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贵州省续随子新品系种子含油量及其脂肪酸组成分析



全 文 :续随子(Euphorbia lathyris L.)又名千金子、小巴豆等,是
大戟科大戟属的越年生或二年生草本植物,原产欧洲。在我
国河北、河南、安徽、湖北、山西、内蒙、贵州、广西、云南等省
区均有野生分布或人工栽培,过去多作药用 [1-3]。近年来,国
内外对续随子作能源植物研究开发进行了一些探索研究,
特别是美国加利福尼亚大学 M Calvin 教授研究发现续随子
种子油中含有 30%~40%类似于原油的碳氢化合物,是一种
极具开发前景的新型能源油料植物 [4]。国内有关学者曾分析
了安徽、河南、福建 3 个主要产地的续随子油脂肪酸组成成
分及含油量, 证明不同品种和不同种植条件均直接影响到
续随子种子的产量及含油率 [5-12]。
由于贵州立地条件及气候差异悬殊,筛选培育适宜当
地立条件的续随子新品种是提高种子产量及含油率的关键
环节。为此,进一步研究筛选续随子高产高油新品种,分析
其种子含油量及脂肪酸组成,对贵州大面积种植并开发利
用能源植物续随子十分必要。现通过对几个续随子新品系
种子含油量及脂肪酸组成进行分析,为进一步的品质鉴定
和开发利用提供基础理论参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试续随于品种有 4 个,分别为 NX-1、NX-2、NX-3、
NX-4。均为 2009年在贵州省兴义市培育筛选的续随子新品
系,采种时间为 5 月。
1.2 试验方法
1.2.1 含油量测定。先除去续随子壳及其他杂质 ,精选饱
满、无损坏的种子置于烧杯中 ,将烧杯中分别编号 ,放于
80 ℃的烘箱中 8 h,烘干后用研磨机快速地研碎。称取试样,
每个样品装 2 份。分别将 2 份试样小心装入滤纸筒中,并用
蘸有少量石油醚的脱脂棉擦拭称量所用的托盘及转移试样
所用器具,直到无试样和油迹为止。最后将脱脂棉一并移入
滤纸筒内,用脱脂棉封顶,压住试样。在抽提瓶中加入适量
的石油醚作为溶剂。将装有滤纸筒的抽提管与抽提瓶连接
好。装上冷凝管,打开冷却水,将抽提瓶在油浴中进行加热,
控制温度在 80 ℃,控制溶剂回流速度小于 3 滴/s,回流时间
为 8 h。沸腾适度,无爆沸现象。反应完毕,待抽提瓶冷却至
室温,取出抽提瓶将石油醚溶液转移至 50 mL 的圆底烧瓶
中(转移前称取该烧瓶的质量并记录空瓶的质量),进行减
压蒸馏。减压蒸馏完毕将其放入(103±2)℃的烘箱中,常压
条件下烘 60 min,取出后置于干燥器内冷却至室温,称量,
记录圆底烧瓶的最终质量。圆底烧瓶增加的质量即为所测
样品的含油量。
1.2.2 酸值测定。参照 GB/T5530-2005,采用冷溶剂法测定,
称取油样品各 3 份,装入 250 mL 锥形瓶中。将样品溶解在
50 mL 乙醚和 95%乙醇(1+1 体积混合)溶液中。用 KOH 溶
液边摇动边滴定,直到酚酞指示剂显示终点,15 s 不褪色。
计算酸值。
1.2.3 续随子籽油脂肪酸的测定。①脂肪酸甲酯制备。因这
4 种品种续随子种子油酸值均大于 4 mg KOH/g 油,采用三
氟化硼法。②脂肪酸组成检测。色谱条件:气相色谱仪Agilent
6890N;检测器 :FID;色谱柱 :石英毛细管柱 HP-Innowax
(30 m×0.32 mm×0.25 mm); 进样口温度:250 ℃; 检测器温
度:280 ℃;载气(高纯氮 )1.0 mL/min;空气 :450 mL/min;氢
气:40 mL/min;进样模式:分流进样,分流比:20∶1;进样量:1
μL;柱升温程序:初温 200℃,以 15℃/min 升至 235℃,保持
10 min。③标准曲线。用正己烷稀释脂肪酸甲酯标准贮备液,
配成不同浓度的标准工作液,以峰面积(A)对浓度(C)得出
贵州省续随子新品系种子含油量及其脂肪酸组成分析
张 燕 1 龚德勇 1 曾 松 2 李 搏 3
(1贵州省亚热带作物(生物质能源)研究所,贵州兴义 562400; 2贵州大学精细化工研究开发中心; 3黔西南康达生物能源科技有限公司)
摘要 通过对 4 个续随子品种新品系 NX-1、NX-2、NX-3、NX-4 种子含油量及其油酸值、脂肪酸组成进行检测分析,结果表明:NX-1、
NX-3、NX-4 等 3 个品种材料的含油率均大于 40%。其中油酸值最高的是 NX-4,为 8.56 mg KOH/g。4 个品种材料的种子油成分主要是 C16、
C18、C20脂肪酸组成结构,与石化柴油的脂肪酸组成结构相类似,表现为热质高、易转化、污染低等特点,是制备生物柴油十分理想的生产
原料。
关键词 续随子新品系;种子含油量;脂肪酸;贵州省
中图分类号 S216.2;TQ646 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2011)11-0019-02
Analysis on Seed Oil Content and Fatty Acid Composition of New Varieties Euphorbia Lathyris L. in Guizhou Province
ZHANG Yan1 GONG De-yong 1 ZENG Song 2 LI Bo 3
(1 Subtropics Crops(Biomass Energy)Research Institute of Guizhou Province,Xingyi Guizhou 562400; 2 Center for Research and Development of Fine
Chemicals,Guizhou University; 3 Qianxinan Kangda Biological Energy Co Ltd)
Abstract Seed oil content,acid and fatty acid composition of several new varieties NX-1、NX-2、NX-3、NX-4 of Euphorbia lathyris L. were
tested. The results showed that the oil content was more than 40% for NX-1,NX-3,NX-4. The levels of oil acid of NX-4 was highest,reached 8.56
mg KOH/g. Seed oil composition of four varieties materials was mainly C16,C18,C20 fatty acid, which was similar to structure of petroleum diesel. Its
mainly advantages were the high heat mass,easy conversion,low pollution,etc,and it is very desirable biodiesel production of raw materials.
Key words new varieties of Euphorbia lathyris L.;seed oil content;fatty acid;Guizhou Province
基金项目 贵州省农业科技攻关项目“能源植物续随子新品种(系)鉴
选及示范”[黔科合 NY 字(2008)3060 号];贵州省科研院所
创新能力建设项目“贵州生物质能源植物研发创新能力建
设”[黔科合院所创能(2010)4007 号]。
作者简介 张燕(1978-),女,贵州兴义人,研究实习员,从事能源油脂
植物育种创新研究工作。
收稿日期 2011-04-07
农业基础科学现代农业科技 2011 年第 11 期
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农业基础科学 现代农业科技 2011年第 11期
相应的回归曲线方程(表 1)。
2 结果与分析
2.1 种子含油率及油酸值
经过抽提的续随子种子含油率及采用冷溶剂法测定得
到的 4 个品种续随子种子油的酸值结果见表 2。由表 2 可
知,NX-2 品种的含油率低于其他 3 个品种,为 37.35%,含
油率最高的品种为 NX-4,为 45.19%。除 NX-2 这个品种外,
NX-1、NX-3、NX-4 等 3 个品种的含油率均在 44%以上 。
4 个品种的酸值有明显差异 ,NX-3 品种种子油的酸值最
低, 为 4.99 mg KOH/g,NX-4 品种种子油的酸值最高 ,为
8.56 mg KOH/g。
2.2 脂肪酸组成分析
通过色谱仪稳定性与回收率试验,结果见表 3、表 4。稳
定性试验中相对标准偏差(RSD)为 0.001 6,回收率试验中
各种脂肪酸加标回收率均大于 90%,表明该实验室的色谱
仪运行稳定,检测方法可行。用气相色谱法检测得到的各品
种脂肪酸组成结果见表 5。由表 5 可知,4 个品种续随子种
子油的成分均为棕榈酸(C16∶0)、棕榈油酸(C16∶1)、硬脂酸(C18∶0)、
油酸(C18∶1)、亚油酸(C18∶2)、亚麻酸(C18∶3)、花生烯酸(C20∶1)、芥
酸(C22∶1)8 种 C16、C18、C20脂肪酸,与危文亮 [1]报道的续随子种
子油以 C16、C18相一致,但该研究中检测出了 C20脂肪酸。除
棕榈酸和硬脂酸,其余都是含有不饱和双键的脂肪酸。各品
种脂肪酸组成含量不同, 从各脂肪酸组成成分看,4 个品
种均为油酸的含量最高 (>80% ),其他由高到低依次为
棕榈酸、亚油酸、亚麻酸、硬脂酸、花生烯酸、芥酸、棕榈油
酸。从各品种间脂肪酸含量看 ,棕榈酸是 NX-1 品种最
高 ,为 6.79%;棕榈油酸是 NX-2 品种最高,为 0.16%;硬脂
酸是 NX-1 品种最高,为 2.17%;油酸、亚油酸、花生烯酸、芥
酸均是 NX-2 品种最高 ,分别为 83.22%、4.14%、1.21%、
0.39%。
3 结论与讨论
通过对贵州亚热带作物研究所培育筛选的 4 个续随
子新品系种子含油率及油分酸值的测定,NX-4 品种材料的
含油率及酸值最高,分别为 45.19%、8.56 mg KOH/g,为选育
续随子高油新品种提供了基础理论数据。
用气相色谱法对续随子种子油脂肪酸组成进行分析,
脂肪酸组成成分以 C16、C18、C20为主,与石化柴油的脂肪酸组
成结构相类似,表现为热质高、易转化、污染低等特点,是制
备生物柴油十分理想的生产原料。4 个品种中均以油酸含量
最高(>80%)。而在这 4 个品种中,NX-2 品种的油酸、亚油
酸 、花生烯酸 、芥酸最高 ,分别为 83.22% 、4.14% 、1.21% 、
0.39%,占了 8 个组分中的 50%,说明这个品种油脂品质优
于 NX-1、NX-3、NX-4 等 3 个品种,更适宜制备生物柴油。
本研究结果与其他学者过去对续随子种子油成分的
相关研究结果基本相符 [13-15],在贵州的立地环境条件下,可
以培育生产出高产高油续随子品种,为续随子品种鉴定提
供参考依据。
4 参考文献
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表 1 续随子脂肪酸甲酯中主要组分的浓度
范围与回归方程
组成 浓度范围 回归方程 r
棕榈酸甲酯 0.140 0~3.140 0 A=1 214.31×C-8.79 0.999 8
棕榈油酸甲酯 0.004 9~0.120 0 A=1 198.88×C-0.36 0.999 9
硬脂酸甲酯 0.038 0~0.960 0 A=1 150.30×C-2.03 0.999 8
油酸甲酯 1.570 0~39.190 0 A=1 235.77×C-11.63 0.999 8
亚油酸甲酯 0.088 0~2.210 0 A=1 226.96×C-5.50 0.999 8
亚麻酸甲酯 0.056 0~1.410 0 A=1 133.70×C-3.18 0.999 8
花生烯酸甲酯 0.003 9~0.100 0 A=1 452.69×C-3.11 0.999 9
芥酸甲酯 0.004 1~0.100 0 A=1 218.24×C-2.48 0.999 8
表 4 回收率试验结果
组分 加入量∥mg 平均回收率∥% RSD∥%
棕榈酸甲酯 0.340 98.16 0.44
棕榈油酸甲酯 0.012 93.52 0.80
硬脂酸甲酯 0.096 96.10 0.62
油酸甲酯 3.920 100.20 0.24
亚油酸甲酯 0.220 97.32 0.36
亚麻酸甲酯 0.140 96.70 0.47
花生烯酸甲酯 0.010 92.89 0.12
芥酸甲酯 0.011 95.43 0.56
表 5 续随子种子脂肪酸成分 (%)
品系 棕榈酸
棕榈
油酸
硬脂酸 油酸 亚油酸 亚麻酸 花生烯酸 芥酸
NX-1 6.79 0.12 2.17 82.46 3.34 2.71 1.03 0.25
NX-2 5.88 0.16 1.37 83.22 4.14 3.02 1.21 0.39
NX-3 6.39 0.13 1.17 83.01 3.39 2.97 1.08 0.27
NX-4 5.77 0.10 1.44 83.19 3.37 3.37 1.09 0.26
表 2 续随子种子含油率及油酸值
品系 含油率∥% 酸值∥mg KOH/g
NX-1 44.50 6.67
NX-2 37.35 7.96
NX-3 44.39 4.99
NX-4 45.19 8.56
表 3 色谱仪稳定性试验结果
编号 峰面积∥cm2 编号 峰面积∥cm2
1 9 372.9 4 9 373.1
2 9 370.4 5 9 374.7
3 9 372.4 平均 0.001 6
注:RSD=0.001 6%。
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