全 文 ：2013 年 11 月
第 28 卷第 11 期
中国粮油学报
Journal of the Chinese Cereals and Oils Association
Vol． 28，No． 11
Nov. 2013
柴油植物毛榛种仁油性质分析
刘慧娟1 刘果厚1 李桂英2 韩春荣3
(内蒙古农业大学生态环境学院1，呼和浩特 010019)
(中国农科院作物科学研究所2，北京 010081)
(内蒙古乌海市野生动植物保护中心3，乌海 016000)
摘 要 参照我国国标规定的油脂性质的测定方法，测定了非粮柴油植物毛榛种仁的含油量、酸值、碘
值、皂化值、水分及挥发物含量、折光指数、脂肪酸组成，结果表明毛榛种仁含油 50． 61%、密度 917． 0 kg /m3、酸
值 0． 918 3 mg /g、碘值 100． 8 g /100 g、皂化值 179． 0 mg /g，碳链长度主要集中在 C14 ～ C20 之间，不饱和脂肪酸
占 90%以上，以油酸(C18H34O2)和亚油酸(C18H32O2)为主，分别为 60． 49%和 28． 72%。多元不饱和脂肪酸中
三烯脂肪酸(亚麻酸)质量分数为 0． 56%，不含四烯及四烯以上脂肪酸。结果表明:毛榛种仁油性质优良，可
作为北方地区重点开发的生物柴油原料植物。
关键词 柴油植物 毛榛 性质 分析
中图分类号:Q949． 93 文献标识码:A 文章编号:1003 － 0174(2013)11 － 0041 － 05
基金项目:国家科技基础性工作专项重点项目(2008FY110400)
收稿日期:2013 － 01 － 10
作者简介:刘慧娟，女，1985 年出生，博士，野生植物保护与利用
通讯作者:刘果厚，男，1956 年出生，教授，生物多样性保护与利
用及荒漠化防治领域的植被恢复与重建
生物柴油是利用植物油、动物油及微生物所产
生的油脂经酯交换反应生成的长链脂肪酸甲酯或乙
酯。与石化能源紧缺及产生诸多环境问题相比，生
物柴油具有可再生、环保等优点［1］。能作为生物柴
油原料的植物被称作柴油植物，野生非粮柴油植物
因其“不与人争粮、不与人争地”成为开发生物柴油
的新宠。我国的能源油料种子植物有 151 科 697 属
1 554 种，占全国种子植物的 5%，其中 75． 4%为野生
种［2］。目前可规模化种植及产业化发展的野生柴油
植物有 10 多种。如文冠果(Xanthoceras sorbifolia
Bunge)、花椒(Zanthoxylum bungeanum Maxim． var．
bungeanum)、黄连木(Pistacia chinensis Bunge)、乌桕
(Sapium sebiferum(L．)Ｒoxb．)、油桐(Vernicia fordii
(Hemsl．)Airy Shaw)、光皮树 (Cornus Wilsoniana
Wanaer)、麻疯树(Turpinia pomifera(Ｒoxb．)DC． var．
minor)、绿玉树 (Euphorbia tirucalli Linn．)、椰子
(Cocos nucifera Linn．)、油棕(Elaeis guineensis Jacq．)
等［3］。但是在北方地区可以开发利用的只有文冠果
一种。
毛榛(Corylus mandshurica Maxim． et Ｒupr．)是
桦木科榛属落叶灌木，又名火榛子、毛榛子。中生
植物，稍耐阴，常生于白桦、山杨、蒙古栎林中及山
坡上。分布在我国的内蒙古、黑龙江、吉林、辽宁、
河北、山西、山东、陕西、甘肃、四川［4］。毛榛是优良
的水土保持和护田灌木，果营养丰富，可食用和药
用［5］，木材可做薪柴及生活用品。更重要的是毛
榛种仁含油量高，性质优良，具有开发成生物柴油
的潜力。但是国内对于野生柴油植物的研究起步
较晚，且北方的柴油植物报道较少，目前对毛榛作
为生物柴油原料相关性质的报道也较少。因此，
本文对毛榛种仁油性质进行分析，从原料油性质
角度对其进行评价，以探讨其作为生物柴油原料
的潜力。
原料油的理化参数往往决定着生物柴油的物理
特征，原料油与其酯化得到的脂肪酸甲酯中的脂肪
酸成分是相对应的，对于原料油及生物柴油的主要
理化指标如碘值、十六烷值、脂肪酸种类，即使是不
同生产工艺、步骤或过程都不会改变［6］。而密度、酸
值、水分及挥发物含量、折光指数在生产过程中会发
生改变，但这些理化参数对生物柴油生产也有一定
的意义，是进一步优化原料油的依据［7］。
1 材料与方法
1． 1 材料
毛榛种子采自内蒙古呼伦贝尔市鄂伦春自治
旗，在自然散布期，采集新鲜饱满、无病虫害、大小均
匀的种子。采种时兼顾植株不同部位，全面采集。
中国粮油学报 2013 年第 11 期
采集的种子在阴凉环境下自然风干。后去除种壳，
种仁在 105 ℃下烘干粉碎备用。
1． 2 仪器与试剂
FW80 高速粉碎机:上海江莱生物科技有限公
司;分度值 0． 000 1 g 分析天平:北京赛多利斯天平
有限公司;DZF －6210 真空干燥箱:上海一恒科学仪
器有限公司;JC － HH － S24 恒温水浴锅:济南精城实
验仪器有限公司;KS － 300EI 超声波清洗机:宁波海
曙科生设备有限公司;Trace DSQⅡ气相色谱 /质谱联
用仪:美国 YHEＲMO Fisher公司。
所用试剂均为分析纯，溶液和制剂参照“GB /T
601—2002 化学试剂标准滴定溶液的制备”和“GB /T
603—2002 化学试剂试验方法中所用制剂及制品的
制备”配置。
1． 3 方法
试验方法主要参照我国国标规定的油脂性质的
测定方法，具体指标测定所采用的方法如下:
种仁含油量:参照 GB /T 5512—2008 粮食中粗
脂肪含量测定法
密度:参照 GB 254081 石油产品密度测定法
碘值:参照 GB /T 5532—2008 动植物油脂碘值
测定法
酸值:参照 GB /T 5530—2005 动植物油脂酸值
和酸度测定法
皂化值:参照 GB /T 5534—2008 动植物油脂皂
化值测定法
十六烷值:通过碘值和皂化值按公式 CN =46． 3 +
5 458 /SN －0． 225IV(CN为十六烷值，SN为皂化值，IV
为碘值)计算得来［6，8］
水分及挥发物含量:参照 GB /T 5528—1995 植
物油脂水分及挥发物含量测定法
折光指数:参照 GB 552785 植物油脂检验折光
指数测定法
脂肪酸组成:本文重点分析了与生物柴油相关
的脂肪酸 C12 ～ C20 的相对含量，油样的甲酯化采用
GB /T 17377—1998 中的氢氧化钾甲醇法。将甲酯化
的样品离心、过滤、稀释后进行气相色谱分析。气相
色谱分析在参照 GB /T 17377—2008 的基础上有所
改进。条件为:进样量 1 μL，色谱柱:TＲ － WAX，进
样温度:250 ℃，分流比:100∶ 1，柱温采取程序升温:
45 ℃(3 min) ，以 20 ℃ /min升至 265 ℃，停留 1 min，
以 2 ℃ /min升至 280 ℃，停留 5 min。载气(氦气)流
量:1 mL /min。
2 结果与分析
2． 1 含油量及理化性质
毛榛种仁油含量及其理化性质见表 1。含油量
是选择柴油植物的首要指标。林铎清等［8］根据各国
生物柴油标准制定了初步的中国非粮生物柴油能源
植物评价标准，标准中规定柴油能源植物含油器官含
油量要大于或等于30%。毛榛种仁含油量达50． 61%，
是富含油脂的柴油植物资源。碘值是生物柴油及其
原料油的重要指标，是油脂不饱和度的度量，生物柴
油中必须含有一定量的不饱和脂肪酸［6］，但是碘值
过高的生物柴油在燃烧过程中会导致不饱和键的聚
合反应的发生，不利于发动机的润滑。我国
(BD100)［9］和美国(ASTMPS121，ASTMD6751)［10 － 11］
生物柴油标准未对其作出规定，德国(DIN51606)［12］
和欧盟(EN14214)［13］要求碘值小于等于 115 g /100 g
和小于等于 120 g /100 g。林铎清等［8］遵循生物柴油
与原料油脂碘值基本一致的规律，规定我国柴油植
物原料油脂的碘值应小于 120 g /100 g。而毛榛种仁
油碘值为 100． 8 g /100 g，因此符合其评价标准的要
求。十六烷值是燃油的重要指标，能表征燃油在柴
油机中的自燃性能，其大小对发动机运转、磨损、排
放和噪音等都有影响。具有适当十六烷值的燃油滞
燃期短，热利用效率高。而生物柴油的十六烷值主
要取决于原料的碳链长度和不饱和双键数目。因此
十六烷值是选择原料油的一个重要参数。毛榛种仁
油十六烷值 54． 11，符合林铎清等［8］在中国非粮生
物柴油能源植物评价标准中规定的大于 49 的要
求，以其合成的生物柴油可达到良好的自燃性能。
酸值过高会增加燃料油系统的沉积和腐蚀，理想的
原料油应该具备较低的酸值，毛榛种仁油酸值为
0． 918 3 mg /g，比黄连木(13． 1 mg /g)［14］、无患子
(4． 13 mg /g)［15］的酸值低，按照吴道银和许金柱的
研究结果属于优质低酸值(酸值 ＜1 mg /g)植物油，是
生产生物柴油的理想原料。
表 1 毛榛种仁油含量及其理化性质
含油量
/%
酸值
/mg /g
碘值
/ g /100 g
皂化值
/mg /g
十六
烷值
20 ℃
密度
/kg /m3
水分及
挥发物
含量 /%
20 ℃
折光
指数
50． 61 0． 918 3 100． 8 179． 0 54． 11 917． 0 0． 015 1． 468 8
毛榛种仁油的密度为 917． 0 kg /m3，但在合成生
物柴油的甲酯化过程中密度会发生改变，因此要对
甲酯化过程中半成品的密度指标随时进行检测，达
标后再进入下一工艺流程［16］。毛榛种仁油水分及挥
发物质量分数较低，为 0． 015%，优于麻疯树、青刺
24
第 28 卷第 11 期 刘慧娟等 柴油植物毛榛种仁油性质分析
果、乌桕、油茶［17］。但水分含量在生产过程中会有所
改变，因此要严格控制水分的升高。皂化值能反应
油脂中脂肪酸分子量大小，即碳链的长短。皂化值
越低，分子量越大，碳链越长。根据皂化值还能计算
酯交换反映的耗碱量，皂化值越大，耗碱量越
大［18］，酯交换反应的成本也越大。毛榛种仁油皂
化值为 179． 0 mg /g，比德国凯姆瑞亚凯斯特公司
(1991)对生物柴油菜籽油的皂化值的要求 187 ～
191 mg /g略低［19］，说明油脂中的长链脂肪酸(12
碳以上的脂肪酸)含量较高。同时也说明酯交换反
映时耗碱量略高。折光指数作为油脂的常规性质
是其油性分析的基础。折光指数越高，说明不饱和
脂肪酸含量越高。毛榛种仁油折光指数 1． 468 8 与
柴油植物文冠果种仁油(敖汉旗)折光指数 1． 470 2
相近［20］。
2． 2 脂肪酸组成
通过毛榛种仁油气相色谱分析表明(见图 1 和表
2) ，毛榛种仁油中与生物柴油相近的 C12 ～ C20 脂肪
酸相对质量分数为 95． 86%，主要集中在 C14 ～ C20 之
间。不饱和脂肪酸占 90%以上，以油酸(C18H34O2)和
亚油酸(C18H32O2)为主，分别为 60． 49%和28． 72%。
多元不饱和脂肪酸中三烯脂肪酸(亚麻酸)质量分数
为0． 56%，不含四烯及四烯以上脂肪酸。
毛榛种仁油的碳链长度 C14 ～ C20 与生物柴油
碳链长度 C12 ～ C22 基本吻合［10 － 11］。另外，生物柴
油中含有一定的不饱和脂肪酸，但多元不饱和脂肪
酸过高会影响其燃烧特性。原料油不饱和程度对
生物柴油主要理化指标的影响主要体现在三烯及
三烯以上脂肪酸含量上，罗艳等［6］、林铎清等［8］分
别借鉴德国和欧盟生物柴油标准规定原料油中三
烯脂肪酸质量分数不大于 12%，四烯及四烯以上脂
肪酸不大于 1%［6，8］。从脂肪酸组成上分析，毛榛
种仁油满足以上要求，是潜在的有开发价值的非粮
柴油植物资源。
图 1 毛榛种仁油气象色谱图
表 2 毛榛种仁油脂肪酸组成及其相对质量分数
序号 脂肪酸种类及分子式 相对质量分数 /%
1 月桂酸 C12H24O2 0
2 肉豆蔻酸 C14H28O2 0． 06
3 棕榈酸 C16H32O2 4． 77
4 棕榈油酸 C16H30O2 0． 35
5 硬脂酸 C18H36O2 0
6 油酸 C18H34O2 60． 49
7 亚油酸 C18H32O2 28． 72
8 亚麻酸 C18H30O2 0． 56
9 花生酸 C20H40O2 0． 22
10 花生一烯酸 C20H38O2 0． 69
3 结论与讨论
毛榛种仁含油量为 50． 61%，达到了林铎清和邢
福武制定的中国非粮生物柴油能源植物初步评价标
准中规定的大于等于 30%的要求。且其含油量比
柴油植物无患子种仁含油量 40． 70%高［21］，与麻疯
树种仁含油量 51． 76% ～ 57． 93%接近［22］，可作为
北方地区重点关注的非粮柴油植物。毛榛种仁油
的研究和开发将丰富我国北方地区野生柴油植物
资源。
毛榛种仁油性质优良，其性质与柴油能源植物
文冠果相当［20］，且重要理化性质与生物柴油接近，
是具有开发潜力的非粮柴油植物。毛榛种仁油碘
值、十六烷值均符合林铎清等［8］建立的我国柴油植
物原料油脂评价标准的要求。皂化值符合德国凯姆
瑞亚凯斯特公司对生物柴油菜籽油的皂化值的要求
187 ～ 191 mg /g［19］。在脂肪酸组成上毛榛种仁油与
生物柴油近似，且脂肪酸组成中含少量饱和脂肪酸
(5． 05%)、大量单元不饱和脂肪酸(90． 81%)和微量
多元不饱和脂肪酸(0． 56%) ，这符合王利兵等［23］提
出的生物柴油要达到良好的燃烧特性，柴油树种油
脂脂肪酸组成要符合含少量饱和脂肪酸(＜ 30%)和
大量单元不饱和脂肪酸(＞ 30%)要求。而微量的多
元不饱和脂肪酸使生物柴油具有高的抗氧化稳定
性。由此可见，毛榛作为生物柴油原料，从主要理化
性质和脂肪酸组成分析，是有潜力成为非粮柴油能
源植物资源的北方木本能源植物。
本试验仅从原料角度对其进行了分析，有些性
质在合成生物柴油的过程中会发生改变，因此要结
合原料油性质采取必要工艺进行优化。如生物柴油
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中国粮油学报 2013 年第 11 期
的密度主要取决于甲酯化工段原料油的转化率，因
此要使生物柴油密度达标，要对甲酯化过程中半成
品的密度指标随时检测，达标后再进行下一工艺步
骤［16］。毛榛种仁油虽然是低酸值原料，在原料阶段
不需要脱酸处理，但是在合成生物柴油的过程中酸
值会发生改变，高酸值生物柴油会增加燃料油系统
的沉积和腐蚀，同时降低氧化安定性。因此在生产过
程中应严格控制各项指标，提高甲酯的转化率，保证合
成的生物柴油酸值低于我国国标要求的 0． 8 mg /g［9］。
皂化值稍低说明油脂中的长链脂肪酸含量较高，这
与其脂肪酸以 C14 ～ C20 为主的测定结果一致。同
时也说明酯交换反映时耗碱量略高，成本稍大。但
是考虑到偏差不大，成本增加不是很明显，因此可以
不必改良直接利用。毛榛种仁油水分及挥发物含量
较低，但水分含量在生产过程中会有所改变，因此
在生物柴油合成的蒸馏阶段前需对其进行干燥脱
水，脱水过程中要保证真空度不大于 2． 6 kPa，温度
105 ～ 110 ℃［16］。
毛榛是集中分布于北方地区的优良木本能源植
物，且对水热条件的要求并不严格，开发利用的历史
悠久，繁育技术较成熟［24］，种子采摘容易，全面综合
利用性强，这为毛榛的产业化发展奠定了良好的基
础。将其作为北方木本能源植物进行开发，在保护
其野生种源地的同时，利用多种繁育方式对其进行
引种驯化，建立毛榛种植产业园。从柴油植物、食
用药用、园林绿化、用材等多种角度实现其的综合
利用，同时带动北方地区生态建设，增加当地经济
收入。目前对毛榛的开发利用仍停留在传统角度，
盲目、掠夺式的采摘，造成了资源的破坏和浪费。
且从能源植物角度对其进行研究的报道较少，因此
要系统、全面的加大对木本柴油植物毛榛的研究，
为其产业化发展提供理论依据。另外，本研究从原
料油角度对其进行了分析，而对于其合成生物柴油
工艺和产率的研究有待今后进一步进行。
参考文献
［1］Songstad D D，Lakshmanan P，Chen J，et al． Historical per-
spective of biofuels:learning from the past to rediscover the
future［J］． In vitro cellular ＆ developmental biology － plant，
2009，45:189 － 192
［2］邱谦，金梦阳．我国能源植物的发展现状及前景展望［J］．
现代农业科技，2009(7) :249 － 251
［3］侯元凯，刘松杨，黄琳，等．我国生物柴油树种选择与评价
［J］．林业科学研究，2009，22(1) :7 － 13
［4］马毓泉主编． 内蒙古植物志［M］． 第二版第 2 卷． 呼和浩
特:内蒙古人民出版社，1991:99 － 100
［5］刘浩．毛榛的开发利用［J］．农产品加工，2010(1) :24 － 25
［6］罗艳，刘梅．开发木本油料植物作为生物柴油原料的研究
［J］．中国生物工程志，2007，27(7) :68 － 74
［7］Moser B Ｒ． Biodiesel production，properties，and feedstocks
［J］． In vitro cellular ＆ developmental biology － plant，2009，
45:229 － 266
［8］林铎清，邢福武．中国非粮生物柴油能源植物资源的初步
评价［J］．中国油脂，2009，34(11) :1 － 7
［9］张春化，吴占文，边耀璋，等．生物柴油性能标准分析及建
立健全标准体系的建议［J］．农业工程学报，2010，26(3) :
298 － 303
［10］ASTM PS121—1999，Biodiesel Standard［S］
［11］ASTM D6751—2002，Biodiesel Standard［S］
［12］DIN V51606—1994，Biodiesel Standard［S］
［13］EN 14214—2003，Biodiesel Standard［S］
［14］刘光斌，黄长干，刘苑秋，等． 黄连木油的提取及其制备
生物柴油的研究［J］．中国粮油学报，2009，24(7) :84 －
88
［15］吴道银，许金柱． 不同酸价原料油生产生物柴油方法探
讨［J］．粮食与油脂，2011(1) :9 － 10
［16］周红茹，左贵宏． 生物柴油达到 BD100 标准的生产工艺
探讨［J］．中国油脂，2009，34(1) :59 － 62
［17］陈鹏．四种植物油及其生物柴油脂肪酸组成性质的比较
研究［D］．成都:四川大学，2007
［18］邢长洪．油脂皂化值、酸值等在油脂化工中的应用［J］．
泸天化科技，2000(4) :367 － 369
［19］赵伟华．山东非粮柴油能源植物资源调查及苍耳遗传多
样性分析［D］．北京:中国农业科学院，2011
［20］郝一男．文冠果种仁油的提取及其生物柴油合成的研究
［D］．呼和浩特:内蒙古农业大学，2011
［21］王建章，吴子斌． 无患子籽油成分分析与提取工艺研究
［J］．农业科学研究，2010，31(1) :48 － 50
［22］刘强，孙海萍，鲁厚芳．麻疯树籽油生产生物柴油产业化
［J］．化工设计，2009，19(4) :3 － 8
［23］王利兵，于海燕，贺晓辉，等． 生物柴油树种油脂脂肪酸
组成对燃料特性的影响［J］． 燃料化学学报，2012，40
(4) :397 － 404
［24］车树理，刘玲玲，卢瑞林．野生毛榛种子繁殖技术［J］．甘
肃农业科技，2008(12) :53 － 54．
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第 28 卷第 11 期 刘慧娟等 柴油植物毛榛种仁油性质分析
Analgsis on Properties of Woody Diesel Plants
Corylus mandshurica Maxim． et Ｒupr．
Liu Huijuan1 Liu Guohou1 Li Guiying2 Han Chunrong3
(College of Ecology and Environment，Inner Mongolia Agricultural University1，Huhhot 010019)
(National key Facility of Crop Gene Ｒesources and Genetic improvement，Chinese Academy
of Agricultural Sciences2，Beijing 100081)
(The Centre of Wildlife and Plant Conservation Wuhai3，Wuhai 016000)
Abstract The properties of Corylus mandshurica Maxim． et Ｒupr． seed kernel oil were determined by the Assay
Method for the Properties of Oils and Fats of National Standard of the Peoples Ｒepublic of China． The results showed
that the oil content was 50． 61%，the density as 917． 0 kg /m3，the acid value as 0． 918 3 mg /g，the iodine value as
100． 8 g /100 g，the saponification value as 179． 0 mg /g，the carbon chain length as C14 ～ C20;and the unsaturated
fatty acid accounted for more than 90% based on oleic acid(C18 H34 O2) (60． 49%) ;linoleic acid(C18 H32 O2)
(28． 72%)． The content of polybasic fatty acids was 0． 56% ． No polyunsaturated fatty acid with four or more double
bonds was found． It was concluded that Corylus mandshurica Maxim． et Ｒupr． seed kernel oil had excellent properties
for the use as material for biodiesel． Corylus mandshurica Maxim． et Ｒupr． may be developed as an important plant as
material for biodiesel in northern area．
Key words diesel plants，Corylus mandshurica Maxim． et Ｒupr．，properties，
檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪
analysis
(上接第 40 页)
Ｒesearch on Microwave Pretreatment Followed by Aqueous
Enzymatic Extraction of Nucleolus Oil from Myrica Ｒubra
Chen Xiaoyi Wang Chao Zhang Fan Zhang Jianguo Yu Xuejun
(School of Agriculture and Food Science，Zhejiang Agriculture and Forestry University，Hangzhou 311300)
Abstract The optimum extraction condition of Myrica rubra nucleolus oil after microwave treatment and
Aqueous Enzymatic Extraction technology had been studied． The main factors that affected the extraction efficiency
were researched by orthogonal experiments． The results showed that the effect of microwave treatment was better than
the steaming treatment and heat water treatment;the factors influencing cellulase and proteinase extraction kernel of
Myrica rubra efficiency were as follows:compound enzyme dosage ＞ hydrolysis temperature ＞ hydrolysis time ＞ solid －
liquid ratio． The optimum condition is:the amount of compound enzyme dosage as 3． 5%，the hydrolysis time as
90 min，the hydrolysis temperature as 50 ℃，and the solid － liquid ratio as 1 ∶ 3． Under this condition，the total oil
extraction rate can reach 53． 79%;the physicochemical index of Nucleolus oil from Myrica rubra will neet the edible
oil standard;the UFA content is 87． 43% in the fatty acids，especially the linoleic acid content can reach 46． 14%，
remaining high nutritional value．
Key words nucleolus oil from Myrica rubra，microwave，aqueous enzymatic method，extraction
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