麻疯树单粒种子含油率快速无损检测技术

2019-10-11吴军张俊辉

中小企业管理与科技 2019年25期

吴军，张俊辉

（四川大学生命科学学院生物资源与生态环境教育部重点实验室，成都610065）

1 引言

麻疯树生长速度快，适应能力强，耐干旱瘠薄，种子含油量高、品质好，是目前最有发展潜力的生物质能源树种之一。国内外的研究表明，培育出高产、优质的麻疯树品种是影响该产业发展的重要因素之一[1]。麻疯树种子含油率与单位面积种子产油量直接相关，培育高含油率麻疯树育种材料和品种是增加产油量的重要途径。种子含油率分析技术则贯穿于高含油率品种选育的全过程。同时，在麻疯树种子的生产过程中，需要对种子含油率进行检测，为后续油脂压榨和成本核算等提供重要数据。因此，开发出高效、快速，同时又不影响被检测种子萌发的分析技术，对培育高含油率麻疯树品种和生产检测具有重要意义。

目前，脂肪测定方法主要以化学法为主，如索氏抽提法、酸水解法、盖勃法、三氯甲烷冷浸法以及全自动脂肪分析仪测定等[2]，常用的经典方法是GB 5009.6—2016 标准中的索氏抽提法，但这些方法的溶剂用量较大，容易造成环境污染，损坏检测样本，操作费时费力[3]。研究显示，核磁共振（nuclear magnetic resonance，NMR）技术可以很好地适用于油脂的分析检测[4]，如检测食品中脂肪的含量与分布。与索氏抽提法相比，核磁共振检测技术不需要溶剂，对环境友好，操作简单，具有快速、无损等特点[5]。

本文主要介绍了两种快速、无损的麻疯树单粒种子含油率检测技术[6-7]，该技术除了用于分析麻疯树种子的含油率外，还可为其他植物种子含油率分析技术的研发提供借鉴。

2 核磁共振法

该方法首先利用索氏法提取麻疯树种子油脂，建立该油脂的不同梯度量与核磁共振信号相对应的标准曲线；在分析单粒种子含油率时，种子通过核磁共振仪扫描可以获得该粒种子的核磁共振信号，根据已建立的标准曲线计算出单粒种子油脂含量，同时，称取单粒种子的重量，再根据公式“单粒种子含油率=单粒种子油脂含量/单粒种子重量”计算出单粒种子的含油率。在该方法推行之初，研究者用600 多粒种子样本对该测定方法的准确度、精度以及稳定性进行了分析；研究显示，该方法与经典的索氏提取法测定的种子含油率正相关系数可达到0.99，可以很好地用于麻疯树种子含油率分析。该技术的分析过程为：将麻疯树种子放置在透明试管中，再将试管插入样品孔，运行测试软件，同时，在软件中输入单粒种子的重量，在60 秒以内即可完成单粒种子的含油率分析，如图1所示。

图1 用于麻疯树单粒种子含油率分析的核磁共振系统

3 种子性状相关系数法

利用核磁共振法测量单粒麻疯树种子含油率虽然快速、无损，但所需的设备昂贵，而且只能在实验室完成测量工作。设计一种可在野外操作，所需工具简单的测量方法，可为更多的科研工作者和生产者对种子含油率进行检测提供方便，也是对单粒种子含油率分析技术体系的拓展。

种子性状相关系数法是通过测定麻疯树种子和种仁的宽度和厚度，然后通过已获得的方程计算出种子的含油率。研究显示，麻疯树种子由外面黑色的坚硬种皮和里面白色的种仁构成，种子的油脂储存在种仁中，种仁发育越饱满则种子含油率越高，体现在三维结构上，种仁与种皮间的空隙越小。因此，研究者将上千粒种子作为分析样本，通过测定单粒种子和种仁的三维测量数据，如图2所示，结合核磁共振技术测定同一种子的含油率，建立了单粒种子含油率与种子三维特性的相关性方程。研究发现，麻疯树种子含油率主要与种仁、种子的宽度和厚度乘积的相关性较高，而与种子的长度相关性不高，从而通过简单地测量种子和种仁的宽度和厚度，即可计算出种子的含油率。该方法可在野外完成，操作简单，只需要一个游标卡尺即可完成单粒麻疯树种子含油率的无损测量，测量后的种仁仍然可以萌发成正常植株。