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作者:赵金铃 发布时间:2025-10-09 阅读量:843
1. 木薯的起源、传播与驯化
木薯(Manihot esculenta Crantz)是世界三大薯类(马铃薯、甘薯、木薯)之一,全球第六大粮食作物,近8亿人的口粮,属于大戟目、大戟科、木薯属,别称树薯、木番薯、南洋薯等,外语名称有cassava,manioc,manihot,yuca等,该属有100多个种,而用于经济栽培的种仅有木薯这一个。木薯起源于亚马孙盆地南部边缘地带的野生木薯(Manihot esculenta)种群,且该边缘地带的一个野生亚种扇形薄层种(Flabellifolia)是栽培木薯独一的野生祖先,处于该边缘地带的国家有秘鲁、玻利维亚、厄瓜多尔、巴西等。木薯的自然分布水平跨度较大,分布于南北纬30度之间,垂直分布在海拔2000米以下的地区。木薯具有适应性强、耐旱耐贫瘠、淀粉含量高等特性,是全球多数地区人民的主要粮食来源,有着“地下粮仓、淀粉之王”的称号,主要用于食用、饲用和工业开发利用。木薯是一种非常古老的植物,然而有关木薯驯化栽培的相关记录却十分稀少,并且在中国的发展史十分短暂。
人类对木薯有至少4000多年的食用史和3000多年的栽培史,在前哥伦布时代,木薯早已从亚马孙河流域传播到中美洲、北美洲南端和加勒比地区,地理大发现后,木薯从南美洲传播至广大热带和亚热带地区,清道光元年前后(19世纪初),木薯传入中国广东,并在广西、福建、台湾等省区逐渐推广和种植,在民国时期作为重要的救荒作物得到大规模发展。木薯的驯化过程十分漫长,最初是由印第安农人允许偶然出现在田间的野生木薯自由生长,并经过无意间的自然和人工选择,逐渐的形成了木薯栽培种。此外,形态学的证据表明,巴西东北部至墨西哥的广泛地区也是木薯的驯化栽培地,表明,木薯很可能在历史上先后多次独立地被驯化和人工栽培。根据块根氢氰酸含量的高低,木薯可分甜味、苦味两个品种类型,前者氰化物含量低(小于0.5 mg/kg),块根淀粉含量低,含糖量高,含有可食用纤维、氨基酸、维生素、微量元素及矿物质元素等,无需加工削皮后可直接食用,口感上佳,后者氰化物含量高(大于0.5 mg/kg),块根淀粉含量高,不能直接生吃,必须经蒸煮加工后才能食用,日常生活中常见的是苦味木薯。从人们口味的倾向以及加工食用的难易程度判断,甜味木薯应该是被最早驯化栽培的品种。关于木薯完全人工栽培的时间并没有被记录,仅在《不列颠百科全书》1974年第15版中有文字注明,木薯大概率是被尤加坦半岛的马雅人首先人工栽培。
木薯为一年生块根作物,一般种植60天后开始生成块根,最迟10个月便可以收获。木薯既可以用种子繁殖,也可以用茎秆繁殖,在农业生产上主要用茎秆繁殖。木薯作为一种热区作物,只能在我国南方少数几个省区栽培种植,主要是广西、广东、海南、福建、云南、台湾等省区,而我国木薯优势区域分布在频发台风的海南、广西和广东等沿海地区。由于我国南方水稻农业发达,木薯并没有成为南方地区的主粮,因此,木薯的发展较为缓慢。
木薯的地上部(左)和块根(右)
2. 木薯的应用发展
木薯的应用发展可大致分为原始利用阶段、农业化发展阶段和工业化应用阶段。木薯具有较高的营养价值,块根作为主要的食用部位,其中含有大量的淀粉,维生素和蛋白质等物质,而叶片作为木薯主要的副产品,其中含有多种营养元素和功能活性成分,具有一定的营养价值和保健功能。木薯整株都含有氰苷物质,它水解后释放出氢氰酸,会对人体造成巨大的毒害,最终导致呼吸麻痹死亡。因此,木薯在食用之前要经过加工处理去毒的过程。原始人类可能通过长期实践,逐渐掌握了正确的处理方法,如长时间浸泡、水煮或烘烤,以降低其毒性。最初为了去除有毒的氢氰酸,人们会把木薯的块根磨碎,进行压榨、加热去掉含氢氰酸的液汁。在木薯的原产地南美洲,当地居民很早就开始采集木薯的块根作为食物来源,他们将木薯块根捣碎、去毒后,制成各种食品,如木薯粉、木薯面包等,会将木薯幼叶作为蔬菜食用,甚至还会嚼碎木薯,然后把由木薯渣、浆、唾液混合而成的糊糊吐出来酿制酒类。这一阶段的木薯利用主要局限于食物领域,且多为自给自足的小规模生产。
随着人口的增长和农业技术的进步,木薯逐渐从野生采集转向人工栽培,进入了农业化发展阶段。特别是在非洲、亚洲等地区,木薯因其适应性强、产量高等特点,成为当地重要的粮食作物之一,木薯的种植规模逐渐扩大,形成了较为完善的农业生产体系。马雅扎波提坦木薯田遗址和塞壬木薯田遗址的发现昭示着木薯种植进入合理密植精耕细作的时间至少有4000多年,且木薯的生产技术和加工水平也达到了一定的高度,如木薯淀粉的提取和加工等,为木薯的多样化应用奠定了基础。木薯相关产业也随之出现和发展,16世纪初已开始了木薯制作面包,18世纪初开始用木薯提炼精粉,到1792年巴西已开始了木薯的出口贸易。美国1860年开始引入木薯在佛罗里达栽培,于1895年开始建立大规模的淀粉制造工业。全球木薯种植面积和产量逐年增长,尼日利亚、刚果 (金)、泰国、印度尼西亚、越南、巴西、坦桑尼亚等国家是世界木薯主要生产国,2023年全球木薯总产量达到了3.247亿吨(引自www.chinabgao.com),其中非洲地区是全球木薯生产的主力,占达到了总产量的64.7%,其次是亚洲区域(占比26.7%)、美洲(8.5%)以及大洋洲(0.1%)。木薯的消费量主要集中在亚洲、非洲和拉丁美洲地区,在非洲地区的发展中国家,木薯主要用作粮食,其它地区用作饲料和提取淀粉。近年来,我国木薯干片和木薯淀粉进口量持续增长,我国已成为世界最大的木薯进口国,其中泰国和越南的木薯产业对我国影响最大。
进入20世纪后,随着工业革命的深入和全球经济的不断发展,木薯的应用领域进一步拓宽,进入工业化应用阶段。木薯从粮食作物逐渐转变为经济作物和能源工业作物,在多个领域的应用不断深入。新鲜木薯采收后块根极易腐烂变质,发生快速地生理性衰变(PPD),使块根在72小时内变得不可口,因此,木薯大量收获后会被加工成淀粉或干片,加工过程中淀粉的性质会发生改变,从而产生更强的冻融稳定性、更高的透明度、更强的耐盐性和较大的耐酸性。木薯淀粉因其纯度高、粘性强等特点,被广泛应用于食品、化工、纺织、造纸等多个行业。例如,在食品行业,木薯淀粉可作为增稠剂、稳定剂、乳化剂等使用;在化工行业,木薯淀粉可用于生产酒精、生物降解塑料等环保产品;在医药领域,木薯淀粉被用作药片的辅料,帮助药物成型并控制释放时间。此外,木薯还可用作饲料、生物能源等原料,其经济价值得到了显著提升。因木薯具有价格低、成本低、利润高、畜禽食用增重快的优点,故而逐渐成为主要的饲用农作物,不仅可以直接加工用作饲料,而且工业产生的木薯渣也可以混合其它饲料一起使用,大大节约了成本,且饲用领域产生的经济价值占比30%左右,仅次于食用领域产生的经济价值。木薯还可用于制作燃料乙醇和工业酒精,有利于保护环境。木薯不仅能够为农民带来可观的收入,还能够促进相关产业的发展,对推动地方经济、改善民生具有重要意义。受气候变化和国际局势的影响,各大木薯主产国纷纷加大了对木薯扩种增产,增进木薯生产规模化和管理规范化,促进木薯向加工产品转型升级,扩大木薯产业链和出口渠道。
木薯淀粉(左)和木薯干片(右)(图片来源于网络)
3.木薯的现代科技创新
随着时代的发展以及生活水平的提高,人们更加注重食品的精细化和健康化,木薯作为一种绿色、健康、低脂肪、高纤维的食物,越来越受到人们的青睐。木薯的食用性也从吃得饱转变为吃得好,运用先进的加工技术,充分地挖掘木薯的食用价值,包括木薯副产品,如木薯叶片等的食用研究,为人体提供多种有益的活性物质。尽管人们对木薯种植栽培投入逐渐增大,但在实际种植过程中,仍旧存在许多问题需要解决,在种植过程中存在着栽培管理、病虫害严重等问题,这严重影响了木薯的产量和品质。
为了解决这些危害木薯产量和质量的问题,各项新技术应运而生,木薯栽培新技术如木薯插条种植技术和木薯间作套种技术的应用,有效的提高了木薯单位面积的产量。同时,各个国家相继研制出了木薯加工新技术,尼日利亚、卢旺达等国家研发木薯皮饲料加工技术(设备)、木薯收获后加工创新技术,国际畜牧研究所(ILRI)与国际热带农业研究所(IITA)联合研发出“优质木薯皮”开发技术(High-Quality Cassava Peel,HCQP),荷兰的农业公司利用可移动式木薯加工创新技术等,实现了木薯产业增效,降低畜牧生产成本,有效解决了木薯采后快速腐烂的问题,也降低了运输成本,扩大了木薯产业链。此外,木薯数字化、智能化技术的应用,极大的减少了农业生产成本的投入,节约水资源,并保护环境。
近年来,随着生物科技、基因工程等技术的快速发展,木薯的应用领域再次得到拓展,木薯的育种技术得到重视和发展,通过基因改良技术,培育出具有更高产量、更好品质、更强抗逆性、氰化物含量低或无的木薯新品种。例如,利用先进的基因表达调控分子工具RNA干扰(RNAi)、CRISPR-Cas9基因编辑技术改良木薯,可提高木薯的抗病性和采后耐腐性,增加木薯营养物质的含量;利用生物技术手段促进木薯淀粉合成相关基因的表达,增加木薯淀粉的含量,提高木薯淀粉的质量,创制出专用于生物燃料和生物柴油的工业木薯新品种。同时,木薯的综合利用技术也日益成熟,如木薯渣的发酵利用、木薯叶的动物饲料开发等,进一步提高了木薯的经济价值和生态效益。
随着木薯产业的不断升级和市场需求的增加,以及科技的进步和全球经济的不断发展,木薯的应用领域还将继续拓宽,为国家经济和粮食安全做出更大的贡献。虽然,我国的木薯产业发展趋势大好,但仍然存在一系列的问题,我们应当加大政策和资金扶持力度以及科研投入,深化国际交流与合作,扩大木薯产业价值链,提升我国木薯产业综合竞争力。
图文来源:中国热带农业科学院热带生物技术研究所 赵金铃
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