6个种源山桐子种子含油率和脂肪酸GC/MS分析

王艳梅，王东洪，刘 震，2，王 玲，景自景，代 莉

(1.河南农业大学林学院，河南 郑州 450002;2.北京林业大学省部共建森林培育与保护教育部重点实验室，北京 100083)

山桐子(Idesia polycarpa Maxim.)为大风子科(Flacourtiaceae)山桐子属(Idesia)落叶乔木，适应性强，横跨亚热带与暖温带广泛分布.由于山桐子红色浆果在落叶后仍挂于树上，是重要的园林绿化观赏树种，同时由于种子含油率高、丰产、可食用，也可作为生物质能源，而被誉为“树上油库”，是重要的生物质能源树种［1～3］.为了山桐子油的开发利用，展开了针对毛叶山桐子果实不同发育期的含油率及种子［4］、果实含油量及油脂成分的测定与分析［5］;研究了不同野生居群样本及1个栽培种在不同成熟阶段果实含油率和脂肪酸组分变化［5］，但对不同居群山桐子种子的一些理化常数未作测定，例如碘值、皂化值等，而且所选的种源不能代表山桐子的自然分布区.而不同种源山桐子种子含油率以及油脂成分等指标的差异是选育生物质能源树种山桐子优良品种的前提，为此，本研究分析了6个不同种源山桐子种子含油率、理化常数以及脂肪酸等指标的差异.旨在为选择山桐子生物质能源林栽培区域奠定基础，为山桐子能源林的丰产、优质栽培提供重要的参考.

1 材料与方法

1.1 试验材料

山桐子种子是2009－11分别在湖南、河南、贵州、江西、江苏和四川6个地区所采，自然晾干后，脱去果皮，种子除杂、净化后放入冰箱低温保存备用.

1.2 主要试剂

石油醚(60～90℃)，乙醚，甲醇，苯，HCl(浓)，乙醇(95%)，硫代硫酸钠，碘，淀粉，酚酞，KOH，溴水等.

1.3 主要仪器设备

索氏提取器(配有铁架台、十字夹、龙爪、乳胶管)、球形冷凝管、直形冷凝管色谱分析仪、干燥箱、磁力搅拌器等.

1.4 试验方法

油脂提取采用索式提取法.粗油脂比重测定参照GB 5526—1985;皂化值测定参照GB/T 5534—1995;碘值按照李建武等［6］的方法进行测定.脂肪酸甲酯的制备(甲酯化)参照张金艳等［7］方法，气相色谱－质谱(GC/MS)条件联用参照汪茂［8］、魏福祥等［9］的方法.

2 结果与分析

2.1 不同种源山桐子种子含油率结果比较

提取过程中，除油脂外，一些脂溶性的色素、游离脂肪酸、磷脂、固醇及蜡等类脂也一并被提取出来，得到的油脂为粗油脂.山桐子粗油脂呈亮黄色，清澈透明，具有特殊气味.各种源山桐子含油率结果见表1.

表1 不同种源山桐子种子含油率Table 1 Oil contents in Idesia plycarpa seeds from different pronvenances

由表1可以看出，不同种源山桐子种子含油率差别较大，变幅为11.34% ～26.54%，平均含油率为19.42%.其中河南种源的种子含油率最高，为26.54%，其次为四川、湖南、江苏、江西，贵州的最低，为11.34%.由表1可以看出，不同种源山桐子千粒重、含水量也不同，千粒重变幅为1.565 9～3.637 8 g，含水率变幅为 5.67% ～7.35%.河南种源的山桐子种子千粒重最大而其含油率最高，贵州山桐子种子千粒重最低，含油率也最低.可见含油率受千粒重、含水率的影响.

2.2 山桐子油脂的理化常数

经测定得各种源山桐子油理化常数，结果见表2.由表2知，山桐子油的相对密度为0.920 0～0.923 9，相对密度较轻;碘值在 133.1 ～135.6 mg·g－1，属于干性油;皂化值在 192.1 ～195.1 mg·g－1，与一般油脂接近.

表2 不同种源山桐子种子油脂理化常数Table 2 Oils and fats physical＆chemical parameters of Idesia polycarpa seed from different provenances

2.3 色谱分析结果

2.3.1 山桐子油脂脂肪酸组成成分 利用气相色谱－质谱(GC/MS)联用仪分析山桐子种子中脂肪酸成分，共检测到10种脂肪酸，按照出峰先后顺序，分别为十四酸(豆蔻酸)、十五酸、棕榈油酸、棕榈酸、十七碳酸、亚油酸、油酸、硬脂酸、12－羟基油酸、花生酸(表3).

表3 山桐子种子油脂中脂肪酸组成Table 3 Fatty acid composition in Idesia polycarpa seeds

由表3可以看出，山桐子种子油中均为C20以下的脂肪酸，且16碳和18碳脂肪酸比较集中;与柴油分子15个左右的碳链碳数相近，棕榈油酸、亚油酸、油酸、12－羟基油酸为不饱和脂肪酸(UFA)，十四酸、十五酸、棕榈酸、十七碳酸、硬脂酸、花生酸为饱和脂肪酸(SFA).

2.3.2 山桐子种子脂肪酸定量分析 利用GC/MS联用仪得到各种源各脂肪酸相对含量(表4).

表4 不同种源山桐子种子中各脂肪酸的含量Table 4 Fatty acid composition and content in Idesia polycarpa seeds from different provenances %

由表4可以看出，6个种源山桐子种子油脂中的主要成分为亚油酸(73.936% ～84.603%)、棕榈酸 (7.032% ～ 12.556%)、油酸(0.705% ～7.697%)、硬脂酸(3.014% ～4.273%)，山桐子油中还含有少量的12－羟基油酸、棕榈油酸、花生酸、十七碳酸，同时还含有微量的十四酸、十五酸;各脂肪酸含量在不同种源间差异较大，亚油酸变幅为73.936% ～84.603%，油酸变幅为 0.705% ～7.697%，硬脂酸变幅为 3.014% ～ 4.273%;山桐子种子油脂中不饱和脂肪酸含量较高，达到84%以上.

3 讨论与结论

本研究测得6种源山桐子种子油脂由10种脂肪酸组成，分别为十四酸(豆蔻酸)、十五酸、棕榈油酸、棕榈酸、十七碳酸、亚油酸、油酸、硬脂酸、12－羟基油酸、花生酸，其中主要成分为亚油酸，含量变幅为 73.936% ～84.603%，平均值为 80.106%;钱学射等［10］也对山桐子种子油脂组成进行了分析，但不同地区成分有差别，陕西宁强的山桐子种子油由亚油酸(78.6%)、油酸(10.2%)、饱和脂肪酸(8.7%)、亚麻酸(2.5%)及微量的月桂酸及十六碳烯酸组成，四川的山桐子种子油脂由亚油酸(81.8%)、棕榈酸(7.1%)、硬脂酸(3.5%)、油酸(6.5%)、亚麻酸(1.0%)及十六碳烯酸(微量)组成;湖北的山桐子种子油脂组成成分与四川基本一致，但各成分含量存在差异(亚油酸80.2%、棕榈酸7.1%、硬脂酸1.8%、油酸10.3%、亚麻酸0.6%及微量十六碳烯酸).由此看来，本研究测出的十四酸(豆蔻酸)、十五酸、棕榈油酸、十七碳酸、12－羟基油酸、花生酸为前人所未发现的;而文献所测出的亚麻酸、十六碳烯酸等本研究并未测出.综合看来，山桐子油脂的主要成分为亚油酸，可达80%以上，而棕榈酸、油酸及硬脂酸等也为主要成分.

本研究对中国山桐子6个种源的种子含油率进行了测定，其含油率变幅为11.34% ～26.54%，平均含油率为19.42%;来自6个不同的种源山桐子，也是山桐子主要分布区，相比较于钱学射等［10］对3个不同地区毛叶山桐子种子含油量为0.1% ～28.78%，应该更具有代表性.山桐子作为可利用开发的生物质能源树种，其含油率的高低标志着其产量的高低.山桐子的种子的平均含油率达19.42%，高者可达26.54%，表明山桐子含油率较高;祝志勇［5］研究发现山桐子果实油中含有6种高级脂肪酸，分别是棕榈酸、棕榈烯酸、硬脂酸、油酸、亚油酸和亚麻酸.钱学射等［10］测定山桐子果肉含油量为43.6% ～53.6%，含油率高且高于种子含油率;因山桐子果实的皮薄肉少.本研究因材料限制，暂时没有测定其果肉的含油率，需进一步研究.

不饱和脂肪酸，尤其是人体不能合成的亚油酸，其含量是食用油品质衡量的重要指标，一般食用油比如花生油亚油酸含量为37.6%左右，菜籽油亚油酸含量12% ～24%，芝麻油亚油酸含量37.7% ～48.4%，葵花籽油亚油酸含量变化范围为20% ～70%，大豆油亚油酸含量变化范围为50% ～60%，核桃油亚油酸含量为78.6%左右，而山桐子可达80%以上;因山桐子中含有山桐子苦味素，因此味道很怪，但经四川省工业卫生研究所急性毒性试验，证明属于无毒范围，去除苦味素后［11］，山桐子油的营养价值与橄榄油、核桃油不差上下，因此山桐子具有广阔的高档食用油开发前景.

油脂的不饱和程度常用碘值来表示.碘值大于130 mg·g－1，可认为该油脂属于干性油脂类;小于100 mg·g－1属于不干性油脂类;100 ～130 mg·g－1则属半干性油脂类;山桐子种子油碘值变化范围为 133.1 ～135.6 mg·g－1，属于干性油;其碘值高，则不饱和键多，不饱和程度大，容易被氧化而引起油脂的酸败变质，转化为生物柴油.由此看来，山桐子含油率高，油质好，虽为干性油，但不失为加工生物柴油的上好原料.

不同种源山桐子含油率存在显著差异.而祝志勇［5］在对9个野生山桐子居群果实含油率的研究中也发现其含油率存在差异，其中4个群体的果实含油率超过40% ，以产于陕西宁强的山桐子种群是最具潜在利用价值的种群，并建议把此居群作为筛选生物柴油原料林种质资源的核心种质资源库;但并未对造成山桐子不同居群果实含油率差异的原因做进一步探讨.

含油率不排除采取的种子样品本身具有大小、成熟期差异，但主要可能受环境和遗传因素的综合影响.山桐子虽然目前没有相关的文献，但在其它生物质能源树种已有报道.

杨郁文等［12］对中国贵州、缅甸、泰国以及澳大利亚等地的7个种质的麻疯树种子的种仁含油率及脂肪酸组成研究发现，麻疯树种子的不饱和脂肪酸含量都很高，可能是由于贵州的平均温度低于其它地区所致，认为环境因素会造成含油率和脂肪酸组成的显著变化;李化［13］对麻疯树种子的研究发现由于土壤、气候等差异，以及进化过程中自身种质发生适应环境的改变，不同来源的麻疯树种子的含油量以及油脂脂肪酸组成上会有差异，认为麻疯树种子的含油率和脂肪酸的不饱和度随着海拔的升高而升高，因为海拔越高，温度越低，而不饱和脂肪酸的凝固点比饱和脂肪酸高;敖妍［14］对文冠果含油率的研究发现，含油率在6个群体间差异显著，群体内单株间无显著差异;文冠果含油率与地理气候因子相关性不明显.并将6个群体划分为低产高含油率、中产中含油率、高产低含油率3类.吴志庄等［15］对中国黄连木分布区9个天然群体果实含油率进行取样测定.结果表明黄连木果实含油率呈东北—西南由低到高的地理变异走向，经纬度高的地区黄连木果实含油率低于经纬度低的地区.种子和果肉含油率与生态因子也表现相似的变异趋势，但对生态因子的反映更为迟钝;王兆玉等［16］对中国的广东、海南、贵州和印度等地所产小油桐种子含油率及其脂肪酸组成进行研究，发现不同产地的小油桐种子的含油率和脂肪酸组成方面均存在差异;油葵杂交种子粒和子仁含油率与海拔存在着明显正相关，杂交种间与纬度相关不一致，有正相关、负相关;对两因素综合分析比较，海拔对含油率的影响比纬度大［17］.

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