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申烨华:沙漠中的野樱桃

    发布时间:2014-12-01

   2012年年末,“美国大杏仁不是杏仁”的事实被各家媒体广泛报道,因为翻译不当造成的误解就此消除。售价不菲的“美国大杏仁”不再被误解成做杏仁茶的原料,而是在植物分类上归于桃属(中国学名是扁桃),这种植物种子自身的价值也开始受到普通消费者的关注。     

 

本刊记者  任 杰 

   

   美国大杏仁学名为普通扁桃,又名巴旦杏、巴旦姆、大杏仁,是世界著名的干果和木本油料树种。长柄扁桃属扁桃亚属,又叫野樱桃,分布于我国内蒙古和陕西,主要分散于干草原地带的固定、半固定沙地,石砾质阳坡及山麓。具有适应范围广、抗旱、固沙、抗风蚀能力强等优良特性,对我国西北干旱、半干旱地区山地和沙漠地带保土固沙具有重要意义,是沙漠治理的先锋树种。

长柄扁桃树生出新希望

   1964年出生的女教授申烨华,现任西北大学化学与材料科学学院副院长、博士生导师。从业以来,她一直从事资源化学、化学生物学与分析化学的教学和科研工作。而说到她与长柄扁桃结缘,时间要追溯到2003年。
   神木县生态保护建设协会秘书长张应龙在自己承包的沙地内,发现一种种仁含油量很高的植物。他联系到西北农林科技大学郭春会教授,经鉴定为长柄扁桃。
   “长柄扁桃能不能进行种植利用呢?”带着这样的疑问,在郭春会的介绍下,张应龙找到申烨华教授。结果他们的想法不谋而合——希望能够开发长柄扁桃在防沙和经济上的双重潜力。
   申烨华教授带领的研究团队最早从事长柄扁桃产品的开发研究工作,将长柄扁桃从一种野生植物开发为治沙油料植物,使沙漠治理产生经济效益,提高群众治沙积极性。研究表明,长柄扁桃种子中种壳占70%左右,种仁占30%左右,种仁中油脂占48%~52%,苦杏仁苷占3%~3.2%,蛋白占21%~23%。根据这些特点,团队开发出长柄扁桃食用油、生物柴油、生物航油、生物润滑油、手工皂、塑料、甘油、苦杏仁苷、蛋白粉、饲料原料和活性炭等十多种高附加值产品,并进行了长柄扁桃食用油、苦杏仁苷等产品的试生产,实现了长柄扁桃的高值综合利用。
   长柄扁桃食用油是研究团队开发的一项代表性成果。研究表明,长柄扁桃种仁出油率43%~46%,长柄扁桃油不饱和脂肪酸含量高达96%以上,调节血脂的功能优于橄榄油,抗氧化和保护肝脏的作用与橄榄油相当,有望开发为世界一流的食用油。此外,研究团队还研发出能够生产高品质长柄扁桃食用油和利于后续产品生产的一体化低温冷榨生产工艺。2013年11月,长柄扁桃食用油被国家卫生和计划生育委员会批准为新食品原料,目前已有三家企业试生产的长柄扁桃食用油产品问世。我国三分之二的食用油依赖进口,利用长柄扁桃既可治理沙漠,又可建成油料基地,将为缓解食用油匮乏发挥重要作用。
   在和平年代长柄扁桃油可以作为食用油,而在战时等特殊时期,也可以作为生物能源。研究团队完成了长柄扁桃油生产生物柴油的研究,进行了500L反应器的放大实验,转化率98%以上,产率96%以上。生物柴油的各项指标均符合国家标准并且硫含量低于标准一个数量级,对环保具有重要意义。依据核心技术,研究团队还成功开发出广谱废弃油脂生产生物柴油的新技术与新设备,常压下生产合格的生物柴油,转化率98%以上,产率97%以上,具有产品收率高、消耗低、无新增污染物、投资低等优点,与普通生物柴油生产技术相比,每吨产值可提高1200元。2014年,该项技术在成都眉山金象工业园区落地,合作建设10万吨/年规模生物柴油生产厂,预计2015年年初正式投产。针对长柄扁桃油研究团队还进行了生物航油、生物润滑油、手工皂和塑料的初步研究。
   苦杏仁苷具有抗炎、抗过敏、抗菌及抗肿瘤的功效,市场应用前景广阔,研究团队完成苦杏仁苷提取新工艺的研究,较原有成本降低50%左右。每吨长柄扁桃苦杏仁苷,产值可达200万元左右,经济效益显著。
   提取苦杏仁苷后的油粕中蛋白含量约为40%~42%,蛋白提取率50~60%,蛋白含量95%左右。长柄扁桃蛋白粉含有多种人体所需的矿质元素,具有良好的抗疲劳、提高记忆力和免疫力的功能。
   长柄扁桃种壳占长柄扁桃种仁的70%左右,是长柄扁桃油生产过程中的主要副产品。为了综合利用长柄扁桃种仁,不留废弃物,研究团队将长柄扁桃壳开发为活性炭,其碘吸附值及亚甲基蓝吸附能力均能达到国标规定的极优品要求,不含有害元素,可作为食品、医药等行业的脱色剂。研究团队还研制出一条绿色无污染的活性炭制备工艺,较原有工艺无污水排放,并形成有机肥水。活性炭的比表面积可达2033m2/g,用于超级电容器等研究,获得了较好的功率密度、稳定性和持久性,具有良好的电容性能。

打造长柄扁桃沙产业基地

   “沙间绿意薄如雾,树色遥看近却无”,榆林地区在经过60年的“治沙”后,如今被联合国称为“人类历史的奇迹”,但美中不足的是,榆林地区主要是生态林治沙,经济效益不高,主要靠国家支持。如果大力推动长柄扁桃沙产业的发展,那么种植基地可以防沙固沙,产品生产可以带来丰厚的经济效益,使沙漠治理产生造血功能,并拓展可利用的土地资源。
   在榆林能源化工产业发展的同时,打造一个长柄扁桃沙产业,成为榆林可持续发展经济的重要组成部分,是从未有人涉足过的全新领域。申烨华团队与合作者张应龙敢为人先,勇于探索。两人合作分工,申烨华团队负责产业化开发,张应龙负责基地建设。为了让更多的人认识长柄扁桃,了解长柄扁桃在沙漠治理中的作用和价值,申烨华和张应龙一起寻找各种途径向各级政府及管理机构介绍,申烨华还通过参加学术研讨会等机会向同行宣传推广。
   鉴于长柄扁桃优良的治沙效果和较高的经济价值,其产业发展逐渐受到国家科技部、陕西省政府、省林业厅、省科技厅、省质量技术监督局、榆林市政府、市林业局、市科技局、西北大学、内蒙古九通科技投资有限公司等各级部门、单位和领导的高度重视和大力支持。经过近十年的努力,在各级政府和主管部门以及诸多有识之士的组织与推动下,申烨华和张应龙心中打造基地建设的蓝图,慢慢实现。
   2010年全国政协委员厦门大学郑兰荪院士在全国政协会议上提交了“关于大力发展沙生油料作物,建立沙漠治理的新模式”的提案。国家林业局在答复中指出“在沙产业发展规划和林业生物质能源发展规划中,重点考虑长柄扁桃的基地建设和加工利用问题,拟将长柄扁桃作为发展沙生油料作物和生物质能源的重要树种。”
   2011年,国家林业局正式批准陕西省实施百万亩长柄扁桃基地建设方案。榆林市政府也将长柄扁桃沙产业发展列入榆林市“十二五”发展规划,计划在拥有地下黑色能源的同时,再造一个地上的绿色资源库。这一举措不仅对陕北地区,乃至北方半干旱荒漠地区植被的恢复、经济的发展等具有重要意义。
   2012年4月,由科学院郑兰荪院士担任主任委员,工程院张生勇院士担任副主任委员,研究团队的成果“长柄扁桃高值综合开发及其沙漠治理应用”通过了陕西省科技厅鉴定。鉴定委员会认为“该成果将长柄扁桃从一种野生植物开发为经济治沙植物,为沙漠治理产业化及可持续发展提供可靠的技术支持,以长柄扁桃为原料开发食用油、生物柴油等研究工作为国际首创,项目总体技术达到国内领先水平。该项目对治理沙漠、改善生态环境质量,发展食品和能源工业具有重大意义”。
   2012年7月,全国政协环资委副主任、国家林业局原局长贾治邦带领国家林业局资源司、科技司、场圃总站、防沙治沙办、三北局、中国林科院等司局级领导一行莅临榆林市考察调研林业建设及长柄扁桃发展情况,申烨华教授作了题为“沙生植物长柄扁桃高值利用及制品开发”的汇报,贾治邦指出“长柄扁桃基地建设对加强生态建设和保障粮油安全、能源安全以及处理好生态效益与经济效益关系等具有深远的战略意义。”
   2014年6月,国家林业局在神木举行了全国长柄扁桃产业发展现场会。全国政协副主席罗富和、全国政协人口资源环境委员会主任贾治邦等出席会议。申烨华教授受邀作大会报告。罗富和指出“长柄扁桃是由乡土树种带动产生的新产业,实现了由单一生态建设转变为兼顾促进经济发展、农民增收的生态和产业相结合的良性发展,呈现出良好的发展势头”。讲话中对申烨华教授的研究成果给予了肯定,并多次指出了申烨华教授所研究内容的必要性和重要性。
   如今,长柄扁桃的种植前景也为市场看好,陕西、内蒙古等地长柄扁桃主产区群众栽植长柄扁桃的积极性高涨,栽植面积不断扩大。在榆林市林业局的具体组织领导下,榆林地区已种植长柄扁桃30万亩,发现野生林10万亩。
   长柄扁桃基地建设初具规模,有效改善了周围的生态环境,基地所在地秃尾河上游的生态环境得到明显改善,赤麻鸭、白琵鹭等大量野生鸟类回归。合作单位建成的长柄扁桃基地中,农民通过采收种子,户均收入达到1万元,农民通过种植长柄扁桃每亩增收1000元。2013年,三家企业试生产的长柄扁桃油已经问世,苦杏仁苷也有部分产品出售。长柄扁桃沙产业初步形成。
   在长柄扁桃沙产业发展的带动下,申烨华及其研究团队还对其他沙漠植物进行了研究,如沙芥、沙棘、油莎豆、蓖麻等。他们期望,有更多的沙生经济植物成为沙漠经济的主力军。

与沙漠和谐共存

   西北的风沙让很多男人望而却步,申烨华却在这片贫瘠的土地上扎了根、开了花,就如同山坡上美丽的野樱桃,在结出丰硕果实的同时,也佑护着这一方水土。
   2003年,申烨华在日本大阪大学任访问学者。也就是这一年起,为支持地方经济和生态文明建设,促进陕北能源化工基地可持续发展,她开始带领研究团队深入陕北榆林沙区,围绕“沙生植物高值利用及沙漠治理”进行了近十年的艰苦研究。
   最初的研发思路是:以发掘和研究当地适生植物的高值利用及制品开发为手段,以产品开发关键技术的创新为核心,通过新型沙产业的发展带动沙漠地区经济林的建造,在陕北沙漠区域再造一个地上的绿色资源基地,以此探索与实践新型的“沙产业支撑的可持续沙漠治理新模式”,为陕北能源化工基地的可持续发展提供重要的途径。
   她说,这种新型的沙漠治理方式,不仅可以将沙害转变为无害,同时也可以将荒地转变为可利用的土地资源。通过发展新型沙产业带动生物质资源林建造和沙漠治理,使陕北沙漠区域成为一个绿色资源基地。这不仅能够扩大陕西省绿化面积,同时也可以为低碳经济、节能减排和食品、材料与能源等相关产业提供重要支撑,使沙漠治理实现生态效益、经济效益和社会效益的三重最大化。新模式对生态恢复、经济发展、土地流转、农民致富、粮油安全、能源安全、煤矿开采区可持续经济发展等都具有重要意义。
   然而随着研究的深入,对沙漠感情的日渐深厚,以及对中国传统文化的深入理解,申烨华的理念也逐渐发生了转变。她认为人类不应该以主宰者的身份“治”理沙漠,而应挖掘沙漠优势,顺应沙漠特点,与之和谐共存。近期,他们又提出“立体化沙漠生态产业示范基地”的建设规划。这种生态产业以长柄扁桃林为核心,考虑生物多样性,通过乔灌草菌相结合的方式种植经济植物,同时引进沙漠花卉示范园、经济动物养殖、蓝藻培育、太阳能利用、景观旅游、沙漠主题文化产业等,构建立体化沙漠生态产业链,形成人类与沙漠和谐共存的良好关系。

硕果累累

   申烨华的老家在榆林,家乡情结和社会责任感支持她走过这艰苦的十年,同时也收获了累累硕果。十年间,她带领李聪博士、陈邦高级工程师等研究团队成员,与合作者张应龙一起围绕沙生植物长柄扁桃产业开发与种植繁育技术以及生物柴油新技术等,获国家发明专利授权16项(西北大学为第一发明人10项),实用新型授权2项,申请国家发明专利13项,向企业转让国家发明专利1项,3项科研成果通过省级鉴定。“长柄扁桃高值综合开发及其沙漠治理应用”成果获得陕西省榆林市科学技术奖一等奖。
   同时,申烨华作为项目主持人或技术负责人承担国家科技部惠民计划、国家自然科学基金、陕西省科技统筹重大专项、陕西省“13115”重大专项、美国波音公司等科研项目20余项,发表相关研究论文20余篇。长柄扁桃和生物柴油相关技术入选国家发改委重点推广的低碳技术目录。
   在科研的道路上,“单枪匹马”不可能取得大的成功。为提升研发实力,拓展研发内容,申烨华积极宣传沙产业工作的重要意义,联合各方优秀人才,形成一支优秀的团队,共同攀登科技高峰,造福人类。申烨华与北京化工大学、第四军医大学、大阪大学、美国波音公司等著名高校与企业建立合作关系,聘请日本大阪大学教授宇山浩教授进行碳材料和油品精细化学品研究,邀请国家粮油研究院王瑛瑶研究员合作研究食用油行业标准,聘请西北大学尉亚辉教授研究种苗快繁技术,邀请日本志愿者富智坚博士合作开展动物和微生物的研究。目前,申烨华作为学术带头人,在西北大学组建了20余人的“沙漠植物资源开发”研究团队,由资源化学、化学生物学、分析化学、有机化学、材料化学、高分子化学等多学科专业人才组成,其中教授8人,副教授6人,中级以上技术职称4人,2人为教育部“新世纪人才”、3人为省“百人计划”特聘专家、3人为省“科技新星”。
   研究成果同时也受到学术界的关注,不断有学术会议邀请申烨华发言。每当收到这样的邀请,日程繁忙的申烨华都尽量挤时间参加,积极宣传“沙漠治理新模式”,希望能够为其他地区提供治沙参考。2012年,在大阪大学举办的“国际沙漠治理研讨会”上,申烨华作了特邀报告。
   许多的自主创新是持续创新的结果,没有稳定的创新团队和稳固的平台,这种持续创新是不可能实现的。在相关政府部门、西北大学以及企业的支持下,目前已经为长柄扁桃和沙生植物资源的研究搭建五个平台:2011年,榆林市政府先后成立了长柄扁桃基地建设领导小组、长柄扁桃工程技术研究中心,申烨华任首席专家;2012年,西安延长中立有限责任公司与西北大学、西安石油大学联合成立陕西省醇醚及生物质能源工程研究中心,申烨华任副主任;2013年,榆林市沙漠植物资源重点实验室成立,申烨华任实验室主任;2013年,西北大学成立植物资源与生态文明研究中心,申烨华任中心副主任;2014年,国家林业局复函同意依托陕西省治沙研究所、西北大学和陕西省榆林市沙漠王生物科技有限公司组建“长柄扁桃工程技术研究中心”,聘请申烨华教授为中心副主任、学术带头人。
   沙漠里的野樱桃,不但在沙土地上生了根,而且开了花、结了果。相信在不远的将来,她们会装点出一个美丽的新陕北。

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