巴西橡胶树初生乳管中天然橡胶的提取及橡胶特性初步研究

姚行成++陈先红++周珺++王军++林位夫

摘 要 橡胶树幼嫩茎及叶片中含有大量初生乳管，可合成和贮存天然橡胶。为研究橡胶树初生乳管中天然橡胶的特性，本研究采用丙酮和环己烷溶剂从橡胶树幼嫩枝叶提取初生乳管橡胶，对橡胶成分进行质谱鉴定，分析橡胶的分子量表征，比较不同无性系的橡胶含量。结果表明，提取到的橡胶含99%的聚异戊二烯，叶片橡胶分子量与常规橡胶的相似，橡胶含量随无性系而异。本研究结果将为橡胶树灌木化栽培生产方式提供理论依据。

关键词 橡胶树 ；天然橡胶 ；初生乳管 ；萃取

中图分类号 S794.1 文献标识码 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2017.11.015

The Primary Study on Extraction and Characteristics of Rubber

from Primary Laticifers in Hevea Brasiliensis

YAO Xingcheng CHEN Xianhong ZHOU Jun WANG Jun LIN Weifu

（Rubber Research Institute， CATAS， Danzhou， Hainan， 571737）

Abstract The young branches and leaves of hevea was full of primary laticifer，could store natural rubber. The primary laticifer rubber was extracted by acetone and hexamethylene solutions and identified by GC-MS. The molecular characteristic was analyzed. The rubber contents were compared among different clone lines. The results showed that there were 99 per cent of polyisoprene in the primary laticifer rubber. The molecular characteristic of primary rubber was the same as that of conventional rubber. The rubber content varied with the clones. This provided references for the shrubby cultivation of Hevea brasiliensis.

Keywords Hevea brasiliensis ； natural rubber ； primary laticifer ； extraction

巴西橡膠树中的乳管分为初生和次生乳管两种类型。成龄树树皮的次生韧皮部中主要为次生乳管，其中合成和贮藏的胶乳可以通过割胶来获取。初生乳管主要分布在幼嫩枝条和叶片中，也能够合成和贮存天然橡胶。目前，关于初生乳管的研究主要集中在细胞的分化与发育上[1-2]，对于初生乳管内天然橡胶的提取方法及其橡胶性能的研究尚没有发现文献报道。

由于割胶方法的特殊性，初生乳管橡胶不能通过割胶方法获取。对于其它产胶植物，如蒲公英、银胶菊、杜仲、向日葵等，也不能通过割胶方法获取天然橡胶，人们通过其它方法提取天然橡胶，如溶剂法、物理研磨法从蒲公英提取橡胶[3]，如溶剂法、碱煮法提取杜仲橡胶[4-5]，溶剂法提取向日葵橡胶[6]、银胶菊橡胶[7]，等等。这些橡胶采收过程可以在工厂车间内机械化完成。

本研究参照银胶菊橡胶的提取方法，尝试以溶剂萃取法从橡胶树幼嫩枝叶组织内提取初生乳管中的天然橡胶，分析橡胶成分及橡胶分子量等表征，并比较不同无性系枝叶的初生乳管橡胶含量，探讨初生乳管内的天然橡胶的利用潜力，为橡胶树灌木化栽培方式提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

橡胶树热研7-33-97无性系种植于中国热带农业科学院橡胶研究所苗圃育苗基地（海南儋州）。选取5蓬龄的枝条，在晴天中午时分，用枝剪从第5个叶蓬处剪下，先将枝条晾晒至半干，以胶乳不能渗出为宜。枝条从第3～4蓬连接处切断，第4、5蓬的枝干及叶片弃掉，只留上部3蓬的枝叶，然后在烘箱内60℃烘烤至恒重。植物干样经微型植物粉碎机（型号FZ102，天津泰斯特仪器有限公司）粉碎成粉末，装入密封袋内，在干燥器内存放待用。

1.2 方法

1.2.1 初生乳管橡胶的提取

从橡胶枝叶组织提取天然橡胶的方法参照银胶菊橡胶的提取方法[8]并作修改。取植物粉末10 g，装入滤纸袋，然后放入索氏抽提器（500 mL）的提取管内。索氏抽提器烧瓶加入约350 mL丙酮（分析纯）。索氏抽提器在水浴锅内75 ℃回流至少12 h；然后倒掉丙酮，烧瓶加入约350 mL环己烷（分析纯），在水浴锅90 ℃回流至少12 h。回流完毕后，环己烷提取液倒入一个收集烧瓶，然后通过旋转蒸发仪（型号Heidolph，Laborata 40000 efficient，德国）挥发并回收环己烷。收集烧瓶经若干次收集环己烷提取液后，置于烘箱60℃干燥，然后用长镊子把烧瓶内壁粘附的提取物刮取下来，室温存储。

1.2.2 橡胶成分鉴定

溶剂法提取到的橡胶采用质谱法进行定性及定量分析。提取的橡胶在裂解器内高温裂解，裂解气进入GC-MS仪器（裂解气相色谱-质谱联用仪，日本岛津GCMS-QP2010）气相色谱系统。色谱柱：DB-5MS柱（长30 m，内径0.25 mm，膜厚0.25 μm）。气相色谱条件：从柱初温50℃ 保持2 min 然后以10℃/min升温至280℃ 保持40 min。质谱条件：GC-MS接口温度230℃，离子源温度200℃。

成龄橡胶树常规割胶得到的干胶（次生乳管橡胶）作为对照，也进行成分鉴定。

1.2.3 初生乳管橡胶分子量分析

从橡胶树叶片提取到的橡胶用凝胶渗透色谱法（GPC）测定橡胶的分子量。仪器设备为美国waters 1515凝胶渗透色谱仪。标准物质为日本shodex公司生产的PS。流动相为四氢呋喃。样品由上海复昕化工技术服务有限公司代为检测分析。传统的次生乳管橡胶作为对照，也用同样方法测定分子量。

1.2.4 不同无性系的初生乳管橡胶含量比较

制备4个无性系IAN873、PB217、PB235、热研7-33-97的枝条植物组织粉末。称量1.00 g植物粉末，装入滤纸袋，然后滤纸袋放入索氏提取器（150 mL）的提取管内，索氏提取器烧瓶内加入100 mL丙酮（分析纯）。索氏提取器于水浴锅内75 ℃蒸馏，回流12 h，然后倒掉丙酮提取液；烧瓶换入100 mL环己烷（分析纯），于水浴锅90 ℃回流12 h以上。预先准备好干净的铝皿（易拉罐底部切割而成），在烘箱内60 ℃烘干，冷却后马上称重（精确到万分之一），记录为前重。萃取回流完成后，环己烷提取液全部倒入铝皿内，在通风橱内挥发干净环己烷，然后在烘箱60℃烘干过夜，冷却后马上称重，记录为后重。铝皿后重减去前重即为提取到的初生乳管橡胶重量。橡胶含量（%）=（后重-前重）/1.00×100%。每个无性系的测试重复3次，取平均值。

2 结果与分析

2.1 溶剂提取物天然橡胶成分鉴定

橡胶树幼嫩枝叶经丙酮和环己烷先后萃取得到的提取物，经质谱仪分析鉴定，证实其天然橡胶成分聚异戊二烯含量达99%，而传统的次生乳管橡胶的聚异戊二烯含量也是99%，表明二者在主要成分上无差异。

2.2 初生乳管橡胶分子量及分布

凝胶渗透色谱法检测叶片初生乳管橡胶和次生乳管胶乳橡胶的相对分子量，其结果见表1和图1。初生乳管橡胶的数均分子量Mn为219 464，重均分子量Mw为355 294，多分散系数PDI（polydispersity index）为1.62。次生乳管橡胶的数均分子量Mn为200 900，重均分子量Mw为350 073，多分散系数为1.74。

2.3 无性系的初生乳管橡胶含量比较

比较分析4个无性系枝叶的天然橡胶含量，结果表明，不同无性系的枝叶橡胶含量表现出较大差异，其中，IAN873的枝叶橡胶含量仅为0.89%，热研7-33-97枝叶橡胶含量为1.47%，差异超过1.6倍。见表2。

3 结论与讨论

橡胶树幼嫩枝条和叶片上的初生乳管细胞呈不规律的分散分布，其内合成和贮存的天然橡胶不能通过割胶方式获得。人们利用天然橡胶生胶溶于特定有机溶剂的特点，通过萃取的方法从产胶植物银胶菊组织内提取橡胶，并实现中试规模生产[7]。本研究参照银胶菊提取橡胶的方法，先用丙酮萃取枝叶组织的丙酮可溶物，如叶绿素、树脂等，然后再用环己烷溶剂萃取橡胶，结果提取到的橡胶纯度高达99%。因此橡胶树幼嫩枝叶的初生乳管橡胶可以借助溶剂萃取法获取，初生乳管橡胶可借鉴银胶菊橡胶的生产方式实现中试规模生产。

初生乳管橡胶的分子量的测试结果表明，叶片的初生乳管橡胶与次生乳管橡胶在相对分子量及分子量分布上相似，因此可以推测初生乳管橡胶在物理机械及加工性能上与传统次生乳管橡胶相似，具有生產开发价值。

本研究发现无性系间其枝叶的初生乳管橡胶含量表现出明显差异，表明枝叶的初生乳管橡胶含量具有品系特征，受遗传影响。因此，通过大量筛选，在现有种质资源中可能筛选出初生乳管橡胶含量高的种质，从而为初生乳管橡胶生产提供高产种植材料。

据吴继林等[9]和史敏晶等[10]的研究，初生乳管集中在3蓬以内枝条，在第4蓬叶有零星次生乳管出现，第5蓬普遍形成次生乳管。因此，橡胶树只要长出4蓬的枝叶，就可以收割枝叶来提取橡胶。这种栽培方式以种植和收获幼嫩枝叶为目的，笔者称为橡胶树灌木化栽培方式，将极大的缩短橡胶树的生长周期，实现当年种植当年可收获，甚至1年可收获2次枝叶。同时这种生产方式也无需经过人工割胶工序。因此，开发利用初生乳管橡胶可以实现橡胶树灌木化栽培生产方式。这种生产方式可以实现机械化收割枝叶、车间内机械化提取枝叶内的橡胶。本研究从橡胶树枝叶初生乳管内的橡胶的提取、性能和橡胶含量表明，橡胶树初生乳管内的橡胶就有开发利用潜力，而初生乳管橡胶的开发通过灌木化栽培实现，因此，笔者认为橡胶树灌木化栽

（下转第82页）