摘要:以豫南地区42份茶树种质资源的茶籽为研究对象,分析了茶籽含仁率及茶籽仁的脂肪含量,范围分别在33.53%~71.60%、17.77%~38.39%。利用气-质联用技术(GC-MS)检测了茶籽仁中的脂肪酸组成和含量,共检测到21种脂肪酸,其中主要成分棕榈酸、硬脂酸、顺-油酸、亚油酸和α-亚麻酸的含量分别在2.64%~5.70%、0.21%~1.11%、7.33%~17.29%、0.09%~8.44%和0.01%~0.15%;相关性分析显示,顺-油酸与十三碳酸、十四碳酸和顺-二十碳二烯酸的含量呈极显著负相关,亚油酸与反-油酸、顺-二十二碳六烯酸含量呈极显著负相关;除了水仙7202茶籽仁中的饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸含量比值为3.08∶12.16∶1,其余茶树种质资源茶籽仁中,这三类脂肪酸的比值均约为1∶2.69∶1.37。中黄1号、农抗早、迎霜、鄂茶11号、龙井43、中选8号、崂山3号和黄金叶8个茶树品种,不仅含仁率和脂肪含量较高,而且茶籽仁脂肪酸的组分和含量丰富、均衡,可初步筛选出来作为豫南地区叶籽两用茶园的候选品种。
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茶树[Camelliasinensis(L.)O.Kuntze]是多年生木本经济作物,叶片一直以来都是其开发利用的主要对象;茶树的种子称为茶籽,富含15%~35%油脂,提取可得品质与橄榄油类似的高级食用油[1]。因茶籽油比大豆油、山茶籽油的脂肪酸组成更均衡,生理活性成分含量更高,越来越多研究人员和消费者开始关注这一新兴木本植物油脂[2]。近年来,国内外学者采用气相色谱法先后对日本、印度、土耳其和中国的茶籽油脂肪酸组成展开分析工作,一致认为茶籽油主要包含油酸、亚油酸、棕榈酸、硬脂酸和亚麻酸等5种脂肪酸,但因品种、取样时间、地点和检测方法不同,各报道数据间存在较大差异[3]。本文收集了豫南地区42份茶树种质资源的茶籽,采用气相色谱-质谱联用法(GC-MS)比较了这些茶籽仁中脂肪酸组分和含量的差异,旨在为豫南地区茶树种质资源茶籽的加工利用提供参考,并结合茶籽含仁率和脂肪含量,初步筛选出一批适宜在豫南推广的,含仁率和脂肪含量高,脂肪酸组成均衡的叶籽两用茶树品种。
1、材料与方法
1.1试验材料
供试材料于2018年11月份完成收集整理工作。由河南省信阳市农业科学院/茶叶工程技术中心提供样品33份,灵山茶叶有限公司提供样品3份,光山县净居寺茶场提供样品3份,仙居乡杏山茶园、祥云茶业有限公司和申林茶业有限公司各提供样品1份(表1)。此外,由浙江省丽水市莲都区农业局提供了浙农21号的茶籽,该品种是构建当地叶籽两用茶园的优良候选品种之一。为考察不同栽培管理模式对茶籽性状的影响,在两个采样点均收集了白叶1号茶籽。采用荫蔽风干方式使样品干燥至恒重后开展各项指标检测工作。
1.2仪器与试剂
Trace1310ISQ气相色谱质谱联用仪(赛默飞世尔科技公司,美国)。37种脂肪酸混合标准品和内标十九烷酸甲酯购于美国Sigma公司,其余试剂如浓盐酸、甲醇、二氯甲烷等均购自国药集团化学试剂有限公司。
1.3试验方法
1.3.1茶籽含仁率测定
茶籽含仁率测定参考恽卓婷等[4]的方法。
1.3.2茶籽脂肪含量测定
采用GB5009.6—2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》中索氏提取法测定。
1.3.3茶籽脂肪酸组成测定
采用甲酯化气相色谱质谱法测定茶籽中的脂肪酸组成[5],具体方法如下:茶籽仁充分粉碎后取0.200g加入到20mL带盖取样瓶中,继续加入5mL5%盐酸甲醇溶液,10mL二氯甲烷-甲醇溶液(体积比1∶1),于80℃水浴锅中水浴1h。水浴完成后,冷却至室温,用甲醇定容至20mL,作为样品待测液。取样品待测液1mL,加入1mL内标液和1mL5%氨水溶液,混合后离心分离。取二氯甲烷相用0.22μm滤膜过膜后上机测试。采用色谱柱TGA-MAXMS(30m×0.25mm×0.25μm);升温程序:50℃保持3min,以10℃·min-1的速率升温至160℃,继续以2℃·min-1的速率升温至250℃,保持1min;进样口温度250℃;载气流速1.0mL·min-1;分流进样50∶1;质谱条件:离子源温度200℃,传输线温度250℃,溶剂延迟时间3.00min,扫描范围:30~500amu,离子源:EI源、70eV。茶籽仁中各脂肪酸的绝对含量按下式计算:
表1供试样品及采集地信息
公式1
式中:Xi,试样中各脂肪酸的含量;Ai,试样测定液中个脂肪酸的峰面积;Cc19,内标液浓度(g·mL-1);Vc19,加入内标液体积(mL);Fi,脂肪酸甲酯的响应因子,每一种脂肪酸甲酯对应一个常量;Ac19,样品中加入内标的峰面积;m,试样的称样质量(g);FFAMEi-Fai,每种脂肪酸甲酯转换为对应脂肪酸的转换系数(图1)。
1.4数据分析方法
采用SPSS20.0软件进行数据分析和相关性分析。
2、结果与分析
2.1茶籽含仁率及脂肪含量比较
调查显示,43份茶树种质资源的茶籽含仁率和脂肪含量有明显差异(表2)。大多数种质资源茶籽的含仁率在50%~70%,白毫早茶籽的含仁率最高,为71.60%;茶农98茶籽的含仁率最低,仅为33.53%。如表2所示,共有30份茶籽的籽仁检测了脂肪含量,平均值为28.13%;29份采集于豫南地区茶籽籽仁的平均脂肪含量达到了28.19%,高于刘国艳等[6]报道的河南桐柏5份茶籽仁粗脂肪平均值26.50%,本试验研究结果更能代表河南省茶籽的脂肪含量水平。在这些材料中,木荷201的脂肪含量较低,为17.77%;含量较高的为中黄1号、农抗早、迎霜、鄂茶11号、龙井43和中选8号,均在31.00%以上。
2.2茶籽脂肪、脂肪酸组成及含量
43份茶籽中脂肪酸的组成和含量存在较大差异(表3)。分析中共检测到21种脂肪酸组分,迎霜、黄金叶、中茶108、浙农21号所含种类最多,有17种;中选8号、黟选1号、TRI-19、豫研-06、陕茶1号所含种类最少,有14种。顺-9-十六碳一烯酸、二十一碳酸、顺-11,14,17-二十碳三烯酸、顺-5,8,11,14,17-二十碳五烯酸、二十三碳酸仅在1~2份茶籽中检测到,且含量多在0.01%~0.05%,故略去不做统计。选择十三碳酸、十四碳酸、十六碳酸(棕榈酸)、十八碳酸(硬脂酸)、顺-9-十八碳一烯酸(顺-油酸)、反-9-十八碳一烯酸(反-油酸)、顺-9,12-十八碳二烯酸(亚油酸)、顺-6,9,12-十八碳三烯酸(γ-亚麻酸)、顺-9,12,15-十八碳三烯酸(α-亚麻酸)、二十碳酸(花生酸)、顺-11-二十碳一烯酸(花生烯酸)、顺-二十碳二烯酸、顺-8,11,14-二十碳三烯酸、芥酸、顺-13,16-二十二碳二烯酸、顺-4,7,10,13,16,19-二十二碳六烯酸(DHA)等16种在参试茶籽中大量检测到的组分进行统计分析(表3)和相关性分析(表4)。
图1脂肪酸甲酯混合标准品的总离子流色谱图
所有供试材料中茶籽的脂肪酸总量在14.87%~33.12%,饱和脂肪酸(Saturatedfattyacid,SFA)含量在2.96%~6.87%,单不饱和脂肪酸(Monounsaturatedfattyacid,MUFA)含量7.47%~17.62%,多不饱和脂肪酸(Polyunsaturatedfattyacid,PFA)含量1.18%~8.63%。其中,褚群选2号茶籽仁的SFA和MUFA含量最低,水仙7202茶籽仁的PFA含量最低,而中黄1号3个指标含量均最高,总量为33.12%。此外,崂山3号和鄂茶11号茶籽仁的脂肪酸总量也较高,分别达到了27.52%和30.26%。除了水仙7202,其他样品饱和脂肪酸SFA、MUFA、PFA含量的平均比值为1∶2.69∶1.37,与江南地区、湖南岳阳及福建地区茶籽油中这三类脂肪酸的比值相似[4,7,8]。
表2茶籽含仁率和脂肪含量
表3茶籽脂肪酸组分绝对含量
表4茶籽脂肪组分相关性
2.3茶籽脂肪酸组分相关性分析
与其他油料作物相同,茶籽中各个脂肪酸的累积都是经过脂肪酸合成复合酶、脂肪酸延长酶和脱氢酶共同作用的结果,不同脂肪酸组分相互关联[9,10,11,12]。本研究对43份茶籽中16种脂肪酸含量开展了Pearson相关性分析(表4)。
短链饱和脂肪酸十三碳酸、十四碳酸与顺-油酸含量极显著负相关,它们很可能是顺-油酸的合成原料来源;顺-油酸与顺-二十碳二烯酸呈极显著负相关,可能前者在脂肪酸延长酶和脱氢酶共同作用下生成了后者;顺-油酸含量与亚油酸呈极显著正相关,反-油酸与亚油酸呈极显著负相关,推测茶籽中亚油酸是由反-油酸进一步脱氢生成;亚油酸与DHA含量呈极显著负相关,说明亚油酸很有可能是人体必需多不饱和脂肪酸DHA的合成前体,与之前报道的亚麻酸是DHA合成前体的结论有出入[13],本试验中γ-亚麻酸与DHA含量负相关,但没有达到显著水平。此外,有学者认为油酸可能处于脂肪酸延长系统和去饱和系统的交叉点[14],在本试验中发现顺-油酸并没有与棕榈酸呈负相关关系,而是呈极显著正相关,反-油酸虽与棕榈酸含量呈负相关,但没有达到显著水平。由此推测反-油酸在茶籽脂肪酸的延长和去饱和系统中可能扮演着更重要的角色。
3、讨论
3.1不同茶树种质资源茶籽含仁率、脂肪含量的差异
豫南地区茶树品种的茶籽多为球状,直径在0.8~1.8cm,大部分呈褐色,平均含仁率为56.77%。除白毫早茶籽含仁率最高外,湘安17、黄金叶、农抗早、黟选1号、水仙7202及中黄1号茶籽的含仁率也较高,分别为69.47%、69.15%、68.22%、67.96%、67.67%和67.03%。茶籽仁脂肪含量最低的为木荷201(17.77%),最高的是中黄1号(38.39%),接近王晶等[15]报道的信阳地区油茶籽仁脂肪含量39.06%。在42份豫南地区茶树种质资源中,中黄1号、农抗早、迎霜、鄂茶11号、龙井43、中选8号、崂山3号和黄金叶共8个茶树品种茶籽的含仁率及籽仁的脂肪含量高于其他品种,且高于浙江地区用于构建叶籽两用茶园的优良候选品种浙农21号[16]。此外,结合田间观察可知,中黄1号、崂山3号、中选8号和鄂茶11号收集到的样品较多,在同一采样点且栽植规模一致的茶树品种中结实性居于较高水平,黄金叶和迎霜的结实性也强于白叶1号b,农抗早和龙井43在同一采样点品种中结实性也较强,这8个茶树品种可初步筛选为适合于豫南地区的叶籽两用茶树品种。
3.2不同茶树种质资源茶籽仁脂肪酸组分和绝对含量的差异
本文报道了豫南茶树种质资源茶籽仁中的脂肪酸组分和绝对含量,共鉴定到了21种脂肪酸,其中主要组分顺-油酸、亚油酸、棕榈酸、硬脂酸和α-亚麻酸的平均含量分别为11.38%、5.50%、3.73%、0.47%和0.08%,换算成在茶籽油中的相对含量分别为51.64%、24.97%、16.95%、2.13%及0.35%。5种成分都在之前研究结论范围内,即油酸46.33%~61.78%、亚油酸18.82%~29.40%、棕榈酸12.56%~19.12%、硬脂酸1.32%~5.39%、α-亚麻酸0.17%~1.69%[3]。此外,在40份豫南茶树种质资源茶籽的籽仁中均检测到了人体必需的ω-3型多不饱和脂肪酸DHA,相对含量为0.41%,约为福建地区茶籽油的4倍[8],浙农21茶籽油的4.5倍。其中,水仙7202、甜茶1号、鄂茶1号和湘安17茶籽的籽仁中DHA含量较高,相对含量约为4.00%、2.05%、1.50%和1.41%。DHA对防治心血管疾病、提高免疫力和预防老年痴呆症等具有重要作用,一般在饮食中含量极少,此次发现为深度开发利用豫南地区的茶籽提供了新思路和理论依据。
中国营养学会推荐食用油脂肪酸组成标准是SFA、MUFA和PFA的含量比为1∶1∶1,本试验中除水仙7202茶籽仁的3种脂肪酸的比值为3.08∶12.16∶1,较为特异外,其余豫南茶树种质资源茶籽仁的这一比值均在1∶2.69∶1.37左右,较符合保健食用油的标准,适宜作为优质食用油原料。其中,中黄1号、农抗早、迎霜、鄂茶11号、龙井43、中选8号、崂山3号和黄金叶茶籽仁中3种脂肪酸比值依次为1∶2.56∶1.25、1∶3.60∶1.1、1∶3.22∶1.51、1:2.73:1.28、1:3.40:1.35、1:2.98:1.29、1∶3.01∶1.03和1∶2.55∶1.37。从比值上分析可得,中黄1号、黄金叶,鄂茶11号及中选8号这4个品种的茶籽仁相对更适宜加工食用油脂,而农抗早、迎霜、龙井43和崂山3号的茶籽仁不饱和脂肪酸含量较高,具有开发为化妆品基础油的潜力[17]。此外,水仙7202茶籽仁的单不饱和脂肪酸含量接近80%,人体必需的多不饱和脂肪酸DHA含量最高,可以作为特异资源开发功能性油脂或者高级化妆品专用油[18],有待进一步研究。
3.3不同栽培管理模式下对茶籽性状特征的影响
为了比较不同茶园栽培管理模式对同一品种茶籽各项指标的影响,本文从两个采样点收集了白茶1号的茶籽。试验结果表明,光山县净居寺茶场收集茶籽的脂肪含量、脂肪酸总量比河南省茶叶工程技术中心茶园的高出14.60%、17.67%,而且茶籽匀净度更好,这可能是土壤养分或管理措施不一致导致的。在油茶、橄榄及红花等其他油料作物中已经证明田间的培植灌溉条件会影响籽实的脂肪酸含量和组成[19,20]。因此,改良茶园管理模式,均衡茶树营养生长和生殖生长,可以在保障春季茶叶产量的同时,增强秋季茶籽的品质和产量,可以更好地保障发展茶籽油产业的原料供应。
4、结论
利用茶籽提取获得高级食用植物油,可以延伸茶叶产业经济生产链,助力解决茶产业产销失衡的矛盾,提供茶园的综合效益,缓解我国食用油长期依赖进口的压力,是保障粮油安全的良策良方。然而,现有茶园栽培管理模式只注重茶叶的高产,不利于茶籽的收获,而且有些茶树品种本身结实率很低,不能保障生产茶籽油的原料供应。由此可见,有必要筛选出一批叶籽两茂、两优,且适于地区气候的优良茶树品种,并研究配套的栽培管理措施,用于实现茶园由单一的叶用模式转换至叶籽两用的新模式,进而促进茶籽油产业的发展。本文以茶籽含仁率,籽仁脂肪含量、脂肪酸组成和含量为指标,并结合田间结实性的观察,从42份豫南地区茶树种质资源中初步筛选出了中黄1号、农抗早、迎霜、鄂茶11号、龙井43、中选8号、崂山3号和黄金叶8个茶树品种作为豫南地区构建叶籽两用茶园的候选品种。后续还需要对这些茶树品种结实性展开长期系统地调查,并结合茶籽重、茶叶产量和品质对初筛结果进一步地评估。
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基金:国家重点研发计划项目子课题(2016YFD020090509);河南省科技开放合作项目(172106000043);河南省豫南茶树资源综合开发重点实验室项目(HNKLTCU2018003);河南省教育厅高等学科重点科研项目(20A210030)
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