麻瘋樹單粒種子含油率快速無損檢測技術

吳軍，張俊輝

（四川大學生命科學學院生物資源與生態(tài)環(huán)境教育部重點實驗室，成都610065）

1 引言

麻瘋樹生長速度快，適應能力強，耐干旱瘠薄，種子含油量高、品質好，是目前最有發(fā)展?jié)摿Φ纳镔|能源樹種之一。國內(nèi)外的研究表明，培育出高產(chǎn)、優(yōu)質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，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則貫穿于高含油率品種選育的全過程。同時，在麻瘋樹種子的生產(chǎn)過程中，需要對種子含油率進行檢測，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，同時又不影響被檢測種子萌發(fā)的分析技術，對培育高含油率麻瘋樹品種和生產(chǎn)檢測具有重要意義。

目前，脂肪測定方法主要以化學法為主，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脂肪分析儀測定等[2]，常用的經(jīng)典方法是GB 5009.6—2016 標準中的索氏抽提法，但這些方法的溶劑用量較大，容易造成環(huán)境污染，損壞檢測樣本，操作費時費力[3]。研究顯示，核磁共振（nuclear magnetic resonance，NMR）技術可以很好地適用于油脂的分析檢測[4]，如檢測食品中脂肪的含量與分布。與索氏抽提法相比，核磁共振檢測技術不需要溶劑，對環(huán)境友好，操作簡單，具有快速、無損等特點[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技術[6-7]，該技術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相對應的標準曲線；在分析單粒種子含油率時，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，根據(jù)已建立的標準曲線計算出單粒種子油脂含量，同時，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 多粒種子樣本對該測定方法的準確度、精度以及穩(wěn)定性進行了分析；研究顯示，該方法與經(jīng)典的索氏提取法測定的種子含油率正相關系數(shù)可達到0.99，可以很好地用于麻瘋樹種子含油率分析。該技術的分析過程為：將麻瘋樹種子放置在透明試管中，再將試管插入樣品孔，運行測試軟件，同時，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。

圖1 用于麻瘋樹單粒種子含油率分析的核磁共振系統(tǒng)

3 種子性狀相關系數(shù)法

利用核磁共振法測量單粒麻瘋樹種子含油率雖然快速、無損，但所需的設備昂貴，而且只能在實驗室完成測量工作。設計一種可在野外操作，所需工具簡單的測量方法，可為更多的科研工作者和生產(chǎn)者對種子含油率進行檢測提供方便，也是對單粒種子含油率分析技術體系的拓展。

種子性狀相關系數(shù)法是通過測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算出種子的含油率。研究顯示，麻瘋樹種子由外面黑色的堅硬種皮和里面白色的種仁構成，種子的油脂儲存在種仁中，種仁發(fā)育越飽滿則種子含油率越高，體現(xiàn)在三維結構上，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，通過測定單粒種子和種仁的三維測量數(shù)據(jù)，如圖2所示，結合核磁共振技術測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性較高，而與種子的長度相關性不高，從而通過簡單地測量種子和種仁的寬度和厚度，即可計算出種子的含油率。該方法可在野外完成，操作簡單，只需要一個游標卡尺即可完成單粒麻瘋樹種子含油率的無損測量，測量后的種仁仍然可以萌發(fā)成正常植株。

圖2 麻瘋樹種子和種仁的長度、寬度、厚度的結構特征

該方法的具體測量步驟如下：

①利用游標卡尺等長度測量工具測定發(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，使用游標卡尺等長度測量工具測定該粒麻瘋樹種仁的寬度和厚度；

③根據(jù)測量獲得的單粒麻瘋樹種子和種仁的寬度和厚度，計算出參數(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系數(shù)達到0.92；

④將X 值代入公式Y（%）=-4.6582+61.6586X，測得麻瘋樹單粒種子含油率Y。該公式是研究者對上千粒麻瘋樹種子研究獲得的，隨著研究樣本的增加，公式還可進一步優(yōu)化。

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