不同采收期山桐子的果實(shí)品質(zhì)分析

趙夢幻, 許郡元, 劉亞麗, 李鵬程, 劉震, 李志, 耿曉東, 代莉, 劉一, 王艷梅

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院,河南 鄭州 450002; 2.河南省林業(yè)生態(tài)建設(shè)發(fā)展中心,河南 鄭州 450000;3.天潤物華(北京)生態(tài)科技有限公司,北京 100052)

山桐子(IdesiapolycarpaMaxim)是大風(fēng)子科(Flacourtiaceae)山桐子屬(Idesia)的落葉喬木,其果實(shí)(漿果)含油率高且營養(yǎng)豐富,果實(shí)的含油率可達(dá)39.40%,不飽和脂肪酸含量可達(dá)88.67%,亞油酸含量在70%以上,可作為開發(fā)高檔食用植物油、醫(yī)藥和保健食品的優(yōu)質(zhì)原料,可作為制備生物柴油的原料[1];山桐子油也可作工業(yè)潤滑油。榨油后的餅粕油渣可提取驅(qū)蟲劑,也可以加工做飼料及石墨化分級(jí)多孔生物炭材料[2]。山桐子樹干通直圓滿、樹冠分層,材質(zhì)輕軟,干縮性小,可加工成上等板材供室內(nèi)裝修和制作家具,或用于生產(chǎn)高檔紙漿;頂生圓錐花序,花色淡黃芳香,秋季果實(shí)成熟后呈鮮紅色,掛果期長,極具觀賞價(jià)值,也是重要的園林綠化樹種?？梢?山桐子不僅是優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的木本油料植物,同時(shí)還兼有較高的用材、觀賞價(jià)值,因此被譽(yù)為“美麗的樹上油庫”。

2008年出臺(tái)的《國家糧食安全中長期規(guī)劃綱要(2008—2020年)》,把山桐子作為一種重要的木本油料樹種,上升到國家糧油安全的戰(zhàn)略地位,之后又陸續(xù)出臺(tái)了《文冠果原料林可持續(xù)培育指南和山桐子原料林可持續(xù)培育指南》及《全國優(yōu)勢特色經(jīng)濟(jì)林發(fā)展布局規(guī)劃(2013—2020年)》等一系列相關(guān)文件,將山桐子納入國家發(fā)展規(guī)劃。2020年國家衛(wèi)生健康委員會(huì)在《新食品原料終止審查目錄》中將山桐子油按普通食品管理。因此,山桐子作為木本油料樹種,具有“不與人爭糧、不與糧爭地”的優(yōu)勢,在食品、醫(yī)藥、化工及林業(yè)等多領(lǐng)域具有巨大的開發(fā)潛能及應(yīng)用前景。

采收期與木本油料樹種果實(shí)品質(zhì)有著直接密切的關(guān)系[3]。過早或過晚采收,都會(huì)對(duì)果實(shí)品質(zhì)造成不利影響。過早采收的果實(shí)小、產(chǎn)量低,尚未形成品種固有的品質(zhì);過晚采收的果實(shí)容易被霉菌侵染,導(dǎo)致表皮發(fā)黑,影響品質(zhì)[4],但采收時(shí)期的確定較為困難,不僅與果實(shí)品種有關(guān),與栽植地的具體情況和當(dāng)?shù)禺?dāng)年的氣候也有一定的關(guān)系[5]。在實(shí)際生產(chǎn)推廣中,應(yīng)根據(jù)用途確定采收期。郝金蓮等[6]研究不同品種核桃(JuglansregiaL.),將溫185、新新 2、新豐、新光和溫179的青果開裂率達(dá)75 %,扎343的青果開裂率達(dá)55 %作為適宜的采收期,以獲得果實(shí)大且營養(yǎng)物質(zhì)含量高的核桃。苗森浩等[7]研究不同品種油茶(CamelliaoleiferaAbel)為獲得高的含油率和不飽和脂肪酸,將“華金”的最佳采收期定為10月11日左右,“華鑫”和“湘林210”在10月25日和11月1日左右,“華碩”在11月8日左右。馬婷等[8]研究不同品種油橄欖(OleaeuropaeaL.),以油橄欖果實(shí)質(zhì)量為標(biāo)準(zhǔn)將云雜1號(hào)最佳采收期定為9月末,云雜2號(hào)、云雜3號(hào)采收期定為10月末。山桐子是重要的木本油料樹種,高的含油率和種子活力能提高其經(jīng)濟(jì)效益。有研究發(fā)現(xiàn),不同采收期‘香玲’核桃含油率及脂肪酸組分含量存在差異,且含油率隨著采收期的推遲呈先上升后下降趨勢[9]。賈然然等[10]研究毛葉山桐子得出不同采收期會(huì)極顯著影響種子發(fā)芽率。然而壯年期山桐子果實(shí)采收期對(duì)種子萌發(fā)及果實(shí)油品質(zhì)影響的報(bào)道較為少見。因此,本研究以壯年期山桐子人工林果實(shí)為研究對(duì)象,對(duì)其品質(zhì)進(jìn)行分析評(píng)價(jià),以確定其不同用途果實(shí)的最佳采收時(shí)期,以期為山桐子的質(zhì)量評(píng)價(jià)、采摘、加工利用、苗木繁育及推廣栽植提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為生長于濟(jì)源市蟒河林區(qū)的‘豫濟(jì)’山桐子(Idesiapolycarpa‘Yuji’),行間距為3 m×5 m,到2022年林齡已21 a。于2022年7—11月,每月8日從林區(qū)內(nèi)3棵或3棵以上目標(biāo)樹樹冠中上部外緣四周枝條中部隨機(jī)采摘果穗共24串,帶回實(shí)驗(yàn)室測定相關(guān)指標(biāo),并將若干果實(shí)放入烘箱、超低溫冰箱以供后續(xù)試驗(yàn)的測定。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 果實(shí)表型性狀測定 不同月份采收的果實(shí)樣品中每棵單株選取3串果穗,使用直尺(精度0.01 cm)測定果穗長、果穗寬(將果穗垂直懸掛,果穗頂部到基部的直線距離為果穗長,其橫截面的最大直徑即為果穗寬),計(jì)算果穗長寬比,記錄單穗果實(shí)個(gè)數(shù);用電子天平(精度0.01 g)測定單穗果柄鮮質(zhì)量、單穗果實(shí)鮮質(zhì)量、單果鮮質(zhì)量,并計(jì)算單串果穗鮮質(zhì)量(單穗果實(shí)鮮質(zhì)量與單穗果柄鮮質(zhì)量之和);每串果穗上隨機(jī)選取8粒鮮果,用數(shù)顯游標(biāo)卡尺(精度0.01 mm)分別測量單果橫、縱徑。

1.2.2 果實(shí)含油率及油脂脂肪酸成分測定 每棵單株稱取烘干果實(shí)粉末3 g,參照GB 5009.6—2016《食品中脂肪的測定》[11]采用索氏提取法提取油脂,每個(gè)時(shí)期重復(fù)3次。提取的油脂需進(jìn)行蒸餾分離,分離后的油脂存放于玻璃瓶中,并置于5 ℃低溫環(huán)境下密封保存。

利用氣相色譜技術(shù)對(duì)油樣進(jìn)行脂肪酸成分及含量測定。對(duì)所提油脂先進(jìn)行甲酯化處理,再經(jīng)正己烷萃取后上機(jī)測定。氣相色譜儀的工作條件:FID氫火焰離子化檢測器,DB-FastFAME色譜柱,進(jìn)樣口溫度250 ℃,分流比20∶1,檢測器溫度260 ℃,色譜柱初溫80 ℃,保持0.5 min,以40 ℃·min-1程序升溫至165 ℃,保持1 min,以4 ℃·min-1程序升溫至230 ℃,并在此溫度下維持6 min。

1.2.3 種子發(fā)芽率測定 種子發(fā)芽試驗(yàn)參照李非[12]的方法。將處理好的種子每個(gè)培養(yǎng)皿上放100粒,在15/25 ℃ (15 ℃,12 h/25 ℃,12 h)的培養(yǎng)箱中培養(yǎng),每個(gè)時(shí)期3個(gè)重復(fù)。每5 d統(tǒng)計(jì)一次發(fā)芽數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Microsoft Excel 2021初步整理試驗(yàn)數(shù)據(jù),SPSS 26.0進(jìn)行單因素分析,Origin 2021進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同采收期果實(shí)表型形狀變化規(guī)律

2022年山桐子落花期在5月20日左右,并于5月23日全部落完,之后子房不斷長大發(fā)育為果實(shí)。7—11月‘豫濟(jì)’山桐子果實(shí)表型性狀變化如表1。果穗長度隨著日期的變化而逐漸增長,可達(dá)24 cm;果穗寬度變化與長度不同,以8月為最大值,9.55 cm;不同時(shí)期單穗果實(shí)個(gè)數(shù)不等,約為51～79粒,其中8月和10月總粒數(shù)達(dá)到最多;單穗果柄鮮質(zhì)量、單穗果實(shí)鮮質(zhì)量、單串果穗鮮質(zhì)量和單果鮮質(zhì)量隨著日期的變化,表現(xiàn)為先增加后降低的趨勢,單穗果實(shí)鮮質(zhì)量和單果鮮質(zhì)量均在10月達(dá)到最大值,單穗果柄鮮質(zhì)量、單穗果實(shí)鮮質(zhì)量、單串果穗鮮質(zhì)量和單果鮮質(zhì)量的變化可能與果實(shí)含水率有關(guān);果實(shí)的橫徑、縱徑在7—9月顯著增長,之后增長緩慢,橫徑在10月達(dá)到最大值8.38 mm,縱徑在9月達(dá)到最大值9.47 mm,10月之后橫、縱徑都有一定程度縮小。果形指數(shù)接近于1,表明‘豫濟(jì)’山桐子果實(shí)近球形;種子千粒質(zhì)量隨成熟度的增加,在10月達(dá)到最大值2.26 g,在11月顯著降低。

表1 2022年7—11月‘豫濟(jì)’山桐子果實(shí)表型性狀變化Table 1 Table of fruit phenotypic traits changes of Idesia polycarpa ‘Yuji’ from July to November, 2022

表2 ‘豫濟(jì)’山桐子果實(shí)性狀的相關(guān)性分析Table 2 Correlation analysis among fruit traits of Idesia polycarpa ‘Yuji’

7—11月‘豫濟(jì)’山桐子果實(shí)外觀變化如圖1所示。7月漿果為青綠,8月為深綠,10月由黃綠變?yōu)槌燃t,11月變?yōu)樯罴t(部分果實(shí)變黑)。

圖1 2022年7—11月‘豫濟(jì)’山桐子果實(shí)變化Fig.1 Fruit changes of Idesia polycarpa ‘Yuji’ from July to November, 2022

2.2 不同采收期果實(shí)含油率變化規(guī)律

2022年7—11月‘豫濟(jì)’山桐子果實(shí)含油率和含水率如圖2所示。由圖2可知,2022年‘豫濟(jì)’山桐子果實(shí)含油率和含水率均隨著成熟度的增加呈先上升后下降。8月的果實(shí)含油率最高,約為24%,10月含油率為21.87%,與8月差異不顯著(p>0.05);果實(shí)含水率也在8月達(dá)到最高,為71.01%,從8月后,顯著降低(p<0.05),表明隨著果實(shí)的成熟,果實(shí)內(nèi)的含水率也在逐漸下降。

圖2 2022年7—11月‘豫濟(jì)’山桐子果實(shí)含油率及含水率的變化Fig.2 Figure of fruit oil content and moisture content changes of Idesia polycarpa ‘Yuji’ from July to November, 2022

2.3 果實(shí)性狀相關(guān)性分析

山桐子果實(shí)性狀的相關(guān)性分析結(jié)果見表 2。單果鮮質(zhì)量與果實(shí)橫徑、縱徑、果形指數(shù)、果大小指數(shù)及果柄長度均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(p<0.01),表明果實(shí)形狀越大、越趨于球形果實(shí)、質(zhì)量越大。果實(shí)含水率與果穗長度和果柄長度呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,表明果柄和果穗越長果實(shí)含水率越低。含油率作為評(píng)價(jià)果實(shí)質(zhì)量最重要的指標(biāo)與果穗寬、單串果穗鮮質(zhì)量、單穗果實(shí)鮮質(zhì)量、單果鮮質(zhì)量、果實(shí)橫徑均呈極顯著正相關(guān),其中與單串果穗鮮質(zhì)量關(guān)系最為密切(r=0.728),與果實(shí)橫徑次之(r=0.725)。

2.4 不同采收期果實(shí)油脂肪酸組成及含量變化規(guī)律

2022年7—11月‘豫濟(jì)’山桐子果實(shí)油脂脂肪酸組成及含量見表3。由表3可知,不同月份‘豫濟(jì)’山桐子果實(shí)油脂脂肪酸含量前3的均為亞油酸、油酸和棕櫚酸。亞油酸和油酸含量均隨著果實(shí)成熟度的增加表現(xiàn)波動(dòng)式變化趨勢,亞油酸平均含量為72.51 %,其中果實(shí)初期(7月)的亞油酸含量高達(dá)76.11 %;油酸平均含量為8.95 %,其中9月達(dá)最大值8.95 %;棕櫚酸含量隨著果實(shí)成熟度的增加表現(xiàn)為先增加后降低的趨勢,也在9月達(dá)到最大值17.14 %;硬脂酸含量隨著成熟度的增加表現(xiàn)為持續(xù)下降的趨勢;γ-亞麻酸和二十碳烯酸在7—9月含量極低,但在10月后含量逐漸增加,并都在11月達(dá)到最大,分別為0.71 %、0.78 %;飽和脂肪酸含量隨著成熟度的增加,表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢,在9月達(dá)到最大值18.61 %;不飽和脂肪酸的變化與飽和脂肪酸正好相反,表現(xiàn)為先下降后上升的趨勢,在9月達(dá)到最小值81.39 %。由此可得,不同月份‘豫濟(jì)’山桐子果實(shí)油脂脂肪酸含量存在差異。

表3 2022年7—11月‘豫濟(jì)’山桐子果實(shí)油脂脂肪酸組成及含量Table 3 Fatty acid composition and content of in fruit oil of Idesia polycarpa ‘Yuji’ from July to November, 2022 %

2.5 不同采收期種子發(fā)芽情況變化規(guī)律

2022年7—11月‘豫濟(jì)’山桐子種子發(fā)芽情況如表4所示。由表4可知,不同月份的‘豫濟(jì)’山桐子種子發(fā)芽情況不同。發(fā)芽率、發(fā)芽勢隨著果實(shí)成熟度的增加呈逐漸上升趨勢,在10月達(dá)到最大值,而到11月顯著降低。7月山桐子種子不能發(fā)芽,10月發(fā)芽率、發(fā)芽勢分別為93.33%、35.33%,11月發(fā)芽率、發(fā)芽勢下降至43.33%和25.33%。平均發(fā)芽時(shí)間隨著成熟度的增加呈現(xiàn)先下降后上升趨勢,9月平均發(fā)芽時(shí)間最短為22 d左右,11月最長為28 d左右,9月和10月平均發(fā)芽時(shí)間差異不顯著,和11月差異顯著。由此可得,種子成熟度影響種子發(fā)芽,成熟度越高,山桐子種子活力越強(qiáng)。

表4 2022年7—11月‘豫濟(jì)’山桐子種子發(fā)芽率變化Table 4 Germination rate changes of Idesia polycarpa ‘Yuji’ seeds from July to November, 2022

3 結(jié)論與討論

‘豫濟(jì)’山桐子在果實(shí)發(fā)育過程中伴隨有形態(tài)和顏色的變化,果實(shí)生長類型為“S”曲線,經(jīng)歷開始緩慢生長,快速生長、又緩慢生長直到果實(shí)成熟。6月是果實(shí)膨大期,果實(shí)內(nèi)含水量較高,果實(shí)的顏色為綠色;7—9月為物質(zhì)積累期,最后趨于穩(wěn)定.果實(shí)顏色由綠色變?yōu)榧t色;從10月之后橫、縱徑和單果鮮質(zhì)量都有一定程度縮小,這與馬婷等[8]研究油橄欖得出的結(jié)果一致,果實(shí)大小和重量的降低可能與果實(shí)含水率降低有關(guān)。果實(shí)發(fā)育的整個(gè)階段,果實(shí)縱、橫徑變化較為同步,果實(shí)形狀為球形與蘇上等[13]研究采自廣東省乳源縣大橋鎮(zhèn)的山桐子果實(shí)呈非常規(guī)的圓柱狀不同,是由取樣地的環(huán)境和遺傳決定的。蔡齊飛等[14]研究373份山桐子種質(zhì)表型性狀得出,表型性狀變異系數(shù)大于10.00%,存在較高的遺傳多樣性。

山桐子作為重要的木本油料樹種,采收期對(duì)其果實(shí)含油率有重要影響。本研究結(jié)果表明,果實(shí)含油率會(huì)隨著時(shí)間,即成熟度的增加先上升后下降,這與陳子茜等[15]、楊塘榆等[16]的研究結(jié)果一致。含油率達(dá)到最高時(shí)在8月8日左右,與前人研究的10月30日左右[17]、11月15日左右[18]達(dá)到最高存在差異。主要由于果實(shí)成熟期極易受氣候因素的影響,同時(shí)地區(qū)及年份差異也對(duì)其造成影響。如浙江金華地區(qū)種植的薄殼山核桃與山東濟(jì)寧種植的成熟期有明顯差異[19-20]。張正文等[21]連續(xù)3 a觀測重慶市綦江區(qū)山桐子物候期,也發(fā)現(xiàn)山桐子在不同年份果熟期存在較大差異。果實(shí)含油率最高為24%左右,相比前人研究的33.4%[22]、29.83%[23]、30%[24]稍低,主要可能受環(huán)境因素和自身遺傳因素的綜合影響。LI等[25]研究不同地區(qū)山桐子脂肪酸含量、油脂脂肪酸譜及形態(tài)特征發(fā)現(xiàn),海拔、年平均氣溫和年降水量是影響含油量和脂肪酸組成的主要因素。王艷梅等[26]研究6個(gè)種源山桐子種子也發(fā)現(xiàn),不同種源含油率相差較大,變幅為11.34%～26.54%。相關(guān)性分析表明,果實(shí)含油率與果穗寬、單串果穗鮮質(zhì)量、單穗果實(shí)鮮質(zhì)量、單果鮮質(zhì)量、果實(shí)橫徑均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系,這與劉英等[27]的研究結(jié)果一致。

果油的質(zhì)量和效用主要取決于其脂肪酸組成。本次試驗(yàn)檢測出‘豫濟(jì)’山桐子果實(shí)油中含有豐富的脂肪酸,以亞油酸、油酸、棕櫚酸、棕櫚油酸為主,其中亞油酸的攝入在降低健康人的心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)方面起著積極作用[28],對(duì)生物體的代謝也有重要意義[29];油酸在抗炎和抗癌方面表現(xiàn)良好[30-31];棕櫚酸可以誘發(fā)胰島素抵抗[32-33]。山桐子果實(shí)中亞油酸、硬脂酸在果實(shí)初期(7月)達(dá)到最大值;油酸、棕櫚酸、棕櫚油酸在9月達(dá)到最大值,與賈然然等[10]的研究結(jié)果有一定出入,可能是由于山桐子研究地的選取以及氣候條件的不同導(dǎo)致的。

植物種子成熟的時(shí)間不同所經(jīng)歷的環(huán)境條件就不同,直接影響種子休眠萌發(fā)特性[34]。本研究發(fā)現(xiàn),山桐子種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢隨著果實(shí)成熟度的增加而上升,但到11月又顯著下降,這與賈然然等[10]的研究結(jié)果一致。山桐子種子具有冬休眠的特性,11月發(fā)芽率和發(fā)芽勢顯著降低可能與種子進(jìn)入休眠期有關(guān)。種子活力直接影響種子萌發(fā)和產(chǎn)量,是衡量種子品質(zhì)最重要的指標(biāo)[35],本研究得出,10月左右采收果實(shí)的種子發(fā)芽率最高、活力最強(qiáng),播種后的幼苗品質(zhì),仍需進(jìn)一步研究。

在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中,應(yīng)根據(jù)目的來確定合理的采收期。研究結(jié)果表明,10月左右采收的山桐子果形較大、果實(shí)成熟度高,果實(shí)含油率較高、種子活力也最強(qiáng),這一時(shí)期是用作油脂原料和播種育苗的最佳采收期,可為本地山桐子合理采收提供參考。