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油桐100个优良家系种子含油率及脂肪酸组成分析

发布日期:2017-10-25 中国油脂网

 李水芳1,贺舍予2,龙洪旭3,谭晓风3
 
(1.中南林业科技大学理学院,长沙410004;2.中南林业科技大学食品科学与工程学院,长沙410004;
 
3.中南林业科技大学经济林育种与栽培国家林业局重点实验室,长沙410004)
 
摘要:用石油醚作溶剂,采用索氏抽提法测定了油桐100个优良家系种子含油率,并采用GC法分析了桐油的脂肪酸组成。结果表明:油桐含油率主要分布在50.00%~60.00%之间,最大值62.55%,最小值46.95%,平均值55.24%;桐油基本由桐酸、亚油酸、油酸、硬脂酸、棕榈酸和亚麻酸组成,含量范围依次为75.23%~87.19%(α-桐酸69.83%~84.11%,β-桐酸1.66%~10.14%)、5.40%~9.03%、3.20%~9.42%、1.71%~3.64%、1.86%~2.96%、0.28%~0.79%,平均值依次为81.97%(α-桐酸78.07%,β-桐酸3.91%)、6.88%、5.88%、2.41%、2.30%和0.56%。研究表明:油桐优良家系种子均有较高含油率,不同家系的含油率及桐油的α-桐酸、β-桐酸、亚油酸、油酸含量差异较大,而硬脂酸、棕榈酸和亚麻酸的含量差异较小。
 
关键词:油桐;家系;含油率;脂肪酸组成
 
中图分类号:TS222;TQ646文献标识码:A
 
文章编号:1003-7969(2017)08-0123-05

Oil contents and fatty acid compositions of Vernicia fordii seeds from
one hundred excellent families
LI Shuifang1, HE Sheyu2, LONG Hongxu3, TAN Xiaofeng3
(1.College of Science, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China; 
2.College of Food Science and Engineering, Central South University of Forestry and Technology, 
Changsha 410004, China; 3.Key Laboratory of Non-wood Forest Products of State Forestry 
Administration, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China)
 
 
Abstract:The oil contents of Vernicia fordii seeds from one hundred excellent families were determined by Soxhlet extraction method with light petroleum, and the fatty acid compositions of tung oil were analyzed by GC. The results showed that oil contents of Vernicia fordii seeds were mainly between 50.00% and 60.00%, the highest oil content was 62.55%, the lowest oil content was 46.95%, and the average oil content was 55.24%. Tung oil was mainly composed of eleostearic acid (75.23% - 87.19%, 69.83%-84.11% for α- eleostearic acid, 1.66%-10.14% for β- eleostearic acid), linoleic acid(5.40%-9.03%), oleic acid(3.20%-9.42%), stearic acid(1.71%-3.64%), palmitic acid (1.86%-2.96%)and linolenic acid(0.28%-0.79%).The average values of them were 81.97%(78.07% for α- eleostearic acid and 3.91% for β- eleostearic acid),6.88%,5.88%,2.41%,2.30% and 0.56%, respectively. The results indicated that the oil contents of Vernicia fordii seeds from excellent families were high, and the variances were significant in the oil content and the contents of α- eleostearic acid, β- eleostearic acid, linoleic acid and oleic acid, while the variances were not significant in the contents of stearic acid, palmitic acid and linolenic acid from different families.
Key words:Vernicia fordii; family; oil content; fatty acid composition

油桐(Verniciafordii)为大戟科油桐属植物,是我国具有代表性的经济林树种和特有的工业油料树种,与油茶、核桃、乌桕一起并列为我国四大木本油料树种。利用油桐种子提取的油脂称为桐油。桐油是植物油中最优质的干性油,在农业、工业、渔业、国防、建筑、交通运输、印刷等行业有广泛应用。我国油桐主要分布在河南、陕西、甘肃、贵州、四川、重庆、湖南、湖北、江西、浙江、福建、广东、广西、海南、安徽、江苏、云南、台湾等18个省(市)、自治区的700多个县(市),其中以四川东南部、重庆东部、湖南西部、湖北西部、贵州东南部及北部最为集中。据不完全统计,我国现有油桐林面积约66.17万hm2,年产桐油约6.75万t,桐油总产值约18.25亿元,桐饼产值约2.7亿元,合计总产值约20.95亿元[1-2]。
 
桐酸是桐油的主要成分,含量约80%。此外,桐油中还含有油酸、亚油酸、棕榈酸、硬脂酸和亚麻酸等脂肪酸。桐酸包括α-桐酸和β-桐酸,α-桐酸对桐油品质具有决定性作用[3]。正常桐油以α-桐酸为主要成分,含量在70%以上,其次为β-桐酸,含量约5%[4]。α-桐酸性质较活泼,能异构化为β-桐酸。同时,桐酸也能被氧化,转变为油酸或亚油酸。β-桐酸为主要成分的桐油的物理性质与α-桐酸为主的桐油存在明显差异,使用价值和经济价值也都大大降低[4-5]。
 
由单株优树自由授粉或由双亲控制授粉的种子繁育的子代称为家系。油桐基因复杂,子代之间存在个体差异,即家系内存在较大的变异幅度,要经过多世代连续选择,才能获得主要性状上较为整齐的家系。
 
本研究对湖南永顺县青坪镇中南林业科技大学油桐试验基地——国家油桐种质资源保存库库存的100个油桐优良家系种子的含油率及脂肪酸组成进行分析,从中筛选出含油率和桐酸含量较高的家系,为油桐良种选育提供依据。
 
1材料与方法
 
1.1实验材料
 
100个油桐样本于2014年10月底采集于湖南永顺县青坪镇中南林业科技大学油桐试验基地——国家油桐种质资源保存库,全部为光桐(VerniciafordiiHemsley)样本。油桐果去皮留籽,油桐籽去壳留仁,稍加锤碎,在70℃恒温箱中烘干,再装入布袋中锤碎,过20目筛后置于干燥器内备用。
 
脂肪酸甲酯标准品:α-桐酸甲酯,美国Cayman公司;棕榈酸甲酯、硬脂酸甲酯、油酸甲酯、亚油酸甲酯、亚麻酸甲酯,美国Sigma公司。石油醚(分析纯,沸程30~60℃),正庚烷(色谱纯),甲醇(色谱纯,美国Tedia公司),无水硫酸钠(分析纯),氢氧化钾(分析纯)。
 
日本岛津SHIMADZU-2014气相色谱仪,索氏抽提装置,电子分析天平(0.0001g),电热鼓风干燥箱,旋转蒸发仪。
 
1.2实验方法
 
1.2.1含油率的测定
 
称取约10g样品(精确到0.01g,m0),放入烘干的滤纸筒中,用脱脂棉线捆扎好,称重(精确到0.01g,m1),然后放于装有石油醚的索氏抽提装置中浸泡过夜,第二天抽提10h左右,直到将2滴抽提液滴到玻璃片上,待溶剂挥发后,玻璃片上无油脂残留为止,随后将抽提完油脂的滤纸包取出,放入70℃烘箱中烘干,称重(精确到0.01g,m2)。样品含油率(ω)按下式计算:
 
ω=(m1-m2)/m0×100%
 
每个样品平行测定两次(两次测定的相对误差不大于2.0%,否则重测),取平均值。
 
1.2.2桐油脂肪酸组成分析
 
用石油醚作溶剂,经索氏抽提法提取的油脂,用旋转蒸发仪减压蒸发回收溶剂后,即得桐油(为浅黄色黏稠的油状液体),用于桐油脂肪酸组成分析。
 
1.2.2.1桐油的甲酯化
 
桐油脂肪酸的甲酯化参考ISO5509-2000进行。准确称取0.0100g油样于圆底烧瓶中,加入1mol/LKOH-CH3OH溶液1mL,在75℃水浴下加热回流10min,冷却至室温,将其转入250mL分液漏斗中,加正庚烷和水各20mL,摇匀,静置,待溶液分层后分液,收集上层的酯层;对下层的水层用20mL正庚烷再萃取1次,将两次萃取的酯层合并,再用蒸馏水对得到的脂肪酸甲酯的正庚烷溶液洗涤多次,直到废水呈中性为止;分离出酯层,用无水硫酸钠干燥,过滤,滤液用正庚烷定容至100.00mL,此时,所得桐油脂肪酸甲酯的质量浓度为0.1mg/mL,用于GC分析。
 
1.2.2.2GC分析条件
 
SP2340石英毛细管柱(60m×0.25mm×0.2μm);氢火焰离子化检测器(FID);进样口温度250℃,检测器温度300℃,不分流进样;程序升温:初始柱温50℃,保持2min,20℃/min升温至170℃,保持5min,2℃/min升温至180℃,保持10min,4℃/min升温至220℃,保持22min;进样量1μL;载气为氮气。
 
脂肪酸含量采用峰面积归一化法计算。
 
2结果与分析
 
2.1油桐100个优良家系种子含油率
 

 
从图1可以看出,油桐100个优良家系种子含油率范围在46.95%~62.55%,极差15.60%,平均值55.24%。含油率主要分布在50.00%~60.00%的范围内,占总样本数的90.00%。不同分布范围的样本数分别为:46.95%~49.99%为6个、50.00%~54.99%为37个、55.00%~59.99%为53个、60.00%~62.55%为4个,分别占总样本数的6.00%、37.00%、53.00%和4.00%。含油率低于50.00%的家系有ZNL-F106(46.95%)、ZNL-F39(47.39%)、ZNL-F3(47.69%)、ZNL-F21(48.46%)、ZNL-F116(49.07%)和ZNL-F20(49.33%),对应的产地和品种分别为湖北优树26号、湖南永顺葡萄桐优树13号、陕西山阳周岁桐、湖南龙山红岩优树1号、湖北优树29号和湖南永顺葡萄桐优树1号;含油率范围高于60.00%的家系有ZNL-F112(60.17%)、ZNL-F104(60.36%)、ZNL-F95(60.82%)和ZNL-F102(62.55%),均为湖北优树。
 
2.2油桐100个优良家系种子所产桐油的脂肪酸组成
 
油桐100个优良家系种子所产桐油的5种脂肪酸含量分布情况见图2~图6,α-桐酸和β-桐酸含量见表1。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
由图2~图6和表1可知,油桐100个优良家系种子所产桐油基本由α-桐酸、亚油酸、油酸、β-桐酸、硬脂酸、棕榈酸及少量的亚麻酸组成。不同家系之间,硬脂酸、棕榈酸和亚麻酸的含量差异不大,而α-桐酸、亚油酸、油酸和β-桐酸的含量存在较大差异。
 
α-桐酸含量在69.83%~84.11%之间,最低的是ZNL-F49,为湖南永顺葡萄桐优树22号,最高的是ZNL-F3,为陕西山阳周岁桐,平均值78.07%,极差14.28%。α-桐酸含量不同分布范围对应的样本数分别为:小于70.00%为1个,70.00%~74.99%为13个,75.00%~79.99%为56个,80.00%~84.11%为30个。β-桐酸含量在1.66%~10.14%之间,最低的是ZNL-F20,为湖南永顺葡萄桐优树1号,最高的是ZNL-F180,为湖北优树46号,平均值3.91%,极差8.48%。β-桐酸含量不同分布范围对应的样本数分别为:1.66%~4.99%为82个,5.00%~9.99%为17个,大于10.00%为1个。α-桐酸与β-桐酸的总量在75.23%~87.19%之间,最低的是ZNL-F114,为广西小米桐1号,最高的是ZNL-F3,为陕西山阳周岁桐,平均值81.97%,极差11.96%。α-桐酸与β-桐酸总量不同分布范围对应的样本数分别为:75.23%~79.99%为24个,80.00%~84.99%为69个,85.00%~87.19%为7个。棕榈酸含量在1.86%~2.96%之间,最低的是ZNL-F3,为陕西山阳周岁桐,最高的是ZNL-F143,为湖北优树34号,平均值2.30%,极差1.10%。硬脂酸含量在1.71%~3.64%之间,最低的是ZNL-F22,为湖南永顺葡萄桐优树6号,最高的是ZNL-F99,为湖北优树21号,平均值2.41%,极差1.93%。油酸含量在3.20%~9.42%,最低的是ZNL-F3,为陕西山阳周岁桐,最高的是ZNL-F114,为广西小米桐1号,平均值5.88%,极差6.22%。亚油酸含量在5.40%~9.03%之间,最低的是ZNL-F180,为湖北优树46号,最高的是ZNL-F116,为湖北优树29号,平均值6.88%,极差3.63%。亚麻酸含量在0.28%~0.79%,最低的是ZNL-F22,为湖南永顺葡萄桐优树6号,最高的是ZNL-F84,为湖北优树13号,平均值0.56%,极差0.51%。
 
陈陶静等[6]采用气相色谱-质谱(GC-MS)法测定了陕南不同地区和相同地区不同季节所产桐油的脂肪酸组成,每种桐油都主要含有桐酸、亚油酸、亚麻酸、棕榈酸和硬脂酸,而未报道含有油酸,所测3个桐油样本的桐酸含量分别为91.9%、80.3%和52.1%。王发松等[7]采用GC-MS法鉴定来凤金丝桐油中的18种脂肪酸,其中的桐酸为包括α-桐酸在内的5种顺反异构体,总相对含量为78.53%。刘家欣等[8]采用KOH-CH3OH甲酯化,GC-MS法测定了湘西机榨桐油的脂肪酸组成,仅检测出了α-桐酸、β-桐酸、亚油酸、油酸和棕榈酸,桐酸总含量为73.5%,而硬脂酸和亚麻酸未检测到。阳艳等[9]采用气相色谱检测出湘西7个不同产地的桐油中含有α-桐酸、β-桐酸、亚油酸、油酸和棕榈酸,桐酸含量在73%~80%范围内,而未报道含有硬脂酸和亚麻酸。以上研究中桐油主要脂肪酸成分与本文存在一定的差异,但桐酸含量除文献[6]的两个样本外,其余都包括在本文的桐酸含量范围内。存在差异的主要原因可能与桐油的产地、品种、制取方式、检测方法等因素有关。
 
文献[2]测定了油桐36个优良家系的种子含油率和桐油脂肪酸组成,其中34个优良家系与本文相同,桐油的制取方式和脂肪酸的检测方法也与本文一致。与文献[2]的研究结果相比较发现:①除亚麻酸外(文献[2]的36个优良家系中有16个未检测到亚麻酸,而本文100个优良家系全部检测到亚麻酸),其余各脂肪酸含量及含油率的范围和平均值都较接近;②少数家系的含油率和桐酸含量差异较大,其中含油率差异大于10.00%的家系有ZNL-F21(13.34%)、ZNL-F33(13.16%)、ZNL-F3(12.29%)、ZNL-F39(12.14%)、ZNL-F22(12.00%)和ZNL-F23(11.45%);桐酸含量差异大于5.00%的家系有ZNL-F22(7.02%)、ZNL-F38(6.32%)、ZNL-F3(5.39%)、ZNL-F17(5.38%)、ZNL-F12(5.05%)、ZNL-F26(5.00%)和ZNL-F31(5.00%);α-桐酸含量差异大于5.00%的家系有ZNL-F3(8.83%)、ZNL-F22(7.71%)、ZNL-F17(7.39%)、ZNL-F38(7.36%)、ZNL-F50(6.79%)、ZNL-F12(6.60%)、ZNL-F35(6.60%)、ZNL-F26(6.28%)和ZNL-F2(5.36%);β-桐酸含量差异大于5.00%的家系有ZNL-F50(5.94%)、ZNL-F31(5.84%)和ZNL-F33(5.33%)。存在以上差异的主要原因,除了与采集年份的不同有关外(文献[2]的样本于2012年10月份采集,而本文的样本于2014年10月份采集),也与所分析样本是否具有很好的代表性有关。
 
3结论
 
(1)油桐优良家系种子含油率较高,平均值达55.24%;不同家系种子含油率存在较大差异,分布范围在46.95%~62.55%,主要分布范围为50.00%~60.00%,占全部样本的90.00%。
 
(2)油桐优良家系种子所产桐油基本由α-桐酸、亚油酸、油酸、β-桐酸、硬脂酸、棕榈酸及少量的亚麻酸组成,不同家系之间,硬脂酸、棕榈酸和亚麻酸的含量差异不大,而α-桐酸、亚油酸、油酸和β-桐酸的含量存在较大差异;桐酸、α-桐酸、亚油酸、油酸、β-桐酸、硬脂酸、棕榈酸和亚麻酸的含量范围分别为75.23%~87.19%、69.83%~84.11%、5.40%~9.03%、3.20%~9.42%、1.66%~10.14%、1.71%~3.64%、1.86%~2.96%和0.28%~0.79%,平均值依次为81.97%、78.07%、6.88%、5.88%、3.91%、2.41%、2.30%和0.56%。

参考文献:
[1] 谭晓风,蒋桂雄,谭方友,等. 我国油桐产业化发展战略调查研究报告[J]. 经济林研究,2011,29(3):1-7. 
[2] 文珊娜. 油桐36个优良家系主要经济性状研究[D]. 长沙:中南林业科技大学,2013. 
[3] 贺舍予,钟海雁,金超,等. 桐油主要脂肪酸定量分析方法的构建及其应用[J]. 中南林业科技大学学报(自然科学版),2014,34(5):83-87. 
[4] 蔡荣萱,唐文湘,陈二友,等. 桐油异构化影响因素的研究[J]. 中国油脂,1992,17(S1):216-221. 
[5] 张玲玲,彭俊华. 油桐资源价值及其开发利用前景[J]. 经济林研究,2011,29(2):130-136. 
[6] 陈陶静,赵景婵,蓝春波,等. 陕南桐油中脂肪酸组成的气质联用分析[J]. 中国林副特产,2012(6):13-15. 
[7] 王发松,尹智亮,谭志伟,等. 来凤金丝桐油的化学组成研究[J]. 湖北民族学院学报(自然科学版),2008,26(3):291-293. 
[8] 刘家欣,朱苗力,黄诚,等. 湘西桐油中脂肪酸的气相色谱-质谱法分析[J]. 化学世界,1998(9):493-494. 
[9] 阳艳,张敏. 湘西桐油中脂肪酸分析方法的研究[J]. 中国林副特产,2007(4):5-7. 

 

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