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　　《胭脂虫高产培育技术》可供科研工作者、大专院校学生、广大农民朋友及生产企业参考。

内容简介

　　《胭脂虫高产培育技术》是一部胭脂虫研究专著，集成了我国于2004年引入胭脂虫后在云南、贵州、四川等地进行培育试验近10年的研究成果。《胭脂虫高产培育技术》共8章：第1章主要介绍胭脂虫的经济价值、利用历史、目前国际上的生产及研究概况；第2章介绍胭脂虫形态、分类及生物学特性；第3章阐述温度、湿度、光照、降雨及天敌对胭脂虫生长发育的影响；第4章介绍胭脂虫的适生区域；第5章详细介绍胭脂虫高产培育技术；第6章主要阐述胭脂虫寄主仙人掌的形态、结构和功能、生理学、生态学及培育技术；第7章主要阐述胭脂虫与寄主仙人掌的相互作用关系；第8章介绍目前色素的利用情况及胭脂虫的加工技术研究情况。

目　　录

第1章绪论
1.1 胭脂虫及其经济价值
1.2 胭脂虫研究概况
1.2.1 形态学及分类学
1.2.2 生物学
1.2.3 生态学
1.2.4 培育
1.2.5 加工及利用
1.2.6 其他
第2章胭脂虫形态、分类及生物学特性
2.1 胭脂虫形态
2.1.1 雌虫
2.1.2 雄虫
2.2 胭脂虫的分类

第1章  绪论 
  1.1  胭脂虫及其经济价值 
  1.2  胭脂虫研究概况 
    1.2.1  形态学及分类学 
    1.2.2  生物学 
    1.2.3  生态学 
    1.2.4  培育 
    1.2.5  加工及利用 
    1.2.6  其他 
第2章  胭脂虫形态、分类及生物学特性 
  2.1  胭脂虫形态 
    2.1.1  雌虫 
    2.1.2  雄虫 
  2.2  胭脂虫的分类 
  2.3  胭脂虫生物学 
    2.3.1  胭脂虫的生活周期 
    2.3.2  胭脂虫的行为特性 
    2.3.3  胭脂虫的生殖特性 
第3章  生态因子对胭脂虫生长发育的影响 
  3.1  温度对胭脂虫生长发育的影响 
    3.1.1  温度对胭脂虫产卵及孵化的影响 
    3.1.2  温度对胭脂虫发育的影响 
  3.2  湿度对胭脂虫生长发育的影响 
  3.3  光照对胭脂虫生长发育的影响 
  3.4  降雨对胭脂虫生长发育的影响 
  3.5  胭脂虫的天敌 
  3.6  结论与讨论 
第4章  胭脂虫的适生区域 
  4.1  试验设计 
  4.2  试验地介绍 
    4.2.1  北热带气候类型 
    4.2.2  南亚热带气候类型 
    4.2.3  中亚热带气候类型 
    4.2.4  南亚热带一北温带立体气候类型 
  4.3  材料与方法 
    4.3.1  供试材料 
    4.3.2  研究方法 
  4.4  结果与分析 
    4.4.1  不同气候类型胭脂虫培育情况 
    4.4.2  中亚热带不同环境胭脂虫培育情况 
    4.4.3  不同环境野外培育胭脂虫情况 
  4.5  云南省胭脂虫适生区区划 
    4.5.1  最适生区 
    4.5.2  次适生区 
    4.5.3  适生区 
    4.5.4  不适生区 
  4.6  结论与讨论 
    4.6.1  结论 
    4.6.2  讨论 
第5章  胭脂虫高产培育技术 
  5.1  培育模式 
    5.1.1  种植培育模式 
    5.1.2  采摘茎片培育模式 
    5.1.3  其他地方培育试验 
    5.1.4  结论与讨论 
  5.2  胭脂虫高产培育技术 
    5.2.1  种植培育模式高产培育技术 
    5.2.2  采摘茎片培育模式高产培育技术 
    5.2.3  种虫采种及接种时间 
    5.2.4  不同种虫接种方法比较 
第6章  胭脂虫寄主仙人掌 
  6.1  梨果仙人掌的形态 
  6.2  梨果仙人掌的结构和功能 
  6.3  生理学及生态学 
  6.4  仙人掌的培育 
    6.4.1  梨果仙人掌的培育方法 
    6.4.2  施肥对寄主仙人掌培育的影响 
    6.4.3  结论与讨论 
第7章  胭脂虫与仙人掌相互作用关系 
  7.1  胭脂虫在寄主仙人掌上的分布 
    7.1.1  试验地概况 
    7.1.2  材料与方法 
    7.1.3  结果与分析 
    7.1.4  小结 
  7.2  胭脂虫寄生对仙人掌生长的影响 
    7.2.1  胭脂虫寄生对仙人掌株高的影响 
    7.2.2  胭脂虫寄生对仙人掌新增茎片数量的影响 
    7.2.3  胭脂虫寄生对仙人掌新增茎片面积的影响 
    7.2.4  胭脂虫寄生对仙人掌生长规律的影响 
    7.2.5  胭脂虫寄生与寄主营养及挥发物关系 
  7.3  仙人掌对胭脂虫生长发育的影响 
    7.3.1  材料与方法 
    7.3.2  结果与分析 
    7.3.3  小结 
  7.4  仙人掌对胭脂虫红色素含量的影响 
    7.4.1  材料与方法 
    7.4.2  结果与分析 
第8章  胭脂虫加工 
  8.1  色素概况 
  8.2  国内外现状和技术发展趋势 
    8.2.1  国内现状 
    8.2.2  国外发展现状 
    8.2.3  技术发展趋势 
  8.3  胭脂虫成分测定 
  8.4  胭脂虫红色素提取 
    8.4.1  微波萃取胭脂虫红色素的研究 
    8.4.2  超声波法提取胭脂虫红色素的研究 
    8.4.3  硅胶柱层析纯化胭脂虫红色素 
    8.4.4  胭脂虫红色素的提取、分离、精制及色素加工的中试设备 
参考文献 
后记 
彩图

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在线试读部分章节

　　第1章　绪　　论
　　本章主要介绍胭脂虫的经济价值、利用历史、目前国际上的生产及研究概况。
　　1。1　胭脂虫及其经济价值
　　胭脂虫很早就被人类所认识，15世纪初，西班牙人征服墨西哥时，发现当地印第安人有一种具有几百年历史的染料工业，染料来源于一类寄生于仙人掌植物上的昆虫，这种染料主要能产生两种重要的颜色：深红色及浅红色。印第安人用这种染料对布料进行染色，其效果相当好，后来人们将这种染料称为胭脂红（carmine），将产生这种染料的昆虫命名为胭脂虫。
　　印第安人将胭脂虫分为两类：一类称为“真正胭脂虫”，当地也称为“grana fina”；另一类称为“野生胭脂虫”，当地又称为“grana silvestre”。“真正胭脂虫”是胭脂虫种类中最大的一种，其所含色素是其他种的2倍。后经分类学家进行分类，将“真正胭脂虫”命名为Dactylopius coccus Costa，而将“野生胭脂虫”分别命名为其他8个种。从那时起，胭脂虫（D。 coccus）就由于它的经济重要性而被人工培养及保护起来。为了在其他国家建立胭脂虫产业，西班牙人将寄主植物及胭脂虫引入到中南美洲及西班牙的部分地区。在十六七世纪，西班牙人在胭脂红工业中占有垄断地位，并制定了严厉的处罚措施，以防止将活体材料走私到其他非西班牙殖民地国家中。然而，胭脂虫后来还是被引入其他国家，如秘鲁、澳大利亚、印度、南非、斯里兰卡等（De Lotto，1974；Gema and Michael，1992；Cloudsley，1986）。1793年以后，胭脂红显得非常重要，常常是粗布用茜草染料染色，而好的布料用胭脂红染色，胭脂红染料的价格通常是黄色和淡蓝色染料的3倍多，胭脂红染料能保持其品质至少130年（Gema and Michael，1992）。
　　1818年，人们分离出胭脂红中的有效物质——胭脂红酸（carminic acid），胭脂红酸为蒽醌类中一种含蛋白质的糖苷，易溶于水，颜色随pH变化而变化，在酸性介质中为橙色，当pH为5～7时，颜色从紫色变为红色。对光、热、氧具有良好的稳定性。低剂量使用水平下对人体无毒害作用。这种物质在动物界很稀少，仅有一些蚧壳虫如Dactylopius coccus（洋红蚧，产胭脂红酸）、Kermococcus ilicis（红蚧，产胭脂酮酸）、Laccifer lacca（紫胶蚧，产紫胶红色素）生产。在用锡或铝等媒染剂（媒染剂是染色中用来固定颜色的物质）对胭脂红酸进行处理即可得到胭脂红，胭脂红含胭脂红酸40%～60%，是服装、化妆品、食品及药品着色的主要物质，它能在毛线和丝绸上产生很漂亮的深红色、粉红色、浅红色，但在棉布上却不是一种好的染料。在化妆品中主要用于制作口红。在食品工业中能与甜菜苷和花青苷相媲美，其主要的限制是在低pH下不能溶解，一般用于饮料、酒、面包制品、乳制品、糖果、泡菜中，含量为0。1%～0。5%。另外，胭脂红少量用于画家绘画着色及生物标本制作。现在胭脂红酸及胭脂红在北美和西欧已得到认可及广泛利用，但个别欧洲国家对其在食品及饮料中的应用范围及剂量水平进行了限定（Gema and Michael，1992）。胭脂红酸的结构式（C22H20O13）如下：

第1章　绪　　论 
　　本章主要介绍胭脂虫的经济价值、利用历史、目前国际上的生产及研究概况。 
　　1。1　胭脂虫及其经济价值 
　　胭脂虫很早就被人类所认识，15世纪初，西班牙人征服墨西哥时，发现当地印第安人有一种具有几百年历史的染料工业，染料来源于一类寄生于仙人掌植物上的昆虫，这种染料主要能产生两种重要的颜色：深红色及浅红色。印第安人用这种染料对布料进行染色，其效果相当好，后来人们将这种染料称为胭脂红（carmine），将产生这种染料的昆虫命名为胭脂虫。 
　　印第安人将胭脂虫分为两类：一类称为“真正胭脂虫”，当地也称为“grana fina”；另一类称为“野生胭脂虫”，当地又称为“grana silvestre”。“真正胭脂虫”是胭脂虫种类中最大的一种，其所含色素是其他种的2倍。后经分类学家进行分类，将“真正胭脂虫”命名为Dactylopius coccus Costa，而将“野生胭脂虫”分别命名为其他8个种。从那时起，胭脂虫（D。 coccus）就由于它的经济重要性而被人工培养及保护起来。为了在其他国家建立胭脂虫产业，西班牙人将寄主植物及胭脂虫引入到中南美洲及西班牙的部分地区。在十六七世纪，西班牙人在胭脂红工业中占有垄断地位，并制定了严厉的处罚措施，以防止将活体材料走私到其他非西班牙殖民地国家中。然而，胭脂虫后来还是被引入其他国家，如秘鲁、澳大利亚、印度、南非、斯里兰卡等（De Lotto，1974；Gema and Michael，1992；Cloudsley，1986）。1793年以后，胭脂红显得非常重要，常常是粗布用茜草染料染色，而好的布料用胭脂红染色，胭脂红染料的价格通常是黄色和淡蓝色染料的3倍多，胭脂红染料能保持其品质至少130年（Gema and Michael，1992）。 
　　1818年，人们分离出胭脂红中的有效物质——胭脂红酸（carminic acid），胭脂红酸为蒽醌类中一种含蛋白质的糖苷，易溶于水，颜色随pH变化而变化，在酸性介质中为橙色，当pH为5～7时，颜色从紫色变为红色。对光、热、氧具有良好的稳定性。低剂量使用水平下对人体无毒害作用。这种物质在动物界很稀少，仅有一些蚧壳虫如Dactylopius coccus（洋红蚧，产胭脂红酸）、Kermococcus ilicis（红蚧，产胭脂酮酸）、Laccifer lacca（紫胶蚧，产紫胶红色素）生产。在用锡或铝等媒染剂（媒染剂是染色中用来固定颜色的物质）对胭脂红酸进行处理即可得到胭脂红，胭脂红含胭脂红酸40%～60%，是服装、化妆品、食品及药品着色的主要物质，它能在毛线和丝绸上产生很漂亮的深红色、粉红色、浅红色，但在棉布上却不是一种好的染料。在化妆品中主要用于制作口红。在食品工业中能与甜菜苷和花青苷相媲美，其主要的限制是在低pH下不能溶解，一般用于饮料、酒、面包制品、乳制品、糖果、泡菜中，含量为0。1%～0。5%。另外，胭脂红少量用于画家绘画着色及生物标本制作。现在胭脂红酸及胭脂红在北美和西欧已得到认可及广泛利用，但个别欧洲国家对其在食品及饮料中的应用范围及剂量水平进行了限定（Gema and Michael，1992）。胭脂红酸的结构式（C22H20O13）如下： 
　　随着人类社会的发展，色素特别是天然色素的利用越来越多，胭脂虫红色素在食品着色、染料、化妆品等行业的用量越来越大，并发展成为一种颇具规模的产业。但是，后来人工合成的煤焦油类染料出现，由于其成本低廉，很快占领了染料色素市场，天然色素的价格一落千丈，胭脂虫业迅速衰退（庄馥萃，1995）。 
　　然而，后来发现煤焦油类染料对人类健康具有毒害作用，有的甚至有致癌作用，因而被许多国家明令禁止使用，如现在世界上应用最广泛、用量最大的化学合成色素——合成胭脂虫红色素（又称丽春红4R，化学式为C20H11O10N3S3Na3），由于高剂量喂雌鼠已呈现明显不良反应，在美国已被禁止在各行业使用，因此，天然色素又以其特有的品质受到人们的青睐，特别是近几年，随着“回归自然”热的兴起，西方食品商不断推出含有天然色素的加工食品，天然色素市场大幅度上升，价格空前上涨。目前各种天然色素在世界市场中的年销售额估计已达几十亿美元，虽然天然红色素可由多种物质提取，但仍远不能满足市场需求，胭脂红作为一种优质的天然红色素，需求剧增，价格日高，当前胭脂红的国际市场价已达到530美元/kg，促使胭脂虫业再度兴起（庄馥萃，1995；Rodriguez，1988；Brutsch and Zimmermann，1993）。 
　　世界上仅有少数几个国家在饲养胭脂虫，这些国家的生活水平都比较低。目前胭脂虫的主产国是秘鲁，年生产能力为800t左右，出口量占世界总出口量的80%以上，其次为加那利群岛，南非、墨西哥、智利、玻利维亚等也在大力发展胭脂虫产业。胭脂虫干虫的价格一直不稳定，一度曾达到60美元/kg，20世纪70年代末期，秘鲁的离岸价格稳定在20美元/kg，后来涨到60美元/kg，但很快跌到20美元/kg，现基本稳定在13美元/kg。欧洲、日本和美国是胭脂虫的主要购买国家和地区，秘鲁也利用其干虫产量的一半来生产胭脂红（Gema and Michael，1992；Anand，1983）。 
　　除D。 coccus外，胭脂虫其他8个种虽然都含有胭脂红酸，但由于个体比较小、胭脂红酸含量低且外被有蜡被、加工中不易去除等缺点，生产中一般不进行培育用以制取胭脂红酸。但这些种却能用来防治已成为杂草的仙人掌，由于胭脂虫取食时所带的外源体、病毒或毒素能导致仙人掌的死亡，因此是生物防治仙人掌、特别是有刺型野生仙人掌杂草的理想材料。大约在17世纪，欧洲人在好望角定居时，将梨果仙人掌[Opuntia ficus-indica（L。）Mill]引入南非种植，由于气候条件适宜，梨果仙人掌的发展很快，但是因为缺乏有效的管理，仙人掌杂乱恣意地生长而变得无法利用，反而成为了杂草，60年前，已经侵占了约900 000hm2的草场，主要是南非的东好望角和卡鲁地区，成为牧场的一种很重要的杂草，被当地政府列为九大杂草之一，禁止出售和运输各种繁殖体，以防止其传播扩散，同时采取了很多机械措施及除草剂加以控制，但未取得明显效果。1932年在澳大利亚昆虫学家研究的基础上，引入了4种昆虫进行了生物防治尝试并取得极大成功，其中胭脂虫的防治效果最为明显，可控制大约75%的仙人掌，特别是D。 opuntiae在1937年引入南非后，使750 000hm2的仙人掌林得到有效控制。尽管如此，1990年南非仍有近100 000hm2的草场被仙人掌侵占，有近8000hm2的草场由于仙人掌密度太大，防治成本太高而无法进行防治（Annecke and Moran 1978；Zimmermann and Moran，1982，1991；Zimmermann，1990；Brutsch and Zimmermann，1993）。新南威尔士也用D。 coccus来防治有刺型仙人掌（Maguire，1997）。 
　　胭脂虫有对人类社会有利的一方面，但同时也存在着不利的地方，具体体现在，当人们不是以培育胭脂虫来生产胭脂虫红色素或利用胭脂虫来防治仙人掌为目的，而是以生产仙人掌的果实（仙桃）或茎片为目的时，胭脂虫就会破坏目的作物，使仙人掌果实和茎片大量减产，从而成为一种害虫，需要进行防治（Zimmermann and Moran，1991）。 
　　天然胭脂虫红色素是全球极具经济价值的特色生物资源产品，因主要产自拉丁美洲、加那利群岛、南非等地，而进口国主要是美、日、欧等发达国家和地区，所以在国际市场上是供不应求的天然产物。其价格随主成分胭脂（虫）红酸的含量高低而异，1997年，试剂级高纯度胭脂（虫）红酸价格为：美国1010。20美元/5g，日本6000～20 000日元/kg（色价80，年消费量120t）。胭脂（虫）红酸含量大于50%的胭脂虫红铝价格为：美国58。6美元/25g（试剂级，1997年），日本13 000～80 000日元/kg（1993年）。近年来，胭脂虫红色素产品价格虽有波动，但仍保持较高水平，如德国ABCR公司的高纯度胭脂（虫）红酸价格为370欧元/10g，含50%胭脂（虫）红酸的色素产品价格为12。90欧元/5g或58。10欧元/25g，而胭脂虫红铝价格为20。50欧元/25g或81。80欧元/100g（2002年）。 
　　我国目前还没有胭脂虫原料及胭脂虫红色素的规模化生产，但有的生产经营色素的公司从国外进口胭脂虫红色素到国内销售，现国内市场上含量为50%的胭脂虫红色素的售价为1380元/kg，含量为52%的胭脂虫红色素售价为1400元/kg。 
　　据统计，日本每年对红色素的需求量保持在120t以上水平，相对而言，欧洲、美国的需求量更大，估计目前国际上对胭脂虫红色素的需求量在500t以上，国际市场上胭脂虫原料总产量约为1000t，产值10亿人民币以上，而目前胭脂虫红色素的产量在300t左右，远不能满足国际市场的需求。现阶段我国还没有胭脂虫及胭脂虫红色素的生产，所需的胭脂虫红色素全部依靠进口，如果我国能实现胭脂虫和胭脂虫红色素的自主生产，必将对进口的胭脂虫红色素形成巨大冲击，为国家节约大量外汇。 
　　我国拥有大量不适宜其他树种但却适宜仙人掌生长的土地资源及丰富的气候资源，特别是在我国西南部的云南、贵州、广西、四川等干旱半干旱地区，分布着大面积的石漠化山地，这些地方造林极其困难，但这些地方却适宜种植仙人掌，针对这些地区的生态经济特点，采取因地制宜的营林措施，建立石漠化地区仙人掌生态经济林营建模式，在这些地方大量种植仙人掌并用以繁养胭脂虫，不仅可以绿化荒山、防止水土流失、治理石漠化，而且可以增加农民收入，促进地方经济发展。 
　　1。2　胭脂虫研究概况 
　　1。2。1　形态学及分类学 
　　林奈（1758）将商业用的胭脂虫种命名为Coccus cacti。Costa（1835）将它放入Dactylopius中。Green（1912）将该科的所有种都归到Coccus中。Ferris（1955）在北美鉴定了4个种，并绘图及作了简要的描述。Mann（1969）鉴定了7个种，并对每个种的分布及寄主种类进行了描述，但没有作图，有些种被后来的学者认为是同一个种。De Lotto（1974）将洋红蚧科归结为1个属9个种，其中5个种是以前已经描述过的，另外4个种是他命名的新种，他对这4个种都绘图并作了详尽的描述。Karny（1972）对9种胭脂虫（其中4种为新种）的形态、命名、寄主、产地等进行了详细的研究。Moran（1981）对洋红蚧属的9个种（原产地均为新大陆）进行了形态描述。Macgregor和Sampedro（1983）对洋红蚧科进行编目，并描述了5种胭脂虫。Guerra（1992）对洋红蚧属的9个种的雌成虫重新进行描述，并绘图，同时就形态上的亲缘关系进行了探讨，并提出了洋红蚧属的系统发育图谱。现大多数期刊以De Lotto的分类为标准。 

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