一种利用白木香气雾培根生产沉香香粉和精油的方法与流程

本发明属于沉香技术领域，具体涉及一种利用白木香气雾培根生产沉香香粉和精油的方法。

背景技术：

目前由于滥采滥伐、生态环境恶化导致野生中药资源枯竭，环境污染、生产秩序失范等也导致传统种植中药材品质下降、安全隐患增加，因此，利用现代农业技术并结合多学科前沿技术，在充分考虑中药材特殊性和现阶段中药农业实际生产力水平基础上进行新资源一级开发，在当下更加突显必要性和紧迫性。

沉香，指瑞香科沉香属和拟沉香属多个物种(中国国产沉香唯一正品基原植物为白木香aquilariasinensis，也称土沉香)的含树脂木材，是中国、日本、印度及东南亚诸国传统药材和世界名贵香料。目前全世界范围内野生沉香资源日渐枯竭，其国际贸易已被《濒危野生动植物物种国际贸易公约cites》管控。为实现资源永续利用，作为野生资源濒危的岭南道地药材，白木香人工种植面积不断扩大，人工结香技术持续创新优化。然而多种现行技术如“打吊瓶”、“钻火洞”等存在薄层结香、木质腐烂等问题，整体上大树结香资源供应周期需要至少近十年时间，资源利用率低和投资回报慢等原因也还严重影响从业者生产热情。人工结香技术仍是制约沉香产业发展的瓶颈，缓解供需矛盾仍是沉香新资源开发的内在强劲动力。

鉴于白木香种子多、育苗技术简单、生长迅速等生物学特性，可开展人工环境下白木香实生苗气雾栽培短周期收获根材料，然后以根为对象进行胁迫结香，是一种潜在的生产沉香及其附加产品(如香粉和精油)的方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种利用白木香气雾培根生产沉香香粉和精油的方法，该方法采用多次割茬方式持续收获再生的气雾根材料，结合沉香诱导剂浸泡或喷涂，诱导根产生品种特异的结香标志性成分，能显著缩短生产沉香的时间，显著提高原材料的利用率，并提升沉香产量和品质稳定性。

本发明的上述第一个目的可以通过以下技术方案来实现：一种利用白木香气雾培根生产沉香香粉和精油的方法，包括以下步骤：

(1)培育适用于气雾栽培环境的白木香实生苗株型；

(2)选择符合要求的白木香实生苗转移至气雾环境长期培养，并采用多次割茬方式持续收获再生的气雾根；

(3)利用沉香诱导剂浸泡或喷涂离体的气雾根，使白木香根内产生结香标志性化合物倍半萜类和色酮类物质，然后制成沉香香粉和精油即可。

本申请鉴于白木香种子多、育苗技术简单、生长迅速等生物学特性，开展人工环境条件下的白木香苗木气雾栽培现代农业技术研究，可短周期、连续性收获再生的气雾根材料，挖掘并应用生物学原理，结合高分子功能材料、缓控释等技术开发新型沉香诱导剂，诱导气雾根产生品种特异的结香标志性成分(如倍半萜类和色酮类物质)。通过本申请中的方法开发沉香新资源，具有显著降低传统资源生产所需时间和空间成本、极大提高原材料利用率、显著提升产品安全性和品质稳定性、生态环境友好等优势，具有改善本品种药材/香料市场供应状况的良好前景。

与现有结香技术相比，本发明明显能以更小的时空成本挖掘白木香生物潜能，实现量产稳产，是联合应用农业无土栽培现代技术和功能材料、缓控释等多学科前沿技术开发高附加值沉香资源的新思路。可以理解的，本发明基本生物学原理在于，新型沉香诱导剂处理可产生一定强度的逆境刺激条件，诱导处于适当生理状态的白木香在体或离体的活细胞产生防御反应，激活本物种特异的次生代谢途径，最终产生结香标志性成分如倍半萜类和色酮类，再采用本领域常规技术制成沉香香粉和精油，可提升沉香药材/香料资源的有效供给。

在该利用白木香气雾培根生产沉香香粉和精油的方法中：

本申请步骤(1)中可利用本领域技术人员可以理解的常规技术进行白木香种子实生苗培育，培育可以采用育苗袋育苗，但需要增加特定措施(如种子置于直圆纸筒内萌发保证主根直立、如矮壮素和/或打顶修剪限制主干高生长增大冠幅等)以获得适合移栽气雾培环境的特定株型，即对根系、株高、分枝、冠幅、叶片等特征有所要求，原则目标是主根直立易于植株定植并在气雾环境中分布均匀，株高适合植株定植、栽培设备承重和覆盖保湿等操作，有分枝、叶数多、冠幅大可保证地上部分的光合代谢中心强度。

具体的，这些特定措施包括：不同于常规白木香种子实生苗培育程序的主要措施是：(a)育苗袋中间用透气、透水、圆柱形空心纸筒套住种子，以保证萌发主根直立；(b)利用矮壮素和/或打顶修剪等措施限制苗子主干高度，增多分枝，增大冠幅。

优选的，步骤(1)中所述白木香实生苗株型整体根系发达而主根直立，有分枝且冠幅大，叶片深绿且数量多，株高矮于未特别处理的常规土培实生苗。

优选的，步骤(2)中符合要求的白木香实生苗的特征包括：细根多，主根直立且长度15cm以上，地径为0.5±0.1cm，株高为50±10cm，有2个以上分枝，叶片多且有活力(深绿色)，1.5～2.5年苗龄。

优选的，步骤(2)中采用多次割茬方式持续收获再生的气雾根的过程包括：

(2.1)将白木香实生苗主根上再生的全部或部分气雾根从根基部剪除，收获的离体的气雾根用于后续结香诱导；

(2.2)在白木香实生苗主根上喷洒生根诱导剂，接着先用纯水进行气雾培养至肉眼可见不定根形成，再转用营养液进行气雾根生长培养；

(2.3)重复步骤(2.1)～(2.2)，即可多次收获再生的气雾根。

优选的，步骤(2.1)～(2.2)中再生的气雾根的长度为15～25cm。

优选的，步骤(2.2)中的生根诱导剂为6-苄氨基腺嘌呤、吲哚丁酸、萘乙酸和商品abt生根粉的一种或几种；其中商品abt生根粉可根据需要选择具体的类型。

优选的，步骤(2.2)中在肉眼可见气雾根再生以前及转用营养液进行生长培养前期，需要降低地上部分蒸腾作用，措施包括叶片喷洒蒸腾抑制剂、叶片定期喷水或植株生长小环境相对密闭等。

优选的，步骤(3)中所述沉香诱导剂以浸泡或喷雾方式附着在气雾根表面，所述沉香诱导剂包括基膜、沉香诱导因子、载体、无机盐、糖类和有机酸。

优选的，所述基膜、沉香诱导因子、载体、无机盐、糖类和有机酸的质量份配比分别为5～50：0.1～1.5：0.5～4.2：0.12～0.4：0.1～0.3：0.08～0.2。

优选的，步骤(3)中所述基膜包括乙烯-醋酸乙烯共聚物、纤维素衍生物、可溶性壳聚糖和紫胶中的一种或几种，所述沉香诱导因子包括乙烯利、6-苄氨基腺嘌呤和茉莉酸甲酯中的一种或者几种，所述载体包括环糊精、乙基纤维素和羧甲基纤维素钠中的一种或者几种，所述无机盐包括氯化钠和氯化钾中的一种或两种，所述糖类包括蔗糖或葡萄糖中的一种或两种，所述有机酸包括苹果酸、柠檬酸和水杨酸中的一种或两种。

沉香诱导剂可采用常规方法制备获得，比如直接混匀使用，但推荐采用本发明实施例中提供的制备方法。

作为本发明一种优选的沉香诱导剂的制备方法，包括以下步骤：选取载体1溶于水中，然后加入沉香诱导因子，水浴加热后，再次在载体2中分散，并使载体完全溶解，然后依次加入有机酸、糖类和无机盐，并加入基膜，即制得沉香诱导剂，其中载体1与载体2不同。

优选的，步骤(3)中利用沉香诱导剂浸泡或喷涂离体根，阴凉透风处静置，使离体根表面成膜。

优选的，表面成膜后将气雾根置于洁净、透气、黑暗的环境中(优选在培养箱中)，以气雾根在1-2周内脱水至恒重为原则调节环境湿度，使气雾根干燥至恒重。

优选的，离体的气雾根在表面成膜以及使白木香根内产生结香标志性化合物倍半萜类和色酮类物质即诱导产香过程中为防止霉变，采用臭氧、紫外线、过氧化氢或高锰酸钾溶液进行消毒处理。

优选的，步骤(3)中使白木香根内产生结香标志性化合物倍半萜类和色酮类物质，然后直接将完整结香气雾根材料磨碎成粉，制成沉香香粉，或进一步利用完整结香气雾根材料采用常规方法提取精油，这些都可以采用本领域的常规方式获取。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)按照目前影响较大的“通体或整树结香”人工结香生产方式估算，定植至少5年白木香树，株距1米半×1米半，诱导结香至少半年，才能获得1公斤香片，而本申请中气雾栽培新资源开发方式即便按单层平面栽培设计，同样面积上也可容纳100棵小苗，用10个培养周期最多共耗时1年(或10倍面积上用1个培养周期耗时约1个月)即可获得1公斤香料，即新方式产能比传统方式至少提升5倍；

(2)本申请中气雾模式新资源开发不受地域环境限制，能最大程度避免农药残留、重金属/有毒微生物污染，生产方式生态环境友好，能节省大量时间、空间和人力成本，提升行业生产科技含量，改善资源供应联动促进中药农业、中药工业和大健康产业发展，带动农业农村经济发展；

(3)本申请能实现沉香诱导剂的缓控释，提高植物材料利用率，一次涂覆，操作简便；

(4)本申请方法重现性好，易实现沉香产品的标准化和商品化，香气稳定，可拓宽沉香在日化和香烟等快消产品中的应用。

附图说明

图1是实施例1-3中经涂膜处理的新鲜的气雾根；

图2是实施例1-3中经新型结香诱导剂处理后的成品根，内含标志性结香成分(成品，即结了香的根，该成品可以直接打碎成香粉或者直接提取纯精油)；

图3是实施例1-3中诱导后离体根化学成分的gc总离子流图；

图4是实施例1-3中诱导后离体根化学成分中的关键成分2-(2-苯乙基)色酮的ms鉴定结果图；

图5是实施例1-3中诱导后离体根化学成分中的关键成分倍半萜物质的ms鉴定结果图。

具体实施方式

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

本发明中采用的原料推荐但不限于是国家食品法规中允许使用的食品接触材料或者是食品级原料，满足无毒无味等要求。

实施例1

(1)育苗袋育苗

利用本领域技术人员可以理解的常规技术进行白木香种子实生苗培育，但需要增加特定措施以获得适合移栽气雾培的特定株型，即对根系、株高、分枝、冠幅、叶片等特征有所要求，原则目标是主根直立易于在气雾环境中分布均匀，株高适合植株固定、栽培设备承重和覆盖保湿操作，有分枝、叶数多、冠幅大可保证地上部分的光合代谢中心强度。

不同于常规白木香种子实生苗培育程序的特定措施是：(a)育苗袋中间插圆纸筒限制种子早期萌发以保证主根直立、(b)利用矮壮素ccc和打顶修剪措施保证株高、冠幅、分枝、叶数特征。

(2)气雾栽培方式下的多次剪根-生根循环

选择符合要求的株型进入气雾培实验，特征如下：细根多、主根直立且长度15cm以上、地径0.5±0.1cm、株高50±10cm、有2个以上分枝、叶片多且深绿色，2年苗龄。可以理解的是，可以用多种农艺措施保证该株型。另外，如果该株型有变，会导致后续气雾培设施和气雾培养操作的相应调整，但也可以达到气雾根培养目的。

基于前期专利技术(土沉香气雾栽培方法zl201510751445.8)将土培苗转移至气雾培养，部分操作可以优化，如转移至气雾培前3天喷施叶面肥(普通市售叶面肥)和灌根，使苗木充分吸收以提升抗逆性、营养物质含量、生根潜能；地上部分可用简易透明塑料膜覆盖、喷施蒸腾抑制剂等保证生根前抑制茎叶蒸腾作用等。待每茬气雾根平均长至20cm时即可采收，采收时从根基部剪除，然后用喷壶在主根表面喷洒推荐使用浓度的abt生根粉3号溶液(北京艾比蒂生物科技有限公司)，稍晾干后用清水气雾培培养直至新根长出，再转用常规气雾生长培养。

通过长期气雾培养条件下的白木香剪根-生根多次循环，即多次剪茬和多次再生根。具体包括：将主根上再生的气雾根从根基部剪除；主根上喷洒较低浓度生长调节剂溶液用以诱导再生根，生长调节剂溶液为商品abt生根粉；待主根表面生根诱导剂液膜稍干，即用清水进行气雾培养至肉眼可见不定根形成，再转用正常浓度常规营养液进行气雾根生长培养；在肉眼可见气雾根再生以前，特别注意降低地上部分蒸腾作用(如喷洒蒸腾抑制剂、定期喷水、覆盖保湿)。

本实施例中，气雾培设施利用简易周转箱箱改造、家用净水泵、固定喷雾间歇、日本园试通用营养液配方、1升水或溶液供应10棵苗、每7天换液一次(期间不再检测ph和ec变化)、实验室室内光温湿环境条件。可以理解的，基于相同原理，可以根据生产规模和投入成本改变气雾设施、构造和管理手段，从而实现更科学和高效的实践效果：如用整体现代化温室、立体式种植、开发特定计算机专家系统、实时检测和智能自动控制、人工补光、追施二氧化碳气肥、以及各种消除微生物滋生措施如紫外线照射等。

(3)白木香离体根中结香物质诱导

每次剪茬后的新鲜气雾根，立即以浸泡或喷雾形式在表面附着沉香诱导剂(如图1所示)，摊开晾干期间及时翻搅不使成团；稍干后放于lrh-100-gsi人工气候培养箱(广东泰宏君科学仪器股份有限公司)中，湿度75％，黑暗，常温，期间每2天照射紫外线10分钟以防止微生物爆发。

两周后干燥的气雾根，如图2所示，可以进行沉香标志性成分检测和后续香粉制作和精油提取。

其中沉香诱导剂(高分子功能膜液)的做法如下：将2.1g载体β-环状糊精(β-cd)在60℃下分散于50ml去离子水中，得β-环状糊精载体溶液，往β-环状糊精载体溶液中加入6ml浓度为40％沉香诱导因子乙烯利水溶液，在60℃下水浴30min，将1g载体羧甲基纤维素钠(cmc)加入1ml无水乙醇中分散，边搅拌边加入80ml去离子水，使载体羧甲基纤维素钠完全溶解，然后依次加入0.5g有机酸水杨酸、0.8g葡萄糖、1.0g无机盐氯化钠，并定容至100ml，在500r/min下，将β-环状糊精/乙烯利溶液与羧甲基纤维素钠溶液以体积1：2混合。在60℃下水浴30min加入等体积的基膜乙烯-乙酸乙烯酯共聚物乳液，60℃下水浴30分钟并充分搅拌，之后在60℃下静置30分钟，将其表面气泡去除，同时使溶液中各种物质充分交联共混。

待气雾根干燥后，用简单熏香方式检验结香效果，呈现特有的香气，将白木香气雾根样品按照2015版《中华人民共和国药典》沉香标准检测，浸出物含量符合标准，气相色谱质谱联用方法可检测出结香标志物质2-(2-苯乙基)色酮和倍半萜类物质，如图3-5所示。

实施例2

与实施例1不同的是：所选株型为1.5年苗龄，沉香诱导剂(高分子功能膜液)的做法不同，如下。

将1.9g载体β-环状糊精(β-cd)在60℃下分散于50ml去离子水中，得β-环状糊精载体溶液，往β-环状糊精载体溶液中加入1ml沉香诱导因子茉莉酸甲酯，室温下，均质机中高速搅拌1小时，将1.2g基膜甲基纤维素钠(cmc)加入1ml无水乙醇中分散，边搅拌边加入80ml去离子水，使基膜甲基纤维素钠完全溶解，然后依次加入0.3g有机酸萘乙酸、0.5g葡萄糖、1.2g无机盐氯化钾，并定容至100ml，在500r/min下，将β-环状糊精/茉莉酸甲酯溶液与甲基纤维素钠溶液以体积1：2混合。在60℃下水浴30min加入等体积的基膜乙烯-乙酸乙烯酯共聚物乳液，60℃下水浴30分钟并充分搅拌，之后在60℃下静置30分钟，将其表面气泡去除，同时使溶液中各种物质充分交联共混。

实施例3

与实施例1不同的是：所选株型为2.5年苗龄，沉香诱导剂(高分子功能膜液)的做法不同，如下。

将2.1g载体β-环状糊精(β-cd)在60℃下分散于50ml去离子水中，得β-环状糊精载体溶液，往β-环状糊精载体溶液中加入7ml浓度为40％沉香诱导因子乙烯利水溶液，在60℃下水浴30min；边搅拌边往20ml去离子水中依次加入0.3g有机酸吲哚丁酸、1.0g蔗糖和1.2g无机盐氯化钠；然后，在500r/min下，与β-环状糊精/乙烯利溶液混合，并加入180ml10％的基膜可溶性壳聚糖溶液，60℃下水浴30分钟并充分搅拌，之后在60℃下静置30分钟，将其表面气泡去除，同时使溶液中各种物质充分交联共混。

实施例4

与实施例1不同的是，沉香诱导剂参考本领域的常规方法制备获得。

实施例5

与实施例1不同的是，沉香诱导因子为6-苄氨基腺嘌呤。

应当理解，以上内容，是一种结合具体实验条件的具体实施方式，仅用于对本发明作进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，还可以做多种修改或补充或采用类似方式替代(比如利用其它结香物种为对象；比如修改气雾根培养营养液和环境参数等)，只要不偏离本发明的原则、构思或者不超越本权利要求书所定义的范围(特别是割茬式收获气雾根的方式，结香诱导剂的剂型和施用方式)，都应当视为属于本发明的保护范围。

基于相同原理，可以在诱导阶段尝试不同逆境刺激方式和参数以获得不同结香效果，在提取和分离鉴定过程中也可以优化各种参数以取得更优验证结果。

上面列举一部分具体实施例对本发明进行说明，有必要在此指出的是以上具体实施例只用于对本发明作进一步说明，不代表对本发明保护范围的限制。其他人根据本发明做出的一些非本质的修改和调整仍属于本发明的保护范围。