1. 引言
我国是世界油料主产国,也是进口大国。目前,我国食用油对外依存度已超过60%,超过了国际安全预警线。随着人口增长和经济水平提高,食用油需求量越来越大,且向安全、营养、健康的方向发展。油用牡丹是重要的木本植物油料资源,结籽能力强,牡丹籽油中不饱和脂肪酸含量高达90%,营养价值丰富,是一种优质健康的食用油 [1]。油用牡丹作为我国近几年发展起来的新型特色油料作物,适应范围广、产量高、油质优、适合我国大面积推广又不与粮争地,经济、社会和生态效益较高,发展前景看好 [2]。
山东省是油用牡丹的主产区。近年来采用政府主导、企业带动和农民种植相结合的产业发展模式,山东油用牡丹产业已经走在了全国前列。但目前山东省的油用牡丹产业也存在着很多不足,亟需解决发展过程中存在的问题。
2. 油用牡丹种植、加工产业现状
山东省2011年开始发展油用牡丹,当年种植10万亩,2014年发展到56万亩,占到全国种植面积的70%以上 [3],油用牡丹籽产量达6183.3吨。据山东省林业厅经济林管理站统计,2015年山东省牡丹籽产量9974.3吨。其中菏泽8761.8吨,居全省第一 [4]。自2016年至今,因销售市场未全面打开,种子收购环节停滞,导致收获种子积压,油用牡丹种植面积不再盲目扩增,甚至出现拔苗退种的现象。全省油用牡丹种植面积近年来一直维持在50多万亩。
目前比较常用的牡丹籽油提取工艺包括压榨法、微波提取法、超声波萃取法、超临界CO2萃取法、亚临界萃取法、水酶法等。采用不同的萃取方法,牡丹籽油提取率低于25%,有效提取率达90%以上 [5] [6] [7]。但采用有机溶剂(如石油醚、正己烷)辅助其它超声、微波等提取手段,可造成有机溶剂的残留,产品质量受到一定影响。相对来说,超临界CO2萃取技术,绿色、安全、无残留,且提取率高,生产工艺较为简单,但缺点是成本较高。
2.1. 主栽品种丰产性好,但专业品质育种处于起步阶段
山东省种植和推广的油用牡丹主栽品种是“凤丹”,以“凤丹白”、“凤丹粉”为主。5年实生苗可达盛产期,牡丹籽亩产达200~400公斤,收益期长达20~30年,一次种植,多年收益 [8]。然而种苗市场混乱,苗木质量参差不齐,良种选育工作仍处于自发状态,缺少科技支撑和长久规划,针对油用牡丹专用品种的筛选与培育仍处于起步阶段。
2.2. 栽培种植技术研究刚刚起步,机械化普及率低
山东省大面积栽培油用牡丹,仍以传统露天直栽模式为主,改进后的播种机,也可播种牡丹种子,出苗情况参差不齐,收获期依然靠人工采摘 [9]。结合基础理论研究,花后遮阴技术可改变植株叶片光合性能,延缓叶片衰老 [10],改变牡丹籽发育和营养物质积累 [11],进而提高牡丹籽产量和油品质 [12]。
2.3. 单位面积油产量高,副产物综合利用价值高
牡丹籽产油量每亩一般在150斤左右,高于大豆(57.6斤/亩)、油菜籽(105斤/亩)和油橄榄(96斤/亩)的产量。饼粕都作为饲料原料,饼粕的开发与利用率达到30%,综合利用产业链长,还可开发牡丹花蕊茶、护肤品、多肽营养品等系列的产品 [13]。其中,牡丹籽油含有丰富角鲨烯,含量约为28.6~62.66 mg/kg [14],有望取代动物源角鲨烯鲨鱼鳍,成为新型植物源角鲨烯高端护肤品。
3. 存在的问题
3.1. 牡丹籽制油工艺尚需改进
牡丹籽制油工艺主要为有机溶剂浸提,或低温压榨法与有机溶剂浸提相结合,存在着有机溶剂残留的问题;而压榨制油工艺饼粕残油率高,约10%左右,现有牡丹籽油压榨设备和制备工艺尚需改进。由于牡丹籽油中不饱和脂肪酸含量较高,牡丹籽油存在易氧化的问题 [15],在加工及储藏过程中易被氧化,导致油脂品质下降,因此急需开展牡丹籽油的制备工艺及储藏条件研究。
3.2. 精深加工水平相对较低,副产物综合利用程度差
油用牡丹的初级加工产品居多,缺乏高附加值的功能性、专一性强的营养健康油脂产品,如高端功能油脂(降血压血脂、防心血管疾病、益智等)、专用油脂(适于化妆品、药品等),经济效益较低。压榨后的牡丹籽粕含有丰富的多糖、蛋白质、多酚等成分,其中蛋白含量为25%左右,此外还含有丰富的膳食纤维、多糖等营养成分。但这些有益成分未得到充分开发利用,副产物综合利用水平较低。随着山东省牡丹籽粕的产量逐渐增加,急需高值化开发利用牡丹籽饼粕。据企业生产调查,2016年全国牡丹籽榨油后的饼粕年产量约为20万吨以上,山东省牡丹籽饼粕年产量将接近10万吨,目前这些饼粕只能作为饲料原料,售价不足500元/吨,附加值很低,亟待高值化开发。
3.3. 牡丹籽油价格过高,远超消费者购买力,缺乏公信力高的牡丹籽油品牌
市场现有牡丹籽油产品售价约每公斤800~1200元,产品价格过高,远超普通大众消费者的购买能力,牡丹籽油消费群体培育难度高。省内牡丹籽油加工企业多为中小型企业,生产的牡丹籽油品质参差不齐。
3.4. 缺乏专用优良品种和标准化机械化的高效栽培技术
现在推广种植的多为杂合品种。含油量普遍在24%~38%;油脂成分差别大,不饱和脂肪酸在83%~90%,其中亚麻酸32%~67%;产量性状不一致;种子成熟期相差大,集中采收难。亟需培育品质优(不饱和脂肪酸≥90%,亚麻酸≥48%)、抗性强(抗旱、抗涝、抗病虫害等)、产量高(5年苗产量≥300 kg/亩)等目标性状突出、综合性状优良的油用牡丹专用品种。利用变异系数对脂肪酸组分的遗传稳定性进行分析,可为筛选高油牡丹新品种提供一定的理论支撑 [16]。同时,植物保护技术远远跟不上,机械化种植技术和收获水平落后,机械化种植效率低,机械化采收机无人研发,油用牡丹亟需高效的机械化栽培技术。
3.5. 存在诸多限制产业技术协同创新的难题
山东省油用牡丹产业科研力量与资源相对分散,缺乏协同创新,不能对产业中出现的重大共性关键技术难题进行聚焦。另外,科研与产业结合不紧密,不能完全解决企业实际生产过程中遇到的技术难题。
4. 发展建议
4.1. 研企结合,边研究边开发
企业对油用牡丹的生产利用走在了科研创新的前面,导致科研远远落后生产需要。一些企业种植油用牡丹已有5年甚至更长时间。它们在种植过程中积累了大量的经验,同时也遇到了诸多的问题。因此,需要企业和科研单位有机结合,科研人员通过所学知识解决企业在生产和研发中遇到的问题,做到科研接地气,切实为企业和种植户服务。
4.2. 加强牡丹籽制油工艺、精深加工与综合开发利用研究
针对低温压榨出油率低的问题,对现有螺杆榨油机进行改造,并对烘干、轧胚等工艺进行改进,提高低温压榨工艺的出油率。同时,引入超临界、亚临界等现代萃取技术,提高饼粕残油的提取率,并解决有机溶剂残留等问题。采用先进技术,制备功能性油脂;建立牡丹籽油微胶囊制备工艺,开发粉末油脂、高血脂患者专用特殊医学用途配方食品等精深加工产品。
4.3. 加强油用牡丹加工副产物综合利用研究
优化建立牡丹籽蛋白制备工艺;将牡丹籽蛋白与其它食品原料复配开发营养健康产品;建立牡丹籽活性蛋白肽制备工艺;优化建立功能酵素制备工艺;优化建立牡丹籽多糖和膳食纤维的制备工艺;开发适于糖尿病、高血脂等不同人群的专用产品,并进行功效评价;在我省蛋白、多糖等领域的加工龙头企业建立示范基地,对开发的产品进行示范和推广。
4.4. 政府引导有序发展,切忌一哄而上
相较花生、大豆、油菜等其它油料作物,油用牡丹的研究利用历史短,民众对其认可度不高,种植经验也不足,需要政府予以鼓励和引导。如山东省菏泽市推出的油用牡丹种植保险,种植补贴,在很大程度上调动了种植户的积极性。然而,市场是油用牡丹产业发展的试金石。在鼓励油用牡丹种植的同时,应合理引导,循序渐进,逐步发展,帮助油用牡丹种植户规避风险,避免一哄而上,出现“一窝蜂”现象。
4.5. 开展油用牡丹加工中试基地及产业化示范园区建设
建立牡丹籽油的标准化中试生产线(冷榨及超临界萃取等);建立牡丹籽油与饼粕的食品或功能食品加工中试线,生产牡丹籽油配方微囊粉、饼粕营养蛋白、饼粕营养酵素、饼粕膳食纤维等系列产品,拓展油用牡丹的综合利用范围。
4.6. 打造全国知名的牡丹籽油品牌
重点打造2~3个全国叫得响的山东省牡丹籽油品牌,并逐步树立国际品牌意识。借助微商、直播购物平台等渠道,开发土特产、年货大集营销模式,研发药食同源新型牡丹籽油保健品及周边产品,加大广告宣传力度,做到让老百姓认知、认可、满意。
5. 结语
近年来,随着山东省种植业结构的调整优化和产业升级,油用牡丹作为特色经济作物,既表现出了明显的地域特色优势,也在不断适应高效农业发展的新要求,一方面油用牡丹的种植规模有所减少,但更趋于集中;另一方面产业前景被广泛看好,特别是油用牡丹集合了观赏兼食用的特点,在美丽乡村建设中发挥着越来越重要的作用。今后完善种植–收购–加工–销售这一产销链,发挥小经济作物的大作用,积极实现多元化产业融合;鼓励食品加工龙头企业积极研发牡丹籽油加工技术,大力促进油用牡丹种植业和加工业增产增效,实现山东省油用牡丹产业绿色高效发展。
基金项目
山东省重点研发计划(公益类专项)项目(2018GNC110032);山东省2018年度农业重大应用技术创新项目;泰山学者攀登计划(tspd20150213);山东省农业科学院农业科技创新工程学科团队(CXGC2018E06)。
NOTES
*通讯作者。