广西细子龙核仁油化学成分分析

2019-05-08 03:10
广西林业科学 2019年4期
关键词:桐子种仁含油率

(广西壮族自治区林业科学研究院 广西特色经济林培育与利用重点实验室,南宁530002)

能源危机、生态危机是当今世界面临的巨大挑战, 能源已成为世界各国经济发展极为重要的物资。在当今国际石化能源日趋紧张和国家发展生物质能源的背景下,进一步挖掘能源植物资源亟不可待。林木生物质能源是可再生能源的重要组成部分,其发展不仅可以从根本上解决能源危机,还能改善日益恶化的环境,必将成为一种可持续发展的新兴产业。广西地处亚热带,阳光充足,雨量充沛,有320多种油脂植物,其中非食用油脂植物占有相当大的比例,为寻找新能源树种提供了丰富的自然资源。

细子龙(Amesiodendron chinense)为无患子科(Sapindacese)细子龙属大乔木,分布在云南、海南、广西等地,长于海拔300~1 000 m 的石灰岩山谷潮湿处,可作为石山绿化树种。细子龙树用途广泛,极具开发价值,其种子颗粒较大,方便采收,种仁含油率达到40%以上,可作为工业用油[1]。目前关于细子龙的研究主要集中在生长及光合特征[2]、植物贮藏蛋白质的鉴定与分布[3]等方面。为调察细子龙作为能源树种的可行性,本试验采集广西境内龙州、田林、乐业等地样品,对种仁的油脂进行提取及处理,利用GC-MS和GC法对成分进行分析,同时与生物柴油油料植物小桐子(Jatropha curcas)、光皮树(Swida wilso⁃niana)、石栗(Aleurites moluccana)进行对比,旨在为细子龙作为新能源树种的开发与利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

2015年10月分别从广西田林县弄当村(105°91'E,24°31'N)、田林县平封村(105°84'E、24°36'N)、龙州县弄岗村(106°59'E,22°27'N)、乐业县雅长林场益来分场(106°23'E,24°82'N)采集细子龙种仁。

1.2 试剂与仪器

石油醚(沸点60~90℃)、甲醇、甲醇钠、二氯甲烷、食盐、无水硫酸钠均为分析纯。气相色谱仪(Aglient 7890A);气相色谱-质谱联用仪(美国BRUKER公司TQ456)。

1.3 油脂提取

将风干的细子龙种仁粉碎80~100 目,每个样品称取50 g,每个号3个平行样,装入索氏提取器中,加入石油醚,在60℃下浸提回流6 h,停止加热。浸提液蒸干溶剂后,称重,计算含油率。

1.4 成分测定

称取细子龙油脂10 g,加入30 mL 甲醇,1 mL 饱和甲醇钠溶液,回流4 h,冷却。加入30 mL 二氯甲烷,分液,取二氯甲烷相,加入饱和食盐水洗涤2次,每次50 mL,取二氯甲烷相,加入无水硫酸钠干燥,备用待检。

由于成分主要是脂肪酸,沸点较高,在气相色谱分析仪无法汽化,因此需要对样品进行衍生化处理。采用GC-MS 面积归一化法对衍生化的油脂进行定量分析,气-质联用N1ST标准谱库检索及人工解析进行定性分析,确定主要的化学成分及含量[4-6]。

GC定量分析条件:弹性石英毛细管柱ZB-5(30 m×0.25 mm×0.25 μm);载气:99.99%氮气;检测器:FID;载气流速:1.2 mL/min。进样量:0.2 μL;分流比:50∶1。升温程序:170℃(2 min),3℃/min升至230℃,保留2 min,再以5℃/min 升至260℃,停留5 min。

GC-MS定性分析条件:弹性石英毛细管柱BR-5(30 m×0.25 mm×0.25 μm);载气为高纯氦气;程序升温:170℃(2 min),3℃/min 升至230℃,保留2 min,再以5℃/min 升至260℃,停留5 min。进样口260℃,接口280℃。质谱条件:EI 离子源,电离电压70 ev,扫描范围45~350 amu,全扫描方式,溶剂延迟3 min。进样量0.3 μL。

2 结果与分析

2.1 细子龙种仁含油率的比较

细子龙种仁含油率为龙州40.00%,田林01号38.00%,田林02号32.20%,田林03号31.30%,田林04号32.30%,田林05号36.10%,乐业34.00%,不同地方含油量差异较大,相同地方含油量差异也较大,采集的样品含油率比《中国植物志》[1]报道的海南细子龙种仁含油率(43.00%)低。

2.2 细子龙种仁油的脂肪酸组成

经过GC-MS 法分析得到总离子流图(图1),根据各相关色谱峰的离子质量,检索NIST2011 普库,确定细子龙种仁油中脂肪酸的种类。细子龙油主要由6种脂肪酸组成,占95.60%以上,其中棕榈酸,硬脂酸,18-甲基十九烷酸为饱和脂肪酸;亚油酸,油酸,11-二十碳烯酸为不饱和脂肪酸(表1)。油酸含量最高(45.59%~52.53%),其次为11-二十碳烯酸(21.38%~27.44%)和18-甲基十九烷酸(10.19%~13.41%)。细子龙可满足作为生物质能源油料树种的要求。

龙州种的种仁含油率和11-二十碳烯酸含量比田林种和乐业种高,亚油酸、硬脂酸和棕榈酸含量低于田林种和乐业种。这些个体的差异是否与生长地域、环境条件有关,有待进一步研究。

表1 细子龙油主要化学组成Tab.1 Main components in oil from Amesiodendron chinense

图1 细子龙核仁油总离子流Fig.1 Total ion flow chromatogram of kernel oil from Amesiodendron chinense

2.3 细子龙与3种油料植物的比较

与生物柴油油料植物小桐子[7]、石栗[8]、光皮树[9]相比,细子龙种仁含油率与小桐子油(34.00%~38.00%),光皮树油(30.00%~36.00%)基本相同,低于石栗油(60.00%~68.00%)约20.00%~36.70%;细子龙油中不饱和脂肪酸含量略高于小桐子油(72.10%)、光皮树油(71.76%),低于石栗油(90.10%)约10.10%~15.10%;这4种植物中,油酸均为主要成分之一,在小桐子油、光皮树油、石栗油中分别为39.90%、29.83%、32.30%;亚油酸为小桐子油、光皮树油、石栗油的主要成分,分别为32.00%、39.15%、34.60%,在细子龙油中为次要成分;细子龙油其他的主要成分为11-二十碳烯酸和18-甲基十九烷酸,其他3种油中没有这2种成分;亚麻酸在细子龙油中未检出,在其他3种油脂中均存在(表2)。

表2 不同树种油脂主要成分对比Tab.2 Comparison of main components of oils in different tree species

3 结论与讨论

细子龙分布于广西石山地区潮湿的山谷,可作为石山绿化树种,其野生状态下为高大乔木,采收野生资源成本较高,可操作性不强。通过对种子核仁油成分进行分析,可促进细子龙种质收集、保存、选优、繁育等系列工作,培育出高产、高含油率的优良植株,对发展可再生能源、缓解能源危机、推进山区农业综合开发、促进山区经济和地方经济发展、改善环境、建设社会主义新农村、提高农民收入有积极的意义,同时也可发展为广西一项有特色、有优势、有竞争力的生物质能源产业。

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