摘 要 以7种主栽油用山茶为材料,研究了不同山茶果实经济性状、茶油脂肪酸组成及角鲨烯、β-谷甾醇和维生素E等生物活性物质含量间的差异。结果表明:7种主栽油用山茶的果实经济性状、脂肪酸组成、角鲨烯、β-谷甾醇和维生素E含量均存在较大差异,其中小果油茶的鲜出籽率(60.07%)、干出籽率(37.47%)、鲜果含油率(10.76%)最高;浙江红山茶的出仁率(64.99%)、种仁含油率(60.23%)和干籽含油率(38.47%)最大,油酸(82.69%)和单不饱和脂肪酸(83.18%)含量最高、多不饱和脂肪酸(5.96%)含量最低,是高油酸品种选育的理想材料;7种山茶籽油中的角鲨烯、β-谷甾醇和维生素E等3类生物活性物质含量高低依次为β-谷甾醇>角鲨烯>维生素E,其中博白大果油茶的角鲨烯、β-谷甾醇和维生素E含量最为丰富,这可为3类活性物质利用提供潜在植物源树种。相关分析表明,β-谷甾醇含量与出仁率、干籽含油率呈显著负相关,角鲨烯、维生素E与果实经济性状相关不显著。
关键词 油用山茶;含油率;脂肪酸组成;角鲨烯;β-谷甾醇;维生素E
中图分类号 S794.4;TQ646 文献标识码 A
Fruit Economic Characters and Seed Oil Components of
Seven Kinds of Oil-used Camellia
XIE Yiqing
Fujian Academy of Forestry/Fujian Prorincial Key Laboratory of Forst Silriculture abd Forest
Processing Vtilvitim, Fuzhou, Fujian 350012, China
Abstract The fruit economic characters, fatty acid composition, squalene, β-sitosterol and vitamin E of seven different kinds of oil-used Camellia cultivars were studied. Results showed that the fruit economic characters, fatty acid composition, squalene, β-sitosterol and vitamin E varied significantly among seven kinds of oil-used Camellia. The fresh seed ratio of fruit (60.07%), dry seed ratio of fruit (37.47%) and oil content in fresh fruit (10.76%) of C. meiocarpa were the highest. And the kernel rate of seed (64.99%), oil content in kernel (60.23%), oil content in dry seed (38.47%), oleic acid (82.69%) and monounsaturated fatty acid (83.18%) of C. chekiangoleosa were also the highest, but it's polyunsaturated fatty acids (5.96%) was the lowest, therefore C. chekiangoleosa was the ideal material of high-oleic acid variety selection. The content of 3 bioactive substances decreased from β-sitosterol, squalene to vitamin E, and the content of squalene, β-sitosterol and vitamin E of C. gigantocarpa were the most abundant, which could provide a potential tree species for the use of squalene, β-sitosterol and vitamin E. Correlation analysis showed that β-sitosterol had a negative correlation with kernel rate of seed and oil content in dry seed, but squalene and vitamin E from seven kinds of oil-used Camellia were not significantly correlated with fruit economic traits.
Key words oil-used Camellia;Oil content;Fatty acid composition;Squalene;β-sitosterol;Vitamin E
doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2016.02.033
山茶属(Camellia)是山茶科(Theaceae)中种类较多、系统上较原始的一个大属,包括油茶组、红山茶组、茶组、糙果茶组、瘤果茶组、短柱茶组、古茶组及金花茶组等22个组[1]。迄今已发现并命名的山茶物种有119~280个,主要分布于中国南部及西南部,其中饮品茶叶、观赏植物山茶花及木本油料树种油茶等山茶物种具有很高的经济价值和观赏价值[2-3]。该属植物中绝大多数的种子含有油质,为油料植物,可作食用油或工业用油等[4]。油茶(Camellia oleifera)泛指山茶属中具有生产价值的油用物种的总称[5],其中普通油茶(Camellia oleifera Abel.)、小果油茶(C. meiocarpa Hu.)、越南油茶(C. vietnamensis Huang.)等油茶组物种作为食用油料树种栽培历史悠久;而山茶属中浙江红山茶(C. chekiangoleosa Hu.)、多齿红山茶(C. polyodonta How. ex Hu.)、 茶梨(C. octopetala Hu.)、 博白大果油茶(C. gigantocarpa Hu.)等红山茶组及糙果茶组物种只有零星栽培或处于野生状态。近年来,随着木本油料产业发展日益受到重视以及市场需求的不断加大,红山茶组及糙果茶组的一些物种被作为新的高档食用油原料正迅速得到商业化种植,但栽培者对这些物种的果实性状及其茶油品质等情况还不甚了解。不同山茶物种的果实性状、含油率、脂肪酸组成及其生物活性物质的含量差异较大[3-4],但目前有关这方面的研究还非常缺乏,仅见对茶、窄叶短柱茶、普通油茶、红山茶等部分山茶属物种籽油脂肪酸成分的分析报道[6-8]。本研究对7种主栽油用山茶的果实经济性状、脂肪酸组成及其生物活性物质角鲨烯、β-谷甾醇和维生素E等进行比较分析,旨在为中国木本油料开发利用提供参考依据。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 供试材料 普通油茶、小果油茶、越南油茶、多齿红山茶、茶梨、博白大果油茶的果实和茶籽采自福建省林科院油茶种质资源库;浙江红山茶的果实和茶籽采自福建省泰宁峨嵋峰自然保护区野生种群。
1.1.2 试剂 脂肪酸混合标样为Supelco公司产品,角鲨烯、β-谷甾醇、α-维生素E、γ-维生素E、δ-维生素E标样为Sigma公司产品。异辛烷、甲醇为HPLC级,其它试剂均为分析纯。
1.2 方法
1.2.1 果实经济性状测定 取20个完整的果实,用电子天平测其鲜果重和鲜籽重,计算鲜出籽率(鲜籽重/鲜果重×100%);将鲜籽风干,称干籽重,计算干出籽率(干籽重/鲜果重×100%);将干籽剥壳,称干仁重,计算出仁率(干仁重/干籽重×100%)。油茶籽含油率参考姚小华等[9]的测定方法,用B-811脂肪测定仪(瑞士Buchi公司)提取,并计算种仁含油率(出油量/干仁重×100%)、干籽含油率(出仁率×种仁含油率×100%)和鲜果含油率(干籽含油率×干出籽率×100%)。
1.2.2 脂肪酸组成测定 参考王开良等[7]的研究方法浸提茶籽粗脂肪,参照GB/T 17376-2008制备茶籽油的脂肪酸甲酯[10],采用Agilent 7890A气相色谱仪(美国Agilent公司)检测茶籽油脂肪酸组成,并以峰面积归一化法确定各种脂肪酸组分的相对含量。气相色谱条件:毛细管色谱柱为HP-INNOWAX(30 m×0.25 mm×0.25 μm);程序升温,初始温度140 ℃,保持1 min,以4 ℃/min升至250 ℃,保持5 min;进样口温度220 ℃,进样量1 μL,分流进样,分流比1 ∶ 20;FID检测器温度275 ℃,氢气流量30 mL/min,空气流量400 mL/min,尾吹高纯氮气流量25 mL/min。
1.2.3 角鲨烯和β-谷甾醇含量测定 样品处理分别参照汤富彬等[11]和鲍忠定等[12]的研究方法。采用Agilent 7890A气相色谱仪(美国Agilent公司)测定角鲨烯和β-谷甾醇的含量。气相色谱条件:毛细管色谱柱为HP-5(30 m×0.32 mm×0.25 μm),程序升温,初始温度160 ℃,保持l min;以15 ℃/min升至280 ℃,保持5 min;再以5 ℃/min升至300 ℃,保持5 min。进样口温度300 ℃,进样量1.0 μL,不分流进样。FID检测器温度330 ℃,氢气30 mL/min,空气400 mL/min,氮气25 mL/min。角鲨烯和β-谷甾醇根据标准品出峰时间进行定性,采用外标法定量。
1.2.4 维生素E含量测定 样品处理参照文献[13-14]。利用Waters 2695高效液相色谱仪(美国Waters公司)分析维生素E的含量,采用外标法定量。高效液相色谱分析条件:色谱柱为Waters Spherisorb Silica Column(5 μm, 250 mm×4.6 mm),色谱柱温30 ℃;流动相为正己烷-异丙醇(97 ∶ 3,V/V),流速1.0 mL/min,进样量10 μL;FLD荧光检测器激发波长295 nm,检测波长333 nm,扫描时间7 min。
1.3 数据分析
试验数据用Excel 2007和SPSS17.0软件进行处理与分析。
2 结果与分析
2.1 果实经济性状
由表1可知,不同油用山茶间的出籽率、出仁率和含油率有显著(p<0.05)或极显著(p<0.01)差异。其中,小果油茶的鲜出籽率(60.07%)、干出籽率(37.47%)最高,而多齿红山茶的鲜出籽率(15.28%)和干出籽率(9.21%)最低;出仁率以浙江红山茶(64.99%)的最高,博白大果油茶的出仁率(46.66%)最低,其它物种的出仁率差异不大,为59.27%~63.90%;浙江红山茶的种仁含油率(60.23%)和干籽含油率(38.47%)也最高,远高于其它6种山茶;但鲜果含油率则以小果油茶(10.76%)﹥普通油茶(7.94%)﹥浙江红山茶(5.14%)﹥越南油茶(4.56%)﹥茶梨(3.87%)﹥博白大果油茶(2.13%)﹥多齿红山茶(1.94%)。
2.2 茶油脂肪酸组成及含量
通过GC-MS分析了各茶籽油脂的脂肪酸组成,结果见表2。从表2可知,不同山茶油脂中均含有棕榈酸、棕榈烯酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸和顺-11-二十碳烯酸等7种主要脂肪酸,其中以油酸为主要成分,占全样脂肪酸组成中的66.23%~82.69%,是主要的不饱和脂肪酸;7种山茶在棕榈酸、油酸、单不饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸含量间呈极显著差异(p<0.01),在亚油酸、多不饱和脂肪酸含量间呈显著差异(p<0.05);博白大果油茶的棕榈酸含量高达17.27%,远高于其它6种山茶(7.95%~10.05%),但其油酸含量(66.23%)却最低;浙江红山茶的油酸和单不饱和脂肪酸含量均高于其它6种山茶,表现为浙江红山茶﹥普通油茶﹥小果油茶﹥茶梨﹥越南油茶﹥多齿红山茶﹥博白大果油茶;而多不饱和脂肪酸含量表现为浙江红山茶﹤普通油茶﹤越南油茶﹤茶梨﹤小果油茶﹤多齿红山茶﹤博白大果油茶;不饱和脂肪酸含量高低依次为小果油茶(90.67%)>普通油茶(90.31%)>多齿红山茶(89.74%)>浙江红山茶(89.14%)>茶梨(88.08%)>越南油茶(86.72%)>博白大果油茶(80.50%)。
2.3 角鲨烯、β-谷甾醇及维生素E含量
角鲨烯、β-谷甾醇和维生素E是植物籽油中的常见组分,也是评价植物油质量的重要特征指标[11,15]。由图1可见,7个不同山茶油脂中的角鲨烯、β-谷甾醇和维生素E含量差异较大,其中角鲨烯含量平均为95.4~427.1 μg/g,以博白大果油茶(427.1 μg/g)﹥越南油茶(373.0 μg/g)﹥普通油茶(274.9 μg/g)﹥小果油茶(197.9 μg/g)﹥浙江红山茶(187.6 μg/g)﹥茶梨(103.3 μg/g)﹥多齿红山茶(95.4 μg/g); β-谷甾醇含量则为249.0~737.0 μg/g,表现为博白大果油茶(737.0 μg/g)﹥越南油茶(521.0 μg/g)﹥小果油茶(448.0 μg/g)﹥多齿红山茶(381.0 μg/g)﹥普通油茶(365.0 μg/g)﹥茶梨(282.0 μg/g)﹥浙江红山茶(249.0 μg/g); 与角鲨烯和β-谷甾醇相比,维生素E含量相对较低, 为11.6~252.0 μg/g, 其中博白大果油茶油脂中维生素E含量最高, 其次是浙江红山茶、 小果油茶、 普通油茶和茶梨,多齿红山茶和越南油茶中的维生素E含量则较低,分别为12.3和11.6 μg/g。
2.4 相关性分析
由表3可知,不同山茶籽油中的主要脂肪酸组成、角鲨烯、β-谷甾醇和维生素E含量与鲜出籽率、干出籽率、果油率等果实经济性状相关不显著,但与出仁率、种仁含油率和干籽含油率之间有显著相关,其中出仁率分别与β-谷甾醇、棕榈酸、油酸及不饱和脂肪酸含量呈显著或极显著相关,种仁含油率与亚麻酸含量呈显著负相关,干籽含油率亦分别与β-谷甾醇、油酸、亚油酸、亚麻酸含量呈显著或极显著相关。
3 讨论与结论
山茶属植物种类繁多、种系复杂,是整个温暖地区重要的观赏树种和经济植物,其中许多种类的种子含油量高,是重要的油用山茶物种[2,4]。该属植物果实形态各异[1,16],出籽率、出仁率、含油率是油用山茶物种占领市场的最主要经济性状指标。但目前除普通油茶外,中国仍有200多种山茶属植物的果实和油脂尚未被深入研究。通过测定分析,本研究的7种油用山茶的出仁率、出籽率和含油率差异显著,其中,浙江红山茶的出仁率(64.99%)、种仁含油率(60.23%)和干籽含油率(38.47%)最大,小果油茶的鲜出籽率(60.07%)、干出籽率(37.47%)、鲜果含油率(10.76%)最高,这与沈建福等[17]研究结果一致,说明浙江红山茶和小果油茶的选优潜在经济效益较大,可作为除普通油茶外的重要食用油资源进行开发和利用。
茶油的高营养价值与其脂肪酸组成有关,其中不饱和脂肪酸含量是茶油作为优质食用油的最重要指标,而油酸是茶油中含量最高的不饱和脂肪酸,其含量多少直接影响着茶油的品质[4,11,15]。本研究结果发现,7种山茶籽油均检测出棕榈酸、棕榈烯酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸和顺-11-二十碳烯酸等脂肪酸组分,但各脂肪酸含量差异显著,其中油酸含量占66.23%~82.69%,这与姚小华等[9]对全国油茶产区普通油茶籽油脂肪酸组成的分析结果(油酸含量占76%~83%)相近。从饱和度上看,浙江红山茶的单不饱和脂肪酸含量最高,而多不饱和脂肪酸含量却低于其它6种山茶。相关分析结果显示,油酸含量与出仁率和干籽含油率均呈显著正相关,7个物种中浙江红山茶的出仁率和干籽含油率均最大,说明浙江红山茶最具开发前景和发展潜力,可为高油酸品种选育的相关研究提供良好材料。此外,博白大果油茶的棕榈酸含量高达17.27%,但油酸含量(66.23%)最低,这些差异也可为油茶的选择育种提供参考借鉴。
油脂中除脂肪酸外,角鲨烯、生育酚、甾醇等生物活性物质也是油脂营养与功能评价的重要部分[15,18]。许多研究证实,山茶油中除了含有大量的不饱和脂肪酸,还有角鲨烯、植物甾醇、维生素E等生物活性物质,这些物质对人体健康有益[19-21]。本研究测定的7种山茶籽油中均含有角鲨烯、β-谷甾醇和维生素E等活性物质,但物种间含量有较大差别,含量高低依次为β-谷甾醇>角鲨烯>维生素E。其中,博白大果油茶籽油中的角鲨烯、β-谷甾醇和维生素E含量最为丰富,这与杨波涛等[22]研究结果一致。因此,博白大果油茶可作为角鲨烯、β-谷甾醇和维生素E利用的潜在植物源树种。但鉴于博白大果油茶的出仁率和油酸含量较低,建议可作为功能性油脂对其保健用途进行深入研究和开发。相关分析表明,角鲨烯和维生素E与果实经济性状相关不显著,但β-谷甾醇含量与出仁率、干籽含油率呈显著负相关,表明出仁率和干籽含油率越低的物种β-谷甾醇含量越高。因此,在开发利用山茶属植物的β-谷甾醇等生物活性物质时,其果实经济性状也是一个值得考虑的影响因素。
参考文献
[1] 中国科学院中国植物志编辑委员会. 中国植物志(第49卷3分册)[M]. 北京: 科学出版社, 1998: 3-195.
[2] 高继银, Clifford R Parks,杜跃强. 山茶属植物主要原种彩色图集[M]. 杭州: 浙江科学技术出版社, 2005: 1-4.
[3] 闵天禄. 山茶属山茶组植物的分类、 分化和分布[J]. 云南植物研究, 1998, 20(2): 127-148.
[4] 庄瑞林. 中国油茶(第二版)[M]. 北京: 中国林业出版社, 2008: 66-99.
[5] 姚小华. 油茶高效实用栽培技术[M]. 北京: 科学出版社, 2010: 2-4.
[6] 王园园, 宋晓虹, 李成仁,等. 八种山茶属植物种子油脂的脂肪酸分析[J]. 中国油脂, 2007, 32(9): 78-79.
[7] 王开良, 曹福亮, 姚小华,等. 浙江红山茶茶油中脂肪酸主要成分分析[J]. 南京林业大学学报(自然科学版), 2011, 35(2):131-134.
[8] 靳高中, 姚小华, 任华东,等. 腾冲红花油茶产量及脂肪酸组成变异研究[J]. 江西农业大学学报, 2012, 34(3): 492-498.
[9] 姚小华, 王亚萍, 王开良,等. 地理经纬度对油茶籽中脂肪及脂肪酸组成的影响[J]. 中国油脂, 2011, 36(4): 31-34.
[10] 国家质检总局. GB/T 17376-2008 动植物油脂脂肪酸甲酯制备[S]. 北京: 中国标准出版社, 2008.
[11] 汤富彬, 沈丹玉, 刘毅华,等. 油茶籽油和橄榄油中主要化学成分分析[J]. 中国粮油学报, 2013, 28(7): 108-113.
[12] 鲍忠定, 许荣年,张颂红. 毛细管气相色谱法测定油中植物甾醇和胆固醇[J]. 分析化学, 2002, 30(12): 1 490-1 493.
[13] 中华人民共和国卫生部. GB/T5009. 82-2003 食品中维生素A和维生素E的测定[S]. 北京: 中国标准出版社, 2003.
[14] 郑德勇,凌宏有. 福建油茶籽在成熟过程中重要成分动态变化的研究[J]. 中国粮油学报, 2014, 29(2): 36-43.
[15] 牛丽影, 吴晓琴,张 英. 香榧籽油的脂肪酸及不皂化物组成分析[J]. 中国粮油学报, 2011, 26(6): 52-55.
[16] 谢一青. 小果油茶种内类型划分、 评价及亲缘关系研究[D]. 北京: 中国林业科学研究院, 2013: 52-68.
[17] 沈建福, 陈中海, 肖仁显,等. 不同加工方式对浙江红花油茶茶油品质的影响[J]. 中国粮油学报, 2012, 27(6): 56-60.
[18] 吴时敏. 功能性油脂[M]. 北京:中国轻工业出版社; 2001: 90-l00.
[19] Reddy L H, Couvreur P. Squalene: A natural triterpene for use in disease management and therapy[J]. Advanced Drug Delivery Reviews, 2009, 61(15): 1 412-1 426.
[20] 刘玉兰, 汪学德. 油脂制取工艺学[M]. 北京: 化学工业出版社, 2006.
[21] 中华人民共和国卫生部药典委员会. 中华人民共和国药典(一部)[M]. 北京: 化学工业出版社, 1995: 215.
[22] 杨波涛, 陈凤香, 莫文莲, 等. 我国食用植物油维生素E含量研究[J]. 粮油加工, 2009(9): 52-54.