油茶果實(shí)生長和含油量分析

油茶是中國最重要的木本植物樹種。主要分布在長江和珠江的中部和下游，集中在湖南、江西和廣西等南方18個(gè)省份（區(qū)）。全國面積約4.06hm2，年產(chǎn)茶量約18.14萬噸。90%以上的油茶含有高脂肪的油酸和亞硝酸鹽，油酸含量為70%80%。這是優(yōu)質(zhì)健康食品和高級天然活性劑的原料。經(jīng)過處理的茶旱和茶殼也是從茶糖中提取的原始木糖醇，用于生產(chǎn)高蛋白素和高固體碳等綜合產(chǎn)品。油茶雖然列為經(jīng)濟(jì)林,但大多以生態(tài)型粗放經(jīng)營,生產(chǎn)上中老自然林為主體,大面積產(chǎn)量變化很大,自從20世紀(jì)60年代開始油茶良種選育等科學(xué)研究以來,先后選育出優(yōu)良農(nóng)家品種、優(yōu)良家系、優(yōu)良無性系和優(yōu)良雜交組合等良種200余個(gè)[2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12],并在生產(chǎn)中應(yīng)用,使油茶林單位面積產(chǎn)量提高到450kg·hm2以上。與此同時(shí),在油茶豐產(chǎn)栽培、繁育技術(shù)和苗木生長特性上都有了一定的研究。通常認(rèn)為油茶鮮果含油率為5%～6%,但作者在良種選育研究中發(fā)現(xiàn),油茶品系間的含油量差異較大,鮮果含油率高的可達(dá)12%;種仁含油率25%～60%。如此大的差異必定與油茶果實(shí)生長特性有關(guān)系,但屹今為止,對油茶果實(shí)生長特性的研究還停留在原始的直覺感觀上,缺乏系統(tǒng)的描述報(bào)道。因此,為了能從更深層次地了解油茶果實(shí)生長和油脂轉(zhuǎn)化的特點(diǎn),提高油茶的產(chǎn)油量,作者通過研究油茶果實(shí)生長與發(fā)育過程中種子含油量的變化來探索油茶果實(shí)油脂形成與轉(zhuǎn)化的機(jī)理,為油茶豐產(chǎn)栽培技術(shù)和良種選育提供科學(xué)依據(jù)。1測定指標(biāo)及方法以當(dāng)前油茶生產(chǎn)上使用較多的優(yōu)良無性系湘林4(C.oleiferaXianglin4)號為模式品種,標(biāo)定一行10株樹,樹體特征與生長條件基本一致的植株,自5月中旬油茶果實(shí)開始快速增長時(shí)期開始,每隔一個(gè)星期定期在樹上隨機(jī)采取10個(gè)果實(shí)進(jìn)行考果分析,測定果實(shí)大小,單果質(zhì)量,然后測定其鮮出籽率和果實(shí)含油量等主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。1.1計(jì)算種子出籽率(1)果實(shí)質(zhì)量與大小:研究果實(shí)生長發(fā)育過程。油茶果實(shí)稱取每個(gè)單果質(zhì)量,單位為0.1g;以游標(biāo)卡尺測量每個(gè)單果的果高與果徑,單位為mm,由此計(jì)算出每500g果數(shù)與果形指數(shù)。(2)鮮果出籽率:研究種子的生長過程,并用以衡量最大可利用部份比率。將已稱過單果質(zhì)量的鮮果剝出鮮籽,以單位質(zhì)量的鮮果所得到的鮮籽質(zhì)量為鮮果出籽率。(3)每500g鮮籽數(shù):用以衡量種子大小與飽滿程度。以單位質(zhì)量的鮮籽數(shù)換算為每500g鮮籽數(shù)。1.2含油率、核磁共振測定油茶果實(shí)用于測定主要經(jīng)濟(jì)性狀指標(biāo)后,除去外殼得到鮮籽,以鮮籽烘干后進(jìn)行含油率測定,以核磁共振方法測定,同時(shí)采用傳統(tǒng)的索氏抽提進(jìn)行平行比較分析。1.2.1樣品的準(zhǔn)備和樣品的準(zhǔn)備參照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《油籽含油量核磁共振測定法(GB/T15690-1995)》。(1)標(biāo)樣的準(zhǔn)備:取相應(yīng)的精煉油在真空下烘至衡質(zhì)量,取約20克精確稱質(zhì)量做為標(biāo)樣備用。(2)樣品的準(zhǔn)備:均勻選取小于一定體積的樣品(樣品體積應(yīng)在測定管的刻度線位置以下),在105℃烘至恒質(zhì)量,備測。(3)樣品測定:采用武漢中航生產(chǎn)的HCY-10核磁共振儀分析。1.2.2試樣的制備和水分含量的測定(1)油茶籽剝殼出仁。出仁率N=(W1/W2)×100%,其中W1為剝出種殼后的仁質(zhì)量,W2為樣品的種子總質(zhì)量;(2)種仁水分(A)的測定(仁殼分別測定),以減量法測定。取干凈的鋁盒,105℃烘至恒質(zhì)量,記下鋁盒的質(zhì)量W3,取試樣2g左右,精確稱取樣品和試樣的質(zhì)量W4,將鋁盒蓋套在盒底上,放入烘箱內(nèi)烘至恒質(zhì)量,記下鋁盒和試樣的質(zhì)量W5,水分含量Ax=100×(W5-W4)/(W4-W3),總的水分含量為A總=A(1—N)+A仁N;(3)仁烘干粉碎。以刀片切成薄片后再以泰斯特FW100粉碎機(jī)粉碎成小顆粒;(4)抽提樣品準(zhǔn)備。先將浸提瓶洗凈烘干至恒質(zhì)量,編號,并記下質(zhì)量W0。稱取1g左右的試樣W6轉(zhuǎn)入研缽中,加入脫酯細(xì)砂研磨至出油狀態(tài),用銅匙將其轉(zhuǎn)至濾紙上,并以脫脂棉揩盡研缽,并入濾紙內(nèi),包扎好;(5)索氏提油,采用成都科析儀器成套有限公司SZC-06B型脂肪測定儀。將稱好質(zhì)量的試樣放入已稱質(zhì)量的浸提瓶中,加入約80mL乙醚,提取6h左右,回收乙醚,將浸提瓶于105℃烘至恒質(zhì)量,并記下其質(zhì)量W7;(6)含油量計(jì)算。2結(jié)果與分析2.1油茶果實(shí)的大小和品質(zhì)的生長變化果實(shí)質(zhì)量和體積增長的過程就是油茶果實(shí)物質(zhì)積累的過程,所以通過油茶果實(shí)質(zhì)量與體積的變化趨勢從側(cè)面反映油茶果實(shí)內(nèi)含物質(zhì)的變化趨勢。2.1.1果實(shí)大小增長過快在年周期內(nèi),油茶果實(shí)生長是與新梢生長交替進(jìn)行的。油茶從秋季開花受精座果后,受精果進(jìn)入冬季休眠期,翌年3月,當(dāng)果實(shí)開始膨大進(jìn)入生長期,但這時(shí)正是春梢生長最旺盛的季節(jié),所以果實(shí)生長緩慢,5月底春梢停止生長后果實(shí)開始快速增長,特別是從6月中旬至7月下旬,正是油茶果實(shí)大小增長最快時(shí)期(圖1),期間油茶果徑與果高的增長值分別占整個(gè)果實(shí)果徑與果高總值的38.1%與30.1%。8月份至9月中旬,果實(shí)大小增長基本停止,這時(shí)氣溫較高,有時(shí)也是油茶夏梢生長的主要季節(jié),所以抑制了果實(shí)的生長。9月下旬后又有一個(gè)相對稍緩的增長時(shí)期,這時(shí)高溫天氣逐步緩和,夏梢生長停止,秋梢尚未開始生長,成為油茶果實(shí)在成熟前的最后生長機(jī)會。果形指數(shù)在7月上旬前都小于1,中旬以后在1左右波動(dòng)。說明前期油茶果實(shí)是以果高生長大于果徑生長,隨著果實(shí)生長進(jìn)程,果徑生長逐漸趕上或超過果高生長。從圖2中可見,油茶果實(shí)在5月中旬前主要是果皮快速增厚,胚珠才剛剛萌動(dòng),直到7月下旬才發(fā)育成為完全的種子,但胚乳等內(nèi)含物不夠緊密,相對比較疏松,所以這時(shí)期的果實(shí)體積已基本成形,但種子和果實(shí)的質(zhì)量還較輕。2.1.2果實(shí)質(zhì)量增長減緩油茶果實(shí)質(zhì)量增加與體積增加趨勢大致相似(圖3),果實(shí)質(zhì)量增加最快的時(shí)期也在6月中旬至7月下旬,此期間質(zhì)量增加值超過油茶果實(shí)總質(zhì)量的一半,達(dá)53.6%。8月上旬至9月中旬,果實(shí)質(zhì)量增長減緩至基本停止。9月下旬至采收前期,又出現(xiàn)一個(gè)質(zhì)量增加的小高峰期,該時(shí)期質(zhì)量增加值達(dá)到果實(shí)總質(zhì)量的22.3%。從圖3的趨勢線也可看出年周期具有兩個(gè)增長高峰期限,根據(jù)果實(shí)的生長特性可認(rèn)為,第一個(gè)高峰期為隨果實(shí)生長、體積增大而所有總物質(zhì)的快速擴(kuò)增,第二個(gè)小高峰期時(shí),果實(shí)體積生長已相當(dāng)緩慢,因而質(zhì)量增加的小高峰則是增加果實(shí)內(nèi)種子及其它內(nèi)含物的積累高峰期,所以該時(shí)期的增加值對含油量的增加具有極為重要的意義。2.2果皮加比發(fā)育油茶果實(shí)生長首先是果實(shí)體積與質(zhì)量快速增加,果皮增厚,但胚珠的發(fā)育就是從5月中旬開始,至7月下旬基本發(fā)育完全(見圖2)。所以,對果實(shí)出籽率和含油量測定的研究是從8月上旬開始。2.2.1種子生長與發(fā)育過程油茶主要是采收種子榨取食用油,果實(shí)中種子的得率和種子的大小已成為油茶果實(shí)的主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之一,所以通過對果實(shí)生長發(fā)育過程中其種子比率的變化,來分析種子的生長與發(fā)育過程(圖4、5)。圖4中可見,油茶果鮮出籽率是隨著果實(shí)發(fā)育進(jìn)程逐步增加的趨勢,9月中旬以前增加相對較緩慢,9月下旬至10月下旬成熟前是快速增加階段。從圖5中可見,每500g籽數(shù)則是隨果實(shí)生長進(jìn)程逐步減少,自8月初至9月下旬基本上變化不大,大致在300～400粒間波動(dòng),而至9月下旬到10月成熟前后,則快速降低到200～260粒,從圖2中又可見到7月中旬時(shí)種子已基本充滿了果皮內(nèi),這表明種子內(nèi)含物積累更快。2.2.2種子含油率隨時(shí)間的變化種仁含油量、鮮籽含油率和鮮果含油率在年周期內(nèi)均分別存在兩個(gè)增長高峰期,第一個(gè)在8月中、下旬至9月上旬,第二個(gè)在9月下旬至10月下旬采收前。其中,種仁含油率在8月15日至8月30日,9月27至10月20日兩個(gè)階段中增幅分別達(dá)種仁總含油量的29.2%和39.0%。鮮籽含油率在8月23日至9月6日,9月20至10月20日兩個(gè)階段中增幅分別達(dá)鮮籽總含油量的28.3%和50.1%。鮮果含油率在8月23日至9月6日,9月20至10月20日兩個(gè)階段中增幅分別達(dá)鮮果總含油量的27.2%和68.9%(表1)。油茶鮮果含油率隨果實(shí)生長逐漸增加,按趨勢線均擬合于3次方的二項(xiàng)式(圖6)。圖中可見,油茶果實(shí)鮮果含油量增加也同樣存在兩個(gè)高峰期,其一是在8月下旬到9月上旬有一個(gè)小高峰,主要原因是這時(shí)是油茶果實(shí)質(zhì)量增加較快時(shí)期,果實(shí)種籽和種仁質(zhì)量增加較快,種子內(nèi)積累的淀粉正在逐步轉(zhuǎn)化成油脂貯存起來,從而產(chǎn)生了一個(gè)小高峰;其二是在9月下旬至10月底采收前,那時(shí)果實(shí)物質(zhì)積累達(dá)到高峰,也是油脂轉(zhuǎn)化的高峰期。據(jù)油茶種子成熟度分析,8月中、下旬的油茶種子很不飽滿,考察其鮮出籽率時(shí)盡管是較低的水平但也達(dá)到了36%以上,據(jù)油茶生物學(xué)特性分析,應(yīng)是由于種子正在快速生長與物質(zhì)積累時(shí)期,種殼尚未完全木質(zhì)化,種子中水分含量較高,干物質(zhì)含量相對較少,所以風(fēng)干后會出現(xiàn)脫水皺縮的現(xiàn)象。由此可見,油茶果實(shí)油脂含量增加主要來自9月中下旬至采收前的時(shí)期。提前采收會大幅度降低果實(shí)含油量,對產(chǎn)油是個(gè)極大的損失。2.3種子含油量測定油料植物含油量的測定,傳統(tǒng)上均采用索氏抽提法來測定其種子的含油量,但由于索氏抽提法操作繁鎖,需時(shí)較長,一批樣品通常在3～6h以上,而且抽提溶劑乙醚有毒、易燃、易爆,抽提過程中還需消耗大量的水電。為此引入了核磁共振測定技術(shù),采用武漢中航生產(chǎn)的HCY-10核磁共振儀,參照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《油籽含油量核磁共振測定法(GB/T15690-1995)》,對油茶果含油量進(jìn)行了分析測定。該方法簡便易行,每個(gè)樣品只需3～5min,適于大批量油料種子的測定工作。核磁共振法測定油籽含油量在油菜(BrassicanapusL.)、花生(ArachishypogaeaLinn.)、大豆(Glycinnemax(Linn.)Merr.)等農(nóng)作物油料上較為普遍,但在油茶籽上還未見報(bào)道,為了比較其與傳統(tǒng)索氏抽提法的差異,進(jìn)行了平行比較試驗(yàn)。分別取一定量的烘干茶籽7份,其中4份直接用烘干種子來分析,3份烘干后剝出種仁來分析,每個(gè)樣品先用核磁共振法測得每份種子的含油量后,再用索氏抽提法測定同一批樣品,得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。從表2可以看出,同一個(gè)樣品的相對誤差均小于5%,說明兩種方法具有較好的對照性。其中種仁樣品的含油量,核磁共振法測定結(jié)果均比索氏抽提法的結(jié)果稍高一些,主要原因應(yīng)是核磁共振法所依據(jù)的是種子中所含氫原子的總量,包括了部分甾醇和多帖類長羥鏈脂肪酸,但這些對索氏抽提法而言是不可能完全抽提干凈的。但種子樣品則存在或高或低的個(gè)體差異,這與種子的大小、飽滿度有關(guān)。一般情況下,種子含油量較高時(shí),兩種方法的結(jié)果比較接近,而且通常情況下當(dāng)種子含油量較低時(shí),兩種方法結(jié)果會存在相對較大的差異,此時(shí)則應(yīng)以索氏抽提法比較合理。3種子含油率測定結(jié)果(1)油茶果實(shí)體積增長主要在6月中旬至7月下旬這個(gè)階段,果徑與果高增長分別占整個(gè)果實(shí)生長總量的38.1%與30.1%。(2)油茶果實(shí)質(zhì)量的增加主要有兩個(gè)高峰期,分別為6月中旬至7月下旬和9月中旬至10月下旬采收前,其質(zhì)量增加總值超過油茶果實(shí)總質(zhì)量的2/3,分別達(dá)到53.6%和22.3%。(3)油茶種仁含油率、鮮籽含油率和鮮果含油率均隨果實(shí)生長而逐漸增加,但其年生長