四種能源植物種子含油量的測定

四種能源植物種子含油量的測定

0種子含油量與潛在能源植物的關(guān)系能源危機(jī)是人類面臨的主要挑戰(zhàn)。生物能源的開發(fā)利用已經(jīng)成為世界上的一個熱點。能源植物可以直接或間接地用作燃料，也可以代替化石燃料。這是生物能源的主要來源。種子含油量是衡量植物能否作為能源植物的一個重要指標(biāo),一般來說,種子含油量高于15%的植物可作為潛在能源植物種質(zhì)資源,曼陀羅、海濱錦葵、中國沙棘和蓖麻是生長于邊際土地的4種潛在能源植物(表1)~。目前,測定植物種子含油量的方法有很多,如索氏提取法、折光法、比重法、核磁共振法~等。本文主要對測定種子含油量的新型核磁共振法與傳統(tǒng)索氏提取法進(jìn)行了比較,旨在為利用其尋找潛在能源植物提供科學(xué)方法和依據(jù)。1材料和方法1.1試驗地和種子本研究的主要試驗材料:曼陀羅種子(分別采自大連民族學(xué)院試驗地、大連開發(fā)區(qū)海邊荒地及輕軌路坡)、海濱錦葵種子(采自大連民族學(xué)院試驗地)、中國沙棘種子(采自青海門源)和蓖麻種子(采自大連民族學(xué)院試驗地)。1.2測試方法1.2.1g粉末制備將各樣品放于110℃烘箱中烘干,用FW100型萬能粉碎機(jī)(天津市泰斯特儀器有限公司)粉碎,分別準(zhǔn)確稱取150g粉末放于提前折好的脫脂濾紙筒中,將其放入索氏提取器內(nèi),連接儀器,由冷凝管上端加入250ml石油醚(B.P.30~60℃),于55℃水浴上加熱回流12h。取下燒瓶,旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)(UT-50型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀,TokyoRikakikai有限公司)后于65℃烘箱中烘干水分,然后稱重并計算各樣品種子含油量,重復(fù)試驗5次,取平均值。1.2.2種子含水量測定方法HCY-10核磁共振含油量測量儀(杭州托普儀器有限公司)測定樣品含油量的精準(zhǔn)度可達(dá)±0.3%,但影響其種子含油量測定準(zhǔn)確性的主要原因之一是種子含水量,本研究采用110℃烘干法,該法能使種子含水量降至零,因而消除因種子樣品含水而帶來的測量誤差。取純油約20g,放入130℃烘箱內(nèi)烘1.5h,然后冷卻至室溫,將其倒入HCY-10核磁共振含油量測量儀專用試管內(nèi),稱重,計算純油質(zhì)量。取待測種子樣品約15g,放入110℃烘箱內(nèi)烘至恒重,冷卻至室溫,取出稱重,將其倒入專用試管中。校準(zhǔn)儀器后重復(fù)測量5次,取平均值。1.3處理數(shù)據(jù)測定的數(shù)據(jù)利用SPSSstatistics17.0軟件進(jìn)行處理,差異顯著性采用T檢驗。2結(jié)果與分析2.1中國沙棘種子含油量對比兩種方法對相同材料種子含油量的測定結(jié)果表明,核磁共振法測定的種子含油量均明顯高于索氏提取法的測定結(jié)果(t19=19.461,P=0.0006<0.01)(表2)。其中,核磁共振法測定的曼陀羅種子含油量(28.87%)比索氏提取法測得(25.91%)的高2.96%;核磁共振法測得的海濱錦葵種子含油量(17.74%)比索氏提取法測得(14.78%)的高2.96%;核磁共振法測得的中國沙棘種子含油量(9.53%)比索氏提取法測得(6.82%)的高2.71%;核磁共振法測得的蓖麻種子含油量(47.01%)比索氏提取法測得(44.31%)的高2.70%。2.2不同生境和氣候?qū)β恿_種子含油量的影響對于潛在能源植物曼陀羅來說,不同生境下的種子含油量明顯不同(圖1),核磁共振法測定的試驗地的曼陀羅種子含油量為28.87%,海邊荒地為26.66%,輕軌路坡為28.01%。其中,海邊生長的曼陀羅種子含油量最低,可能是受海水鹽分的影響,長期處于缺水高鹽的狀態(tài)所致;試驗地生長的曼陀羅種子含油量最高,可能是其生長環(huán)境良好且長期進(jìn)行了良種選育和施肥的結(jié)果。另外,核磁共振法測定的不同生境下曼陀羅種子含油量明顯高于索氏提取法(t14=16.646,P=0.0082<0.01)。3索氏提取法測定沙棘種子含油量不足核磁共振法測定4種能源植物種子含油量顯著高于索氏提取法,其中,兩種方法測得的曼陀羅種子含油量分別為28.87%和25.91%,海濱錦葵分別為17.74%和14.78%,中國沙棘分別為9.53%和6.82%,蓖麻分別為47.01%和44.31%。除沙棘外,其他3種植物的種子含油量均高于15%,且能適應(yīng)大多數(shù)邊際土地生境,可作為潛在能源植物的新種質(zhì)資源,對解決制約我國生物質(zhì)能發(fā)展的瓶頸———原料不足問題具有重要意義。索氏提取法常直接用石油醚提取樣品中以三酰甘油形式存在的油脂,而樣品中的磷脂、糖脂、脂蛋白、甾醇等結(jié)合態(tài)脂類未能被提取,常造成測定結(jié)果偏低。例如,利用核磁共振法和索氏提取法測定的芥菜種子含油量分別為43.00%和41.80%,葵花籽含油量分別為57.21%和55.30%,油茶籽含油量分別為24.51%和24.06%,油菜籽含油量分別為36.59%和36.27%。本研究中利用核磁共振法和索氏提取法測得的中國沙棘種子含油量相差約2.71%,可能是因為以石油醚(B.P.30~60℃)為溶劑的索氏提取法無法提取中國沙棘種子中10%~15%的甘油磷脂。一些常用的能源植物,如大豆油中磷脂和糖脂占9%,麻風(fēng)樹種子油中磷脂占1%~2%,油菜籽油中磷脂、糖脂、甾醇等類脂占2%~3%,利用索氏提取法無法完全提取這類結(jié)合態(tài)脂類。核磁共振法是通過直接測定樣品中液態(tài)氫核的含量來推算樣品的總含油率,更準(zhǔn)確地測定了樣品的含油量,且其測試簡便、迅速、不需試劑、無損壞。例如,45℃平衡法,即45℃下烘10h再利用核磁共振儀測定種子含油量,對種子無