蒙古櫟燃料乙醇原料林不同家系橡實成分分析1）

祝旭加，孫岳胤，吳迪，邢少博

（牡丹江林業(yè)科學研究所，黑龍江 牡丹江 157010）

蒙古櫟（Quercus mongolica Fisch.），殼斗科（Fagaceae）櫟屬植物。廣泛分布于黑龍江省大、小興安嶺，張廣才嶺和三江平原，是黑龍江省次生林中最重要的建群種［1］。

隨著我國生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，開展非糧乙醇燃料的研究勢在必行。而蒙古櫟果實大、產(chǎn)量高、種仁淀粉含量高等特點，使其成為生產(chǎn)燃料酒精質(zhì)優(yōu)價廉的原料，可為我國的生物質(zhì)燃料工業(yè)提供豐富的可再生原料。在東北地區(qū)，蒙古櫟、遼東櫟等橡實資源相當豐富，分布廣泛，面積大。黑龍江省僅蒙古櫟就達246萬hm2，年產(chǎn)橡實200萬t以上［2］。

因此，本文從非糧乙醇燃料的角度出發(fā)，對所選擇的蒙古櫟不同家系的橡實成分進行分析，為非糧乙醇燃料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供技術(shù)支持。

1 研究材料

本次研究所選取的33株優(yōu)樹分別來源于東京城、林口、綏陽、樺南等地。其中5株來源于林口，10株來源于綏陽，8株來源于東京城，10株來源于樺南。各地點氣象資料見表1。

表1 各優(yōu)樹來源地氣象資料 ℃、mm、d、h

2 研究方法

橡實收集后，采用55℃溫水燙30min后，陰涼通風處晾干。在本次研究中，可溶性糖采用蒽酮比色法，蛋白質(zhì)采用GB／T5009.5－2003中的第一法，淀粉采用GB／T5009.9－2003中的酶水解法，脂肪采用 GB／T5009.6－2003中的酸水解法，粗纖維采用GB／T5009.10－2003，灰分采用 GB／T5009.4－2003，單寧采用分光光度計法。每個家系不同成分按上述方法測定3次。

3 研究結(jié)果

蒙古櫟不同家系的橡實可溶性糖、蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪、粗纖維、灰分、單寧等成分分析結(jié)果見表2?？紤]淀粉、可溶性糖和粗纖維都可以作為生產(chǎn)乙醇的原料［3］，我們把淀粉、可溶性糖和粗纖維的總含量也列在了表2中。

表2 蒙古櫟不同家系橡實成分分析 %

從表2中可以看出，不同家系蒙古櫟橡實成分存在差異，灰分含量1.64%～3.46%，蛋白質(zhì)含量2.33%～10.28%，粗纖維含量3.01%～14.74%，淀粉含量20.18%～57.93%，可溶性糖含量5.59%～32.78%，脂肪含量0.84%～2.08%，單寧含量5.45%～9.27%，淀粉、可溶性糖和粗纖維的總含量39.25%～79.09%。這也從側(cè)面說明，蒙古櫟作為能源林，進行優(yōu)良品系的選育工作是很有必要的。

3.1 不同家系蒙古櫟橡實成分差異

對不同家系蒙古櫟橡實成分進行方差分析，結(jié)果見表3。

表3 不同家系橡實成分方差分析

從表3中，我們可以看出，不同家系的蒙古櫟橡實中，灰分、蛋白質(zhì)、粗纖維、淀粉、可溶性糖、脂肪和單寧的含量在P＜0.05的顯著水平下，差異顯著。

我們對不同家系的淀粉、可溶性糖和粗纖維的總體含量進行多重比較分析，目的是初步能選出作為蒙古櫟乙醇燃料林的優(yōu)良家系。多重比較結(jié)果見表4。

表4 淀粉、可溶性糖和粗纖維總量的多重比較 （P＜0.05）

從表4中，我們可以看出，TPC－04（79.36%）的淀粉、可溶性糖和粗纖維的含量大于含量最低的家系 HNQX－09 （39.23%）50.57%，大 于 平 均 值（60.46%）23.82%。其 中 TPC－04、TPC－10、HS－03、TPC－01、HS－02、TPC－07、LH－01、TPC－02、HS－01、HS－04、TPC－05、TPC－06、NXQX－07、TPC－08、DJCHS－08、TPC－03、HNQX－10、HNQX－06等18個家系分別大于平均值（60.46%）23.82%、22.22%、21.06%、20.12%、18.31%、16.71%、16.36%、14.18%、14.07%、13.18%、11.98%、6.78%、5.84%、5.66%、2.10%、1.90%、0.92%、0.21%。如選擇大于群體平均值10%以上者為優(yōu)良家系，則所選33個家系中 TPC－04、TPC－10、HS－03、TPC－01、HS－02、TPC－07、LH－01、TPC－02、HS－01、HS－04、TPC－05等11個家系可初步經(jīng)成分分析篩選為優(yōu)良家系。

3.2 橡實處理方法對淀粉及可溶性糖含量的影響

蒙古櫟橡實采收后，橡實內(nèi)的象鼻蟲幼蟲由于橡實內(nèi)部環(huán)境（包括水分，溫度等）的改變而改變其作息規(guī)律，象鼻蟲幼蟲會逐漸嗑食橡仁，直至橡仁被完全嗑食。因此，蒙古櫟橡實采集后，需要對橡實進行噴藥、水浸等方法［5－7］進行處理以殺死象鼻蟲幼蟲。本文為了最大化的保存橡實原料，采用了水浸法進行種子處理。但是，橡實作為乙醇燃料原料，所利用的部分主要為淀粉，而橡實淀粉分為直鏈淀粉和支鏈淀粉［4］，并且，直鏈淀粉可溶于水［3－4］。采用水浸法處理的橡實，部分直鏈淀粉可能會在酶的作用下，糖化生成葡萄糖，這也許在無形中減少了橡實中淀粉的總體含量。因此，我們采用做散點圖（見圖1）和相關(guān)性分析（表4）的方法，對橡實處理方法對橡實中淀粉含量和可溶性糖的影響進行了研究。

圖1 不同家系淀粉含量與可溶性糖的關(guān)系

從圖1中，可以看出可溶性糖含量低的家系，其淀粉含量相對較高，而可溶性糖含量高的家系，淀粉含量相對較低。因此，我們進一步對橡實淀粉與可溶性糖含量進行相關(guān)性分析，結(jié)果見表5。

表5 橡實淀粉含量與可溶性糖含量的關(guān)系

從表5的結(jié)果中我們可以看出，橡實中淀粉含量與可溶性糖含量之間的相關(guān)系數(shù)為－0.313，且其在雙側(cè)顯著性值為 ，這表示在（P＜0.01）的顯著水平下兩者存在著不完全的負相關(guān)關(guān)系。這說明，采用水浸法處理的橡實中的淀粉含量越小，可溶性糖的含量會相對較高，但這種影響具體有多大，還需要做大量的工作。

4 建議與討論

4.1 從蒙古櫟橡實成分分析結(jié)果來看，不同家系蒙古櫟橡實成分差異比較大。這從另一個方面告訴我們，蒙古櫟作為乙醇原料的樹種，對其優(yōu)良遺傳資源的篩選很有必要。

4.2 蒙古櫟淀粉中的直鏈淀粉能夠溶于水，利用淀粉制造燃料乙醇，其化學反應中，淀粉先糖化為葡萄糖，然后才能轉(zhuǎn)化為乙醇。對于生產(chǎn)乙醇為目的的橡實處理，采取水浸法處理橡實可能是不妥當?shù)?，具體的橡實處理方法還需進行進一步研究確定。

4.3 隨著科技的發(fā)展，利用粗纖維生產(chǎn)乙醇的技術(shù)也在逐步成熟，因此，橡實中可生產(chǎn)乙醇的部分不僅是淀粉，還應包括可溶性糖和粗纖維。所以，在以生產(chǎn)能源乙醇為原料的蒙古櫟能源樹種優(yōu)良家系選育，不僅要考慮橡實中淀粉含量的高低，還應該考慮可溶性糖和粗纖維的含量是有意義的。

4.4 本次研究中，我們采用55℃溫水燙30min的方法來處理橡實。也許，這樣的做法，導致了橡實淀粉中直鏈淀粉在溫水中分解成了葡萄糖，從而使得整個試驗結(jié)果中，部分家系中橡實淀粉含量偏低，而可溶性糖的含量偏高。但這種方法對橡實淀粉含量的影響具體有多大，還需要進一步試驗證實。

［1］ 《黑龍江森林》編輯委員會.黑龍江森林［M］.哈爾濱：東北林業(yè)大學出版社，1980.

［2］ 王守本，費維烈，劉中文.柞樹副產(chǎn)物的利用價值［J］.中國林副特產(chǎn)，1991（1）：42.

［3］ 日本能源學會.生物質(zhì)和生物能源手冊［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2007.

［4］ 謝濤.橡實淀粉主要理化功能特性的研究［D］.長沙：中南林學院，2002.

［5］ 石建偉，何山林，王俊峰，等.櫟類直播造林技術(shù)要點［J］.河南科技，2006（11）：13.

［6］ 姚國年，吳耀先，白榮芬，等.麻櫟種子滅蟲、貯藏處理方法效果初探［J］.遼寧林業(yè)科技，2004（6）：9－11.

［7］ 崔建國，崔文山，鄧麗琴，等.蒙古櫟育苗試驗［J］.遼寧林業(yè)科技，2005（3）：13－14.