李文瑩 ，劉美蘭 ，張 琳 ，譚曉風(fēng) ，張帆航 ，王自重

（1.中南林業(yè)科技大學(xué) 經(jīng)濟(jì)林培育與保護(hù)省部共建教育部重點試驗室，湖南 長沙 410004；2.湖南省永州市森林資源監(jiān)測中心，湖南 永州 425000）

油桐Vernicia fordii又名三年桐，是大戟科油桐屬落葉喬木。油桐原產(chǎn)于中國，是世界著名的油料樹種，與油茶Camellia oleifera、核桃Juglan sregia、烏桕Sapium sebiferum并稱為我國四大木本油料植物[1]。油桐在我國的栽培范圍很廣，品種資源豐富，在湖南、湖北、貴州和臺灣等16個省、市、自治區(qū)均有栽培分布[2]。油桐具有結(jié)實早、產(chǎn)量高等優(yōu)良特性，用油桐種子榨取的桐油是世界上最優(yōu)質(zhì)的干性油。桐油是由軟脂酸（C16:0）、硬脂酸（C18:0）、油酸（C18:1）、亞油酸（C18:2）、亞麻酸（C18:3）以及桐酸（C18:3）這6種脂肪酸構(gòu)成的天然的甘油三酸酯混合物，其中的α-桐酸是桐油脂肪酸的主要組成成分，占桐油脂肪酸成分的70%以上[3]。桐油具有干燥快、比重輕、光澤好、不導(dǎo)電、抗冷熱及防腐、防銹、耐酸、耐堿等優(yōu)良特性，是一種重要的工業(yè)原料和環(huán)保涂料。油桐種子含油率一般在50%～70%之間，其油脂中不飽和脂肪酸成分高達(dá)94%左右，而油茶、烏桕、核桃的含油率分別在40%、40%和65%～70%，相比而言，油桐含油率相對較高，是一種十分優(yōu)質(zhì)的木本油料植物[4-8]。

在生產(chǎn)應(yīng)用上，選擇高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病的優(yōu)良品種是其選優(yōu)的主要目標(biāo)[9]。油桐良種推廣已經(jīng)在河南、廣西兩省區(qū)取得初步成效，大大提高了兩地油桐產(chǎn)量，優(yōu)化了桐林結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了油桐的豐產(chǎn)與穩(wěn)產(chǎn)[10-11]。中南林業(yè)科技大學(xué)在湖南省湘西自治區(qū)永順縣青坪鎮(zhèn)建立了70多hm2的油桐種質(zhì)資源庫，保存各種油桐資源共計300多份。為給油桐良種的選擇與生產(chǎn)推廣提供理論依據(jù)，以選取于中南林業(yè)科技大學(xué)油桐試驗基地的4個油桐優(yōu)良家系為研究材料，對其果實性狀、種子性狀、桐油油脂脂肪酸成分及桐油油脂的理化性質(zhì)進(jìn)行了比較分析，旨在從中篩選出更具優(yōu)勢的優(yōu)良家系。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗材料選自位于湖南省永順縣青坪鎮(zhèn)中南林業(yè)科技大學(xué)油桐試驗基地——國家油桐種質(zhì)資源保存庫，根據(jù)其性狀表現(xiàn)，選出4個優(yōu)良家系，分別編號為 P005、P007、P009、P012。于 2016年10月中旬從4個家系上各采集大小較為一致的單果30枚用于測量果實性狀，剝出鮮籽，用于后續(xù)測量各家系的種仁性狀、桐油油脂脂肪酸成分以及油脂的理化性質(zhì)。

1.2 試驗方法

1.2.1 果實經(jīng)濟(jì)性狀的測量方法

使用游標(biāo)卡尺和電子天秤測量鮮果樣品的果高、果徑、果皮厚度、單果質(zhì)量、鮮籽質(zhì)量，并按如下公式計算鮮出籽率。

鮮出籽率(%)＝(鮮籽質(zhì)量/鮮果質(zhì)量)×100%；

出仁率(%)＝(烘干仁重/烘干籽質(zhì)量)×世隔絕100%。

1.2.2 油脂的提取及其理化性質(zhì)分析

采用索氏提取法提取桐籽中的油脂，依據(jù)GB/T 5512-2008[12]中規(guī)定的具體方法進(jìn)行操作，并按如下公式計算出油率：

出油率(%)＝(提取的油脂質(zhì)量/種仁粉末質(zhì)量)×100%。

理化性質(zhì)的分析指標(biāo)主要有油脂的碘值、酸值、皂化值和折光指數(shù)。碘值的檢驗，使用標(biāo)準(zhǔn)韋氏液法；酸值的測定，依據(jù)SN/T0801.19-1999（進(jìn)出口動植物油脂游離脂肪酸和酸價檢驗方法）；皂化值的測量，采用酸堿中和法；使用阿貝折光儀測定[13-15]折光指數(shù)。

1.2.3 桐油油脂甲脂的制備

采用氫氧化鈉-甲醇法進(jìn)行油脂甲酯化處理：用膠頭滴管吸取樣油，滴5滴于10 mL的試管中，加入0.5 moL·L-1的氫氧化鈉——甲醇溶液2 mL后搖勻，于60 ℃下水浴30 min完成甲酯化，從水浴鍋中取出試管并加入正己烷2 mL，搖勻，靜置分層后取上清液進(jìn)行氣相色譜分析[16]。

1.2.4 脂肪酸成分的氣相色譜分析

利用氣相色譜儀分析桐油油脂脂肪酸成分，氣相色譜儀為日本島津公司的SHIMADZU GC-2014，氫火焰檢測器；色譜柱為FUSED SILICA Capillarg Column（石英毛細(xì)管柱），柱長60 m，柱徑為（0.25 μm×0.25 μm）；載氣為氮氣，壓強(qiáng)為78 kPa；分流比為100∶1；燃?xì)鉃闅錃猓?0 mL·min-1）；進(jìn)樣口溫度為250 ℃；柱溫為190 ℃；檢測器溫度為250 ℃。

1.2.5 數(shù)據(jù)分析及圖表制作

使用Microsoft Excel 2016對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總整理及繪制表格；使用SPSS 19.0對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，包括平均值、標(biāo)準(zhǔn)差的計算及相關(guān)性的分析；條形圖和折線圖均使用OriginPro 9.0繪制。

2 結(jié)果分析

2.1 油桐4個優(yōu)良家系果實各性狀指標(biāo)的測定結(jié)果

4個油桐優(yōu)良家系果實各性狀指標(biāo)的測定結(jié)果如圖1。由圖1 可知，4個優(yōu)良家系果實的平均果高為55.06 mm，其中最高的是家系P012，其平均果高為58.82 mm；4個優(yōu)良家系果實的平均果徑為55.82 mm，其中家系P012的平均果徑最大，為57.43 mm，說明果實大小差異不太明顯；4個優(yōu)良家系的平均果皮厚度為5.76 mm，其中家系P009的平均果皮厚度最薄，家系P005的果皮最厚。4個優(yōu)良家系的平均單果質(zhì)量為67.19 g，其中家系P012的平均單果質(zhì)量超過70 g，家系P009的平均單果質(zhì)量最低，其平均單果質(zhì)量為58.58 g；4個優(yōu)良家系果實的鮮籽質(zhì)量幾乎都在30 g以上，其平均鮮籽質(zhì)量為33.05 g，其中家系P012的最重，其平均鮮籽質(zhì)量為35.04 g；家系P007的次之，其平均鮮籽質(zhì)量為33.43 g；家系P009的平均鮮籽質(zhì)量最輕，為31.71 g。4個優(yōu)良家系果實的平均鮮出籽率為49.44%，且大部分單果鮮出籽率都在48%以上；其中，家系P009的鮮出籽率最高，其平均出籽率為54.10%；而家系P005的鮮出籽率最低，為46.12%。

油桐4個優(yōu)良家系果實各性狀指標(biāo)間的相關(guān)性分析結(jié)果見表1。由表1可知，油桐4個優(yōu)良家系果實各性狀指標(biāo)之間存在著既相互促進(jìn)又相互制約的關(guān)系：單果質(zhì)量和果徑、鮮籽質(zhì)量和果徑間均呈極顯著正相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)分別為0.830、0.791；鮮出籽率和單果質(zhì)量間呈極顯著負(fù)相關(guān)，其r值為-0.752；鮮籽質(zhì)量和單果質(zhì)量之間呈顯著正相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)為0.619；鮮出籽率和果徑、果皮厚度間均呈顯著負(fù)相關(guān)，其r值分別為-0.559和-0.704。

圖1 4個油桐優(yōu)良家系果實各性狀指標(biāo)的測定結(jié)果Fig.1 Fruit characters of four tung superior families

表1 4 個油桐優(yōu)良家系果實各性狀指標(biāo)間的相關(guān)性分析結(jié)果?Table 1 Correlation among fruit characters in four tung superior families

2.2 油桐4個優(yōu)良家系種子各性狀指標(biāo)的測定結(jié)果

油桐4個優(yōu)良家系種子各性狀指標(biāo)的測定結(jié)果如圖2所示。由圖2 可知，4個優(yōu)良家系果實的干出仁率相差較大，家系P005的平均干出仁率最高，為69.10%；家系P009的平均干出仁率最低，在53%～54%之間，與家系P005相差近13%；家系P007和家系P012的干出仁率之差小，且均超過了59%。4個優(yōu)良家系種仁的出油率均在50%以上，且家系內(nèi)個體間出油率的差別小。其中，家系P012的種仁出油率最高，平均出油率為62.49%；家系P007和家系P009的種仁其平均出油率均較低，分別為51.55%和51.09%。以4個優(yōu)良家系桐籽的平均干出仁率和平均出油率作為變量，家系P005、家系P007、家系P009、家系P012的每克烘干桐籽可以分別得到0.368、0.308、0.274及0.369 g的桐油。故家系P005和家系P012的種仁性狀表現(xiàn)均較好，而家系P009的種仁性狀表現(xiàn)相對較差。

圖2 4個油桐優(yōu)良家系種子性狀的測定結(jié)果Fig.2 Seed characters of four tung superior families

2.3 油桐4個優(yōu)良家系的桐油其脂肪酸成分的分析結(jié)果

油桐4個優(yōu)良家系的桐油其脂肪酸的成分與含量分別如圖3與4所示。油桐4個優(yōu)良家系的桐油其飽和脂肪酸含量為5%～6%，不飽和脂肪酸含量為94%～95%。其中，家系P005和家系P007的不飽和脂肪酸含量均相對較高，其平均不飽和脂肪酸含量分別為94.704%和94.581%；家系P009和家系P012的不飽和脂肪酸含量均相對較低，其平均不飽和脂肪酸含量分別為94.213%和94.193%。油桐4個優(yōu)良家系的桐油其桐酸含量均在80%左右；其中，家系P005和家系P007的桐酸含量均超過80%，尤其是家系P007，其平均桐酸含量為82.292%；而家系P009和家系P012的桐酸含量均未達(dá)到80%，家系P009的平均桐酸含量最低。在油桐4個優(yōu)良家系的桐油中，α-桐酸含量最高的是家系P005，其平均含量為78.987%；家系P009的α-桐酸含量最低，平均含量為74.142%。家系P005的β-桐酸含量最低，其平均值僅為2.972%；家系P007和家系P009的β-桐酸含量均相對較高，均超過了5%。

圖3 4個油桐優(yōu)良家系的桐油其脂肪酸的成分與含量Fig .3 Tung oil fatty acid composition of four tung superior families

圖4 4個油桐優(yōu)良家系桐油飽和脂肪酸與不飽和脂肪酸的成分比Fig.4 Ratio of saturated fatty acids to unsaturated fatty acids in tung oil

2.4 油桐4個優(yōu)良家系的桐油其油脂理化性質(zhì)的分析結(jié)果

油桐4個優(yōu)良家系的桐油其油脂理化性質(zhì)的測定結(jié)果如表2所示。由表2 可知，4個優(yōu)良家系的桐油其酸值在0.722～1.128 mg KOH·g-1之間，其中，家系P009的平均酸值最低，而家系P012的平均酸值最高，家系P005和家系P007的酸值相近，均在0.8 mg KOH·g-1左右。4個優(yōu)良家系的桐油其碘值較為接近，均在1.582～1.599 g·g-1之間。其中，家系P012桐籽的碘值最高，其平均碘值為1.599 g·g-1；家系P007的碘值略低于其余3個家系，其平均碘值為1.561 g·g-1。4個優(yōu)良家系的桐油其皂化值間的差距很大，最高值與最低值之間相差大約35.2 mg·g-1。其中，家系P009的皂化值最高，平均皂化值達(dá)到200 mg·g-1，家系P005的皂化值最低，家系P007和家系P012的皂化值雖略高于家系P005，但仍遠(yuǎn)低于家系P009。4個優(yōu)良家系的桐油其折光指數(shù)在1.519～1.521 N之間，家系P005、家系P007和家系P012的平均折光指數(shù)均達(dá)到1.520 N。其中，家系P007的折光指數(shù)最高，其最高折光指數(shù)為1.521 N，家系P009的折光指數(shù)最低，其平均折光指數(shù)為1.519 N。

表2 油桐4個優(yōu)良家系桐油油脂理化性質(zhì)的測定結(jié)果Table 2 Physicochemical properties of tung oil

3 結(jié)論與討論

油桐是我國重要的工業(yè)油料樹種，用油桐種子榨出來的油被稱作桐油。桐油在植物油中是最優(yōu)質(zhì)的干性油，是制作涂料、高級印刷油墨的基本原料。桐油干燥以后所形成的皮膜不但堅硬耐磨、防水耐堿，還可以作為防銹油、防水涂料等使用，被廣泛應(yīng)用于木材、金屬制品以及建筑的表面保護(hù)和裝飾處理中。桐籽榨油后剩余的桐子殼不但可以作為活性炭和生物能源的生產(chǎn)原料，還能夠提取出用于制作木糖醇、栲膠和培養(yǎng)基等化工產(chǎn)品。隨著全世界石油能源的日漸枯竭，以及燃油帶來的環(huán)境污染問題的加劇，開發(fā)新型可再生生物能源已成為當(dāng)務(wù)之急。桐油是一種甘油三酯的混合物，通過酯的反應(yīng)可以生產(chǎn)出生物柴油。在桐油加工過程中所產(chǎn)生的桐子殼等副產(chǎn)品，經(jīng)過空氣隔絕高溫催化裂解，可以得到大量氣、液、固體燃料，因此，將油桐作為一種能源樹種來栽培，為未來緩解我國能源短缺問題提供了可能[17]。然而，在油桐的栽培生產(chǎn)中，還存在著低產(chǎn)林比重大，品種混雜、良莠不齊，果實產(chǎn)量低等問題[18]。因此，選育出高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的油桐家系并將其推廣種植，這是油桐生產(chǎn)的重要發(fā)展方向。油桐在我國分布范圍非常廣范，品種資源十分豐富，然而自20世紀(jì)90年代以來，尤其是近十年來，隨著人工合成油漆的大量上市和地方性政策的不斷改變，油桐種質(zhì)資源遭到破壞。但是，近年來我國桐油價格不斷提高，桐油市場供不應(yīng)求，恢復(fù)油桐生產(chǎn)，發(fā)揮桐油在生物質(zhì)能源等方面的作用已成為必然趨勢。

本文對油桐4個優(yōu)良家系桐籽油脂理化性質(zhì)的評定，主要是從其酸值、碘值、皂化值及折光指數(shù)4個方面來進(jìn)行的。酸值，又叫作酸價，指的是吸收1 g桐油中的游離脂肪酸所需的氫氧化鉀的毫克數(shù)。酸值越小則桐油的品質(zhì)越好，酸值過高會導(dǎo)致桐油膠化時間不正常，進(jìn)而影響桐油的加工處理及產(chǎn)品質(zhì)量，一般桐油的酸值處于3～6的為好。每百克桐油所能吸收的碘的克數(shù)叫作桐油的碘值。碘值是用來衡量油脂干燥性能的指標(biāo)，碘值越高，油脂所含的不飽和脂肪酸越多，油脂的干燥性能也越好。油脂的碘值在130以上時即為干性油，桐油的碘值一般為163～173，因此桐油是優(yōu)質(zhì)的干性油。皂化值指的是每克桐油皂化時消耗的氫氧化鉀的毫克數(shù)，皂化值是用來表示桐油的純度以及制皂時加堿量的參考依據(jù)。油脂的分子量越小，其皂化值就越大，折光指數(shù)也越大。桐油的皂化值一般為190～195。折光指數(shù)指的是光線經(jīng)過空氣射入桐油后，光線的射入角與折射角的正弦之比。桐油的折光指數(shù)在植物油中較高，一般在1.516～1.524之間。充分成熟的油桐籽不僅含油量高，而且不飽和脂肪酸的含量高，酸值低、碘值高、折光指數(shù)大，因此桐油的折光指數(shù)既可以作為判斷桐油純度的依據(jù)，也可以作為判定桐油的碘值或是否酸敗的間接參考值[8]。

對油桐試驗基地4個優(yōu)良家系的果實性狀、種仁性狀、脂肪酸成分及油脂理化性質(zhì)指標(biāo)的測定結(jié)果表明，油桐家系P012的果實在果高、果徑、單果質(zhì)量及鮮籽質(zhì)量這幾個指標(biāo)上均優(yōu)于其他3個家系，其果皮厚度及鮮出籽率在4個優(yōu)良家系中也均處于中上水平，綜合各項指標(biāo)來看，其果實性狀最好；家系P005和家系P012的種子性狀均較好，二者之間雖然在干出仁率和出油率上存在一定的差異，但其單位種仁出油量間的差異?。?個優(yōu)良家系的桐油其不飽和脂肪酸的含量約為95%，其中桐酸占80%左右。桐酸分為α-桐酸和β-桐酸兩種，其中α-桐酸所具有的共軛三烯結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其性質(zhì)極其活潑，易受溫度、光線及微量硫、硒、碘等物質(zhì)的影響而轉(zhuǎn)變?yōu)棣?桐酸，影響桐油后期貯藏與利用，而4個油桐優(yōu)良家系的α-桐酸含量均在74%以上，β-桐酸含量均低于5.4%，說明桐油質(zhì)量好[19]。由油桐果實各性狀指標(biāo)間的相關(guān)性分析結(jié)果可知，油桐果實各性狀指標(biāo)間存在著千絲萬縷的聯(lián)系。果實的大小、重量、鮮果出籽率等指標(biāo)與其產(chǎn)量密切相關(guān)，在種子出油率一定的條件下，果實體積越大、重量越重、出籽率越高，種植油桐所帶來的經(jīng)濟(jì)效益則越好，因此在選育油桐良種過程中，可以通過果實各個性狀間的相關(guān)性來輔助預(yù)測目標(biāo)性狀的表現(xiàn)情況，以選擇出經(jīng)濟(jì)性狀優(yōu)良的優(yōu)良家系。油桐的經(jīng)濟(jì)價值主要來自于桐油，因此油桐種仁出油率的高低對于評價油桐家系是否優(yōu)良至關(guān)重要。從出油率來看，家系P012的出油率最高，家系P009的出油率最低，二者出油率間相差大于10%，不同家系的出油率間差異十分明顯，這就為進(jìn)一步研究油桐果實的油脂合成及代謝機(jī)理提供了良好的試驗材料。

本文所分析的4個優(yōu)良家系在果實性狀、種仁性狀、桐油的脂肪酸成分及油脂的理化性質(zhì)4個方面總體表現(xiàn)優(yōu)異，其中，家系P005的不飽和脂肪酸含量最高；家系P007的桐酸含量最高；家系P009的桐油品質(zhì)最好；家系P012的出油率最高，綜合性狀最好。相比較而言，家系P005和家系P012均有果實性狀優(yōu)良、種仁含油率高、桐油質(zhì)量好的優(yōu)勢。本文篩選出了優(yōu)良家系P005和家系P012，一方面為進(jìn)一步的油桐良種選育工作的開展提供了現(xiàn)實的依據(jù)，另一方面可直接將選優(yōu)油桐家系用于生產(chǎn)繁殖中，這對于提高油桐生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，乃至提升油桐產(chǎn)業(yè)的整體競爭力，促進(jìn)油桐產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展均有重要意義。

當(dāng)前對油桐的研究主要集中在油桐脂肪酸合成與代謝（如陳昊等人對油桐種仁不飽和脂肪酸合成途徑的解析，呂佳斌等人對油桐LACS4基因的克隆與原核及真核的表達(dá)）、油桐栽培和育種（如李澤等的根外追肥對油桐幼苗生長、光合作用及葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響）等方面[20-24]。不論是采用較為先進(jìn)的分子技術(shù)手段還是常規(guī)的選種、育種手段，最終目的都是不斷提高油桐果實產(chǎn)量、桐油質(zhì)量及成熟種仁含油率等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，并將這些研究成果投入生產(chǎn)實踐中，優(yōu)化油桐產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高油桐種植與加工利用的經(jīng)濟(jì)效益。本文主要著眼于油桐家系果實各性狀表型的研究，以求直接篩選出具有高產(chǎn)量、高品質(zhì)等比較優(yōu)勢的優(yōu)良家系，為油桐生產(chǎn)實踐和科學(xué)研究提供良種選擇與一定的理論基礎(chǔ)。

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