内蒙古地区蓖麻材料种子中脂肪酸组成的测定及分析

赵 永 黄凤兰，2 彭 木，3 朱国立 何智彪 张智勇 罗 蕊 陈晓凤

(内蒙古民族大学生命科学学院1，通辽 028000)(内蒙古自治区高校蓖麻产业工程技术研究中心2，通辽 028000)(东北林业大学生命科学学院3,哈尔滨 150040)(内蒙古通辽市农业科学研究院4,通辽 028000)(内蒙古民族大学农学院5,通辽 028000)

内蒙古地区蓖麻材料种子中脂肪酸组成的测定及分析

赵 永1黄凤兰1，2彭 木1，3朱国立2，4何智彪2，4张智勇2，4罗 蕊5陈晓凤1

(内蒙古民族大学生命科学学院1，通辽 028000)(内蒙古自治区高校蓖麻产业工程技术研究中心2，通辽 028000)(东北林业大学生命科学学院3,哈尔滨 150040)(内蒙古通辽市农业科学研究院4,通辽 028000)(内蒙古民族大学农学院5,通辽 028000)

采用索氏提取法、毛细管气相色谱法，首次对内蒙古地区8个品种、4个品系共12个蓖麻材料种子中的粗脂肪含量、脂肪酸组成进行测定，用IMB SPSS Statistics 19软件对数据进行分析，为内蒙古地区蓖麻高油品质育种研究及化工原料的选择提供参考数据。试验结果表明：12个蓖麻材料的种子百粒质量、种仁百粒质量、种仁率、百粒种子中粗脂肪含量、种子中粗脂肪含量、种仁中粗脂肪含量差异均达到极显著水平；蓖麻油酸是蓖麻粗脂肪的主要成分；12个材料的粗脂肪中8种脂肪酸含量、种子中8种脂肪酸含量差异均达极显著水平；基于种子中粗脂肪含量和种子中8种脂肪酸含量进行聚类的结果不相同，基于种子中8种脂肪酸含量和种子中蓖麻油酸含量进行聚类的结果基本一致。对种子中粗脂肪含量和8种脂肪酸含量进行线性回归分析，从回归方程可以看出，种子中的粗脂肪含量与硬脂酸、花生酸、亚油酸、蓖麻油酸含量呈正相关，与棕榈酸、油酸、亚麻酸、花生一烯酸含量呈负相关。

蓖麻 脂肪酸 不饱和脂肪酸 蓖麻油酸

蓖麻(RicinuscommunisL.)是大戟科蓖麻属植物，为世界十大油料作物之一。蓖麻种子中所含的油为不干性油，黏度大、质量比高，是重要的工业、农业和医药原料，因此蓖麻成为特殊工业油源作物[1-2]。蓖麻仁中的主要成分包括蛋白质、毒性物质、脂肪酸。一直以来，由于蓖麻种子供不应求，所以蓖麻育种首要的目标是高产，而针对蓖麻油品质育种的研究最近几年才刚刚开始，并且仅仅是把种仁中粗脂肪含量作为高油的指标。粗脂肪中的蓖麻油酸是蓖麻油的主要成分，它是蓖麻油主要产品——癸二酸的原料。虽然从20世纪70年代就陆续有对蓖麻种子中脂肪酸研究的报道[3-17]，对某种蓖麻材料种子中脂肪酸成分的相对含量也有研究[18-19]，但是对不同蓖麻材料种子中脂肪酸成分的含量进行检测的研究鲜见报道。内蒙古通辽市是世界蓖麻的重要产区，当地育成的蓖麻品种在中国推广面积较大。本研究的目的是对内蒙古地区育成的曾推广过的、正在大面积推广的、将要推广的蓖麻品种及品系共12个材料的种子脂肪酸成分进行测定、分析，以期为蓖麻高油品质育种研究及化工原料的选择提供参考数据。

1 材料与方法

1.1 材料

曾推广过的蓖麻品种：哲蓖3号、哲蓖4号；正大面积推广的蓖麻品种：通蓖5号、通蓖6号；将要推广的蓖麻品种：通蓖7号、通蓖8号、通蓖9号、通蓖10号；品系：1987、2129、4019、06404，均来自于内蒙古通辽市农业科学研究院。

1.2 仪器和试剂

Agilent7890A型气相色谱：江苏苏州安捷伦公司；磨口烧瓶、回流冷凝器：无锡锡山雪浪化工设备厂；脱脂沸石、自动加样器：深圳市美德瑞生物科技有限公司；索氏脂肪抽提器：上海纤检仪器。

乙醚、氢氧化钠甲醇溶液(0.5 mol/L)、三氟化硼甲醇溶液(质量分数12%～15%)、氯化钠(饱和水溶液)、无水硫酸钠、异辛烷(色谱纯)、十七碳烯酸甘油三酯(C17∶1标准品)：武汉美泰克科技有限公司；氮气：完全干燥，含氧量低于10 mg/kg。

1.3 试验方法

1.3.1 百粒质量、种仁率测定

取12个材料的蓖麻种子，每个材料随机选取100粒种子，测定种子百粒质量，重复3次，计算每个材料种子的平均百粒质量。将100粒蓖麻种子去壳，测定百粒种仁质量，重复3次，计算每个材料平均种仁百粒质量。计算每个材料的种仁率，种仁率=种仁百粒质量/种子百粒质量×100%。

1.3.2 蓖麻种子中粗脂肪含量测定

参照GB 2906—1982《中华人民国国家标准谷类、油料作物种子粗脂肪测定方法》操作。用索氏提取法从每个材料的百粒种子中提取粗脂肪，计算粗脂肪含量。重复3次，求平均值。种子中粗脂肪含量(%)=百粒种子粗脂肪含量(g)/种子百粒重(g)×100%，种仁中粗脂肪含量(%)=百粒种子粗脂肪含量(g)/种仁百粒质量(g)×100%。

1.3.3 蓖麻种子中脂肪酸绝对含量测定

试样制备参照GB/T 17376—2008/ISO 5509：2000《动植物油脂 脂肪酸甲酯制备》进行。准确称取0.5 g粗脂肪，加氢氧化钠甲醇溶液6 mL及沸石，然后接上冷凝器，在氮气流下回流皂化10 min；加入三氟化硼甲醇溶液7 mL，回流酯化5 min；从冷凝器顶部加入5 mL异辛烷于沸腾的混合溶液里；取下冷凝器，拿出烧瓶，立即加入20 mL氯化钠溶液，塞住烧瓶，猛烈震荡至少15 s；继续加入氯化钠溶液至烧瓶颈部，静置分层；吸取1～2 mL上层异辛烷溶液于玻璃瓶中，加入适量无水硫酸钠、干燥，供试。

脂肪酸甲酯的气相色谱分析参照GB/T 17377—2008/ISO 5 508：1 990《动植物油脂脂肪酸甲酯的气相色谱分析》进行。气相色谱条件：毛细管柱(DB-23型，30 m×0.25 mm，0.25 μm)；程序升温从180 ℃开始，保持5 min，以3 ℃/min升到230 ℃；载气为N2(流量25 mL/min)；进样温度230 ℃，分离温度280 ℃。将试样直接注入气相色谱仪填充柱，注射量为10 uL；用与试样相同的条件分析参比标准品(C17∶1)。

对不同材料蓖麻种子制备的脂肪酸甲酯进行色谱分析；通过检索和计算，得到不同材料的粗脂肪中8种脂肪酸组成成分的含量；折算出12种材料蓖麻种子中脂肪酸含量。种子中某种脂肪酸含量=粗脂肪中某种脂肪酸的含量×种子中粗脂肪含量。

1.4 数据处理分析

采用IMB SPSS Statistics 19 软件进行数据的单因素ANOVA分析、饼图制作、系统聚类分析和线性回归分析。

2 结果与分析

2.1 不同材料蓖麻种子的种仁率测定结果

不同材料蓖麻种子的百粒质量、种仁百粒质量、种仁率测定结果见表1。

表1 不同材料蓖麻种子百粒质量、种仁百粒质量和种仁率

表1可见，12个蓖麻材料的种子百粒质量、种仁百粒质量、种仁率的范围分别为25.75～33.99 g、19.15～25.65 g、69.32%～77.89%，并且12个材料的3个指标差异均达到极显著水平(P<0.01)。

2.2 不同材料蓖麻种子的粗脂肪含量测定结果

不同材料蓖麻种子和种仁中粗脂肪含量测定结果见表2。

表2 不同材料蓖麻种子和种仁中粗脂肪含量

由表2可以看出：12个蓖麻材料中百粒种子粗脂肪含量、种子中粗脂肪含量、种仁中粗脂肪含量范围分别为12.09～17.78 g、46.81%～53.61%、63.14%～70.50%，并且差异均达到极显著水平(P<0.01)。

2.3 不同材料蓖麻种子中脂肪酸含量测定

对不同材料蓖麻种子制备的脂肪酸甲酯进行色谱分析，通过检索和计算，得到不同材料的粗脂肪中8种脂肪酸组成成分的含量，见表3。折算出12种材料蓖麻种子中每种脂肪酸的含量，见表4。

蓖麻油酸是蓖麻粗脂肪的主要成分，也是蓖麻油重要产品—癸二酸的原料[20]。从表3可以看出：蓖麻油酸在粗脂肪中占有绝对优势，达到83.85%～87.62%，棕榈酸、硬脂酸、花生酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、花生一烯酸在粗脂肪中的质量分数分别为1.12%～1.61%、1.21%～1.61%、0.05%～0.08%、3.53%～4.92%、5.35%～6.81%、0.52%～0.79%、0.42%～0.55%；这12种材料的粗脂肪中8种脂肪酸含量差异均达极显著水平(P<0.01)。

从表4可以看出：12个蓖麻材料种子中，棕榈酸、硬脂酸、花生酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、花生一烯酸、蓖麻油酸质量分数范围分别为0.56%～0.79%、0.58%～0.82%、0.02%～0.04%、1.67%～2.44%、2.67%～3.38%、0.25%～0.40%、0.21%～0.27%、39.83%～46.33%，并且这12个材料的种子中8种脂肪酸含量差异均达极显著水平(P<0.01)。

2.4 数据分析结果

2.4.1 12个蓖麻材料的聚类分析结果

对12个蓖麻材料基于粗脂肪含量进行聚类，结果见图1；基于种子中8种脂肪酸含量进行聚类，结果见图2；基于种子中蓖麻油酸含量进行聚类，结果见图3。

由图1可以看出，12个材料分为4类，I：通蓖6号、通蓖7号、哲蓖4号、通蓖9号、06404，此类种子粗脂肪含量较高；Ⅱ：通蓖8号、通蓖10号、通蓖5号、哲蓖3号，此类种子粗脂肪含量较低；Ⅲ：1987、4019，此类种子粗脂肪含量最低；Ⅳ：2129，此类种子粗脂肪含量最高。

由图2可以看出，12个材料分为5类，I：通蓖6号、通蓖9号、通蓖7号、06404；Ⅱ：通蓖5号、通蓖10号、哲蓖3号、通蓖8号；Ⅲ：1987、4019；Ⅳ：哲蓖4号；Ⅴ：2129。

表3 粗脂肪中脂肪酸组成成分质量分数/%

表4 蓖麻种子中脂肪酸组成成分质量分数/%

图1 基于种子中粗脂肪含量聚类

图2 基于种子中8种脂肪酸含量聚类

图3 基于种子中蓖麻油酸含量聚类

由图3可以看出，12个材料分为5类，I：通蓖5号、通蓖10号、哲蓖3号、通蓖8号，此类种子中蓖麻油酸含量较低；Ⅱ：1987、4019，此类种子蓖麻油酸含量最低；Ⅲ：通蓖7号、06404、通蓖6号、通蓖9号，此类种子蓖麻油酸含量中等；Ⅳ：哲蓖4号，此类种子蓖麻油酸含量较高；Ⅴ：2129，此类种子蓖麻油酸含量最高。

基于种子中粗脂肪含量和8种脂肪酸含量进行聚类的结果不相同，这说明需要对种子中粗脂肪酸含量与8种脂肪酸的关系做进一步分析；基于种子中8种脂肪酸含量和蓖麻油酸含量进行聚类的结果基本一致，说明由于蓖麻油酸在粗脂肪中的比重大，在基于种子中8种脂肪酸含量进行聚类时主要以蓖麻油酸含量为参考。

2.4.2 种子中粗脂肪含量和8种脂肪酸含量的线性回归分析

对种子中粗脂肪含量和8种脂肪酸含量进行线性回归分析，得到回归方程：

Y=-2.985×X1+0.575×X2+83.324×X3-0.418×X4+3.894×X5-4.661×X6-11.453×X7+0.953×X8+1.692

式中：Y为种子中粗脂肪质量分数；X1～X8分别为种子中棕榈酸、硬脂酸、花生酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、花生一烯酸、蓖麻油酸质量分数。

从回归方程可以看出，种子中的粗脂肪含量与与硬脂酸、花生酸、亚油酸、蓖麻油酸含量呈正相关，与棕榈酸、油酸、亚麻酸、花生一烯酸含量成负相关。

3 讨论与结论

采用索氏提取法、毛细管气相色谱法，首次对内蒙古地区8个品种、4个品系共12个蓖麻材料种子中的粗脂肪含量、脂肪酸组成进行测定，用IMB SPSS Statistics 19软件对数据进行分析，以期为内蒙古地区蓖麻高油品质育种研究及化工原料的选择提供参考数据。12个蓖麻材料的种子百粒质量、种仁百粒质量、种仁率、百粒种子粗脂肪含量、种子中粗脂肪含量、种仁中粗脂肪含量差异均达到极显著水平；蓖麻油酸是蓖麻粗脂肪的主要成分；12个材料的粗脂肪中8种脂肪酸含量、种子中8种脂肪酸含量差异均达极显著水平；基于种子中粗脂肪含量和种子中8种脂肪酸含量进行聚类的结果不相同，基于种子中8种脂肪酸含量和种子中蓖麻油酸含量进行聚类的结果基本一致。对种子中粗脂肪含量和8种脂肪酸含量进行线性回归分析，从回归方程可以看出，种子中的粗脂肪含量与与硬脂酸、花生酸、亚油酸、蓖麻油酸含量成正相关，与棕榈酸、油酸、亚麻酸、花生一烯酸含量成负相关。

在中国内蒙古，由于蓖麻产量低、收购价格低，导致蓖麻种植面积大量萎缩，蓖麻种子供不应求，所以蓖麻的首要育种目标一直是高产，只是在最近几年才开始注重其品质，即含油率，但是也只是以百粒质量、种仁率、种仁中粗脂肪含量为指标的较多[21-24]，少数品种提到粗脂肪中蓖麻油酸的含量[25-27]，这种评价不够直观。对于哲蓖3号、哲蓖4号、通蓖5号、通蓖6号、通蓖7号、通蓖8号、通蓖9号、通蓖10号这8个品种，从蓖麻油生产企业的角度，如果仅以百粒重为指标，则优选哲蓖3号、哲蓖4号和通蓖7号；仅以种仁率为指标，则优选通蓖7号、通蓖5号和哲蓖3号；仅以种仁中粗脂肪含量为指标，则优选通蓖10号、通蓖9号和哲蓖4号；如综合考虑百粒质量、种仁率和种仁中粗脂肪含量，则用百粒质量×种仁率×种仁中粗脂肪含量，得到种子中粗脂肪含量，结果是优选哲蓖4号、哲蓖3号和通蓖7号，但是必须通过计算来确定；如果在3个指标的基础上，再加上粗脂肪中蓖麻油酸含量，则用百粒质量×种仁率×种仁中粗脂肪含量×粗脂肪中蓖麻油酸含量，得到的结果也是优选哲蓖4号、哲蓖3号和通蓖7号，但是计算更加繁琐。如果直接以种子中粗脂肪的含量和种子中蓖麻油酸的含量为指标，即可直接优选出哲蓖4号。因此，建议蓖麻品种审定时，应注重对品质指标的测定，而且以种子中粗脂肪和蓖麻油酸含量为指标会更加直观。4个品系材料，如果以种子百粒质量、种仁率、种子中粗脂肪含量和种子中蓖麻油酸含量作为亲本选择指标，首选的亲本应该是2129。

[1]Ogunniyi D S.Castor Oil：AVital Industrial Raw Material[J].Bioresource Technology，2006，97：1086-1091

[2]Kabasakal O S，Guner F S，Arisian A，et al.Use of Castor Oil in the Preparation of Various Oil-based Binders[J].Journal of CoatingsTechnology，1996，68(860)：57-59

[3]T G Cooper.The Activation of Fatty Acids in Castor Bean Endosperm[J].American Society of Biological Chemists，1971，246：3451-3455

[4]Mitsuhiro Yamada，Q Usami，Kazuyo Nakajima.Long chain fatty acid synthesis in developing castor bean seeds II.Operation of the path from sucrose to long chain fatty acids in a subcellular particulate system[J].Plant Cell Physiology，1974，15(1)：49-58

[5]Yasunori Nakamura，Mitsuhiro Yamada.Long chain fatty acid synthesis in developing castor bean seeds I.The operation of the path from acetate to long chain fatty acids in a subcellular particulate system[J].Plant Cell Physiology，1974，15(1)：37-48

[6]Mitsuhiro Yamada，Q Usami.Long chain fatty acid synthesis in developing castor bean seeds IV.The synthetic system in proplastids[J].Plant Cell Physiology，1975，16(5)：879-884

[7]Brady Vick，Harry Beevers.Fatty Acid Synthesis in Endosperm of Young Castor Bean Seedlings[J].Plant Physiology，1978，62：173-178

[8]Ronald G.Smith，David A Gauthier，David T Dennis，David H Turpin.Malate-and Pyruvate-Dependent Fatty Acid Synthesis in Leucoplasts from Developing Castor Endosperm[J].Plant Physiology，1992，98：1233-1238

[9]Frank JVan De Loo，Pierre Broun，Simon Turner，Chris Somer Ville.An oleate 12-hydroxylase from Ricinus communis l.is a fatty acyl desaturase homolog.Proc[J].Natl.Acad.Sci.USA，1995，92：6743-6747

[10]P J Eastmond，D T Dennis，S Rawsthorne.Evidence That a Malate/Inorganic Phosphate Exchange Translocator Imports Carbon across the Leucoplast Envelope for Fatty Acid Synthesis in Developing Castor Seed Endosperm[J].Plant Physiology，1997，114：851-856

[11]Jiann-Tsyh Lin，Carol L Woodruff，Olivier J Lagouche，et al.Biosynthesis of Triacylglycerols Containing Ricinoleate in Castor Microsomes Using 1-Acyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphochline as the Substrate of Oleoyl-12-hydroxy-lase[J].American Oil Chemists Society(AOCS)Press，1998，33：59-69

[12]T A McKeon，G Q Chen，J T Lin.Biochemical aspects of castor oil biosynthesis[J].Biochemical Society，2000，6：972-974

[13]Jiann-Tsyh Lin，Arthur Arcinas.Regiospe Analysis of DiricinoLeoylacylgly-cerols in Castor(Ricinus communis L.)Oil by Electrospray lonization-Mass Spectrometry[J].Agricultural Food Chemistry，2007，55：2209-2216

[14]M.Sujatha.Biotechnological Interventions for Improving Jatropha and Castor for Biofuels[J].Petrotech，2009，11(15)：864-869

[15]Hyun Uk Kim，Kyeong-Ryeol Lee，Young Sam Go，Jin Hee Jung，Mi-Chung Suh，Jong Bum Kim.Endoplasmic Reticulum-Located PDAT1-2 from Castor Bean Enhances Hydroxy Fatty Acid Accumulation in Transgenic Plants[J].Plant Cell Physiology，2011，52：983-993

[16]Harrie van Erp，Philip D.Bates，Julie Burgal，Jay Shockey，John Browse.Castor Phospholipid：Diacylglycerol Acyltransferase Facilitates Efficient Metabolism of Hydroxy Fatty Acids in Transgenic Arabidopsis.Plant[J]Physiology，2011，155：683-693

[17]Noemi Ruiz-López，Olga Sayanova，Johnathan A.Napier，Richard P.Haslam.Metabolic engineering of the omega-3 long chain polyunsaturated fatty acid biosynthetic pathway into transgenic plants[J].Plant Cell Physiology，2012(1)：454

[18]曾娟，郭佩佩，欧阳勇，等.海南蓖麻籽中脂肪酸的组成分析[J].海南大学学报：自然科学版，2009，27(3)：259-260

[19]安风云，刘青元.青海蓖麻籽中脂肪酸的组成分析[J].青海农林科技，1999(3)：25-26

[20]周鸿顺，汤发有.提高蓖麻油制取癸二酸收率的研究[J].精细化工，1993(6)：31-34

[21]朱国立，李金琴，田福东，等.蓖麻新品种哲蓖4号的选育研究[J].中国油料作物学报，2000，22(4)：23-28

[22]路言志，涂红宇，唐昌琴，等.蓖麻新品系昌源1号优质高产栽培技术[J].农技服务，2011，28(10)：1401-l402

[23]李培旺.蓖麻新品种“湘蓖1号”[J].农村百事通，2010(7)：31

[24]罗海涛.蓖麻新品种“淄蓖麻7号”在山东问世[J].农村百事通，2011(2)：13

[25]李金琴，朱国立，李靖霞，等.蓖麻新品种通蓖5号的选育[J].内蒙古农业科技，2004(1)：10-11

[26]朱国立，李金琴，吴国林，等.蓖麻杂交种通蓖6号的选育[J].内蒙古农业科技，2005(4)：18-20

[27]何智彪，朱国立，李金琴，等.蓖麻杂交种通蓖7号选育报告[J].现代农业科技，2003(6)：38-39.

Seed Characteristics and Fatty Acid Composition of Castor(Ricinus Communis L.)Varieties in Neimenggu

Zhao Yong1Huang Fenglan1,2Peng Mu1,3Zhu Guoli2,4He Zhibiao2,4Zhang Zhiyong2,4Luo Rui5Chen Xiaofeng1

(College of Life Science，Inner Mongolia University for the Nationalities1，Tongliao 028000)(Inner Mongolia Industrial Engineering Research Center of Universities for Castor2，Tongliao 028000)(College of life sciences，Northeast Forestry University3，Haerbin 150040)(Tongliao Academy of Agricultural Science4，Tongliao 028000)(College of Agriculture，Inner Mongolia University for the Nationalities5，Tongliao 028000)

The first for the Neimenggu 12 materials castor seed Crude fat content of research，it is include 8 varieties and 4 strains.The study by using soxhlet extraction method and capillary gas chromatography the final analysis of data use IMB SPSS Statistics 19 software in order to provide a reference for breeding high quality of castor oil and chemical raw marerials of choice.The results were follows：12 castor seed material kernel mass，seed kernel kernel mass，seed kernel a hundred seeds fat content，seeds fat content，seed kernel fat content，difference extremely level.Ricinoleate is the main component of castor crude fat.According to seeds of crude fat and 8 kingds of fatty acid content cluster analysis result are not identical meanwhile 8 kinds of fatty acid content in seeds and ricinoleate content in seeds cluster analysis result are identical.The seeds are eight kinds of crude fat content and fatty acid content of linear reghession analysis，the result show that in seeds of the crude fat content with stearic，arachidic acid，linoleic acid，ricinoleate a positive correlation but in seeds of the crude fat content with palmitic acid，oleic acid，linolenic acid，arachidonic acid a negative correlation.

castor，fatty acid，unsaturated fatty acid，ricinoleic acid

TQ646

A

1003-0174(2016)02-0116-06

国家自然科学基金(30760123，31160290)，国家农业部公益性行业科研专项(201003057)，内蒙古自治区高等学校“青年科技英才支持计划”(NJYT-14-A10)，市校合作项目(SXZD2012018)，内蒙古自治区高校蓖麻产业工程技术研究中心开放基金(BMYJ2011009)

2014-10-17

赵永，男，1990年出生，硕士，植物生物化学与分子生物学

黄凤兰，女，1973年出生，博士，教授，蓖麻分子育种