全 文 ：广 西 植 物 Guihaia 27(3)：448— 452 2007年 5月
三种植物油及其生物柴油中脂肪酸组成的比较研究
陈 鹏1，蒋卫东1，刘颖颖 ，颜 钫1，陈 放
(1．四川大学 生命科学学院 生物资源与生态环境教育部重点实验室，成都 610064；2．四川大学
化工学院 四川省多相流传质与化学反应工程重点实验室，成都 610065)
摘 要：生物柴油油料植物的选择是多样化的。通过对麻疯树，青刺果及乌桕三种产于西南的油料植物油分
的理化性质及它们的生物柴油进行 GC／Ms分析，以麻疯树油为参照油分，对比青刺果油和乌桕油，找出适合
作生物柴油油料植物油分的特点，为生物柴油油料植物的选择提供了依据。
关键词：麻疯树油 ；青刺果油 ；乌桕油 ；脂肪酸 ；生物柴油；GC／MS
中图分类号：Q946 文献标识码 ：A 文章编号：10OO一3l42(20O7)O3一O448一O5
M ain physical chemistry characteristics and
fatt~acid composition of three planty
oils and their bio-diesel fuels
CHEN Peng1，JIANG Wei—Dong ，LIU Ying—Ying2，
YAN Fang ，CHEN Fang
(1．Key Laboratory of Bio—Resources and Eco—Environment，Ministry of Education，College of Life Sciences，
Sichuan University，Chengdu 610064，China；2．Laboratory of Muti—Phase Mass Transfer and Chemical
Reaction Engineering，Colege of Chemical Engineering，Sichuan University，Chengdu 610065，China)
Abstract：The main physical chemistry characteristics and the fatty acid composition in their bio-diesel of the
seed oil of Jatropha curcas，seed oil of Sapium sebiferum，seed oil of Prinsepia utilis were analyzed by using
GC／MS，in order tO find out characteristics of potential plant oils that are suitable for further production of bio—
diesel based on seed oil of．，．curcas．
Key words：seed oil of Jatropha CUlCa$；seed oil of Prinsepia utilis；seed oil of Sapium sebiferum；fatty acid；
bio—diesel；GC／MS
在石化燃料 日益短缺的今天，作为石化柴油的
补充甚至替代 品——生物柴油，便尤为重要。生物
柴油具有较高的能量密度，其 CN值(十六烷值，柴
油燃烧性的重要指标之一，适宜的 CN值可以保证
柴油均匀燃烧，热功率高，耗油量低，发动机工作平
稳)高于石化柴油，且可显著降低 HC(碳氢化合物
含量)、C0(一氧化碳的含量)和 PM(颗粒物)等有
害物的排放。此外，生物柴油的闪点(油品在规定条
件下加热到它的蒸气与火焰接触发生闪火时的最低
温度)高于一般石化柴油的 5O℃，便于运输和储藏
(梅德清等，2004)。现阶段麻疯树油已被德国、印度
等国广泛用于生物柴油 的生产之中(陈元雄等，
2006)，以麻疯树油作为参照油料，乌桕油用于生物
柴油的制备也有所报道，美国已将乌桕油用于生物
柴油的生产(简晓春，1993；俞资生，1991)，而青刺果
油现主要应用于食用、保健及医疗(端木凡林等，
收稿日期 ：2006-I卜I7 修回日期：2007—03—13
基金项目：国家科技攻关计划项目(2004BA411B01)[Supported byNational KeyTechnologies Research andDevelopment Program ofChina
(2004BA411B01)]
作者简介：陈鹏(1981一)，男，广东肇庆市人，硕士研究生，主要研究方向为植物化学研究，(E-mail)bravecolin@tom．corn。
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3期 陈鹏等：三种植物油及其生物柴油中脂肪酸组成的比较研究 449
2001；闰开明，2001)。由于生物柴油油料植物的选
择是多样化的，本文采用 GC／MS方法，对三种产于
西南地区的油料植物油分的理化性质及它们的生物
柴油脂肪酸组成进行分析，找出适合作生物柴油植
物原料油的特点。
1 材料与方法
1．1材料与试剂
麻疯树油、青刺果油、乌桕油，正己烷、甲醇(均
为色谱纯)、1 mol／L HC1、0．9 KC1、1 mol／L HC1
酸化甲醇溶液、KOH、乙醚、乙醇、滤纸、酚酞。1
mol／L HC1酸化甲醇溶液的配制：取50 g浓盐酸缓
慢倒入装有 500 mL浓硫酸的磨 口玻璃瓶中，HC1
气体通过磨口玻璃瓶顶端的玻璃管注入另一个装有
浓硫酸的玻璃瓶中干燥，然后通过玻璃管进入 500
mL装有甲醇(色谱纯)的锥形瓶中，配制时间持续
30 min，得到 1 mol／L HC1酸化甲醇溶液。
1．2仪器设备
气质联用分析仪 GCMS-QP2010，日本岛津公
司(SHMADZU)；电热鼓风干燥箱 10I-0型，上海浦
东荣丰科学仪器有限公司；电子天平 JY10001，上海
精密科学仪器有限公司；真空干燥箱 ZK-82A型，上
海实验仪器总厂；螺旋全 自动榨油机 6YL-60型
(1683)，郑州致元重工有限公司；各种玻璃器皿。
1．3试验方法及结果
1．3．1样品的制备 取适量麻疯树果实、青刺果果
实、乌桕果实，分别于 50℃翻炒 30 rain，取出直接
压榨得到油样，出油率均在 30 以上。
1．3．2理化性质的测定 测定项目和方法参照中华
人民共和国国家标准，水分及挥发物的测定 GB／T
5528—1995；杂质的测定 GB／T5529—1985；酸值的测
1．00
0．75
0．50
0．25
定 GB／T 5530-2005；皂化值的测定 GB5534—1995，
所有的测定数值为取 3次实验的平均数值。从表 1
可以发现，青刺果油和乌桕油在水分及挥发物、杂质
含量、酸值上都要低于作为参照油料的麻疯树油。
1．3．3原油组分的分析 将 10 L的油样加入进样
玻璃瓶中，加入 100 L正己烷(色谱纯)，待进样。
取三种制备好的原油组分进样样品各 0．6 L在下
列 GC／MS条件下进样：气相色谱条件：色谱柱：
Rtx-5Sil MS(30 m×0．25 mm×0．25 m)；升温程
序：100(持续 1 min)～160℃，15℃／min，160℃持
续 2 rain，160～180℃，2℃／min，180℃持续2 rain，
180～200℃，2℃／min，200℃持续 2 min，200～
240℃，15℃／min，240℃持续 1 rain，240～250℃，
2℃／min，250℃持续 2 min，250～260℃，2℃／
rain，260℃持续 1 mini载气：He；柱流量：1．33 mL／
min；进样口温度：270℃；进样量：0．6 L；分流比：
30：1；质谱条件：电离源：EI；电子能量：70eV；柱
温：100℃；离子源温度：200℃；界面温度：250℃。
表 1 三种植物油主要理化性质
Table 1 Main physice i chemistry
characteristics of three plant oils
项 目 Item
水分及挥 杂质含量 皂化值
发物( Impurity DH Saponifi-
W ater and content cation
volatile ( ) value
将三种样品进样测定，经气相色谱处理机用面积
归一化法测定了各组分的百分含量，并用气质联用的
总离子流色谱检测，所得的质谱图经计算机质谱图数
图 1 麻疯树油直接进样色谱图
Fig．1 The GC chromatograms of seed oil from Jatropha curcas
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450 广 西 植 物 27卷
6．0
5．0
4．0
3．0
2．0
1 0
图 2 青刺果油直接进样色谱图
Fig．2 The GC chromatograms of seed oil from Prinsepia utilis
图 3 乌桕油直接进样色谱图
Fig．3 The GC chromatograms of seed oil from Sapium sebiferum
据库 NIST98检索，并结合文献分析，结果如下：
除不容易准确测出的占绝多数的甘油三酯以
外，从表 l、2、3看出，麻疯树油的游离脂肪酸含量最
大，为 32．98 ，青刺果油是 8．44 ，乌桕 油是
l9．68 。此外，分析油分中含有少量含 N和 S元
素(各组分含量小于 l )、长链烷烃、长链烯烃甚
至含苯环的高分子量物质。
表2 麻疯树油原油中的主要成分(含量 1．0o 以上)
1’able 2 Main components in raw oil of Jatropha curcas
S
相
im
似度
ilarit 毒
lorm ula content
1．3．4脂肪酸组分的测定 样品甲酯化：取 l0 L的
样品加入 300 L正己烷，700 L l mol／L酸化的甲
醇，85℃水浴 2 h，然后拿出迅速放入一20℃中冷却20
min，然后加入375 L 0．9 KCl充分振荡，将上层正
己烷真空抽干，加入 i00 L正己烷，待进样。
取三种油样甲酯化后样品各 0．6 L在下列
GC／MS条件下进样：气相色谱条件：色谱柱：Rtx-5
Sil MS(30 m×0．25 mm~0．25 m)；升温程序：130
～180℃，10℃／min，180℃持续 2O min；180--,220
℃，5℃／min，220℃持续 2 min 220～250℃，30
℃／min，250℃持续 5 rain；载气：He；柱流量：1．33
mL／rain；进样 口温度：270℃；进样量：0．6 L；分流
比：30：l。质谱条件：电离源：El；电子能量：70eV；柱
温：i00℃；离子源温度：200℃；界面温度：250℃。
将甲酯化后的三种样品进样测定，经气相色谱
处理机用面积归一化法测定了各组分的百分含量，
并用气质联用的总离子流色谱检测，所得的质谱图
经计算机质谱图数据库 NIST98检索，并结合文献
进行分析。
麻疯树油中一共出现 l5个峰。作为参照物油
料的麻疯树油，四种甲酯化产物占主要成分：十六烷
酸甲酯(15．13％)，十八碳二烯酸甲酯(8-，11一)(41．
20 0／6)，十八碳单烯酸甲酯(9一Z式)(35．18 0／6)；十八
烷酸甲酯(5．85 )(图 4，表 5)。
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3期 陈鹏等：三种植物油及其生物柴油中脂肪酸组成的比较研究 451
表 3 青刺果油原油中的主要成分(含量1．OO 以上)
Table 3 Main component in raw oil of Prinsepia utilis
表 4 乌桕油原油中的主要成分(含量 1．OO 以上)
Table 4 Ma in component in raw oil of Sap／um se~ferum
青刺果油中一共分析出 18个峰。青刺果的脂
肪酸组成及含量和麻疯树油很类似：十六烷酸甲酯
(16．49 )，十八碳二烯酸甲酯(8一，1卜)(34．49 )，
十八碳单烯酸甲酯(9-Z式)(40．23 )，十八烷酸甲
酯(7．8O )(图 5，表 5)。
乌桕油中一共分析出 2O个峰。与麻疯树油和
青刺果油稍有不同，五种甲酯化产物占了主要成分：
十六烷酸甲酯(39．21 )，十八碳二烯酸甲酯(8一，
1卜)(13．67 )，十六碳三烯酸甲酯(7一，10-，13一)顺
式(19．46 )，十八碳单烯酸甲酯(9一，Z)(23．85 )，
誊 蚤 站 黼
萎 蛩耋 萎 誊 雾 馨 器 ．J
图 4 麻疯树油甲酯化后色谱图
Fig．4 The GC ehromatograms of seed oil after esterification from Jatropha curca$
十八烷酸甲酯(2．O7 )(图6，表 5)。
由甲酯化后的分析结果看出，青刺果油和麻疯
树油的脂肪酸组成及含量基本相似，乌桕油则稍有
不同，且存在三个双键的脂肪酸甲酯。
2 结论
从上述三种植物油及它们生物柴油的分析看
出：(1)理想的生物柴油原料油应该有较小的酸值
(较少的游离脂肪酸)、水分和杂质，而过多的游离脂
肪酸及水分会对制备生物柴油(甲酯化)有较大的不
利影响，原料油的酸值应该小于 1 mg KOH／g—Oil，
所有的反应物质应该无水，水分的存在则会使油脂
和碱催化剂发生皂化反应，生成的皂会导致成品柴
油粘度的升高，胶的形成和产物分离困难，因此工业
上要先将原料油进行预处理，主要 目的是除去游离
脂肪酸(周慧等，2006)。从表 1可以看出青刺果油
和乌桕油在水分及挥发物、杂质含量和酸值上都要
优于作为参照油料的麻疯树油。
(2)理想的生物柴油中直链的且二十碳链以下
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452 广 西 植 物 27卷
1．5O
1．25
1．OO
0 75
O 50
O．25
图 5 青刺果油甲酯化后色谱图
Fig．5 The GC chromatograms of seed oil after esterification from Prinsepia utilis
器
；
n
重 量 冀 0 _瘿
．萋要萎 ．塞 窭 鹜
5．O 7．5 1O．O 12．5 15 O 1 7 5 2O．O 22．5 25．0
图 6 乌桕油甲酯化后色谱图
Fig．6 The GC chromatograms of seed oil after esterification from Sapium sebiferum
表 5 麻疯树油、青刺果油和乌桕油甲酯
化后脂肪酸组成的对比
Table 5 Comparison of fatty acid in the
three plant oils after esterification
脂肪酸组成
Composition of fatty acid
相对含量( )Relative content
麻疯树油 青刺果油 乌桕油
Seed oil Seed oil of Seed oil
of Jatropha Prinsepia of Sapium
curcas utilis sebi{erum
的脂肪酸占油分中脂肪酸组成的多数，从甲酯化后
样品的色谱图中可以看到三种植物油中二十碳链以
下的直链脂肪酸都占了多数，主要是十六碳和十八
碳的脂肪酸，青刺果油和麻疯树油中二者总和甚至
超过 95 。脂肪酸的碳链长短、不饱和键的多少直
接影响生物柴油的闪点、十六烷值等性质，较多的不
饱和脂肪酸容易被空气氧化，会给生物柴油稳定带
来问题，乌桕油中三烯酸的存在会使它的生物柴油
稳定性降低，而过多的饱和脂肪酸又会加大生物柴
油的粘度。从脂肪酸组成来看，青刺果油和麻疯树
油要优于乌桕油。
理想的生物柴油原料油应含较少的含有 N、S
元素、长链烷烃、长链烯烃甚至苯环的复杂的高分
子量物质。这些物质在生物柴油工业化制备过程不
易除去，且会增加生物柴油的粘度和柴油机废气等
有害物的排放。由于这些物质的相对含量很小，麻
疯树油、青刺果油和乌桕油差别并不明显，但青刺果
油和乌柏油中的这些物质种类要多于麻疯树油。
就以上分析看，青刺果油更适合做生物柴油的
原料油，然而适合制备生物柴油的油料植物的选择
是多样化的，理想的制备生物柴油的植物油除了要
考虑以上的因素，还要考虑油料植物的生 条件、周
期、产量等因素。
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(下转第 419页 Continue on page 419)
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3期 李莲芳等：热带山桂花、西南桦人工幼林植物区系成分分析 419
分的主要分布区类型，在山桂花、西南桦纯林、山桂
花与西南桦混交林、山地雨林和季风常绿阔叶林中
分别 占属组成的 8．79 、6．02 、8．62 、6．56 和
l0．87 。同时，除中国特有在山桂花纯林内缺失
外，其余所有的类型均在人工林中得到良好的恢复。
5 结语与讨论
从普文林场分别培育 “ 年的山桂花纯林及其
与西南桦的混交林和 8年的西南桦纯林同原生的山
地雨林和季风常绿阔叶林比较结果，种子植物科、
属、种的多样性和区系成分的多样性均得到了良好
的恢复。可初步推断利用乡土树种山桂花、西南桦
培育人工林，不但可为日益短缺的热带木材供给提
供解决问题的途径，同时也能兼顾环境与生物多样
性保护的功能。因此，可以认为山桂花、西南桦人工
林在其热带适宜环境范围内是可望实现可持续经营
与发展的。该研究结果也为热带应用乡土树种培育
人工林提供了可持续经营的初步信息，在热带退化
地的恢复和改良中，利用乡土树种培育人工林是可
以实现地力和生物多样性恢复的双重目标。
山桂花与西南桦混交林中，总的物种和区系的
热带种类多样性均明显少于山桂花和西南桦纯林，
而从两种纯林的物种和区系成分的良好恢复结果分
析，如前所述，影响混交林物种和区系恢复的关键因
素是造林密度。虽从林分结构分析，幼林期，强阳性
的西南桦稀疏的林冠处于上层 ，稍耐荫的山桂花相
对密集的林冠处于下层是较为合理的配置，但高密
度的复层混交林，其林下光照不足，一些强阳性或半
阳性的物种，如木奶果(Baccaurea ramiflora)、榕属
(Ficus)的部分种、降真香(Acronychia pedunealata)、
盆架树(Winchia calophyla)不易侵人生长，造成林
下物种少于其纯林的现象。然而，混交林的物种和
区系多样性与天然林比较，即使在如此高密度造林
条件下，也得到了良好的恢复。因此，可推断山桂花
与西南桦的混交林是可行的，也应在实践中积极推
广。在实践中，只要调整造林密度和混交配置应该
是可以如同纯林一样实现物种多样性的恢复水平。
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