李桂珍,谷 瑤,楊 漓,馬錦林
(廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學研究院 廣西特色經(jīng)濟林培育與利用重點實驗室,南寧 530002)
油茶(Camellia oleifera)又叫茶子樹,主要是指山茶屬植物中油脂含量較高且有栽培經(jīng)濟價值的一類植物的總稱,是中國南方特有的木本食用油料樹種,與油橄欖(Olea europaea)、油棕(Elaeis guineensis)、椰子(Cocos nucifera)并稱為世界四大木本油料樹種[1]。目前,已發(fā)現(xiàn)的山茶屬植物共有238 種,種子含油率較高的有50 多種[2]。我國是世界上油茶產(chǎn)量最高、分布最廣、品種最多的國家[3-5]。據(jù)中國林業(yè)產(chǎn)業(yè)聯(lián)合會木本油料分會統(tǒng)計,截至2017年底,中國油茶種植面積擴大到436.7 萬hm2,茶油年產(chǎn)量提升到50~60 萬t,且今后平均每年將有13.3 萬hm2新造林進入豐產(chǎn)期,預計到2025年總產(chǎn)量將達到250 萬t。油茶果殼是油茶果的果皮,一般占整個茶果鮮重的50%~60%[6],按此算,年產(chǎn)油茶果殼達幾百萬t,通常油茶果經(jīng)曬干脫籽后的果殼被作為廢料處理或用作冬天取暖用的燃料,尚未得到較好的開發(fā)利用,造成資源的極大浪費。油茶餅粕是油茶籽榨油后主要的剩余物,富含皂素和多糖。隨著科學技術的不斷發(fā)展,對油茶有效成分的研究不斷深入,油茶的開發(fā)利用日益受到重視,系列產(chǎn)品茶皂素、茶單寧、茶多糖等廣泛用于食品、醫(yī)藥、化工、日用等行業(yè)[7-12],可產(chǎn)生較大的經(jīng)濟效益和社會效益。因此,對不同油茶品種果殼和餅粕中的活性成分進行提取和測定,可為油茶剩余物資源的開發(fā)利用提供一定的理論依據(jù),對促進油茶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。
不同品種油茶陸川油茶(Camellia vietnamensis),香花油茶(Camellia osmantha),岑軟3#油茶(Camellia oleifera‘Cenruan 3’)果殼及餅粕源于廣西林業(yè)科學研究院山茶油生產(chǎn)中試車間。無水葡萄糖、蘆丁為標準品;95%乙醇、石油醚(60~90 ℃)、苯酚、亞硫酸氫鈉、氫氧化鈉、酒石酸鉀鈉、3,5-二硝基水楊酸、甲醇、濃鹽酸、丙酮、濃硫酸、硝酸鋁、亞硝酸鈉均為分析純。
UV-2501PC 紫外可見分光光度計,日本島津公司;PL203 電子天平(精確到0.000 1g),梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;電熱恒溫水浴鍋,北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司;L530 離心機,湖南湘儀實驗室儀器開發(fā)有限公司;旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀,鄭州長城科工貿(mào)有限公司;水循環(huán)真空泵,鄭州長城科工貿(mào)有限公司;電熱鼓風干燥箱,天津泰斯特儀器有限公司;索氏抽提器,天津玻璃儀器廠;高速萬能粉碎機,天津泰斯特儀器有限公司。
1.3.1 取樣
不同油茶品種分類加工,取樣時分別從相應的果殼堆里任選5個點抽取,每個點1 000 g,混合均勻后曬干待測。
油茶餅粕加工后分類裝于麻袋中,取樣時同類餅粕任意抽取5袋,少于5袋的全部抽取,每袋500 g,混合均勻后待測。
1.3.2 樣品預處理
油茶果殼及餅粕按品種各取1.3.1混合樣500 g,先用枝剪或錘子弄碎,再經(jīng)萬能粉碎機粉碎,過80目篩,于105 ℃干燥6 h后待測。
1.3.3 單寧的提取與測定
不同油茶果殼單寧的提取和測定按標準LY∕T 1083-2008《栲膠原料分析試驗方法》[13]進行。
1.3.4 皂素的提取和測定
稱取油茶果殼粉末約50 g,加入6倍體積的石油醚,于70 ℃下回流2 h,趁熱過濾,濾渣重復回流1 次,過濾,濾渣揮干,按料液比1∶10 加入95%乙醇,于80 ℃下提取2 次,每次提取2 h,均趁熱過濾,并用熱95%乙醇洗滌,將濾液回收溶劑、真空干燥,稱重,待測。按標準SN∕T 1852-2006[14]進行測定。
1.3.5 多糖的提取與測定
稱取油茶果殼粉末約5 g,加入6 倍體積的石油醚,于70 ℃下回流2 h,趁熱過濾,濾渣重復回流1次,過濾,濾渣揮干,按料液比1∶30加入蒸餾水,100 ℃水浴提取2 h,離心,重復1次,合并上清液,定容至500 mL,待測[12]。
取分析純苯酚25 g,加水溶解,定容至500 mL,即得5%苯酚溶液。將該溶液置于棕色瓶內(nèi),放4 ℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>
DNS 試劑制備:甲液——稱取苯酚6.9 g,加10%氫氧化鈉溶液15.2 mL使之溶解,加水至69 mL,加亞硫酸氫鈉6.9 g。乙液——稱取酒石酸鉀鈉,加10%氫氧化鈉溶液300 mL,溶解后加1%3,5-二硝基水楊酸880 mL,搖勻。兩溶液完全溶解后,混合,置于棕色瓶中,7 d后使用,使用前需過濾。
精密稱取無水葡萄糖標準品51.45 mg,置于50 mL 燒杯中,加蒸餾水溶解并稀釋、定容至50 mL,得1.029 mg∕mL 葡萄糖溶液。取該溶液5 mL稀釋至100 mL,得0.051 45 mg∕mL葡萄糖溶液。
苯酚-硫酸法標準曲線:精密量取0.051 45 mg∕mL葡 萄 糖 溶 液0.1、0.3、0.5、0.7、0.9、1.2、1.5 mL,置于10 mL 比色管中,加蒸餾水至2.0 mL,加5%苯酚溶液1.5 mL,搖勻,迅速垂直加濃硫酸5 mL,搖勻,于50 ℃水浴30 min,用流動水迅速冷卻30 min。同時以2 mL 蒸餾水作為空白樣,按上述方法顯色后在490 nm 處分別測定吸光度,以葡萄糖濃度(x,μg ∕mL)為橫坐標、吸光度(y)為縱坐標,繪制曲線,計算回歸方程。
DNS 標準曲線:精密量取1.029 mg∕mL 葡萄糖溶液0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL,分別置于25 mL容量瓶中,補充蒸餾水至5 mL,各加入DNS 試劑5 mL,迅速振搖均勻,90 ℃水浴10 min,流水冷卻20 min,加水定容至刻度。同時以5 mL 蒸餾水作為空白對照,按上述方法顯色后于520 nm 波長處分別測定吸光度,以葡萄糖濃度(x,μg ∕mL)為橫坐標、吸光度(y)為縱坐標,繪制曲線,計算回歸方程。
取樣品適量,按上述苯酚-硫酸法測出溶液的總糖,再用DNS 法測溶液的還原糖,多糖=總糖-還原糖。
1.3.6 黃酮的提取與測定
稱取經(jīng)干燥的油茶果殼約2 g,加入60%乙醇水溶液60 mL 浸泡過夜,40 ℃超聲45 min,抽濾,重復浸提1 次,合并濾液,并定容至200 mL,待測[15]。
精密稱取蘆丁對照品37.1 mg,置50 mL 燒杯中,加60%乙醇適量,在水浴上微熱溶解,置冷,定容至200 mL,搖勻,得蘆丁對照溶液0.185 5 mg∕L。精密吸取對照溶液0.0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 mL,分別置入25 mL容量瓶中,再分別加60%乙醇定容至10 mL,加5%NaNO2溶液1.0 mL,搖勻,靜置6 min;加10%Al(NO3)3溶液1.0 mL,搖勻,再靜置6 min;加4%NaOH 溶液10 mL,再加60%乙醇定容至刻度,搖勻,靜置15 min 后測定。以60%乙醇為空白,在510 nm 處測定其吸光度,以濃度(x,μg ∕mL)為橫坐標,吸光度(y)為縱坐標,繪制曲線,計算回歸方程。
取樣品適量,按上述方法,測出其吸光度,根據(jù)標準曲線,求出提取液中總黃酮的含量。
試驗選用的3種油茶果殼,外觀上看有很大差異,香花油茶很?。s1~2 mm),岑軟3#油茶其次(約2~5 mm),陸川油茶最厚(>5 mm)。3 種不同油茶品種其果殼含有的單寧類化合物在含量上有一定差異,由高到低依次為陸川油茶(14.10%)>岑軟3#油茶(12.21%)>香花油茶(11.20%),果殼越厚單寧含量越高;但單寧純度與茶殼厚度關系不大,最高為岑軟3#油茶(47.73%),最低為陸川油茶(42.22%)(表1)。陸川油茶雖然單寧含量高,但其總固物、可溶物、非單寧含量都較高,因此其提取物中單寧純度最低。從單寧含量看,與現(xiàn)有的栲膠原料毛楊梅(Myrica esculenta)[16](17%)、橡 椀(Quercus variabilisorQuercus acutissima)[17](28%)、馬占相思(Acacia mangium)[18](17%)相比,油茶果殼有些偏低,但作為油茶副產(chǎn)物,開發(fā)其作為栲膠原料的利用,有利于油茶產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。從單寧純度看,與現(xiàn)有的栲膠產(chǎn)品要求單寧含量大于60%有一定差距,需要通過提取工藝優(yōu)化提高。
表1 不同油茶品種果殼中單寧的測定結(jié)果Tab.1 Determination of tannin in shells of different Camellia oleifera varieties
不同油茶品種果殼中的皂素含量都不高,均在5%以下,跟品種相關性較小,與餅粕中的皂素相比,明顯偏低;香花油茶與岑軟3#油茶的餅粕中皂素含量差別不大,與文獻報道的油茶餅粕中皂素含量在15%~20%之間相符[10](表2)。油茶皂素具有乳化、潤滑等表面活性,以及殺菌、殺蟲、殺螨、溶血等生物活性,在植物保護、水產(chǎn)養(yǎng)殖、日用化工等領域有較高的應用價值[19],試驗數(shù)據(jù)表明,以富含皂素的餅粕為原料開發(fā)系列產(chǎn)品是提高油茶餅粕附加值的有效途徑。
表2 不同油茶品種果殼及餅粕中的皂素含量Tab.2 Contents of saponin in shells and dregs of different Camellia oleifera varieties
不同油茶品種果殼中的多糖含量有很大差異,陸川油茶比香花油茶高出11.31%,比岑軟3#油茶高出10.26%(表3)。香花油茶和岑軟3#油茶果殼中的多糖含量都明顯比餅粕中的低,但兩者餅粕之間差異不大;陸川油茶果殼與餅粕相當。香花油茶和岑軟3#油茶果殼中的多糖含量與文獻報道的油茶果殼中多糖含量在1.33%~5.93%之間[20-23]及油茶餅粕中多糖含量在7.43%~21.25%之間[24-29]相符。從提取或純化成本考慮,以陸川油茶果殼或香花油茶和岑軟3#油茶餅粕為原料開發(fā)油茶多糖深加工產(chǎn)品更具有經(jīng)濟價值。
表3 不同油茶品種果殼及餅粕中的多糖含量Tab.3 Contents of polysaccharide in shells and dregs of different Camellia oleifera varieties
不同油茶品種果殼中的黃酮含量都不高,在4.95%~6.84%之間,差異不大(表4)。與文獻報道的油茶果殼總黃酮含量為1.71%差異較大[15],與油茶籽殼總黃酮含量為5.02%相近[30],影響黃酮含量的因素有待進一步探討。
表4 不同油茶品種果殼中的黃酮含量Tab.4 Contents of flavonoid in shells of different Camellia oleifera varieties
油茶餅粕和油茶果殼作為油茶加工剩余物,含有較多的活性成分,但未得到很好的開發(fā)利用。通過試驗分析,選取的陸川油茶、香花油茶以及岑軟3#油茶果殼中單寧含量均在10%以上,在栲膠工藝上有一定的應用前景。
油茶果殼相對于油茶餅粕皂素含量偏低,如需進行皂素提取,建議以油茶餅粕為原料。
多糖和黃酮具有免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、抗衰老、降血脂、降血糖、抗感染、抗消化性潰瘍、保肝等活性,陸川油茶果殼中多糖的含量為12.99%,與餅粕中多糖含量相近,可作為多糖提取的重要原料來源之一,提高油茶果殼剩余物的附加值;試驗所選的3種油茶品種的果殼中黃酮含量相差不大,在4.95%~6.84%之間,與目前文獻報道的含量有差異,影響黃酮含量的因素有待進一步研究。