孫譽(yù)育，干友民，紀(jì) 磊，譚劍蓉

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，四川 雅安 625014 )

隨著石油資源的日益枯竭和人們環(huán)保意識(shí)的逐步提高，世界各國加快了石化燃料替代物的開發(fā)。生物柴油以其優(yōu)越的環(huán)保性能、較好的低溫發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)性能、較高的安全性能、良好的燃料性能和可再生性能備受各國青睞，它是由植物油和動(dòng)物油、廢棄油脂或微生物油脂經(jīng)轉(zhuǎn)化而形成的脂肪酸單脂(通常為脂肪酸甲酯或乙酯)燃料[1]。然而，原料的不足一直制約著全球生物柴油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)于我國更是如此。我國作為一個(gè)能源消耗大國，生物柴油原料的緊缺及生產(chǎn)成本高一直是生物柴油發(fā)展的最大瓶頸[2]。當(dāng)前，我國用于生物柴油生產(chǎn)的原料主要是糧油作物大豆(Glycinemax)、油菜(Brassicacampestris)等[3]以及動(dòng)物廢棄油脂[4]。由于我國人多地少，可用于傳統(tǒng)油料作物種植的耕地極為有限，食用油脂生產(chǎn)遠(yuǎn)不能滿足社會(huì)需求，尚需要進(jìn)口，更談不上利用其生產(chǎn)生物燃料。因此，在發(fā)展生物柴油的過程中，應(yīng)該對(duì)不占用原有耕地的非糧油脂植物進(jìn)行開發(fā)利用[5]。

草本植物環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、分布廣泛、生長(zhǎng)迅速、生活周期短，有利于大面積種植，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化[6]。我國川西北高原面積大，蘊(yùn)藏著豐富的野生草本植物資源[7]，其中唇形科(Labiatae)鼠尾草屬植物粘毛鼠尾草(Salviaroborowskii)就是一種生長(zhǎng)廣泛、資源豐富的一年生或二年生野生含油植物。本研究對(duì)粘毛鼠尾草種子含油量、油脂理化性質(zhì)和脂肪酸成分進(jìn)行測(cè)定分析，探究其是否具有作為非糧生物柴油能源植物的潛質(zhì)。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)材料 供試材料為2011年7月于阿壩高原紅原縣采集的野生粘毛鼠尾草種子。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1脂肪油成分提取 采用索氏提取法[8]，按照GB/T5512―2008進(jìn)行操作，種子含油量測(cè)定重復(fù)3次。

1.2.2油脂理化性質(zhì)測(cè)定及計(jì)算

碘值測(cè)定按照GB/T 5532-1995提供的方法測(cè)定；皂化值測(cè)定根據(jù)GB/T 5534-1995測(cè)定。

十六烷值[9](CN)=46.3+5458/皂化值-0.225×碘值；

冷濾點(diǎn)[10](CEPP)=3.141 7·LCSF-16.477；

LCSF=0.1wC16+0.5wC18+wC20+1.5wC22+2wC24.

式中，LCSF為油脂甲脂的長(zhǎng)碳鏈飽和指數(shù)，wC16、wC18、wC20、wC22和wC24分別為油脂中碳鏈長(zhǎng)度為C16～C24的飽和脂肪酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.2.3GC-MS分析

用NIS98系統(tǒng)譜庫自動(dòng)檢索組分的質(zhì)譜，結(jié)合有關(guān)文獻(xiàn)[11]，分別與八峰索引、EPA/NIH相對(duì)照，匹配度均在80以上。化合物的定量用Hewlett-Packard軟件按峰面積歸一化法計(jì)算相對(duì)含量。

1.2.4我國生物柴油評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 作為石化柴油的替代燃料和補(bǔ)充燃料，生物柴油必須具有與石化柴油相近的理化性質(zhì)。本試驗(yàn)以我國生物柴油標(biāo)準(zhǔn)GB/T20828―2007《柴油機(jī)燃料調(diào)合用生物油(BT100)》為基礎(chǔ)，從植物含油量、脂肪油脂的碘值、脂肪酸組成和含量以及相應(yīng)生物柴油的十六烷值、低溫流動(dòng)性能(用冷濾點(diǎn)表征)等方面進(jìn)行分析[5]。我國生物柴油評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是：含油量≥30%，碘值<120，三烯脂肪酸<12%，四烯及四烯以上脂肪酸<1%，十六烷值≥49，冷濾點(diǎn)<0 ℃。

2 結(jié)果與分析

2.1種子含油量和油脂理化性質(zhì) 粘毛鼠尾草種子中油脂含量為43.36%；該油脂的碘值和皂化值分別為93.31和190.58 mg·g-1。

2.2脂肪酸成分及含量 采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀對(duì)甲酯化后的粘毛鼠尾草種子樣品進(jìn)行測(cè)定，利用峰面積歸一化法測(cè)定脂肪酸甲酯(FAME)的含量并高效地分離混合物，準(zhǔn)確鑒別物質(zhì)及確定其分子結(jié)構(gòu)。將FAME去甲酯化后，得到粘毛鼠尾草種子脂肪酸組成和含量(表1)。

粘毛鼠尾草種子脂肪酸成分為棕櫚酸、亞油酸、油酸、硬脂酸和11-二十碳烯酸，且主要成分為油酸和亞油酸，含量均超過35%；其中棕櫚酸和硬脂酸分別為十六碳和十八碳飽和脂肪酸，亞油酸、油酸和11-二十碳烯酸為不飽和脂肪酸，且不含三烯及三烯以上脂肪酸(表1)。

表1 粘毛鼠尾草種子脂肪酸組成和含量Table 1 Fatty acid composition and content of Salvia roborowskii seeds

2.3十六烷值和冷濾點(diǎn) 根據(jù)計(jì)算，粘毛鼠尾草種子生物柴油的十六烷值為53.94，冷濾點(diǎn)為-4.65 ℃。

3 討論

由于生物柴油的碘值直接取決于原料油脂的碘值，并與原料油脂的碘值基本一致，因此將粘毛鼠尾草種子含油量及油脂的碘值與當(dāng)前我國生物柴油評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比可知，該兩項(xiàng)指標(biāo)均符合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；此外，粘毛鼠尾草種子中三烯脂肪酸含量小于12%，且四烯及四烯以上脂肪酸含量小于1%，表明其脂肪酸成分及含量符合我國生物柴油評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；通過對(duì)比，粘毛鼠尾草種子油脂制得的生物柴油的十六烷值(53.94)和冷濾點(diǎn)值(-4.65 ℃)均符合我國生物柴油評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

生物柴油燃料是一種高脂酸甲烷，它是通過不飽和油酸C18為主要成分的甘油酯分解而獲得的[12]；根據(jù)美國生物柴油標(biāo)準(zhǔn)，脂肪酸甲酯的碳鏈長(zhǎng)度范圍在C12和C22之間，這樣可保證生物柴油的燃燒性能[13]。然而，又經(jīng)研究證實(shí)，生物柴油的脂肪酸組成與相應(yīng)的植物油的脂肪酸組成基本一致[14]。因此，本試驗(yàn)中測(cè)得粘毛鼠尾草種子脂肪酸成分由C16～C18組成，其中以不飽和油酸(十八碳-順-9-烯酸)為主，含量高達(dá)49.95%，這一結(jié)果表明粘毛鼠尾草種子脂肪酸成分符合要求，且有助于提高生物柴油的燃燒性能。

油脂不飽和程度對(duì)生物柴油各主要理化指標(biāo)的影響主要體現(xiàn)在含3個(gè)及3個(gè)以上雙鍵的脂肪酸上。不飽和程度對(duì)生物柴油的十六烷值、低溫流動(dòng)性能和粘度起著極為重要的作用。其中，十六烷值表征燃油在燃燒時(shí)的自燃性能，是燃油最重要的一個(gè)品質(zhì)指標(biāo)[15-16]。此外，含有雙鍵的不飽和脂肪酸甲酯在常溫下與空氣接觸后，很容易發(fā)生氧化，進(jìn)而引發(fā)一系列的聚合反應(yīng)，使生物油脂變質(zhì)。本試驗(yàn)中，粘毛鼠尾草種子脂肪酸成分不含三烯及三烯以上脂肪酸，因此，其在不飽和程度上完全符合生物柴油評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)論

粘毛鼠尾草種子含油量為43.36%，油脂碘值為93.31，由棕櫚酸、亞油酸、油酸、硬脂酸和11-二十碳烯酸5種脂肪酸組成，其中以亞油酸和油酸為主，含量分別為37.52%和49.95%；計(jì)算得相應(yīng)生物柴油的十六烷值和冷濾點(diǎn)分別為53.94和-4.65 ℃。該結(jié)果表明粘毛鼠尾草種子各項(xiàng)指標(biāo)均符合我國生物柴油評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，具有充當(dāng)非糧生物柴油能源植物的潛在研發(fā)價(jià)值。

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