玫瑰种质资源与综合利用研究进展

姜楠南,张 玉,房义福*,吴晓星,王翠香,卢 洁,王 玮

(1.山东省林业科学研究院,山东 济南250014;2.山东省林木遗传改良重点实验室;3.东阿县农业局;4.山东省林木种苗和花卉站)

玫瑰种质资源与综合利用研究进展

姜楠南1,2,张 玉3,房义福1,2*,吴晓星1,王翠香1,卢 洁4,王 玮4

(1.山东省林业科学研究院,山东 济南250014;2.山东省林木遗传改良重点实验室;3.东阿县农业局;4.山东省林木种苗和花卉站)

玫瑰是我国重要的观赏、香料、食用植物。为了充分利用玫瑰资源,本文综述了玫瑰的种质资源分布及改良情况、玫瑰油加工技术、玫瑰食品及其他玫瑰产品开发情况,并对今后玫瑰的综合利用情况进行了展望。

玫瑰；种质资源；遗传多样性；综合利用

玫瑰(Rosa rugosa)属于蔷薇科蔷薇属,原产于中国北部,在朝鲜、日本及俄罗斯远东地区亦有分布。我国玫瑰野生资源破坏严重,仅辽东半岛和吉林珲春尚有分布,野生玫瑰已被列为国家二级濒危保护植物[1]。全世界蔷薇属植物约有200种,但由于种和品种间杂交,品种数量约有18000个[2],其中观赏用的月季、蔷薇品种占绝大多数,油用、食用的玫瑰品种较少。玫瑰的主要商业用途是提取玫瑰油,其他的还有加工玫瑰食品、玫瑰色素等。

1 玫瑰种质资源及改良

1.1 我国玫瑰种质资源概况

目前,我国玫瑰的主产区为山东平阴、甘肃苦水、陕西渭南、北京妙峰山、湖北枣阳、新疆等地区。平阴是我国的“玫瑰之乡”,唐代初期就开始栽种玫瑰,距今已有1300多年的历史[3]。平阴栽培的玫瑰品种主要有:重瓣紫玫瑰(R．rugosavar.plena)、紫枝玫瑰(R．rugosa‘Zizhimeigui’)、丰花玫瑰(R．rugosa‘Fenghuameigui’)[3－5]。北京、湖北、新疆等地种植的玫瑰大多是从平阴引种栽培的。此外,甘肃地区栽培的苦水玫瑰(R．sertata×R．rugosa)在苦水镇已有200多年的栽植历史,陕西渭南栽培的是国外引种的大马士革玫瑰(R．damascena)[6,7]。

1.2 国外玫瑰种质资源概况

保加利亚、摩洛哥、法国、土耳其、伊朗等国家为世界主要的玫瑰精油生产国,主要种植的是大马士革玫瑰(R．damascena),其他油用玫瑰有百叶玫瑰 (R．centifolia)、法国蔷薇(R．gallica)、白玫瑰(R．alba)[7,8]。其中保加利亚从16世纪开始种植玫瑰,主要种植大马士革玫瑰,主产区在巴尔干山南麓的“玫瑰谷”地带,用其生产的玫瑰油质地纯正香气浓郁。保加利亚的玫瑰精油加工仍沿用传统的水蒸馏法,出油率约为0.04%。保加利亚所产精油基本都用于出口到欧美发达国家[5]。

1.3 我国玫瑰遗传多样性研究

我国对玫瑰的研究主要集中于国内原产和一些栽培的玫瑰。刘庆华(1998)、杨明(2003)对山东平阴栽培的一些玫瑰品种进行了分类[3,4];于守超(2005)首次将数量分类法应用到平阴玫瑰栽培品种分类上[9];武蕾(2005)利用RAPD分子标记对45个玫瑰栽培品种开展了玫瑰品种间的亲缘关系分析[10];李玉舒(2006)则利用AFLP技术对玫瑰DNA指纹图谱进行了聚类分析[5];冯立国(2009)对我国不同地区的野生和栽培玫瑰种质进行了研究,认为野生种质与栽培种质之间的亲缘关系较远[11]。

1.4 国外玫瑰遗传多样性研究

由于国外的油用玫瑰品种主要是大马士革玫瑰,国外的研究也主要针对大马士革玫瑰。近年来,主要采用分子标记手段研究不同国家、不同居群大马士革玫瑰的遗传多样性。Rusanove等利用SSR对保加利亚栽培的大马士革玫瑰进行了研究[12],Agaoglu等采用RAPD,Baydar等采用AFLP技术对栽培于土耳其的大马士革玫瑰进行了研究,结果发现土耳其的大马士革玫瑰多态性差异小[13、14]。相反,伊朗对国内不同地区的大马士革玫瑰利用包括 AFLPs[15]、SSRs[16]和 RAPDs[17]开展研究,发现伊朗不同地区大马士革玫瑰居群的多态性很高,反映出伊朗可能是大马士革玫瑰的起源中心。由上述研究可推论,早期大马士革玫瑰可能是从伊朗传入到保加利亚和土耳其等国家,然后靠扦插等无性繁殖手段在世界其他国家繁衍起来。

1.5 玫瑰杂交育种

我国玫瑰杂交育种始于20世纪60年代,平阴玫瑰研究所的唐舜庆通过种内和种间有性杂交,选出了高产型、观赏型、观赏高产兼用型等系列玫瑰品种,其中丰花玫瑰和四季开花的紫枝玫瑰品种现已成为平阴地区玫瑰的主栽品种[43]。近年来,北京林业大学通过杂交育种将蔷薇基因导入杂种月季,旨在提高月季的抗病性[44－46];山东农业大学开展了玫瑰与月季间杂交障碍原因分析[47],玫瑰多倍体育种等研究[48],积极培育出油率高,抗性强,产量高的玫瑰新品种。

2 玫瑰油加工、提纯与分离

2.1 玫瑰蒸馏——玫瑰精油和玫瑰花水

国际上玫瑰精油主要指大马士革玫瑰精油,2003年制定的玫瑰精油国际标准,对各种成分含量都有具体规定[18]。近几年国外的研究主要是加工条件,包括采摘时间、前处理[19,20]等对精油提取及其成分的影响。国内对各地玫瑰精油的研究主要集中在精油成分上,开展了平阴、苦水、渭南、妙峰山、新疆等地产的玫瑰精油成分与大马士革玫瑰油的对比研究[21－31]。总体上说,经过多年的研究,我国产的部分玫瑰精油初步达到玫瑰精油的国际标准,但与保加利亚等国的产品尚有差距。改进玫瑰精油提取工艺,维持精油质量和香气的稳定是我国玫瑰精油生产面临的问题。

玫瑰花水是水中蒸馏时得到的玫瑰水不经过复馏得精油,而直接以玫瑰水的形式作为产品销售和使用。玫瑰花水具有抗炎、杀菌、抗氧化等功效,可加工成化妆水、玫瑰饮料、玫瑰酒等[32－35]。目前,我国各地栽培的玫瑰很大比例被用来加工成玫瑰水,由于生产工艺、栽培品种等的限制,以及缺少玫瑰水生产标准,玫瑰水生产过程没有强制质量控制措施等,国内生产的玫瑰水浓度低、质量不稳定,不同批次之间的香型不一致,与国外高倍浓缩(1000:1)的玫瑰水产品差距较大。

2.2 玫瑰浸提——玫瑰浸膏和玫瑰净油

由于溶剂萃取法可以更充分提取玫瑰花中的有机成分,当前在国外用萃取法生产的香料已经超过采用水蒸馏法的生产量[36,37]。采用浸提法生产玫瑰油,第一步产品为玫瑰浸膏,第二步产品为玫瑰净油。玫瑰浸膏、玫瑰净油都是借助有机溶剂萃取生产的。

采用溶剂萃取得到的玫瑰浸膏通常颜色比较深,含较多蜡质,且有溶剂残留,利用乙醇低温脱蜡纯化,多次反复,最后可得玫瑰净油[38]。但传统萃取法得到的玫瑰净油中仍含部分乙醇,在操作的过程中也会损失一些特有的香气。

2.3 玫瑰现代提取技术

有机溶剂萃取法提取浸膏,通常会有溶剂残留问题,且一些高分子的蜡质和色素也被萃取出来。目前一些现代提取技术分子蒸馏、亚临界水萃取(CSWE)和超临界二氧化碳萃取(SC－C02)可以解决这方面的问题,缺点是提取成本高,工业化生产中少见,另外得到玫瑰油的成分与传统方法有所不同[39,40]。

3 玫瑰产品的综合开发利用

3.1 玫瑰花茶、玫瑰系列食品

中医认为玫瑰性温,味甘、微苦,有理气解郁、消肿止痛、和血散淤、美容养颜之功效,可用于胸胁胃脘胀痛、损伤瘀阻疼痛、消化不良,以及经前乳房胀痛、月经不调等妇科疾病[41]。

我国自古有食用玫瑰的传统。玫瑰花茶是玫瑰的干燥花蕾,采用低温烘干技术制造的玫瑰花茶,能保持玫瑰花纯天然营养成分、纯天然香气、玫瑰花型和玫瑰色泽不变。近年来,以玫瑰鲜花为主料调制成各种馅料,制作的玫瑰鲜花饼、玫瑰月饼、玫瑰汤圆等产品,广受欢迎。除此之外,山东平阴还开发生产出玫瑰花原浆、玫瑰阿胶、玫瑰花酱、玫瑰鲜花果冻、玫瑰红茶,玫瑰果酒、玫瑰醇露、玫瑰糖浆等食用玫瑰产品。进一步研制符合大众口味的玫瑰系列功能食品,推陈出新,将玫瑰的美容养颜、理气解郁功能与普通食品相结合,做大做强食用兼药用玫瑰产业,是未来的玫瑰食品、保健品的发展方向。

3.2 玫瑰日化产品

以玫瑰为主的日化系列产品囊括日常护理化妆品以及洗漱用品,如精油、香水、香膏、乳液、洁面乳、化妆水、香皂、沐浴露以及香波等全系列日化产品。同时,将玫瑰的应用延伸至家居用品范围,例如玫瑰枕、玫瑰永生花、玫瑰香薰蜡烛等,强化品牌意识和玫瑰文化,开发玫瑰文化产品。

3.3 其他玫瑰产品的开发利用

从玫瑰油生产过程中残留的色水中提取的玫瑰色素,含有花色苷和黄酮类物质,无毒,安全性高,色彩艳丽,香气馥郁,可直接作为食品添加剂,既解决了废水处理问题,又有一定的经济效益[42]。

玫瑰果实中含有大量的维生素C,氨基酸和矿物质等,有降血压、清除活性氧、抗炎等功能,国外还将玫瑰果做茶。此外,玫瑰叶、玫瑰根也有开发利用价值,由玫瑰叶加工制成的饮料富含多酚和维生素C,具有较强抗氧化活性[49];玫瑰根提取物具有抗炎、抗衰老、增强免疫的作用[50]。玫瑰果、玫瑰叶、玫瑰根未来具有开发成功能食品的潜力。

4 玫瑰资源研究利用展望

4.1 强化栽培管理,选育高油、国际香型的玫瑰品种

研究玫瑰精油的代谢途径,比对油用和非油用玫瑰的转录组的生物学信息,探索控制玫瑰花中控制精油合成的关键基因,利用生物技术手段改进国内玫瑰品种;加强经济作物玫瑰的栽培技术、病虫害防治、采后生理等各方面的研究,加强玫瑰有机栽培技术研究,为玫瑰产业发展提供支持;积极培育出油率高,抗性强,产量高的玫瑰新品种。

4.2 开展标准化生产,改进生产工艺,开发玫瑰系列产品

在已有基础上,制定玫瑰油的国家标准;开展玫瑰水、玫瑰浸膏、玫瑰净油标准的制定,用标准指导生产;将超临界二氧化碳萃取技术与真空蒸馏技术相结合,改进玫瑰精油提取工艺;改善玫瑰精油调配工艺,提高我国产的玫瑰精油产品的一致性与稳定性,打入国际玫瑰油市场,带动我国玫瑰产业快速发展。

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Research progress on germplasm resources and utilization of rose

JIANG Nannan1,2,ZHANG Yu3,FANG Yifu1,2*,WU Xiaoxing1,WANG Cuixiang1,LU Jie4,WANG Wei4
(1.Academy of Forestry in Shandong,Jinan,China,250014;2.Shandong Provincial Key Lab of Forest Tree Genetic Improvement;3.Forestry Bureau of Dong’e;4.Shandong Provincial Station of Forest Seedlings and Flowers)

Rose is an important ornamental,aromatic and edible plant in our country.In order to better comprehensive development and utilization of rose resources,research directions on rose were reviewed,which included germplasm resources and improvement of rose,rose oil processing technology,rose food and other rose products development.And the comprehensive utilization of rose in the future is prospected.

rose;germplasm resources;genetic diversity;comprehensive utilization

S688.9

A

1002－2724(2016)06－0105－04

2016－10－18

山东省农业良种工程

姜楠南,(1983－),女,博士生,工程师,主要从事园林与花卉研究,E－mail:abcnnjiang＠163.com。

*通讯作者:房义福,(1963－),男,研究员,主要从事园林与花卉研究。