贮藏时间对麻疯树种子萌发率和总体出油量的影响

杨 静， 刘永平， 梁龙果， 朱 飞， 杨成源

（1.中北大学化工与环境学院， 山西 太原030051； 2.中国科学院西双版纳热带植物园， 云南 景洪666303）

麻疯树（Jatropha curcas L.）为大戟科（Euphorbiaceae）麻疯树属植物，属半灌木或小乔木树种，原产中美洲，后引种到东南亚各国，分布于热带、亚热带地区，我国两广、福建、海南和云、贵、川等地均有种植［1－2］。麻疯树具有耐旱耐荒耐热，种子和扦插繁殖均可，植培管理投入小等特点，可用于干热河谷和荒山造林［2－4］，另外，除根、皮、叶和种子有效提取物可入药外，它最大的价值在于种仁含油量高达40%～60%，可作生物柴油用［2，5］，因此麻疯树成为兼顾植树造林、涵养水土、绿化环境和经济价值的潜力开发树种之一［2，3，5］。但是，麻疯 树属于日 中 性 植 物，对 日 照 长 短启动的生殖生长并不敏感，赤道地区可见终年开花结果，南非地区4年生麻疯树的采收季长达8.5个月［1，4，6］；但非耕地上生长的麻疯树由于养护不足种子产量不高，出现花期长，果量小，集中采收困难等问题。

种子是植物生活史的起点和终点，既是重要繁殖器官，又是重要的贮藏器官，而种子在贮藏过程中蛋白质含量会逐渐降低，丙二醛含量逐渐升高，发生菌害、病害和虫害，严重影响种子活力和其它利用价值［7－10］。麻疯树种子依不同贮藏地，不同贮藏时间，种子活力自采收起便开始快速下降［11－12］，但是作为生物柴油的非食用原料油，麻疯树种子的含油量、脂肪酸含量和与油品利用有关的指标变化多限于2年之内［11－14］，更长的贮藏期内会发生怎样变化，导致油脂变质无法利用的研究还鲜有报道，因此探讨麻疯树种子的贮藏时间对于种子活力和种子油脂的影响，能厘清扩繁种植之用的种子贮藏时间及油脂压榨酯化生物柴油之用的贮藏时间，为发挥麻疯树最大的经济效益和生态效益服务。

1 材料与方法

1.1 试剂与仪器

上海泓纪实业有限公司SOX406脂肪测定仪，上海天美科学仪器有限公司GC－7900气相色谱仪，TMFFAP毛细管色谱柱，上海博讯实业有限公司医疗设备厂GZX－9070MBE电热鼓风干燥箱，江苏省金坛荣华仪器制造有限公司HH－6数显恒温水浴锅。正己烷（分析纯）、氢氧化钾、甲醇、98%硫酸、氯化钠、60－90石油醚（沸程为60～90℃）均为分析纯。

1.2 试验材料

麻疯树种子分别于每年7月（2007年，2010—2015年）采自中国科学院西双版纳热带植物园区，自然条件下通风干燥除果皮取种子后，空调房挂藏，温度（27±1）℃。以2015年7月采收种子开始记时，2015年8月为保存1个月的材料，2014年7月采收种子的记为贮藏1年，依次按年递推，2013年至2010年7月采收的分别记为2年、3年、4年、5年，2007年7月采收的记为8年。

1.3 种子表观性状测定

随意抽取种子100粒和完整种仁100粒，重复3次，测定种子百粒重、种仁百粒重，计算出仁率（除去发霉和空壳种仁）。100℃烘干种子4h后，计算种子和种仁含水量。

1.4 种子萌发率

随意抽取种子50粒，重复3次，用去离子水过夜浸种后，播种于湿润沙土，置于（27±2）℃温室中，2周后记录种子萌发率。

1.5 粗脂肪测定

利用索氏提取法，取3g磨碎的麻风树种仁，使用SOX406脂肪测定仪测定种仁含油量。

1.6 油脂酸值测定

酸值测定按GB／T 5530—2005进行测定，将含有0.5mL酚酞指示剂（10g／L）50mL 95%乙醇，加热至微沸，用0.1mol／L的KOH滴定15s不褪色后，转移至装有1g油脂的三角瓶中充分混合煮沸。再用0.1 mol／L的KOH滴定15s不褪色，为滴定终点。酸值＝（56.1×V×C）／m，式中：56.1为氢氧化钾摩尔质量，V为氢氧化钾体积，C为氢氧化钾浓度；m为油样质量。

1.7 脂肪酸组成测定

取油样0.2g于10mL试管，加0.5mol／L氢氧化钾－甲醇溶液2mL，65℃水浴皂化1h，冷却3min后用50%的硫酸溶液调节pH至7.0；加硫酸－甲醇（体积比1∶10）溶液2mL酯化反应30min；加正己烷3mL，振摇，饱和氯化钠溶液1mL盐析，静置10min；取上清液5 000r／min离心10min；吸取上层的脂肪酸甲酯，待作GC分析。

程序升温：柱温程序升温以10℃／min从140℃升到180℃保持3min，5℃／min继续升温到200℃保持4min；进样口温度230℃，检测器温度240℃。

气体流速：氮气40mL／min，氢气40mL／min，空气450mL／min，分流比1∶20。

应用SPSS 19.0软件进行数据整理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 与贮藏时间相关的性状分析

分别测定样地不同年份7月采收风干挂藏的麻疯树种子的种子百粒重、种仁百粒重、出仁率、种子含水率、种仁含水率、种仁含油率、酸值、种子萌发率和种仁油中最主要的棕榈酸、油酸和亚油酸的比例，贮藏时间分别为1个月，1年，2年，3年，4年，5年和8年共7个时间点。从表1可见，贮藏8年的种子酸值跃变到14.56mg／g，约为贮藏5年的3倍，种皮完好，但种仁颜色严重发黄变质。另外，记录显示，西双版纳园试验地建立的时间是2005年末到2006年春末，定植之前进行了深翻整地和施肥，2007年开花结果状况良好，林木进入丰收盛产年。在Duncan多重比较中发现，种子重和种仁重显著高于其它年份，如表1。在进行多元线性回归分析时，会得出随着贮藏时间延长，种子和种仁重量大幅度增重，正相关的错误结论，所以表2贮藏时间与各项指标之间的Anova方差分析和表3所显示的多元线性回归分析中剔除了贮藏8年的数据。表2所示的方差分析显示差异极显著，说明存在相关性。表3分析显示，贮藏时间与油脂酸值、萌发率和种仁含水率相关，与其它各项指标无相关性。

表1 不同年份麻疯树种子特性分析

随着贮藏时间的延长酸值不断上升，r＝0.85，正相关。如表1可见，1个月至5年之间酸值缓慢增加，种壳完好，种仁仍然保持正常白色和乳白色，未见种仁发黄变质，这与Dharmaputra等［15］的研究结果相似。麻疯树种子随着贮藏时间的推移（0周到20周）游离脂肪酸不断升高，即酸值不断增高。随着贮藏时间的延长萌发率快速降低（r＝－0.85），种仁含水率逐渐减少（r＝－0.60），负相关。如表1所示，采收1个月后的种子萌发率最高，达到81%；如果配合因发育不良等原因造成的81%出仁率，萌发率应为100%；但是贮藏1年和贮藏2年的萌发率分别为32%和13%，基本不能用作扩繁种植之用。如果剔除3年以上萌发率为零的极值，重作线性回归，r＝－0.95，斜率为26.2，说明麻疯树种子不耐贮藏，并且可能与种仁含水量弱相关（r＝0.36，p＝0.06）。

表2 Anova方差分析

2.2 其它指标之间的相关性分析

所有检测指标之间的相关性分析如表3所示。同时满足显著性差异＜0.05，相关系数｜r｜＞0.5表示，2个指标间的r值有显著性差异，存在回归关系，并且它们之间的相互影响超过了50%。分析发现，种子重与种仁重呈正相关（r＝0.93）；种子重和种仁重分别与油酸呈负相关（r＜－0.90），与亚油酸呈正相关，r＞0.88，而油酸与亚油酸之间也呈负相关（r＜ －0.90），也就是说种子越重种仁就越健康饱满，同时积累更多的亚油酸，反之则积累更多的油酸。就算是贮藏8年，种仁明显变黄的种子，也保持正常的相应出油率和脂肪酸比例（如表1）。种子含水率除了与种仁含水率呈正相关（r＝0.59）外，还与出仁率呈负相关（r＝－0.78），说明种子含水率高可能增加了种子感病虫害的机率，容易造成空壳和霉变降低出仁率。吴跃开等综述了麻疯树种子寄生真菌的种类和特点，认为为了避免自带真菌和仓储真菌感染损失，推荐贮藏条件应保证干燥低温［9］。萌发率与酸值负相关（r＝－0.50），如果剔除3年以上萌发率为零的极值，重作两者线性回归（r＝－0.96），说明油脂酸败可能是萌发率下降的原因之一。

3 讨 论

3.1 影响萌发率的因素

萌发率是表征种子活力和是否可以用于再生扩繁用的重要指标。经分析发现，影响麻疯树种子萌发率的最主要因素是贮藏时间，用于萌发再生扩繁的种子最佳贮藏时间是1个月至1年之间，采收贮藏少于1个月的种子有初生休眠现象，萌发率只有10%～20%（数据未列出），但之后会自我消除。邓志军等认为，麻疯树种子属于正常性种子，在开花后65d生理成熟后期（58d是生理成熟期）的种子萌发率会有所下降，具有初生休眠特性［16］。而韦剑锋等研究表明，贮藏1年的麻疯树种子萌发率下降到1.48%［12］。从表3可见，影响萌发率的其它因素除了之前提到的酸值，可能还包括种子含水率（r＝－0.38，p＝0.06）和种仁含水率（r＝0.38，p＝0.06），韦小丽等［11］研究，针对麻疯树种子的6种贮藏组合，发现最好的组合是温度4℃，种子含水量4.7%，而不是温度4℃，含水量8.7%，最差的是常温，含水量8.7%。它们经过3个月贮藏，6种组合发芽率在55%～80%之间波动，说明低温和较低的种子含水量有利于种子的蛋白质、酶系统保存和萌发率的保持等综合贮藏效果。Heller等［2］在16℃下未封口的塑料袋中贮藏麻疯树种子，7年后萌发率为47%。Dharmaputra等发现，种子在较高湿度环境（93%）贮藏20周后，种子含水率达到12.05%，萌发率降为零，而较低的湿度环境（64%）贮藏20周后，种子含水率为7.64%，萌发率仍能保持在29.33%［15］。因此在生产实践中，用于再生扩繁的麻疯树种子要特别注意：1）贮藏时间控制在1个月至1年内；2）贮藏场地通风干燥和避光低温（这样能保证较低的种子含水率，降低虫害病害的风险）；减缓种子蛋白质减少、MDA和可溶性糖增多以及油脂酸败，保持种子活力。

表3 各个指标间相关性分析

3.2 影响出油量的因素

由表3还可见，种子的含油量与种仁重量（r＝0.35）呈正相关，也就是培育健康饱满的种子对含油量的增加有30%贡献，因为种仁还含有粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、淀粉和可溶性糖等其它物质。另外一个间接影响因素是出仁率，如果种子健康饱满，但是在贮藏过程中，由于病害虫害造成霉变空壳，会影响总体的出油量。出仁率与种子含水率（r＝－0.78）和种仁含水率（r＝－0.39）呈负相关，因此不考虑种仁含水率对萌发率的影响，尽量干燥的种子可以减少感病空壳的风险，增加出仁率，从而提高总体出油量。

在1个月至5年的贮藏期内，同样的贮藏条件下，延长贮藏时间并没有影响含油量和出仁率，以贮藏1个月的种子出仁率81%和萌发率81%为例，推测采收过程和去果皮取种子的最初1个月可能是抑制物去除，快速风干减病减灾的关键。理想的生物柴油原料油应该有较低的酸值（＜1mg／g），主要的脂肪酸在二十碳链以下，较少的不饱和脂肪酸可以减少空气氧化，增加生物柴油稳定性［5］。麻疯树最大的经济价值在于种子油，研究发现，贮藏5年的种子油酸值仅从2.45mg／g增加到5.26mg／g，其它出仁率、含油率以及主要脂肪酸比率等指标都没有因为贮藏时间延长发生相关变化，而且种壳和种仁颜色正常，外观完整。陈丽等［14］研究了麻疯树从青果、黄果、新果到贮藏1年和贮藏2年的麻风树种子油的理化性质，发现碘值和皂化值变化不大，仅成熟后的种油酸值从1.51mg／g上升到5.69mg／g，水分从0.36%下降到0.19%，这与本研究结果相似（酸值增加，水分减少）。而Sushma［17］研究发现，贮藏3个月后，种油酸值从1.42 mg／g增加到1.74mg／g，但是种子含水率从7.59%增加到13.71%，这可能是贮藏地的外环境湿度不同有关。高湿度种子含水率增加，低湿度则种子含水率减少［15］，所以在生产实践中，用于制备生物柴油的麻疯树种子应具备以下条件：1）贮藏时间可控制在5年左右（只要控制好酯化前酸性原料油的碱中和）；2）贮藏种子尽量干燥，有条件的地方可适当烘干。

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