茹苦含辛廿年

山苦瓜的蛻變
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2018 / 10月

文‧曾蘭淑 圖‧林格立


明代《本草綱目》記載:「苦瓜,苦、寒、無毒,除邪熱,解勞乏,清心明目。」花蓮農改場歷經20年辛苦的田間試驗,育出「花蓮1至7號」品種,讓山苦瓜不只是餐桌上的一道配菜,在現代科技萃取、純化技術的助力下,由生技公司與有機農場開發出多樣機能性的保健食品,讓山苦瓜不只苦,而且補。

 


 

「這是今天的新娘子,你看『她』顏色最豔麗,花苞最黃,可以選她授粉。授粉後,明天開始慢慢長成苦瓜,15天後即可瓜熟蒂落。」

10月的秋老虎豔陽照著網室,高達30度溫度,讓網室變成名副其實的「溫室」,農委會花蓮區農業改良場(以下簡稱「花改場」)作物改良課副研究員全中和上班第一件事,就是來到他的秘密基地「採種圃」,為他的山苦瓜「母本」進行授粉與採種工作。

世界無敵的苦瓜母本

全中和單手扶起一條鮮綠的藤蔓說著:「這是高雌花母本,是我們台灣的寶貝。」

一般的品種,一株苦瓜藤蔓開出的100朵花中,大約只會開出2至10朵雌花,即結2至10個果實;但這株經由自交純化超過5個世代的「高雌花性」的苦瓜藤蔓,100朵花中,卻可開出高達80~90朵雌花。

換算成產量,尊敬之心油然而生。因為原本一個產季每公頃約1公噸的產量,可以增加6至10公噸,產量大大提升,再看看此株珍貴的苦瓜藤蔓,眼睛也跟著發亮起來。

山苦瓜的前世今生

苦瓜在《本草綱目》裡又稱錦荔枝或癩葡萄。80年代花蓮山海產店提供野生山苦瓜炒鹹蛋、苦瓜鑲肉等料理,讓遊客嚐鮮。花蓮農改場1989年開始投入研究山苦瓜品種改良與栽培技術的改進,加上台灣農地愈來愈少,農民愈來愈老,研發出產量高、品種好的苦瓜,可以增加農民的收入。

全中和1996年開始進行苦瓜的育種,2005年起連著3年研發出的「花蓮苦瓜1、2、3號」,均是結果力強,並且針對小家庭食用的「中小果」,身長大約一支原子筆長,體重約160公克,大約只有白色大苦瓜三分之一的重量,在生鮮超市十分受歡迎。

「花蓮6號」則是2016年開發出的品種,「父母親」(即母本與公本)均是來自花蓮土生土長的苦瓜,這是全中和從1998年開始經過10年不斷的品系純化、篩選、雜交後才得到優良的品種,1.5個月的採收期,每公頃的產量可以達14公噸。

花蓮6號強調鮮果食用功能,果實呈現漸層的鮮綠,豔澤透亮,口感脆爽,略帶蘋果酸口感,稍微冰鎮後去除苦味,適合作為生食用的沙拉、精力湯等各式料理。

我們來到種植花蓮2號、6號的奇萊美地有機農場,總經理蔡志峰指出:「花改場育種的苦瓜產量相當高,採收期時,每週採收一次,例如2分地每天即可採收1公噸。我們目前有三十多公頃經過有機認證的農場,除了供應餐廳、超市,還有接受生技公司契作苦瓜,因為苦瓜必須經過無農藥殘留的檢測,才能做為保健與藥品的材料。」

蔡志峰所經營的立川漁場餐廳,是遊客來到花蓮摸蜆玩水的著名景點,餐廳即提供苦瓜茶與苦瓜冰沙,最識貨的是帶團的導遊,每次一下車先來一杯苦瓜冰沙,生津止渴。

山苦瓜的蛻變

然而全中和辛苦為苦瓜育種,除供食用,還有一特殊的原因,是為了研究單位的需要。

原來國科會2005至2011年執行「農業生物技術國家型計畫」,邀請台灣大學、中國醫藥大學等學術單位,進行山藥、金線蓮等作物研究,希望能開發成中草藥與健康食品, 2006年起將苦瓜納入,進行調整血糖、降血脂與抗癌的研究。而研究單位每次要拿苦瓜作中草藥實驗,從市場買到的苦瓜,因為品種與來源都不一樣,有時有效,有時沒有效,影響研究的效度與信度。

全中和說,這是因為苦瓜是異交作物,農民自行留種,品種混雜,再雜交後,後代植株會產生性狀分離,果實便會大小參差不齊,形狀多變。因此花蓮農改場也在研究單位的要求下,提供相同品種、相同產期與基質穩定的苦瓜,作為研究之用。

在國科會國家型計畫的支持下,學術單位紛紛針對「苦瓜萃取物」進行研究,在製程、保健功能累計已申請超過46種專利。

例如國立屏東科技大學生物科技研究所教授鄭雪玲長達10年的研究發現,從「花蓮2號」與類似沖繩綠山苦瓜的藤與果實中,純化出三萜類化合物與皂苷成分,用在細胞與小鼠實驗上,均有改善細胞對胰島素抗性的作用,顯示苦瓜具有開發為第二型糖尿病保健食品的潛力。

慈濟大學生命科學所教授徐雪瑩10年來利用苦瓜萃取物與純化物進行癌症細胞株的研究,結果顯示特定成分對癌細胞的生長有生長抑制效果。但徐雪瑩強調,預防勝於治療,吃綠苦瓜需在日常生活保健裡落實才有助益,如果到了癌症末期才吃就太晚了。

國科會國家型計畫研發團隊的成果,可以說照亮了山苦瓜的未來,讓山苦瓜在研發成保健產品的選擇中,成為績優潛力股,大大拉抬了山苦瓜作為產業作物的身價。花改場研發團隊因此朝向研發「保健型」山苦瓜方向來育種。

尤其是全中和團隊在2008年獲得品種權的「花蓮4號」、2010年開發的5號,是花改場自2002年即開始培育的品系,「矮、肥、短」身形,「尖銳突起」深綠色的果面,有些「其貌不揚」。但真是「瓜不可貌相」,經過食品工業發展研究所等機構的檢驗,這兩號苦瓜適合開發作為保健食品。

全中和說,花蓮4、5號具有「雜種優勢」,就是一般人所說「混血的第一代都比較聰明」,果實產量高又營養。

風雨搶救,後代爭氣

特別的是,4、5號的母本有著從風雨中逃生的經歷。全中和說,花蓮每年都有颱風,有一年颱風把種苗圃裡的苦瓜苗吹得七零八落,颱風過後,工友自然把吹斷的藤蔓當成垃圾丟掉。「但我那夜入睡後,在半夢半醒之間,忽然想到那株藤蔓應該還活著!」未等至天明,全中和趕到苗圃,果真這株藤苗還未被清理掉,把它救回來後,經過可遇不可求的異交過程,成為花蓮4號與5號的母本,「高雌花母本」不但沒有從世界消失,反而為花改場拿到至少數百萬元的授權金,培育出很爭氣的後代。

拿到花蓮4號品種專屬授權的寰宇生技公司,總經理劉技謀博士指出,他們利用「超臨界萃取」技術,萃取、純化花蓮4號的成分,已經開發出各式增加身體機能的保健食品,行銷至美國與大陸,同時還進行苦瓜藥品的開發與實驗,而且目前正在申請美國食品藥物局(FDA)核淮,以及全球專利布局的階段。

花改場又培育出最新的「花蓮7號」白苦瓜,還在向農委會申請品種權中。累計至今,花蓮1-6號已經技術轉移給13家農場與生技公司,將苦瓜開發成苦瓜滴雞精、苦瓜籽油、苦瓜茶、苦瓜膠囊,甚至還有美妝產品。

如果能將花蓮4號苦瓜開發成癌症用藥,將創下台灣單一品種的本土植物作為植物性用藥的歷史,苦瓜的前途將是無可限量。

全中和說,「我的夢想就是有朝一日,山苦瓜能開發成抗癌的藥品,苦瓜便能像毛豆一樣,成為農委會眼中農產品加工、外銷國際的模範生。」

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Twenty Years of Bitter Labor

Esther Tseng /photos courtesy of Jimmy Lin /tr. by Phil Newell

The encyclopedic Ming-Dynasty Compendium of Materia Medica states: “Bitter melon is bitter, cold, and non-toxic; it can relieve unhealthy heat and exhaustion from overwork, and can relieve fever and improve eyesight.” Through 20 years of arduous field experiments, the Hua­lien District Agricultural Research and Extension Station has bred seven varieties of bitter melon (Momordica charantia). And bitter melon is no longer just a side dish on the dining table: with the help of modern extraction and purification techniques, biotechnology companies and organic farmers have used it to develop numerous functional health supplements.

 


 

“This is today’s ‘bride.’ You can see that she has the most beautiful color and the yellowest buds, so we have chosen her for pollination. After she is pollinated, starting tomorrow bitter melons will gradually begin to grow, and after 15 days the gourds will be ripe.”

In the bright sunshine of October’s Indian summer, the temperature in the net greenhouse reaches 30°C, turning it into a genuine “hothouse.” When ­Chyuan Jong-ho, associate researcher in the Crop Improvement Section at the Hua­lien District Agricultural Research and Extension Station (HDARES) of the Council of Agriculture, gets to work each day, the first thing he does is to come to his seed nursery, where he pollinates his bitter melon “mother plants” and harvests seeds from them.

World-beating mother plants

Lifting up part of a bright green vine with one hand, ­Chyuan declares: “This mother plant has a high proportion of female flowers. It is a treasure of Taiwan.”

In most varieties of bitter melon, out of every 100 flowers that a melon vine produces, only about two to ten are female flowers, which means you will get between two and ten gourds. But on this vine, which has been through more than five generations of self-­fertilization to increase the ratio of female flowers, 80‡90% of the flowers will be female.

When you calculate the effect on production, you can’t help but feel admiration. For while traditional varieties yield around one metric ton of melons per hectare in each growing season, the new figure could be six to ten tons.

Bitter melons past and present

In the 1980s, game and seafood restaurants in Hua­lien prepared such dishes as bitter melon with salted egg and bitter melon stuffed with minced pork to enable visitors to try fresh bitter melon. In 1989, the HDARES began to work on improving bitter melon varieties and cultivation techniques, to boost farmers’ incomes.

Chyuan Jong-ho began breeding bitter melons in 1996, and over three years from 2005 he completed development of the Hua­lien Nos. 1, 2, and 3 varieties, all of which are high-fruiting cultivars. Moreover, they produce small-to-medium-sized gourds, suitable for small families. About as long as a pen and weighing some 160 grams (one-third the weight of the larger white bitter melon), they are a very popular vegetable in supermarkets.

Chyuan completed development of Hualien No. 6 in 2016. The male and female parent stock were all drawn from bitter melon varieties native to Hua­lien. This is an outstanding cultivar that ­Chyuan only got after ten years of continual line purification, selection and hybridization starting in 1998. It has a harvest season of six to seven weeks, and yields up to 14 tons of gourds per hectare.

Hualien No. 6 is best eaten raw. The gourd shows graduated layers of bright green, with a lustrous exterior, a crisp texture, and a hint of malic acid in the taste. The bitter flavor is removed by briefly cooling the sliced melon in ice water. It is suitable for salads made with raw ingredients, for juicing, and for various cooked dishes.

We come to Chi-Lai Green Land organic farm, where Hualien No. 2 and No. 6 bitter melons are grown. General manager Cai Zhi­feng observes: “The yields of the bitter melon varieties bred by the HDARES are quite high. During harvest season we pick them once a week, and, for example, on 2,000 square meters of land we can harvest one ton each week. Right now we have more than 30 hectares of land with organic certification. Besides supplying restaurants and supermarkets, we also produce bitter melon under contract for biotechnology companies.”

Bitter melon transformation

Indeed, the purpose of ­Chyuan Jong-ho’s arduous efforts in breeding bitter melons has not been merely to produce varieties for eating, but also especially to meet the needs of research institutions.

It all started when the National Science Council began implementing the National Science and Technology Program for Agricultural Biotechnology, which ran from 2005 to 2011. At first they invited various academic institutions, including National Taiwan University and China Medical University, to research crops like yam and Taiwan jewel orchid in hopes of developing herbal medicines and health supplements. Bitter melon was included in the program starting in 2006, when studies began into its potential for modulating blood sugar levels, reducing hyper­lipid­emia, and combating cancer. However, because the varieties and sources of the bitter melons that research institutions purchased at vegetable markets for their experiments were inconsistent, sometimes the extracts were efficacious, and sometimes they were not, thereby impacting the validity and reliability of the research.

Therefore at the request of the research institutions, the HDARES began supplying them with bitter melons of reliable quality, of the same variety, and grown and harvested at the same time, for their research.

With the support of the NSC program, academic institutions have done a great deal of research on substances extracted from bitter melon, and have already been granted more than 46 patents with respect to production processes and health effects.

For example, in ten years of research ­Cheng Hsueh­-ling, a professor in the Department of Biological Science and Technology at National Ping­tung University of Science and Technology, discovered through experiments on cell cultures and on mice that tri­terpen­oids and saponins purified from the vines and fruit of Hua­­lien No. 2 and the similar Okinawa bitter melon can reduce insulin resistance in cells, indicating that bitter melon has the potential to be developed into a health supplement to combat Type 2 diabetes.

Meanwhile Professor Hsu Hsue-yin of the Department of Life Sciences at Tzu Chi University has for the past ten years been using substances extracted from bitter melon for research on cancer cell lines. She has discovered that a certain ingredient has the effect of inhibiting growth of cancer cells.

The results achieved by research teams under the NSC program suggest a bright future for the bitter melon. This is why the HDARES research team has focused its development efforts on breeding “health-protecting” bitter melon varieties.

This especially applies to Hua­lien No. 4, for which ­Chyuan Jong-ho’s team was granted plant variety rights in 2008, and No. 5, which they completed development of in 2010. Both are varieties that the HDARES began to breed in 2002. Though unprepossessing in appearance—with their fat and short shape, and dark green skin with a knobbly, serrated surface—they both prove that “you can’t tell a gourd by its cover.” Tests by the Food Industry Research and Development Institute and other bodies have shown that these two bitter melon varieties are suitable for development into health supplements.

Chyuan says that Hua­lien No. 4 and No. 5 both display “heter­osis” (a.k.a.“hybrid vigor”), which reminds one of the common saying that “the first generation of mixed-blood children are smarter.” They are high-yielding varieties with high nutritional value.

Dr. Davis Liu, general manager of the Aquavan Technology Company, which exclusively licensed plant variety rights for Hua­lien No. 4, notes that the company uses “supercritical fluid extraction” technology to extract substances from Hualien No. 4 and purify them. They have already developed various health supplements that boost bodily functions, which they sell in the US and mainland China. They have also developed and tested pharmaceutical products derived from bitter melon, for which they are currently seeking approval from the US Food and Drug Administration, as well as applying for patents worldwide.

If it proves possible to develop an anti-cancer drug from the Hua­lien No. 4 bitter melon, this will be a historic use of a native plant as the basis for a plant-based medicine, and the future prospects for the bitter melon will be unbounded.

20年にわたる品種改良と商品化

文・曾蘭淑 写真・林格立 翻訳・久保恵子

明代の『本草綱目』には「苦瓜は苦く寒の性質を有し、毒はなく、邪熱を除き、だるさを解き、気分を爽やかにし、目に効果がある」とある。花蓮農業改良場は、この20年にわたって試験を繰り返し、花蓮1〜7号の品種を作り出した。バイオ企業と有機農場の現代科学の粋を集めた技術のおかげで、緑色のニガウリは食卓の脇役に留まらず、各種の機能性健康食品に生まれ変わり、苦いだけでなく栄養豊富な食材となったのである。


10月ながら残暑の陽光が照らすネットの中は、気温30度に達して、ネットであっても温室のようである。農業委員会花蓮区農業改良場(以下、花改場と略)の作物改良課副研究員の全中和は「今日はこの鮮やかな黄色の莟が受粉のタイミングでしょう。受粉後、明日から成長を始め、15日後には熟します」と話す。全中和は出勤すると、まず種子採集用の畑を訪れ、大切に育てた緑のニガウリの母本を受粉させ、種子を採集するのが最初の仕事となる。

世界に類のないニガウリの母本

全中和は鮮やかな緑のツルを片手に取り、「これは、台湾の宝ともいえる雌花の多い母本です」と説明する。

通常の品種だと、一株のニガウリの開花数100のうち、雌花は2〜10に過ぎず、2〜10の実しか付けない。それが自家受粉を五世代以上繰り返したニガウリだと、100のうち雌花は80〜90に達するのである。

生産量に換算すると、その意味が分かる。通常品種の生産期のヘクタール当りの生産量が1トンとすると、この母本では6〜10トンに及ぶのである。そう思うと、このニガウリのツルを見る目が全く異なってくるであろう。

ニガウリと品種改良の歴史

ニガウリは『本草綱目』の中では錦/ُ枝あるいはؤَ葡萄と記されている。1980年代の花蓮のレストランでは、ニガウリの炒め物や肉詰めなどの料理を提供していた。花改場では1989年より生産量が多く、品質のいいニガウリを開発して、農家の収入を引き上げるため、ニガウリの品種改良と栽培技術向上の研究を始めた。

全中和は1996年からニガウリの品種改良を開始し、2005年から3年続けて「花蓮ニガウリ1、2、3号」の三品種を生み出した。どれも果実が多くつき、しかも長さはボールペンほどと小家族向けで、重さは160グラムの小型のニガウリであった。一般的な白い大型ニガウリの3分の1ほどで、スーパーなどで人気となった。

「花蓮6号」は2016年に開発した品種である。父本、母本ともに花蓮自生の緑のニガウリで、全中和が1998年から10年をかけて自家受粉、選別、他家受粉を繰り返して作り上げた。1.5カ月の収穫期を通じて、1ヘクタール当りの生産量は14トンに上る。

花蓮6号は生食のための新鮮な食感を重視した品種である、鮮やかな緑のグラデーションが綺麗で、しゃきっとした食感に、リンゴ酸のさっぱりした口当りである。冷やして苦味を抜くと、サラダやスープなどの料理に向く。

花蓮2号、6号を栽培する奇莱美地有機農場の蔡志峰総経理は「花改場のニガウリは生産量が高く、2000平米の土地では毎日1トンを収穫できます。ここで有機認証を受けた農場は30ヘクタール余りで、レストランやスーパーに出荷し、バイオ企業との契約耕作も行っています。ニガウリは農薬残留テストを受けないと、健康食品や薬品の材料にはできません」と説明する。

蔡志峰が経営する立川漁場レストランは、花蓮では有名な観光スポットにあり、ニガウリ茶やニガウリスムージーを提供している。地元に詳しいツアーガイドは、バスを降りるとすぐにスムージーを注文するという。

緑のニガウリの変化

全中和が苦労して品種改良を行なう目的は、食用だけではなく研究機関への提供もある。

国家科学委員会は2005年から2011年にかけて農業バイオ技術国家プロジェクトを実施した。台湾大学、中国医薬大学などの学術機関に山芋、花葉開唇蘭などの研究を委託し、漢方や健康食品開発を目指した。2006年からはニガウリも対象となり、血糖値や中性脂肪の改善と抗がん作用の研究が始まった。しかし、研究機関は漢方薬実験用のニガウリを市場で調達しており、品種や産地が安定しなかったため一定の効果が得られず、研究の有効性や信頼性に影響していた。

これはニガウリが他家受粉する作物で、農家では自分で種を残すため、品種が交りやすいからである。交雑を繰り返すことで、株の性質が変わり、果実の大小が不揃いになり、形も変化する。そこで花蓮農業改良場では、研究機関の要求に応じて同じ品種、同じ収穫期の安定した品質のニガウリを研究用に提供することとなった。

この国家プロジェクトの下で、学術機関はニガウリの成分を研究し、健康機能が確認された中から、46件の特許が申請されている。

例えば、国立屏東科技大学バイオ研究所の鄭雪玲教授は、10年の研究の結果、花蓮2号とこれに似た沖縄ニガウリのツルと果実から、トリテルペノイドサポニンの成分を抽出した。これを細胞やマウスで実験したところ、インスリン抵抗性の改善作用があることが分り、2型糖尿病の改善に役立つ健康食品の開発が考えられている。

慈済大学生命科学研究所の徐雪瑩教授は、ニガウリから抽出した成分を使ってがん細胞の研究を行ってきたが、特定の成分に、がん細胞の成長抑制効果があることが分った。しかし、予防は治療に勝るという通り、日常生活で緑のニガウリを食用とすることで健康維持に役立つので、がんも末期となっては遅いと言葉をつづけた。

国家プロジェクトの研究開発チームがあげた成果は、ニガウリの将来性を期待するに十分で、健康食品の開発に有力な品種は、経済作物として評価が高まっている。花改場の開発チームも、健康食品向けの品種改良に力を注ぐこととなった。

中でも、全中和のチームが2002年より栽培を開始し、2008年に品種の権利を取得した花蓮4号、および2010年に開発した5号は、外見は深緑で太く短く、表面のとげが鋭く、見た目は美しいとは言えない。しかし、見かけで判断するものではなく、食品工業発展研究所などの機関がテストしたところ、この二種のニガウリは健康食品の開発に向いていることが分った。

全中和によると、4号と5号はともに交雑種としての優位性を有していて、混血が純血に勝るという通り、生産量も栄養価も共に高い。

風雨に耐えて、子孫を残す

4号、5号ともに、母本は風雨の中を生き延びた経験を有する。花蓮は毎年台風に襲われるが、ある年の台風で種苗園のニガウリの苗が風に吹き飛ばされてしまった。台風が過ぎ、吹きちぎられたツルはごみとして捨てられることになった。しかし、夜になってから、全中和は半分夢の中で、まだ生きている苗があるかもしれないと思った。そこで朝早く、急いで畑に行き、吹きちぎられた中から救えるものを救うと、これが花蓮4号と5号の母本となったのである。これにより雌花の多い母本が世界から消えることなく、さらに子孫を残して、花蓮農業改良場に数百万元の許諾権料をもたらすこととなったのである。

花蓮4号の権利を取得した寰宇生技(Aquavan Technology)の総経理である劉技謀博士によると、同社は超臨界抽出技術により花蓮4号の成分を抽出し、身体機能を強化する健康食品を開発し、すでにアメリカや中国大陸に販売しているという。また、ニガウリの薬品開発を行い、現在はアメリカ食品医薬品局(FDA)の認可を待ち、世界的に特許申請する段階にある。

花改場が最近品種改良に成功した白いニガウリの花蓮7号は、農業委員会に品種登録を申請中である。花蓮1〜6号については、これまで13の農場やバイオ企業に技術移転を行い、それぞれニガウリからニガウリチキンブロス、ニガウリシードオイル、ニガウリ茶、ニガウリカプセル、それに化粧品までの開発が進んできた。

花蓮4号のニガウリでがん抑制薬が開発できれば、台湾固有の単一品種で製薬を行う最初の例となり、ニガウリの将来の可能性が広がる。

「私の夢は、いつかニガウリからがん抑制の薬品を開発できないかということです。そうなればニガウリは枝豆と同じく、農業委員会によって、加工と輸出が可能な模範作物と認められるでしょう」と、全中和は期待する。

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