木通属21个种质油脂基本品质评价

杨玉宁，刘红昌，高尔刚，李园园，陈松树，辛雪辉

（1.贵州大学农学院，贵州 贵阳， 550025；2.贵州省药用植物繁育与种植重点实验室，贵州 贵阳， 550025；3.黎平林业局，贵州 黎平， 550073；4.贵州大学教学实验场，贵州 贵阳， 550025；5.黎平盛竹联创木通农林发展有限公司，贵州 黎平， 557300）

木通科（Lardizabalaceae）木通属（AkebiaDecne）植物为多年生缠绕木质藤本，该属植物主要包括木通Akebia quinata（Thunb）Decne、白木通Akebia trifo⁃liatr（Thunb）Koidz. var.australis（Diels）Rehd 和 三叶木通Akebia trifoliate（Thunb）Koidz，全株均可入药，具有抗癌、利尿通淋，通经下乳，抗菌消炎的药用功效[1～3]。该属植物果实含籽率较高（9%～15%），在食用及深加工利用时，种子常被丢弃，在一定程度上造成了资源的浪费。研究表明，木通种子的含油率在40%左右，种子油经鉴定可检出多种不饱和脂肪酸，主要成分为油酸与亚油酸，具有开发利用价值[4]，同时该属植物籽油也具有制备生物柴油的巨大潜力[5]。

木通属植物种质资源丰富，但种子质量参差不齐，需对其品质进行综合评价以筛选优良种质。近年来，药用植物品质综合评价的方法有主成分分析法、灰色关联度分析法、层次分析法等[6～8]。主成分分析法通过降维，找出几个综合因子来代表原来众多的变量，这些综合因子尽可能地反映原来变量的信息量，同时彼此之间互不相关，从而使数据更简化、客观；灰色关联度分析是一种定量化分析方法，是根据数列的可比性和相似性，分析系统内部相关程度；层次分析法在运用时需要根据经验对各指标的重要程度进行人为赋分，确定权重时具主观片面性，而权重确定是综合评价中的关键环节[7]，为避免评价结果片面、主观，单一评价方法不适用，本试验结合主成分析法与灰色关联度分析法，以21份木通属植物为研究材料，对各种质的籽油品质进行综合评价，为其开发利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况及材料

试验地位于贵州省黎平县敖市镇，地理坐标为跨东经109°01′～107°02′，北纬26°23′～26°26′，地形以低山河谷盆地为主，平均海拔447 m，属亚热带温湿季风区，年均气温16.1℃，无霜期280 d。气候温和，阳光充足，雨量充沛。

供试材料为木通科木通属下3个种的各种质种子，均采自黎平盛竹联创木通农林发展有限公司在敖市镇梧寨村建立的种质资源圃。木通属植物的鉴定主要依靠花、小叶数量及叶缘形状，但在不同生境下，形态上均有一定的过渡类型[9]。本试验为尽可能地代表原始种而选择了最接近原始种的种质，经贵州大学植物鉴定中心鉴定后共有21 份，其中木通（小叶5 片）种质5 份，标记为W1～W5；三叶木通（小叶3 片+叶缘波浪状）和白木通（小叶3 片+叶缘全缘）各8 份，分别标记为S1～S8 和B1～B8（表1）。样本均于2014-2015 年种植，搭架栽培，株行距1.8 m×2.5 m，栽培管理措施一致。表1为木通属种质外观性状。

表1 木通属植物不同种质外观性状Table 1 Appearance characters of Akebia germplasms

主要试剂：肉豆蔻酸对照品（货号：SM9040），棕榈酸对照品（货号：SM8850），油酸对照品（货号：SM8840），亚油酸对照品（货号：SM8800），花生酸对照品（货号：SM9460），均购自北京索莱宝科技有限公司；硬脂酸对照品（批号：RMYJ-W2RJ），棕榈油酸对照品（批号：360H-TNCN），均购自中国食品药品检定研究院。石油醚（30-60）、乙醚、乙醇、异丙醇、异辛烷、冰乙酸、环己烷、三氯甲烷、韦氏试剂、淀粉指示剂、氢氧化钾标准滴定水溶液、碘化钾、硫代硫酸钠，均为分析纯。

主要仪器：索氏提取器（SXT-06）、气相色谱仪（agilent 7890A），电热鼓风干燥箱（101-3AB型）。

1.2 方法

1.2.1 取样 于2019 年9 月至10 月进行取样，每份种质随机选取1 株，重复3 次，每株在东南西北中五个方向共摘取10个果实，采摘标准为果实已软化且果皮变色（9～10 分熟），每份种质共30 个果实，利用网袋取出果肉后将种子取出后置于室温阴干，提取油前再置于40℃烘干至恒重备用。

1.2.2 产量指标测定 单果质量：每份种质称取30 个果实鲜重质量，取其平均值；单果种子质量：每份种质测量30个果实中种子鲜重，取其平均值；

种子粒数：每份种质记录30 个果实中种子粒数，取其平均值；百粒重：每份种质记录30个果实中百粒种子重，取其平均值；种子百分率采用公式（1）进行计算，果形指数通过公式（2）计算得出。

1.2.3 种子油提取及理化指标测定 种子油提取参照李园园等[10]的索氏提取工艺，油脂理化指标包括酸值、碘值、皂化值以及过氧化值。具体参照周娜娜[11]的测定方法及计算方法。

1.2.4 脂肪酸组成分析 样品甲酯化处理：操作方法参照李园园等[10]的甲酯化方法，但超声时间将10 min 改为30 min，目的是将油脂充分溶解在异辛烷中。

色谱条件：色谱柱为HP-5（60 m×0.25 mm×0.25 1µm）弹性石英毛细管柱，柱温120℃，保持1 min，以10℃·min-1升温至175℃，保持10 min，再以5℃·min-1升温至210℃，保持9.5 min，运行33 min；汽化室温度250℃；载气为高纯氮气；柱前压8.7269 psi，载气流速1.0 mL·min-1；分流比20:1，进样量为1µL，测花生酸时进样量为2µL。

1.3 数据分析

1.3.1 相关性分析与主成分分析 品质测定均为3 次生物学重复，结果均以“均值”表示，采用Excel 2007 对数据进行处理，通过变异系数对品质指标进行分析，利用SPSS19.0 软件进行皮尔逊相关性分析，并通过相关性分析结果进行指标筛选，筛选后的指标在主成分分析前进行Z-score 标准化，以特征值大于1 为依据提取主成分，最后通过综合得分对种质优劣进行排序。

1.3.2 灰色关联度分析 采用主成分分析时选取的品质指标，灰色关联分析前先使用均值化法对数据进行无量纲化处理，再以各项正向指标的最优值及负向指标的最低值为参考列，各项指标作为评价指标为比较数列，最后计算出参试种质的关联度[12]。

2 结果与分析

2.1 不同种质的产量性状及含油率分析

无论是单果质量、果形指数还是种子产量，白木通在三类木通中三项指标均显示最大，其平均单果质量为185.49 g，种粒数除B3外均在200粒以上，种子平均千粒重达90.42 g。另外，8 份白木通种质的平均含油率高达40%以上，是三类木通中最高的。5 个产量指标在21 份种质中的总变异系数为19%～40%，表明三类木通在产量上具有较大差异，而含油率的总变异系数为8.54%，表明含油率在种间差异较小。从种内变异系数来看，三叶木通产量性状的变异最大，除含油率外，5 个产量指标在8 份三叶木通种质中的变异系数均在20%以上（表2）。

表2 木通属植物不同种质的产量性状及含油率分析Table 2 Analysis on yield characteristics and oil content of different germplasm of Akebia

2.2 脂肪酸组分分析

脂肪酸结果表明，所测21份种质的木通籽油中均含有肉豆蔻酸、棕榈油酸、棕榈酸、亚油酸、油酸、硬脂酸，而花生酸仅存在于部分种质中。亚油酸（21.75%～34.91%）与油酸（21.88%～37.79%）相对其余五类脂肪酸来说占比较大，其次是棕榈酸（11.43%～15.58%）和硬脂酸（1.60%～3.42%），肉豆蔻酸、棕榈油酸和花生酸在21份种质中的相对质量分数均未达到0.5%。由表3还可知，21份种质的植物籽油主要以不饱和脂肪酸（45.74%～66.17%）为主，其中亚油酸为多不饱和脂肪酸，属于人体不能自身合成的必需脂肪酸。据报道，亚油酸属于n-6多不饱和脂肪酸，其衍生物有预防和抑制癌症和心脑血管疾病等慢性代谢疾病的作用[13]，其在木通属植物籽油的不饱和脂肪酸中占比一半左右。

从种间变异系数来看，肉豆蔻酸、棕榈油酸与花生酸在21份种质中的变异最大，其中花生酸的总变异系数高达100%以上，其余四类脂肪酸的变异系数未达到20%，表明这几类脂肪酸在21 份种质中的变异较小；各类脂肪酸虽然含量各异，但饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的总变异系数均较小，分别为8.86%和10.07%。从种内变异系数来看，各类脂肪酸在种内的变异情况与种间变异情况类似，变异较大的依然是肉豆蔻酸、棕榈油酸和花生酸这三类。三类木通中以白木通的各类脂肪酸含量差异最大（表3）。

表3 木通属植物不同种质籽油的脂肪酸相对质量分数分析Table 3 Analysis of relative content of fatty acids in seed oil of Akebia germplasms/%

2.3 不同种质油脂的理化性质分析

酸价和过氧化值是评价油脂变质和氧化程度的常用指标，二者越小，说明油脂质量越好[10]，21 份种质油脂的酸价及过氧化值偏高，仅部分种质符合国家安全植物原油标准GB 2716-2018（酸价≤4 mg·g-1，过氧化值≤0.25 g·100g-1），未符合标准的种质其酸价在4.04～11.72 mg·g-1，过氧化值在0.25～0.38 g·100g-1，这可能是种子在空气中放置时间过长及索氏抽提时温度较高使其氧化酸败所致[14，15]。碘值代表油脂的不饱和程度，二者成正比，碘值越大，油脂中所含的双键数越多，不饱和度也越大[16]。21 份种质的油脂中碘值较低，为47～82 g·100g-1，说明其不饱和程度较低，属于不干性油。皂化值与油脂中脂肪酸分子量有密切关系，皂化值越大，油脂的脂肪酸分子量越小，油脂越纯正[14]，按照注射及食用标准，分子量越小亲水性越强对人体消化吸收越有利，因而21份种质籽油的皂化值普遍较高（表4）。

表4 木通属植物不同种质籽油的理化指标分析Table 4 Analysis of physicochemical indexes of seed oil from different germplasm of Akebia

四个理化指标中，无论在种间还是在种内变异最大的都是过氧化值与酸价，其次为碘值，最后为皂化值，这可能是由于21份种质籽油中含有的抗氧化物质差异较大，从而导致籽油的氧化酸败程度差异大。在三类木通中，白木通籽油的理化性质变异是最大的。

2.4 相关性分析

为了揭示各指标的关联程度，也为筛选核心指标提供依据，现对木通属植物果实的籽油品质指标进行相关性分析是。研究发现，单果质量与单果种子质量及千粒重呈极显著正相关，与种粒数呈显著正相关，与棕榈酸、饱和脂肪酸呈显著负相关；果形指数与单果种子质量、种粒数呈显著正相关，与含油率、油酸、单不饱和脂肪酸、皂化值呈极显著正相关，与过氧化值呈显著负相关；种子百分率与种粒数呈显著正相关。由此可推测，果实质量和果形指数较大的种质，其种子含油率较高，饱和脂肪酸含量较低，单不饱和脂肪酸含量较高，且籽油不易被氧化（表5）。

表5 各品质指标的相关性分析Table 5 Correlation analysis of each quality index

酸价与饱和脂肪酸及不饱和脂肪酸呈极显著相关，但与单不饱和脂肪酸及多不饱和脂肪酸（亚油酸）都不相关，只与单不饱和脂肪酸中的棕榈油酸及饱和脂肪酸中的棕榈酸和硬脂酸显著正相关，皂化值与多不饱和脂肪酸（亚油酸）呈极显著正相关，与油酸呈显著正相关。过氧化值与酸价、棕榈酸呈极显著正相关，与亚油酸呈显著正相关。肉豆蔻酸、花生酸及碘值与所测指标无显著相关性。

2.5 主成分分析

2.5.1 指标筛选与数据标准化 为满足主成分分析时抽样适应性检验（KMO）≥0.6的前提条件，以及避免因相关指标过多，使评价时信息重复而导致结果不准确的发生，因此需对指标进行筛选。根据上述相关性分析可知，在产量性状中，单果质量、果形指数对种子产量及品质有较大影响，同时又与单果种子质量、千粒重、种粒数具有显著相关性，而种粒数又与种子百分率显著相关，因此选择单果质量及果形指数代表这几类指标。含油率虽然与果形指数相关，但在生产中，不同种质的含油率相差5%都值得研究与比较，因此在产量性状中选择了单果质量、果形指数及含油率三个指标；脂肪酸中则选择饱和脂肪酸与总不饱和脂肪酸两类代表其余脂肪酸；理化指标中，过氧化值、皂化值与果形指数相关，可由果形指数代表这两个指标，因此选择酸价与碘值两个指标，最后筛选的指标为单果质量、果形指数、含油率、饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸、酸价、碘值，其中饱和脂肪酸与酸价为负向指标，将二者正向化后，需通过SPSS描述性统计对各指标数据标准化。

2.5.2 主成分分析 通过SPSS进行主成分分析，结果显示KMO 为0.625（＞0.6），Bartlett 球形检验的显著性P值为0.000（＜0.05），说明数据可以做主成分分析。表6显示前3个主成分的特征值大于1，累计贡献率为80.855%，表明这3个主成分反映了原始变量的绝大部分信息。由表6可知，对第一主成分影响较大的主要是饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸及酸价，对第二主成分影响较大的主要是果形指数、含油率，对第三主成分影响较大的有单果质量及碘值。

表6 各品质指标的成分载荷矩阵Table 6 Composition load matrix of each quality index

2.5.3 主成分分析的综合得分与评价 用各指标变量的主成分载荷除以主成分相对应的特征值开平方根，便得到3 个主成分中每个指标所对应的系数即特征向量，以特征向量为权重构建3 个主成分的函数表达式，再以各主成分所对应的方差贡献率作为权重，根据主成分得分和对应的权重线性加权求和得到主成分的综合得分模型：F=0.371F1+0.290F2+0.147F3。

通过各主成分的函数表达式计算出21 份种质各主成分得分值，然后再以主成分综合得分模型计算出21 份种质果实品质性状的综合得分和排名。在综合得分排序情况中（表7），排名在前的基本为白木通种质，其中三叶木通的S6 在21 份种质中排名第6位。

表7 木通属植物不同种质的籽油品质主成分得分Table 7 Main component scores of seed oil quality of Ake⁃bia germplasm

2.6 灰色关联度分析

2.6.1 无量纲化处理 进行灰色关联度分析前要进行无量纲化处理，将各参试种质各指标的值除以该指标的平均值，来消除量纲带来的影响。

2.6.2 构建理想种质 以21份种质的各正向指标（单果质量、果形指数、含油率、不饱和脂肪酸、碘值）的最大值及负向指标（饱和脂肪酸、酸价）的最小值作为参考种质，并将理想种质的理想值按照

2.6.1的方法进行无量纲化处理，结果如表8所示。

表8 理想种质的参考值与无量纲值Table 8 Reference value and dimensionless value of ideal germplasm

2.6.3 关联系数计算 计算出21份种质的绝对差值后，并找出最小绝对差值（0）与最大绝对差值（1.302），最后计算出21 份种质的8 个品质指标对理想种质的关联系数。

2.6.4 关联度计算 按关联分析原则，关联度大的数列与参考数列最为接近，即该种质越接近“理想种质”，代表其品质越好。反之，相似程度低，综合性状表现越差[12]。加权关联度表示各性状特征值的重要性不相同，根据其重要程度给予不同的权重系数，并通过权重系数计算出等权关联度后，最后得出加权关联度。结果如表9 所示，排名在前的为白木通种质，三叶木通种质中的S8 在21 份种质中排名第8位。

2.7 综合评价

综合表7 与表9 来看，两种方法分析的排名情况中只有少数种质的排序结果变幅较大，且综合排名在前的始终为白木通种质，这说明其结果具有一定的可信度，白木通种质确实较优，同时还有三叶木通种质中的S6 与S8 两份种质，前者在主成分分析中排名第6 位，后者在灰色关联度中排名第8 位，总体排名中等偏上，同样值得开发利用。

表9 木通属植物不同种质的加权关联度及排名Table 9 Weighted association degree and ranking of different germplasm of Akebia

21 份种质中果皮色泽的变异也非常大，结合果皮色泽与排名情况来看，同为绿色的W2与B5，前者排名第4 位和第2 位，后者在第16 和第18 位；同为褐色且果锈斑多的W3 与B6，前者排名第9 和第5位，后者排名第14 和第16 位；同为紫红色的W1、S1、S4、S6、S7 的排名从居中到靠后的均有涉及，从中可以看出果色对籽油综合品质的影响并不大。

在果形方面，本试验将21份种质的果实形状分为了7种，结合果形与排名情况来看，果形对籽油的综合品质影响并不大，例如上述分析中的相同果色且同为长卵形的W2 与B5；同为中肾形的S3 与B4，前者排名第18与第21，后者排名第3与第7；同为中型小头形的W1 与B3，前者排名第19，后者排名第5和第9名。

3 讨论与结论

本试验研究的三种木通时尽可能选择了更贴近原始种的种质，三类种质（白木通、三叶木通、木通）无论是果皮色泽还是果实形状的变异都较大，这与陈绪中等人[9]的研究结果一致。同时在果实形状命名方面也较一致，但本文进行了更为细致的分类，将长卵形果形分为了长卵形、长卵球形及卵球形，将肾形果形分为了大肾形、中肾形及小肾形，但未采用近梨形，因为在研究中发现，头部较小的果形有长形果形及短形果形，因此本文改用了“小头形”一词来描述该类果形。

前人的研究发现，木通属植物籽油的酸值在0.418～8.85 KOH mg·g-1，各研究的酸值差异较大[5,10,17,18]，这可能与种质及生长环境不同有关，与本研究结果较为一致，例如试验中由于种质不同测出的酸值为2.64～11.72 KOH mg·g-1。从中也可以看出木通属植物籽油酸值具有不确定性，认为容易酸败变质，并且推断出不同的种质籽油抗氧化酸败的能力参差不齐。过氧化值也仅有部分种质符合国家食用原油标准，这些都表明了木通属植物种子在放置过程中，籽油发生了氧化降解。虽然本试验的籽油品质仅代表21 份种质的种子在相同的放置时间下（半年左右）测定出的品质，但也同样能比较出不同种质的优劣。

木通属植物籽油应用较广，本试验以食用油脂的标准对21 份木通属植物种质籽油的产量及品质进行综合评价，从种间及种内的变异情况来看，发现三叶木通在产量性状方面变异较大，白木通在油脂品质方面变异较大。但简单的变异系数分析并不能准确评价出哪一种质的优劣，进行综合分析是综合评价的前提。本试验综合了主成分分析与灰色关联度分析，使用这两种原理完全不同的方法进行综合评价，其目的是使结果可信度更高。主成分分析结果显示，前4 个主成分的累计贡献率为80.855%，同时白木通种质的综合得分较高；灰色加权关联度结果显示排名在前的虽然也为白木通，但其排名略有差异。同时还有三叶木通种质中的S6与S8 两份种质，前者在主成分分析中排名第6 位，后者在灰色关联度中排名第8 位，总体排名中等偏上，同样值得开发利用。

目前木通籽油的品质研究多集中在含油率、理化性质及脂肪酸组成上，而其他功能性伴随脂质（如生育酚、甾醇、磷脂或者其他特定组分）少有报导，它们是否存在于木通籽油中以及在不同的种质中含量的差异大小这些都有待进一步研究。