瓜爾豆利用與研究進(jìn)展

黃健峰，王巖，崔曉光，陳愛國

（1.克拉瑪依巨豐匯農(nóng)生態(tài)農(nóng)業(yè)科技有限公司，新疆克拉瑪依834000；2.遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新中心，遼寧沈陽110161）

瓜爾豆（Cyamopsis tetragonoloba（L）Taubert）為豆科瓜爾豆屬，是一種耐旱、耐瘠薄、能增進(jìn)土壤肥力、適于機(jī)耕的優(yōu)良豆科作物。瓜爾豆種子胚乳富含非離子型半乳甘露聚糖即瓜爾膠，瓜爾豆膠及其衍生物具有較好的水溶性，且在低質(zhì)量分?jǐn)?shù)下呈現(xiàn)很高的粘度，由于這一特性，瓜爾豆膠主要用作石油水基壓裂液原料以提高石油產(chǎn)量。此外瓜爾豆膠還廣泛應(yīng)用在造紙、紡織、食品、香料、藥物及礦冶工業(yè)上，瓜爾豆又可作為蔬菜食用，其種子營養(yǎng)豐富，可替代糧食，植株可作飼料及綠肥。近年來，世界對瓜爾豆膠的需求不斷擴(kuò)大，對瓜爾豆的研究也逐漸增多。

1 瓜爾豆的特征與分布

1.1 形態(tài)特征

瓜爾豆是一年生直立草本植物，莖有5棱，復(fù)葉互生，小葉3片，呈卵圓形，葉邊近全緣或有不規(guī)則的缺刻。花小，腋生的總狀花序，萼5裂，花冠蝶形，旗瓣和龍骨瓣白色，翼瓣淺紫色，雄蕊10，連合為單體。莢果線狀長圓形，有5條隆起的縱脊，先端有喙，內(nèi)有8～10顆種子，種子圓形至橢圓形，胚乳約占其40%，含瓜爾膠約33%[1]。

1.2 起源和分布

瓜爾豆原產(chǎn)于非洲或熱帶亞洲，主要用作蔬菜、飼料、綠肥等，栽培于印巴次大陸西部半干旱地區(qū)。巴基斯坦種植地區(qū)在信德、拉合爾等省，印度種植中心為塔爾沙漠邊緣的拉賈斯坦邦和古吉拉特邦，美國于1903年開始從印度引種瓜爾豆，主要用作改良土壤和飼料作物，主要栽培在亞利桑那州、德克薩斯州、新墨西哥州等西南部的干旱地區(qū)，這些地區(qū)已形成規(guī)模化工業(yè)種植。

1.3 國內(nèi)引種情況

據(jù)資料記載，早在1920年瓜爾豆作為植物新品種就引入過我國云南，直至20世紀(jì)70年代，為解決石油工業(yè)對瓜爾膠的需要，先后從巴基斯坦和美國引入瓜爾豆共27個品系，分別在廣東、湖南、新疆等19個省、區(qū)、市正式推廣試種[2]。新疆自然環(huán)境與印巴次大陸瓜爾豆原產(chǎn)地自然條件相似，并且擁有克拉瑪依、吐哈、塔里木等多個大型油田，每年需要大量的瓜爾豆膠，促進(jìn)了瓜爾豆在新疆的大面積種植。2009年，克拉瑪依巨豐匯農(nóng)生態(tài)農(nóng)業(yè)科技有限責(zé)任公司分別在新疆烏蘇、疏附、克拉瑪依、莎車等地種植瓜爾豆，并進(jìn)行新品種選育和高產(chǎn)栽培技術(shù)的研究。

2 瓜爾豆的應(yīng)用

2.1 食用價值

瓜爾豆在印度、巴基斯坦和中國云南最早作為蔬菜作物栽培，其植株的幼苗、嫩葉和嫩莢含有豐富的碳水化合物、氨基酸、維生素等營養(yǎng)元素。處于營養(yǎng)生長期的瓜爾豆植株蛋白質(zhì)和干物質(zhì)含量高可作為牧草放牧或作為青飼料貯存，也可以作為綠肥作物翻壓入土壤，培肥地力。瓜爾豆還具有較高的藥用價值，研究表明，食用瓜爾豆種子或瓜爾豆膠可減少血液中血酯、膽固醇和尿中尿蛋白、尿酸的含量。瓜爾豆還具有治療胃潰瘍、便秘、妊娠期瘙癢癥、腸炎沙門氏細(xì)菌引起的腸炎、提高免疫功能等作用[3-5]。

2.2 工業(yè)價值

瓜爾豆膠是瓜爾豆產(chǎn)業(yè)的主要產(chǎn)品，是極為良好的增稠穩(wěn)定劑。瓜爾豆膠即種子中的胚乳多糖，其主要化學(xué)成分是半乳糖甘露聚糖，在結(jié)構(gòu)上，以α-1，4鍵相互連接的D-甘露糖為主鏈的不均勻地在主鏈的某些C6位上再連接D-半乳糖為支鏈，其平均半乳糖與甘露糖之比為1∶2。此結(jié)構(gòu)決定了瓜爾豆膠具有很強(qiáng)高度黏性和持水性，瓜爾豆膠在食品工業(yè)中可用作懸浮劑、增稠劑、成膜劑、乳化穩(wěn)定劑、粘合劑或保水劑，適用于制作調(diào)味醬、點(diǎn)心、餅餡、湯料等食品。瓜爾豆膠水化后能形成粘性很強(qiáng)的糊狀物，不透水，因而在炸藥工業(yè)中可用作防水劑，在采礦工業(yè)中可用作礦井泄漏堵塞劑的成分。在對礦石進(jìn)行濃縮、提純或?qū)I(yè)廢水進(jìn)行處理時，可用作絮凝劑和沉淀劑。由于瓜爾豆膠能和電解質(zhì)相互混用，因此可用作油井壓裂劑。瓜爾豆膠在造紙工業(yè)中的主要用途是增加紙的潮濕強(qiáng)度。在紡織工業(yè)中可用作增稠劑和上漿劑。在制藥工業(yè)中可用作增稠劑、藥片粘合劑或崩解劑，還可直接用作輕瀉劑。在化妝品工業(yè)中，可用于配制面膜、牙膏、剃須膏，它能使膏體具有滑動性，使膏體易擠出。此外，在配制各種洗滌劑時，可用來保護(hù)膠體。據(jù)統(tǒng)計，瓜爾豆膠已經(jīng)在20多個工業(yè)部門90多個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

3 瓜爾豆栽培研究現(xiàn)狀

3.1 栽培方式對瓜爾豆的生長發(fā)育與產(chǎn)量影響

鄭群[6]認(rèn)為，瓜爾豆的產(chǎn)量先隨密度的增加而上升，當(dāng)密度達(dá)到15 cm×15 cm時，產(chǎn)量最高，密度再增加，產(chǎn)量反而下降。瓜爾豆的千粒重隨種植密度的增加而降低，植株的葉片數(shù)、株高、單株有效花序數(shù)、單株產(chǎn)量等隨著種植密度的降低而增加，當(dāng)降到行株距為15 cm×20 cm或20 cm×15 cm時，這些指標(biāo)均達(dá)最大值，當(dāng)種植密度進(jìn)一步降低，達(dá)到行株距為15 cm×25 cm或25 cm×15 cm時，指標(biāo)反而下降。

3.2 瓜爾豆對溫度的要求

鄭光華等[7]認(rèn)為，瓜爾豆種子發(fā)芽的最適溫度為25～30℃，低于或等于10℃種子不發(fā)芽，35～40℃對種子的發(fā)芽影響不大，冷凍干燥可減輕低溫浸種的不利影響。

3.3 瓜爾豆對光照的要求

瓜爾豆對光照的要求較嚴(yán)格，在其生長發(fā)育過程中需要較強(qiáng)的光強(qiáng)，是一種嚴(yán)格的短日照作物[8]。瓜爾豆對光強(qiáng)的反映敏感，當(dāng)光強(qiáng)降低至自然光強(qiáng)的50%和25%時，其產(chǎn)量分別降至 43.79%和35.08%。光照減弱，植株的伸長生長加快，莖粗降低，節(jié)間伸長，莖粗/株高的值降低，葉片變薄，葉面積前期減小、后期增大，葉片干物質(zhì)含量下降，瓜爾豆的單株花序數(shù)、單花序莢數(shù)、種子千粒重等降低，使瓜爾豆子的單株產(chǎn)量和總產(chǎn)量降低[9]。

3.4 瓜爾豆對水分和土壤的要求

吉雪花[10]采用膜下滴灌方式，研究4個水分處理，即 W0極度脅迫（灌水量 450 m3/hm2）、W1重度脅迫（灌水量1 530 m3/hm2）、W2輕度脅迫（灌水量1 890 m3/hm2）、W3充分灌溉（灌水量 2 250 m3/hm2）對瓜爾豆生長與逆境生理指標(biāo)的影響，結(jié)果表明，W2處理對瓜爾豆產(chǎn)量性狀和各生理生化指標(biāo)的影響較為明顯。

瓜爾豆對土壤的適應(yīng)范圍廣，最適宜生長在肥沃、疏松和砂壤土上。瓜爾豆對水澇敏感，但耐鹽耐堿，是極好的土壤改良作物，適宜與高梁、小粒谷類作物和蔬菜輪作。

3.5 瓜爾豆主要病蟲害

瓜爾豆病害較為嚴(yán)重，主要有根腐病、葉斑病、病毒病等，及時進(jìn)行防治是增產(chǎn)的關(guān)鍵[11]。蟲害主要有豆蚜蟲、芝菁蟲、紅背安緣蝽、莢癭蚊。

4 建議

自瓜爾豆膠進(jìn)入中國市場以來，在石油工業(yè)中得到迅速推廣應(yīng)用，國內(nèi)對其的需求量增加很快，我國瓜爾豆膠大部分依賴國外進(jìn)口，石油工業(yè)、食品工業(yè)都面臨十分嚴(yán)峻的形勢。因此，需要廣大農(nóng)業(yè)科研工作者進(jìn)一步深入瓜爾豆新品種選育及適應(yīng)性研究，提高瓜爾豆的產(chǎn)量和質(zhì)量，擴(kuò)大其在我國的栽培范圍，以滿足國內(nèi)對瓜爾豆的需求。

[1]朱相云，杜玉芬.中國豆科植物外來種之研究[J].植物研究，2002（22）：2.

[2]徐又新，史勁松.瓜爾豆的資源分布及引種栽培[J].中國野生植物資源，2009，28（2）：69-71.

[3]Takahashi H，wako N，Okubo T，et al.Influence of partially hydrolyzed guar gurn on constipation in women[J].Journal of Nutritional Science and Vitaminology，1994，40（3）：251-259.

[4]Rafatullah S，A1-Yahya M A，A1-Said M S，et al.Gastricantiulcer and cytoprotective effects of Cyamopsis tetragonoloba（Guar）in rats [J].International Journal of Pharmacognosy，1994，32（2）：163-170.

[5]Riikonen S，Savonius H，Gylling H，et al..Oral guar gurn，a gelforming dietary fiber relieves pruritus in intrahepatic cholestasis of pregnancy[J].Acta Obstetricia et Gynecologica Scandinavica.2000，79（4）：260-264.

[6]鄭群.不同種植方式和密度對瓜爾豆生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響[J].石河子大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2008，26（2）：195-198.

[7]鄭光華，顧增輝，徐本美.瓜爾豆種子發(fā)芽生理的研究[J].植物生理學(xué)報，1980，6（2）：115.

[8]張潔.新經(jīng)濟(jì)作物—瓜爾豆[M].科學(xué)出版社.北京：1987.

[9]鄭群，呂國華.弱光對瓜爾豆新品系SU-B5生長發(fā)育和產(chǎn)量的影響[J]沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2006，37（3）：442-445.

[10]吉雪花，鄭群，李格，等.水分脅迫對瓜爾豆生長和生理性狀的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2014，32（3）：39-44.

[11]郭本森，鄒祜梅，徐海清，等.瓜爾豆病害的調(diào)查研究[J].熱帶植物研究，1978（10）：17-20.

[12]郭本森，鄒祜梅，古瓊玉.瓜爾豆蟲害發(fā)生概況及其防治[J].云南農(nóng)業(yè)科技，1981（2）：32-34.