不同种源乌桕种子的形态、质量及油脂特性

吴文景，王兆勇，梅辉坚，马祥庆，吴鹏飞

(1.福建农林大学林学院，福建 福州 350002； 2.福州市不动产登记和交易中心， 福建 福州 350002； 3.抚州市林业局森林资源监测中心，江西 抚州 344000)

乌桕(Sapiumsebiferum(L.) Roxb.)为大戟科(Euphorbiaceae)乌桕属落叶乔木，主要分布于黄河流域以南的安徽、福建、四川、江西等区域[1]；其果实球形，熟时黑色三裂，内含种子3粒；种子表面附有一层蜡皮可榨取桕脂，且含油率高，可榨提梓油[2-3]。当前能源危机遍及全球，以生物质能源替代石油来生产燃料与化工产品，因地制宜地利用植物油作代用燃料油已成重要趋势[4]。与生物柴油相比，乌桕籽油不但各项指标完全达到我国生物柴油理化特性标准[5]，且具有清洁、高效和安全等优点[6-8]。因此，以乌桕为原料生产的生物柴油具有广阔发展前景，但我国乌桕分布区域较广且优劣混杂，不同种源间种子能源品质存在一定差异[9-10]，目前在种源选择、定向选育方面研究较少[11-13]，未能根据不同种源乌桕种子形态、质量和油脂特性的差异，进行能源树种的定向选育。

鉴于此，本文选择福建南平、建瓯、尤溪、江西九江、安徽黄山等5个地区采集的乌桕种子为研究对象，分别测定不同种源种子形态、质量及油脂特性等品质指标，从产油能力和油脂特性角度进行比较，揭示不同种源乌桕种子能源品质的差异，以期筛选出产油量高和油脂特性优良种源，为乌桕种质资源的遗传改良和丰产栽培提供参考。

1　材料与方法

1.1　试验材料

为确保所采种子的质量，于2010年11月分别在福建南平、建瓯、尤溪、安徽黄山、江西九江等地选择多株具有当地种源典型性状、自然散生，树龄20 a以上、生长旺盛、无病虫害、结实量大以及所在立地条件良好的乌桕优良母株作为采种母树，每株母树东、西、南、北4个方向采集新鲜种子，混合备用。5个地理种源的乌桕分布区的基本情况见表1。

表1　不同种源地乌桕分布区基本情况

1.2　研究方法

1.2.1种子形态及质量测定乌桕种子单粒质量较大，本文用百粒重作为衡量种子品质的指标。采用四分法对5个种源乌桕分别选取成熟、饱满的种子100粒，重复3次，进行百粒重的测定。用游标卡尺测定每粒参试种子的形态，以种子最长、最宽处长度作为长和宽，以种脐上顶点到其垂直种面最大距离为厚[14]。

1.2.2种子含油率及油脂特性测定将新鲜乌桕种子置85 ℃烘箱内烘干后粉碎，采用索式提取法测定含油率[15]。将石油醚加入不同种源乌桕提取的原料油中，利用NaOH催化剂制备出生物柴油后[16-17]，分别利用ST2433-2灰分测定器、ST260-2水分测定器、ST264-1酸值测定器、ST265-2运动黏度测定器测定生物柴油的灰分、水分、酸值和运动黏度等油脂特性指标。

1.3　统计分析

采用SPSS 20.0进行单因素方差分析，利用Origin 9.1作图；同时对种子品质和生物柴油理化特性进行相关性双侧检验(P=0.05)，研究结果以平均值±标准差表示。

2　结果与分析

2.1　不同种源乌桕种子形态、质量特征的差异

不同种源乌桕种子形态、质量特征之间存在显著差异(图1)。安徽黄山乌桕种子宽显著大于其余4个种源(P<0.05，图1a)。福建尤溪和安徽黄山乌桕种子长和厚均显著大于其它种源(图1b，图1c)；而江西九江乌桕种子的长、宽、厚均显著小于其它种源。可见，安徽黄山和福建尤溪乌桕的种子个体较大，而江西九江种源最小。从百粒重来看，安徽黄山乌桕种子显著大于其它4个种源(P<0.05，图1d)，而福建南平与江西九江的种子百粒重均显著小于其它种源。

不同字母为不同乌桕种源之间的差异达显著水平(P<0.05)，下同。图1　不同种源乌桕种子形态、质量特征

2.2　不同种源乌桕种子油脂提取率及油脂特性比较

不同种源乌桕种子油脂特性及油脂提取率见表2。不同种源乌桕种子酸值和灰分差异未达显著水平(P>0.05)；安徽黄山、福建南平、江西九江乌桕种子生物柴油水分差异不显著，但明显小于其它2个种源。水分较高会降低生物柴油的燃烧性能，影响生物柴油燃烧的程度。从这一点来看，安徽黄山、福建南平和江西九江乌桕种源提取的生物柴油燃烧性能优于其它2个种源；安徽黄山与福建南平乌桕种子运动黏度的差异未达到显著水平，但均显著小于其它3个种源。运动黏度太高，流动性差，减少油滴有效蒸发面积，易造成燃烧不完全。从这一点来看，安徽黄山和福建南平乌桕种子提取的生物柴油燃料流动性能及雾化性能较强，有利于充分燃烧。以石油醚作为提取剂，福建建瓯乌桕种子油脂提取率最高(64.68%)，明显大于江西九江、福建南平、福建尤溪种源，但与安徽黄山种源差异不显著。

2.3　乌桕种子形态质量与油脂生物柴油理化特性的相关性分析

由表3可以看出，不同种源乌桕种子形态质量与生物柴油理化特性之间的相关性无明显规律。其中乌桕种子长宽比与含水率成显著负相关，即个体较大的种子含水率较低。乌桕种子油脂生物柴油理化特性中酸值与灰分存在显著正相关，说明乌桕种子提取出来的油脂酸值较大，可能燃烧后的灰分较多。除此之外，不同种源乌桕种子形态质量与生物柴油理化特性无显著相关性。

表2　不同种源乌桕种子油脂特性、油脂提取率比较

表3　乌桕种子形态质量与生物柴油理化特性的相关性分析

*：*为相关显著(P<0.05)。

3　结论与讨论

研究发现，不同种源油料作物种子形态和产油量差异显著[18-19]。不同种源西葫芦(CucurbitapepoL.)种子中的杂交组合659千粒重种子、长和宽均最大，且含油量最高，高达49.94%[20]；不同种源无患子(SapindusmukorossiGaertn.)种子的形态特征和含油率也存在明显差异[21]。本研究表明，安徽黄山乌桕种子宽为0.75 cm，显著大于其余4个种源，且安徽黄山和福建尤溪乌桕种子长和厚均显著大于其它种源；而江西九江乌桕种子在长、宽、厚显著小于其它种源。其中安徽黄山乌桕种子百粒重最大，单粒平均质量达1.49 g。虽然本文选择的5个种源乌桕种子油脂提取率均较高(61.08%～64.68%)，但安徽黄山和福建建瓯乌桕种子油脂提取率显著大于其它3个种源。可见，安徽黄山种源的种子饱满、质量大且油脂提取率高，属能源树种乌桕的优良种源，值得进一步研究推广。

然而，随着经济全球化的发展和能源危机的蔓延，不仅需要选取产油量高的油料作物，所提取生物柴油的理化特性也至关重要[22-23]。史亚亚[24]研究发现樟树(Cinnamomumcamphora(L.)Presl)籽油提取的生物柴油在密度、运动黏度和氧化安定性等方面均较为优秀，有利于提高燃烧效率和保持柴油性质稳定。罗丽萍等[25]研究表明，白木通(Akebiatrifoliata(Thunb.)Koidz.subsp.australis(Diels)T.Shimizu)种子酸值和水分较高，需要对其进行降酸和降水处理，才能进一步制备生物柴油。本文研究表明：安徽黄山、福建南平、江西九江乌桕种子生物柴油水分差异不显著，但明显小于其它2个种源；安徽黄山与福建南平乌桕种子运动黏度的差异未达到显著水平，但均显著小于其它3个种源。安徽黄山和福建南平乌桕种子提取的柴油在水分、运动黏度等生物柴油理化特性指标中数值均较低，有利于保护环境、节约资源和提高柴油燃烧效率。从这一点看，安徽黄山和福建南平乌桕种子表现较优，福建建瓯乌桕种子则较差。

通过相关性分析可知，乌桕种子的长宽比与含水率成显著负相关，可能由于乌桕种子成熟新陈代谢消耗了一部分水分，导致其含水量较低。乌桕种子油脂生物柴油理化特性中酸值与灰分存在显著正相关，油脂中酸值较高，容易导致不完全燃烧，余下较多灰分。乌桕种子的形态性状与油脂生物柴油理化特性的相关性不大，这与周俊新等[9]对乌桕的研究结果相同。可能由于影响乌桕油脂质量与产量的因素很多，种子内部营养物质、酶或激素也有一定影响，以种粒大小、含水率、重量等来衡量具有一定的局限性[9]。且光照、水分、土壤费力等地理环境差异可以明显影响乌桕油脂的产量与质量[26]，这仍需进行深入研究。

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