蒙古栎乙醇燃料林不同家系橡实商品性状分析

吴迪，邢少博，祝旭加，卢泰羽，孙岳胤

(黑龙江省林业科学院牡丹江分院，黑龙江 牡丹江 157010)

蒙古栎(QuercusmongolicaFisch.)，又称蒙古柞、柞树，壳斗科栎属落叶乔木，在我国主要分布于东北三省和内蒙古地区，是东北次生落叶阔叶林的主要组成树种[1]。在东北地区，蒙古栎橡实资源相当丰富，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]。

蒙古栎橡实营养成分中含有丰富的淀粉，可作为生产工业乙醇的非粮原料之一[3]。目前我国燃料乙醇的生产能力不足千万吨。况且，随着国家粮食安全问题日益突出，尽管生产燃料乙醇的原料主要是陈化粮，但依然会对国家粮食安全造成巨大威胁[4]。随着科学技术的进步和发展，利用非粮原料生产燃料乙醇成为国家燃料乙醇产业发展的战略方向之一[5-6],因此，充分利用我省丰富的蒙古栎资源，利用蒙古栎橡实生产燃料乙醇[7],有利于森林资源开发与保护的协调发展，对实现燃料乙醇产业原料供给多元化，促进国民经济可持续发展，增加社会稳定性，有着重要意义。

对所选择的不同家系蒙古栎橡实商品性状指标进行分析，为非粮乙醇燃料产业的发展提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

蒙古栎乙醇原料林65株优树分别选于五营、铁力、带岭、兴隆、桦南、林口、东京城和绥阳等地。其中5株源于五营，10株源于铁力，10株源于带岭，9株源于兴隆，10株源于桦南，林口4株，东京城9株，绥阳10株。各地点基本情况见表1。

表1 蒙古栎乙醇原料林优树来源地概况

1.2 试验方法

各优树蒙古栎橡实收集后，用55 ℃温水浸种杀虫30 min，放置于阴凉通风处晾干，橡实淀粉含量用GB/T 5009.9-2003中《食品中淀粉的测定》进行检测分析；可溶性糖含量采用蒽酮比色定糖法测定;单宁含量用分光光度计法测定；糠醛采用改良硫酸法测定;蛋白质含量按GB/T 5009.5-2003《食品中蛋白质的测定》测定；橡实灰分按GB/T 5009.4-2003《食品中灰分的测定》进行测定；粗纤维含量按GB/T 5009.10-2003《植物类食品中粗纤维的测定方法》进行测定；橡壳脂肪按GB/T 21496-2008/ISO 15301:2001《动植物油脂 油脂沉淀物含量的测定 离心法》进行测定；橡壳活性炭采用氯化锌盐酸法进行测定。数据用EXCEL2007和SPSS17软件进行处理分析。

2 结果与分析

蒙古栎乙醇燃料林各优树橡实商品性状指标见表2。

表2 蒙古栎乙醇原料林各优树橡实商品性状指标

蒙古栎乙醇燃料林各优树橡实商品性状指标的方差分析结果见表3。

表3 蒙古栎乙醇原料林各优树橡实商品性状指标的方差分析

从表3可以看出，各优树在橡仁淀粉、粗纤维、可溶性糖、可制乙醇物质总量、单宁、蛋白质、脂肪含量、橡壳糠醛含量、橡壳单位重量可制活性炭重量、橡实灰分等各项指标均存在着显著的差异。

为进一步准确评价各家系橡实商品性状指标的表现差异，我们以可制乙醇物质总量、单宁、脂肪含量、橡壳单位重量可制活性炭重量为主要考核指标对各家系进行聚类分析。聚类分析采用分层聚类，首先把数据按平方根标准化转换。聚类方法经过反复试算确定为组间平均连接法，变量间距离测度方法为欧氏距离平方法，分类数为3类。分类结果见表4。

表4 蒙古栎乙醇原料林各优树橡实商品性状指标的聚类分析

由表4可以看出，第一类包括的优树有WY-1、WY-2、WY-3、WY-4、WY-5、TL-2、TL-3、TL-4、TL-5、TL-6、TL-7、TL-8、TL-9、TL-10、DL-1、DL-2、DL-3、DL-4、DL-5、DL-6、DL-7、DL-8、DL-9、DL-10、XL-1、XL-2、XL-3、XL-4、XL-5、XL-6、XL-7、XL-8、XL-9、HN-2。即除TL-1和HN-2号优树外，囊括了五营、铁力、带岭和兴隆的全部34株优树。从参与聚类分析的可制乙醇物质总含量、单宁含量、脂肪含量、橡壳单位重量可制活性炭重量四项指标的均值来看，这一类的主要特点是，可制乙醇物质总量和橡壳单位重量可制活性炭重量最低，而单宁含量和脂肪含量最高。

图1 蒙古栎乙醇原料林各优树橡实商品性状指标的聚类分析树状图

第二类包括的优树有TL-1、LK-1、LK-2、LK-3、LK-4、SY-1、SY-2、SY-3、SY-5、SY-6、SY-6、SY-7、SY-8、SY-9，即除TL-1外，包括了林口、绥阳两种源的全部优树。这一类的最大特点是可制乙醇物质总含量最高，达到70%以上。其次是橡壳单位重量可制活性炭重量也相对较高，为0.31 kg每公斤。单宁和脂肪含量相对较低。作为生产燃料乙醇这一利用方向来说，这一分类应该是比较理想的蒙古栎乙醇原料林良种选育目标。

第三类包括的优树有HN-1、HN-3、HN-4、HN-5、HN-7、HN-8、HN-9、HN-10、DJC-1、DJC-2、DJC-4、DJC-6、DJC-7、DJC-8、DJC-9，即除HN-2、HN-6和DJC-5外囊括了桦南和东京城两个种源的所有优树。这一类的主要特征是在参与聚类分析的可制乙醇物质总含量、单宁含量、脂肪含量、橡壳单位重量可制活性炭重量四项指标均比较低。其中、单宁含量、脂肪含量、橡壳单位重量可制活性炭重量三项指标在四类中最低。充分表现出蒙古栎橡实商品性状指标中自北向南可制乙醇物质总含量和橡壳单位重量可制活性炭重量逐步升高、而单宁、脂肪含量逐步降低这一趋势的过渡类型的特征。

第四类仅包括两个优树，即HN-6和DJC-5。这一类的主要特征是橡壳单位重量可制活性炭重量指标最高，达到0.41 kg每公斤。其可制乙醇物质总含量也达到了61%以上。同时，单宁和脂肪含量也比较低。这一类也可以与第二类一同作为蒙古栎乙醇原料林良种选育目标。

3 结论

通过对蒙古栎乙醇燃料林不同家系橡实商品性状指标的分析研究，我们发现各优树在橡仁淀粉、粗纤维、可溶性糖、可制乙醇物质总量、单宁、蛋白质、脂肪含量、橡壳糠醛含量、橡壳单位重量可制活性炭重量、橡实灰分等各项指标均存在着显著的差异。通过综合比较，初步确定TL-1、LK-1、LK-2、LK-3、LK-4、SY-1、SY-2、SY-3、SY-5、SY-6、SY-6、SY-7、SY-8、SY-9、HN-6和DJC-5为优良家系。