油桐4個優良家系主要經濟性狀分析

李文瑩 ，劉美蘭 ，張 琳 ，譚曉風 ，張帆航 ，王自重

（1.中南林業科技大學 經濟林培育與保護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、自治區均有栽培分布[2]。油桐具有結實早、產量高等優良特性，用油桐種子榨取的桐油是世界上最優質的干性油。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、不導電、抗冷熱及防腐、防銹、耐酸、耐堿等優良特性，是一種重要的工業原料和環保涂料。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，是一種十分優質的木本油料植物[4-8]。

在生產應用上，選擇高產、優質、抗病的優良品種是其選優的主要目標[9]。油桐良種推廣已經在河南、廣西兩省區取得初步成效，大大提高了兩地油桐產量，優化了桐林結構，實現了油桐的豐產與穩產[10-11]。中南林業科技大學在湖南省湘西自治區永順縣青坪鎮建立了70多hm2的油桐種質資源庫，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推廣提供理論依據，以選取于中南林業科技大學油桐試驗基地的4個油桐優良家系為研究材料，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進行了比較分析，旨在從中篩選出更具優勢的優良家系。

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中南林業科技大學油桐試驗基地——國家油桐種質資源保存庫，根據其性狀表現，選出4個優良家系，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。

1.2 試驗方法

1.2.1 果實經濟性狀的測量方法

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

鮮出籽率(%)＝(鮮籽質量/鮮果質量)×100%；

出仁率(%)＝(烘干仁重/烘干籽質量)×世隔絕100%。

1.2.2 油脂的提取及其理化性質分析

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

出油率(%)＝(提取的油脂質量/種仁粉末質量)×100%。

理化性質的分析指標主要有油脂的碘值、酸值、皂化值和折光指數。碘值的檢驗，使用標準韋氏液法；酸值的測定，依據SN/T0801.19-1999（進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。

1.2.3 桐油油脂甲脂的制備

采用氫氧化鈉-甲醇法進行油脂甲酯化處理：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（石英毛細管柱），柱長60 m，柱徑為（0.25 μm×0.25 μm）；載氣為氮氣，壓強為78 kPa；分流比為100∶1；燃氣為氫氣（30 mL·min-1）；進樣口溫度為250 ℃；柱溫為190 ℃；檢測器溫度為250 ℃。

1.2.5 數據分析及圖表制作

使用Microsoft Excel 2016對試驗數據進行匯總整理及繪制表格；使用SPSS 19.0對所有數據進行統計分析，包括平均值、標準差的計算及相關性的分析；條形圖和折線圖均使用OriginPro 9.0繪制。

2 結果分析

2.1 油桐4個優良家系果實各性狀指標的測定結果

4個油桐優良家系果實各性狀指標的測定結果如圖1。由圖1 可知，4個優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個優良家系的平均單果質量為67.19 g，其中家系P012的平均單果質量超過70 g，家系P009的平均單果質量最低，其平均單果質量為58.58 g；4個優良家系果實的鮮籽質量幾乎都在30 g以上，其平均鮮籽質量為33.05 g，其中家系P012的最重，其平均鮮籽質量為35.04 g；家系P007的次之，其平均鮮籽質量為33.43 g；家系P009的平均鮮籽質量最輕，為31.71 g。4個優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個優良家系果實各性狀指標間的相關性分析結果見表1。由表1可知，油桐4個優良家系果實各性狀指標之間存在著既相互促進又相互制約的關系：單果質量和果徑、鮮籽質量和果徑間均呈極顯著正相關，其相關系數分別為0.830、0.791；鮮出籽率和單果質量間呈極顯著負相關，其r值為-0.752；鮮籽質量和單果質量之間呈顯著正相關，其相關系數為0.619；鮮出籽率和果徑、果皮厚度間均呈顯著負相關，其r值分別為-0.559和-0.704。

圖1 4個油桐優良家系果實各性狀指標的測定結果Fig.1 Fruit characters of four tung superior families

表1 4 個油桐優良家系果實各性狀指標間的相關性分析結果?Table 1 Correlation among fruit characters in four tung superior families

2.2 油桐4個優良家系種子各性狀指標的測定結果

油桐4個優良家系種子各性狀指標的測定結果如圖2所示。由圖2 可知，4個優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個優良家系種仁的出油率均在50%以上，且家系內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的種仁性狀表現均較好，而家系P009的種仁性狀表現相對較差。

圖2 4個油桐優良家系種子性狀的測定結果Fig.2 Seed characters of four tung superior families

2.3 油桐4個優良家系的桐油其脂肪酸成分的分析結果

油桐4個優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的桐酸含量均未達到80%，家系P009的平均桐酸含量最低。在油桐4個優良家系的桐油中，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個優良家系的桐油其油脂理化性質的分析結果

油桐4個優良家系的桐油其油脂理化性質的測定結果如表2所示。由表2 可知，4個優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，但仍遠低于家系P009。4個優良家系的桐油其折光指數在1.519～1.521 N之間，家系P005、家系P007和家系P012的平均折光指數均達到1.520 N。其中，家系P007的折光指數最高，其最高折光指數為1.521 N，家系P009的折光指數最低，其平均折光指數為1.519 N。

表2 油桐4個優良家系桐油油脂理化性質的測定結果Table 2 Physicochemical properties of tung oil

3 結論與討論

油桐是我國重要的工業油料樹種，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質的干性油，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，被廣泛應用于木材、金屬制品以及建筑的表面保護和裝飾處理中。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原料，還能夠提取出用于制作木糖醇、栲膠和培養基等化工產品。隨著全世界石油能源的日漸枯竭，以及燃油帶來的環境污染問題的加劇，開發新型可再生生物能源已成為當務之急。桐油是一種甘油三酯的混合物，通過酯的反應可以生產出生物柴油。在桐油加工過程中所產生的桐子殼等副產品，經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，在油桐的栽培生產中，還存在著低產林比重大，品種混雜、良莠不齊，果實產量低等問題[18]。因此，選育出高產、優質的油桐家系并將其推廣種植，這是油桐生產的重要發展方向。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，桐油市場供不應求，恢復油桐生產，發揮桐油在生物質能源等方面的作用已成為必然趨勢。

本文對油桐4個優良家系桐籽油脂理化性質的評定，主要是從其酸值、碘值、皂化值及折光指數4個方面來進行的。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。酸值越小則桐油的品質越好，酸值過高會導致桐油膠化時間不正常，進而影響桐油的加工處理及產品質量，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叫作桐油的碘值。碘值是用來衡量油脂干燥性能的指標，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，因此桐油是優質的干性油。皂化值指的是每克桐油皂化時消耗的氫氧化鉀的毫克數，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。油脂的分子量越小，其皂化值就越大，折光指數也越大。桐油的皂化值一般為190～195。折光指數指的是光線經過空氣射入桐油后，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、折光指數大，因此桐油的折光指數既可以作為判斷桐油純度的依據，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個優良家系的果實性狀、種仁性狀、脂肪酸成分及油脂理化性質指標的測定結果表明，油桐家系P012的果實在果高、果徑、單果質量及鮮籽質量這幾個指標上均優于其他3個家系，其果皮厚度及鮮出籽率在4個優良家系中也均處于中上水平，綜合各項指標來看，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小；4個優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構導致其性質極其活潑，易受溫度、光線及微量硫、硒、碘等物質的影響而轉變為β-桐酸，影響桐油后期貯藏與利用，而4個油桐優良家系的α-桐酸含量均在74%以上，β-桐酸含量均低于5.4%，說明桐油質量好[19]。由油桐果實各性狀指標間的相關性分析結果可知，油桐果實各性狀指標間存在著千絲萬縷的聯系。果實的大小、重量、鮮果出籽率等指標與其產量密切相關，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濟效益則越好，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性來輔助預測目標性狀的表現情況，以選擇出經濟性狀優良的優良家系。油桐的經濟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良至關重要。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，這就為進一步研究油桐果實的油脂合成及代謝機理提供了良好的試驗材料。

本文所分析的4個優良家系在果實性狀、種仁性狀、桐油的脂肪酸成分及油脂的理化性質4個方面總體表現優異，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均有果實性狀優良、種仁含油率高、桐油質量好的優勢。本文篩選出了優良家系P005和家系P012，一方面為進一步的油桐良種選育工作的開展提供了現實的依據，另一方面可直接將選優油桐家系用于生產繁殖中，這對于提高油桐生產的經濟效益，乃至提升油桐產業的整體競爭力，促進油桐產業健康有序發展均有重要意義。

當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）、油桐栽培和育種（如李澤等的根外追肥對油桐幼苗生長、光合作用及葉綠素熒光參數的影響）等方面[20-24]。不論是采用較為先進的分子技術手段還是常規的選種、育種手段，最終目的都是不斷提高油桐果實產量、桐油質量及成熟種仁含油率等經濟指標，并將這些研究成果投入生產實踐中，優化油桐產業結構，提高油桐種植與加工利用的經濟效益。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量、高品質等比較優勢的優良家系，為油桐生產實踐和科學研究提供良種選擇與一定的理論基礎。

[1]李水芳,賀舍予,龍洪旭,等.油桐100個優良家系種子含油率及脂肪酸組成分析[J].中國油脂,2017,42(8):123-127.

[2]譚曉風.油桐的生產現狀及其發展建議[J].經濟林研究,2006,24(3):62-64.

[3]Suzuki R,Noguchi R,OTA T,et al.Cytotoxic effect of conjugated trienoic fatty acids on mouse tumor and human monocytic leukemia cells[J].Lipids,2001,36(5):477-482.

[4]占志勇,汪陽東,陳益存,等.油桐良種選育及其無性繁殖技術研究進展[J].林業科技開發,2010,24(6):9-14.

[5]陳永忠,肖志紅,彭邵鋒,等.油茶果實生長特性和油脂含量變化的研究[J].林業科學研究,2006,19(1):9-14.

[6]劉曉紅,龍 川,李小蘭.生物柴油原料樹種山烏桕及其脂肪酸分析[J].林業實用技術,2012(9): 7-8.

[7]張郁松.核桃油脂不同提取方法的比較[J].食品研究與開發,2014,35(21):63-65.

[8]何 方,何 柏,王承南,等.油桐產品質量等級標準制訂說明[J].經濟林研究,2005,23(4):118-122.

[9]王春生.湘西地區油桐優樹選擇初報[J].湖南農業科學,2006(2):89-91.

[10]凌麓山.廣西油桐群體遺傳改良及效益評價[J].經濟林研究,1993,11(S1):189-195.

[11]劉翠峰,王彥英,李俊英,等.油桐豫桐1號等3個優良家系的選育[J].經濟林研究,1996,14(1):45-47.

[12]GB/T 5512-2008.糧油檢驗糧食中粗脂肪含量測定[S].

[13]程欲曉,咸 洋,馬騰洲,等.動植物油脂種類鑒別及其碘值測定的近紅外光譜方法[J].理化檢驗(化學分冊),2013,49(12): 1405-1409.

[14]華紅慧,林燕奎,韓瑞陽,等.油脂中酸值測定方法的比較[J].中國油脂,2006,31(9):56-58.

[15]林 淼,趙志輝,時文興,等.飼料中油脂皂化值的測定研究[J].上海農業學報,2014,30(4):97-100.

[16]原姣姣,王成章,陳虹霞,等.不同品種油茶籽的含油率和脂肪酸組成分析研究[J].中國油脂,2012,37(1):75-79.

[17]譚曉風,蔣桂雄,譚方友,等.我國油桐產業化發展戰略調查研究報告[J].經濟林研究,2011,29(3):1-7.

[18]張玲玲,彭俊華.油桐資源價值及其開發利用前景[J].經濟林研究,2011,29(2):130-136.

[19]孫翔宇,高貴田,趙金梅,等.α-桐酸的研究進展[J].中國油脂,2012,37(10):52-56.

[20]陳 昊,譚曉風.油桐種仁不飽和脂肪酸合成途徑解析[J].植物生理學報,2016,52(10): 1512-1518.

[21]呂佳斌,龍洪旭,李 澤,等.油桐LACS4基因的克隆與原核及真核表達[J].經濟林研究,2017,35(2):65-71.

[22]李 澤,譚曉風,盧 錕,等.根外追肥對油桐幼苗生長、光合作用及葉綠素熒光參數的影響[J].中南林業科技大學學報,2016,36(2):40-44,49.

[23]龍洪旭,譚曉風,張 琳,等.油桐delta 8脫飽和酶基因的全長cDNA克隆及序列分析[J].中南林業科技大學學報,2015,35(7): 12-16,26.

[24]萬 盼,劉 蕓,黃小輝,等.施有機肥對油桐幼苗生長及其土壤養分含量的影響[J].中南林業科技大學學報,2016,36(3):28-32.