油莎豆及其副产物的应用研究进展

油莎豆是一种适应能力很强的经济作物,具有耐干旱、生长周期短以及籽粒较多等特点。油莎豆块茎中富含蛋白质、糖类和淀粉等营养成分,油莎豆油、油莎豆粕以及油莎豆茎叶均具有较高的营养价值。目前,油莎豆及其副产物在食品、生物柴油以及医药领域研究较多,在家畜养殖领域的应用研究较少。文章对油莎豆营养组成以及副产物(油莎豆油、油莎豆粕和油莎豆茎叶)的应用进行概述,为油莎豆及其副产物在畜禽生产中的应用提供参考。

饲粮中添加油莎豆或油莎豆粕对妊娠后期母猪繁殖性能、血清免疫指标和粪便微生物组成的影响

本试验旨在研究饲粮中添加油莎豆或油莎豆粕对妊娠后期母猪繁殖性能、血清免疫指标、胎盘活性因子、粪便短链脂肪酸含量和粪便微生物组成的影响。本试验选择胎次、体况和妊娠期一致的初产妊娠母猪70头,随机分为7组,分别为对照组(CK组)、5%油莎豆添加组(5%TN组)、10%油莎豆添加组(10%TN组)、15%油莎豆添加组(15%TN组)、10%油莎豆粕添加组(10%TNM组)、15%油莎豆粕添加组(15%TNM组)、20%油莎豆粕添加组(20%TNM组),每组10个重复,每个重复1头猪。试验从母猪妊娠第70天开始至分娩结束。结果表明:1)与对照组相比,5%TN组和20%TNM组的产程显著缩短(P<0.05);10%TN组和10%TNM组的健仔率显著提高(P<0.05)。2)与对照组相比,10%TN组、15%TN组和10%TNM组血清白细胞介素-6(IL-6)含量显著降低(P<0.05);油莎豆添加组、10%TNM组和15%TNM组血清白细胞介素-10(IL-10)含量显著升高(P<0.05);油莎豆添加组、油莎豆粕添加组血清肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和内毒素含量均显著降低(P<0.05);油莎豆添加组血清连蛋白含量显著降低(P<0.05);油莎豆添加组胎盘组织中一氧化氮(NO)、血管内皮生成因子(VEGF)含量和内皮型一氧化氮合酶(eNOS)活性显著提升(P<0.05)。3)与对照组相比,油莎豆添加组、油莎豆粕添加组粪便中的丙酸含量显著升高(P<0.05);10%TN组和10%TNM组粪便中的丁酸含量显著升高(P<0.05);10%TNM组和20%TNM组粪便中的异丁酸和异戊酸含量显著升高(P<0.05)。4)在属水平粪便微生物组成上,与对照组相比,10%TN组毛螺菌科NK4A136群、狄氏副拟杆菌属、巨球型菌属、g_Lachnoclostridium、普雷沃氏菌科UCG-004群相对丰度显著升高(P<0.05);10%TNM组g_Lachnoclostridium、普雷沃氏菌科UCG-004群相对丰度显著升高(P<0.05)。综上所述,饲粮中添加10%油莎豆或10%油莎豆粕可以显著提升妊娠后期母猪的健仔率和血清免疫指标;饲粮中添加油莎豆可以显著提升母猪胎盘活性因子的含量或活性;饲粮中添加10%油莎豆或10%油莎豆粕可以调控母猪肠道微生物组成,增加肠道中短链脂肪酸含量。

油莎豆新品种长粒型中油莎3号及圆粒型中油莎4号的选育

油莎豆新品种长粒型中油莎3号及圆粒型中油莎4号是由中国农业科学院油料作物研究所主持和中源浩丰农业科技秦皇岛有限公司参与,通过辐射诱变、提纯复壮及南繁加代穿梭育种方法选育的高产高油品种,2022年通过中国作物学会油料作物专业委员会组织的品种认定。

二甲戊灵、扑草净与丙炔氟草胺的配比筛选及在油莎豆田的应用效果

为探索和论证二甲戊灵、扑草净与丙炔氟草胺三者复配的合理性及三者复配制剂对油莎豆Cyperus esculentus var.sativus田杂草的防效和对油莎豆的安全性,本试验依据除草剂室内活性测定标准并借鉴除草剂防治大豆田杂草田间药效试验准则,进行了一系列试验。结果表明,二甲戊灵、扑草净与丙炔氟草胺三者联合作用对稗草Echinochloa crus-galli、苘麻Abutilon theophrasti、藜Chenopodium album 3种杂草表现为相加或增效作用,当三者混配比例为30∶30∶1时联合作用为增效,为最佳比例。此比例下的36.6%二甲戊·扑·丙炔SC对油莎豆田一年生杂草有较好的防效,试验有效剂量在1647.0~1921.0 g/hm^(2)范围内,对油莎豆出苗、生长较安全;施药后40 d对一年生杂草的防效为91.3%~97.7%。由此可见,二甲戊灵、扑草净与丙炔氟草胺三者联合研制新药剂具有可行性,能扩大杀草谱和应用范围,可用于油莎豆田杂草防控,适宜用量1647.0~1921.0 g/hm^(2)。

牵引式油莎豆收获机设计与试验

根据东北地区油莎豆收获的农艺要求以及土地情况,为切实解决油莎豆收获机械化程度低、收获成本高、油莎豆根、豆、土分离困难的问题,设计一种牵引式油莎豆收获机。通过升运网链系统、脱粒滚筒、双层4阶4箱式逐稿器分离装置、清选风机和具有漏土功能的籽粒输送系统等工作部件,使油莎豆收获过程具有良好的分离性、流动性和多重清选功能,可有效防止根茎的缠绕、筛网堵塞和分离不净等问题。田间作业试验结果表明:该机具有动力消耗小、作业效率高等特点,样机的整体收获洁净率可达到90.86%。

民勤荒漠区油莎豆种质资源筛选研究

[目的]筛选出适宜在民勤荒漠区推广种植的高产高油油莎豆,对民勤产业发展具有重要的战略意义。[方法]引入10个不同种质资源油莎豆,观测其出苗率,测量产量和油脂含量,同时运用SPSS软件对比分析不同种源地油莎豆种质资源的产量、油酸含量,以及人体不能合成而必须从膳食中补充的亚油酸和亚麻酸含量。[结果]不同种源地油莎豆种质资源之间产量有差异;不同种源地油莎豆种质资源之间油酸、亚油酸含量差异显著;引入的10个不同种源地油莎豆种质资源中,出苗率均超过90%,产量均超过6000.0 kg/hm^(2),其中有4个油莎豆种质资源的油酸含量位于最佳食用油脂肪酸组成区间,其亚油酸和亚麻酸含量由高到低排序为河南油莎豆、西班牙油莎豆、中科院油莎豆6号、武汉1号。[结论]适宜在民勤荒漠区推广种植的高产高油油莎豆种质资源依次为河南油莎豆、西班牙油莎豆、中科院油莎豆6号和武汉1号。

油莎豆联合收获机合页筛片式升运装置设计与试验

针对油莎豆机械化收获过程中升运振动装置除杂效果不明显,导致油莎豆与土壤杂质等分离不彻底,漏土率较低,伤果率较高的问题,以及在升运输送过程中存在土壤堵塞、回带等问题,结合油莎豆果-土-秧团聚体特性,设计了一种合页筛片式升运装置,通过筛片折弯部分增大筛孔面积,对团聚体提供与链筛运动方向相同的推力,使合页式升运装置提高漏土效率且有效避免了回带现象。对其倾角和固定位置进行了分析和设计,运用EDEM进行仿真试验,以油莎豆链筛线速度、链筛板折弯高度、链筛振动频率为试验因素,以油莎豆团聚体漏土率和伤果率为试验指标,通过三因素三水平正交仿真试验,最终得到输送筛片最佳结构参数组合为:链筛线速度1.151 m/s、折弯高度27.779 mm、振频9.561 Hz,此时升运装置漏土率为96.524%、伤果率为2.439%。田间验证试验结果表明:当链筛线速度为1.2 m/s、折弯高度为28 mm、振频为9.5 Hz时,合页式升运装置平均漏土率为96.05%,平均伤果率为2.38%,与仿真试验所测结果基本一致,满足油莎豆升运链筛工作要求。

高效液相色谱-蒸发光散射法测定油莎豆块茎发育过程中的水溶性糖

基于高效液相色谱-蒸发光散射法(HPLC-ELSD)建立油莎豆块茎发育过程中水溶性糖(果糖、葡萄糖、蔗糖)含量的检测方法。以乙腈∶水(体积比75∶25)为流动相,流速为1.0 mL/min,并将蒸发光散射检测器条件优化为氮气压力206.8 kPa、漂移管温度65℃。结果表明:3种水溶性糖在0.10~20.0 mg/mL质量浓度范围内线性关系良好(r>0.999),检出限为0.04~0.10 g/100 g,回收率为96.0%~100.2%,相对标准偏差(RSD)为1.00%~7.32%(n=6)。在油莎豆块茎发育过程中,其果糖含量为0.376~0.692 g/100 g,葡萄糖含量为0.366~0.787 g/100 g,两者呈显著正相关(P<0.01);蔗糖含量为5.49~24.2 g/100 g,呈先降低后总体升高的趋势。所建方法灵敏度高、重现性好,适用于油莎豆块茎发育过程中水溶性糖的测定。

4种机械式油莎豆排种器的对比试验与分析

针对油莎豆种皮凹凸不平导致摩擦力较大、充种效果较差,在充种过程中极易堵种等问题,基于油莎豆种子物理特性,对目前我国广泛应用的机械式排种器(内充种式、指夹式、勺轮式和窝眼轮式)对油莎豆的试播进行台架试验与分析。以合格指数、漏播指数、破碎指数为评价指标,进行了单因素试验,对油莎豆的充种、携种及排种等状态重点观测分析,探究油莎豆漏播、重播及碎种等情况发生的原因。研究结果表明:随前进速度的提高,内充式排种器在充种区极易造成卡种现象;指夹式排种器在充种过程中漏播的问题较为突出;勺轮式排种器种子破碎的问题较为严重,从而对后续播种的合格率构成较大影响;窝眼轮式排种器在实际试验中种子脱离排种口时速度较大,在传送带上造成碰撞,导致油莎豆的均匀性变异系数较大。

油莎豆收获机发展现状及建议

采用文献综述、实地调研等方法,系统分析了油莎豆收获机在技术水平、生产效率、适应性及自动化程度等方面的现状与不足。基于这些问题,提出了一系列优化措施和发展建议,旨在提高油莎豆收获机的工作效率、可靠性和经济效益,为油莎豆收获机的进一步发展提供了理论依据和实践指导,以推动我国油莎豆产业的现代化和机械化进程。

油莎豆种子籽粒离散元仿真参数标定与试验

为了解决新型油料作物油莎豆排种器设计过程中种子物理参数不清及仿真参数与实际差异较大,造成模拟试验不准确,制约油莎豆排种器的发展的问题,测定了油莎豆种子的几何参数、弹性模量、泊松比、摩擦因数、碰撞恢复系数和休止角。以截面圆跳动法测出油莎豆种子精确外形轮廓并建立仿真颗粒模型,通过离散元仿真参数标定得出油莎豆种间静摩擦系数为0.662,油莎豆种间滚动摩擦因数为0.024。通过休止角试验验证,得到误差为1.61%,较标定前降低92.9%。通过排种仿真试验、排种器试验台试验和播种田间试验验证,得到仿真重播指数相对误差为3.79%、4.64%,漏播指数相对误差为6.81%、8.64%。由此表明,油莎豆仿真参数标定值可靠,可为油莎豆单粒精播排种器设计优化提供参考。

不同施氮水平对油莎豆农田土壤养分表观平衡和块茎产量的影响

研究不同施氮水平下沙质土壤油莎豆(Cyperus esculentus)土壤养分表观平衡及块茎产量,为沙质土壤油莎豆科学施氮提供理论依据。以油莎豆品种“中油莎1号”为研究对象,分别设置0 kg·hm^(-2)(N0)、75 kg·hm^(-2)(N1)、150 kg·hm^(-2)(N2)、225 kg·hm^(-2)(N3)4个施氮水平。分析4个施氮水平对油莎豆农艺性状、土壤表观养分平衡及块茎产量的影响。结果表明:随着施氮量增加,两地油莎豆茎蘖数、株高、单片叶面积等均有增加,但过高的施氮量会造成油莎豆地上部徒长,导致产量下降;施氮量为150 kg·hm^(-2)(N2),油莎豆最大根长、根体积等农艺性状最优,油莎豆整株干重及块茎产量均最高,块茎鲜产可达到9298.87~10336.06 kg·hm^(-2);两地氮素表观盈余率在0 kg·hm^(-2)(N0)和75 kg·hm^(-2)(N1)水平下均为负值,150 kg·hm^(-2)(N2)和225 kg·hm^(-2)(N3)水平下均为正值,表明两地氮素均在N2水平即施氮量为150 kg·hm^(-2)时达到氮素平衡状态。冗余分析也表明油莎豆茎蘖数、最大根长、根体积、氮携出量是驱动油莎豆干物质及块茎产量形成的主要因素。因此在北方沙质土壤条件下,N素施入量为150 kg·hm^(-2)时,可促进油莎豆对养分的吸收、维持土壤表观养分平衡,有利于油莎豆良好的生长发育和产量的提高。

饲粮中添加不同比例油莎豆或膨化油莎豆对生长猪生长性能、血清生化指标和粪便微生物组成的影响

本试验旨在研究饲粮中添加不同比例油莎豆或膨化油莎豆对30~60 kg生长猪的生长性能、血清免疫、抗氧化指标及粪便微生物组成的影响。选取135头健康状况良好、体重为(33.40±0.15)kg的“杜×长×大”三元杂交猪,随机分为5组,分别为对照组(CK组,不含油莎豆)、5%油莎豆添加组(5%CEL组)、10%油莎豆添加组(10%CEL组)、10%膨化油莎豆添加组(10%PCEL组)、15%膨化油莎豆添加组(15%PCEL组),每组3个重复,每个重复9头猪。试验期28 d。结果表明:与CK组相比,15%PCEL组平均日增重(ADG)显著提高(P<0.05);5%CEL组、10%CEL组、10%PCEL组和15%PCEL组的平均日采食量(ADFI)均显著降低(P<0.05);10%PCEL组和15%PCEL组的料重比(F/G)均显著降低(P<0.05)。与CK组相比,5%CEL组、10%CEL组、10%PCEL组和15%PCEL组粗脂肪表观消化率均显著提高(P<0.05)。与CK组相比,5%CEL组血清总抗氧化能力(T⁃AOC)和过氧化氢酶(CAT)活性显著提高(P<0.05),10%CEL组血清T⁃AOC、CAT和超氧化物歧化酶(SOD)活性显著提高(P<0.05),10%PCEL组和15%PCEL组血清T⁃AOC显著提高(P<0.05)。与CK组相比,5%CEL组血清白细胞介素-4(IL⁃4)、白细胞介素-10(IL⁃10)、免疫球蛋白G(IgG)、免疫球蛋白M(IgM)含量均显著升高(P<0.05),10%CEL组血清IL⁃4、IgG和IgM含量均显著升高(P<0.05),15%PCEL组血清IL⁃10含量显著提高(P<0.05)。在粪便微生物组成上,与CK组相比,在科及属水平上,5%CEL组光冈菌属(Mitsuokella)、魏斯氏菌属(Weissella)、霍尔德曼氏菌属(Holdemanella)、巨球型菌属(Megasphaera)相对丰度均显著升高(P<0.05);15%PCEL组则是组光冈菌属、魏斯氏菌属、毛螺菌科ND3007群(Lachnospiraceae_ND3007_group)、巨球型菌属、霍尔德曼氏菌属、经黏液真杆菌属(Blautia)和粪杆菌属(Faecalibacterium)相对丰度显著升高(P<0.05),而丹毒丝菌科(Erysipelotrichaceae)、颤螺菌科(Oscillospiraceae)、狭义梭菌属1(Clostridium_sensu_stricto_1)、叉状棍状厌氧菌群(Anaerorhabdus_furcosa_group)、土孢杆菌属(Terrisporobacter)相对丰度显著降低(P<0.05)。综上所述,饲粮中添加5%油莎豆可显著提升生长猪的机体抗氧化能力和免疫能力。饲粮中添加15%膨化油莎豆可显著提高猪的ADG,降低F/G,同时还可显著提升猪的机体总抗氧化能力。饲粮中添加5%油莎豆和15%膨化油莎豆均可显著调节猪的肠道菌群,提升猪肠道健康,其中添加15%膨化油莎豆对猪肠道健康的提升更加显著。

油莎豆茎叶代谢物与块茎形态的关联研究

为研究油莎豆表型差异与茎叶代谢物间的关联,比较分析了10份油莎豆样本的叶宽、块茎宽度、块茎厚度、块茎高度等表型参数,同时利用超高效液相色谱-串联质谱(UHPLC-MS/MS)技术定性定量分析其茎叶代谢物。10份油莎豆样本分为2个表型,即宽叶圆粒型和窄叶长粒型,其叶宽与块茎宽度和块茎厚度呈正相关。用UHPLC-MS/MS对油莎豆茎叶中28个主要代谢物,包括黄烷-3醇、咖啡酸衍生物和黄酮类成分的相对含量进行测定分析比较。结果表明,4个黄酮类化合物即木犀草素-7-二葡萄糖醛酸苷、荭草苷、木犀草素-7-葡萄糖醛酸苷和木犀草素在宽叶圆粒型油莎豆茎叶中的含量显著高于窄叶长粒型油莎豆茎叶。利用KEGG和PlantCyc推导绘制了4种差异黄酮代谢物在油莎豆茎叶中的生物合成途径,并预测宽叶圆粒型油莎豆相较于窄叶长粒型更具有耐旱性,可为油莎豆的品种鉴定、选育和茎叶资源利用提供依据。。

微波预处理对油莎豆贮藏稳定性及其油脂脂质伴随物含量的影响

旨在为提高油莎豆的贮藏稳定性,采用微波对油莎豆进行预处理,研究了冷藏(4℃)和常温(20~31℃)贮藏条件下油莎豆水分含量、脂肪酶活性及其油脂酸值和过氧化值的变化规律,同时测定了油莎豆油的脂肪酸组成和脂质伴随物含量。结果表明:在常温贮藏或冷藏过程中,油莎豆的水分含量、脂肪酶活性及油莎豆油的酸值、过氧化值均呈一定增长趋势,微波预处理显著降低了油莎豆的水分含量、脂肪酶活性和油莎豆油的酸值;常温贮藏和冷藏120 d后,704 W处理270 s制备的油莎豆油的酸值(KOH)小于4 mg/100 g,显著低于未经微波预处理的油莎豆油,满足国标(GB 2716—2018)的要求;微波预处理对油莎豆油脂肪酸组成无显著影响,但能提高油莎豆油中生育酚和总酚的含量,其分别在400 W处理270 s、704 W处理210 s时达到最高,为41.70 mg/100 g和10.21 mg/100 g;经微波预处理后,油莎豆油植物甾醇含量总体较空白组有所降低,但保留率在73.05%以上。综上,微波预处理对油莎豆的安全贮藏及其油脂中脂质伴随物的溶出有积极作用。

风筛式油莎豆清选装置设计分析与试验

作为一种新型油料作物,油莎豆清选损失率高、含杂率高的问题严重阻碍了其机械化收获进程。针对此问题,采用CFD-EDEM耦合方法进行了仿真试验、参数优化、规律解析和试验验证,结果表明:损失率影响程度从大到小为气流速度、振幅、频率,含杂率影响程度从大到小为气流速度、频率、振幅;气流速度为10.52m/s、振幅为20.61mm,振频为6.93Hz时,清选损失率为3.65%,含杂率为5.26%,清选综合性能指标最优为4.46%;台架性能试验损失率为3.77%,较仿真结果误差为3.19%;含杂率为5.52%,较仿真结果误差为2.84%;仿真试验误差较小,比较可靠。研究所得的最优工作参数组合可为油莎豆优质清选提供理论支撑。

固相微萃取-气相色谱-质谱法分析油莎豆中挥发性成分

以油莎豆为研究对象,采用固相微萃取-气相色谱-质谱联用法(SPME-GC-MS)测定其挥发物成分。通过优化前处理过程中萃取头类型、萃取温度、萃取时间,确定最佳萃取条件。利用质谱数据库对挥发物成分进行鉴定,并采用归一化法进行含量分析。结果表明:最佳萃取条件为采用DVB/CAR/PDMS萃取头、萃取温度110℃、萃取时间30 min,在此条件下,油莎豆中共检测出27种挥发物,其主要特征挥发物为醇类和醛类物质,其相对含量分别为32.30%和43.56%。

油莎豆化学成分及其药理作用研究进展

油莎豆是莎草科植物油莎草Cyperus esculentus L.的块茎,在非洲地中海沿岸已有上千年的食用与药用历史。现代研究发现油莎豆含有萜类、脂肪酸、酚酸、多糖、甾醇等多种化学成分,具有抗氧化、预防和治疗心血管疾病、缓解神经系统疾病、改善生殖功能障碍、保肝、抗癌等多种药理作用。通过对油莎豆的化学成分及其药理作用进行全面阐述,系统归纳了油莎豆发挥药理作用的物质基础,旨在为油莎豆质量评价体系的建立和进一步研究提供理论依据,进而提高其综合利用价值。

油莎豆快速繁殖体系构建研究

为建立油莎豆(Cyperus esculentus)快速繁殖体系,本试验以黑油莎2号为试验材料,茎尖作为外植体,采用植物不同组织培养条件培养油莎豆无菌苗,以期筛选出最佳茎尖消毒方法、适宜茎尖分化培养基配方以及快速生根培养基配方。结果表明:随消毒时间的增加,黑油莎2号茎尖污染率呈现降低的趋势,而存活率则呈现先升后降的变化;MS+0.9 mg/L 6-苄基腺膘呤(6-BA)+0.3 mg/L萘乙酸(NAA)处理时,黑油莎2号茎尖分化成苗数量显著高于其他处理(P <0.05),且茎尖分化成苗率最高,为62.67%;1/2MS+0.2 mg/L吲哚丁酸(IBA)处理时,黑油莎2号无菌苗生根数量(29.00)最高,显著高于其他处理(P <0.05),且根系粗壮,根长为0.9~3.0 cm。最后得出75%酒精30s+0.1%升汞4 min为黑油莎2号最佳茎尖消毒方法,MS+0.9 mg/L 6-BA+0.3 mg/L NAA为最佳茎尖分化培养基配方,MS+1.0 mg/L 6-BA和1/2MS+0.2 mg/L IBA分别是最佳快速繁殖和生根培养基配方。油莎豆快速繁殖体系构建为寒区高效繁育油莎豆优异种苗及种质资源创新提供依据。

油莎豆茎豆形成相关代谢物挖掘及通路富集分析

为挖掘油莎豆匍匐茎形成茎豆过程中的关键代谢物质,调控匍匐茎形成更多的茎豆,以匍匐茎及新茎豆为研究对象,利用高效液相色谱联合三重四极杆质谱仪进行广泛靶向代谢组学分析,采用多元统计学方法挖掘与茎豆形成相关的差异代谢物质,并富集差异代谢物相关的KEGG代谢通路。结果表明,未膨大匍匐茎(PFJ1)、膨大匍匐茎(PFJ2)及新茎豆(JD1)3组样本中共检测到1 217个代谢物。按照变量投影重要度(VIP)>1、P<0.05且差异倍数(FC)>2或FC<0.5的条件进行差异代谢物筛选,JD1 vs PFJ1筛选到35个差异代谢物,其中26个上调表达,9个下调表达;JD1 vs PFJ2筛选到57个差异代谢物,其中50个上调表达,7个下调表达;PFJ2 vs PFJ1筛选到39个差异代谢物,其中3个上调表达,36个下调表达。利用数据库对代谢物进行定性分析,差异表达代谢物主要被鉴定为氨基酸及其衍生物、核苷酸及其衍生物、有机氧化合物、黄酮类、苯丙素类、酚类等。差异表达代谢物相对含量分析显示,JD1谷胱甘肽含量是PFJ1的14.021倍、PFJ2的29.195倍;JD1 3-甲基组氨酸含量是PFJ1的10.463倍、PFJ2的129.931倍;JD1山柰酚含量是PFJ1的0.421倍、PFJ2的0.358倍。进一步的KEGG通路分析显示,差异表达代谢物主要富集到氨酰-tRNA生物合成,精氨酸和脯氨酸代谢,丙氨酸、天冬氨酸及谷氨酸代谢,苯丙氨酸代谢,黄酮及黄酮醇生物合成等代谢通路。综上,与油莎豆茎豆形成相关的代谢物质主要为氨基酸类及黄酮类物质;代谢通路主要集中在氨酰-tRNA生物合成及黄酮和黄酮醇生物合成途径中。