摘 要：利用气相色谱-质谱联用检测千年桐挥发油的化学成分进行研究，鉴定出约16种化学成分，并分析其营养成分。

　　关键字：千年桐;化学成分;GC-MS，营养成分

　　能源紧缺和环境污染是制约当今世界经济持续快速发展的主要瓶颈，寻找石油替代产品，发展生物质能源已经成为全球的共识。目前世界各地都在开展膏桐方面的研究，美国权威机构ASTM[1]相继在1996年和2000年发布标准，完善生物柴油的产业化条件，并且政府实行积极鼓励的方式，在生物柴油的价格上给予一定的补贴。目前[2，3]，美国有4家生物柴油生产厂，总能力为30万t/a。欧盟国家主要以菜籽油为原料，2001年生物柴油产量已超过100万t。2000年德国的生物柴油已达45万t，德国还于2001年在海德地区投资5000万马克，兴建年产 10万t的生物柴油装置。Dumar[4]研究了在压缩点火发动机用甲醇和麻疯树籽油混合使用，并和麻疯树籽油甲醇做成生物柴油进行了比较实验。与发达国家一样，我国面临着能源短缺和环境污染的巨大挑战[5]。

　　千年桐(Vernicia montana) [6]又称金臣树、木油桐、皱桐、广东油桐，在植物界分类中的地位是被子植物门，双子植物纲。 油桐属(Genus-Vemicia) ，大戟科(Family- Euphorbiaceae)落叶性乔木植物，千年桐树形高大，单株产量高，良种株产桐鲜果400公斤左右，折油24kg，盛果期可达上百年，干种子含油率为45～50%，种仁含油率达60～70%，脂肪酸含量超过94%，脂肪酸种类主要为棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸和桐油酸，其中以桐油酸含量最高，为50%以上[7]，是世界著名、我国特有的工业油料树种，与同属的三年桐( V. fordii)成为我国重要的桐油生产原料植物[8]。桐子榨油后的桐枯是优良的生物肥料，含有机质77.58%，含氮量约3.0～6.0%，含磷量约1.2～2.7%，含钾量约1.2～1.9%，是高效优质有机肥。可作基肥或追肥[9]。千年桐在我国的栽培主要分布于华南的广西、广东、福建等省(区)以及浙江南部、江西南部、云南南部、湖南南部、贵州东南部、湖北西部等地。国外种植千年桐的只有阿根廷、巴拉圭和巴西，最近在东南亚国家的越南、老挝、缅甸和泰国已达成大面积发展和合作框架协议，并开始有规模化种植和建立相应的加工厂。

　　本文对千年桐的挥发油化学成分、矿物质元素含量、灰分、水分、纤维素、粗蛋白进行研究，为千年桐更好的利用和开发提供参考。

　　2 实验部分

　　千年桐果由云南省热带作物科学研究所伍英老师提供，经云南省热带作物科学研究所鉴定。

　　2.1 仪器与样品制备

　　仪器：扁形称量瓶、电热恒温干燥箱、电炉、高温炉、瓷坩埚、锥形瓶、凯氏定氮装置、真空泵、等离子体发射光谱仪、索氏提取器、美国HP6890GC/5973MS 气相色谱-质谱联用仪样品制备的工艺流程：

　　千年桐果仁(由云南省热带作物科学研究所提供)

　　千年桐果—→干燥—→粉碎—→去壳—→磨细—→称量—→有机溶剂浸泡—→提取油脂

　　油脂提取后做定性定量分析

　　千年桐果—→干燥—→粉碎—→ 去壳—→磨细—→果仁粉

　　果仁粉作为后续的水分、灰分、粗纤维、蛋白质、总糖、无机元素分析测试的原料

　　2.2 实验操作

　　2.2.1 水分含量的测定

　　测定方法：GB/T 5009.3-2003

　　称量2.00g～10.00g切碎或磨细试样置于已干燥的扁形称量瓶中，试样厚度为5mm左右。加盖并精密称量后，放入95℃～105℃干燥箱中，瓶盖斜支于瓶边，干燥2h～4h后，盖好取出，放入干燥器内冷却0.5h后称量，然后再放入95℃～105℃干燥箱中干燥1h左右，取出，放入干燥器内冷却0.5h后再称量，至前后两次质量差不超过2mg，即为衡量。

　　2.2.2 灰分含量的测定

　　测定方法：GB/T 5009.4-1985

　　将2～3g固体样品置于已灼烧至衡重并称量的瓷坩埚中，以小火加热使样品充分炭化至无烟，然后置高温炉中，在550～600℃灼烧至无炭粒，即灰化完全。冷至200℃以下后取出放入干燥器中冷却至室温，称量。重复灼烧至前后两次称量相差不超过0.5mg为恒重。

　　2.2.3 粗纤维含量的测定

　　测定方法：GB/T 5009.10-2003

　　称取20g～30g捣碎的试样，移入500mL锥形瓶中，加入200mL煮沸的1.25%硫酸，加热使微沸，保持体积恒定，持续30min，每隔5min摇动一次锥形瓶，以充分混合瓶内的物质。

　　取下锥形瓶，立即过滤，再用沸水洗至洗液不呈酸性，再用200mL煮沸的1.25%氢氧化钾溶液将存留物吸入锥形瓶，加热微沸30min，取下锥形瓶，立即过滤，用沸水洗涤2～3次，抽滤，用热水充分洗涤后抽干，再依次用乙醇和乙醚洗涤一次，存留物放入已干燥称量的坩埚中，将坩埚和内容物在105℃烘箱中烘干后称量，重复操作至恒重。

　　如试样中含较多不溶性杂质，则可将试样移入坩埚烘干称量后，再放入550℃高温炉中灰化，使含碳物质全部灰化，置于干燥区内，冷却至室温称量，所损失的即为粗纤维量。

　　2.2.4 蛋白质含量的测定

　　测定方法：GB/T 5009.5-1985

　　精密称取0.2～2.0g固体样品，移入干燥的100mL或500mL定氮瓶中，加入0.2g硫酸铜，3g硫酸钾及20mL硫酸，将瓶以45°角斜支于有小孔的石棉网上，小心加热，至液体呈蓝绿色澄清透明后，再继续加热0.5h。取下置冷，小心加20mL水。置冷后，移入100mL容量瓶中，并用少量水洗定氮瓶，洗液并入容量瓶中，再加水至刻度，混匀备用。

　　装好定氮装置，在水蒸气发生瓶内装水至约2/3处，加甲基红指示液数滴及数毫升硫酸，以保持水呈酸性，加热煮沸水蒸气发生瓶内的水。

　　向接收瓶内加入10mL2%硼酸溶液及混合指示液1滴，并使冷凝管的下端插入液面下，吸取10.0mL样品消化稀释液由小玻杯流入反应室，并以10mL水洗涤小烧杯使流入反应室内，再加入10mL40%氢氧化钠溶液，夹紧螺旋夹，开始蒸馏。蒸气通入反应室使氨通过冷凝管而进入接收瓶内，蒸馏5min。移动接受瓶，使冷凝管下端离开液面，再蒸馏1min。取下接收瓶，以0.05N硫酸或0.05N盐酸标准溶液滴定至灰色或蓝紫色为终点。

　　2.2.5 还原糖含量的测定

　　测定方法：GB/T 5009.7-2008

　　称取粉碎后的固体试样约2.5g～5g，精确至0.001g，置250mL容量瓶中，加水50mL，摇匀后加10mL碱性酒石酸铜甲液及4mL氢氧化钠溶液，加水至刻度，混匀，静置30min，用干燥滤纸过滤，取滤液备用。

　　吸取50.00mL处理后的试样溶液于400mL烧杯内，加入25mL碱性酒石酸铜甲液及25mL乙液，在烧杯上盖一表面皿，加热，控制在4min内沸腾，再精确煮沸2min，趁热过滤，并用60℃热水洗涤烧杯及沉淀，至洗液不呈碱性为止。将存留物放回原400mL烧杯中，加25mL硫酸铁溶液及25mL水，用玻棒搅拌使氧化亚铜完全溶解，以高锰酸钾标准溶液滴定至微红色为终点。

　　以上实验结果，如表3所示。

　　表3 营养成分测定结果

　　Table 3 Nutrient content determination result

　　样品

　　水分, %

　　灰分, %

　　粗纤维, %

　　蛋白质, %

　　还原糖, %

　　粗脂肪, %

　　样1

　　2.33

　　8.33

　　53.8

　　11.85

　　0.89

　　15.6

　　样2

　　0

　　8.01

　　55.4

　　11.76

　　0.87

　　16.1

　　样3

　　2.33

　　8.70

　　51.2

　　11.41

　　0.84

　　16.3

　　平均值

　　1.56

　　8.35

　　53.5

　　11.67

　　0.87

　　16

　　2.2.6 粗脂肪含量的测定

　　测定方法：GB/T 5009.6-2003

　　样品处理：谷物或干燥制品用粉碎机粉碎过40目筛;肉用绞肉机绞两次;一般用组织捣碎机捣碎后，称取2.00g-5.00 g (可取测定水分后的试样)，必要时拌以海砂，全部移人滤纸筒内。

　　将滤纸筒放人脂肪抽提器的抽提筒内，连接已干燥至恒重的接收瓶，由抽提器冷凝管上端加人无水乙醚或石油醚至瓶内容积的三分之二处，于水浴上加热，使乙醚或石油醚不断回流提取(6次/h-8次/h)，一般抽提6h-12h。

　　2.2.7 无机元素含量的测定

　　测定方法：NY/T 1653-2003

　　采用ICP-AES法，工作条件：高频功率1.2kW，工作频率27.12MHZ，观测高度15mm，冷却气流量15.0L/min，净化器流量3.5L/min，等离子气流量1.2L/min。工作气均为99.99%氩气，积分时间5s。实验结果见表2

　　表2 无机元素含量的测定结果

　　Table2 Inorganic elements content determination result

　　项目名称，单位

　　检测方法

　　标准要求

　　实测数据

　　单项判定

　　硫(以S计)，mg/kg

　　NY/T 1653-2008

　　/

　　188

　　/

　　磷(以P计)，mg/kg

　　NY/T 1653-2008

　　/

　　4862

　　/

　　钾(以K计)，mg/kg

　　NY/T 1653-2008

　　/

　　5822

　　/

　　钙(以Ca计)，mg/kg

　　NY/T 1653-2008

　　/

　　3690

　　/

　　钠(以Na计)，mg/kg

　　NY/T 1653-2008

　　/

　　140

　　/

　　镁(以Mg计)，mg/kg

　　NY/T 1653-2008

　　/

　　4550

　　/

　　锌(以Zn计)，mg/kg

　　NY/T 1653-2008

　　/

　　29.6

　　/

　　铁(以Fe计)，mg/kg

　　NY/T 1653-2008

　　/

　　39.2

　　/

　　锰(以Mn计)，mg/kg

　　NY/T 1653-2008

　　/

　　89.0

　　/

　　铜(以Cu计)，mg/kg

　　NY/T 1653-2008

　　/

　　15.1

　　/

　　2.2.8油脂的提取及其化学成分的测定

　　取千年树果仁，磨碎，用乙醚经索氏回流提取5个小时后，得千年树果仁油脂。

　　测定方法：GB/T 14489.3-1993 实验结果见表3。

　　表3 油脂含量的测定结果

　　Table3 Fat content determination result

　　项目名称，单位

　　检测方法

　　标准要求

　　实测数据

　　单项判定

　　棕榈酸，%

　　GB/T 14489.3-1993

　　/

　　2.66

　　/

　　硬脂酸，%

　　GB/T 14489.3-1993

　　/

　　2.20

　　/

　　油酸，%

　　GB/T 14489.3-1993

　　/

　　8.29

　　/

　　亚油酸，%

　　GB/T 14489.3-1993

　　/

　　10.27

　　/

　　α-亚麻酸，%

　　GB/T 14489.3-1993

　　/

　　未检出

　　/

　　桐酸，%

　　GB/T 14489.3-1993

　　/

　　70.89

　　/

　　二十碳烯酸，%

　　GB/T 14489.3-1993

　　/

　　未检出

　　/

　　未知脂肪酸，%

　　GB/T 14489.3-1993

　　/

　　5.67

　　/

　　2.2.9挥发性气体测定分析

　　GC条件：HP-5MS 石英毛细管柱(30mm×0.25mm×0.25μm);柱温80~260℃，程序升温5℃/min;柱流量1.0mL/min;进样口温度250℃;柱前压100kPa;进样量0.30μl;分流比10:1;载气为高纯氦气。

　　MS条件：电离方式EI;电子能量70eV;传输线温度250℃;离子源温度230℃;四极杆温度150℃;质量范围35~450。

　　表4 千年桐果仁挥发油的化学成分

　　序号

　　化学成分

　　英文名称

　　分子式

　　分子量

　　相对质量分数/%

　　1

　　2-庚烯醛

　　(E)-hept-2-enal

　　C7H12O

　　112.17

　　0.02

　　2

　　2,4-壬二烯醛

　　(2E,4E)-nona-2,4-dienal

　　C9H14O

　　138.21

　　0.04

　　3

　　2,4-壬二烯醛异构体

　　(2E,4E)-nona-2,4-dienal

　　C9H14O

　　138.21

　　0.42

　　4

　　1,4-环氧环己 -2-烯

　　1,4-Epoxycyclohex-2-ene

　　C6H8O

　　96.13

　　0.03

　　5

　　2,4-癸二烯醛

　　2,4-Decadienal

　　C10H16O

　　152.23

　　0.01

　　6

　　2,4-癸二烯醛异构体

　　2,4-Decadienal

　　C10H16O

　　152.23

　　0.02

　　7

　　对羟基苯甲醚

　　Mequinol

　　C7H8O2

　　124.14

　　0.08

　　8

　　顺式十二烷-5-烯-7-炔

　　(Z)-dodec-5-en-7-yne

　　C12H20

　　164.29

　　0.01

　　9

　　邻苯二甲酸二甲酯

　　DEP

　　C12H14O4

　　222.24

　　0.03

　　10

　　十六烷酸

　　palmitic acid

　　C16H32O2

　　256.42

　　0.08

　　11

　　十八碳二烯酸+十八碳烯酸

　　linoleic acid+

　　oleic acid

　　C18H32O2+

　　C18H34O2

　　280.45，

　　282.45

　　1.20

　　12

　　十八烷酸

　　stearic acid

　　C18H36O2

　　204.49

　　0.38

　　13

　　脂肪酸甘油酯

　　Dodecanoic acid

　　C39H74O6

　　639.00

　　96.73

　　14

　　γ-生育酚

　　γ-Tocopherol

　　C28H48O2

　　416.68

　　0.09

　　15

　　维生素E

　　Vitamin E

　　C29H50O2

　　430.71

　　0.06

　　16

　　(3，β)-豆甾-5烯-3醇

　　(3.beta.)-Stigmast-5-en-3-ol

　　C29H50O

　　414.39

　　0.11

　　3 讨论

　　千年桐果仁和膏桐籽油脂成分含量比较

　　Table 7 millennium tung oil tree kernel and paste tung oil tree seed fat ingredient content comparison

　　分析项目，单位

　　千年桐果仁

　　膏桐籽

　　棕榈酸，%

　　2.66

　　17.24

　　硬脂酸，%

　　2.20

　　2.42

　　油酸，%

　　8.29

　　41.03

　　亚油酸，%

　　10.27

　　35.79

　　γ-亚麻酸，%

　　------

　　------

　　α-亚麻酸，%

　　------

　　1.74

　　二十碳烯酸，%

　　------

　　0.82

　　桐酸，%

　　70.89

　　------

　　其它未知峰，%

　　5.67

　　0.97

　　由上表可以看出，千年桐果仁和膏桐籽的油脂成分大体相同。千年桐果仁中桐酸含量最

　　高，且高达70.89%，有很大的提取利用价值。膏桐籽中含量最高的是油酸，含量为41.03%。从各种成分的含量分析，就棕榈酸、油酸、亚油酸而言，千年桐果仁的含有量都低于膏桐籽的，硬脂酸的含量与膏桐籽的相当，但并未在千年桐果仁中检测出膏桐籽所含有的α-亚麻酸和二十碳烯酸，而膏桐籽中不含有桐酸。千年树果仁中的未知峰代表的油含量高于膏桐籽的，且膏桐籽的未知峰峰数只有一个，而千年桐果仁的未知峰峰数多达8个。说明千年桐果仁的油脂还有更多的开发研究价值。

　　通过测定千年桐果仁的营养成分、挥发油中的化学成分，了解其成分，并通过分析对比膏桐果仁和千年桐果仁中饱和脂肪酸、油脂等含量，可以确定千年桐果仁也是一种良好的作为生物柴油的能源植物，可以通过种植获得的千年桐油，可以作为生物柴油来用于代替石化柴油，使其具有更广大的开发应用价值。

　　参考文献

　　[1]张无敌,尹芳,李建昌等. 生物柴油的开发利用现状分析[J].生物质能利用, 2006,(2):59-61.

　　[2]徐兆瑜.生物柴油的研究进展和应用前景[J].杭州化工,2007,37(1):14～19.

　　[3]刘宏娟,杜伟,刘德华.生物柴油及1,3丙二醇联产工艺产业化进展[J].化学进展,2007,19(07):1185-1189.

　　[4]Senthil Kumar, M,et al. An experimental comparison of methds to use methanol and Jatropha oil in a compression ignition engine[J]. Beomass and Bioenergy 2003,25:309-318.

　　[5]万泉等，能源植物的开发和利用[J].福建林业科技,2005,32:1–5.

　　[6]中国科学院植物研究所,中国高等植物科属检索表[M].北京：科学出版社,1979：253-253.

　　[7]白鲁刚. 废弃生物质的开发利用[J].新能源,2000,22(4):34-38.

　　[8]贾良智,周俊. 中国油脂植物[M]. 北京:科学出版社, 1987. 270, 286-288,547-548.

　　[9] 王杰. 油桐栽培与油桐果加工[M].北京:轻工业出版社,1960.6-9.