麻瘋樹單粒種子含油率快速無損檢測(cè)技術(shù)

吳軍 張俊輝

【摘 要】麻瘋樹是極具潛力的生物質(zhì)能源樹種之一。開發(fā)無損、快速的麻瘋樹種子含油率分析技術(shù)，有助于高含油率品種選育和種子質(zhì)量檢測(cè)。論文介紹了利用核磁共振技術(shù)和種子性狀相關(guān)性開發(fā)無損、快速檢測(cè)單粒麻瘋樹種子含油率的技術(shù)，經(jīng)過檢測(cè)的麻瘋樹種子仍然保持活力，可正常發(fā)育成植株。

【Abstract】Jatropha curcas L. is one of the biomass energy trees with great potential. The development of non-destructive and rapid seed oil yield analysis technology is helpful to the breeding of high oil yield varieties and seed quality testing. In this paper， the techniques of non-destructive and rapid testing of oil content in the single seed of Jatropha curcas L. were introduced by NMR and seed character correlation. The tested Jatropha curcas L. seeds remain viable and can develop into plants.

【關(guān)鍵詞】麻瘋樹;單粒種子;含油率;核磁共振

【Keywords】Jatropha curcas L.; single seed; oil content; NMR

【中圖分類號(hào)】S565.9? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】1673-1069（2019）09-0139-02

1 引言

麻瘋樹生長(zhǎng)速度快，適應(yīng)能力強(qiáng)，耐干旱瘠薄，種子含油量高、品質(zhì)好，是目前最有發(fā)展?jié)摿Φ纳镔|(zhì)能源樹種之一。國內(nèi)外的研究表明，培育出高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的麻瘋樹品種是影響該產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素之一[1]。麻瘋樹種子含油率與單位面積種子產(chǎn)油量直接相關(guān)，培育高含油率麻瘋樹育種材料和品種是增加產(chǎn)油量的重要途徑。種子含油率分析技術(shù)則貫穿于高含油率品種選育的全過程。同時(shí)，在麻瘋樹種子的生產(chǎn)過程中，需要對(duì)種子含油率進(jìn)行檢測(cè)，為后續(xù)油脂壓榨和成本核算等提供重要數(shù)據(jù)。因此，開發(fā)出高效、快速，同時(shí)又不影響被檢測(cè)種子萌發(fā)的分析技術(shù)，對(duì)培育高含油率麻瘋樹品種和生產(chǎn)檢測(cè)具有重要意義。

目前，脂肪測(cè)定方法主要以化學(xué)法為主，如索氏抽提法、酸水解法、蓋勃法、三氯甲烷冷浸法以及全自動(dòng)脂肪分析儀測(cè)定等[2]，常用的經(jīng)典方法是GB 5009.6—2016標(biāo)準(zhǔn)中的索氏抽提法，但這些方法的溶劑用量較大，容易造成環(huán)境污染，損壞檢測(cè)樣本，操作費(fèi)時(shí)費(fèi)力[3]。研究顯示，核磁共振（nuclear magnetic resonance，NMR）技術(shù)可以很好地適用于油脂的分析檢測(cè)[4]，如檢測(cè)食品中脂肪的含量與分布。與索氏抽提法相比，核磁共振檢測(cè)技術(shù)不需要溶劑，對(duì)環(huán)境友好，操作簡(jiǎn)單，具有快速、無損等特點(diǎn)[5]。

本文主要介紹了兩種快速、無損的麻瘋樹單粒種子含油率檢測(cè)技術(shù)[6-7]，該技術(shù)除了用于分析麻瘋樹種子的含油率外，還可為其他植物種子含油率分析技術(shù)的研發(fā)提供借鑒。

2 核磁共振法

該方法首先利用索氏法提取麻瘋樹種子油脂，建立該油脂的不同梯度量與核磁共振信號(hào)相對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)曲線;在分析單粒種子含油率時(shí)，種子通過核磁共振儀掃描可以獲得該粒種子的核磁共振信號(hào)，根據(jù)已建立的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出單粒種子油脂含量，同時(shí)，稱取單粒種子的重量，再根據(jù)公式“單粒種子含油率=單粒種子油脂含量/單粒種子重量”計(jì)算出單粒種子的含油率。在該方法推行之初，研究者用600多粒種子樣本對(duì)該測(cè)定方法的準(zhǔn)確度、精度以及穩(wěn)定性進(jìn)行了分析;研究顯示，該方法與經(jīng)典的索氏提取法測(cè)定的種子含油率正相關(guān)系數(shù)可達(dá)到0.99，可以很好地用于麻瘋樹種子含油率分析。該技術(shù)的分析過程為：將麻瘋樹種子放置在透明試管中，再將試管插入樣品孔，運(yùn)行測(cè)試軟件，同時(shí)，在軟件中輸入單粒種子的重量，在60秒以內(nèi)即可完成單粒種子的含油率分析，如圖1所示。

3 種子性狀相關(guān)系數(shù)法

利用核磁共振法測(cè)量單粒麻瘋樹種子含油率雖然快速、無損，但所需的設(shè)備昂貴，而且只能在實(shí)驗(yàn)室完成測(cè)量工作。設(shè)計(jì)一種可在野外操作，所需工具簡(jiǎn)單的測(cè)量方法，可為更多的科研工作者和生產(chǎn)者對(duì)種子含油率進(jìn)行檢測(cè)提供方便，也是對(duì)單粒種子含油率分析技術(shù)體系的拓展。

種子性狀相關(guān)系數(shù)法是通過測(cè)定麻瘋樹種子和種仁的寬度和厚度，然后通過已獲得的方程計(jì)算出種子的含油率。研究顯示，麻瘋樹種子由外面黑色的堅(jiān)硬種皮和里面白色的種仁構(gòu)成，種子的油脂儲(chǔ)存在種仁中，種仁發(fā)育越飽滿則種子含油率越高，體現(xiàn)在三維結(jié)構(gòu)上，種仁與種皮間的空隙越小。因此，研究者將上千粒種子作為分析樣本，通過測(cè)定單粒種子和種仁的三維測(cè)量數(shù)據(jù)，如圖2所示，結(jié)合核磁共振技術(shù)測(cè)定同一種子的含油率，建立了單粒種子含油率與種子三維特性的相關(guān)性方程。研究發(fā)現(xiàn)，麻瘋樹種子含油率主要與種仁、種子的寬度和厚度乘積的相關(guān)性較高，而與種子的長(zhǎng)度相關(guān)性不高，從而通過簡(jiǎn)單地測(cè)量種子和種仁的寬度和厚度，即可計(jì)算出種子的含油率。該方法可在野外完成，操作簡(jiǎn)單，只需要一個(gè)游標(biāo)卡尺即可完成單粒麻瘋樹種子含油率的無損測(cè)量，測(cè)量后的種仁仍然可以萌發(fā)成正常植株。

該方法的具體測(cè)量步驟如下：

①利用游標(biāo)卡尺等長(zhǎng)度測(cè)量工具測(cè)定發(fā)育正常、成熟的單粒麻瘋樹種子的寬度和厚度;

②小心去掉該粒麻瘋樹種子的堅(jiān)硬種皮，注意不要損傷種仁，獲得發(fā)育正常的白色種仁，使用游標(biāo)卡尺等長(zhǎng)度測(cè)量工具測(cè)定該粒麻瘋樹種仁的寬度和厚度;

③根據(jù)測(cè)量獲得的單粒麻瘋樹種子和種仁的寬度和厚度，計(jì)算出參數(shù)X值，X=（種仁寬度×種仁厚度）/（種子寬度×種子厚度）。研究顯示，X值與麻瘋樹種子含油率正相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.92;

④將X值代入公式Y(jié)（%）=-4.6582+61.6586X，測(cè)得麻瘋樹單粒種子含油率Y。該公式是研究者對(duì)上千粒麻瘋樹種子研究獲得的，隨著研究樣本的增加，公式還可進(jìn)一步優(yōu)化。

借鑒麻瘋樹種子的相關(guān)研究，種仁可分離且存儲(chǔ)油脂的植物種子的含油率與種仁發(fā)育程度密切相關(guān)，可考慮使用上述方法進(jìn)行測(cè)量，通過簡(jiǎn)單測(cè)量種子的三維性狀與分析種子含油率的相關(guān)性，開發(fā)單粒種子含油率分析技術(shù)，其中，方程涉及的性狀參數(shù)除了寬帶和厚度外，還可能涉及長(zhǎng)度。

【參考文獻(xiàn)】

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