福建油茶籽在成熟過程中重要成分動態(tài)變化的研究

鄭德勇 凌宏有

(福建農(nóng)林大學(xué)材料工程學(xué)院1，福州 350002)(福建農(nóng)林大學(xué)茶業(yè)科技和經(jīng)濟(jì)研究所2，福州 350002)

油茶(CamelliaoleiferaAbel.)是我國特有的木本食用油料樹種，油茶籽油的脂肪酸中含有大于75%的油酸、約10%的亞油酸和少量α-亞麻酸等人體必需脂肪酸[1-3]，還富含維生素E、角鯊烯和植物多酚等生物活性物質(zhì)，被譽為“東方橄欖油、油中軟黃金”[4-9]。我國有2000 多年的油茶栽培和利用歷史，現(xiàn)有油茶林面積約300萬公傾，主要分布在長江流域及其以南的14 個省(市、區(qū))，年產(chǎn)油茶籽油約26 萬t，產(chǎn)值約110 億元，但因其產(chǎn)業(yè)效益低等因素，歷經(jīng)“三起三落”，沒有形成較為成熟的產(chǎn)業(yè)。

培育和推廣優(yōu)良品種是提升油茶產(chǎn)業(yè)效益的關(guān)鍵。福建省地處我國東南山區(qū)，各地自然條件差異顯著，根據(jù)良種適地原則，近年新造油茶林中除部分推廣種植適宜在福建地區(qū)種植的岑溪軟枝油茶和長林4號等7個國家級審(認(rèn))定的油茶良種外，主栽品種是“閩43(Camelliaoleifera‘Min43’)、閩48(Camelliaoleifera‘Min48’)、閩60(Camelliaoleifera‘Min60’)”等3個油茶優(yōu)良無性系和優(yōu)良農(nóng)家品種小果油茶(Camelliameriocarpa‘Longyan’)；其中3個優(yōu)良無性系均為立冬種群，具有生長快、結(jié)實早、產(chǎn)油量高、抗病蟲能力強等特點，盛產(chǎn)期每畝產(chǎn)油量可達(dá)到31～44 kg，適宜在福建省山區(qū)丘陵地區(qū)種植；小果油茶為屬霜降種群，果實中等大小，但果皮薄，出籽率高，鮮果出籽率可達(dá)到51%，適宜在閩江流域和閩中沿海的海拔120～300 m低山丘陵地區(qū)種植。

開發(fā)與利用，經(jīng)營、管理，栽培技術(shù)和育種、引種等4 個研究領(lǐng)域是油茶研究的熱點學(xué)科[10]，其中開發(fā)與利用領(lǐng)域的研究主要集中于采收后油茶籽含油率、油脂的脂肪酸組成、維生素E和角鯊烯含量等的分析，壓榨工藝、超臨界CO2萃取、酶法、水代法等不同加工方式對得油率及主要營養(yǎng)成分的影響等[11-19]。由于品種、地域、氣候、土壤等條件不同，油茶籽的營養(yǎng)積累、含油率、脂肪酸組成以及其他生物活性物質(zhì)的含量等均存在一定差異[20-21]，從油茶籽仁硬化初期持續(xù)取樣到油茶籽開始自然脫落，研究油茶籽在成熟過程中重要成分的動態(tài)變化，有助了解這些物質(zhì)的轉(zhuǎn)化、積累規(guī)律，以期針對品種差異提出更合理的油茶籽深加工途徑或確定最適宜的采摘期。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗材料為3個普通油茶無性系油茶優(yōu)良品種“閩43、閩48、閩60”和優(yōu)良農(nóng)家品種小果油茶單株所產(chǎn)油茶籽。油茶園位于福建省閩侯桐口國有林場華南工區(qū)，海拔高度約為100 m，16年生的油茶樹，種植規(guī)格約為3 m×3 m，油茶樹長勢良好。2012年從9月18日開始至11月27日(已出現(xiàn)成熟落籽現(xiàn)象，故作為取樣終止日期)，每隔1周(7 d)取樣1次，共取樣11次。采摘的油茶籽鮮果一部分即時分離果蒲、種殼和種仁，測定各部分含水率；其余油茶籽鮮果經(jīng)日曬、風(fēng)干，再除去果蒲、手工剝殼，將油茶籽仁密封保存于廣口瓶中冷藏(4 ℃)備用。

標(biāo)準(zhǔn)品：α-維生素E、γ-維生素E、δ-維生素E和脂肪酸混合標(biāo)樣為sigma公司產(chǎn)品，角鯊烯為上海江萊科技有限公司產(chǎn)品。高效液相色譜流動相甲醇為HPLC級，其他試劑均為分析純。

1.2 方法

1.2.1 含水率的測定

稱取樣品約25 g(精確到0.000 1 g)，置于恒重的鋁皿中，在(103±2) ℃的電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中干燥3 h，并于干燥器內(nèi)冷卻30 min后取出稱重，重復(fù)以上操作至恒重，計算濕基含水率。

1.2.2 含油率的測定

先取20 g油茶籽仁粉碎后棄去，再取20 g油茶籽仁粉碎后分為2份，各稱取(10±0.5) g，按照GB/T 14488.1—2008測定油茶籽含油率[22]。抽提得到的油脂經(jīng)回收溶劑、離心，取上層清油用于測定維生素E、角鯊烯含量和脂肪酸組成。

1.2.3 脂肪酸組成的測定

參照GB/T 17376—2008 制備油茶籽油的脂肪酸甲酯[23]：稱取0.2 g油茶籽油脂，置于60 mL平底燒瓶中，加入4 mL 0.5 mol/L的氫氧化鉀甲醇溶液和少量沸石，裝上冷凝管，于70 ℃水浴回流30 min直至油滴消失，加入5 mL三氟化硼甲醇溶液反應(yīng)2 min，加入4 mL異辛烷，取出圓底燒瓶，加入少量飽和氯化鈉溶液并輕搖燒瓶數(shù)次，繼續(xù)加入氯化鈉溶液至燒瓶頸部，靜置分層后取上清液，利用Agilent Technologies 7890A氣相色譜儀測定、并以歸一化法確定各種脂肪酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

氣相色譜分析條件：毛細(xì)管色譜柱為DB-23(60 m×0.25 μm×0.25 μm)。氮氣載氣：純度99.999%，流量20 mL/min。分流進(jìn)樣器：進(jìn)樣量1 μL，分流比1:70，進(jìn)樣口溫度280 ℃。FID檢測器：檢測器溫度300 ℃，其中氫氣流量30 mL/min、空氣流量300 mL/min，尾吹流量(N2)25 mL/min。程序升溫：初始溫度130 ℃，維持1 min；以6.5 ℃/min的速度升至170 ℃，維持0 min；然后再以2.75 ℃/min的速度升至215 ℃，維持25 min。

1.2.4 角鯊烯含量的測定

角鯊烯測定參考賈春曉等[24]的方法，稱取0.2 g油茶籽油脂，用正己烷溶解并定容至10 mL，旋渦1 min、超聲5 min，過0.22 μm濾膜后，利用Agilent Technologies 7890A氣相色譜儀進(jìn)行分析，采用外標(biāo)法定量。

氣相色譜分析條件：色譜柱為HP-5(30 m×320 μm×0.25 μm)；氮氣載氣：純度99.999%，流量20 mL/min。分流進(jìn)樣器：進(jìn)樣量1 μL，分流比1∶70，進(jìn)樣口溫度300 ℃。FID檢測器：檢測器溫度300 ℃，其中氫氣流量30 mL/min、空氣流量300 mL/min，尾吹流量(N2)25 mL/min。程序升溫：初始溫度60 ℃，維持1 min；以10 ℃/min的速度升至190 ℃，維持4 min；然后再以6 ℃/min的速度升至300 ℃，維持5 min。

1.2.5 維生素E含量的測定

稱取0.2 g油茶籽油脂，放入10 mL容量瓶中，加入經(jīng)脫醛處理的無水乙醚[25]，旋渦1 min、超聲5 min強化溶解，定容至刻度，過0.22 μm濾膜后，利用Agilent Technologies 1200型高效液相色譜儀分析維生素E的含量，采用外標(biāo)法定量。

高效液相色譜分析條件：色譜柱為HC-C18(5 μm，4.6 mm×250 mm)，色譜柱溫度40 ℃；流動相：100%甲醇(HPLC級)，流速為1 mL/min；進(jìn)樣量5 μL；FLD熒光檢測器：激發(fā)波長295 nm，發(fā)射波長325 nm，掃描時間15 min。

1.2.6 數(shù)據(jù)處理方法

運用Excel 2003和DPS 7.05數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行方差分析，并運用Duncan新復(fù)極差法檢驗比較對象的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 油茶籽水分含量的變化

測定油茶籽各部分的水分含量，并進(jìn)行基本參數(shù)計算和差異顯著性檢驗，見表1。

由表1中油茶籽果蒲、種殼和種仁的水分含量極差和變異系數(shù)可知，其果蒲水分含量在各品種間差異較??；種殼水分含量在最初的2周品種間差異大，之后差異變??；種仁水分含量在各品種間差異較小，且在第9周之后3個優(yōu)良無性系所產(chǎn)油茶籽水分含量低于優(yōu)良農(nóng)家品種小果油茶。

由油茶籽果蒲、種殼和種仁的平均水分含量和差異顯著性檢驗結(jié)果可知，4個品種油茶籽果蒲、種殼和種仁的水分含量變化趨勢基本相同，總體均呈下降趨勢。果蒲平均水分含量在第0～7周變化不顯著，但第8周出現(xiàn)拐點，平均水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)由72.84%快速下降到52.76%；種殼平均水分含量分別在第3、8周出現(xiàn)拐點，在第0～3周快速上升，第3～5周變化較小，之后呈較快下降趨勢，平均水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)最終保持在約50%；種仁平均水分含量也在第3、8周出現(xiàn)拐點，在第0～3周下降較快，在第3～6周變化較小，之后出現(xiàn)第2次降低，第9周后其平均水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持在約55%。油茶籽果蒲、種殼和種仁的平均水分含量下降趨勢在第8周前后現(xiàn)出明顯平緩的現(xiàn)象表明油茶籽已進(jìn)入成熟后期。

表1 油茶籽成熟過程中果蒲、種殼和種仁水分含量變化/%

注：平均值上標(biāo)表示檢驗的差異顯著性。小寫字母代表是在0.05水平下比較，差異顯著；大寫字母代表在0.01水平下比較，差異極顯著；相同字母表示差異不顯著，不同字母表示差異顯著。下同。

表2 油茶籽仁成熟過程中含油量的變化/%

2.2 油茶籽仁含油量的變化

測定油茶籽種仁的含油量，并進(jìn)行基本參數(shù)計算和差異顯著性檢驗,見表2。

由表2中含油量極差和變異系數(shù)可知，其在第3周前各品種間差異較大，之后差異顯著趨小，但在第8周之后3個優(yōu)良無性系表現(xiàn)出一定的優(yōu)勢，所產(chǎn)油茶籽含油率高于優(yōu)良農(nóng)家品種小果油茶。

由其平均含油量和差異顯著性檢驗結(jié)果可知，在70 d的成熟過程中，4個品種油茶籽含油量的變化出現(xiàn)3個不同階段。第0～3周為快速提升期，差異十分顯著，平均油脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)由5.54%迅速提高到27.72%；第3～8周為緩升期，各周取樣均達(dá)到顯著水平，平均油脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)緩慢提高到47.01%；進(jìn)入第8周后為平穩(wěn)期，期間差異不顯著，平均油脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持在約47%。對照同期油茶籽各部分的水分含量變化趨勢，其含油量也在第8周出現(xiàn)明顯增幅縮小的現(xiàn)象，同樣表明油茶籽已進(jìn)入成熟后期。

2.3 油茶籽仁油脂中重要脂肪酸組成的變化

油茶籽油經(jīng)甲酯化處理，以37種食品脂肪酸混合標(biāo)準(zhǔn)樣為參比測定其脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)，將10種主要脂肪酸組成列于表3。

由表3可知，4個品種油茶籽油的脂肪酸組成相似，其中油酸、亞油酸和棕櫚酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，硬脂酸為1%左右，其他成分均在1%以下，表3中所列脂肪酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)總和達(dá)96%以上，可以體現(xiàn)油脂樣品的脂肪酸組成特征。油茶籽油的不飽和脂肪酸(包括油酸、亞油酸、α-亞麻酸、十七碳烯酸和二十碳烯酸)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)接近90%，飽和脂肪酸為10%左右，未檢出芥酸、山俞酸等對人體有害脂肪酸，油茶籽油是一種品質(zhì)優(yōu)異的食用油脂。對4個品種油茶籽油脂中3種主要脂肪酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行基本參數(shù)計算和差異顯著性檢驗，見表4。

由表4中3種脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的極差和變異系數(shù)可知，油酸和棕櫚酸的各品種間差異較小，而亞油酸的各品種間差異較大，其中閩60成熟時其油脂中油酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，達(dá)81.38%，而閩48的亞油酸最高，達(dá)11.14%，閩48的油酸和亞油酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)總和最高，達(dá)88.53%，說明無性系優(yōu)良品種在油脂的脂肪酸組成分布上具有一定優(yōu)勢。

表3 油茶籽成熟過程中油脂的主要脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%

注：“—”表示在分析中未檢出該物質(zhì)，“/”表示未因油茶籽自然脫落未取樣(下同)。

表4 油茶籽成熟過程中油脂的3種主要脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化參數(shù)/%

表5 茶籽成熟過程中油脂的維生素E含量變化/μg/g

4個品種茶籽油脂中油酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)總體呈現(xiàn)先增加、再降低，然后持續(xù)增加的趨勢。由其3種脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的平均值和差異顯著性檢驗結(jié)果可知，在70 d的成熟過程中，4個品種油茶籽油中油酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值在第3周前由55.28%快速上升到75.14%，之后便在較小的范圍內(nèi)變化，其由高至低順序為：閩60>小果油茶>閩43>閩48；4個品種油茶籽油中亞油酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值在第3周前由22.71%以較快的速率下降至10.46%，之后便在較小的范圍內(nèi)變化，其由高至低的順序恰與油酸的相反；4個品種油茶籽油中棕櫚酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值在第3周前由13.40%緩慢下降9.51%，之后便在較小的范圍內(nèi)變化并略呈下降趨勢，其由高至低的順序也與油酸的相反。這種增減互現(xiàn)的現(xiàn)象表明油茶籽中脂肪酸在整個成熟過程中可能存在相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系，有待進(jìn)一步研究。

2.4 油茶籽仁中維生素E的變化

測定油茶籽油脂的維生素E含量，并進(jìn)行基本參數(shù)計算和差異顯著性檢驗，見表5。

由表5中維生素E含量的極差和變異系數(shù)可知，維生素E在各品種間差異很大，且隨成熟度后移，特別是在第4周之后呈現(xiàn)差異顯著增大趨勢。優(yōu)良農(nóng)家品種小果油茶所產(chǎn)油茶籽油中維生素E含量在第8周后穩(wěn)定在700 μg/g左右，明顯高于優(yōu)良無性系的；“閩48、閩60”的差異很小，最終穩(wěn)定在470 μg/g左右，約為小果油茶的70%左右；而“閩43”的含量最低，在第10周僅為小果油茶的20.52%。

由其維生素E含量平均值和差異顯著性檢驗結(jié)果可知，在70 d的成熟過程中，呈現(xiàn)前期緩慢上升、達(dá)到最高值后又逐漸下降的趨勢，但達(dá)到最高值的時間不同，其中優(yōu)良無性系“閩40、閩60”所產(chǎn)油茶籽油的均在第5周達(dá)到最高值，而“閩48”和優(yōu)良農(nóng)家品種小果油茶所產(chǎn)油茶籽油的則第7周才達(dá)到最高值，明顯延后，各樣品在第8周后趨于穩(wěn)定。

2.5 油茶籽仁中角鯊烯含量的變化

測定油茶籽油脂的角鯊烯含量，并進(jìn)行基本參數(shù)計算和差異顯著性檢驗，見表6。

表6 茶籽成熟過程中油脂的角鯊烯含量變化/μg/g

由表6中角鯊烯含量的極差和變異系數(shù)可知，角鯊烯含量在初期各品種間的差異很大，但于第3周后其差異顯著縮小，并于第8周再度縮小差異后趨于穩(wěn)定。在整個成熟期，優(yōu)良無性系油茶籽油中角鯊烯含量均顯著高于優(yōu)良農(nóng)家品種小果油茶的。由角鯊烯含量平均值和差異顯著性檢驗結(jié)果可知，在70 d的成熟過程中，呈現(xiàn)前期含量驟升達(dá)到最高值、之后以較快速率下降的趨勢，第7周之后的油茶籽油中角鯊烯含量僅為最高值的10%左右。角鯊烯在成熟過程中可能是一些活性物質(zhì)的合成中間體，在種子生長的早期大量合成，之后轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)，所以種子成熟時含量相對較低；另一方面，由于角鯊烯活性很強、很容易被氧化，油茶籽貯存條件、存放時間、提取方法和工藝參數(shù)等因素都會影響所得油脂中角鯊烯的含量，應(yīng)引起生產(chǎn)者的重視。

3 結(jié)論

3.1 油茶受精卵形成的種胚通常在翌年3～5月份分化，經(jīng)幼果形成期、果實生長期，一般8月份后進(jìn)入油脂轉(zhuǎn)化積累期，種仁逐漸硬化，含油率快速提高[26-28]。果實水分含量的變化與種仁油脂含量的變化存在顯著相關(guān)關(guān)系，在油茶籽的果實生長初期，水分含量較高，伴隨種仁中蛋白質(zhì)、淀粉等主要營養(yǎng)物質(zhì)在成熟過程中的積累，各部分的含水率呈下降趨勢并趨于穩(wěn)定，果實的同化作用已轉(zhuǎn)向脂肪酸、油脂等營養(yǎng)物質(zhì)的生成，水分與油脂的含量均在第8周之后進(jìn)入平穩(wěn)期。另一方面，維生素E和角鯊烯均呈現(xiàn)前期含量上升、后期持續(xù)下降的趨勢，也在第8周進(jìn)入平穩(wěn)期。油茶籽中各種成分變化均在第8周趨于平緩，說明油茶籽已處于成熟后期，可以針對深加工的需要適時采摘。

3.2 4個品種油茶籽的含油率均隨著成熟程度的推進(jìn)而增加，最后趨于平穩(wěn)，其較高的含油率是優(yōu)良品種的主要特征，其中3個無性系優(yōu)良品種成熟時的油茶籽含油率高于小果油茶的。從提取的油脂中功能性成分的分析結(jié)果看，油茶籽成熟時所產(chǎn)油茶籽中油酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)由高至低順序為：閩60>小果油茶>閩43>閩48，而亞油酸和棕櫚酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)由高至低的順序恰與油酸的相反；小果油茶的油脂中維生素E的含量顯著高于3個優(yōu)良無性系品種的，而角鯊烯含量則明顯較低。說明4個油茶優(yōu)良品種在有效成分構(gòu)成上各具特色，可在造林中發(fā)揮互補作用。

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