氣象因子對油茶果實表型和經濟性狀及茶油品質的影響

遲韻陽，付宇新,2，曹 冰,2，賀義昌，王召瀅，龔 嵐，曾凡新，雷小林，左繼林

（1. 江西省林業科學院，江西 南昌 330013；2. 江西農業大學 a. 林學院；b. 江西省森林培育重點實驗室，江西 南昌 330045）

油茶Camellia oleifera是我國重要的木本油料植物，廣泛種植于我國17 個省（區）的1 100 多個縣（市）。我國是世界上山茶科植物分布最廣的國家[1]。油茶的主要產品茶油（以油茶種子為材料榨出的油），是一種天然的優質保健食用油，與棕櫚油、橄欖油和椰子油并稱為世界四大木本植物油[2-3]。茶油的成分主要包括脂肪酸、維生素、山茶苷和茶多酚等，其中脂肪酸的質量分數約為75%，主要包括油酸、亞油酸、亞麻酸等不飽和脂肪酸及棕櫚酸、花生酸等飽和脂肪酸[4-9]。

茶油的用途非常廣泛，尤其對人體具有較好的保健功效。據報道，茶油具有預防心血管疾病、減少血液中的膽固醇、提高免疫力、抑制腫瘤、抗炎等多種作用[4,10-14]；Lee 等[15]報道，茶油可使肝臟免受CCl4引起的氧化損傷；Cheng 等[16]的研究結果表明，茶油對于酮洛芬引起的胃腸道損傷具有強烈的抑制作用。此外，茶油易于儲存，色清味香，是聯合國糧食及農業組織重點推廣的保健型食用油[17]。目前，關于茶油的研究主要集中于環境因素和加工工藝對茶油品質的影響。王彥花等[18]的研究結果表明，立地因素是影響油茶果經濟性狀及脂肪酸組成的重要因素；賀義昌等[19]對江西省不同產地茶油的活性成分進行了研究，結果表明永新縣、新建區、石城縣等7 個地域的茶油活性成分較優；Wu 等[20]使用不同干燥方法處理油茶籽，并對所提取茶油品質進行研究，結果表明以自然光照曬干的油茶籽榨取的茶油品質最高。有關不同氣象因子條件下油茶品質的研究鮮有報道。

江西省為我國第二大油茶主產區，地處我國東南部，屬亞熱帶季風性濕潤氣候，年度間平均降水量及溫度均存在差異，使得油茶的生長發育和結實受到影響。為給油茶品種篩選及良種推廣提供參考，本研究中對2018、2019 年不同品種油茶果實的表型性狀、經濟性狀進行分析，并對不同品種茶油的脂肪酸組成進行分析，探究氣象因子對不同品種油茶果實性狀和茶油品質的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

2018 年11 月和2019 年11 月在江西省林業科學院油茶良種基地進行果實采樣，采集品種包括長林系列（3 號、4 號、18 號、40 號、53 號），贛石系列（83-4 號、84-8 號），贛無系列（1 號、2 號），贛興48 號。樹齡10 a 左右，常規管理。

脂肪酸甲酯標準品為分析純，上海安譜實驗科技股份有限公司生產；石油醚（60 ～90 ℃）、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，上海國藥集團化學試劑有限公司生產；乙腈、超純水為默克化工技術有限公司生產。

1.2 儀器與設備

GC-2010Plus AF 氣相色譜儀為日本島津公司生產，ME104E 電子天平為梅特勒-托利多國際貿易（上海）有限公司生產，PD-151 游標卡尺為寶工實業股份有限公司生產，電熱鼓風干燥箱為上海新苗醫療器械制造有限公司生產，RE5298A 旋轉蒸發儀為上海亞榮生化儀器廠生產，HH-S6 電熱恒溫水浴鍋為金壇市恒豐儀器廠生產。

1.3 指標測定

1.3.1 果實性狀指標

隨機選取20 個完整的果實，分別用1/1 000電子天平稱量單果質量。觀察果實的果皮顏色（用青、紅、褐色、黃棕來描述），形狀（用球形、桃形、梨形、橄欖形、卵形、橘形來描述）和果皮光滑度（用光滑、糠皮、凹凸來描述）[21]。使用分辨率為0.01 mm 的游標卡尺測量其橫徑、縱徑，并計算果形指數（縱徑/橫徑）。將果皮剝開，使用游標卡尺測量果皮中部的厚度。將油茶籽取出，直接觀察其顏色（用黑色、棕褐色和褐色描述）和形狀（用球形、半球形、錐形、似腎形和不規則形描述）。采用直接計數法統計各油茶果實中油茶籽的數量。

1.3.2 干籽含油率

采用索氏提取法提取茶油。首先，稱取均勻試樣5 g，移入濾紙筒中，將濾紙筒放入提取管內，連接冷凝管和圓底燒瓶，加100 mL 石油醚至圓底燒瓶中，在85 ℃水浴鍋中加熱回流6 ～8 h；隨后取出濾紙筒，取下圓底燒瓶，回收石油醚；最后，將濾紙筒和圓底燒瓶在100 ～105 ℃烘箱中烘干2 h，直至連續2 次稱量結果相差不超過0.001 0 g為止。計算干籽含油率（ω）：

式中：m1為油的質量；m0為油茶干籽質量。

1.3.3 茶油脂肪酸組分

樣品甲酯化參考陳小露等[13]、鄧龍等[22]的方法。色譜條件：色譜柱為CD-2560（100 m×0.25 mm×0.2 μm），檢測器為FID（氫火焰檢測器），檢測器溫度260 ℃，進樣口溫度250 ℃，載氣流速1.0 mL/min，分流比30∶1。程序升溫：140 ℃，保留5 min；4 ℃/min 升溫至240 ℃，保留30 min。

1.4 數據處理與分析

使用Excel 2019 軟件進行數據整理。使用SPSS 22.0 軟件對數據進行相關性分析，使用MATALB R2016a 軟件進行主成分分析。

2 結果與分析

2.1 試驗年度樣地氣象因子的變化

采樣地屬亞熱帶季風性濕潤氣候，2018—2019 年采樣地氣象因子的變化情況如圖1 所示。由圖1 可見，2019 年總降水量較2018 年多247.10 mm，且降水主要集中在2—7 月，8—10月降水量驟減，90 d 內僅9 d 降水，降水量僅為72.1 mm。

圖1 2018—2019年采樣地氣象因子的變化情況Fig. 1 Changes of meteorological factors at sampling sites from 2018 to 2019

2.2 油茶果實表型性狀

對10 個品種的油茶果實表型性狀進行觀測比較，結果見表1。由表1 可知，2018 和2019 年果實表型性狀差異較大。2018 年收獲的油茶果實以球形居多，其次是橘形、桃形，且多數品種包含2種以上果形；果皮顏色以青色為主，除長林53 號為單色果實，其余均為2 種以上顏色；果面除贛無2 號有糠皮面，其余均是光滑面；種子形狀以錐形和半球形為主，少數種子為似腎形和球形，僅在長林18 號發現不規則形狀種子；種皮顏色除長林53 號為棕褐色，其余種皮顏色均表現為褐色和黑色。2019 年收獲的油茶果實以球形居多，少數果形表現為梨形和橄欖形；果皮顏色以單色（青色）為主，少數品種果皮還存在紅色，僅贛無2號表現為黃棕色；果面均表現為光滑面；種子形狀以錐形為主，僅在長林4 號發現不規則形狀種子；種皮顏色以棕褐色和黑色為主。總體來說，2019 年果實的表型豐富度較2018 年低，這可能是由于2019 年2—7 月頻繁降雨，降雨日達104 d，降水量1 622.806 mm，比2018 年同期分別多27 d和557.002 mm，該時期為油茶果實第1 次膨大期和膨大高峰期，洪澇脅迫下果實表型豐富度降低。在10 個品種中，贛無2 號的表型豐富度最優，長林3 號、18 號和40 號次之。

表1 不同品種油茶果實表型性狀的比較?Table 1 Comparison of fruit and seed phenotypic traits of different C. oleifera cultivars

2.3 油茶果實經濟性狀及指標間的相關性

對10 個品種的油茶果實經濟性狀進行測定比較，結果見表2。由表2 可知：2018 年收獲的油茶果實單果質量為13.21 ～31.72 g，縱徑為28.43 ～40.85 mm，橫徑為26.87 ～38.59 mm，果形指數為0.96 ～1.30，果皮厚為1.97 ～4.02 mm，單果籽數量為2.95 ～6.75，干籽含油率為26.40%～44.20%；2019 年收獲的油茶果實單果質量為9.60 ～25.00 g，縱徑為27.11 ～40.12 mm，橫徑為23.89 ～33.86 mm，果形指數為1.02 ～1.28，果皮厚為2.29 ～3.56 mm，單果籽數量為2.30 ～6.60，干籽含油率為28.18%～38.44%。2019 年2—7 月出現強降雨，8—10 月出現干旱天氣，這3 個月的降雨日和降水量比2018 年同期分別減少22 d和217.17 mm。2—7 月為油茶果實膨大期，8—10月為油茶油脂轉化期，干旱脅迫下2019 年油茶果實的經濟性狀較2018 年差，油茶結出的果實普遍偏小且干籽含油率偏低。2019 年油茶的干籽含油率雖存在大幅下降，干籽含油率均低于40%，但贛無2 號和贛興48 號仍具有較高的干籽含油率，分別達到38.44%和36.94%，說明這2 個品種油茶的抗水澇、抗干旱脅迫能力較其他品種強。此外，在2018 年雨水光照充足的情況下，贛無1 號的干籽含油率最高，長林4 號、長林40 號、贛無2 號、贛石83-4 號和贛興48 號次之。

表2 不同品種油茶果實經濟性狀的比較?Table 2 Comparison of fruit economic traits of different C. oleifera cultivars

對10 個品種的油茶果實經濟性狀指標進行相關性分析，結果見表3。由表3 可知：單果質量與縱徑、橫徑和單果籽數量存在極顯著或顯著正相關關系，其中單果質量與縱徑和橫徑的相關系數分別達到0.763 和0.976，單果質量與果形指數存在顯著負相關關系；縱徑與橫徑和單果籽數量分別存在極顯著和顯著正相關關系；橫徑與果形指數存在極顯著負相關關系，與單果籽數量呈現顯著正相關關系。綜合單果質量、縱徑和橫徑這3 個指標來看，單果質量是最重要的指標，與其他4個性狀指標顯著相關，可以利用單果質量對橫徑進行預測。果形指數與果皮厚存在極顯著負相關關系，單果籽數量與干籽含油率存在顯著負相關關系，這說明在一般情況下，同樣大小的果實中，單果籽數量越多，種子越不飽滿，干籽含油率越低。因此在生產實踐中，可以根據油茶單果籽數量對干籽含油率進行初步評價，并作為選育油茶優良品種的一個重要的參考性狀[21]。

表3 油茶果實經濟性狀指標間的相關系數?Table 3 Correlation analysis of economic indicators of C. oleifera fruit

2.4 茶油脂肪酸組成及含量

對10 個品種的茶油脂肪酸組成進行測定，結果見表4。由表4 可知，在2018 和2019 年，從不同品種茶油的樣品中分別檢測出17、14 種脂肪酸，包括肉桂酸、十五烷酸、棕櫚酸、棕櫚油酸、十七烷酸、十七碳烯酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、花生酸、花生烯酸、二十一烷酸、二十碳二烯酸、二十碳三烯酸、神經酸、二十二碳二烯酸、二十四烷酸和二十四碳烯酸。2018 和2019 年茶油中的不飽和脂肪酸含量分別占總脂肪酸含量的82.24%～90.36%和87.45%～90.85%，不飽和脂肪酸含量均達到較高的水平，具有較高的營養價值。此結果與葉敏倩等[23]、Yang 等[24]報道的含量相近。此外，在2019 年從不同品種的茶油樣品中均檢測出的神經酸，在2018 年未檢出，在2018 年檢測出的十五烷酸、二十一烷酸、二十碳二烯酸和二十碳三烯酸，2019 年未檢測到，總體上2018 年茶油樣品的脂肪酸組成更為豐富。2019年茶油中油酸含量普遍低于2018 年，但2019 年贛無2 號和贛石84-8 號茶油中油酸質量分數仍分別達到83.243%和81.987%，且與其他品種相比不飽和脂肪酸總量也呈現較高的水平。綜上所述，2019 年的強降雨和干旱極端條件雖對茶油脂肪酸組成產生一定的影響，但對贛無2 號和贛石84-8號茶油脂肪酸組成的影響較小，這2 個品種抵御水澇、干旱脅迫能力較強。

表4 不同品種茶油中各脂肪酸組分的質量分數?Table 4 Mass fraction of seed oil fatty acid composition of different C. oleifera cultivars %

2.5 茶油脂肪酸及干籽含油率的主成分分析

對2018、2019 年茶油脂肪酸及干籽含油率進行主成分分析，結果如圖2 所示。由圖2 可見，第1 主成分（PC1）、第2 主成分（PC2）分別代表變量總方差的52.8%、15.8%，累計貢獻率達68.6%，這2 個主成分中包含了被分析樣本的絕大部分信息。由圖2 可見，2018 和2019 年茶油脂肪酸組成之間可以較好地區分，2019 年脂肪酸區分在左邊，2018 年區分在右邊。結果表明，2018 和2019 年茶油脂肪酸及干籽含油率之間存在明顯的差異。

圖2 不同年份茶油脂肪酸及干籽含油率的主成分得分Fig. 2 Score plots of C. oleifera seed oil fatty acid and dry seed oil content in different years by principal component analysis

3 結論與討論

2019 年試驗地出現極端氣候，上半年降水量急劇增多，下半年少雨持續干旱，導致該年度油茶果實表型性狀、經濟性狀和脂肪酸組成均不如2018 年，但贛無2 號和贛石84-8 號均有穩定的優良表現，抵御水澇、干旱脅迫能力均較為突出，建議作為優良品種培育、推廣。

油茶的生長發育、果實經濟性狀及茶油品質受多項氣象因子的影響，其中水分是關鍵因子之一。在果實快速生長期，油茶對土壤水分需求量大，反應敏感，土壤含水量條件的微小差異有可能導致油茶果實生長性狀出現分異[25-26]。本研究結果顯示，2018 年油茶果實表型性狀的豐富度優于2019 年，其中贛無2 號的表型豐富度最優，果形為桃形和球形，果皮顏色為青色、黃棕色和褐色，果面為光滑面和糠皮面，種子形狀為球形、半球形和錐形，種皮顏色為黑色，長林3 號、長林18號和長林40 號的果實表型性狀豐富度次之。

關于油茶素有“七干球，八干油”的說法。若7 月干旱，則影響果實生長，導致油茶果長不大，產量下降；若8 月干旱，則影響油脂轉化，導致油茶果含油率下降[26-31]。在本研究中，干旱對油茶果的含油率產生較大影響，各品種的干籽含油率均低于40%，但在雙重脅迫下，贛無2 號和贛興48 號仍具有較高的干籽含油率。此外，在雨水光照充足的情況下，贛無1 號干籽含油率最高，長林4 號、長林40 號、贛無2 號、贛石83-4 號和贛興48 號次之。除了油茶果實經濟性狀因氣象條件不同而發生變化，茶油脂肪酸組成也會因氣象因子的影響產生差異[32-33]。在2019 年從各品種的茶油樣品中均檢測出的神經酸，在2018 年并未檢出，而在2018 年檢測出的十五烷酸、二十一烷酸、二十碳二烯酸和二十碳三烯酸，在2019 年并未檢測到，總體上2018 年茶油的脂肪酸組成更為豐富。有研究結果表明，每年的7—8 月是油茶果實膨大高峰期和油脂轉化積累高峰期[30]，降水量是影響油茶油酸含量的重要氣象因子。張乃燕等[33]在分析氣候因子對油茶脂肪酸的影響時，發現年均降水量的增加有利于油酸的積累。本研究中2019 年茶油的油酸含量普遍低于2018 年，這與前人的研究結果基本一致[34-36]，但2019 年贛無2 號和贛石84-8 號茶油的油酸質量分數仍分別達到83.243%和81.987%，且不飽和脂肪酸總量與其他品種相比呈現較高水平。

本研究中試驗區未設置獲取小環境氣象因子數據的自動氣象站，氣象因子數據來自天氣網站，且提取的氣象因子數量有限，存在一定的局限性。后續將對氣象因子和油茶生長發育指標進行關聯分析，提取關鍵因子，建立評價模型，篩選適應性好、抗性強的油茶品種。