氣象因子對(duì)油茶果實(shí)表型和經(jīng)濟(jì)性狀及茶油品質(zhì)的影響

遲韻陽，付宇新,2，曹 冰,2，賀義昌，王召瀅，龔 嵐，曾凡新，雷小林，左繼林

（1. 江西省林業(yè)科學(xué)院，江西 南昌 330013；2. 江西農(nóng)業(yè)大學(xué) a. 林學(xué)院；b. 江西省森林培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330045）

油茶Camellia oleifera是我國(guó)重要的木本油料植物，廣泛種植于我國(guó)17 個(gè)?。▍^(qū)）的1 100 多個(gè)縣（市）。我國(guó)是世界上山茶科植物分布最廣的國(guó)家[1]。油茶的主要產(chǎn)品茶油（以油茶種子為材料榨出的油），是一種天然的優(yōu)質(zhì)保健食用油，與棕櫚油、橄欖油和椰子油并稱為世界四大木本植物油[2-3]。茶油的成分主要包括脂肪酸、維生素、山茶苷和茶多酚等，其中脂肪酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為75%，主要包括油酸、亞油酸、亞麻酸等不飽和脂肪酸及棕櫚酸、花生酸等飽和脂肪酸[4-9]。

茶油的用途非常廣泛，尤其對(duì)人體具有較好的保健功效。據(jù)報(bào)道，茶油具有預(yù)防心血管疾病、減少血液中的膽固醇、提高免疫力、抑制腫瘤、抗炎等多種作用[4,10-14]；Lee 等[15]報(bào)道，茶油可使肝臟免受CCl4引起的氧化損傷；Cheng 等[16]的研究結(jié)果表明，茶油對(duì)于酮洛芬引起的胃腸道損傷具有強(qiáng)烈的抑制作用。此外，茶油易于儲(chǔ)存，色清味香，是聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織重點(diǎn)推廣的保健型食用油[17]。目前，關(guān)于茶油的研究主要集中于環(huán)境因素和加工工藝對(duì)茶油品質(zhì)的影響。王彥花等[18]的研究結(jié)果表明，立地因素是影響油茶果經(jīng)濟(jì)性狀及脂肪酸組成的重要因素；賀義昌等[19]對(duì)江西省不同產(chǎn)地茶油的活性成分進(jìn)行了研究，結(jié)果表明永新縣、新建區(qū)、石城縣等7 個(gè)地域的茶油活性成分較優(yōu)；Wu 等[20]使用不同干燥方法處理油茶籽，并對(duì)所提取茶油品質(zhì)進(jìn)行研究，結(jié)果表明以自然光照曬干的油茶籽榨取的茶油品質(zhì)最高。有關(guān)不同氣象因子條件下油茶品質(zhì)的研究鮮有報(bào)道。

江西省為我國(guó)第二大油茶主產(chǎn)區(qū)，地處我國(guó)東南部，屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，年度間平均降水量及溫度均存在差異，使得油茶的生長(zhǎng)發(fā)育和結(jié)實(shí)受到影響。為給油茶品種篩選及良種推廣提供參考，本研究中對(duì)2018、2019 年不同品種油茶果實(shí)的表型性狀、經(jīng)濟(jì)性狀進(jìn)行分析，并對(duì)不同品種茶油的脂肪酸組成進(jìn)行分析，探究氣象因子對(duì)不同品種油茶果實(shí)性狀和茶油品質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

2018 年11 月和2019 年11 月在江西省林業(yè)科學(xué)院油茶良種基地進(jìn)行果實(shí)采樣，采集品種包括長(zhǎng)林系列（3 號(hào)、4 號(hào)、18 號(hào)、40 號(hào)、53 號(hào)），贛石系列（83-4 號(hào)、84-8 號(hào)），贛無系列（1 號(hào)、2 號(hào)），贛興48 號(hào)。樹齡10 a 左右，常規(guī)管理。

脂肪酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)品為分析純，上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司生產(chǎn)；石油醚（60 ～90 ℃）、甲醇鈉-甲醇溶液、草酸-乙酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯均為分析純，上海國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)；乙腈、超純水為默克化工技術(shù)有限公司生產(chǎn)。

1.2 儀器與設(shè)備

GC-2010Plus AF 氣相色譜儀為日本島津公司生產(chǎn)，ME104E 電子天平為梅特勒-托利多國(guó)際貿(mào)易（上海）有限公司生產(chǎn)，PD-151 游標(biāo)卡尺為寶工實(shí)業(yè)股份有限公司生產(chǎn)，電熱鼓風(fēng)干燥箱為上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司生產(chǎn)，RE5298A 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀為上海亞榮生化儀器廠生產(chǎn)，HH-S6 電熱恒溫水浴鍋為金壇市恒豐儀器廠生產(chǎn)。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

1.3.1 果實(shí)性狀指標(biāo)

隨機(jī)選取20 個(gè)完整的果實(shí)，分別用1/1 000電子天平稱量單果質(zhì)量。觀察果實(shí)的果皮顏色（用青、紅、褐色、黃棕來描述），形狀（用球形、桃形、梨形、橄欖形、卵形、橘形來描述）和果皮光滑度（用光滑、糠皮、凹凸來描述）[21]。使用分辨率為0.01 mm 的游標(biāo)卡尺測(cè)量其橫徑、縱徑，并計(jì)算果形指數(shù)（縱徑/橫徑）。將果皮剝開，使用游標(biāo)卡尺測(cè)量果皮中部的厚度。將油茶籽取出，直接觀察其顏色（用黑色、棕褐色和褐色描述）和形狀（用球形、半球形、錐形、似腎形和不規(guī)則形描述）。采用直接計(jì)數(shù)法統(tǒng)計(jì)各油茶果實(shí)中油茶籽的數(shù)量。

1.3.2 干籽含油率

采用索氏提取法提取茶油。首先，稱取均勻試樣5 g，移入濾紙筒中，將濾紙筒放入提取管內(nèi)，連接冷凝管和圓底燒瓶，加100 mL 石油醚至圓底燒瓶中，在85 ℃水浴鍋中加熱回流6 ～8 h；隨后取出濾紙筒，取下圓底燒瓶，回收石油醚；最后，將濾紙筒和圓底燒瓶在100 ～105 ℃烘箱中烘干2 h，直至連續(xù)2 次稱量結(jié)果相差不超過0.001 0 g為止。計(jì)算干籽含油率（ω）：

式中：m1為油的質(zhì)量；m0為油茶干籽質(zhì)量。

1.3.3 茶油脂肪酸組分

樣品甲酯化參考陳小露等[13]、鄧龍等[22]的方法。色譜條件：色譜柱為CD-2560（100 m×0.25 mm×0.2 μm），檢測(cè)器為FID（氫火焰檢測(cè)器），檢測(cè)器溫度260 ℃，進(jìn)樣口溫度250 ℃，載氣流速1.0 mL/min，分流比30∶1。程序升溫：140 ℃，保留5 min；4 ℃/min 升溫至240 ℃，保留30 min。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

使用Excel 2019 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理。使用SPSS 22.0 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，使用MATALB R2016a 軟件進(jìn)行主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)?zāi)甓葮拥貧庀笠蜃拥淖兓?/h3>

采樣地屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，2018—2019 年采樣地氣象因子的變化情況如圖1 所示。由圖1 可見，2019 年總降水量較2018 年多247.10 mm，且降水主要集中在2—7 月，8—10月降水量驟減，90 d 內(nèi)僅9 d 降水，降水量?jī)H為72.1 mm。

圖1 2018—2019年采樣地氣象因子的變化情況Fig. 1 Changes of meteorological factors at sampling sites from 2018 to 2019

2.2 油茶果實(shí)表型性狀

對(duì)10 個(gè)品種的油茶果實(shí)表型性狀進(jìn)行觀測(cè)比較，結(jié)果見表1。由表1 可知，2018 和2019 年果實(shí)表型性狀差異較大。2018 年收獲的油茶果實(shí)以球形居多，其次是橘形、桃形，且多數(shù)品種包含2種以上果形；果皮顏色以青色為主，除長(zhǎng)林53 號(hào)為單色果實(shí)，其余均為2 種以上顏色；果面除贛無2 號(hào)有糠皮面，其余均是光滑面；種子形狀以錐形和半球形為主，少數(shù)種子為似腎形和球形，僅在長(zhǎng)林18 號(hào)發(fā)現(xiàn)不規(guī)則形狀種子；種皮顏色除長(zhǎng)林53 號(hào)為棕褐色，其余種皮顏色均表現(xiàn)為褐色和黑色。2019 年收獲的油茶果實(shí)以球形居多，少數(shù)果形表現(xiàn)為梨形和橄欖形；果皮顏色以單色（青色）為主，少數(shù)品種果皮還存在紅色，僅贛無2號(hào)表現(xiàn)為黃棕色；果面均表現(xiàn)為光滑面；種子形狀以錐形為主，僅在長(zhǎng)林4 號(hào)發(fā)現(xiàn)不規(guī)則形狀種子；種皮顏色以棕褐色和黑色為主?？傮w來說，2019 年果實(shí)的表型豐富度較2018 年低，這可能是由于2019 年2—7 月頻繁降雨，降雨日達(dá)104 d，降水量1 622.806 mm，比2018 年同期分別多27 d和557.002 mm，該時(shí)期為油茶果實(shí)第1 次膨大期和膨大高峰期，洪澇脅迫下果實(shí)表型豐富度降低。在10 個(gè)品種中，贛無2 號(hào)的表型豐富度最優(yōu)，長(zhǎng)林3 號(hào)、18 號(hào)和40 號(hào)次之。

表1 不同品種油茶果實(shí)表型性狀的比較?Table 1 Comparison of fruit and seed phenotypic traits of different C. oleifera cultivars

2.3 油茶果實(shí)經(jīng)濟(jì)性狀及指標(biāo)間的相關(guān)性

對(duì)10 個(gè)品種的油茶果實(shí)經(jīng)濟(jì)性狀進(jìn)行測(cè)定比較，結(jié)果見表2。由表2 可知：2018 年收獲的油茶果實(shí)單果質(zhì)量為13.21 ～31.72 g，縱徑為28.43 ～40.85 mm，橫徑為26.87 ～38.59 mm，果形指數(shù)為0.96 ～1.30，果皮厚為1.97 ～4.02 mm，單果籽數(shù)量為2.95 ～6.75，干籽含油率為26.40%～44.20%；2019 年收獲的油茶果實(shí)單果質(zhì)量為9.60 ～25.00 g，縱徑為27.11 ～40.12 mm，橫徑為23.89 ～33.86 mm，果形指數(shù)為1.02 ～1.28，果皮厚為2.29 ～3.56 mm，單果籽數(shù)量為2.30 ～6.60，干籽含油率為28.18%～38.44%。2019 年2—7 月出現(xiàn)強(qiáng)降雨，8—10 月出現(xiàn)干旱天氣，這3 個(gè)月的降雨日和降水量比2018 年同期分別減少22 d和217.17 mm。2—7 月為油茶果實(shí)膨大期，8—10月為油茶油脂轉(zhuǎn)化期，干旱脅迫下2019 年油茶果實(shí)的經(jīng)濟(jì)性狀較2018 年差，油茶結(jié)出的果實(shí)普遍偏小且干籽含油率偏低。2019 年油茶的干籽含油率雖存在大幅下降，干籽含油率均低于40%，但贛無2 號(hào)和贛興48 號(hào)仍具有較高的干籽含油率，分別達(dá)到38.44%和36.94%，說明這2 個(gè)品種油茶的抗水澇、抗干旱脅迫能力較其他品種強(qiáng)。此外，在2018 年雨水光照充足的情況下，贛無1 號(hào)的干籽含油率最高，長(zhǎng)林4 號(hào)、長(zhǎng)林40 號(hào)、贛無2 號(hào)、贛石83-4 號(hào)和贛興48 號(hào)次之。

表2 不同品種油茶果實(shí)經(jīng)濟(jì)性狀的比較?Table 2 Comparison of fruit economic traits of different C. oleifera cultivars

對(duì)10 個(gè)品種的油茶果實(shí)經(jīng)濟(jì)性狀指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果見表3。由表3 可知：?jiǎn)喂|(zhì)量與縱徑、橫徑和單果籽數(shù)量存在極顯著或顯著正相關(guān)關(guān)系，其中單果質(zhì)量與縱徑和橫徑的相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到0.763 和0.976，單果質(zhì)量與果形指數(shù)存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；縱徑與橫徑和單果籽數(shù)量分別存在極顯著和顯著正相關(guān)關(guān)系；橫徑與果形指數(shù)存在極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與單果籽數(shù)量呈現(xiàn)顯著正相關(guān)關(guān)系。綜合單果質(zhì)量、縱徑和橫徑這3 個(gè)指標(biāo)來看，單果質(zhì)量是最重要的指標(biāo)，與其他4個(gè)性狀指標(biāo)顯著相關(guān)，可以利用單果質(zhì)量對(duì)橫徑進(jìn)行預(yù)測(cè)。果形指數(shù)與果皮厚存在極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，單果籽數(shù)量與干籽含油率存在顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，這說明在一般情況下，同樣大小的果實(shí)中，單果籽數(shù)量越多，種子越不飽滿，干籽含油率越低。因此在生產(chǎn)實(shí)踐中，可以根據(jù)油茶單果籽數(shù)量對(duì)干籽含油率進(jìn)行初步評(píng)價(jià)，并作為選育油茶優(yōu)良品種的一個(gè)重要的參考性狀[21]。

表3 油茶果實(shí)經(jīng)濟(jì)性狀指標(biāo)間的相關(guān)系數(shù)?Table 3 Correlation analysis of economic indicators of C. oleifera fruit

2.4 茶油脂肪酸組成及含量

對(duì)10 個(gè)品種的茶油脂肪酸組成進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見表4。由表4 可知，在2018 和2019 年，從不同品種茶油的樣品中分別檢測(cè)出17、14 種脂肪酸，包括肉桂酸、十五烷酸、棕櫚酸、棕櫚油酸、十七烷酸、十七碳烯酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、花生酸、花生烯酸、二十一烷酸、二十碳二烯酸、二十碳三烯酸、神經(jīng)酸、二十二碳二烯酸、二十四烷酸和二十四碳烯酸。2018 和2019 年茶油中的不飽和脂肪酸含量分別占總脂肪酸含量的82.24%～90.36%和87.45%～90.85%，不飽和脂肪酸含量均達(dá)到較高的水平，具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。此結(jié)果與葉敏倩等[23]、Yang 等[24]報(bào)道的含量相近。此外，在2019 年從不同品種的茶油樣品中均檢測(cè)出的神經(jīng)酸，在2018 年未檢出，在2018 年檢測(cè)出的十五烷酸、二十一烷酸、二十碳二烯酸和二十碳三烯酸，2019 年未檢測(cè)到，總體上2018 年茶油樣品的脂肪酸組成更為豐富。2019年茶油中油酸含量普遍低于2018 年，但2019 年贛無2 號(hào)和贛石84-8 號(hào)茶油中油酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)仍分別達(dá)到83.243%和81.987%，且與其他品種相比不飽和脂肪酸總量也呈現(xiàn)較高的水平。綜上所述，2019 年的強(qiáng)降雨和干旱極端條件雖對(duì)茶油脂肪酸組成產(chǎn)生一定的影響，但對(duì)贛無2 號(hào)和贛石84-8號(hào)茶油脂肪酸組成的影響較小，這2 個(gè)品種抵御水澇、干旱脅迫能力較強(qiáng)。

表4 不同品種茶油中各脂肪酸組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)?Table 4 Mass fraction of seed oil fatty acid composition of different C. oleifera cultivars %

2.5 茶油脂肪酸及干籽含油率的主成分分析

對(duì)2018、2019 年茶油脂肪酸及干籽含油率進(jìn)行主成分分析，結(jié)果如圖2 所示。由圖2 可見，第1 主成分（PC1）、第2 主成分（PC2）分別代表變量總方差的52.8%、15.8%，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)68.6%，這2 個(gè)主成分中包含了被分析樣本的絕大部分信息。由圖2 可見，2018 和2019 年茶油脂肪酸組成之間可以較好地區(qū)分，2019 年脂肪酸區(qū)分在左邊，2018 年區(qū)分在右邊。結(jié)果表明，2018 和2019 年茶油脂肪酸及干籽含油率之間存在明顯的差異。

圖2 不同年份茶油脂肪酸及干籽含油率的主成分得分Fig. 2 Score plots of C. oleifera seed oil fatty acid and dry seed oil content in different years by principal component analysis

3 結(jié)論與討論

2019 年試驗(yàn)地出現(xiàn)極端氣候，上半年降水量急劇增多，下半年少雨持續(xù)干旱，導(dǎo)致該年度油茶果實(shí)表型性狀、經(jīng)濟(jì)性狀和脂肪酸組成均不如2018 年，但贛無2 號(hào)和贛石84-8 號(hào)均有穩(wěn)定的優(yōu)良表現(xiàn)，抵御水澇、干旱脅迫能力均較為突出，建議作為優(yōu)良品種培育、推廣。

油茶的生長(zhǎng)發(fā)育、果實(shí)經(jīng)濟(jì)性狀及茶油品質(zhì)受多項(xiàng)氣象因子的影響，其中水分是關(guān)鍵因子之一。在果實(shí)快速生長(zhǎng)期，油茶對(duì)土壤水分需求量大，反應(yīng)敏感，土壤含水量條件的微小差異有可能導(dǎo)致油茶果實(shí)生長(zhǎng)性狀出現(xiàn)分異[25-26]。本研究結(jié)果顯示，2018 年油茶果實(shí)表型性狀的豐富度優(yōu)于2019 年，其中贛無2 號(hào)的表型豐富度最優(yōu)，果形為桃形和球形，果皮顏色為青色、黃棕色和褐色，果面為光滑面和糠皮面，種子形狀為球形、半球形和錐形，種皮顏色為黑色，長(zhǎng)林3 號(hào)、長(zhǎng)林18號(hào)和長(zhǎng)林40 號(hào)的果實(shí)表型性狀豐富度次之。

關(guān)于油茶素有“七干球，八干油”的說法。若7 月干旱，則影響果實(shí)生長(zhǎng)，導(dǎo)致油茶果長(zhǎng)不大，產(chǎn)量下降；若8 月干旱，則影響油脂轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致油茶果含油率下降[26-31]。在本研究中，干旱對(duì)油茶果的含油率產(chǎn)生較大影響，各品種的干籽含油率均低于40%，但在雙重脅迫下，贛無2 號(hào)和贛興48 號(hào)仍具有較高的干籽含油率。此外，在雨水光照充足的情況下，贛無1 號(hào)干籽含油率最高，長(zhǎng)林4 號(hào)、長(zhǎng)林40 號(hào)、贛無2 號(hào)、贛石83-4 號(hào)和贛興48 號(hào)次之。除了油茶果實(shí)經(jīng)濟(jì)性狀因氣象條件不同而發(fā)生變化，茶油脂肪酸組成也會(huì)因氣象因子的影響產(chǎn)生差異[32-33]。在2019 年從各品種的茶油樣品中均檢測(cè)出的神經(jīng)酸，在2018 年并未檢出，而在2018 年檢測(cè)出的十五烷酸、二十一烷酸、二十碳二烯酸和二十碳三烯酸，在2019 年并未檢測(cè)到，總體上2018 年茶油的脂肪酸組成更為豐富。有研究結(jié)果表明，每年的7—8 月是油茶果實(shí)膨大高峰期和油脂轉(zhuǎn)化積累高峰期[30]，降水量是影響油茶油酸含量的重要?dú)庀笠蜃?。張乃燕等[33]在分析氣候因子對(duì)油茶脂肪酸的影響時(shí)，發(fā)現(xiàn)年均降水量的增加有利于油酸的積累。本研究中2019 年茶油的油酸含量普遍低于2018 年，這與前人的研究結(jié)果基本一致[34-36]，但2019 年贛無2 號(hào)和贛石84-8 號(hào)茶油的油酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)仍分別達(dá)到83.243%和81.987%，且不飽和脂肪酸總量與其他品種相比呈現(xiàn)較高水平。

本研究中試驗(yàn)區(qū)未設(shè)置獲取小環(huán)境氣象因子數(shù)據(jù)的自動(dòng)氣象站，氣象因子數(shù)據(jù)來自天氣網(wǎng)站，且提取的氣象因子數(shù)量有限，存在一定的局限性。后續(xù)將對(duì)氣象因子和油茶生長(zhǎng)發(fā)育指標(biāo)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，提取關(guān)鍵因子，建立評(píng)價(jià)模型，篩選適應(yīng)性好、抗性強(qiáng)的油茶品種。