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实验测定云南地区麻疯树籽种仁化学成分

2018.12.05

  麻疯树(JatrophacurcasL)又名小桐子、膏桐(云南)等,为大戟科(Euphorbiaceae)麻疯树属半肉质小乔木或大灌木,在我国云贵高原南部的干热河谷地区大量分布。麻疯树是一种抗旱耐土壤瘠薄的速生树种,广泛分布于热带和亚热带地区,是一种多用途植物。国内外的研究表明,它是保水固土、防止沙化、增殖土壤有机质、营造防护林的优良造林材料,对改善生态环境和恢复植被有重要作用。麻疯树种仁富含油脂和蛋白质,目前我国主要将其作为生产生物柴油的生物质能源。

  本研究通过对云南省不同生长地麻疯树种子的化学成分,主要包括含水量、油脂、蛋白质、糖、灰分及其微量元素含量的测定,为云南省麻疯树种子的综合开发利用提供必要的理论支持,从可再生能源、环保、生态等方面进一步加强对麻疯树的研究和开发,深入挖掘其可持续综合利用的潜力,将在生态、社会和经济等方面给实际生产带来显著的效益。

  1材料与方法

  1.1材料来源

  本试验分析所用的麻疯树种子采自云南省永胜、华坪、沧源、西双版纳、潞江以及楚雄。种子去皮、去杂后混匀,按四分法得均匀样品。

  1.2试剂与仪器设备

  所用试剂均为分析纯。所用仪器均由西南林业大学化学中心实验室提供,主要有:脂肪抽提仪、恒温水浴锅、Foss-2300全自动定氮仪(瑞典)、电子天平、722N分光光度计、马弗炉、恒温干燥箱、等离子发射光谱(德国)。

  1.3测定方法

  1.3.1种子水分含量测定  种子水分含量测定参照GB5497—1985粮食、油料检验水分测定方法。

  1.3.2种仁油脂含量测定  依据索氏抽提法用脂肪抽提仪测定。将待测种子去皮,粉碎,用yimi在37℃下反复抽提。

  1.3.3种仁含氮量测定  蛋白含量依据凯氏定氮原理利用foss-2300全自动定氮仪测定。将待测种子去皮,粉碎,精确称取0.1000g于消化管中;加10mL98%H2SO4,5g催化剂(K2SO4∶CuSO4=5∶1),置于消化炉上消化,初始温度为200℃,0.5h后升温至420℃,2h关闭消化炉。冷却后将消化管置于foss-2300全自动定氮仪上,消化管中加入一定体积的40%NaOH,用0.1mol/LHCl滴定,测定样品含氮量。计算种仁蛋白质含量。

  1.3.4种仁灰分含量测定  参照GB5505—1985粮食、油料检验灰分测定方法。1.3.5种仁糖含量测定参照3,5-二硝基水杨酸法测糖原理测定。

  1.3.6种仁微量元素测定  利用等离子发射光谱法(ICP-OES)测定。将待测种子用去离子水清洗干净,研磨粉碎,用索氏提取法去油脂,在105℃的烘箱中干燥至恒质量后,放置干燥器中待用。试验样品经HNO3-HClO4湿法消解[5]后,采用ICP-OES同时定量测定样品中的锌、铜、铁、钾、镁、磷、钙、锰各元素含量。

  2结果与分析

  云南省6个地区麻疯树籽种仁中水分、油脂、蛋白质及灰分含量测定结果见表1。

   

  从表1可看出:不同产地麻疯树籽种仁中各化学组分含量有一定差异。可能因为生长地海拔、土壤条件、气候等影响因子不同,从而导致麻疯树在生长过程中出现差异。不同产地麻疯树籽种仁中水分含量没有显著性差异,麻疯树是一种抗旱速生树种,不同生长地水量对其没有影响。而不同地区的麻疯树籽种仁中含油量的平均值在50%以上,种仁中油脂含量最高的为潞江产地,达57.99%;最低的是楚雄,为46.88%;潞江与其他地区间种仁含油率具有显著差异(P<0.05);各地区种仁中蛋白质含量均高于20%(未除去油脂),其中潞江地区的含量最高,达28.05%,且与其他地区间有显著差异(P<0.05)。

  不同地区麻疯树种仁中的总糖含量表现出一定的差异,华坪地区的总糖含量最高,达2.97%,且与其他地区间的总糖含量存在显著差异。矿物质组分的含量则是楚雄地区的最高,但与其他地区的含量差异不大。

  不同产地麻疯树种仁中微量元素含量测定结果见表2。

  测定结果表明,除了Cu、K元素外,不同地区麻疯树籽种仁中的微量元素含量差异较大。综合来看,华坪产地种仁微量元素含量均高于其他地区,永胜产地含量最低。

  3讨论

  麻疯树种子含油率极高,为制备生物柴油的原料,其油脂制取的生物柴油具有清洁、高效、加工成本低廉、可再生的优势,在当今原油匮乏的时代备受关注;但目前在我国麻疯树的种植面积不大。云南地区的气候、土壤状况比较适合麻疯树的生长,因此在部分地州均大量种植,不久即可形成较大的产业化规模,将建成生物柴油的生产基地。本研究测定的云南不同地区麻疯树种子种仁含油率的平均值达到50%以上;和丽萍等[6]研究表明,红河地区生长的麻疯树种子种仁中的含油率达55%,不同的生长环境,产油率具有较大差别,最低为47%,最高达65%;因此利用常规选育措施选取良好的种子进行种植,同时在其生长过程中提供必要的肥料和相应的养护措施,对提高麻疯树种子的产量、含油率是非常必要的。本试验中,潞江地区麻疯树种子的产油率最高,比较适宜作为麻疯树生物柴油的开发基地;但没有对不同地区麻疯树种子的油脂成分进行分析,有待进一步研究。

  麻疯树种子制备生物柴油后会产生大量的油渣,将其油脂去除后所剩的油饼如何利用,尚没有相关的研究及报道。麻疯树种子对动物,如小白鼠、羊、人等表现出一定的毒性,并具有致死作用;麻疯树种子中含有毒蛋白(curcin),林娟等和魏琴等研究表明,curcin是一种核糖体失活蛋白,其作用机制类似于蓖麻子、巴豆毒蛋白,具有抑制肿瘤、抗真菌作用。在利用机械方法提取油脂后,油渣中仍含有约11%的油分,其中含有有毒的二萜酯,其可促使老鼠的皮肤癌变;因此,油渣中含有的多种生物活性成分,具有抑菌、杀虫的作用,可作为防治生物病虫害的原料。

  云南不同地区的麻疯树种子中均含有丰富的蛋白质(20%)、矿物质元素等营养成分,尤其蛋白质组分可高达50%以上(去除油脂),完全符合动物饲料对于蛋白质的要求,各种微量元素的含量均接近甚至高于动物饲料添加的要求;但由于含有毒蛋白和一定的生理活性成分,如二萜酯,对动物会产生不良作用和毒性,限制了将其作为动物饲料的利用。如果运用生物学和化学的方法,将油渣中毒蛋白和活性物质去除,进行毒理试验,最终将小桐子饼变为动物饲料源,其价格低廉、环保,势必会产生极大的经济效益,为云南省麻疯树种子的进一步综合利用奠定基础,但云南省不同地区的麻疯树种子中蛋白质的氨基酸组成以及营养价值如何还没有进行试验,有待进一步的研究。


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