利用生物技术遗传改良能源植物麻疯树种
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麻疯树种子综合利用的工艺研究的开题报告一、选题背景麻疯树又称波罗树,是一种亚热带常绿季雨林乔木,主要分布于中国南方、南亚和东南亚等地区。
麻疯树蕴含着丰富的资源,包括树干、种子、花、果实等,被广泛应用于医药、建筑、家居、食品等领域。
麻疯树种子是其中一项重要资源之一,含有丰富的脂肪、蛋白质、纤维素等,具有很高的营养价值。
但是目前对麻疯树种子的利用仍然局限于传统的食用和油料生产领域,未能充分发挥其潜力。
为了更好地利用麻疯树种子资源,提高其综合利用价值,需要针对其特点及产生的问题进行研究和开发。
二、研究内容和目标本研究的主要内容是对麻疯树种子进行综合利用工艺的研究,包括种子的提取、分离、分析、处理及应用等方面。
具体目标包括:1. 研究麻疯树种子的成分及特性,探索其综合利用的潜力。
2. 构建麻疯树种子提取工艺体系,包括提取方法、提取剂及操作参数等,实现高效率和高品质的提取过程。
3. 利用分离技术,分离具有营养和生物活性的麻疯树种子成分,如脂肪酸、多糖、蛋白质等,为其应用开发奠定基础。
4. 研究麻疯树种子前处理技术,解决一些成分中含有的抗营养因子、苦味物、油脂酸值等问题,以提高应用价值。
5. 开发麻疯树种子的高附加值产品,包括保健品、功能食品、化妆品等,推动其在新材料、环保等领域的应用。
三、研究方法本研究采用实验室测试、文献调研、工艺分析、统计学分析等方法,以实现以上研究目标。
1. 实验室测试:对麻疯树种子的成分、生物活性和应用进行测试,如脂肪酸含量、氨基酸组成、抗氧化活性等。
2. 文献调研:查阅文献和相关资料,深入了解国内外麻疯树种子的开发利用现状,获取行业发展趋势和新技术信息。
3. 工艺分析:通过实验和文献调研,选定合适的提取剂、工艺条件以及各种处理工艺参数,并进行测试和验证。
4. 统计学分析:对实验结果进行数据处理和分析,寻找最优解决方案,评估各种技术措施的可行性、经济性和实用性。
四、预期成果本研究预计取得以下成果:1. 系统性研究麻疯树种子的成分及特性,探索其应用价值的潜力。
麻疯树——未来生物柴油利用能源之一摘要:能源短缺已经成为当前世界面临的最大问题之一,它直接关系着经济、社会的可持续发展,传统能源因其不可再生性和带来的环境问题,为全世界带来了能源危机和生态危机。
生物柴油为可再生资源,而且高效、无污染,对当今社会具有重大的经济意义、社会意义和生态意义,因此,发展生物柴油等可再生能源成为国际社会的共同选择。
我国对生物柴油能源林的建设非常重视,在法律、财政、政策上给予极大的支持,全国各地也相继根据本地区的生态环境状况,建设了一批生物柴油能源林。
麻疯树种子含油率量30%-40%,种仁油脂含量可达62%-70%。
含40%一50%麻疯树油的生物柴油比单独使用柴油效果更佳。
关键词:麻疯树生物柴油能源植物一概述1、麻疯树(Jatropha curcas L.)为大戟科(Euphorbiaceae)麻疯树属植物,又名黄肿树(广东)、小油桐,芙蓉树、假花生(广西)等。
麻疯树分布于热带或亚热带地区,由于中美洲的麻疯树数量多,和多种环境导致的形态变异大,中美洲是最被认同的麻疯树起源中心。
2、麻疯树种内变异丰富,国内外报道较多的有四个变种,即非洲佛得角变种、尼加拉瓜变种、尼日利亚变种及墨西哥无毒变种。
3、麻疯树富含脂肪类、萜类、黄酮类、香豆素类等物质,主要存在种子、树皮、叶、根和乳汁中。
二生长发育特点1、形态特征1、叶:单叶互生,叶片纸质或近膜质,近圆至卵状圆形,先端近尖,基部心形,边缘不分裂或浅裂,幼时常暗红色,背面脉被柔毛。
枝和叶折断后有白色半透明乳汁。
2、根实生苗具有粗壮发达的直根,主根上着生侧根,构成网状根系。
通过扦插等无性繁殖的植物通常不能形成直根系,为须根系。
3、茎:麻疯树属合轴分枝型植物。
树皮光滑,苍白色;枝粗壮,圆柱形,具凸起的叶痕,无毛。
4、花:花单性,雌雄同株,二歧聚伞花序,腋生。
总花梗较长,花淡绿色或白绿色,直径5-8mm,属小型花;雌雄花均具有萼片、花瓣及腺体各5枚,花瓣披针状椭圆形。
一种耐干耐瘠植物一一麻疯树(小油桐),正在击败大豆、菜籽、蓖麻、花生及餐饮回收废油等其他生 物柴油原料,而令外能源巨头青睐有加。
麻疯树是一种无毒的、纯天然、具有生物可降解性的生物燃料来 源,可以作为柴油的替代物。
麻疯树有很高的经济价值,是世界上公认的生物能源树, 皂及润滑油原料。
一亩麻疯树一年约产干果约 650公斤,每公斤可以榨取柴油 机的今天,麻疯树的开发利用具有非常广阔的前景。
本文将介绍麻疯树的生物学特征、 术、在贵州的发展现状、产品的定位以及营销等问题。
一、生物学特征1 形态特征2生长环境分布区干湿季节分明,年平均温21〜22C ,极端最高温38〜40C , 1500毫米。
土壤为二迭纪石灰岩发育的黑色石灰土, 具有耐干、耐瘠薄的特性。
较快,树冠覆盖面大,可作为裸露石灰岩山改善小环境条件的树种。
[2]3分布情况产云南南部至东南部和广西西南部。
生于海拔 800-1 300米石灰岩山的混交林中。
越南有分布。
布于云南南部景洪、勐腊及东南部富宁、马关、麻栗坡及广西西南部龙州、靖西、德保和西部凌云、隆林、 凤山等地。
生于海拔 700〜1000米的石灰岩山地。
越南北部也有分布。
[3]生物柴油原料其种仁是传统的肥0.3公斤。
因此对于能源危 开发价值、种植技乔木,高3-15米,胸径8-20厘米,树皮灰白色,皮孔椭圆形; 小枝浑圆, 后渐变无毛,叶痕明显,半圆形。
叶大,生于枝的顶端,纸质,心形,长 端渐尖,基部心形,边缘全缘或有不明显的细齿,上面深绿色,生糙伏毛和稀疏的刺毛,下面被短茸毛和 极小的红色腺点,脉上疏生刺毛,钟乳体细点状,上面较明显,基出脉 对弧曲,达中部近边缘,与侧脉网结,侧脉 5-7 被短茸毛和疏生小刺毛;托叶宽三角状卵形,长约 近顶部叶腋,长圆锥状;雄花序具短梗,长达约 梗长达25厘米,序轴和花枝上密生短柔毛和刺毛, 中空,上部被短茸毛和刺毛, 15-25厘米,宽12-22厘米,先 3-5条,下面一对较细短,上面一 对,弧曲,在近边缘处彼此网结;叶柄长 7-15厘米,初时 1厘米,背面被短柔毛,早落。
我国的林业生物质能源资源丰富,但开发建设尚处于起步阶段,在资金投入、鼓励政策措施、生产技术上需要完善。
”吴坚说,今后将积极促进出台优惠政策,鼓励群众和社会各界投资发展能源林;鼓励林业生物质能源企业,建立一定规模的原料基地;积极开展科学研究和加强试点示范建设;开展技术创新和加强国际合作。
缺点然而,从生物质各产业的具体政策和实施成效来看,效果却差强人意。
其中畜禽粪便的可利用资源量是84000万吨,已利用率为35.7%;城市生活有机垃圾的可利用资源量是7500万吨,已利用率为37.3%;农作物秸秆的可利用资源量是34000万吨,已利用率为2.4%;林业木质剩余物的可利用资源量是35000万吨,已利用率为0.9%;农产品加工剩余物的可利用资源量是6000万吨,已利用率为3.34%;此外,有机废水和废渣的利用率也仅为0.6%和5.1%。
重点对黄连木、麻疯树、文冠果、光皮树、油桐、乌桕等主要木本燃料油植物进行良种化 解决现在低产低效林改造技术和丰产栽培技术 加快培育高含油量、抗逆性强且能在低质地生长的木本油料能源专用新树种。
在云南、贵州、四川等西南省 区 进行麻疯树、乌桕能源林示范;在陕西、河北、河南等省区进行黄连木、文冠果能源林示范;在湖南、湖北、江西等长江中下游省(区)进行光皮树、油桐能源林示范。
通过示范在木本油料主产区形成规模化种植基地。
重点加大纤维素原料生产燃料乙醇工艺技术的研发力度,攻克植物纤维原料预处理技术、戊糖已糖联合发酵技术,降低酶生产成本,提高水解糖得率,使植物纤维基燃料乙醇生产达到实用化。
在华东或东北地区进行以木屑等木质纤维为原料生产燃料乙醇的中试生产 在木本淀粉资源集中的南方省 区 形成燃料乙醇规模化生产。
主要发展大规模连续化生物质直接燃烧发电技术、生物质 煤混合燃烧发电技术和生物质热电联产技术 针对现有生物质气化发电技术存在燃气热值低、气化过程产生的焦油多的技术瓶颈 研发新型高效气化工艺。
麻疯树提炼“生物柴油”——宜宾长江造林局造林造出新型能源□左孝本记者石小云日前,长江造林局与某大学森林科学院共同投资在成都新建的“生物柴油”工厂,正式破土动工。
这标志着用麻疯树提取、加工的“生物柴油”已从实验阶段走向了开发应用阶段。
日前,记者在凉山、攀枝花一带的丛山里看到,一片片灌木绿叶青枝,郁郁葱葱,漫山遍野。
这就是3年前长江造林局以科学发展观开发的一个重要工程——极具经济价值的“生物柴油”工程的实验基地。
而今,这个基地派上了大用场。
3年前,国内最大的专业造林局——住地在宜宾的长江造林局与某大学森林科学院合作成立的四川长江科技有限公司,用麻疯树成功提取并加工出与柴油相近、但更为环保的燃油——生物“清洁柴油”获得成功。
这一技术成果,近两年来已大面积推广运用。
据了解,结出果子叫“小桐子”的麻疯树,为大戟科灌木,产于金沙江河谷一带的彝族居民区,当地人喜欢用小桐子来生火。
科研人员通过研究发现,野生麻疯树果实的最高含油量约为60%,超过油菜和大豆等常见油料作物。
四川长江科技有限公司经过一系列实验,成功提取了“生物柴油”。
通过对这种柴油的动力性、行车油耗、烟度排放、汽车加速噪音、发动机运行等5个项目进行测试,结果表明,生物柴油可适用于各种柴油发动机,并在闪点、凝固点、硫含量、一氧化碳排放量、颗粒值等关键技术指标上均优于国内零号柴油。
与传统柴油相比,这种“生物柴油”除更加清洁和高效外,还具有加工成本低廉以及可再生的优势,可在农村地区进行推广。
去年这一研究成果已通过四川省科技厅组织的专家鉴定。
科研人员了解到,我省野生的麻疯树数量不大,为了实现科技成果的转化,使之成为农民增收致富的产业,长江造林局从2002年以来,在凉山、攀枝花一带与农民签定协议,种植了10万亩麻疯树,目前已长到3米左右,今年夏季将挂果。
麻疯树每亩地平均可产干果660公斤、叶900公斤,每公斤干果价值0.6元,每公斤叶价值0.3元,每亩就将给农民带来经济效益666元,10万亩将给农民带来6600多万元。
麻风树种植技术教程一、麻风树的特性(一)生物学特性麻风树为喜光阳性植物,根系粗壮发达,具有较强的耐干旱瘠薄能力,枝、干、根近肉质,组织松软,含水分、浆汁多、有毒性而又不易燃烧,抗病虫害。
原产美洲,现广泛分布于亚热带及干热河谷地区,我国引种有300多年的历史。
野生麻风树分布于两广、琼、云、贵、川等省,以及非洲的莫桑比克、赞比亚等国,澳大利亚的昆士兰及北澳地区,美国佛罗里达的奥兰多地区、夏威夷群岛地区等均有分布。
干热河谷野生状态下的种子,一般一年一熟,少有一年两熟,枝、干具再生能力,种子发芽率在90%以上。
麻疯树生长迅速,生命力强,在部份地方可以形成连片的森林群落。
(二)生态学特性由于该树种植可用杆插法繁殖,而且成活率高,生长速度快,头年就有收成,产量逐年增加,果实采摘可达50年。
未来全国麻疯树种植面积至少可达3000万亩以上,预计可产柴油580多万吨(按每亩每年产干果650公斤,每公斤果可榨取0.3公斤柴油计),显示了良好的资源开发利用前景。
它不但人工造林容易,天然更新能力强,还耐火烧,可以在干旱、贫瘠、退化的土壤上生长。
适宜在热带、亚热带以及雨量稀少、条件恶劣的干热河谷地区种植,是保水固土、防沙化、改良土壤的主要选择树种。
麻疯树具有极强的生育繁殖能力,枝叶浓密,林地郁闭快,落叶易腐不易燃,改良土壤能力强。
生长在陡坡上的麻疯树林成为良好的生物防火隔离带。
(三)开发利用前景麻风树原为药用栽培植物,近期又发现其种子含油量高,是国际上研究最多的能生产生物柴油的能源植物之一。
麻疯树有很高经济价值,是世界公认的生物能源树。
其种仁是传统的肥皂及润滑油原料,并有泻下和催吐作用,油枯可作农药及肥料。
麻疯树为多年生耐旱型木本植物,适于在贫瘠和边角地栽种,栽植简单、管理粗放、生长迅速,麻疯树林3年可挂果投产、5年进入盛果期。
果实采摘期长达50年,种仁的含油率为60~70%,经改性后的麻疯树油可适用于各种柴油发动机,并在闪点、凝固点、硫含量、一氧化碳排放量、颗粒值等关键技术上均优于国内零号柴油,达到欧洲二号排放标准,被称为生物柴油树及最有种植潜力的油料作物品种。
麻风树的栽培与应用吕惠珍,余丽莹(广西壮族自治区药用植物园,广西南宁530023)麻风树(Jatropha curcas L.)是大戟科麻风树属落叶灌木或小乔木,别名又称小桐子、假花生、臭油桐、青桐木等。
树高3~6m,枝条粗壮,茎、叶、树皮均有丰富的白色的乳汁,内含大量的毒蛋白,多为药用栽培植物。
原产美洲,现广泛分布于亚热带及干热河谷地区,在我国的广东、广西、福建、云贵、台湾等地有半野生或栽培。
近些年又发现麻风树种子的含油量较高,能源的产出较为突出,已成为国际上研究最多的可生产生物柴油的能源植物之一[1],具有很高的经济价值。
因此,加强对这一多功能植物的栽培与应用具有重要现实意义。
1生物学特性麻风树为喜光阳性植物,生活于海拔300~1800m的温暖无霜的地区,要求年平均气温17~25℃,年降雨量在600~1000mm,常见于路旁和干河沟地带灌丛边缘[2],在山前冲积地带常有块状或带状的纯林分布。
其生长对土壤条件要求不严。
在我国亚热带地区栽培的麻风树每年初花期4月,果熟期10月[3]。
种子黑色,形似蓖麻籽,种子千粒重492.6g,出仁率60.1%。
种子含油量35.51%,粗蛋白15.49%,粗纤维21.59%,总糖11.12%。
种仁含油量59.31%,粗蛋白19.05%,粗纤维3.10%,总糖16.77%[4]。
麻风树可进行播种和扦插繁殖,栽植简单,成活率高,无论扦插繁殖还是裸根移植成活率均可达到90%以上;幼苗生长迅速,当年生苗高可达1m左右。
3a生苗高达2.5~3m,开始开花结果,5a进入盛果期,果实采摘期长达50a;由于麻风树根系粗壮发达,具有较强的抗逆性,可以在干旱、贫瘠、退化的土壤上生长,具有保水固沙、防沙化、改良土壤的功能;枝、干、根近肉质,组织松软,含水分、浆汁较多,有毒性但不易燃烧,抗病虫害。
2栽培管理麻风树的繁殖主要通过播种和扦插繁殖。
2.1播种地点和时间的选择由于麻疯树对土壤的酸碱性无特殊要求,故用苗床育苗的土壤也不用特殊改良,只需选择地势平坦,土壤无杂草,无建筑垃圾与杂物的壤土或山土均可,北方地区也可选择透气良好的沙壤土育苗。
生物柴油-麻疯树种植技术麻风树(Jatropha curcas L.)又名小桐子、绿玉树,芙蓉树、膏桐、黑皂,亮桐、臭油桐,青桐木,黄肿树,水漆,桐油树,假花生树,为大戟科(Euphorbiaceae)落叶灌木或小乔木。
为喜光阳性植物,因其根系粗壮发达,具有较强的耐干旱瘠薄能力的油料作物,又因枝、干、根近肉质,组织松软,含水份、浆汁多、有毒性而又不易燃烧和抗病虫害。
麻疯树种子含油率60%以上,经改性的麻疯树油可适用于各种柴油发动机,并在闪点、凝固点、硫含量、一氧化碳排放量、颗粒值等关键技术上均优于国内零号柴油,达到欧洲四号排放标准。
为此麻疯树被称之为生物柴油树。
种植麻疯树3年亩产干果600公斤,4-5年进入盛果期,年亩产干果800公斤以上,每亩年产值1500元以上,一次种植可连续收获20-30年之久。
麻疯树种子的苗床育苗繁殖技术与大田造林栽培方法,其操作流程细节如下:1:苗床的选地要求:由于麻疯树对土壤的酸碱性无特殊要求,故用苗床育苗的土壤也不用特殊改良,只需选择地势平坦,土壤无杂草,无建筑垃圾与杂物的壤土或山土均可,北方地区也可选择透气良好的沙壤土育苗。
去除杂草等杂物后的育苗地,应用人工调整平坦,同时应配合平整地势,对土壤作杀虫处理,为防止地老虎等地下害虫对出芽后的幼苗形成侵扰,可选用呋喃丹按相应比例拌沙土撒施地表,然后翻入土壤中,杀灭地下害虫,如土壤过分贫瘠,也可配合施入全元素复合肥或有机肥以补充土壤肥力,将地整平。
2:麻疯树的播种季节:在亚热带以南地区,麻疯树可全年播种,不受季节影响。
在亚热带以北地区,通常可于每年的阳历七月份以前播种育苗,当年生的幼苗株高可达50-80厘米左右。
3:苗床的播前灌溉:经平整后的苗床应保证土壤的相应潮湿,如土壤过分干燥,应对其进行适当灌溉,灌溉的地表只需保持适当潮湿即可,不用大水漫灌,待稍干后即可进行播种。
4:种子的播前处理:为提高麻疯树种子的出芽率,可在播种前将种子用清水浸泡8-12小时,再用1:5000的高锰酸钾水溶液进行浸泡消毒处理5-10分钟,经浸泡消毒后的种子,可大大提高种子的发芽率,同时也能明显缩短种子的发芽时间,对后期的幼苗生长极为有利。
与所有物种一样,麻疯树的研究是由两条绳索牵动的,即自身潜力的开发与科学技术的进步。
麻疯树引起注意是它的种子作为泻药可用于口服咀嚼,枝叶浓汁的消炎等医疗作用,以及干种子可点燃的照明用途(Watt JM et al, 1962)。
但大戟科植物多是有毒的,其毒性来源于本身的刺激性油脂和蛋白质成分。
在没有分离纯化的条件下,人类将麻疯树中引起腹泻等的成分命名为Curcin (Schwarting AE,1963),即“麻疯树毒素”。
麻疯树的研究从“描述生物学阶段”就开始了。
Felke (1913) 在其著作中曾讲述了1854年伯明翰30多位儿童缘于麻疯树种子的中毒事件。
1929年Brown AE and Massey RE 则描述了苏丹人民将麻疯树用作篱笆,称其为hedge plant 。
切片技术等兴起后,Adam SE et al(1974,1975)发现含麻疯树种子40% 和50% 的饲料会导致喂养的小鼠死亡率很高,喂养0.25-10g/kg/day份量麻疯树种子的山羊也会表现毒理性现象。
病害表现为鼻肠粘膜的炎症,小肠肺心的充血及溢血,肝脏和肾脂肪的变化。
这些病理现象与蓖麻和巴豆对动物的病害相似,具体是哪些成分引起了这些病理现象?人们开始寻找与蓖麻毒素(Ricin) 和巴豆素(Crotin) 相似的麻疯树毒素Curcin。
Stirpe T et al (1976) 粗分离了麻疯树种子蛋白得到三条蛋白峰,实验发现总种子和蛋白峰I对小鼠有毒害作用,总蛋白和蛋白峰I II都可以使网状细胞溶解而抑制细胞蛋白的合成,说明了Curcin存在于分离的粗蛋白中。
然而curcin蛋白依然没有得到纯化。
受到麻疯树汁液消炎疗效的启发,与桐油在肿瘤促发中功能研究同步,人们开始关注大戟科的麻疯树中二萜化合物(佛波酯及相似物)在肿瘤促发中的作用。
Rojanapo W et al (1987) 发现麻疯树根中提取的五种二帖都不能诱使沙门氏菌TA98 TA100突变。