陳小露,陳百瑩,王 玫,李 靜,鄒玉璟,戎 俊,鄧澤元,*
(1.南昌大學 食品科學與技術國家重點實驗室,江西 南昌 330047;2.國家油茶產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心,江西 贛州 341001;3.南昌大學生命科學研究院流域生態(tài)學研究所,南昌大學生命科學學院,江西 南昌 330031)
油茶在中國栽培歷史悠久,超過兩千年,是生長在亞熱帶濕潤氣候地區(qū)和污染較少南方丘陵地區(qū)的木本油料作物。種植面積廣泛,以湖南、江西兩省產(chǎn)量最多[1]。油茶籽富含VD、VE、胡蘿卜素、磷脂、角鯊烯等活性物質(zhì)[2]。油茶籽餅粕中含有豐富的茶皂素[3]。
山茶油含有豐富的不飽和脂肪酸,主要是油酸和亞油酸[4]。油酸是一種對人體非常有益的脂肪酸,具有預防心血管疾病[5]、降低膽固醇[6]和抑制腫瘤[7]的作用。角鯊烯常溫下為無色油狀液體,是一種具有特殊功效的生物活性物質(zhì),能與體內(nèi)的氧密切結(jié)合,物化為血氧,供給生命之需,據(jù)研究角鯊烯具有抗衰老、抗三高、抗癌癥等功能[8]。目前,角鯊烯的主要來源是深海鯊魚肝油,由于它很容易被皮膚吸收的特點,廣泛用于化妝品和保健食品領域[9]。生育酚具有良好的油溶性和熱穩(wěn)定性,是天然的油脂抗氧化劑[10]。油茶籽油中的生育酚以α-生育酚、β-生育酚、γ-生育酚形式存在,其中α-生育酚含量最多,占90%以上[11]。茶皂素又稱茶皂苷,主要來源于山茶科植物[12]。是一種天然的非離子型表面活性劑,具有乳化、發(fā)泡、潤濕等功能。能夠加工成許多種類附加產(chǎn)品[13]。據(jù)研究,茶皂素還具有抗菌、抗病毒、抗氧化、防癌、降血脂等多種功能[14]。
我國是植物油消費大國,年消費量超過3 000萬 t,但是其中70%依賴進口[15]。大力發(fā)展適合山地種植的木本油料作物,可以充分利用山地資源,提高植物油自給率。目前,限制油茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心問題是,缺少高產(chǎn)且適應優(yōu)良的品種,病蟲害嚴重,平均畝產(chǎn)低[16]。野生油茶是栽培油茶的近緣種,作物的野生近緣種對于作物的遺傳育種具有寶貴的價值,與作物相比野生近緣種更多地具有抗病、抗蟲、抗逆性基因,從而更適應嚴酷生境[17]。目前,油茶種植資源的采集、研究主要針對栽培品種,對野生油茶的關注不夠,嚴重限制了對其遺傳多樣性的有效利用[18]。我國的油茶籽油具有極高的食用價值,種植時在品種選擇上要考慮地區(qū)、氣候等多個因素,這決定著產(chǎn)量的高低。油茶主要分為普通油茶、大小果油茶、攸縣油茶、紅花油茶、小黃花茶等主要品種,其中普通油茶的出油率為最高[19]。野生油茶具有抗性強、耐干旱、適應性強、對環(huán)境要求低、能耐干瘠、繁殖容易的特點,探討其分布和營養(yǎng)物質(zhì)含量對遺傳育種、引種馴化具有積極意義[20]。本實驗通過測定湖北、湖南、廣西、安微、四川等10 個地區(qū)不同單粒質(zhì)量的野生普通油茶籽中α-生育酚、角鯊烯、茶皂素的含量和脂肪酸組成,探討不同地區(qū)不同單粒質(zhì)量油茶籽品質(zhì),為不同地區(qū)油茶引種、馴化、栽培提供參考。
樣品由南昌大學生態(tài)研究所于2016年9—11月期間,在湖北、湖南、廣西、安微、四川五省宜昌、八大公山等10 個地區(qū)采集,單粒質(zhì)量分別為0.35 g以下(≤0.35 g)、0.35~0.8 g之間和0.8 g以上(≥0.8 g)(表1)。采集人員去往人跡罕至的叢林地區(qū),尋找符合野生條件的油茶樹,將果實全部摘取。采集的樣品品種均為普通油茶。采集后曬干,用透氣的牛皮紙袋于常溫下保藏。判斷為野生油茶的依據(jù):1)地處偏僻,交通不便,人跡罕至;2)油茶與雜灌混生,高矮不齊,大小不一,密度不均,稀松散布,無規(guī)律性;3)單株樹齡相差懸殊,天然下種,自然生長,樹形自然,無人工修剪跡象;4)無人為入侵痕跡,無松土、挖穴、除草等人為管理痕跡。
表1 采集樣品的來源及單粒質(zhì)量Table 1 Sample sources and single kernel mass
無水硫酸鈉、濃硫酸(均為分析純) 西隴科學股份有限公司;香草醛(分析純) 國藥集團化學試劑有限公司;蒸餾水、石油醚、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?;瘜W試劑公司;角鯊烯標品、α-生育酚標品、茶皂素標準品美國Sigma-Aldrich公司;甲醇、乙腈、正己烷(均為色譜純) 美國Tedia公司;硅膠粉 青島海洋化工廠分廠。其他試劑均為分析純。
1100高效液相色譜儀、6890N氣相色譜儀 美國Agilent公司。
1.3.1 提油
將采集的油茶籽去殼、粉碎、過60 目篩后,所得粉末加入12 倍體積的正己烷溶液,用攪拌器攪拌2 h后,靜置、取上清液離心,再旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑,所得即為山茶油,剩余殘渣再重復以上過程1 次,2 次所得油脂合并,殘渣烘干,用于茶皂素含量檢測。
1.3.2 脂肪酸組成的測定
樣品甲酯化:取2 mg油脂,加1.5 mL的正己烷,渦流30 s,再加40 μL乙酸甲酯與甲醇鈉-甲醇溶液,渦流30 s,37 ℃水浴反應20 min,然后置于-20 ℃冷凍10 min,取出,迅速加入60 μL的草酸-乙酸甲酯溶液,離心取上清液過無水硫酸鈉柱,取200 μL過柱上清液氮氣吹干,加1 mL正己烷溶解,進行氣相色譜分析。每個樣品測定3 次[21]。
測定條件:色譜柱采用C P-7 4 8 9毛細管柱(100 m×0.25 mm,0.2 μm);載氣為N2,燃氣為H2和空氣;進樣口溫度為250 ℃,壓力為24.52 Pa,總流量為29.4 mL/min;氣相柱壓為24.52 Pa,柱內(nèi)流速為1.8 mL/min;程序升溫:45 ℃保持4 min,然后以13 ℃/min的速率升至175 ℃保持27 min,后以4 ℃/min的速率升至215 ℃保持35 min,總測定時間為86 min;檢測器溫度為250 ℃,H2流速為30.0 mL/min;空氣流速為300 mL/min;N2流速為30.0 mL/min。通過與脂肪酸甲酯標準對照,采用面積歸一化法確定脂肪酸的相對含量(以峰值面積的百分比表示)。
1.3.3α-生育酚含量的測定
α-生育酚標準曲線繪制:稱取α-生育酚標準品63.125 mg,正己烷定容至25 mL。移取1 mL用正己烷稀釋至25 mL,再從稀釋液中分別移取0.5、1、1.5、2、3 mL,用正己烷稀釋至10 mL。采用高效液相色譜法對其進行測定分析,制作α-生育酚標準曲線[21]。
α-生育酚含量的測定:稱取油茶籽油0.3 g,用正己烷定容至10 mL,濾膜過濾,采用高效液相色譜法對其進行測定分析[20],每個樣品平行測3 次。通過α-生育酚標準曲線圖,計算各樣品中α-生育酚的含量。色譜柱為Hypersil ODS2(4.6 mm×150 mm,5 μm),流動相為甲醇-水(98∶2,V/V),流速0.8 mL/min,進樣量3 μL,柱溫為室溫,熒光檢測器波長:最大激發(fā)波長(λEx)為295 nm,最大發(fā)射波長(λEm)為325 nm。
1.3.4 角鯊烯含量的測定
角鯊烯標準曲線繪制:稱取10 mg角鯊烯,10 mL容量瓶正己烷定容。取出1 mL于10 mL容量瓶中正己烷定容,再分別移取0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 mL,正己烷定容至10 mL,用高效液相色譜法測定并制作標準曲線。色譜條件為Hypersil ODS2色譜柱(250 mm×4.6 mm,5 μm);流動相為乙腈-甲醇(60∶40,V/V);流速1.0 mL/min;進樣量10 μL;柱溫30 ℃;檢測波長210 nm[21]。
角鯊烯含量的測定:稱取0.5 g油茶籽油,5 mL石油醚溶解,過160~200 目的硅膠柱,收集過柱后的樣液在N2流下吹干后加2.5 mL的正己烷溶解,取1 mL溶液過0.45 μm濾膜,用高效液相色譜法測定,并通過角鯊烯標準曲線圖,計算出樣品中角鯊烯含量。
1.3.5 茶皂素含量的測定
茶皂素標準曲線繪制:稱取茶皂素標準品10 mg,甲醇溶解后并定容至10 mL,作為茶皂素儲備液。取5 mL質(zhì)量濃度為1 mg/mL的儲備液,定容至10 mL,得到質(zhì)量濃度為0.5 mg/mL的標準溶液。分別取標準溶液0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mL,甲醇補足至0.5 mL,精確加8%香草醛溶液0.5 mL,于冰浴中加入77%硫酸溶液4 mL(垂直加入),振蕩均勻,于60 ℃加熱15 min,取出置于冰浴中10 min,以試劑空白為參比溶液,用1 cm比色皿在波長550 nm處測定吸光度,并繪制標準曲線[22]。
茶皂素含量的測定[23]:稱取1.3.2節(jié)提粗脂肪后的茶籽渣50 mg,用少量甲醇溶液溶解后,于50 mL容量瓶中用甲醇定容。吸取上清液0.5 mL,采取1.3.5.1節(jié)茶皂素標品測定方法進行含量分析。
所有指標均重復測量3 次,檢測結(jié)果以 ±s表示。采用SPSS 20.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析,采用單因素Duncan方差分析比較均值,P<0.05,差異顯著。
從表2可知,所有樣品的含油率在29.9%~46.11%之間。從地區(qū)角度看,峨眉山(43.74%)、般若寺(4 3.4 8%)油茶籽的平均含油率高于貓兒山(42.24%)、元寶山(41.29%)、鄧村坪(42.18%)、橫口村(40.65%)、湯口(37.83%),平均含油率較低的地區(qū)有大嶺村(32.86%)、黃連臺(34.08%)、青龍寨(33.14%)。所有的油茶籽樣品來自5 個省份,四川省的油茶籽樣品平均含油率最高(42.14%),廣西省的油茶籽平均含油率也較高(41.66%),平均含油率最低的油茶籽來自湖南?。?4.08%)。從單粒質(zhì)量角度看,單粒質(zhì)量0.35~0.8 g的油茶籽平均含油率最高(43.43%)。單粒質(zhì)量0.8 g以上(36.74%)和單粒質(zhì)量0.35 g以下的油茶籽平均含油率(36.28%)相差不大。
表2 樣品含油率Table 2 Oil contents of camellia seed samples
由表3可知,所有油茶籽樣品共檢測出26 種脂肪酸。其中主要為油酸(C18:19c)(71.156%~78.515%),其次為棕櫚酸(8.091%~12.096%)和亞油酸(C18:29c12c)(2.6 2 1%~1 0.6 1 8%)。其中油酸含量,橫口(7 6.9 7%~7 9.1 5%)、元寶山(76.971%~78.515%)、鄧村坪(76.58%)高于湯口(73.700%~76.011%)、青龍寨(75.1%)、黃連臺(75.278%)、般若寺(72.367%~75.097%)、貓兒山(7 4.1 8%~7 5.2 3 9%),大嶺村(72.279%)、峨眉山(71.156%)最少。飽和脂肪酸(11.09%~15.53%)以棕櫚酸(C16:0)和硬脂酸(C18:0)為主,般若寺(13.355%~15.53%)高于貓兒山(1 3.3 8 3%~1 3.7 4 9%)、元寶山(12.508%~14.953%)、峨眉(13.676%)、橫口(11.615%~13.199%)、鄧村坪(12.964%)、大嶺村(12.682%)、青龍寨(11.823%)、黃連臺(11.09%)。單不飽和脂肪酸以油酸(C18:19c)為主,差異性和油酸含量一致。多不飽和脂肪酸中,亞油酸的含量為2.621%~10.618%,不同地區(qū)有顯著性差異,大嶺村(10.618%)和峨眉山(10.163%)的含量顯著高于其他地區(qū),元寶山整體含量最低。大多數(shù)地區(qū)單粒質(zhì)量越小的油茶籽亞油酸含量越高。亞麻酸的含量為0.367%~0.552%,除黃連臺含量較高外,其余地區(qū)無顯著性差異,不同單粒質(zhì)量的油茶籽亞麻酸含量無顯著性差異。C18:0、C18:19t、C18:111t、C18:16c、C18:111c這幾種脂肪酸含量無顯著性差異。在般若寺、橫口村、貓兒山、湯口等8個地區(qū)的油茶籽中檢測出少量神經(jīng)酸(C22:1n-9),長鏈不飽和脂肪酸的種類和含量也很豐富,在其他文獻中少見報道。
表3 野生油茶籽的脂肪酸組成Table 3 Fatty acid composition of wild camellia seeds%
圖1 野生油茶籽樣品α-生育酚含量Fig. 1 α-Tocopherol contents of wild camellia seed samples
由圖1可知,所有樣品α-生育酚含量在0.031~0.149 mg/g之間。在0.35 g以下的油茶籽中,湯口地區(qū)α-生育酚含量最高(0.149 mg/g),高于般若寺(0.129 mg/g)、元寶山(0.082 mg/g)、橫口村(0.065 mg/g)、貓兒山(0.032 mg/g)。在0.35~0.8 g的油茶籽中,湯口地區(qū)含量(0.135 mg/g)高于般若寺(0.129 mg/g),橫口村(0.064 mg/g)和貓兒山(0.058 mg/g)無顯著性差異,元寶山含量最低(0.031 mg/g)。在0.8 g以上的油茶籽中,般若寺(0.096 mg/g)含量高于湯口(0.087 mg/g)、橫口村(0.063 mg/g)。從地區(qū)角度看,峨眉山油茶籽油的α-生育酚含量高于其他地區(qū),黃山湯口、般若寺和青龍寨高于大嶺村、黃連臺、鄧村坪、橫口、元寶山地區(qū),貓兒山整體含量最低。除此之外油茶籽單粒質(zhì)量也對α-生育酚含量有影響,多數(shù)地區(qū),單粒質(zhì)量0.35 g以下的油茶籽>單粒質(zhì)量0.35~0.8 g的油茶籽>單粒質(zhì)量大于0.8 g的油茶籽,例如元寶山地區(qū),黃山湯口地區(qū)、般若寺地區(qū),但是貓兒山、橫口村則不符合此規(guī)律,故并不能將質(zhì)量大小作為判斷油茶籽等級的標準。
圖2 野生油茶籽樣品角鯊烯含量Fig. 2 Squalene contents of wild camellia seed samples
由圖2可知,在所有樣品中角鯊烯含量在0.056~0.256 mg/g之間。在0.35 g以下的油茶籽中,湯口含量最高(0.142 mg/g),高于橫口(0.111 mg/g)、貓兒山(0.086 mg/g)、般若寺(0.069 mg/g)、元寶山(0.073 mg/g),在0.35~0.8 g的油茶籽中,湯口含量最高(0.111 mg/g),高于橫口村(0.095 mg/g)、般若寺(0.081 mg/g)、元寶山(0.073 mg/g)、貓兒山(0.063 mg/g)。在單粒質(zhì)量0.8 g以上的油茶籽中,角鯊烯含量(0.056~0.065 mg/g)沒有顯著性差異。從地區(qū)看,大嶺村的角鯊烯含量最高,高于黃連臺、峨嵋山、青龍寨、湯口、橫口,最低的是貓兒山、元寶山、般若寺。從單粒質(zhì)量的角度,大部分地區(qū)單粒質(zhì)量小于0.35 g的油茶籽角鯊烯含量最高,在0.35~0.8 g的油茶籽次之,0.8 g以上油茶籽角鯊烯含量最低。
圖3 野生油茶籽樣品茶皂素含量Fig. 3 Tea saponin contents of wild camellia seed samples
由圖3可知,在所有樣品中茶皂素含量在0.166~0.351 g/g之間。在0.35 g以下的油茶籽中,般若寺含量最高(0.328 g/g),高于橫口村(0.262 g/g)、貓兒山(0.271 g/g)、元寶山(0.264 g/g)、湯口(0.235 g/g)。在0.35~0.8 g的油茶籽中,湯口(0.264 g/g)含量高于貓兒山(0.218 g/g)、元寶山(0.179 g/g)、橫口(0.202 g/g)、般若寺(0.204 g/g)。在單粒質(zhì)量0.8 g以上的油茶籽中,湯口和橫口油茶籽含量沒有顯著性差異,分別為0.328、0.351 g/g,般若寺地區(qū)稍低(0.262 g/g)。從地區(qū)來看,峨眉山地區(qū)含量高于湯口地區(qū)、般若寺、橫口村、大嶺村、貓兒山、元寶山、鄧村坪、青龍寨高于黃連臺。在同一個地區(qū),不同單粒質(zhì)量的油茶籽茶皂素含量也有顯著性差異??偟膩碚f單粒質(zhì)量0.8 g以上油茶籽茶皂素含量高于單粒質(zhì)量0.35 g以下和單粒質(zhì)量0.35~0.8 g的油茶籽。
本研究測得的油茶籽含油率在29.9%~46.11%之間。從地區(qū)角度看,四川峨眉山(43.74%)、四川都江堰(43.48%)、湖北宜昌(42.18%)、廣西貓兒山(42.24%)、廣西元寶山(41.29%)的油茶籽含油率較高,可能與氣候有關;這幾個地區(qū)均為亞熱帶溫潤季風氣候,氣候溫暖,雨水充沛,年降水量為1 500~2 000 mm,全年光照1 250~1 540 h;反觀霍山大嶺村(32.86%)、黃連臺(34.08%)、達州青龍寨(33.14%)這幾個地區(qū)油茶籽含油率較低,可能因為這幾個地區(qū)光熱不足。達州降水充沛但是光照較少,八大公山海拔較高,氣溫較低。就單粒質(zhì)量來說,0.35~0.8 g的油茶籽含油率最高。α-生育酚的含量,四川峨眉山、般若寺和黃山湯口的油茶籽最高,單粒質(zhì)量小的油茶籽含量較高。這幾個地區(qū)都是降水充足(1 300~2 000 mm)氣候溫暖的地區(qū)。角鯊烯含量,大嶺村、黃連臺地區(qū)較高,這2個地區(qū)都是氣候較為濕潤的丘陵地區(qū)。茶皂素含量,峨眉山、湯口、橫口、般若寺、大嶺村、貓兒山、元寶山含量較高且無顯著性差異,黃連臺和青龍寨含量較低,可能是由于這2個地區(qū)光熱不足。總的來說,雨水充沛、光熱充足、氣候溫暖的地區(qū)野生油茶籽營養(yǎng)成分較高。其中峨眉山的油茶籽含油率和營養(yǎng)成分含量最為優(yōu)良,從單粒質(zhì)量的角度,0.35~0.8 g的油茶籽含油率高,α-生育酚含量高,單粒質(zhì)量0.35 g以下的油茶籽角鯊烯含量高,單粒質(zhì)量0.8 g以上的油茶籽茶皂素含量高。其中0.35~0.8 g的油茶籽含油率和營養(yǎng)成分總體最高。因此就育種和栽培看,應控制油茶籽的單粒質(zhì)量。
測得的野生油茶籽含油率在29.9%~46.11%之間;從省份看,安徽省37.15%、廣西省41.66%、湖南省34.08%、湖北省39.14%、四川省42.14%,與王湘南等[24]測得的栽培油茶含油率湖南35.83%、貴州37.93%、河南31.13%比較發(fā)現(xiàn)某些野生油茶籽含油率如廣西省融水元寶山0.35~0.8 g高達46.11%,遠高于栽培油茶籽。本研究中油茶籽油共檢測出26 種脂肪酸,主要是油酸(71.156%~78.515%),與張東生等[9]研究的10 個地區(qū)油茶籽油酸含量(74.31%~83.65%)相似,測得野生油茶籽油棕櫚酸(8.208%~12.096%)和亞油酸(2.621%~10.618%)。龍伶俐等[4]測得95 個提取油茶籽樣品棕櫚酸含量為7.12%~9.57%、亞油酸含量為5.4%~9.8%。艾芳芳等[25]測得油茶籽中多不飽和脂肪酸含量為7.53%,本研究中測得的多不飽和脂肪酸含量為3.79%~11.47%,說明野生油茶籽的脂肪酸組成與栽培油茶籽相近,選育的栽培油茶籽油酸稍高。本研究中所測得的角鯊烯含量為0.056~0.256 mg/g,其中湯口(TK0.35 g)、峨眉山、大嶺村、黃連臺的油茶籽油中含量分別為142、124、256 mg/kg和137 mg/kg,劉瑞興等[26]水酶法提取的山茶中角鯊烯含量為0.114 mg/g,湯富彬等[2]測得的茶油中角鯊烯含量為117 mg/kg,說明某些野生油茶籽角鯊烯含量高于栽培油茶籽。本研究測得的α-生育酚含量為0.031~0.149 mg/g,任傳義等[11]用冷榨法提油測得的油茶籽油α-生育酚含量為0.249 mg/g,含量相差較大可能是因為樣品在溶劑浸提的過程中蒸發(fā)溶劑造成了損失,與石曉麗[27]采用不同方式提油對α-生育酚含量的影響結(jié)果一致。本研究測得的茶皂素含量為0.166~0.351 g/g,其中湖北地區(qū)茶皂素HK0.35 g含量為0.162 g/g、HK0.35~0.8 g含量為0.202 g/g、HK0.8 g含量為0.351 g/g、DCP含量為0.246 g/g;郭艷紅[28]測得湖北省宜昌油茶籽茶皂素含量為0.248 g/g;楊凱[29]測得的茶皂素含量為浙江0.193 g/g,湖南0.191 g/g,廣西0.196 g/g;李好等[30]的研究表明栽培油茶籽成熟過程中茶籽仁的茶皂素含量在0.132~0.256 g/g范圍內(nèi);說明某些地區(qū)的油茶籽茶皂素含量高于栽培油茶籽??傮w來看,某些地區(qū)野生油茶籽的含油率高于栽培品種,可以為馴化高產(chǎn)油茶提供參考;其脂肪酸組成與栽培品種相近,可以作為食物資源;某些地區(qū)高角鯊烯的野生油茶籽可以育種作為開發(fā)保健食品的原料;某些地區(qū)的野生油茶也可用來選育高茶皂素油茶,提高茶籽餅粕的工業(yè)價值。這些成分的差異,可為不同地區(qū)選育合適的種植油茶提供參考。