不同居群無患子果實(shí)組成比較研究

周自圓，朱莉偉，李 雪，張衛(wèi)明，蔣建新*

(1.北京林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京100083;2.南京野生植物綜合利用研究院，江蘇 南京210042)

無患子(Sapindus mulorossi)為無患子目無患子科無患子屬落葉或常綠喬木，種子無胚乳。無患子分布地域廣闊，從溫帶到熱帶都有分布，其垂直分布可達(dá)海拔2 000 m。對(duì)土壤要求不高，耐干旱貧瘠，在低山、丘陵、石灰?guī)r山地均能生長。生長迅速(每年可長1～2 m)，可耐－10℃低溫且抗病蟲害能力強(qiáng)，;花期5～7月，核果成熟期8～10月，核果近球形，直徑1.5～2 cm，黃色或橙黃色。種子10～11月成熟，球形、黑色，光亮而堅(jiān)硬［1－2］。

無患子果肉含有豐富的皂苷，具有良好的起泡性和去污能力，可以用于洗發(fā)香波或各種潔膚化妝品;其種仁含油率高，是一種新型的制備生物柴油的原料［3－4］。另外，無患子種仁不同品種氨基酸含量不同，應(yīng)用前景也十分廣闊。作為一種多功能植物，無患子的研究利用越來越受到科學(xué)家的關(guān)注，在世界各地都面臨能源資源危機(jī)的今天，如何實(shí)現(xiàn)物盡其用，成為研究熱點(diǎn)。不同居群無患子在全果的物理組成、油脂及蛋白質(zhì)氨基酸組成等存在差異，因此，無患子全果組成比較研究對(duì)無患子育種栽培及其綜合開發(fā)具有指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 材料

原料與試劑:采自福建、緬甸、四川不同居群無患子果實(shí)，試驗(yàn)用試劑均為分析純。

試劑儀器:高速萬能粉碎機(jī)，索氏抽提器，日本島津公司GC－14C氣相色譜儀，日立L－8900氨基酸分析儀，真空干燥箱DZF－6051型，電子天平，電子恒溫水浴鍋。

1.2 方法

1.2.1 無患子果實(shí)的處理

(1)果肉和種子

將無患子果實(shí)分成3組，用手工剝離，將果肉和種子分開，在105℃下烘干4 h，分別稱重，計(jì)算兩個(gè)部分的構(gòu)成比例，取3組的平均值作為最后結(jié)果。對(duì)果肉進(jìn)行冷水、熱水、乙醇提取，對(duì)提取液進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)果肉細(xì)胞內(nèi)含物進(jìn)行定性預(yù)試驗(yàn)。

(2)種子千粒重

從除去雜質(zhì)及不合格種子的樣品中，不加挑選地選出3組試樣，每組相同粒數(shù)，按組分別稱重，采用百粒法測(cè)定無患子種子的千粒重，取3組平均值作為最后結(jié)果。

(3)種殼和種仁

取一定量干燥后的無患子種子，手工敲開種殼，取出種仁，分別稱重，計(jì)算兩個(gè)部分的構(gòu)成比例。種仁粉碎、過20目篩、風(fēng)干，測(cè)定水分后備用。

1.2.2 油脂的提取和種仁的含油量計(jì)算

依照GB/T 14488.1－2008，采用索氏抽提法提取油脂，計(jì)算無患子種仁和種子的含油量。

1.2.3 油脂中脂肪酸組成分析

(1)脂肪酸甲酯化處理

在收集脂肪提取物的250 mL圓底燒瓶中加入8 mL 2%氫氧化鈉溶液，置于在80℃水浴中，連接回流冷凝器，加熱回流。加入7 mL 15%三氟化硼甲醇溶液，在80℃水浴中繼續(xù)回流2 min。停止加熱，從水浴上取下燒瓶，迅速冷卻至室溫，準(zhǔn)確加入10～30 mL正庚烷，振搖2 min，充分提取。加入飽和氯化鈉水溶液，靜置分層。吸取上層正庚烷提取溶液大約5 mL，轉(zhuǎn)移到30 mL小試管中。加入大約3～5 g無水硫酸鈉，振搖1 min，靜置5 min，吸取上層溶液到進(jìn)樣瓶中待測(cè)定。

(2)氣相色譜操作條件

毛細(xì)管色譜柱60 m ×0.25 mm，0.25 μm(交聯(lián)鍵合固定相，含50%氰丙基);進(jìn)樣器溫度270℃，檢測(cè)器溫度280℃。程序升溫:初始溫度130℃，持續(xù)1 min;130～170℃，升溫速率6.5 ℃/min;170～215℃，升溫速率2.75℃/min;215℃，保持12 min;215～230℃，升溫速率4℃/min;230℃保持3 min檢測(cè)結(jié)束。載氣為氮?dú)?，分流?0∶1，進(jìn)樣體積1.0 μL。

1.2.4 游離氨基酸組成分析

氨基酸組成采用日立L－8900氨基酸分析儀，依據(jù)氨基酸分析通則進(jìn)行。精密稱取脫脂無患子種仁粉30 mg，置20 mL水解管中，加1～2滴二次蒸餾水浸泡，再加6 mol/L HCl(含0.05% 巰基乙醇)5 mL，抽真空，充氮?dú)饷芊猓?10℃水解 22 h，過濾，低溫(60℃)蒸干，定容。色氨酸以 4.2 mol/L NaOH水解。以過甲酸氧化法處理測(cè)定胱氨酸。

2 結(jié)果與討論

2.1 福建無患子全果物理組成及果肉有效成分定性分析

福建果實(shí)較小，顏色淺，橢球形，表面不光滑。全果中果肉和種子種子的比例見表1，果肉質(zhì)量百分比大于種子，因此果肉的綜合利用是全果利用的前提。

表1 福建無患子全果果肉和種子質(zhì)量百分比(%)

福建無患子果肉有效成分的定性預(yù)試結(jié)果見表2，果肉中含有蛋白質(zhì)、糖類、多酚類、有機(jī)酸、三萜類等物質(zhì)，泡沫法試驗(yàn)表明果肉中含有豐富皂苷。無患子果肉中含有大量皂苷，是天然的非離子型表面活性劑［5］，無患子皂苷和皂元均具有很高的表面活性作用［6］。這些活性物呈中性，對(duì)皮膚無刺激，對(duì)人體無毒無害，同時(shí)有一定的起泡性和去污能力，利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)可將其制成實(shí)用的純天然無患子皂乳［7］，以緩解人工合成化學(xué)產(chǎn)品給環(huán)境帶來的壓力。近年來國內(nèi)外研究表明，無患子皂苷中含有五環(huán)三萜類齊墩果烷型皂苷、四環(huán)三萜類大戟烷型皂苷和達(dá)瑪烷型皂苷，具有抑制腫瘤細(xì)胞增殖［8］、低濃度抗幽門螺旋桿菌活［9］、抗皮真菌和念珠菌作用［10］及保肝作用，在醫(yī)藥、日化、農(nóng)藥等領(lǐng)域有很廣闊的發(fā)展前景。

表2 福建無患子果肉有效成分的定性預(yù)試驗(yàn)結(jié)果

2.2 種子物理組成及種仁含油率

去除果肉后，不同居群無患子的千粒重存在較明顯的差別，其中緬甸最重，單粒質(zhì)量達(dá)2.172 g，福建最輕，單粒質(zhì)量為1.150 g。因此，在以千粒重這一指標(biāo)來衡量種子的播種品質(zhì)時(shí)，福建這一品種具有明顯優(yōu)勢(shì)。無患子種子包括兩大部分，種殼和種仁。不同居群無患子在種殼、種仁比例及種仁含油量均存在差異。福建種殼比例最大，種殼占了全種子的75.0%，四川種仁比例最大，緬甸次之。在3個(gè)居群無患子種子中，種殼均占了較大的比例。種殼是取種仁后的廢棄物，可以用于燃燒提供熱能，但是利用價(jià)值低。無患子種殼的化學(xué)成分多為含碳物質(zhì)，而活性炭是一種具有發(fā)達(dá)空隙結(jié)構(gòu)、巨大的比表面積和優(yōu)良的吸附性能的含碳物質(zhì)，無患子種殼可以制備活性炭。另外，種殼堅(jiān)硬，并含有木素、纖維素、半纖維素，在木塑復(fù)合材料領(lǐng)域有一定的應(yīng)用前景。

種仁含油率測(cè)定結(jié)果表明福建無患子種仁含油率最高，達(dá)到42.8%。但由于不同居群種仁在種子中的比例不同，從種子角度而言四川無患子種子含油率最高，達(dá)到13.7%。

表3 不同居群無患子種子種殼、種仁比例及含油率

2.3 種仁油脂脂肪酸的組成

油脂的脂肪酸組成對(duì)生物柴油的性能有很大的影響，因此，通過氣相色譜對(duì)種仁油脂的脂肪酸含量進(jìn)行分析具有重要的意義。作為理想的生物柴油原料油，應(yīng)該是以C20以下的直鏈脂肪酸為主，最好是C16和C18的脂肪酸。不同居群無患子種仁油脂脂肪酸組成見表4，無患子種仁油脂肪酸組成中油酸、亞油酸、花生酸、棕櫚酸和順－11－二十碳一烯酸為主，碳鏈長度C16－C22的脂肪酸均占92%以上，而且不含十八碳四烯酸，因此無患子種仁油脂是一種較理想的制備生物柴油的原料，有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

表4 無患子種仁油脂脂肪酸組成與相對(duì)含量

不同居群無患子種仁油脂的飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸含量如圖1，無患子種仁油脂的飽和脂肪酸含量存在較明顯的差異，緬甸最高(15.17%)，四川最低(10.18%);無患子種仁油脂的不飽和脂肪酸含量為79%～85%%以上，由于雙鍵有較強(qiáng)的反應(yīng)性，容易發(fā)生氧化及酸敗。

圖1 不同居群無患子油脂脂肪酸組成

2.4 種仁氨基酸組成

福建、緬甸、四川3個(gè)居群無患子種仁(脫脂后)的氨基酸組成及含量見表5和圖2。3個(gè)居群的無患子種仁均含有18氨基酸?？偘被嶙罡哒呤撬拇?35.6 g/100 g，其次是緬甸 31.6 g/100 g，最低者是福建為28.1 g/100 g。其中人體必需的氨基酸是賴氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、纈氨酸共8種，分別占總氨基酸量的33.45%、32.28%、31.46%。半必需氨基酸(精氨酸和組氨酸)占總氨基酸量分別為11.81%、12.44%、12.92%。

圖2 不同居群無患子種仁必需氨基酸和總氨基酸含量

表5 無患子種仁(脫脂后)的氨基酸組成及含量(g/100g)

不同居群中谷氨酸的含量差異較大，其他氨基酸差異不明顯。同一居群中，谷氨酸含量最高，其次是精氨酸、天門冬氨酸、亮氨酸、賴氨酸等。含量最低的是色氨酸與組氨酸。它們參與不同的代謝反應(yīng)，在生理上起著不同的重要作用。研究表明，谷氨酸具有促進(jìn)紅細(xì)胞生成的生理作用，其作為神經(jīng)中樞及大腦皮質(zhì)的補(bǔ)劑，對(duì)于治療腦震蕩或神經(jīng)損傷，癲癇以及對(duì)弱智兒童均有一定療效。此外，它還是甜味氨基酸，其鈉鹽可以用做調(diào)味劑。精氨酸作為一種條件性氨基酸，不僅參與尿素循環(huán)，還通過一氧化氮(NO)途徑影響心血管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)，并且在調(diào)控繁殖機(jī)能和基因表達(dá)方面具有重要作用。精氨酸的生物學(xué)功能，已超越了氨基酸營養(yǎng)的范疇，在營養(yǎng)調(diào)控和內(nèi)分泌調(diào)節(jié)方面具有廣泛的應(yīng)用前景［11］。結(jié)果表明，福建品種的精氨酸含量略低于緬甸和四川。另外天冬氨酸也是微甜味氨基酸，使其水溶液呈微甜味。因此，無患子種仁可以作為一種很好的調(diào)味品資源，但毒性還需要進(jìn)一步研究。賴氨酸是合成大腦神經(jīng)再生細(xì)胞和其他核蛋白以及血紅蛋白等其它重要蛋白所需要的氨基酸，它還有調(diào)節(jié)機(jī)體代謝的作用［12－13］。色氨酸含量很低，是植物體內(nèi)生長素生物合成重要的前體物質(zhì)，其結(jié)構(gòu)與IAA相似。

由此可見，無患子種仁中氨基酸含量豐富，必需氨基酸和半必需氨基酸含量均較高，其他的氨基酸種類也比較齊全，對(duì)其的開發(fā)研究有很廣闊的前景。如果具備遺傳的基礎(chǔ)，可以利用育種的手段，提高特別有利于人類的氨基酸含量，并大規(guī)模種植。另外，可以充分利用無患子種仁內(nèi)氨基酸含量高的優(yōu)點(diǎn)，將其廣泛應(yīng)用于食品添加劑、醫(yī)藥與保健、化妝品等領(lǐng)域，提高其價(jià)值，達(dá)到綜合利用無患子的目的。

3 結(jié)論

福建全果中果肉占55.6%，種子占44.4%，其中果肉中含有大量的皂苷，在醫(yī)藥、日化、化工、農(nóng)藥等方面有很廣闊的開發(fā)前景。福建無患子種仁含油率最高，達(dá)到42.8%。從種子角度而言四川無患子種子含油率最高，達(dá)到13.7%。福建、緬甸和四川3個(gè)居群無患子種子中種殼的比例均大于種仁比例，將種殼作為原料制備活性炭可以達(dá)到綜合利用無患子的目的，提高其附加值。

無患子種仁油脂肪酸組成中油酸、亞油酸、花生酸、棕櫚酸和順－11－二十碳一烯酸為主，碳鏈長度C16－C22的脂肪酸均占92%以上，因此無患子種仁油脂是一種理想的制備生物柴油的原料。無患子種仁均含有18氨基酸。總氨基酸最高者是四川為35.6 g/100 g，其次是緬甸 31.6 g/100 g，最低者是福建為28.1 g/100 g。人體必需的8種氨基酸，福建、緬甸和四川三個(gè)居群分別占總氨基酸量的33.45%、32.28%、31.46%。無患子種仁中含有豐富的氨基酸，種類也比較齊全，可以用作制備氨基酸生物制劑的原料。

致謝:本項(xiàng)目研究原料由福建三青生態(tài)農(nóng)林發(fā)展有限公司協(xié)助采集，表示感謝!

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