束靖,王信宏,馬曉君

(山東農業(yè)工程學院,山東濟南 250100)

酸棗(Ziziphusjujubavar.spinosa)為鼠李科棗屬植物(圖1),其種子即酸棗仁。酸棗仁作為大宗中藥材被廣泛應用于臨床,具有養(yǎng)心補肝,寧心安神,斂汗,生津等功效?，F代藥理學研究表明,酸棗葉、果肉和樹皮等部位也含有大量功能物質,具有廣闊的開發(fā)潛能和市場前景。近年來,由于在食用、保健和藥用方面的重要價值,人們對酸棗產品的需求不斷增長,導致酸棗仁、酸棗葉等中藥及保健產品價格居高不下。酸棗產業(yè)受到越來越多市場的青睞,巨大的需求與資源供應之間的矛盾日漸突出。

圖1 酸棗結果狀

由于酸棗耐鹽堿、耐貧瘠、耐干旱等特性,可以充分利用鹽堿地、干旱山坡、丘陵等土地資源進行種植,是干旱崗坡山地、鹽堿地適宜的生態(tài)經濟樹種,已成為地方政府在推進鄉(xiāng)村振興進程中大力扶持的特色產業(yè)[1]。但在酸棗產業(yè)化發(fā)展進程中從資源、種植到加工存在諸多問題,這在一定程度上影響了種植戶的積極性,制約了酸棗產業(yè)的健康發(fā)展。筆者對中國酸棗產業(yè)發(fā)展現狀進行了綜述,對酸棗產業(yè)未來研究方向和發(fā)展趨勢進行了預測,提出了其產業(yè)化發(fā)展路徑,為酸棗產業(yè)未來可持續(xù)發(fā)展提供指導。

1 酸棗產業(yè)現狀

1.1 酸棗的研究現狀及產業(yè)發(fā)展機遇

在“健康中國”國家戰(zhàn)略背景下,酸棗作為藥食同源中藥材正在進入市場需求快速發(fā)展階段。酸棗仁性平,味甘、酸,在藥品、化妝品和食品等領域開發(fā)前景廣闊。以保健食品種類計算,酸棗仁在所有中藥材中出現頻率排在第20位[2]。

酸棗野生資源主要分布在中國遼寧、內蒙古、河北、山東、山西、河南、陜西、甘肅、寧夏、新疆、江蘇和安徽等地區(qū)。目前酸棗仁供應主要依賴于野生酸棗,而野生酸棗資源量逐年下降、采收勞動力不足等因素造成了酸棗仁價格的不斷上漲(圖2)。根據康美中藥網、中藥材天地網提供的河北和山東兩個酸棗仁主產區(qū)的價格來看,自2018年以來酸棗仁價格逐步上漲,尤其是2021年之后酸棗仁價格直線上升。已從2018年的不足200元/kg上漲到2023年的1 000元/kg。

圖2 河北、山東產區(qū)酸棗仁價格走勢圖

據統(tǒng)計全國野生酸棗仁產量約8 000～10 000 t,市場需求量2～3萬t,供求嚴重失衡。因此,發(fā)展野生酸棗人工栽培成為必然趨勢,這是發(fā)展酸棗產業(yè)難得的歷史機遇。近年來,中國酸棗產業(yè)呈區(qū)域性發(fā)展的特點,主要集中在河北、山東、陜西等地。雖然各地產區(qū)每年都會產出大量酸棗,但真正能夠大規(guī)模生產酸棗仁的地方主要集中在河北內丘縣、贊皇縣以及山東汶上縣。隨著市場需求的不斷增加,進口酸棗仁(理棗仁)由于不符合藥典標準而被逐出市場,加上較高的價格及政府支持力度的提升,吸引了廣大藥材種植戶不斷擴大酸棗的種植面積。據報道,河北省目前人工種植和野生酸棗面積約2.33萬hm2,計劃到2025年擴大到3.33萬hm2[1]。

1.2 酸棗副產物發(fā)展及利用現狀

在酸棗仁作為藥食兩用中藥材被廣為利用的同時,酸棗副產物也因具有較高的經濟價值而引起人們的重視與利用,包括酸棗葉、酸棗花、酸棗果肉、酸棗核殼、酸棗樹根和樹皮等。

酸棗葉被稱為“東方睡葉”,其化學成分主要有三萜及皂苷類、黃酮類等[3],酸棗葉中的五環(huán)三萜皂苷具有明顯的安神功效。試驗觀察到,酸棗葉提取物可增加巴比妥鈉誘導的小鼠睡眠發(fā)生率并抑制苯丙胺的中樞興奮作用[4]。還有藥理學研究認為,酸棗葉具有抗氧化[5,6]、保肝[7]和抗真菌[8]等功能。目前,酸棗葉最常見的加工方式是殺青、揉捻后炒制成為保健茶[9,10](圖3)。酸棗葉經發(fā)酵或粉碎后還被用來作為功能性食品的原料,被制作成為餅干、蟲茶、食用矯味劑等[11]。

圖3 酸棗葉、芽相關產品

酸棗果肉營養(yǎng)豐富,包括多種維生素、有機酸、礦質元素和可溶性糖等。高效液相色譜法分析發(fā)現,酸棗中含有草酸、蘋果酸、乳酸、酒石酸、乙酸、檸檬酸和琥珀酸等有機酸,而且有機酸含量非常高[12]。鮮酸棗果肉中的可滴定酸含量高達0.29%～6.33%[13]。酸棗成熟果肉的維生素C含量很高,是蘋果和梨的100多倍[12]。目前,酸棗果肉的利用研究多集中于發(fā)酵后開發(fā)成酸棗醋以及打粉后開發(fā)的酸棗面、酸棗汁等。郭盛[14]等研究表明,成熟酸棗果肉中含有與酸棗仁相同的三萜皂苷類成分,具備開發(fā)成鎮(zhèn)靜催眠、抗抑郁及甜味抑制劑等保健產品的價值。酸棗為典型的蟲媒花,其花量大,蜜腺具有特殊的清香味,是中國華北華東地區(qū)重要的蜜源植物之一[15]。酸棗蜂蜜茶色透亮,不易結晶,其味酸中略帶微甜,有開胃健脾、生津止渴之功。酸棗仁油具有鎮(zhèn)靜安神、抗抑郁、抗腫瘤、降血脂和抗氧化等多重藥理活性,使其在藥品、食品和化妝品等領域開發(fā)前景廣闊[16]。酸棗核殼中含有木質素類及礦物質成分。酸棗樹根中含有三萜類、黃酮類、生物堿及甾醇類等物質[17]。

1.3 酸棗砧木的利用

由于酸棗與棗親緣關系較近,加之酸棗耐鹽堿、抗旱、耐貧瘠和適應性強等特性,20世紀60年代開始,利用酸棗嫁接大棗的技術被廣泛研究與推廣[18,19]。姚勝蕊、陳彩霞、張本友等發(fā)表了關于利用酸棗嫁接棗樹及建園的技術要點[20-22]。目前,生產上大多用酸棗作為紅棗的砧木,在新疆等地得到了大面積推廣[23],在遼寧等地也利用酸棗砧木嫁接來解決梨棗的凍害問題[24]。在國家發(fā)展林果業(yè)上山上坡,鼓勵利用“四荒”資源的今天,酸棗砧木的優(yōu)勢會更加突出,對于棗產業(yè)發(fā)展具有重要意義。

2 酸棗產業(yè)發(fā)展面臨的問題

2.1 野生資源量銳減

筆者團隊在對酸棗野生資源調查過程中發(fā)現,由于農村勞動力進城務工、勞動力價格上漲等因素導致漫山遍野采摘酸棗的意愿降低,越來越多地將酸棗植株砍伐整理后集中脫果。這種破環(huán)性的采收方式使得野生酸棗資源急劇銳減,嚴重破壞了酸棗群落的天然更新,導致野生資源產量出現大面積萎縮。加之,酸棗人工種植受限于種苗數量等因素,人工種植面積的擴展較慢,酸棗市場產生了較為明顯的供需矛盾。

2.2 種質資源較為雜亂

長期的野生生長狀態(tài)以及異花授粉特性,導致酸棗遺傳的多樣性,果形、果實風味、藥用成分含量等性狀分離嚴重。1981年曲澤洲對酸棗的歷史、類型和利用等方面進行了全面論述,并將酸棗果形歸納為圓酸棗、長酸棗、秤砣酸棗、牛心酸棗、尖果酸棗和扁果酸棗六種類型[25]。之后丁雯[26]對酸棗種質資源的綜述性文章中提到對酸棗果實外觀性狀的描述多達50余項,同一產地甚至同一產地不同植株上酸棗各農藝性狀差異也很顯著。文獻檢索中發(fā)現有關酸棗仁藥用成分的報道,其中酸棗仁皂苷A最低約0.03 mg/g[27,28],最高約1.67 mg/g[29],兩者相差53倍。

2.3 栽培技術和品種選育工作滯后

《我國古代的棗樹栽培》一文中認為,酸棗是棗的野生種[30],在3 000年的棗樹栽培歷史中,酸棗一直處于野生狀態(tài)。由于近年來酸棗仁藥材的價格不斷上漲,酸棗的人工種植逐漸興起,人工種植歷史較短,雖然出現了一些關于直播建園、寬窄行密植、起壟栽培等技術的研究[31,32],但實際生產中,酸棗種植依舊是較為原始粗放的模式,種植行株距、施肥、施藥、灌溉等種植管理沒有規(guī)范可依,尤其是缺乏鹽堿地、貧瘠荒地、干旱山坡等土地上的種植栽培技術。

目前,中國酸棗種質資源的研究主要集中在資源的調查收集、保護利用和鑒定評價方面。酸棗種質創(chuàng)新利用技術不高的問題依舊存在,雜交育種尚未取得根本性突破,極大地限制了種質資源的高效利用,缺乏具有重要育種和栽培利用價值的優(yōu)異資源,種質資源精準鑒定評價技術也有待進一步研究。

不同區(qū)域、不同居群和不同植株酸棗在形態(tài)、口感風味、藥用成分上的差異為酸棗品種選育提供了豐富的材料。但相比較于蘋果、桃等水果,較短的栽培和品種選育歷史使得酸棗很難通過傳統(tǒng)的育種手段培育出特異性、一致性和穩(wěn)定性均較高的品種。目前,通過審定的一些酸棗品種也由于普及率、接受率低等問題沒有得到大面積推廣?；靵y的種質資源嚴重制約了酸棗仁藥材以及酸棗葉、酸棗果肉等產品的批次穩(wěn)定性,也在一定程度上制約了酸棗產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2.4 基礎加工環(huán)節(jié)落后,非藥用部位利用率低

雖然人們已經意識到酸棗葉、果肉等非藥用部位的重要價值并進行了相關產品開發(fā),但是產品開發(fā)與研究尚處于起步階段,加之缺少龍頭加工企業(yè)帶動,目前酸棗產業(yè)在基礎加工環(huán)節(jié)依舊處于一元化階段,主要的經濟收入來自酸棗仁。產業(yè)上游,經銷商一般收集帶果肉的酸棗鮮果或干果,鮮果或干果脫肉后進行機械破殼。在酸棗仁加工過程中,每30 kg酸棗鮮果僅能產出1 kg 酸棗仁。大量的酸棗果肉、酸棗葉等非藥用部位多被丟棄,利用率低。據統(tǒng)計,每年近10萬t酸棗果肉等非藥用部位被廢棄[14]。落后的加工過程一方面造成果肉的大量浪費,另一方面會產生酸水和廢渣,對環(huán)境造成破壞。

3 未來研究方向與發(fā)展趨勢

3.1 酸棗產量、品質形成規(guī)律的研究

由于人工栽培歷史較短,酸棗的生物學特性、養(yǎng)分需求規(guī)律、產量和品質形成規(guī)律以及產量和品質調控規(guī)律等尚不清楚,栽培措施對酸棗仁產量、三萜皂苷形成的影響也不清晰。未來應對酸棗的生物學特性、光合性能和生長勢、果實發(fā)育規(guī)律、豐產性和果實經濟性狀等進行測定;針對酸棗仁及其副產物的產量和品質形成過程,通過表型組學、轉錄組學、代謝組學和全基因組學等多組學結合的方法,建立表型組、基因組和代謝組大數據平臺并解析酸棗重要經濟性狀的形成過程;通過分離群體構建、表型性狀與基因組關聯(lián)、共表達網絡進化等分析,研究酸棗其產量、品質、果實顏色、口感、貯藏特性以及活性物質成分等重要經濟性狀的形成規(guī)律,為酸棗高產、優(yōu)質、高效和可持續(xù)栽培措施的研究奠定理論基礎。

3.2 完善酸棗標準化生產

一方面要結合酸棗仁產量、品質形成規(guī)律的研究,挖掘種植端酸棗仁品質控制的關鍵因素,根據種植區(qū)域氣候、土壤條件制定酸棗仁生產標準化操作規(guī)程(SOP),規(guī)范施肥、澆水、噴藥和修剪等生產管理過程,便于農戶標準化操作;建立酸棗仁生產質量追溯體系,保證從建園、定植、栽培管理、采收和加工、包裝、貯運到發(fā)運全過程關鍵環(huán)節(jié)可追溯。

另一方面應將酸棗的標準化生產與機械化、信息化進行充分結合。從種植的各個步驟考慮栽培措施的開發(fā)與機械化研發(fā)的有機結合,如株行距設置應方便機械化除草、施肥、采收;要考慮酸棗的種植與現代智慧農業(yè)相結合,建立酸棗水肥需求及光合速率模型,計算農田環(huán)境參數下對環(huán)境因子的調控目標值,基于大數據建立預測模型,探尋溫度、光照、二氧化碳、水、肥與產量品質之間的關系,構建基于作物需求的多因子環(huán)境調控系統(tǒng)。

3.3 酸棗耐鹽堿機理研究及鹽堿地種植技術開發(fā)

習近平總書記強調,加快挖掘鹽堿地開發(fā)利用潛力,努力在關鍵核心技術和重要創(chuàng)新領域取得突破,將科研成果加快轉化為現實生產力,體現了由鹽堿地治理改造到適應、保護、利用的科學性思維。酸棗是具有巨大價值的耐鹽堿植物,應明晰酸棗耐鹽堿的生理和分子機理,充分利用酸棗耐鹽堿的種質和基因資源。建立酸棗耐鹽堿評價體系,篩選優(yōu)質耐鹽堿酸棗種質材料;發(fā)掘耐鹽堿分子標記、分離關鍵基因并解析其調控網絡;明晰酸棗種質的特色基因以及該類基因在育種中的地位;開發(fā)高效基因功能鑒定技術,包括病毒誘導基因沉默和穩(wěn)定過表達以及高效基因編輯技術;配套鹽堿地酸棗育苗、水肥措施、整形修剪和生態(tài)防控技術等,集成鹽堿地酸棗栽培技術體系。加大黃河流域酸棗種植推廣力度,在生態(tài)利用黃河下游鹽堿地資源的同時,緩解市場對酸棗相關資源日益增加的需求壓力。

3.4 酸棗大健康產品開發(fā)及產業(yè)示范

在中醫(yī)藥健康理論指導下,對酸棗及藥食同源相關原料進行合理組方協(xié)同增效,利用微生物深層液體發(fā)酵提高功能物質的含量、建立功能物質的高效綠色生產工藝,開發(fā)可穩(wěn)態(tài)保持的劑型。研發(fā)機理清晰、質量可控、安全有效、附加值高的健康產品。

針對酸棗果肉、酸棗葉中的的黃酮類、多酚類、多糖類、皂苷類化合物,探究酸棗副產物中功能成分含量與抗氧化性的量效、構效關系;采用網絡藥理學及蛋白組學、代謝組學和轉錄組學等多組學技術,進行代謝通路分析,研究代謝途徑,探究作用機制。以酸棗果肉、酸棗葉為原材料,創(chuàng)制高生物利用率劑型的,具備促進睡眠等大健康副食品,通過對食品的質構、消化能力、營養(yǎng)特性分析,優(yōu)化生產工藝,形成穩(wěn)定的大健康產品。