中国花椒产业发展现状

2020-05-09 10:34李晓莉黄登艳刁英
湖北林业科技 2020年1期
关键词:育种花椒发展前景

李晓莉 黄登艳 刁英

摘 要:花椒是中国原产的著名调味香料植物之一。如今花椒产业发展迅猛,但仍存在着许多问题。本文对花椒的相关基础研究取得的进展及产业发展现状进行了总结,并分析了花椒产业目前存在的问题,为花椒的研究、开发及产业的可持续发展提供参考。

关键词:花椒;育种;栽培;加工;发展前景

中图分类号:F326.12   文献标识码:A   文章编号:1004-3020(2020)01-0044-05

Abstract:Zanthoxylum bungeanum is one of the famous fragrant plants originated in China.Nowadays,Z.bungeanum industry develops rapidly,but still exists many problems.This paper summarizes the progress of related basic research and the development status of Z.bungeanum,and analyzes the problems in Z.bungeanum industry to provide reference for the research,development and sustainable development of Z.bungeanum.

Key words:Zanthoxylum bungeanum;breeding;cultivation;processing;development prospect

花椒Zanthoxylum bungeanum是芸香科Rutaceae花椒属Zanthoxylum植物,乔木、灌木或木质藤本,是一种调味香料植物,原产于中国。早在商代先民们就已开始利用花椒资源。先秦时,花椒演变成一种香物,用以拜神祭祖,同时也象征着美好事物。到了两汉魏晋时期,花椒被当作建筑材料,制成粉末涂抹于墙壁,椒房殿便由此而来,并于此时期开始正式成为一种调味品。在社会需求增加的刺激下,花椒的饮食文化逐渐发展成熟,特别是到了清朝,花椒已成为一种普遍使用的基本调味品[1]。

花椒最早发现于中国中西部地区,现在全国均有分布。因花椒具有巨大的经济价值、药用价值以及生态价值,近年来中国花椒的种植面积迅速扩大,已广泛种植于全国二十几个省区,花椒相关产业也逐年发展壮大,成为调味品市场的一匹黑马。根据中国调味品工业协会的预测,本国花椒加工产品的年需求量同比增长将会高于20%,新增10万吨以上。花椒种植成为许多地区农民脱贫及农村产业调整的有效途径。因此,本文从花椒的分类、产业现状、基础研究及存在问题等方面进行了总结,以期为中国花椒产业的健康发展提供参考。

1 基础研究1.1 分类

全球约有250种花椒,在亚洲、非洲、大洋洲、北美洲的热带和亚热带地区较常见,温带较少。中国共有45种13变种[2],分布范围为辽东半岛至海南岛、台湾至西藏东南部地区。所说的花椒通常指花椒Zanthoxylum bungeanum及花椒原变种、野花椒Z.simulans、川陕花椒Z.piasezkii、竹叶椒Z.armatum、青花椒Z.schinifolium五个种[3]。花椒是一种落叶灌木或小乔木,高3~7 m,有香气,枝一般有增大的皮刺;野生或栽培于除东北和新疆以外的全国各地;多见于日光充沛、温暖膏腴的地方。野花椒为灌木,高1~2 m,茎干通常有皮刺、皮孔;分布于长江以南及河南、河北;生灌丛中,也有栽培。川陕花椒Z.piasezkii为灌木,树体呈灰栗色,通常具增大的皮刺;分布于四川陕西、甘肃等省;生于干燥山谷或路旁。竹叶椒为灌木或小乔木,茎干有不直但基部扁平的皮刺;分布于东南至西南,北至秦岭;常生长在低山疏林或灌木丛中。青花椒灌木,高1~3 m,树体呈浅墨色,皮刺数量大,不生毛;分布于南北各省区,朝鲜、日本也有;生林中。

对商品花椒而言,人们通常根据花椒果实的颜色将其划分为红椒和青椒,就其风味而言,红花椒麻味浓郁,青花椒麻味清香;另外,也可按照形状大致分为狮子头、大红袍、大椒(又称油椒)、小椒、米椒、豆椒等[2]。为人们熟知的商品花椒品种主要有四川金阳青椒,汉源贡椒,茂县花椒;重庆江津花椒;云南的青椒;陕西韩城大红袍;甘肃伏椒、秋椒;山东大椒、小椒及河北大椒、小椒等。市场主要以四川花椒品种居多,也有将竹叶花椒、野花椒、青花椒三者或其中之一、二冒充花椒,其風味均较淡,或微带苦味[4]。

1.2 化学成分

花椒的化学成分主要是挥发油、生物碱、酰胺类、黄酮类、香豆素类、三萜、甾醇、烃类、木脂素以及脂肪酸等[5]。其中,能影响花椒的属性和品质的主要是挥发油、酰胺、生物碱三类。

挥发油决定花椒的香味。花椒挥发油是一种调香原料,常用于食品加工产业和香料行业。贮存时间越长,花椒的香味下降会越明显,且挥发油的百分比和成分会在地区和品种上有所差异。现阶段,从挥发油中分离出的组分有烯烃类、醇类、酮类、酯类、醛类及环氧化合物类[6]。另外,因为花椒叶与花椒果皮的挥发油成分大致相同,花椒叶也具有特殊香味,而不同花椒叶品种的香味不同主要是因为每一种花椒叶所含的精油成分不同[7]。

花椒中的酰胺类结构为链状的不饱和脂肪酰胺,是一种极具刺激性的物质[8]。酰胺类物质的含量越多,花椒麻味表现越强,所以,花椒中酰胺类物质含量的多少可以用来衡量花椒的品质。此外,酰胺类物质还能麻醉、兴奋,抑菌灭虫、祛风除湿等[7]。

花椒主要含茵芋碱、青椒碱、香草木宁碱、白鲜碱、崖椒碱、吴茱萸次碱等生物碱,其中茵芋碱的百分比含量与花椒成熟度成正比,与贮存时间成反比;青椒碱的百分比含量与花椒成熟度成反比,与贮存时间无关。关荣琴[9]等发现生物碱在花椒品种上存在差异,同一品种,如果产自不同地区,即使主要成分相同,但在含量上也会有差异,说明气候条件、土壤水分和光照强度等物理因素会影响生物碱含量的高低。

2 产业现状

2.1 育种业

植物育种常见的方法有选择育种、诱变育种(物理与化学诱变)、倍性育种(多倍体与单倍体育种)、杂交育种以及以生物技术为基础的细胞工程育种和分子育种等。花椒果实和种子的发育不依靠授粉受精,为单性结实,属于不发生雌雄配子核融合的无性生殖方式,难以进行杂交育种,所以,目前花椒的育种基本都是采取自然状态下的优选育种。

传统的花椒主要依靠人工采摘,由于树体刺较多,加大了采摘的劳动力、使得采摘效率低下,且缺乏足够的劳动力和成熟的科学采摘技术,使得花椒的采摘成本日益升高,降低了椒農种植花椒的热情,而无刺花椒恰好可以解决这个问题。张玉星等[10]指出,在花椒树的幼年期树体上生有大量皮刺,可以通过嫁接的方法让椒树提前成熟,基本上可以得到完全无刺的花椒。在国内,重庆市荣昌县林业部门于1986年发现无刺花椒并进行了试种[11];原双进等通过韩城市大红袍花椒选优对比试验,选育出了高产、优质、易采摘的无刺花椒[12];河北省赵京献等选育出了“无刺1号”“无刺4号”;李庆芝等在山东莱芜选育出了无刺花椒[13];吕玉奎等通过13年的育种试验,选育出了茎、干、枝基本无刺,容易采摘的荣昌无刺花椒[14];王景燕等在四川省汉源县选育出了盛果期果枝无刺,树干和主侧枝上刺稀少或近无的“汉源无刺花椒”[15];甘肃省陇南市经济林研究院花椒研究所于2004年花椒选优工作中筛选出梅花椒无刺优树[16],2011年试验示范园建成后发现了大红袍花椒品种中的无刺单株,并通过嫁接技术繁育出武选二号、武选三号[17]。

此外,广大的椒农及育种工作者还选育出了许多良种。例如,甘肃省秦安县郭家乡槐庙村发现了大红袍个体变异类型,选育出“秦安1号”品种[18];原双进等在陕西韩城选育出了丰产性能强的“狮子头”“南强1号”等优良品种[19];王景燕等在四川汉源县境内选育出适应性和抗逆性强,丰产和稳产性好的“汉源葡萄青椒”[15];孙均晔等在四川汉源选育出了抗病虫害、丰产稳产性好和生产年限长的汉源花椒(贡椒)等优良品系[20];四川阿坝州的科技人员通过嫁接选育出了抗病虫害、抗水湿的“六月椒”等品种[21];而青花椒良种有重庆的“九叶青”、贵州的“顶坛花椒”[22]、四川洪雅藤椒等品种[23];云南省选育出了抗寒能力较好的良种“永善青椒1号”和“永善金江花椒1号”[24]。

目前只有山东莱芜大红袍花椒作为样品进行过物理诱变育种实验。王冬梅等用60Co-γ射线处理了处于休眠态和萌芽态的花椒种子,使植株发生了畸变[25]。尚志华等用60Co-γ射线处理了花椒腋芽,但是其经济效益和性状的稳定性目前还无法得出结论[26]。此外,陕西省韩城市首次将韩城“大红袍花椒”种子搭载“嫦娥5号”送入太空,并成功培育出太空花椒,并拟在国内首次进行花椒全基因组测序[27]。

唐伟等采用化学诱变处理花椒种子,结果发现花椒种子的致死率随诱变剂处理时间增加而提高,且平阳霉素和秋水仙素诱变剂效果较好,因而筛选出两种效果比较好的诱变育种方法:一是平阳霉素+催芽3周+诱变16 h;二是秋水仙素+催芽3周+诱变16 h[28]。

2.2 种植业

中国是世界上排名首位的花椒生产大国,全国共种植167万hm2左右的花椒,年产量28万吨左右,年产值140亿元左右[29]。四川省全省花椒种植面积为29.33万hm2,包括红花椒有8.39万hm2,青花椒有18.75万hm2,藤椒有2.14万hm2,其它0.05万hm2,约占全国总产量的17.6%[27],甘肃省全省种植面积27.04万hm2,主要种有大红袍、绵椒、刺椒、油椒、秦安1号[30];陕西省全省花椒种植面积18.3万hm2,年产量达6.2万吨,年产值达45.6亿元,有狮子头、无刺椒、南强1号、美凤椒、小红冠等优良品种[29];云南省全省花椒种植面积15.13万hm2,有永善青椒1号、永善金江花椒1号良种[24];重庆市江津区种植花椒3.3万hm2,鲜花椒产量达22万吨,产值30亿元,以九叶青著名。此外,江津花椒产业协会创新了“花椒嫁接、修枝整形、病虫防治、平衡施肥”等花椒速生丰产栽培管理新技术[31],编写了《江津青花椒栽培管理技术》[32];陕西省制订出国家林业行业标准《花椒质量等级》[LY/T1652-2005]及陕西省地方标准《花椒标准综合体》[DB61/T72.1~5—2011],韩城还创立了金太阳、宏达、久芳等花椒加工带头企业和专业合作社,注册了16个花椒品牌,如“韩塬金太阳”、“红满山”、“冶户川”等,建立了66.7万hm2的花椒芽菜省级农业园区[29]。

2.3 加工业

目前花椒果皮大多以整粒散装的形式进行销售,市场上流通的花椒加工产品主要有花椒调味油、花椒精油、花椒种籽加工品、花椒油树脂、花椒芽酱等。

花椒调味油是根据食用油标准将花椒油树脂与植物油混合调制成的调味油[33]。当调味油中花椒提取物浓度达到1.5%时,调味油味道香且麻,具有最佳的风味,用量可按普通油用量作为参考;当含量高于1.5%时,风味逐渐增加,并且可以适当减少用量[34]。花椒调味油的制备方法除低温提取法、中温浸提法、植物油浸提法外,还有高温油炸法和超临界CO2萃取法,因后两者存在缺陷,目前广为采用的制备方法为植物油浸提法[35]。市场上为人们所熟知的产品有由成都宝阳味业有限责任公司生产的九斗碗花椒油、藤椒油等,由益海嘉里食品营销有限公司生产的金龙鱼花椒油和由四川五丰黎红食品有限公司生产的五丰黎红花椒油、藤椒油等。

花椒精油是从花椒中提取得到的具有花椒香气成分的精油,富含柠檬烯、牦牛儿醇等,直接使用容易挥发。花椒精油是食品和香料行业中常用的芳香原料,常用的制备方法有水蒸汽蒸馏法、有机溶剂抽提法、压榨法、冷浸法或温浸法[36]。知名的花椒精油生产企业有青岛食宴大厨房食品有限公司、吉安市华天宝中草药生物制品厂和江西雪松天然药用油有限公司等。

花椒籽富含蛋白质,进一步加工花椒籽蛋白,可以得到降血压肽和抗菌肽。降血压肽是在温和条件下利用蛋白酶水解食物蛋白质得到的能够有效降低血压的多肽短链物质[37]。抗菌肽是一种具有抗菌活性的碱性多肽,有抗细菌、病毒、真菌、寄生虫及抑杀肿瘤细胞等生理特点。抗菌肽可被人体消化,能较有效地保留食品的营养价值,可研究开发成为防腐剂产品[35]。同时,花椒籽可用来制备花椒籽油,解决了花椒果皮生产中副产物利用不当的问题,在提取过程中若将溶剂萃取和超临界萃取两种提取方式进行有效结合与参数优化,可以有效缩短工艺流程,提高花椒籽油的产量和油质,并保持其风味[38]。市场上有由河南贞泰香植物油有限公司生产的贞泰香花椒籽油和南充永华食品有限公司生产的思依花椒籽油等。另外,将花椒籽油进行前处理后,采用碱催化法催化即可制得新能源物质生物柴油[35]。

花椒油树脂是指花椒经过萃取方法,祛除精油后所得到的粘稠油状液体,具有特殊的芳香气和麻辣味,是花椒风味成分的优质原料。花椒油树脂中的风味物质不易保存,如果将花椒油树脂制成花椒油树脂微胶囊,可以很好的解决这一问题,使香气均匀地分布在所添加的食品中[39]。花椒油树脂生产企业有四川省世湘味业有限公司和上海曙灿实业有限公司等。

花椒芽指花椒树发芽期的幼芽,颜色鲜亮、具麻香味、可调节食欲,口感独到,富含多种维生素及人体所需的微量元素。花椒芽酱制品是以花椒芽为主料,加以食盐、辣椒、黄豆酱、调和油、芝麻等配料,通过烫漂、调配、灌装、杀菌等一系列加工工艺研制出的花椒加工食品[40]。市场上的产品主要有由韩城市金太阳花椒油脂药料有限公司生产的韩塬金太阳花椒芽菜辣酱、由陕西雨润椒业科技开发有限公司生产的凤芽芽菜酱和四川省国旺食品有限公司生产的陈大妈花椒酱等。

3 问题及展望

3.1 花椒产业目前存在的问题

首先,农民缺乏品牌意识,栽培与管理不当。我国存在许多的农民自发种植的花椒园,标准的良种育苗基地较少,造成花椒品质优劣悬殊,容易爆发大规模的病虫害,制约花椒产业的发展。此外,农民群众获取相关农业信息的手段落后,比较难接受一些新技术、新品种和新思想,对科学管理技术的掌握差距较大;缺乏健全的花椒育苗和栽培管理标准,椒园的综合管理水平较低,使得花椒林的产量、质量和经济效益较低。

其次,缺乏资金与政策支持。花椒从种植到结果,需投入2 000元左右[41],社会资金投入不足导致椒农在花椒管理的人力、物资、技术等投入较少,花椒产量低,经济效益不高,降低了农民种植花椒的积极性,部分偏远山区基本属于放任状态,有的甚至摧毁椒林以栽种另外的树种,导致花椒面积急剧下降。部分地区土壤缺水缺肥较严重,施肥灌水的配套设施投入几乎为零。

第三,行业标准不完善,开发再利用率低。由于缺乏健全的快速定量测定花椒的风味成分的方法,难以标准化、量化地对花椒进行质量评定。很多企业仅以运营成本和市场反馈来评定产品质量[27]。同时,龙头企业数量较少、实力较弱、水平低下,科技创新能力不足,缺乏大规模、高档次、深加工的大企业和大集团,带动农民群众开拓市场。

3.2 产业前景

目前,对花椒枝叶、果皮、花椒种籽的研究和开发仅限于食品加工和低价值日化产品,医疗、保健、饲料、肥料、日化等领域的研究正处于试验阶段,尤其是年产量超过300万吨的副产物花椒籽,几乎未得到有效的利用[27,35]。因此,除了在传统的调味品行业中开发新产品外,还可在保健品、医疗及其他领域深挖花椒的价值。

在保健产品领域,王锐清等[41]提出以制备花椒精油过程中产生的花椒果渣副产物为原料富集制备多糖部位、蛋白及氨基酸部位用于功能性食品或营养补充剂的研制。另外,还可以利用花椒榨取油脂后的籽粕富集纯化核苷酸部位用于功能性食品开发。

在医疗及日化领域,花椒具有极大的开发价值。例如,椒叶能止痛、杀虫,可用来防治胃脘部及腹部冷痛、呕吐、腹泻、蛔虫病、脚气等,还可以用来提取黄酮,同时花椒叶的抗菌、抗氧化的特点可用于绿色护肤产品的开发;花椒叶精油是一种调香原料,可用于化妆品、沐浴品类的加香[7];种籽的粉末也是一种很好的香料,可作为芳香补药,还可调节食欲,治疗消化不良、发烧、霍乱等;花椒果实、枝干和皮刺具有驱风作用,可治疗牙痛,调节食欲;花椒根可退热、助消化,还可作补药,用花椒根韧皮熬制成汤药可医治胆道蛔虫、产妇手脚麻痹[39];花椒茎皮醇和己酸提取物具有镇痛的作用,可用于治疗胃肠胀气、疝气、脘腹胀痛、耳痛、牙痛和蛇咬伤。现代医学研究发现,花椒还具有保肝、抗痉挛、抗氧化、抗疟原虫、抗真菌、抗病毒、抗细胞毒素、防止恶性细胞增生的功能[42]。

此外,花椒籽富含蛋白质,可适量添加到家畜的饲料中[43];花椒具有防虫防腐的功能,可作食品防霉剂和驱虫剂。花椒树耐干旱、贫瘠,是一种生态树种,能改善生态环境。花椒树生有锋利的皮刺,可将其密植于地边当作绿篱[39]。

综上,花椒产业广大的前景,通过充分挖掘花椒在各个领域的价值,促进中国的花椒产业可持续发展。并且依托花椒产业还促进地区的经济发展,带动农民增收致富。

参 考 文 献

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(责任编辑:夏剑萍)

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