油菜籽成熟過程中主要脂肪酸變化的研究

尹亞軍 章麗琳 張 喻，2

油菜籽成熟過程中主要脂肪酸變化的研究

尹亞軍1章麗琳1張 喻1，2

（湖南農業大學食品科技學院1，長沙 410128）
（食品科學與生物技術湖南省重點實驗室2，長沙 410128）

油菜籽品質的變化與油菜生育期密切相關，為獲得脂肪酸組成合理的高品質油菜籽，以3個不同品種不同采收期的油菜籽為試驗材料，采用氣相質譜聯用法對其脂肪酸組成進行測定并對數據進行了相關性分析。結果表明：飽和脂肪酸中棕櫚酸和硬脂酸的含量在成熟過程均呈現持續下降趨勢；單不飽和脂肪酸中油酸含量在成熟過程呈現持續上升趨勢；多不飽和脂肪酸，其中亞油酸含量呈現小幅波動，變化不大，亞麻酸含量在成熟過程中呈現小幅上升趨勢；長鏈脂肪酸，其中二十碳烯酸在成熟過程中也是出現一定波動，根據品種的不同變化趨勢有一定的差異，而芥酸含量本身很低且采樣時間已是成熟期，故其變化不大。

油菜籽 脂肪酸 成熟 變化趨勢

油菜作為世界范圍內重要的油料作物，是僅次于大豆、花生的植物油脂第三大來源，其種植面積和總產量在油料作物中占有相當大的比例［1］，同時油菜在我國作為最主要食用植物油的來源和發展生物柴油的潛在原料，越來越受到人們的關注與重視［2－3］，所以改善和提高菜籽油的品質也就隨之變得越來越重要。

油菜籽的主要產品是菜籽油和菜籽餅粕。菜籽油的營養品質直接關系到人們的生活質量，菜籽油的品質的一個最重要的指標就是其脂肪酸的組成，因而，油菜的品質改良的一個主要方面就是改善油脂的脂肪酸組成，即降低芥酸含量，改善其他脂肪酸的組成，使其更趨于合理化。油酸、亞油酸、亞麻酸和芥酸是菜籽油的主要脂肪酸組成，其中油酸和亞油酸有利于人體消化吸收，并有助于降低人體膽固醇、軟化血管、降低血栓形成風險等作用［4］；亞麻酸雖然是多不飽和脂肪酸，但是其口感辛辣、易氧化變質，影響油脂的儲藏和食用品質［5］；芥酸是菜籽油特征脂肪酸，因其是22碳長鏈脂肪酸，難于被人體消化，而被認為是菜籽油中最主要的有害脂肪酸［6］，因此提高油酸和亞油酸含量，降低亞麻酸和芥酸含量是改善油菜籽品質的最重要目標。油菜籽品質的變化與油菜生育期有著密切的關系，然而目前有關油菜籽的研究主要集中于遺傳育種來提高油菜籽品質以及不同加工方式對其營養成分的影響［7］，但是對于油菜籽成熟過程中其主要脂肪酸組成動態變化積累研究很少，因此，本研究選用3個不同雙低油菜品種（高油酸－753、中油－1358、觀音菜薹）為原料，初步研究油菜籽成熟過程中其主要脂肪酸組成的動態變化積累模式以及各種脂肪酸之間的相互轉化的關系，為適時收獲油菜籽，得到脂肪酸組成為最優的高品質油菜籽提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

油菜品種：高油酸－753；中油－1358；觀音菜薹。樣品采自湖南農業大學瀏陽市沿溪油菜基地，在大田選擇一片長勢一致的植株，在油菜終花后第17天開始每隔2 d取樣1次，終花后第38天最后1次取樣，共取樣8次，脫粒干燥保存備用。

1.2 試劑與儀器

石油醚、乙醚：天津市化學試劑研究所；甲醇：國藥集團化學試劑有限公司；氫氧化鉀：西隴化工股份有限公司；7890A－5975C型氣相質譜聯用儀：美國Agilent公司。

1.3 試驗方法

脂肪酸組成的測定采用氣相質譜聯用法［8］。

脂肪酸甲酯的制備參考GB／T 17376—2008。

氣相色譜條件：HP－88：1790.73615毛細管柱（100 m ×250μm ×0.25μm），初始溫度140℃，保持5 min，以4℃／min升至220℃保持15 min。載氣為高純氦氣，流速1.0 mL／min，進樣量1 μL，分流比10∶1。

質譜條件：離子源為EI，離子源溫度230℃；電子能量70 eV；接口溫度280℃；MS四極桿溫度150℃。

脂肪酸成分以經計算機圖庫譜檢索定性，面積歸一化法進行定量，每個時間點測定2次。

1.4 數據處理方法

采用Excel 2010作圖；采用SPSS統計分析軟件進行差異性及相關性分析。

2 結果與分析

2.1 GC－MS測定菜籽油脂肪酸的組成

菜籽油經過甲酯化后進行GC－MS分析，3個品種最后成熟的菜籽油總離子流色譜圖分別如圖1～圖3所示。

圖1 高油酸－753油菜籽脂肪酸組分總離子流色譜圖

圖2 中油－1358油菜籽脂肪酸組分總離子流色譜圖

圖3 觀音菜薹油菜籽脂肪酸組分總離子流色譜圖

2.2 油菜籽成熟過程中棕櫚酸含量變化

3個品種的油菜籽成熟過程中棕櫚酸（C16∶0）含量變化見圖4。從圖4可以看出高油酸－753和觀音菜薹籽粒在終花后第17天到第20天棕櫚酸質量分數變化不大，之后開始呈現明顯下降趨勢，在終花后35 d降到最低水平，分別為4.43%、2.86%，之后進入平穩期變化不大，采收時間對高油酸－753和觀音菜薹棕櫚酸含量影響均極顯著（P＜0.01）；中油－1358棕櫚酸含量在成熟過程中也呈現下降趨勢，在完全成熟時達最低值4.18%，但是整個過程變化較平緩，采收時間對中油－1358棕櫚酸含量影響顯著（P＜0.05）。品種間的比較，觀音菜薹棕櫚酸含量最高，高油酸－753次之，中油－1358的棕櫚酸含量最低；3個品種油菜籽成熟過程中棕櫚酸的變異系數分別為高油酸－753：13.8%、中油－1358：6.3%、觀音菜薹：13.1%，由此說明高油酸－753和觀音菜薹在成熟過程中棕櫚酸含量變化程度相似且均大于中油－1358。3個品種的棕櫚酸含量在整個油菜籽成熟過程中均呈現下降趨勢，由此可知，棕櫚酸在油菜籽粒發育前期就有大量累積，在終花后成熟過程開始下降，有研究表明油菜籽粒在發育過程中脂肪酸合成系統首先合成鏈長18C及以下的飽和脂肪酸，如棕櫚酸和硬脂酸，所以在油菜籽成熟過程中棕櫚酸轉化為其他長碳鏈脂肪酸從而含量有所下降［9］。

圖4 油菜籽成熟過程中棕櫚酸含量的變化

2.3 油菜籽成熟過程中硬脂酸含量變化

3個品種的油菜籽成熟過程中硬脂酸（C18∶0）含量變化見圖5。從圖5可以看出高油酸－753和中油－1358的硬脂酸含量在終花后20 d之后呈現明顯下降趨勢，到終花后29 d后進入一個平臺期，硬脂酸含量變化平緩，之后再緩慢下降至最低水平，約為2.3%，最后漸漸趨于穩定，采收時間對高油酸－753和中油－1358的硬脂酸含量影響極顯著（P＜0.01）；觀音菜薹的硬脂酸含量在整個成熟過程中呈現劇烈下降趨勢，至終花后35天后漸趨于穩定并降到最低值2.13%，采收時間對觀音菜薹的硬脂酸含量影響極顯著（P＜0.01）。品種間的比較，高油酸－753和中油－1358的硬脂酸含量在成熟前期低于觀音菜薹，但是在完全成熟后其硬脂酸含量高于觀音菜薹；3個品種油菜籽成熟過程中硬脂酸含量的變異系數分別為高油酸－753：14.3%、中油－1358：11.4%、觀音菜薹：18.4%，因此，觀音菜薹的硬脂酸含量在成熟過程中變化最劇烈，高油酸－753和中油－1358相對較為平緩。3個品種的油菜籽成熟過程硬脂酸的積累模式與棕櫚酸相似，呈現下降趨勢，同樣可能是由于硬脂酸轉化為其他18C及以上的長鏈脂肪酸。

圖5 油菜籽成熟過程中硬脂酸含量變化

2.4 油菜籽成熟過程中油酸含量變化

3個品種的油菜籽成熟過程中油酸（C18∶1）含量變化見圖6。由圖6可知由高油酸－753的油酸含量在整個成熟過程出現2個急升期，在終花后17 d后油酸含量迅速上升，到第20 d出現平臺期，23 d后再次出現急劇上升在終花后35 d達最高值78.72%，之后趨于平穩，采收時間對于油酸含量影響顯著（P＜0.05）；中油－1358和觀音菜薹的油酸含量整體呈現平緩上升趨勢，中油－1358的油酸含量最高值（63.21%）出現在終花后38 d，觀音菜薹的油酸含在終花后35 d達最高值57.46%，采收時間對于中油－1358和觀音菜薹的油酸含量影響均極顯著（P ＜0.01）。品種間的比較，供試的高油酸－753的油菜籽為高油酸品種，因而高油酸－753油菜籽的油酸含量明顯高于中油－1358、觀音菜薹；3個品種油菜籽成熟過程中油酸含量的變異系數分別為高油酸－753：6.8%、中油－1358：3.7%、觀音菜薹：3.5%，由此可知高油酸－753的油酸含量在成熟過程中變化最劇烈，中油－1358和觀音菜薹的油酸積累模式相似，變化相對較平緩。油酸是油菜籽中最重要且含量最高的脂肪酸，3個品種油菜籽的油酸含量均呈現明顯上升趨勢，在籽粒發育后期迅速大量積累，有研究表明在油菜籽的成熟中后期調控油酸合成的相關脂肪酸脫飽和酶活性大大提高［10］，可能是有大量其他18碳以下的短鏈脂肪酸轉化合成油酸，因此，油酸含量呈現明顯上升趨勢。

圖6 油菜籽成熟過程中油酸含量變化

2.5 油菜籽成熟過程中亞油酸含量變化

3個品種的油菜籽成熟過程中亞油酸（C18∶2）含量變化見圖7。由圖7可知，中油－1358和觀音菜薹的亞油酸含量在整個成熟過程中比較穩定變化不大，只出現小范圍的波動，采收時間對高油酸－753和中油－1358油菜籽油酸含量影響不顯著（P＞0.05）；高油酸－753油菜籽的亞油酸含量在整個成熟過程中呈現出較明顯的下降趨勢，在終花17 d到23 d變化不大，到終花后26 d出現1次急劇下降，油酸質量分數由11.87%降到8.88%，之后變化漸趨于平緩，在終花后32 d降到最低值8.18%，采收時間對高油酸－753油菜籽的亞油酸含量影響顯著（P＜0.05）。品種間的比較，中油－1358和觀音菜薹的亞油酸含量明顯高于高油酸－753亞油酸含量，且油酸在成熟過程中動態積累模式相似，相對于高油酸－753油菜籽較為平緩；3個品種油菜籽的亞油酸含量在成熟過程中的變異系數分別為高油酸－753：17.4%、中油－1358：1.8%、觀音菜薹：1.7%，由此可知高油酸－753油菜籽的亞油酸含量在成熟過程中變化最為劇烈，中油－1358和觀音菜薹變化相似且相對緩和。有研究表明［11］油菜籽粒的發育形成期是影響亞油酸含量的關鍵時期，其次是花期，本研究的終花后成熟期可能是亞油酸轉化合成一定量其他碳鏈脂肪酸的時期，所以亞油酸含量變化不大或是有所下降。

圖7 油菜籽成熟過程中亞油酸含量變化

2.6 油菜籽成熟過程中亞麻酸含量變化

3個品種的油菜籽成熟過程中亞麻酸（C18∶3）含量變化見圖8。由圖8可知，高油酸－753和中油－1358的亞麻酸在成熟過程的積累比較穩定，從終花后17 d到完全成熟時亞麻酸含量有略微上升，中間出現小范圍的波動，采收時間對高油酸－753和中油－1358的亞麻酸含量影響顯著（P＜0.05），觀音菜薹的亞麻酸含量在終花后20 d后開始出現一個明顯的上升過程，在終花后26 d亞麻酸質量分數達到最高值10.75%，之后開始緩慢下降，在終花后38 d亞麻酸質量分數降到9.75%，采收時間對觀音菜薹的亞麻酸含量影響極顯著（P＜0.01）。品種間的比較，高油酸－753和中油－1358的亞麻酸含量明顯高于觀音菜薹，且在成熟過程中兩者動態積累模式相似，相對于觀音菜薹亞麻酸含量變化較為平緩；3個品種油菜籽的亞麻酸含量在成熟過程中的變異系數分別為高油酸－753：6.8%、中油－1358：5.9%、觀音菜薹：9.2%，由此可知品種間的變化劇烈程度相差不是很大，觀音菜薹的變化程度略大于另外兩個品種。有研究表明［12］亞麻酸含量主要是由種子形成期決定，所以在成熟過程亞麻酸含量變化不大。

圖8 油菜籽成熟過程中亞麻酸含量變化

2.7 油菜籽成熟過程中二十碳烯酸含量變化

3個品種的油菜籽成熟過程中二十碳烯酸（C20∶1）含量變化見圖9。由圖9可知，高油酸－753油菜籽的二十碳烯酸含量在整個成熟過程呈現上升趨勢，在終花后38 d含量達到最高水平1.51%，采收時間對高油酸－753油菜籽的二十碳烯酸含量影響顯著（P＜0.05）；中z油－1358和觀音菜薹油菜籽的二十碳烯酸含量在整個成熟過程中均呈現先上升后下降的趨勢，但是中油－1358比觀音菜薹變化更劇烈，采收時間對中油－1358和觀音菜薹的二十碳烯酸含量影響顯著（P＜0.05）。品種間的比較，中油－1358油菜籽的二十碳烯酸含量明顯高于其他兩個供試品種，中油－1358和觀音菜薹的二十碳烯酸在成熟過程積累模式相似；3個品種油菜籽的二十碳烯酸含量在成熟過程中的變異系數分別為高油酸－753：19.1% 、中油－1358：9.4%、觀音菜薹：11.1%，由此可知高油酸－753油菜籽的二十碳烯酸含量在整個成熟過程中變化最為劇烈，另外兩者變化較為平緩。

圖9 油菜籽成熟過程中二十碳烯酸含量變化

2.8 油菜籽成熟過程中芥酸含量變化

3個品種的油菜籽成熟過程中芥酸（C22：1）含量變化見圖10。由圖10可知，高油酸－753的芥酸含量在終花后17 d到32 d均未檢出，在終花后35 d檢出芥酸質量分數為0.02%，之后芥酸含量有所增加在終花后38 d達0.12%；中油－1358和觀音菜薹油菜籽的芥酸含量在整個成熟過程前期略有所上升，后期又有所回落，在終花后38 d均降到最低水平0.51%，0.05%，采收時間對中油－1358和觀音菜薹的芥酸含量影響均不顯著（P＞0.05）。品種間的比較，中油－1358的芥酸含量明顯高于高油酸－753和觀音菜薹，變化均不明顯。有研究表明［13］油菜籽芥酸含量隨籽粒的發育形成至成熟不斷增加，但本研究中供試的3個油菜品種芥酸含量本身很低，且單株之間有一定程度的差異，取樣時間已是籽粒成熟期，所以3個品種油菜籽芥酸含量變化均不是很明顯。

圖10 油菜籽成熟過程中芥酸含量變化

2.9 油菜籽成熟過程中主要脂肪酸含量變化相關性分析

高油酸－753油菜籽主要脂肪酸含量變化之間的相關性見表1。從表1中可知，高油酸－753油菜籽的棕櫚酸含量與硬脂酸含量之間呈現極顯著的正相關，相關系數高達0.928；而棕櫚酸含量與油酸、亞麻酸、二十碳烯酸、芥酸含量之間均呈現極顯著的負相關，相關系數分別為為－0.865、－0.490、－0.827、－0.587；而棕櫚酸含量與亞油酸含量之間呈顯著正相關，相關系數為0.845。高油酸－753油菜籽的硬脂酸含量與油酸、二十碳烯酸含量之間呈現極顯著的負相關，相關系數分別為－0.927、－0.809；而硬脂酸含量與亞油酸含量呈現極顯著的正相關，相關系數為0.899；硬脂酸含量與亞麻酸、芥酸含量之間呈現不顯著負相關。高油酸－753油菜籽的油酸含量與亞油酸含量呈現極顯著負相關，相關系數高達－0.931；而油酸含量與二十碳烯酸含量呈現極顯著正相關，相關系數為0.711。高油酸－753油菜籽的亞油酸含量與二十碳烯酸含量呈現極顯著負相關，相關系數為－0.698；而亞麻酸含量與二十碳烯酸、芥酸含量均呈現極顯著正相關，相關系數分別為0.672、0.633；二十碳烯酸含量與芥酸含量呈極顯著正相關，相關系數為0.717。

表1 高油酸－753油菜籽中主要脂肪酸相關性

中油－1358油菜籽主要脂肪酸含量變化之間的相關性見表2。從表2中可知，中油－1358油菜籽的棕櫚酸含量與硬脂酸含量之間呈現極顯著的正相關，相關系數高達0.949；而棕櫚酸含量與油酸含量之間均呈現極顯著的負相關，相關系數為－0.677；棕櫚酸含量與亞油酸含量之間呈顯著正相關，相關系數為0.631；棕櫚酸含量與亞麻酸含量呈顯著負相關，相關系數為－0.530。中油－1358油菜籽的硬脂酸含量與油酸、亞麻酸含量之間呈極顯著的負相關，相關系數分別為－0.658、－0.648；而硬脂酸含量與亞油酸含量呈現極顯著的正相關，相關系數為0.790。中油－1358油菜籽的油酸含量與亞油酸、二十碳烯酸、芥酸含量呈顯著負相關，相關系數分別為－0.575、－0.569、－0.682；而與亞麻酸含量呈極顯著正相關，相關系數高達0.844。中油－1358油菜籽的亞麻酸含量與亞油酸、芥酸含量呈極顯著負相關，相關系數為－0.637、－0.630；二十碳烯酸含量與芥酸含量呈極顯著正相關，相關系數為0.852。

表2 中油－1358油菜籽中主要脂肪酸相關性

觀音菜薹油菜籽主要脂肪酸含量變化之間的相關性見表3。從表3中可知，觀音菜薹油菜籽的棕櫚酸含量與硬脂酸含量之間呈現極顯著的正相關，相關系數為0.856；而棕櫚酸含量與油酸含量之間呈極顯著的負相關，相關系數高達－0.935；棕櫚酸含量與亞油酸含量之間呈顯著正相關，相關系數為0.657。觀音菜薹油菜籽的硬脂酸含量與油酸、二十碳烯酸含量之間呈極顯著的負相關，相關系數分別為－0.795、－0.634；而與亞油酸含量呈顯著正相關，相關系數為0.559。觀音菜薹油菜籽的油酸含量與亞油酸含量呈現極顯著負相關，相關系數為－0.776。觀音菜薹油菜籽的亞麻酸含量與二十碳烯酸含量呈極顯著正相關，相關系數為0.802；二十碳烯酸含量與芥酸含量呈顯著正相關，相關系數為0.534。

表3 觀音菜薹型油菜籽中主要脂肪酸相關性

有研究表明［14］油菜籽脂肪酸的基本合成模式為：底物（棕櫚酸和硬脂酸）轉化為中間產物（油酸）再轉化為主要產物超長鏈脂肪酸（二十碳烯酸和芥酸）和次要產物多不飽和脂肪酸（亞油酸和亞麻酸）。本研究中3個品種油菜籽的硬脂酸和棕櫚酸均呈現高度的極顯著正相關，由此可說明棕櫚酸轉化為硬脂酸的比例是一定的，且不受品種不同的影響；3個品種油菜籽的硬脂酸和棕櫚酸含量均與油酸含量呈極顯著負相關，這也能說明油酸作為合成中間產物處于脂肪酸延長系統和去飽和系統的交叉點；此外其他脂肪酸的相關性在不同品種間表現出了大小不一的差異，可能是因為在不同的品種間調控脂肪酸合成代謝的相關基因發生了不同程度的突變。

3 討論

本研究3個品種油菜籽中油酸、亞油酸、亞麻酸是其主要脂肪酸，其次為棕櫚酸、硬脂酸，二十碳烯酸和芥酸含量較低，其他成分含量均在1%以下，總和達96%以上，可以體現油菜籽油脂樣品的脂肪酸總體組成特征。有研究表明［15－16］，脂肪酸去飽和過程主要發生在種子的形成發育期前期；而脂肪酸延長則主要發生在種子成熟期，其中二十碳烯酸的積累主要集中在種子發育期，芥酸則在種子發育期和成熟期兩個階段均有合成。本研究結果表明：飽和脂肪酸（棕櫚酸和硬脂酸）在成熟期整體呈下降趨勢；不飽和脂肪酸（油酸）在成熟期呈整體上升趨勢；多不飽和脂肪酸（亞油酸和亞麻酸）在成熟期出現一定的波動但是變化幅度不大；長鏈脂肪酸，其中二十碳烯酸在成熟過程中也是出現一定波動，根據品種的不同變化趨勢有一定的差異，而芥酸含量本身很低且采樣時間已是成熟期固其變化不大。

脂肪酸合成代謝過程的研究一直以來是油菜研究中的熱點，但是其脂肪酸合成代謝途徑非常復雜，目前已知的脂肪酸合成過程中涉及的酶及相關調控基因的數量還很有限，作用和機制也不尚明確。脂肪酸的變化情況在不同品種間表現出一定的差異，可以根據不同的目的，適時選擇收獲期，以達到優質的的目的。

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Study on Major Fatty Acid Changes During Rapeseed Maturing Process

Yin Yajun1Zhang Lilin1Zhang Yu1，2
（Food Science and Technology College，Hunan Agricultural University1，Changsha 410128）
（Key Laboratory for Food Science and Biotechnology of Hunan Province2，Changsha 410128）

The quality changes of rapeseed are closely related to rapeseed growth period.To obtain high－quality rapeseed，the accumulation patterns and correlation of main fatty acids during seed development of rapeseed are investigated using three varieties of different harvest rapeseed.The results show that the content of palmitic acid and stearic acid in the maturation process shows a declining trend；the content of monounsaturated fatty acid shows a continued upward trend in the maturation process；the content of linoleic acid shows slight fluctuations within a narrow range and few changes，the content of linolenic acid shows a slight upward trend in the maturation process；long －chain fatty acids，of which eicosenoic also presents with some fluctuations in maturation process.There were some discrepancies according to different varieties，the content of erucic is very low and the sampling time is mature period so it has few changes.

rapeseed，fatty acids，mature，change trend

TS202.1

A

1003－0174（2016）07－0082－07

湖南省省長基金（湘府閱［2012］45）

2014－11－05

尹亞軍，女，1990年出生，碩士，農產品深加工

張喻，女，1972年出生，教授，農產品加工