂含有毒蛋白、酮类、氰氢酸与川芎嗪等成分；果仁含油、蛋白质、多种氨基酸、萜类、酮类、醇类物质与衍生物以与蛋白质和多肽等物质。在实验室里，毒蛋白、酮类、多肽类成分有明显的抗肿瘤细胞与抗HIV(艾滋病病毒)的作用，一些生物碱具有收敛作甩果仁中的油类有润肠通便的泻下作用，去毒后的蛋白质与必需氨基酸可以作为营养饲料并有望开发出人用营养品。小桐子果仁中富含必需氨基酸，如氨酸、甘氨酸、缬氨酸、蛋氨酸等，有良好的营养作用；小桐子枝的水溶性提取物在实验室里可明显抑制HIV诱导的细胞变性，且本身对细胞的毒性较低，有良好的抗菌、抗病毒、杀虫作用；小桐子提取物中的毒蛋白(Cuicin)，对人肝癌实验鼠有抗肿瘤作用，对宫颈癌传代细胞和正常细胞没有毒性。除此之外小桐子对胃肠道和血液有良好的药用价值，还可以用于糖尿病的治疗。2.2 小桐子在农业生产方面的应用麻疯树全株有毒，茎、叶、树皮、根与种子含有大量毒蛋白与其他活性物质对一些动物与人类表现出一定的毒性。且具有致死作用。麻疯树叶的石油醚提取物可抑制柠檬风蝶3龄幼虫的进食7；小桐子对有的软体动物也有一定的防治效果，对真菌、细菌和病毒有明显的抑制作用。日本筑波大学寄生虫研究所报道小桐子籽的干粉对杀灭日本血吸虫有90的效果。在国外，小桐子提取物已被广泛应用于杀钉螺丝和血吸虫，国市场也有杀钉螺药剂海棠碱出售。相关研究还说明。小桐子提取物是最正确的、无残留的抗水库、堤坝虫蛀的主要产品。而且原料易得8。2.3小桐子在生产生物柴油方面应用小桐子被誉为“世界公认的最有可能在未来替代石油能源的、极具开发潜力的树种，适应性强、生长迅速、开花结实早、产量高，种仁含油一般在3550之间。最高可达60以上。在光照条件好、温度较高的地区一年可开花结实23次。波涛等9对省麻疯树资源的调查研究说明，麻疯树正常单株(45年)种子产量为24kg，盛期(1020年)可达15kg，每公顷麻疯树年产900012000kg麻疯果，可获麻疯果油约27004050kg。印度在人工栽培灌溉条件下种植6年的麻疯树公顷种子产量到达12000kg，按种仁含油率50计算，每公顷产麻疯树籽油6000kg；国相关研究说明，每公顷地平均可产麻疯树干果82509750kg，可加工提取约22502700kg生物柴油。目前栽培麻疯树的干果产量为900012000kghm2，平均产量约9900kghm210。利用小桐子生产生物柴油起初采用的方式是由脂肪酶对其进展裂解，从而产生生物柴油，但是由于脂肪酶的活性低，已经不再使用。后来有采用复合固定化脂肪酶催化小桐子油生产生物柴油，高静，马丽等人通过实验得出最正确的复合脂肪酶使用量：复合酶用量为小桐子油质量的13.5，复合酶配比为0.15(质量)，底物配比为10.10(摩尔比)，理论生物柴油得率为72.55，与74.34的实验值吻合较好。建立了复合固定化脂肪酶催化小桐子油合成生物柴油的反响动力学模型11。除此之外，邓欣，方真，帆等人通过实验利用超声波协同纳米催化剂用小桐子油制备生物柴油，得出的最正确方式为：以小桐子油为原料，协同纳米催化剂制备生物柴油的最正确工艺条件：超声波功率210 W、醇油摩尔比41、催化剂用量为油质量的1.2 %和反响温度60，生物柴油收率94.3%12。2012年中科院西双版纳植物园生物能源组，从造纸厂“黑水中提取木质素为原料合成的碳质固体酸催化剂，并用于生产生物柴油。所制备的催化剂用于催化油酸与甲醇的酯化反响，在80反响5 h，酯化率可达97；用于催化高酸值小桐子油与甲醇的转酯化反响，在120反响5 h，生物柴油率可达9613。2.4小桐子油饼的应用饼粕作为小桐子生物柴油生产过程中产生的最大宗副产物，能否有效利用对小桐子生物柴油产业的开展具有极其重要的作用。小桐子饼含有丰富的营养物质，将其发酵制成有机肥是人们最常采用的方法。我国是化肥施用大国，常年施用量在4000万吨左右。据预测，我国2030年化肥需求量将达6800万吨，如此巨大的施用量不仅社会、经济所付代价十分巨大，也是土壤、环境难以承受的。随着人民生活水平的不断提高，开展绿色农业来生产平安、无公害的绿色食品是大势所趋。生产绿色食品过程中要求不用或尽量少用化学肥料、化学农药和其它化学物质。使用有机肥代替化肥是开展绿色食品最为关键的措施之一，使用有机肥不但能缓和或减少农产品污染，而且能够改善农产品的品质，有广阔的市场前景14。小桐子饼含有丰富的营养物质，可以利用小桐子饼高营养含量的特点来生产高品质的有机肥。未经发酵的小桐子饼中含有毒性很强的成分，直接施用于田地，饼中含有的毒性成分会溶入周围水体，对环境会造成污染，破坏生态平衡，施用在人直接食用的植物上，对人的安康会造成较大的危害。利用小桐子饼生产有机肥，工艺简单，技术可行，产品市场广阔。可以有效防止小桐子饼的毒性成分对环境的污染，并能产出一定的经济效益，不失为一种有效利用小桐子饼的工艺路线。3 我国开展生物柴油的现状与对策3.1 开展现状对于开展生物柴油我国还存在着一些问题，我国是一个人口大国，对于粮食的需求比拟大，所以我们不能像欧洲和美国一样用油菜籽和大豆来生产生物柴油。主要要采用非粮作物如小桐子、黄连木、木薯等来生产生物柴油。虽然我国有着极大数量的能源植物，但是由于这些植物的分布散乱，种质差，产量低，造成我国在生产生物柴油方面的本钱低，难以大量生产和推广使用。3.2 开展现状的对策根据国外能源植物研究情况, 按照碳水化合物类、油脂类和烃类能源植物对我国不同区域的重要能源植物做重点考察和收集, 摸清能源植物资源在我国分布的根本格局和资源数量, 并对其潜在的开发利用价值、途径和技术方法进展评价, 为我国能源植物战略资源储藏和筛选优良能源植物提供参考和科学依据。为开展生物柴油提供政策扶持，建立完整的生产链。对于重要的能源植物, 在研究其生物学特性和主要化学成分的根底上, 开展选择育种研究工作。选择产量高且出油率高的品种(系) , 利用杂交育种、诱变育种(辐射诱变、化学诱变、航天育种、离子束注入诱变育种)等方法培育新型的能源植物。对具有良好前景的能源植物, 充分利用大量的荒山荒地等非粮食生产土地, 选择适宜地区, 通过丰产栽培试验示, 提出高产栽培配套技术与最正确开展模式, 使能源植物种植规模化, 为能源植物的开发利用提供充足的原料.对具有良好前景的能源植物，充分利用大量的荒山荒地等非粮食生产土地，选择适宜地区，通过丰产栽培试验示，提出高产栽培配套技术与最正确开展模式，使能源植物种植规模化，为能源植物的开发利用提供充足的原料。小桐子作为可持续的再生资源，与其他油料作物相比，具有明显的优势。据专家预测。生物质能源将成为未来能源的重要组成局部，到2015年。全球总能源消费的40将来自生物质能源主要通过生物质能发电和生物质液体燃料的产业化来实现15，而小桐子将成为其中的主角。通过改进小桐子生产生物柴油的技术，培育新的品种，提高小桐子种子的含油量，大力开展和推广小桐子生物柴油的生产和销售。为世界能源开展战略做出一丁点奉献。参考文献1白鲁刚.废弃生物质的开发利用J.新能源,2000,22(4)：34-382宗宝，华艳艳，波中国如何突破生物柴油产业的原料瓶颈J中国生物工程杂志,2005,25(11)：1-63钰，琴，唐琳，等麻疯树植物资源利用概况J中国油料作物学报,2003,25(4)：98-1044林娟，周选围，唐克轩等麻疯树植物资源研究概况J热带亚热带植物学报,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 Instimte(IPGRI)，JOL, 1996-03-076 Openshaw KA review of Jatmpha curcas：An oil plantunfulfilled promiseJBiomass Bioenergy，2000，19(1)：1-158唐敏桂西南麻疯树生长、种仁含油率与其与环境相关性研究D：XX大学，20089波涛，邓伯龙，郁建平，黄海省麻疯树资源调查研究J中国林副特产，2006，85(6)：55-5710何慧书麻疯树与其开发利用前景J中国热带农业，2008(1)：36-3711高静，马丽，伟杰等.复合固定化脂肪酶催化麻疯树油生产生物柴油J.化工学报，2009,603：750-75512 邓欣，方真，帆等.小桐子油超声波协同纳米催化剂制备生物柴油J.农业工程学报，2010,266：285-28813新型催化剂助推生物柴油率达96%J.化工，2012,351:8014徐，王帅，王楠等，施用商品有机肥料的必然性与其优势J现代农业科技，2010，(7)：324-32715王涛中国主要生物质燃料油木本能源植物资源概况与展望J科技导报，2005，23(5)：12147 / 7