內蒙古地區蓖麻材料種子中脂肪酸組成的測定及分析

趙 永 黃鳳蘭，2 彭 木，3 朱國立 何智彪 張智勇 羅 蕊 陳曉鳳

(內蒙古民族大學生命科學學院1，通遼 028000)(內蒙古自治區高校蓖麻產業工程技術研究中心2，通遼 028000)(東北林業大學生命科學學院3,哈爾濱 150040)(內蒙古通遼市農業科學研究院4,通遼 028000)(內蒙古民族大學農學院5,通遼 028000)

內蒙古地區蓖麻材料種子中脂肪酸組成的測定及分析

趙 永1黃鳳蘭1，2彭 木1，3朱國立2，4何智彪2，4張智勇2，4羅 蕊5陳曉鳳1

(內蒙古民族大學生命科學學院1，通遼 028000)(內蒙古自治區高校蓖麻產業工程技術研究中心2，通遼 028000)(東北林業大學生命科學學院3,哈爾濱 150040)(內蒙古通遼市農業科學研究院4,通遼 028000)(內蒙古民族大學農學院5,通遼 028000)

采用索氏提取法、毛細管氣相色譜法，首次對內蒙古地區8個品種、4個品系共12個蓖麻材料種子中的粗脂肪含量、脂肪酸組成進行測定，用IMB SPSS Statistics 19軟件對數據進行分析，為內蒙古地區蓖麻高油品質育種研究及化工原料的選擇提供參考數據。試驗結果表明：12個蓖麻材料的種子百粒質量、種仁百粒質量、種仁率、百粒種子中粗脂肪含量、種子中粗脂肪含量、種仁中粗脂肪含量差異均達到極顯著水平；蓖麻油酸是蓖麻粗脂肪的主要成分；12個材料的粗脂肪中8種脂肪酸含量、種子中8種脂肪酸含量差異均達極顯著水平；基于種子中粗脂肪含量和種子中8種脂肪酸含量進行聚類的結果不相同，基于種子中8種脂肪酸含量和種子中蓖麻油酸含量進行聚類的結果基本一致。對種子中粗脂肪含量和8種脂肪酸含量進行線性回歸分析，從回歸方程可以看出，種子中的粗脂肪含量與硬脂酸、花生酸、亞油酸、蓖麻油酸含量呈正相關，與棕櫚酸、油酸、亞麻酸、花生一烯酸含量呈負相關。

蓖麻 脂肪酸 不飽和脂肪酸 蓖麻油酸

蓖麻(RicinuscommunisL.)是大戟科蓖麻屬植物，為世界十大油料作物之一。蓖麻種子中所含的油為不干性油，黏度大、質量比高，是重要的工業、農業和醫藥原料，因此蓖麻成為特殊工業油源作物[1-2]。蓖麻仁中的主要成分包括蛋白質、毒性物質、脂肪酸。一直以來，由于蓖麻種子供不應求，所以蓖麻育種首要的目標是高產，而針對蓖麻油品質育種的研究最近幾年才剛剛開始，并且僅僅是把種仁中粗脂肪含量作為高油的指標。粗脂肪中的蓖麻油酸是蓖麻油的主要成分，它是蓖麻油主要產品——癸二酸的原料。雖然從20世紀70年代就陸續有對蓖麻種子中脂肪酸研究的報道[3-17]，對某種蓖麻材料種子中脂肪酸成分的相對含量也有研究[18-19]，但是對不同蓖麻材料種子中脂肪酸成分的含量進行檢測的研究鮮見報道。內蒙古通遼市是世界蓖麻的重要產區，當地育成的蓖麻品種在中國推廣面積較大。本研究的目的是對內蒙古地區育成的曾推廣過的、正在大面積推廣的、將要推廣的蓖麻品種及品系共12個材料的種子脂肪酸成分進行測定、分析，以期為蓖麻高油品質育種研究及化工原料的選擇提供參考數據。

1 材料與方法

1.1 材料

曾推廣過的蓖麻品種：哲蓖3號、哲蓖4號；正大面積推廣的蓖麻品種：通蓖5號、通蓖6號；將要推廣的蓖麻品種：通蓖7號、通蓖8號、通蓖9號、通蓖10號；品系：1987、2129、4019、06404，均來自于內蒙古通遼市農業科學研究院。

1.2 儀器和試劑

Agilent7890A型氣相色譜：江蘇蘇州安捷倫公司；磨口燒瓶、回流冷凝器：無錫錫山雪浪化工設備廠；脫脂沸石、自動加樣器：深圳市美德瑞生物科技有限公司；索氏脂肪抽提器：上海纖檢儀器。

乙醚、氫氧化鈉甲醇溶液(0.5 mol/L)、三氟化硼甲醇溶液(質量分數12%～15%)、氯化鈉(飽和水溶液)、無水硫酸鈉、異辛烷(色譜純)、十七碳烯酸甘油三酯(C17∶1標準品)：武漢美泰克科技有限公司；氮氣：完全干燥，含氧量低于10 mg/kg。

1.3 試驗方法

1.3.1 百粒質量、種仁率測定

取12個材料的蓖麻種子，每個材料隨機選取100粒種子，測定種子百粒質量，重復3次，計算每個材料種子的平均百粒質量。將100粒蓖麻種子去殼，測定百粒種仁質量，重復3次，計算每個材料平均種仁百粒質量。計算每個材料的種仁率，種仁率=種仁百粒質量/種子百粒質量×100%。

1.3.2 蓖麻種子中粗脂肪含量測定

參照GB 2906—1982《中華人民國國家標準谷類、油料作物種子粗脂肪測定方法》操作。用索氏提取法從每個材料的百粒種子中提取粗脂肪，計算粗脂肪含量。重復3次，求平均值。種子中粗脂肪含量(%)=百粒種子粗脂肪含量(g)/種子百粒重(g)×100%，種仁中粗脂肪含量(%)=百粒種子粗脂肪含量(g)/種仁百粒質量(g)×100%。

1.3.3 蓖麻種子中脂肪酸絕對含量測定

試樣制備參照GB/T 17376—2008/ISO 5509：2000《動植物油脂 脂肪酸甲酯制備》進行。準確稱取0.5 g粗脂肪，加氫氧化鈉甲醇溶液6 mL及沸石，然后接上冷凝器，在氮氣流下回流皂化10 min；加入三氟化硼甲醇溶液7 mL，回流酯化5 min；從冷凝器頂部加入5 mL異辛烷于沸騰的混合溶液里；取下冷凝器，拿出燒瓶，立即加入20 mL氯化鈉溶液，塞住燒瓶，猛烈震蕩至少15 s；繼續加入氯化鈉溶液至燒瓶頸部，靜置分層；吸取1～2 mL上層異辛烷溶液于玻璃瓶中，加入適量無水硫酸鈉、干燥，供試。

脂肪酸甲酯的氣相色譜分析參照GB/T 17377—2008/ISO 5 508：1 990《動植物油脂脂肪酸甲酯的氣相色譜分析》進行。氣相色譜條件：毛細管柱(DB-23型，30 m×0.25 mm，0.25 μm)；程序升溫從180 ℃開始，保持5 min，以3 ℃/min升到230 ℃；載氣為N2(流量25 mL/min)；進樣溫度230 ℃，分離溫度280 ℃。將試樣直接注入氣相色譜儀填充柱，注射量為10 uL；用與試樣相同的條件分析參比標準品(C17∶1)。

對不同材料蓖麻種子制備的脂肪酸甲酯進行色譜分析；通過檢索和計算，得到不同材料的粗脂肪中8種脂肪酸組成成分的含量；折算出12種材料蓖麻種子中脂肪酸含量。種子中某種脂肪酸含量=粗脂肪中某種脂肪酸的含量×種子中粗脂肪含量。

1.4 數據處理分析

采用IMB SPSS Statistics 19 軟件進行數據的單因素ANOVA分析、餅圖制作、系統聚類分析和線性回歸分析。

2 結果與分析

2.1 不同材料蓖麻種子的種仁率測定結果

不同材料蓖麻種子的百粒質量、種仁百粒質量、種仁率測定結果見表1。

表1 不同材料蓖麻種子百粒質量、種仁百粒質量和種仁率

表1可見，12個蓖麻材料的種子百粒質量、種仁百粒質量、種仁率的范圍分別為25.75～33.99 g、19.15～25.65 g、69.32%～77.89%，并且12個材料的3個指標差異均達到極顯著水平(P<0.01)。

2.2 不同材料蓖麻種子的粗脂肪含量測定結果

不同材料蓖麻種子和種仁中粗脂肪含量測定結果見表2。

表2 不同材料蓖麻種子和種仁中粗脂肪含量

由表2可以看出：12個蓖麻材料中百粒種子粗脂肪含量、種子中粗脂肪含量、種仁中粗脂肪含量范圍分別為12.09～17.78 g、46.81%～53.61%、63.14%～70.50%，并且差異均達到極顯著水平(P<0.01)。

2.3 不同材料蓖麻種子中脂肪酸含量測定

對不同材料蓖麻種子制備的脂肪酸甲酯進行色譜分析，通過檢索和計算，得到不同材料的粗脂肪中8種脂肪酸組成成分的含量，見表3。折算出12種材料蓖麻種子中每種脂肪酸的含量，見表4。

蓖麻油酸是蓖麻粗脂肪的主要成分，也是蓖麻油重要產品—癸二酸的原料[20]。從表3可以看出：蓖麻油酸在粗脂肪中占有絕對優勢，達到83.85%～87.62%，棕櫚酸、硬脂酸、花生酸、油酸、亞油酸、亞麻酸、花生一烯酸在粗脂肪中的質量分數分別為1.12%～1.61%、1.21%～1.61%、0.05%～0.08%、3.53%～4.92%、5.35%～6.81%、0.52%～0.79%、0.42%～0.55%；這12種材料的粗脂肪中8種脂肪酸含量差異均達極顯著水平(P<0.01)。

從表4可以看出：12個蓖麻材料種子中，棕櫚酸、硬脂酸、花生酸、油酸、亞油酸、亞麻酸、花生一烯酸、蓖麻油酸質量分數范圍分別為0.56%～0.79%、0.58%～0.82%、0.02%～0.04%、1.67%～2.44%、2.67%～3.38%、0.25%～0.40%、0.21%～0.27%、39.83%～46.33%，并且這12個材料的種子中8種脂肪酸含量差異均達極顯著水平(P<0.01)。

2.4 數據分析結果

2.4.1 12個蓖麻材料的聚類分析結果

對12個蓖麻材料基于粗脂肪含量進行聚類，結果見圖1；基于種子中8種脂肪酸含量進行聚類，結果見圖2；基于種子中蓖麻油酸含量進行聚類，結果見圖3。

由圖1可以看出，12個材料分為4類，I：通蓖6號、通蓖7號、哲蓖4號、通蓖9號、06404，此類種子粗脂肪含量較高；Ⅱ：通蓖8號、通蓖10號、通蓖5號、哲蓖3號，此類種子粗脂肪含量較低；Ⅲ：1987、4019，此類種子粗脂肪含量最低；Ⅳ：2129，此類種子粗脂肪含量最高。

由圖2可以看出，12個材料分為5類，I：通蓖6號、通蓖9號、通蓖7號、06404；Ⅱ：通蓖5號、通蓖10號、哲蓖3號、通蓖8號；Ⅲ：1987、4019；Ⅳ：哲蓖4號；Ⅴ：2129。

表3 粗脂肪中脂肪酸組成成分質量分數/%

表4 蓖麻種子中脂肪酸組成成分質量分數/%

圖1 基于種子中粗脂肪含量聚類

圖2 基于種子中8種脂肪酸含量聚類

圖3 基于種子中蓖麻油酸含量聚類

由圖3可以看出，12個材料分為5類，I：通蓖5號、通蓖10號、哲蓖3號、通蓖8號，此類種子中蓖麻油酸含量較低；Ⅱ：1987、4019，此類種子蓖麻油酸含量最低；Ⅲ：通蓖7號、06404、通蓖6號、通蓖9號，此類種子蓖麻油酸含量中等；Ⅳ：哲蓖4號，此類種子蓖麻油酸含量較高；Ⅴ：2129，此類種子蓖麻油酸含量最高。

基于種子中粗脂肪含量和8種脂肪酸含量進行聚類的結果不相同，這說明需要對種子中粗脂肪酸含量與8種脂肪酸的關系做進一步分析；基于種子中8種脂肪酸含量和蓖麻油酸含量進行聚類的結果基本一致，說明由于蓖麻油酸在粗脂肪中的比重大，在基于種子中8種脂肪酸含量進行聚類時主要以蓖麻油酸含量為參考。

2.4.2 種子中粗脂肪含量和8種脂肪酸含量的線性回歸分析

對種子中粗脂肪含量和8種脂肪酸含量進行線性回歸分析，得到回歸方程：

Y=-2.985×X1+0.575×X2+83.324×X3-0.418×X4+3.894×X5-4.661×X6-11.453×X7+0.953×X8+1.692

式中：Y為種子中粗脂肪質量分數；X1～X8分別為種子中棕櫚酸、硬脂酸、花生酸、油酸、亞油酸、亞麻酸、花生一烯酸、蓖麻油酸質量分數。

從回歸方程可以看出，種子中的粗脂肪含量與與硬脂酸、花生酸、亞油酸、蓖麻油酸含量呈正相關，與棕櫚酸、油酸、亞麻酸、花生一烯酸含量成負相關。

3 討論與結論

采用索氏提取法、毛細管氣相色譜法，首次對內蒙古地區8個品種、4個品系共12個蓖麻材料種子中的粗脂肪含量、脂肪酸組成進行測定，用IMB SPSS Statistics 19軟件對數據進行分析，以期為內蒙古地區蓖麻高油品質育種研究及化工原料的選擇提供參考數據。12個蓖麻材料的種子百粒質量、種仁百粒質量、種仁率、百粒種子粗脂肪含量、種子中粗脂肪含量、種仁中粗脂肪含量差異均達到極顯著水平；蓖麻油酸是蓖麻粗脂肪的主要成分；12個材料的粗脂肪中8種脂肪酸含量、種子中8種脂肪酸含量差異均達極顯著水平；基于種子中粗脂肪含量和種子中8種脂肪酸含量進行聚類的結果不相同，基于種子中8種脂肪酸含量和種子中蓖麻油酸含量進行聚類的結果基本一致。對種子中粗脂肪含量和8種脂肪酸含量進行線性回歸分析，從回歸方程可以看出，種子中的粗脂肪含量與與硬脂酸、花生酸、亞油酸、蓖麻油酸含量成正相關，與棕櫚酸、油酸、亞麻酸、花生一烯酸含量成負相關。

在中國內蒙古，由于蓖麻產量低、收購價格低，導致蓖麻種植面積大量萎縮，蓖麻種子供不應求，所以蓖麻的首要育種目標一直是高產，只是在最近幾年才開始注重其品質，即含油率，但是也只是以百粒質量、種仁率、種仁中粗脂肪含量為指標的較多[21-24]，少數品種提到粗脂肪中蓖麻油酸的含量[25-27]，這種評價不夠直觀。對于哲蓖3號、哲蓖4號、通蓖5號、通蓖6號、通蓖7號、通蓖8號、通蓖9號、通蓖10號這8個品種，從蓖麻油生產企業的角度，如果僅以百粒重為指標，則優選哲蓖3號、哲蓖4號和通蓖7號；僅以種仁率為指標，則優選通蓖7號、通蓖5號和哲蓖3號；僅以種仁中粗脂肪含量為指標，則優選通蓖10號、通蓖9號和哲蓖4號；如綜合考慮百粒質量、種仁率和種仁中粗脂肪含量，則用百粒質量×種仁率×種仁中粗脂肪含量，得到種子中粗脂肪含量，結果是優選哲蓖4號、哲蓖3號和通蓖7號，但是必須通過計算來確定；如果在3個指標的基礎上，再加上粗脂肪中蓖麻油酸含量，則用百粒質量×種仁率×種仁中粗脂肪含量×粗脂肪中蓖麻油酸含量，得到的結果也是優選哲蓖4號、哲蓖3號和通蓖7號，但是計算更加繁瑣。如果直接以種子中粗脂肪的含量和種子中蓖麻油酸的含量為指標，即可直接優選出哲蓖4號。因此，建議蓖麻品種審定時，應注重對品質指標的測定，而且以種子中粗脂肪和蓖麻油酸含量為指標會更加直觀。4個品系材料，如果以種子百粒質量、種仁率、種子中粗脂肪含量和種子中蓖麻油酸含量作為親本選擇指標，首選的親本應該是2129。

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Seed Characteristics and Fatty Acid Composition of Castor(Ricinus Communis L.)Varieties in Neimenggu

Zhao Yong1Huang Fenglan1,2Peng Mu1,3Zhu Guoli2,4He Zhibiao2,4Zhang Zhiyong2,4Luo Rui5Chen Xiaofeng1

(College of Life Science，Inner Mongolia University for the Nationalities1，Tongliao 028000)(Inner Mongolia Industrial Engineering Research Center of Universities for Castor2，Tongliao 028000)(College of life sciences，Northeast Forestry University3，Haerbin 150040)(Tongliao Academy of Agricultural Science4，Tongliao 028000)(College of Agriculture，Inner Mongolia University for the Nationalities5，Tongliao 028000)

The first for the Neimenggu 12 materials castor seed Crude fat content of research，it is include 8 varieties and 4 strains.The study by using soxhlet extraction method and capillary gas chromatography the final analysis of data use IMB SPSS Statistics 19 software in order to provide a reference for breeding high quality of castor oil and chemical raw marerials of choice.The results were follows：12 castor seed material kernel mass，seed kernel kernel mass，seed kernel a hundred seeds fat content，seeds fat content，seed kernel fat content，difference extremely level.Ricinoleate is the main component of castor crude fat.According to seeds of crude fat and 8 kingds of fatty acid content cluster analysis result are not identical meanwhile 8 kinds of fatty acid content in seeds and ricinoleate content in seeds cluster analysis result are identical.The seeds are eight kinds of crude fat content and fatty acid content of linear reghession analysis，the result show that in seeds of the crude fat content with stearic，arachidic acid，linoleic acid，ricinoleate a positive correlation but in seeds of the crude fat content with palmitic acid，oleic acid，linolenic acid，arachidonic acid a negative correlation.

castor，fatty acid，unsaturated fatty acid，ricinoleic acid

TQ646

A

1003-0174(2016)02-0116-06

國家自然科學基金(30760123，31160290)，國家農業部公益性行業科研專項(201003057)，內蒙古自治區高等學校“青年科技英才支持計劃”(NJYT-14-A10)，市校合作項目(SXZD2012018)，內蒙古自治區高校蓖麻產業工程技術研究中心開放基金(BMYJ2011009)

2014-10-17

趙永，男，1990年出生，碩士，植物生物化學與分子生物學

黃鳳蘭，女，1973年出生，博士，教授，蓖麻分子育種