利用灰色關(guān)聯(lián)分析評(píng)價(jià)不同產(chǎn)區(qū)山茶油的品質(zhì)

王逸凡,戴賢君

(中國計(jì)量大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院,浙江 杭州 310018)

油茶是我國特有的一種野生木本油料植物,與棕櫚、橄欖和椰子并稱為世界四大木本油料植物,具有藥用、食用、觀賞等綜合利用價(jià)值[1-2]。近年來,隨著國家大力推廣木本油料植物,人工栽培的油茶在國內(nèi)得到了較快的發(fā)展,其種植區(qū)域分布覆蓋了淮河秦嶺以南的地區(qū)。油茶籽榨出的油稱山茶油,其不飽和脂肪酸含量高,富含角鯊烯、維生素E、多酚等抗氧化活性成分,長期食用可以改善人體心血管功能，提高免疫力，降低膽固醇,還具有預(yù)防高血壓等功效,因此被開發(fā)應(yīng)用于中醫(yī)藥、美容等多種領(lǐng)域[3-6]。

灰色關(guān)聯(lián)分析法是灰色系統(tǒng)理論的重要組成部分,可以針對(duì)信息不完全、機(jī)制不明確的灰色系統(tǒng),根據(jù)數(shù)據(jù)序列曲線的相似程度分析因子間的量化和序化,實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的預(yù)測、決策等功能[7-8]。當(dāng)指標(biāo)多,數(shù)據(jù)少,且指標(biāo)之間相互關(guān)聯(lián)度小或沒有規(guī)律時(shí),灰色關(guān)聯(lián)分析法能夠有效分析事物與因子之間的相互關(guān)系,并通過指標(biāo)因子與事物變化趨勢進(jìn)行關(guān)聯(lián)度比較。

由于油茶生長環(huán)境的差異,可能導(dǎo)致不同地區(qū)的山茶油品質(zhì)有所不同,因此進(jìn)行不同產(chǎn)地山茶油品質(zhì)的綜合分析對(duì)指導(dǎo)消費(fèi)者的選擇有較大意義。目前關(guān)于山茶油品質(zhì)分析的報(bào)道大都局限于某一區(qū)域,如聶根新等和賀義昌等分別比較了江西山茶油[9-10],徐夢媛等比較了浙江紅花山茶油[11],但從全國角度進(jìn)行比較的報(bào)道較少。本實(shí)驗(yàn)選取了浙江、湖南、廣東等14個(gè)省市的代表性油茶種植區(qū),采集30個(gè)新鮮油茶籽樣品進(jìn)行冷榨法制備山茶油,并依照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)檢測山茶油的功能性成分指標(biāo),利用灰色關(guān)聯(lián)度分析法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較,以評(píng)價(jià)不同地域的山茶油品質(zhì),為消費(fèi)者食用選擇提供參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

采集浙江、湖南、江西、廣東等省的油茶種植地區(qū)的30種新鮮油茶籽,每個(gè)采集點(diǎn)相近地點(diǎn)各采集樣品3個(gè)作為重復(fù)樣,經(jīng)過清理晾曬、去殼、粉碎、干燥后,保存于4 ℃環(huán)境下直到榨油。

1.2 儀器與設(shè)備

紫外分光光度計(jì)(2900型、上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司)、低溫離心機(jī)(KL05A型、湖南凱達(dá)離心機(jī)廠)、氣相色譜質(zhì)譜儀(Agilent6890-5975型、安捷倫科技有限公司)、高效液相色譜儀(Agilent 1100型、安捷倫科技有限公司)、自制液壓壓榨機(jī)等。

1.3 榨油工藝

將每種樣本分為三個(gè)重復(fù)組進(jìn)行榨油試驗(yàn),每組得到15～20 mL鮮榨山茶油。冷榨工藝流程為:山茶籽→清理除雜→干燥→脫殼→殼仁分離(榨油時(shí)保留殼仁比2∶8)→粉碎→65 ℃處理30 min→壓榨→毛油→過濾→離心分離去雜質(zhì)→冷榨山茶油。

1.4 功能性指標(biāo)成分測定

脂肪酸測定參照GB 5009.168—2016方法;維生素E(α-生育酚)測定參照GB 5009.82—2016方法;角鯊烯測定參照LS/T 6120—2017方法;β-谷甾醇測定參考GB/T 25223—2010方法;多酚測定參考LS/T 6119—2017方法。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以EXCEL軟件作統(tǒng)計(jì)處理和灰色關(guān)聯(lián)度分析?；疑P(guān)聯(lián)度分析包括:設(shè)定參考數(shù)列,并用參考數(shù)列進(jìn)行無量綱化處理;計(jì)算各樣本數(shù)列與參考數(shù)列的最大和最小絕對(duì)差值;計(jì)算加權(quán)關(guān)聯(lián)系數(shù),處理得到樣本與參考數(shù)列的關(guān)聯(lián)度;關(guān)聯(lián)度排序進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2 結(jié)果與分析

2.1 采樣地點(diǎn)的地理生態(tài)因子信息

選取30個(gè)油茶籽采樣點(diǎn),具體位置和地理生態(tài)因子如表1,采樣點(diǎn)從南到北基本覆蓋了全國各地油茶種植區(qū)域,具有較為明顯的產(chǎn)地代表性。

表1 采樣地點(diǎn)的地理生態(tài)因子Table 1 Geographical ecological factors of different sampling sites

2.2 山茶油的脂肪酸組成

由表2可以得出,各地山茶油棕櫚酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.65%～10.13%,變異系數(shù)為8.10%;硬脂酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.50%～2.98%,變異系數(shù)為17.08%;油酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75.26%～83.87%,變異系數(shù)為2.04%;亞油酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.11%～10.50%,變異系數(shù)為16.11%;亞麻酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.21%～0.51%,變異系數(shù)為22.36%;花生酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.03%～0.07%,變異系數(shù)為20.20%。各樣品總不飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為86.05%～89.41%。其中，緯度對(duì)不飽和脂肪酸含量有一定的影響,但沒有出現(xiàn)明顯的規(guī)律性,這可能同不同采樣地的海拔高度變化有關(guān)。另外,本試驗(yàn)的結(jié)果同郭麗等[12]報(bào)道市售山茶油中油酸的平均含量為80.8%±1.1%、亞油酸為8.7%±0.7%,以及應(yīng)美蓉等[13]報(bào)道不同產(chǎn)地山茶油的脂肪酸組成差異較小等結(jié)論有一定差異,這可能需要進(jìn)一步采集更多的樣品數(shù)量,并準(zhǔn)確測定采樣地的緯度、海拔及溫度、光照等因素進(jìn)行綜合分析完善。

表2 不同產(chǎn)地山茶油主要脂肪酸組成Table 2 Mass fraction of main fatty acids in camellia oil from different sampling sites (%)

2.3 山茶油的活性物質(zhì)含量

由表3可以得出,油樣中的α-生育酚為51.64～103.80 mg/kg,變異系數(shù)為22.24%;角鯊烯含量為78.18～164.65 mg/kg,變異系數(shù)為17.55%;多酚含量為24.16～164.65 mg/kg,變異系數(shù)為59.71%;β-谷甾醇含量為50.28～215.20 mg/kg,變異系數(shù)為37.07%。其中，不同產(chǎn)地山茶油中多酚和β-谷甾醇含量相差較大,角鯊烯和生育酚差異稍低,但總體上不同產(chǎn)地山茶油樣品中活性物質(zhì)含量差異比較明顯,這同李志曉等[14]報(bào)道的山茶油中α-生育酚含量為68.1～216.3 mg/kg,多酚含量為25.75～55.75 mg/kg,角鯊烯含量為153.6～211.8 mg/kg的結(jié)果相類似。不同產(chǎn)地山茶油活性物質(zhì)含量差異明顯的原因,可能是采樣地點(diǎn)經(jīng)緯度、海拔、品種等因素所造成的[15]。基于不同產(chǎn)地山茶油中活性物質(zhì)含量表現(xiàn)出明顯差異性,然而活性物質(zhì)可能適合作為山茶油品質(zhì)評(píng)價(jià)的依據(jù)之一。

表3 不同產(chǎn)地山茶油中活性物質(zhì)含量Table 3 Content of active substances in camellia oil from different sampling sites (mg/kg)

2.4 灰色關(guān)聯(lián)度分析

鑒于各產(chǎn)地山茶油重要的功能指標(biāo)數(shù)據(jù)綜合比較無特殊規(guī)律,通過簡單分析測試結(jié)果無法評(píng)價(jià)樣本的優(yōu)劣,因此可利用灰色關(guān)聯(lián)分析法來綜合評(píng)價(jià)山茶油品質(zhì)。

2.4.1 設(shè)定參考數(shù)列

根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)分析原理,設(shè)定的參考數(shù)列為最理想化的數(shù)據(jù)組成數(shù)列。在本實(shí)驗(yàn)中,不飽和脂肪酸的含量以及活性物質(zhì)含量越高品質(zhì)越優(yōu),因此選擇每一項(xiàng)指標(biāo)的最大值組成參考數(shù)列X0。

(1)

式(1)中,X0為指定參考數(shù)列,Xi為各山茶油活性物質(zhì)含量數(shù)列。

2.4.2 無量綱化處理

無量綱化處理可以簡化數(shù)據(jù)分析的過程,處理方法為將每一個(gè)指標(biāo)的樣本數(shù)據(jù),除以各自參考品種的數(shù)值,即利用公式(2)得到一組新的全體樣本數(shù)列。

Xi(k)=Xi(k)/X0(k)。

(2)

2.4.3 計(jì)算絕對(duì)差值

以各樣本數(shù)據(jù)減去參考數(shù)列,得到各數(shù)列的絕對(duì)最大(式(3))和最小差值(式(4))。

(3)

(4)

2.4.4 計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)

根據(jù)公式(5)計(jì)算灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)。

(5)

式(5)中:ζi(k)為各樣品每個(gè)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)系數(shù);ρ為分辨系數(shù),取0.5。

各樣本關(guān)聯(lián)系數(shù)見表4。

表4 不同采樣地山茶油樣本關(guān)聯(lián)系數(shù)

2.4.5 計(jì)算加權(quán)灰色關(guān)聯(lián)度

根據(jù)公式(6)取加權(quán)平均值,由于不飽和脂肪酸為山茶油品質(zhì)評(píng)價(jià)的主要指標(biāo),因此取不飽和脂肪酸權(quán)重為0.6,其余四項(xiàng)活性物質(zhì)指標(biāo)權(quán)重各為0.1,代入公式中。

(6)

式(6)中:γi為加權(quán)關(guān)聯(lián)度;n為樣本數(shù),n=30;Wk為各指標(biāo)的權(quán)重。

2.4.6 關(guān)聯(lián)度排序及綜合評(píng)價(jià)

將綜合灰色關(guān)聯(lián)度進(jìn)行排序評(píng)價(jià),關(guān)聯(lián)度高,表示其綜合品質(zhì)較好,全部樣品關(guān)聯(lián)度排序見表5。

表5 不同產(chǎn)地山茶油樣本關(guān)聯(lián)度排序

從表5可見,安徽黃山、海南澄邁、湖北麻城、四川樂山和云南德宏的山茶油特征指標(biāo)綜合關(guān)聯(lián)度>0.85;廣東肇慶、浙江衢江、浙江柯城白花、浙江臺(tái)州、湖南郴州、貴州銅仁、廣西南寧、浙江淳安、廣東河源、江西撫州、河南新縣、浙江遂昌山茶油特征指標(biāo)的綜合關(guān)聯(lián)度介于0.80～0.85之間;江西宜春、貴州黔東、湖南永州、廣西桂林、江西萍鄉(xiāng)、陜西漢中、福建南平、浙江柯城紅花、江西德興、江西贛州、福建泉州小籽、湖南張家界、福建泉州山茶油特征指標(biāo)的綜合關(guān)聯(lián)度<0.80。

本次山茶油實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中,安徽黃山和海南澄邁的綜合關(guān)聯(lián)度評(píng)價(jià)較高,可能同兩地的特征性地理環(huán)境相關(guān)。安徽黃山處于山區(qū),晝夜溫差較大,不飽和脂肪酸處于較高水平,除多酚含量偏低外,其他活性成分含量也較高;海南澄邁年平均氣溫較高,所產(chǎn)山茶油不飽和脂肪酸相對(duì)于其他采樣區(qū)域樣品處于較低水平,但四種活性物質(zhì)都處于較高水平。

根據(jù)報(bào)道,溫度對(duì)植物果實(shí)的飽和與不飽和脂肪酸含量有較大影響[15],而活性物質(zhì)可能同地理環(huán)境、生態(tài)因子、采摘期、栽培條件、品種等因素相關(guān)[16]。

3 結(jié) 論

本試驗(yàn)分析了30個(gè)代表性油茶種植區(qū)的山茶油所含的脂肪酸、多酚、角鯊烯、甾醇、維生素E等功能性指標(biāo),并通過灰色關(guān)聯(lián)分析評(píng)價(jià)不同產(chǎn)地的山茶油品質(zhì),可為消費(fèi)者在選用山茶油時(shí)提供一定參考。