四種能源植物種子含油量的測(cè)定

四種能源植物種子含油量的測(cè)定

0種子含油量與潛在能源植物的關(guān)系能源危機(jī)是人類面臨的主要挑戰(zhàn)。生物能源的開(kāi)發(fā)利用已經(jīng)成為世界上的一個(gè)熱點(diǎn)。能源植物可以直接或間接地用作燃料，也可以代替化石燃料。這是生物能源的主要來(lái)源。種子含油量是衡量植物能否作為能源植物的一個(gè)重要指標(biāo),一般來(lái)說(shuō),種子含油量高于15%的植物可作為潛在能源植物種質(zhì)資源,曼陀羅、海濱錦葵、中國(guó)沙棘和蓖麻是生長(zhǎng)于邊際土地的4種潛在能源植物(表1)~。目前,測(cè)定植物種子含油量的方法有很多,如索氏提取法、折光法、比重法、核磁共振法~等。本文主要對(duì)測(cè)定種子含油量的新型核磁共振法與傳統(tǒng)索氏提取法進(jìn)行了比較,旨在為利用其尋找潛在能源植物提供科學(xué)方法和依據(jù)。1材料和方法1.1試驗(yàn)地和種子本研究的主要試驗(yàn)材料:曼陀羅種子(分別采自大連民族學(xué)院試驗(yàn)地、大連開(kāi)發(fā)區(qū)海邊荒地及輕軌路坡)、海濱錦葵種子(采自大連民族學(xué)院試驗(yàn)地)、中國(guó)沙棘種子(采自青海門源)和蓖麻種子(采自大連民族學(xué)院試驗(yàn)地)。1.2測(cè)試方法1.2.1g粉末制備將各樣品放于110℃烘箱中烘干,用FW100型萬(wàn)能粉碎機(jī)(天津市泰斯特儀器有限公司)粉碎,分別準(zhǔn)確稱取150g粉末放于提前折好的脫脂濾紙筒中,將其放入索氏提取器內(nèi),連接儀器,由冷凝管上端加入250ml石油醚(B.P.30~60℃),于55℃水浴上加熱回流12h。取下燒瓶,旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)(UT-50型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀,TokyoRikakikai有限公司)后于65℃烘箱中烘干水分,然后稱重并計(jì)算各樣品種子含油量,重復(fù)試驗(yàn)5次,取平均值。1.2.2種子含水量測(cè)定方法HCY-10核磁共振含油量測(cè)量?jī)x(杭州托普儀器有限公司)測(cè)定樣品含油量的精準(zhǔn)度可達(dá)±0.3%,但影響其種子含油量測(cè)定準(zhǔn)確性的主要原因之一是種子含水量,本研究采用110℃烘干法,該法能使種子含水量降至零,因而消除因種子樣品含水而帶來(lái)的測(cè)量誤差。取純油約20g,放入130℃烘箱內(nèi)烘1.5h,然后冷卻至室溫,將其倒入HCY-10核磁共振含油量測(cè)量?jī)x專用試管內(nèi),稱重,計(jì)算純油質(zhì)量。取待測(cè)種子樣品約15g,放入110℃烘箱內(nèi)烘至恒重,冷卻至室溫,取出稱重,將其倒入專用試管中。校準(zhǔn)儀器后重復(fù)測(cè)量5次,取平均值。1.3處理數(shù)據(jù)測(cè)定的數(shù)據(jù)利用SPSSstatistics17.0軟件進(jìn)行處理,差異顯著性采用T檢驗(yàn)。2結(jié)果與分析2.1中國(guó)沙棘種子含油量對(duì)比兩種方法對(duì)相同材料種子含油量的測(cè)定結(jié)果表明,核磁共振法測(cè)定的種子含油量均明顯高于索氏提取法的測(cè)定結(jié)果(t19=19.461,P=0.0006<0.01)(表2)。其中,核磁共振法測(cè)定的曼陀羅種子含油量(28.87%)比索氏提取法測(cè)得(25.91%)的高2.96%;核磁共振法測(cè)得的海濱錦葵種子含油量(17.74%)比索氏提取法測(cè)得(14.78%)的高2.96%;核磁共振法測(cè)得的中國(guó)沙棘種子含油量(9.53%)比索氏提取法測(cè)得(6.82%)的高2.71%;核磁共振法測(cè)得的蓖麻種子含油量(47.01%)比索氏提取法測(cè)得(44.31%)的高2.70%。2.2不同生境和氣候?qū)β恿_種子含油量的影響對(duì)于潛在能源植物曼陀羅來(lái)說(shuō),不同生境下的種子含油量明顯不同(圖1),核磁共振法測(cè)定的試驗(yàn)地的曼陀羅種子含油量為28.87%,海邊荒地為26.66%,輕軌路坡為28.01%。其中,海邊生長(zhǎng)的曼陀羅種子含油量最低,可能是受海水鹽分的影響,長(zhǎng)期處于缺水高鹽的狀態(tài)所致;試驗(yàn)地生長(zhǎng)的曼陀羅種子含油量最高,可能是其生長(zhǎng)環(huán)境良好且長(zhǎng)期進(jìn)行了良種選育和施肥的結(jié)果。另外,核磁共振法測(cè)定的不同生境下曼陀羅種子含油量明顯高于索氏提取法(t14=16.646,P=0.0082<0.01)。3索氏提取法測(cè)定沙棘種子含油量不足核磁共振法測(cè)定4種能源植物種子含油量顯著高于索氏提取法,其中,兩種方法測(cè)得的曼陀羅種子含油量分別為28.87%和25.91%,海濱錦葵分別為17.74%和14.78%,中國(guó)沙棘分別為9.53%和6.82%,蓖麻分別為47.01%和44.31%。除沙棘外,其他3種植物的種子含油量均高于15%,且能適應(yīng)大多數(shù)邊際土地生境,可作為潛在能源植物的新種質(zhì)資源,對(duì)解決制約我國(guó)生物質(zhì)能發(fā)展的瓶頸———原料不足問(wèn)題具有重要意義。索氏提取法常直接用石油醚提取樣品中以三酰甘油形式存在的油脂,而樣品中的磷脂、糖脂、脂蛋白、甾醇等結(jié)合態(tài)脂類未能被提取,常造成測(cè)定結(jié)果偏低。例如,利用核磁共振法和索氏提取法測(cè)定的芥菜種子含油量分別為43.00%和41.80%,葵花籽含油量分別為57.21%和55.30%,油茶籽含油量分別為24.51%和24.06%,油菜籽含油量分別為36.59%和36.27%。本研究中利用核磁共振法和索氏提取法測(cè)得的中國(guó)沙棘種子含油量相差約2.71%,可能是因?yàn)橐允兔?B.P.30~60℃)為溶劑的索氏提取法無(wú)法提取中國(guó)沙棘種子中10%~15%的甘油磷脂。一些常用的能源植物,如大豆油中磷脂和糖脂占9%,麻風(fēng)樹種子油中磷脂占1%~2%,油菜籽油中磷脂、糖脂、甾醇等類脂占2%~3%,利用索氏提取法無(wú)法完全提取這類結(jié)合態(tài)脂類。核磁共振法是通過(guò)直接測(cè)定樣品中液態(tài)氫核的含量來(lái)推算樣品的總含油率,更準(zhǔn)確地測(cè)定了樣品的含油量,且其測(cè)試簡(jiǎn)便、迅速、不需試劑、無(wú)損壞。例如,45℃平衡法,即45℃下烘10h再利用核磁共振儀測(cè)定種子含油量,對(duì)種子無(wú)