值得开发利用的蛋白油料树种——水黄皮

杨卫东 兰雪成 赵凤亮 张光旭 丁哲利 朱治强

（1. 浙江大学环境与资源学院 浙江杭州 310029；2. 中国热带农业科学院环境与植物保护研究所 海南海口 571101；3. 黑龙江八一农垦大学作物学院 黑龙江大庆 163319；4. 中国热带农业科学院海口实验站海南海口 571101；5. 海南大学热带作物学院 海南海口 570228）

随着人口不断增长，我国面临食用油与植物蛋白严重不足的风险。近些年来，我国日益重视木本蛋白与油料资源的利用，如油茶树、山桐子、文冠果等。木本油料作物可以利用退化、边际化土地及山地栽培，不与粮食作物争地，逐渐成为保障我国粮油安全的重要组成部分。

近些年来，一种原产于亚洲的豆科树种——水黄皮[Pongamia pinnata(L.) Pierre]，引起多国关注，如澳大利亚、美国、印度、印度尼西亚、孟加拉国等，被称为新一代生物柴油树种[1-3]。尤其是澳大利亚与美国，澳大利亚开发出生物柴油与航空柴油，而美国选育出水黄皮结籽量大、含油高品种，并结合深加工技术，把水黄皮籽粒（水黄皮豆）加工为食用油与食用蛋白[3-4]。

水黄皮籽粒油酯与蛋白含量高，每年每公顷能生产3 600~4 800 L油，远高于麻疯树，次于油棕[3]。但是，由于水黄皮籽粒含有次生代谢物质如生物碱及黄酮化合物等，在原产地区如南亚印度、孟加拉国等，人们并不食用水黄皮的种子以及提取的油[5-6]。水黄皮油口感苦、有刺激性气味，再加上低毒性，仅作为非食用油来利用，如工业用油，尤其作为生物柴油[2,5]。水黄皮榨油后，籽饼虽然含有丰富的蛋白质，但含有生物碱与抗营养因子，不经过处理对家畜生长有负面影响，很多情况下作为绿肥使用[7-8]。

水黄皮并不是美国本土植物，因为花似紫藤，1920年作为观赏植物被引入。近期，美国农业科技企业TerViva与世界著名食品企业——达能（Danone）合作，TerViva拥有知识产权技术包括水黄皮高产品种与深加工技术。通过深加工技术把水黄皮豆开发为食用油（烹饪油）与食用植物蛋白，经过小试，油质适合作为烹饪用，水黄皮食用油原计划2022年上市，食用蛋白计划2023年面市。

目前，许多国家仍把水黄皮开发为生物柴油，而美国率先利用深加工技术把水黄皮豆加工为食用油与食用蛋白，因食用油效益比生物柴油好，深受农户欢迎。柑橘产业是佛罗里达州的第二大产业，近几年来，佛罗里达州柑橘黄龙病暴发，再加上飓风、干旱、土壤退化等因素，严重影响柑桔、柠檬与酸橙的产量，当地综合考虑了经济效益与可持续性，选择水黄皮树替代柑橘类作物。近些年，夏威夷甘蔗产业经济效益不佳，选择水黄皮树替代甘蔗。目前，水黄皮已在佛罗里达、夏威夷商业化栽培，而且TerViva公司还计划在印度收购黄皮籽粒，用于食用油与食用蛋白加工。

随着育种与栽培技术进展，水黄皮豆理论产量巨大，有望接近油棕[3]。而且作为木本植物，一次栽培，可多年利用，是低投入的可持续性产业，在澳大利亚与美国已经商业化栽培[3]。

水黄皮原产于我国东南部，我国对其药用与生态应用（用于沿海防护林建设）研究颇多，但相比国际上，对水黄皮深度开发重视不够[8-13]。我国人口众多，土地有限，一些后备土地资源也用来发展粮油作物。因此，我国发展水黄皮生物柴油空间狭窄，而作为食用油与食用蛋白资源开发潜力极大。文章简要介绍水黄皮的研究进展，重点介绍其在遗传改良、栽培与食用油及食用蛋白开发应用方面的进展，旨在为我国水黄皮开发利用提供参考。

1 水黄皮植物学特性、分布与生境

在中国，水黄皮分布于福建、广东、台湾、海南等省，现在广西等地也有栽培[14]。水黄皮在中国又名水流豆、九重吹、臭腥子等，为豆科水黄皮属常绿或半落叶乔木[14]。水黄皮属是单种属，即此属世界上仅有一种——水黄皮[14]，高8~15 m，为中型乔木[3]；羽状复叶长20~25 cm；小叶2?3对，近革质，卵形、阔椭圆形至长椭圆形；总状花序腋生，通常2朵花簇生于花序总轴的节上，花紫色；荚果长4~5 cm，宽1.5~2.5 cm，一般有种子1粒，稀2粒（一粒发育不完全），种子肾形[1,3,14]；在中国，花期在5—6月，果期在8—10月[14]。

在世界上，水黄皮分布于东南亚（印度尼西亚、马来西亚、菲律宾、越南、缅甸等）、南亚（印度、孟加拉国、斯里兰卡、巴基斯坦）、太平洋一些国家（如斐济）、澳大利亚等[1,3,15]，被引种到美国、新西兰、波多黎各、非洲等一些国家栽培[15]。

水黄皮为热带、暖亚热带树种，习见于冲积平原，分布在海平面至海拔1 200 m，年降雨为500~2 500 mm地区[16]。自然生境为海岸带边缘、河岸、溪边、塘旁等，能适应气候波动，具有抗风、耐贫瘠、耐盐碱、耐水湿、耐热、耐旱、耐霜、耐阴、耐重金属等特性[4,8,10,15,17-18]。水黄皮喜湿生环境，可在积水情况下生长数周，故名水黄皮[14]。作为湿生植物，是海滨森林、溪流、河岸等生态系统的组成部分[19]。水黄皮根深而粗壮，抗台风，是我国沿海防护林树种之一[8,10]；极耐盐，62%的水黄皮可生长在含盐量为10~12 dS/m的环境中，个别能生长在19 dS/m条件下[3,20]。在我国，水黄皮通常生长在红树林边缘，生态功能与红树林相近，这类植物称之为半红树，因此，水黄皮又被称为半红树水黄皮[8,10]。

2 水黄皮的多种用途

水黄皮为速生树种，4~5年就达到成年高度，在南亚如印度、孟加拉国，水黄皮被可用作薪材与木材（小径材）[3,21]。作为豆科树种，与根瘤菌Bradyrhizobium、Rhizobium共生，具有固氮能力，栽培上接种高效固氮菌株可进一步提高固氮潜力[3,22]。水黄皮耐贫瘠，能生长在多种土壤类型如石质、钙质与粘土等，加上固氮作用，可改善土壤肥力，修复退化土壤，促进土壤健康[4,21]。作为固氮树种，可以与咖啡等植物间作[23]。水黄皮生长快，固碳能力强，5年树龄水黄皮种植园，每公顷可固碳49.28 t[24]。水黄皮侧根发达，可防止水土流失与侵蚀[16,25]。因此，水黄皮是一种优良的生态树种。

在印度、孟加拉国及我国，水黄皮全株均可入药，被作为药用植物资源开发利用[8,9,11,13,16,19]。水黄皮含有苦味黄酮类化合物等次生物质，可以作为生物农药与毒鱼剂[19,21]。

最重要的是水黄皮籽粒（水黄皮豆，Pongamia bean）油酯与蛋白质含量高，籽粒产量大，水黄皮豆利用价值最大[1]。水黄皮籽粒经压榨或浸提，产生橙黄色的水黄皮油，具有多种用途，可作为药用、燃料（烹饪与照明）、润滑剂、肥皂材料、化妆品原材料等[5,16,21]。现在多国把水黄皮作为新一代生物柴油树种，尤其澳大利亚，已把水黄皮油开发为高端的生物航空柴油[3]。植物叶与种子含有丰富的氮与蛋白质，可以作为动物饲料，也可以用作绿肥[1,16]。脱酯后的籽粕含有较高氮与蛋白质，经处理后可以作为动物饲料[1]。

水黄皮叶浓绿

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