蒙古栎燃料乙醇原料林不同家系橡实成分分析1）

祝旭加，孙岳胤，吴迪，邢少博

（牡丹江林业科学研究所，黑龙江 牡丹江 157010）

蒙古栎（Quercus mongolica Fisch.），壳斗科（Fagaceae）栎属植物。广泛分布于黑龙江省大、小兴安岭，张广才岭和三江平原，是黑龙江省次生林中最重要的建群种［1］。

随着我国生物质能源产业的发展，开展非粮乙醇燃料的研究势在必行。而蒙古栎果实大、产量高、种仁淀粉含量高等特点，使其成为生产燃料酒精质优价廉的原料，可为我国的生物质燃料工业提供丰富的可再生原料。在东北地区，蒙古栎、辽东栎等橡实资源相当丰富，分布广泛，面积大。黑龙江省仅蒙古栎就达246万hm2，年产橡实200万t以上［2］。

因此，本文从非粮乙醇燃料的角度出发，对所选择的蒙古栎不同家系的橡实成分进行分析，为非粮乙醇燃料产业的发展提供技术支持。

1 研究材料

本次研究所选取的33株优树分别来源于东京城、林口、绥阳、桦南等地。其中5株来源于林口，10株来源于绥阳，8株来源于东京城，10株来源于桦南。各地点气象资料见表1。

表1 各优树来源地气象资料 ℃、mm、d、h

2 研究方法

橡实收集后，采用55℃温水烫30min后，阴凉通风处晾干。在本次研究中，可溶性糖采用蒽酮比色法，蛋白质采用GB／T5009.5－2003中的第一法，淀粉采用GB／T5009.9－2003中的酶水解法，脂肪采用 GB／T5009.6－2003中的酸水解法，粗纤维采用GB／T5009.10－2003，灰分采用 GB／T5009.4－2003，单宁采用分光光度计法。每个家系不同成分按上述方法测定3次。

3 研究结果

蒙古栎不同家系的橡实可溶性糖、蛋白质、淀粉、脂肪、粗纤维、灰分、单宁等成分分析结果见表2。考虑淀粉、可溶性糖和粗纤维都可以作为生产乙醇的原料［3］，我们把淀粉、可溶性糖和粗纤维的总含量也列在了表2中。

表2 蒙古栎不同家系橡实成分分析 %

从表2中可以看出，不同家系蒙古栎橡实成分存在差异，灰分含量1.64%～3.46%，蛋白质含量2.33%～10.28%，粗纤维含量3.01%～14.74%，淀粉含量20.18%～57.93%，可溶性糖含量5.59%～32.78%，脂肪含量0.84%～2.08%，单宁含量5.45%～9.27%，淀粉、可溶性糖和粗纤维的总含量39.25%～79.09%。这也从侧面说明，蒙古栎作为能源林，进行优良品系的选育工作是很有必要的。

3.1 不同家系蒙古栎橡实成分差异

对不同家系蒙古栎橡实成分进行方差分析，结果见表3。

表3 不同家系橡实成分方差分析

从表3中，我们可以看出，不同家系的蒙古栎橡实中，灰分、蛋白质、粗纤维、淀粉、可溶性糖、脂肪和单宁的含量在P＜0.05的显著水平下，差异显著。

我们对不同家系的淀粉、可溶性糖和粗纤维的总体含量进行多重比较分析，目的是初步能选出作为蒙古栎乙醇燃料林的优良家系。多重比较结果见表4。

表4 淀粉、可溶性糖和粗纤维总量的多重比较 （P＜0.05）

从表4中，我们可以看出，TPC－04（79.36%）的淀粉、可溶性糖和粗纤维的含量大于含量最低的家系 HNQX－09 （39.23%）50.57%，大 于 平 均 值（60.46%）23.82%。其 中 TPC－04、TPC－10、HS－03、TPC－01、HS－02、TPC－07、LH－01、TPC－02、HS－01、HS－04、TPC－05、TPC－06、NXQX－07、TPC－08、DJCHS－08、TPC－03、HNQX－10、HNQX－06等18个家系分别大于平均值（60.46%）23.82%、22.22%、21.06%、20.12%、18.31%、16.71%、16.36%、14.18%、14.07%、13.18%、11.98%、6.78%、5.84%、5.66%、2.10%、1.90%、0.92%、0.21%。如选择大于群体平均值10%以上者为优良家系，则所选33个家系中 TPC－04、TPC－10、HS－03、TPC－01、HS－02、TPC－07、LH－01、TPC－02、HS－01、HS－04、TPC－05等11个家系可初步经成分分析筛选为优良家系。

3.2 橡实处理方法对淀粉及可溶性糖含量的影响

蒙古栎橡实采收后，橡实内的象鼻虫幼虫由于橡实内部环境（包括水分，温度等）的改变而改变其作息规律，象鼻虫幼虫会逐渐嗑食橡仁，直至橡仁被完全嗑食。因此，蒙古栎橡实采集后，需要对橡实进行喷药、水浸等方法［5－7］进行处理以杀死象鼻虫幼虫。本文为了最大化的保存橡实原料，采用了水浸法进行种子处理。但是，橡实作为乙醇燃料原料，所利用的部分主要为淀粉，而橡实淀粉分为直链淀粉和支链淀粉［4］，并且，直链淀粉可溶于水［3－4］。采用水浸法处理的橡实，部分直链淀粉可能会在酶的作用下，糖化生成葡萄糖，这也许在无形中减少了橡实中淀粉的总体含量。因此，我们采用做散点图（见图1）和相关性分析（表4）的方法，对橡实处理方法对橡实中淀粉含量和可溶性糖的影响进行了研究。

图1 不同家系淀粉含量与可溶性糖的关系

从图1中，可以看出可溶性糖含量低的家系，其淀粉含量相对较高，而可溶性糖含量高的家系，淀粉含量相对较低。因此，我们进一步对橡实淀粉与可溶性糖含量进行相关性分析，结果见表5。

表5 橡实淀粉含量与可溶性糖含量的关系

从表5的结果中我们可以看出，橡实中淀粉含量与可溶性糖含量之间的相关系数为－0.313，且其在双侧显著性值为 ，这表示在（P＜0.01）的显著水平下两者存在着不完全的负相关关系。这说明，采用水浸法处理的橡实中的淀粉含量越小，可溶性糖的含量会相对较高，但这种影响具体有多大，还需要做大量的工作。

4 建议与讨论

4.1 从蒙古栎橡实成分分析结果来看，不同家系蒙古栎橡实成分差异比较大。这从另一个方面告诉我们，蒙古栎作为乙醇原料的树种，对其优良遗传资源的筛选很有必要。

4.2 蒙古栎淀粉中的直链淀粉能够溶于水，利用淀粉制造燃料乙醇，其化学反应中，淀粉先糖化为葡萄糖，然后才能转化为乙醇。对于生产乙醇为目的的橡实处理，采取水浸法处理橡实可能是不妥当的，具体的橡实处理方法还需进行进一步研究确定。

4.3 随着科技的发展，利用粗纤维生产乙醇的技术也在逐步成熟，因此，橡实中可生产乙醇的部分不仅是淀粉，还应包括可溶性糖和粗纤维。所以，在以生产能源乙醇为原料的蒙古栎能源树种优良家系选育，不仅要考虑橡实中淀粉含量的高低，还应该考虑可溶性糖和粗纤维的含量是有意义的。

4.4 本次研究中，我们采用55℃温水烫30min的方法来处理橡实。也许，这样的做法，导致了橡实淀粉中直链淀粉在温水中分解成了葡萄糖，从而使得整个试验结果中，部分家系中橡实淀粉含量偏低，而可溶性糖的含量偏高。但这种方法对橡实淀粉含量的影响具体有多大，还需要进一步试验证实。

［1］ 《黑龙江森林》编辑委员会.黑龙江森林［M］.哈尔滨：东北林业大学出版社，1980.

［2］ 王守本，费维烈，刘中文.柞树副产物的利用价值［J］.中国林副特产，1991（1）：42.

［3］ 日本能源学会.生物质和生物能源手册［M］.北京：化学工业出版社，2007.

［4］ 谢涛.橡实淀粉主要理化功能特性的研究［D］.长沙：中南林学院，2002.

［5］ 石建伟，何山林，王俊峰，等.栎类直播造林技术要点［J］.河南科技，2006（11）：13.

［6］ 姚国年，吴耀先，白荣芬，等.麻栎种子灭虫、贮藏处理方法效果初探［J］.辽宁林业科技，2004（6）：9－11.

［7］ 崔建国，崔文山，邓丽琴，等.蒙古栎育苗试验［J］.辽宁林业科技，2005（3）：13－14.