山东省22份元宝枫种质资源含油率及脂肪酸组分分析

王因花，孔雨光，燕丽萍，吴德军，任 飞，李庆华

（1.山东省林业科学研究院/山东省林木遗传育种重点实验室，山东 济南 250014；2.山东省国土空间规划院，山东 济南 250014）

元宝枫Acer truncatumBunge为槭树科槭树属落叶乔木，中国特有木本油料树种，集食用、药用、观赏、化工、材用等多种功能于一体[1]，具有很高的经济价值、社会价值和生态价值。其叶片富含绿原酸和黄酮类物质，种子含丰富的油脂且籽油中不饱和脂肪酸含量高于花生油、豆油和菜籽油[2]，尤其是含有功能性脂肪酸-神经酸，可用于治疗和预防神经受损，对受损的脑细胞进行修复和再生[3]。还可促进胎儿大脑发育，提高记忆能力，同时对治疗各种脑部疾病具有重要作用，医用价值巨大[4-5]。王性炎等[6]对中国974种油脂植物种仁（果实）含油率及脂肪酸成分进行了分析，发现神经酸含量在2%以上的木本植物仅有10种，其中，元宝枫具有结果量大、抗性强、适生范围广[7]等优点，开发潜力巨大。

我国传统的食用植物油多来自草本油料作物，受到耕地面积、气候、经济效益等多方面因素的制约。发展木本油料作物，能够打破以上制约因素，将对保障我国粮油安全，弥补草本油料作物的不足起到重要作用[8-9]。而含油率和脂肪酸组分是衡量植物油脂营养价值高低的重要参考指标[10-11]。2011年，元宝枫籽油被正式批准成为新资源食品，研究者相继对其含油率和脂肪酸组分开展了检测分析。乔谦等[12]对14个种源的元宝枫检测结果显示，元宝枫种子平均含油率为28.57%，并检测出了15种脂肪酸成分；代彦满等[13]对元宝枫果实成熟过程中的脂肪酸组分进行检测，共检出17种；刘祥义等[14]测得云南的元宝枫种子中含有12种脂肪酸成分。

目前对元宝枫油的研究多集中在含油率和脂肪酸成分分析及针对某一特定目标进行单株选择，但综合评价鲜见报道。本研究以22份元宝枫种质为材料，进行了种仁含油率和37项脂肪酸成分测定，并用隶属函数法和主成分分析法进行综合评价，旨在为元宝枫优异种质筛选提供一定的理论支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

在国家林业草原元宝枫工程技术研究中心试验示范基地，选择健壮、丰产、无病虫害的元宝枫共计22株采集种子。10月份翅果由绿变为黄褐色时进行采收，采后晾晒3～5 d，去杂后获得纯净种子，在阴凉、通风、干燥处贮存。去除种皮后进行种仁含油率及脂肪酸成分测定。

1.2 试验方法

1.2.1 元宝枫种仁含油率测定

约取10 g种仁，使用SPEC—PMR脉冲式核磁共振含油含水量分析仪（北京斯派克科技发展有限公司）进行含油率快速测定，每份种质重复测定3次。

1.2.2 脂肪酸成分测定

元宝枫种仁脂肪酸的测定按照GB 5009.168—2016 《食品安全国家标准 食品中脂肪酸的测定》中规定的外标法进行测定。

1.2.2.1 仪器设备

研磨仪、气相色谱仪（具有氢火焰离子检测器）、毛细管色谱柱、恒温水浴、分析天平、离心机、旋转蒸发仪、螺口玻璃管和离心管。

1.2.2.2 试验试剂

盐酸、氨水、焦性没食子酸、乙醚、石油醚（沸程30～60℃）、乙醇（95%）、甲醇、氢氧化钠、正庚烷、三氟化硼甲醇溶液（15%）、无水硫酸钠、甲苯、乙酰氯、异辛烷、碳酸氢钠、氢氧化钾和脂肪酸甲酯混合标准品（37种）。

1.2.2.3 脂肪酸成分测定

经过GC分析得到色谱图，色谱条件如下：

毛细管色谱柱：聚二氰丙基硅氧烷强极性固定相，柱长100 m，内径0.25 mm，膜厚0.2 μm；载气：高纯氮气；进样器温度为270℃；程序升温：初始温度100℃，持续13 min；100～180℃，升温速率10℃/min，保持6 min；180～200℃，升温速率1℃/min，保持20 min；200～230℃，升温速率4℃/min，保持10.5 min；检测器温度为280℃；分流比为100∶1；进样体积为1.0 μL。

将脂肪酸标准测定液及试样测定液分别注入气相色谱仪，以色谱的峰面积定量测定脂肪酸成分，具体测定成分见表1。

表1 测定的脂肪酸成分Table 1 Fatty acid composition

1.2.3 统计分析

采用Excel 2010软件进行数据统计，用SPSS 23.0软件进行主成分分析和相关性分析。采用隶属函数法和主成分分析法对含油率和脂肪酸组分进行综合评价。

隶属函数法的评价方法：

对各指标进行隶属函数值计算，以各指标隶属函数值的平均值作为评价标准，隶属函数平均值越大效果越好，元宝枫籽油的综合品质越好。

式中：Xj为测定的指标值，Xmin、Xmax分别为该指标所有测定值中的最小值和最大值。

主成分分析法的综合评价方法：

以各主成分的方差贡献率为权重，由各主成分的得分与对应的权重相乘，计算各单株的综合得分F：

式中：Pi为第i个主成分的权重；Zi为该元宝枫单株第i个主成分的得分，F值越大，代表综合评价值越高。

2 结果与分析

2.1 元宝枫种仁含油率及脂肪酸组分分析

各种质元宝枫种仁含油率及脂肪酸组分测定结果见表2。由表2可以看出，元宝枫不同种质间含油率变化范围为24.4%～39.2%，平均含油率32.5%，其中有13个种质的含油率超过平均值，含油率最高的为15号种质（39.2%），其次为22号种质，含油率为38.9%，含油率变异系数为13.9%。

对各种质进行了37种脂肪酸组分检测分析，色谱图见图1（以22号种质的色谱图为例），其中有20份种质检出19种脂肪酸成分，5号种质和20号种质各检出18种（表2）。由表2结果可以看出，元宝枫籽油中脂肪酸各组分平均含量由高到低的顺序为亚油酸（22.93%）＞油酸（20.09%）＞花生四烯酸（17.44%）＞花生一烯酸（7.74%）＞神经酸（6.78%）＞棕榈酸（3.82%）＞硬脂酸（1.98%）＞亚麻酸（1.24%）＞山嵛酸（0.98%）＞木焦油酸（0.51%）＞γ-亚油酸（0.37%）＞花生酸（0.26%）＞花生二烯酸（0.23%）＞棕榈油酸（0.06%）=十七碳酸（0.06%）＞二十三碳酸（0.05%）＞二十五碳酸（0.04%）＞肉豆蔻酸（0.02%）=二十二碳二烯酸（0.02%）。脂肪酸各组分变异系数变化范围为14.9%～42.5%。其中，神经酸含量的变化范围为4.49%～11.69%，以19号种质的神经酸含量最高，为11.69%，其次为22号，其神经酸含量为9.68%，神经酸含量的变异系数为25.0%。因山嵛酸、木焦油酸、γ-亚油酸、花生酸、花生二烯酸、棕榈油酸、十七碳酸、二十三碳酸、二十五碳酸、肉豆蔻酸、二十二碳二烯酸的含量甚微，故在后续的分析中不对这11种脂肪酸组分进行评价。

图1 22号种质脂肪酸成分色谱图Fig.1 Chromatogram of the fatty acid composition of germplasm 22

表2 各元宝枫种质含油率与脂肪酸组分分析Table 2 Analysis of oil content and fatty acid composition of Acer truncatum germplasm

2.2 含油率与脂肪酸含量的相关性分析

根据测定结果对元宝枫种仁含油率及8种主要脂肪酸（亚油酸、油酸、花生四烯酸、花生一烯酸、神经酸、棕榈酸、硬脂酸、亚麻酸）进行相关性分析，结果见表3。结果表明：元宝枫种仁含油率与亚油酸、硬脂酸在0.05水平上显著相关，相关系数分别为0.526、0.522，与亚麻酸在0.01水平上显著相关，相关系数为0.574，与其他几种脂肪酸的相关性不显著；亚油酸与其他7种脂肪酸组分均显著相关；油酸、花生四烯酸、花生一烯酸、棕榈酸这几种脂肪酸成分除与亚麻酸相关性不显著外，其他两两之间均在0.05或0.01水平上显著相关；神经酸与硬脂酸、亚麻酸无显著相关性，与其他几种脂肪酸均在0.05或0.01水平上显著相关。由此可见元宝枫种仁含油率及各主要脂肪酸组分之间存在复杂的相关性，需进一步进行主成分分析。

表3 含油率与脂肪酸组分相关性分析†Table 3 Correlation analysis of oil content and fatty acid composition

2.3 元宝枫种仁含油率及脂肪酸组分的主成分分析

对元宝枫种仁的含油率及8种主要脂肪酸组分进行主成分分析，根据累积贡献率不低于85%的原则，提取了3个主成分，结果见表4。由表4可以看出，前3个主成分的累积贡献率为87.939%，能够涵盖大部分信息。其中亚油酸、油酸、花生四烯酸、花生一烯酸、神经酸、棕榈酸、硬脂酸的含量在第1主成分载荷较高；含油率与亚麻酸含量在第2主成分载荷较高；硬脂酸与第3主成分负相关程度较高。故第1主成分包含亚油酸、油酸、花生四烯酸、花生一烯酸、神经酸、棕榈酸、硬脂酸，第2主成分包含含油率与亚麻酸，第3主成分包含硬脂酸。

表4 主成分分析Table 4 Principal component analysis

2.4 元宝枫种仁含油率及脂肪酸组分的综合评价

相关性分析结果表明，元宝枫籽油中各脂肪酸组分间存在着不同的相关性，很难根据某个指标来确定某个种质的价值高低，故分别采用隶属函数法和主成分分析法对其进行多指标综合评价，评价结果见表5。由表5可以看出，采用两种评价方法所得出的结果基本一致，说明评价结果准确可靠。其中22号种质的综合评价值最高，其次为19号，1号种质位列第3。

表5 各元宝枫种质含油量与脂肪酸的综合评价Table 5 Comprehensive evaluation of oil content and fatty acids of Acer truncatum germplasm

3 讨论与结论

含油率是筛选评价木本油料树种的重要参考指标。由本研究结果可以看出，所测定的22份元宝枫种质的种仁含油率在24.4%～39.2%之间，平均含油率为32.5%，和已见报道有所差异，究其原因，可能与环境因素和测定方法有关[5]，有研究表明，元宝枫种子含油率与地理-气候因子显著相关[13]。元宝枫籽油中含有丰富的脂肪酸（本研究检测到19种），变异系数在14.9%～42.5%之间，各指标的变异系数均超过了10%，表明所选的元宝枫种质间变异较大[15]，为良种选育奠定了良好的物质基础。

元宝枫油是优质食用油，同时也具有很高的医用价值。元宝枫油中所含的油酸和亚油酸等可降低人体内的血脂、胆固醇，对预防血管疾病有重要作用[16-17]。花生四烯酸是前列腺素的构成成分[18]，是人体大脑和视神经发育的重要物质，对提高智力和增强视敏度具有重要作用[19]。神经酸则是神经细胞生长发育必需物质[20]，在测出的19种脂肪酸成分中，含量在1.0%以上的脂肪酸有8种。几种主要的不饱和脂肪酸含量由高到低的顺序为亚油酸、油酸、花生四烯酸、花生一烯酸、神经酸，芥酸未检出，与已见报道的研究结果有所不同[21-23]。采用主成分分析法对含油率和8个主要脂肪酸组分进行降维分析。根据累积贡献率不低于85%的原则，提取了3个主成分，其中第1主成分包含亚油酸、油酸、花生四烯酸、花生一烯酸、神经酸、棕榈酸、硬脂酸，贡献率61.880%，第2主成分包含含油率与亚麻酸，贡献率17.756%，第3主成分包含硬脂酸，贡献率8.304%，3个主成分累积贡献率87.939%。

品质评价是育种工作的重要环节，是品种选育的基础[24]，隶属函数法和主成分分析法是人们在育种过程中常用的2种综合评价方法[25-26]。为确保评价结果的科学性和准确性，本研究分别采用隶属函数法和主成分分析法对元宝枫种子含油率和8种主要的脂肪酸成分进行了综合评价，结果表明2种评价方法下的结果基本一致，评价结果准确可靠。但本研究仅对元宝枫油的脂肪酸成分及含量进行了测定，有研究表明，元宝枫油中还含有维生素E[27]、植物甾醇、生育酚等，具有提高人体免疫力、抗肿瘤等作用[28-29]。下一步将从多方面对元宝枫油进行综合研究，为元宝枫良种培育工作提供理论支撑和育种材料。

根据本评价结果，选出22号、19号和1号3份优良种质，这3份种质不仅综合评价值高，籽油中的神经酸含量也位居前3位，尤其是22号，其含油率、亚油酸含量也较高，符合选育目标的要求。