楊 靜， 劉永平， 梁龍果， 朱 飛， 楊成源

（1.中北大學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院， 山西 太原030051； 2.中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園， 云南 景洪666303）

麻瘋樹（Jatropha curcas L.）為大戟科（Euphorbiaceae）麻瘋樹屬植物，屬半灌木或小喬木樹種，原產(chǎn)中美洲，后引種到東南亞各國，分布于熱帶、亞熱帶地區(qū)，我國兩廣、福建、海南和云、貴、川等地均有種植［1－2］。麻瘋樹具有耐旱耐荒耐熱，種子和扦插繁殖均可，植培管理投入小等特點，可用于干熱河谷和荒山造林［2－4］，另外，除根、皮、葉和種子有效提取物可入藥外，它最大的價值在于種仁含油量高達40%～60%，可作生物柴油用［2，5］，因此麻瘋樹成為兼顧植樹造林、涵養(yǎng)水土、綠化環(huán)境和經(jīng)濟價值的潛力開發(fā)樹種之一［2，3，5］。但是，麻瘋 樹屬于日 中 性 植 物，對 日 照 長 短啟動的生殖生長并不敏感，赤道地區(qū)可見終年開花結(jié)果，南非地區(qū)4年生麻瘋樹的采收季長達8.5個月［1，4，6］；但非耕地上生長的麻瘋樹由于養(yǎng)護不足種子產(chǎn)量不高，出現(xiàn)花期長，果量小，集中采收困難等問題。

種子是植物生活史的起點和終點，既是重要繁殖器官，又是重要的貯藏器官，而種子在貯藏過程中蛋白質(zhì)含量會逐漸降低，丙二醛含量逐漸升高，發(fā)生菌害、病害和蟲害，嚴重影響種子活力和其它利用價值［7－10］。麻瘋樹種子依不同貯藏地，不同貯藏時間，種子活力自采收起便開始快速下降［11－12］，但是作為生物柴油的非食用原料油，麻瘋樹種子的含油量、脂肪酸含量和與油品利用有關(guān)的指標(biāo)變化多限于2年之內(nèi)［11－14］，更長的貯藏期內(nèi)會發(fā)生怎樣變化，導(dǎo)致油脂變質(zhì)無法利用的研究還鮮有報道，因此探討麻瘋樹種子的貯藏時間對于種子活力和種子油脂的影響，能厘清擴繁種植之用的種子貯藏時間及油脂壓榨酯化生物柴油之用的貯藏時間，為發(fā)揮麻瘋樹最大的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益服務(wù)。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

上海泓紀(jì)實業(yè)有限公司SOX406脂肪測定儀，上海天美科學(xué)儀器有限公司GC－7900氣相色譜儀，TMFFAP毛細管色譜柱，上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠GZX－9070MBE電熱鼓風(fēng)干燥箱，江蘇省金壇榮華儀器制造有限公司HH－6數(shù)顯恒溫水浴鍋。正己烷（分析純）、氫氧化鉀、甲醇、98%硫酸、氯化鈉、60－90石油醚（沸程為60～90℃）均為分析純。

1.2 試驗材料

麻瘋樹種子分別于每年7月（2007年，2010—2015年）采自中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園區(qū)，自然條件下通風(fēng)干燥除果皮取種子后，空調(diào)房掛藏，溫度（27±1）℃。以2015年7月采收種子開始記時，2015年8月為保存1個月的材料，2014年7月采收種子的記為貯藏1年，依次按年遞推，2013年至2010年7月采收的分別記為2年、3年、4年、5年，2007年7月采收的記為8年。

1.3 種子表觀性狀測定

隨意抽取種子100粒和完整種仁100粒，重復(fù)3次，測定種子百粒重、種仁百粒重，計算出仁率（除去發(fā)霉和空殼種仁）。100℃烘干種子4h后，計算種子和種仁含水量。

1.4 種子萌發(fā)率

隨意抽取種子50粒，重復(fù)3次，用去離子水過夜浸種后，播種于濕潤沙土，置于（27±2）℃溫室中，2周后記錄種子萌發(fā)率。

1.5 粗脂肪測定

利用索氏提取法，取3g磨碎的麻風(fēng)樹種仁，使用SOX406脂肪測定儀測定種仁含油量。

1.6 油脂酸值測定

酸值測定按GB／T 5530—2005進行測定，將含有0.5mL酚酞指示劑（10g／L）50mL 95%乙醇，加熱至微沸，用0.1mol／L的KOH滴定15s不褪色后，轉(zhuǎn)移至裝有1g油脂的三角瓶中充分混合煮沸。再用0.1 mol／L的KOH滴定15s不褪色，為滴定終點。酸值＝（56.1×V×C）／m，式中：56.1為氫氧化鉀摩爾質(zhì)量，V為氫氧化鉀體積，C為氫氧化鉀濃度；m為油樣質(zhì)量。

1.7 脂肪酸組成測定

取油樣0.2g于10mL試管，加0.5mol／L氫氧化鉀－甲醇溶液2mL，65℃水浴皂化1h，冷卻3min后用50%的硫酸溶液調(diào)節(jié)pH至7.0；加硫酸－甲醇（體積比1∶10）溶液2mL酯化反應(yīng)30min；加正己烷3mL，振搖，飽和氯化鈉溶液1mL鹽析，靜置10min；取上清液5 000r／min離心10min；吸取上層的脂肪酸甲酯，待作GC分析。

程序升溫：柱溫程序升溫以10℃／min從140℃升到180℃保持3min，5℃／min繼續(xù)升溫到200℃保持4min；進樣口溫度230℃，檢測器溫度240℃。

氣體流速：氮氣40mL／min，氫氣40mL／min，空氣450mL／min，分流比1∶20。

應(yīng)用SPSS 19.0軟件進行數(shù)據(jù)整理和統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 與貯藏時間相關(guān)的性狀分析

分別測定樣地不同年份7月采收風(fēng)干掛藏的麻瘋樹種子的種子百粒重、種仁百粒重、出仁率、種子含水率、種仁含水率、種仁含油率、酸值、種子萌發(fā)率和種仁油中最主要的棕櫚酸、油酸和亞油酸的比例，貯藏時間分別為1個月，1年，2年，3年，4年，5年和8年共7個時間點。從表1可見，貯藏8年的種子酸值躍變到14.56mg／g，約為貯藏5年的3倍，種皮完好，但種仁顏色嚴重發(fā)黃變質(zhì)。另外，記錄顯示，西雙版納園試驗地建立的時間是2005年末到2006年春末，定植之前進行了深翻整地和施肥，2007年開花結(jié)果狀況良好，林木進入豐收盛產(chǎn)年。在Duncan多重比較中發(fā)現(xiàn)，種子重和種仁重顯著高于其它年份，如表1。在進行多元線性回歸分析時，會得出隨著貯藏時間延長，種子和種仁重量大幅度增重，正相關(guān)的錯誤結(jié)論，所以表2貯藏時間與各項指標(biāo)之間的Anova方差分析和表3所顯示的多元線性回歸分析中剔除了貯藏8年的數(shù)據(jù)。表2所示的方差分析顯示差異極顯著，說明存在相關(guān)性。表3分析顯示，貯藏時間與油脂酸值、萌發(fā)率和種仁含水率相關(guān)，與其它各項指標(biāo)無相關(guān)性。

表1 不同年份麻瘋樹種子特性分析

隨著貯藏時間的延長酸值不斷上升，r＝0.85，正相關(guān)。如表1可見，1個月至5年之間酸值緩慢增加，種殼完好，種仁仍然保持正常白色和乳白色，未見種仁發(fā)黃變質(zhì)，這與Dharmaputra等［15］的研究結(jié)果相似。麻瘋樹種子隨著貯藏時間的推移（0周到20周）游離脂肪酸不斷升高，即酸值不斷增高。隨著貯藏時間的延長萌發(fā)率快速降低（r＝－0.85），種仁含水率逐漸減少（r＝－0.60），負相關(guān)。如表1所示，采收1個月后的種子萌發(fā)率最高，達到81%；如果配合因發(fā)育不良等原因造成的81%出仁率，萌發(fā)率應(yīng)為100%；但是貯藏1年和貯藏2年的萌發(fā)率分別為32%和13%，基本不能用作擴繁種植之用。如果剔除3年以上萌發(fā)率為零的極值，重作線性回歸，r＝－0.95，斜率為26.2，說明麻瘋樹種子不耐貯藏，并且可能與種仁含水量弱相關(guān)（r＝0.36，p＝0.06）。

表2 Anova方差分析

2.2 其它指標(biāo)之間的相關(guān)性分析

所有檢測指標(biāo)之間的相關(guān)性分析如表3所示。同時滿足顯著性差異＜0.05，相關(guān)系數(shù)｜r｜＞0.5表示，2個指標(biāo)間的r值有顯著性差異，存在回歸關(guān)系，并且它們之間的相互影響超過了50%。分析發(fā)現(xiàn)，種子重與種仁重呈正相關(guān)（r＝0.93）；種子重和種仁重分別與油酸呈負相關(guān)（r＜－0.90），與亞油酸呈正相關(guān)，r＞0.88，而油酸與亞油酸之間也呈負相關(guān)（r＜ －0.90），也就是說種子越重種仁就越健康飽滿，同時積累更多的亞油酸，反之則積累更多的油酸。就算是貯藏8年，種仁明顯變黃的種子，也保持正常的相應(yīng)出油率和脂肪酸比例（如表1）。種子含水率除了與種仁含水率呈正相關(guān)（r＝0.59）外，還與出仁率呈負相關(guān)（r＝－0.78），說明種子含水率高可能增加了種子感病蟲害的機率，容易造成空殼和霉變降低出仁率。吳躍開等綜述了麻瘋樹種子寄生真菌的種類和特點，認為為了避免自帶真菌和倉儲真菌感染損失，推薦貯藏條件應(yīng)保證干燥低溫［9］。萌發(fā)率與酸值負相關(guān)（r＝－0.50），如果剔除3年以上萌發(fā)率為零的極值，重作兩者線性回歸（r＝－0.96），說明油脂酸敗可能是萌發(fā)率下降的原因之一。

3 討 論

3.1 影響萌發(fā)率的因素

萌發(fā)率是表征種子活力和是否可以用于再生擴繁用的重要指標(biāo)。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，影響麻瘋樹種子萌發(fā)率的最主要因素是貯藏時間，用于萌發(fā)再生擴繁的種子最佳貯藏時間是1個月至1年之間，采收貯藏少于1個月的種子有初生休眠現(xiàn)象，萌發(fā)率只有10%～20%（數(shù)據(jù)未列出），但之后會自我消除。鄧志軍等認為，麻瘋樹種子屬于正常性種子，在開花后65d生理成熟后期（58d是生理成熟期）的種子萌發(fā)率會有所下降，具有初生休眠特性［16］。而韋劍鋒等研究表明，貯藏1年的麻瘋樹種子萌發(fā)率下降到1.48%［12］。從表3可見，影響萌發(fā)率的其它因素除了之前提到的酸值，可能還包括種子含水率（r＝－0.38，p＝0.06）和種仁含水率（r＝0.38，p＝0.06），韋小麗等［11］研究，針對麻瘋樹種子的6種貯藏組合，發(fā)現(xiàn)最好的組合是溫度4℃，種子含水量4.7%，而不是溫度4℃，含水量8.7%，最差的是常溫，含水量8.7%。它們經(jīng)過3個月貯藏，6種組合發(fā)芽率在55%～80%之間波動，說明低溫和較低的種子含水量有利于種子的蛋白質(zhì)、酶系統(tǒng)保存和萌發(fā)率的保持等綜合貯藏效果。Heller等［2］在16℃下未封口的塑料袋中貯藏麻瘋樹種子，7年后萌發(fā)率為47%。Dharmaputra等發(fā)現(xiàn)，種子在較高濕度環(huán)境（93%）貯藏20周后，種子含水率達到12.05%，萌發(fā)率降為零，而較低的濕度環(huán)境（64%）貯藏20周后，種子含水率為7.64%，萌發(fā)率仍能保持在29.33%［15］。因此在生產(chǎn)實踐中，用于再生擴繁的麻瘋樹種子要特別注意：1）貯藏時間控制在1個月至1年內(nèi)；2）貯藏場地通風(fēng)干燥和避光低溫（這樣能保證較低的種子含水率，降低蟲害病害的風(fēng)險）；減緩種子蛋白質(zhì)減少、MDA和可溶性糖增多以及油脂酸敗，保持種子活力。

表3 各個指標(biāo)間相關(guān)性分析

3.2 影響出油量的因素

由表3還可見，種子的含油量與種仁重量（r＝0.35）呈正相關(guān)，也就是培育健康飽滿的種子對含油量的增加有30%貢獻，因為種仁還含有粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、淀粉和可溶性糖等其它物質(zhì)。另外一個間接影響因素是出仁率，如果種子健康飽滿，但是在貯藏過程中，由于病害蟲害造成霉變空殼，會影響總體的出油量。出仁率與種子含水率（r＝－0.78）和種仁含水率（r＝－0.39）呈負相關(guān)，因此不考慮種仁含水率對萌發(fā)率的影響，盡量干燥的種子可以減少感病空殼的風(fēng)險，增加出仁率，從而提高總體出油量。

在1個月至5年的貯藏期內(nèi)，同樣的貯藏條件下，延長貯藏時間并沒有影響含油量和出仁率，以貯藏1個月的種子出仁率81%和萌發(fā)率81%為例，推測采收過程和去果皮取種子的最初1個月可能是抑制物去除，快速風(fēng)干減病減災(zāi)的關(guān)鍵。理想的生物柴油原料油應(yīng)該有較低的酸值（＜1mg／g），主要的脂肪酸在二十碳鏈以下，較少的不飽和脂肪酸可以減少空氣氧化，增加生物柴油穩(wěn)定性［5］。麻瘋樹最大的經(jīng)濟價值在于種子油，研究發(fā)現(xiàn)，貯藏5年的種子油酸值僅從2.45mg／g增加到5.26mg／g，其它出仁率、含油率以及主要脂肪酸比率等指標(biāo)都沒有因為貯藏時間延長發(fā)生相關(guān)變化，而且種殼和種仁顏色正常，外觀完整。陳麗等［14］研究了麻瘋樹從青果、黃果、新果到貯藏1年和貯藏2年的麻風(fēng)樹種子油的理化性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)碘值和皂化值變化不大，僅成熟后的種油酸值從1.51mg／g上升到5.69mg／g，水分從0.36%下降到0.19%，這與本研究結(jié)果相似（酸值增加，水分減少）。而Sushma［17］研究發(fā)現(xiàn)，貯藏3個月后，種油酸值從1.42 mg／g增加到1.74mg／g，但是種子含水率從7.59%增加到13.71%，這可能是貯藏地的外環(huán)境濕度不同有關(guān)。高濕度種子含水率增加，低濕度則種子含水率減少［15］，所以在生產(chǎn)實踐中，用于制備生物柴油的麻瘋樹種子應(yīng)具備以下條件：1）貯藏時間可控制在5年左右（只要控制好酯化前酸性原料油的堿中和）；2）貯藏種子盡量干燥，有條件的地方可適當(dāng)烘干。

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