湖南产不同油茶资源的综合评价*

段 彦，李顺祥,2，黄 丹，周炎辉，杨富茗，周婷婷，王 智，李 娟,2

（1.湖南中医药大学，湖南 长沙 410208；2.湖南省中药活性物质筛选工程技术研究中心，湖南 长沙 410208；3.湖南奇异生物科技有限公司，湖南 长沙 410008）

油茶是山茶科（Theaceae）山茶属（Camellia）植物，广泛种植于我国湖南、江西、广西和海南等17个省区[1]，其种子可榨油（茶油）供食用。茶油为纯天然的植物油脂，不含芥酸、胆固醇等对人体有害物质，主含油酸、亚油酸、亚麻酸等不饱和脂肪酸及部分饱和脂肪酸等，且其组成比例与橄榄油相似，被誉为“东方橄榄油”[2]，还含有维生素E、角鲨烯、甾醇和酚酸等多种生物活性成分[3]，具有抗炎、抑菌、抗氧化、降血脂和促渗透等作用[4-7]。山茶属油茶（Camellia oleifera Abel.）或小叶油茶（Camellia meiocarpa Hu ms.）成熟种子用压榨法制得的脂肪油，现已收载于2020年版《中华人民共和国药典》（一部），用于注射用茶油的原料及软膏基质[8]。茶油作为优质的植物油脂，绿色安全，营养成分丰富，在医药、保健食品和化妆品等领域有着广阔的发展前景，具有极高的研究和应用价值。目前，油茶是我国重要的木本油料作物，在国民健康和生产生活的地位中举足轻重，党中央、国务院高度重视，出台了《全国油茶产业发展规划（2009—2020）》，2008—2020年间连续八次召开“全国油茶产业发展现场会”，有力推动了油茶产业的跨越式发展，湖南省于2018年也明确提出了推动茶油品牌建设、打造油茶“千亿产业”的发展目标。因此，开发高附加值油茶产品，对实现油茶“千亿产业”的目标具有重要意义。

本研究对湖南省长沙市浏阳湘纯油茶种植基地进行了油茶种质资源的调察，并采集10种油茶种质资源的样本，从油茶果叶性状特征、茶油经济性状、茶油理化常数和脂肪酸成分分析等方面考察油茶种质资源，并对关键指标采用灰色关联-TOPSIS法综合评价不同油茶种质资源，为优选油茶品种，指导种植基地油茶的低产改造，进一步推动油茶产业的发展提供理论依据。

1 材 料

1.1 药物与试剂 油茶样本：2019年10月24日采于长沙市浏阳湘纯油茶种植基地（113.5°E，28.3°N）。根据基地种植油茶植物的叶片和果实的形态特征，划分为10种不同的油茶种质资源，分别编号为YCZ-1、YCZ-2、YCZ-3、YCZ-4、YCZ-5、YCZ-6、YCZ-7、YCZ-8、YCZ-9和YCZ-10。（见图1）

试剂：正己烷（国药集团化学试剂有限公司，批号：T20111013）；乙醇（国药集团化学试剂有限公司，批号：20210514）；氢氧化钠（国药集团化学试剂有限公司，批号：20200826）；甲醇（国药集团化学试剂有限公司，批号：20170421）；15%三氟化硼甲醇溶液（国药集团化学试剂有限公司，批号：20120129）；氯化钠（国药集团化学试剂有限公司，批号：20190826）和无水硫酸钠（国药集团化学试剂有限公司，批号：20160808）均为分析纯；正庚烷（天津市化学试剂研究所，批号：20150712）为色谱纯。

1.2 主要仪器 111-101-40型数显游标卡尺（佛山市棱辉工量刃具有限公司）；BSA124S-CW型电子天平（赛多利斯科学仪器有限公司）；SB-5200DTD型超声仪（宁波新芝生物科技股份有限公司）；AF-12A型打粉机（温岭市奥力中药器械有限公司）；HH-600型水浴锅（金坛市神科仪器厂）；RE-52A型旋转蒸发仪（上海亚荣生化仪器厂）；GC-MS-QP2010型气质联用仪（日本岛津公司）；Aoc-20i自动进样器；Edward E2M2.5真空泵；GC-MS solution工作站（日本岛津公司）；标准谱库为美国NIST质谱检索数据库。

2 方 法

2.1 油茶外观性状的测定 每种油茶种质资源随机抽取3株采样，采集全部果实和部分叶片，标记，编号。每种油茶样本随机选取12颗果实与12片叶子，用游标卡尺测量其果长、果直径、叶长和叶宽，并计算其果形指数（果长/果直径）和叶形指数（叶长/叶宽）。

2.2 油茶经济性状的测定 用电子秤称量每种油茶样本所有果实总质量，计算单株结实量；随机抽取12颗果实，分别称量果实和种子质量，计算鲜果出籽率（种子鲜质量/果实鲜质量）；自然干燥后，称量干燥后果实和种子质量，计算干出籽率（种子干质量/果实干质量）；以正己烷为溶媒，回流提取每种油茶样本茶籽仁粗粉，50 ℃减压浓缩后得到茶油，称重，计算出油率（茶油质量/茶籽仁粗粉质量）。

2.3 茶油理化常数的测定 参考2020年版《中华人民共和国药典》（一部），测定茶油的酸值（通则0713）、皂化值（通则0713）和碘值（通则0713）等理化常数[8]。

2.4 茶油脂肪酸分析

2.4.1 样品制备 取0.2 g茶油样品，精密称定，精密加入2%氢氧化钠甲醇溶液8 mL，（80±1）℃水浴回流直至油滴消失。从回流冷凝器上端精密加入7 mL15%三氟化硼甲醇溶液，继续回流2 min，用少量水冲洗回流冷凝器，迅速冷却至室温，精密加入30 mL正庚烷，振摇2 min，再加入饱和氯化钠水溶液，静置分层，移取上层正庚烷液5 mL，至25 mL试管中，加入3.5 g无水硫酸钠，振摇1 min，静置5 min，吸取上层液至进样瓶中待测定[9]。

2.4.2 色谱质谱条件[10]色谱条件：色谱柱为DB-5石英毛细管柱（60 m×0.25 mm×0.25 μm）；进样口温度为240 ℃；载气为氦气（100 kPa）；分流比为10∶1；升温程序：初始100 ℃，保持5 min，以5 ℃/min升至250 ℃，保持20 min。质谱条件：离子源为EI；电离电压：70 eV；离子源温度：230 ℃；接口温度：250 ℃；质谱范围：35-650 Amu；扫描周期：0.5 s。

研究中发现，单一层面切片的HE染色，前哨淋巴结发现45枚(8例)(17.7%)、非前哨淋巴结41枚(14例)(34.1%)发现转移。对365枚前哨淋巴结行多层切片HE染色及免疫组化染色检测，发现单层切片常规HE染色前哨淋巴结均有微小转移，余下HE染色阴性的前哨淋巴结有微小转移灶，直径均小于2 mm，累计有96枚前哨淋巴结内有转移灶。

2.5 灰色关联-TOPSIS法综合评价油茶种质资源 选取能反映茶油产量的经济性状（单株结实量、鲜果出籽率、干出籽率和出油率）及反映茶油品质差异的质量指标（酸值、皂化值、碘值、油酸、棕榈酸和硬脂酸）为综合评价指标，构建灰色关联-TOPSIS综合评价模型，对10种油茶种质资源进行综合品质评价。

2.5.1 最优及最差指标的确定 设有m个样品，每个样品有n项评价指标，由此组成评价单元序列{Xij}（i=1，2，3，……，m；j=1，2，3，…，n；本研究中m=10，n=10）。评价指标统一后，设其中最优参考序列记为{Xsj}，最差参考序列记为{Xtj}。其中最优参考序列的各项指标是m个样品对应指标的最大值，最差参考序列的各项指标是m个样品对应指标的最小值。

2.5.2 原始数据标准化处理 按公式Yij=Xij/Xj对原始数据进行规格化处理，其中Yij为规格化处理后的数据，Xij为原始数据，Xj为第n个样品第j个指标的均值。

2.5.3 熵权法客观赋权[11]根据信息熵的计算公式，计算各个指标的信息熵（E），分别为E1、E2、E3、…、Ej，通过信息熵计算各指标的权重Wj。计算公式如下：

2.5.4 灰色关联系数的计算[12]计算相对于最优参考序列和最差参考序列的关联系数，公式如下：

本实验ρ取值为熵权法计算所得各指标权重Wj。

2.5.5 相对接近程度的计算[13]根据灰色关联系数矩阵ξ，确立最优值向量（ξ+）和最劣值向量（ξ-），其中ξ+对应矩阵ξ每一列的最大值，ξ-对应矩阵ξ每一列的最小值；计算各评价对象各指标与最优值、最劣值的欧氏距离D+i和D-i。计算公式如下：

根据欧氏距离D+i和D-i计算各评价对象指标值与最优值的相对接近程度，以Ci的大小衡量各评价对象的优劣，Ci越大，表示越接近最优水平。计算公式如下：

3 结果

表1 不同种质油茶的果实和叶片特征

表2 不同种质油茶的果实和叶片测定数据（，n=12）

表2 不同种质油茶的果实和叶片测定数据（，n=12）

图1 不同种质油茶果实和叶片图

3.2 油茶经济性状的测定 单株结实量是油茶籽产量的重要指标，10种油茶种质资源的单株结实量差异较大，最大的是YCZ-10，为（1 911±102）g，最小的是YCZ-9，为（368±97）g，相差接近5倍；出籽率和出油率则能直观反映茶油的产量，出籽率分为鲜果出籽率和干出籽率，在10种油茶种质资源中，YCZ-3鲜果出籽率和干出籽率最大，分别为（68.77±2.42）%和（71.13±2.51）%，YCZ-7鲜果出籽率最小，为（28.64±2.50）%，YCZ-10干出籽率最小，为（38.48±3.05）%，10种油茶种质资源中出油率最高的是YCZ-4，为（46.67±0.79）%，最低的是YCZ-10，为（31.23±0.38）%，各经济性状测定数据见表3。单株结实量、出籽率和出油率等经济性状能从各方面反映油茶种质的优劣，10种油茶种质资源的经济性状均有一定的差异，但单独考察各项指标不能合理有效评价油茶品种质量，故需综合各指标对油茶进行质量评估，才更具科学性。

表3 不同种质油茶的经济性状（，n=3）

表3 不同种质油茶的经济性状（，n=3）

3.3 茶油理化常数的测定 茶油的理化性质能反映其品质，酸值是衡量茶油中游离脂肪酸含量的指标，可以反映茶油的新鲜度和酸败变质情况。皂化值可反映茶油的平均分子量大小。碘值可以说明茶油组成中不饱和脂肪酸的多少和不饱和程度的大小。茶油品质的优劣可以根据这些指标来评价。10种茶油中YCZ-1酸值最高，为（2.85±0.21）mg/g，YCZ-8酸值最低，仅为（2.02±0.23）mg/g；其皂化值差异较大，在（173.54±4.09）～（199.13±3.54）mg/g之间；YCZ-3的碘值最高，为（87.87±3.08）g/100 g，YCZ-5碘值最低，为（80.62±2.34）g/100 g。（见表4）

表4 不同种质茶油理化常数测定结果（n=3）

3.4 茶油GC-MS分析结果 采用GC-MS联用技术对茶油中脂肪酸组成进行检测，总离子流图见图2，主要成分及其相对百分含量见表5。10种茶油中共检测到9个成分，均含有的成分是油酸、棕榈酸、硬脂酸、肉豆蔻酸和十七烷，部分茶油中未检测到二十烷、棕榈油酸、顺式-10-十七碳烯酸和顺式-11-二十碳烯酸等4个成分。

图2 茶油GC-MS 总离子流色谱图

表5 不同种质茶油脂肪酸组成分析

茶油中的不饱和脂肪酸主要是油酸，10种茶油中油酸相对含量差异不大，最高的是YCZ-5，为90.16%，最低的是YCZ-1，为86.09%，饱和脂肪酸主要是棕榈酸和硬脂酸。YCZ-1棕榈酸含量最高，为10.38%，YCZ-2含量最低，为6.76%，硬脂酸含量在1.26%～3.53%。其他成分如肉豆蔻酸、棕榈油酸等则相对含量较少，均低于1%。

3.5 灰色关联-TOPSIS法综合评价油茶种源

3.5.1 熵权法客观赋权 采用熵权法对10个评价指标进行客观赋权，各评价指标的信息熵和权重系数见表6。各指标信息熵的大小排序为：棕榈酸＞皂化值＞硬脂酸＞油酸＞碘值＞酸值＞干出籽率＞出油率＞单株结实量＞鲜果出籽率，权重系数正好相反，说明对油茶种质资源影响最大的是鲜果出籽率，其次是单株结实量、出油率和干出籽率，其他指标影响较小。此外，各评价指标权重系数均不相同，说明不同指标对油茶质量的贡献程度也不一样。

表6 熵权法计算所得信息熵及权重

3.5.2 10种油茶种质资源的相对接近程度及排序 按照TOPSIS分析法的步骤对不同种质的油茶进行灰色关联-TOPSIS评价，并排序，其结果见表7。相对接近度Ci的值越大表明该评价对象越接近最优水平，Ci的值越小表示该评价对象越接近最差水平。评价结果显示，YCZ-3相对接近度最大，为0.599，其次是YCZ-2（0.594），两种油茶的相对接近程度相近，表明这两种油茶种质资源品质基本一致，另外8种油茶种质资源相对接近度与这YCZ-3和YCZ-2相差较大，说明这两种油茶种质资源质量明显优于其他8种，相对于其具有更大的优势，是品种优良的油茶资源。

表7 不同种质油茶灰色关联-TOPSIS 评价及排序

4 讨论

本研究测定了油茶籽的经济性状和茶油的理化指数，并运用GC-MS技术对茶油脂肪酸组成进行了分析，选取单株结实量、鲜果出籽率、干出籽率、出油率、酸值、皂化值、碘值、油酸、棕榈酸和硬脂酸为综合评价指标，以熵权法计算各指标的权重，结合灰色关联法和TOPSIS法构建综合评判模型，以相对接近度为测度来综合评价湖南产不同油茶种质资源的品质。

灰色系统能利用己知信息通过关联度去揭示未知信息，对数据容量和概率分布没有严格要求，只需较少的原始数据，便可寻找体系中的规律性，被广泛运用于多指标中药材质量的综合评价[14-17]。本研究采用灰色关联-TOPSIS综合评判模型[18]，该模型在传统TOPSIS法的基础上引入灰色关联系数。TOPSIS法通过计算相对距离来反映序列间线性变化关系，也体现了曲线趋势，同时以熵权法对各评价指标赋权，避免了主观赋权法的主观性和不确定性，使评价结果更加科学准确、客观、合理。

研究结果显示，YCZ-3是综合评价排序最高的油茶种质资源，其次是YCZ-2，但两种油茶种质资源的相对接近程度相近，即两种油茶的品种质量基本一致，故油茶种植基地在选取优质种源时应主要考虑这两种油茶。此外，研究发现，对油茶品种质量贡献较大的多为油茶的经济性状，而茶油的理化常数和脂肪酸组成对油茶品种质量的影响较小，说明种植基地的10种油茶所产出的茶油在质量上区别不大，主要影响因素是油茶籽和茶油的产量，故在后续的种植和生产过程中应注重产量方面的问题，如：施加合适的肥料，调节种植密度，来提高油茶籽的产量，优化制油工艺，提高出油率等。

油茶种植基地现存10种不同的油茶种质资源，其中部分油茶因种源限制，相对于优良品种，产生的经济效益较低，但同样会占用土地、水利等资源，故应对10种油茶种质资源进行综合评价，筛选优良的油茶品种，为后期的良种繁育、油茶林的低产改造提供科学依据。